DE19749655A1

DE19749655A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors

Info

Publication number: DE19749655A1
Application number: DE1997149655
Authority: DE
Inventors: Sang-Hoon Lee
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: Maple Vision Technologies Inc Ca
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-11-10
Publication date: 1999-04-01
Anticipated expiration: 2017-11-11
Also published as: CN1213231A; CN1122370C; GB9722851D0; KR100243865B1; KR19990027484A; FR2769163B1; DE19749655B4; FR2769163A1; GB2329784A; JPH11122620A; IN192444B; JP3950211B2; US6020933A; GB2329784B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors.

In digital übertragenden Bild-Systemen wie Video-Telefon-, Telekonferenz- und hochauflösenden Fernseh-Systemen ist eine große Anzahl digitaler Daten erforderlich, um jedes Videobild bzw. Videohalbbild bzw. Videoteilbild zu definieren, da ein Videoliniensignal in dem Videobildsignal eine Folge digitaler Daten umfaßt, die als Pixelwerte bezeichnet werden. Da jedoch die verfügbare Frequenzbandbreite eines herkömmlichen Über tragungskanals begrenzt ist, um hierüber die große Anzahl digitaler Daten zu übertragen, ist es erforderlich, das Volumen der Daten unter Verwendung zahlreicher Datenkomprimierungs techniken zu komprimieren oder reduzieren, insbesondere im Falle solcher Videosignalkodierer niedriger Bitrate wie Video- Telefon- und Telekonferenz-Systemen.

Unter zahlreichen Videokomprimierungstechniken ist die sogenannte Hybrid-Kodiertechnik, die zeitliche und räumliche Komprimierungstechniken zusammen mit einer statistischen Kodiertechnik kombiniert, als die wirksamste bekannt.

Die meisten Hybrid-Kodiertechniken wenden eine bewegungskom pensierte DPCM (Differential Pulse Coded Modulation, d. h., Differenz-Pulscodemodulation) eine zwei-dimensionale DCT (Discrete Cosine Transform, d. h., diskrete Kosinustrans formation), eine Quantisierung der DCT-Koeffizienten und eine VLC (Variable Length Coding, d. h., variable Lauflängenkodie rung) an. Die bewegungskompensierte DPCM ist ein Prozeß zum Abschätzen der Bewegung eines Objektes zwischen einem aktuellen Bild und dessen vorhergehenden Bild, und zum Vorhersagen des aktuellen Bildes gemäß dem Bewegungsfluß des Objektes, um ein Differenzsignal zu erzeugen, das die Differenz zwischen dem aktuellen Bild und seiner Vorhersage darstellt.

Genauer gesagt, werden in der bewegungskompensierten DPCM aktuelle Bilddaten aus den entsprechenden Daten eines vorher gehenden Bildes, basierend auf einer Abschätzung der Bewegung zwischen dem aktuellen und dem vorhergehenden Bild, vorher gesagt. Eine solche abgeschätzte Bewegung kann mittels eines zwei-dimensionalen Bewegungsvektors beschrieben werden, der die Verschiebungen der Pixel zwischen dem vorhergehenden und dem aktuellen Bild darstellt.

Unter den Begriffen "Bild" soll in den gesamten Unterlagen entweder ein Voll-, ein Halb- oder ein Teilbild verstanden werden.

Es gibt zwei grundsätzliche Ansätze, die Verschiebungen der Pixel eines Objektes abzuschätzen. Sie können im allgemeinen in zwei Typen eingeteilt werden: einer ist eine Block-zu-Block- Abschätzung und der andere ist ein Pixel-zu-Pixel-Ansatz.

In dem Pixel-zu-Pixel-Ansatz wird die Verschiebung für jeden und für alle Pixel bestimmt. Diese Technik ermöglicht eine exaktere Abschätzung des Pixelwertes und ist geeignet, Skalierungsänderungen und nicht-translatorische Bewegungen des Objektes leicht handzuhaben.

Jedoch ist es in dem Pixel-zu-Pixel-Ansatz nahezu unmöglich, all die Bewegungsvektoren einem Empfänger zu übertragen, da ein Bewegungsvektor bei jedem und bei allen Pixeln bestimmt wird.

Unter Anwendung der Block-zu-Block-Bewegungsabschätzung wird andererseits ein aktuelles Bild in eine Vielzahl an Suchblöcken aufgeteilt. Zum Bestimmen eines Bewegungsvektors für einen Suchblock des aktuellen Bildes wird eine Ähnlichkeitsberechnung zwischen dem Suchblock des aktuellen Bildes und jedem einer Vielzahl gleich großer in Frage kommender Blöcke durchgeführt, die in einem im allgemeinen größeren Suchbereich innerhalb des vorhergehenden Bildes enthalten sind. Eine Fehlerfunktion, wie der mittlere absolute Fehler oder der mittlere quadratische Fehler, wird angewandt, um die Ähnlichkeitsmessung zwischen dem Suchblock des aktuellen Bildes und einem der in Frage kommenden Blöcke in dem Suchbereich des vorhergehenden Bildes durchzufüh ren. Der Bewegungsvektor stellt per definitionem die Verschie bung zwischen dem Suchblock und demjenigen in Frage kommenden Block dar, der eine minimale Fehlerfunktion ergibt.

In Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer herkömm lichen Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors eines Suchblockes gezeigt, basierend auf direktionalen Zentralwerten des Bewegungsvektors benachbarter Suchblöcke.

Bewegungsvektorinformation für jeden Suchblock des aktuellen Bildes wird sequentiell einem Speicher 2, einer Referenzblock- Auswahleinrichtung 4 und einem Differenzkodierer 8 über eine Leitung L10 eingegeben, wobei die Bewegungsvektorinformation auf einen Suchblock Positionsdaten des Suchblockes innerhalb des aktuellen Bildes und einen Bewegungsvektor des Suchblockes enthält, und der Bewegungsvektor durch eine horizontale und eine vertikale Komponente dargestellt ist. Der Speicher 2 speichert die Bewegungsvektoren unter Verwendung ihrer Positionsdaten als Adressen.

Die Referenzblock-Auswahleinrichtung 4 bestimmt Referenz suchblöcke eines aktuellen Suchblockes, basierend auf ihren Positionsdaten, und holt Bewegungsvektoren der Referenzsuch blöcke aus dem Speicher 2, wobei die Referenzsuchblöcke eine vorgegebene Position zu dem aktuellen Suchblock haben. Bei spielsweise können, wie in dem MPEG (Moving Pictures Expert Group)-4, Video Verification Model Version 7.0, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, MPEG97/1642, drei links, oben, oben rechts am aktuellen Suchblock angeordnete Blöcke als die Referenz suchblöcke bestimmt werden. Die Bewegungsvektoren der Referenzsuchblöcke werden einem Vorhersage-Bestimmungsblock 6 als die Referenzbewegungsvektoren für den Bewegungsvektor des aktuellen Suchblockes ("aktueller Bewegungsvektor") bereit gestellt.

Als Antwort auf die Referenzbewegungsvektoren bestimmt der Vorhersage-Bestimmungsblock 6 eine Vorhersage des aktuellen Bewegungsvektors und stellt sie dem Differenzkodierer 8 bereit, wobei eine horizontale und eine vertikale Komponente der Vorhersage Zentralwerte der horizontalen bzw. vertikalen Komponente des Referenzbewegungsvektors sind.

Der Differenzkodierer 8 ermittelt Richtungsdifferenzen zwischen dem über die Leitung L10 eingegebenen aktuellen Bewegungsvektor und dessen Vorhersage, basierend auf einer DPCM-Technik, und kodiert die Differenzen unter Anwendung beispielsweise einer VLC-Technik. Die kodierten Differenzen werden anschließend einem Kodierer an einem Empfängerende als ein kodierter Bewegungsvektor des aktuellen Suchblockes übertragen.

Durch Kodieren eines Bewegungsvektors eines Suchblockes, basierend auf dessen Vorhersage, kann die den Bewegungsvektor darstellende Datenmenge wirksam reduziert werden, da die Differenz zwischen dem Bewegungsvektor und dessen Vorhersage in den meisten Fällen normalerweise kleiner als der Bewegungs vektor selbst ist.

In bestimmten Fällen jedoch, wenn beispielsweise die Referenz bewegungsvektoren einer großen Variation unterliegen, kann das herkömmliche Vorhersage-Bestimmungsschema, basierend auf dem oben beschriebenen Zentralwertfiltern, keine optimale Vorhersage eines Bewegungsvektors erzeugen, was zu einer verschlechterten Kodiereffizienz führt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrich tung zu schaffen, die eine optimale Vorhersage eines Bewegungs vektors bestimmen können und dadurch die Kodiereffizienz des Bewegungsvektors verbessern.

Die Erfindung löst diese Aufgabe jeweils mit den Gegenständen der Ansprüche 1 und 12. Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nach Anspruch 1 ist ein Verfahren zum Kodieren eines aktuellen Bewegungsvektors ABV eines Suchblocks geschaffen, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbewegungsvektoren RBV's, wobei die Referenzbewegungsvektoren Bewegungsvektoren von Referenzblöcken des Suchblockes darstellen, und jeder Bewegungsvektor eine erste und eine zweite Komponente aufweist, bei welchem:

(a) eine erste in Frage kommende Vorhersage EV mit einer ersten und einer zweiten Komponente EV_1 und EV_2 ermittelt wird, wobei eine EV_j einen Zentralwert der j_ten Komponenten RBV_j's der RBV's darstellt, mit j gleich 1 und 2;
(b) eine absolute Differenz j zwischen einer j_ten Komponente ABV_j des ABV und jeder RBV_j berechnet wird;
(c) eine zweite in Frage kommende Vorhersage ZV mit einer ersten Komponente ZV_1 und einer zweiten Komponente ZV_2 bestimmt wird, wobei eine ZV_j eine RBV_j darstellt, die eine kleinste absolute Differenz j ergibt;
(d) ein Streuwert der RBV's berechnet wird und der Streuwert mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, um dadurch ein erstes Auswahlsignal zu erzeugen, falls der Streuwert kleiner als der Schwellwert ist, und andernfalls ein zweites Auswahlsignal zu erzeugen, wobei der Streuwert anzeigt, ob die RBV's eng aufeinander bezogen sind oder nicht;
(e) eine dritte in Frage kommende Vorhersage DV mit einer ersten Komponente DV_1 und einer zweiten Komponente DV_2 bereitgestellt wird, basierend auf der Anzahl kodierter Bits, die durch Kodieren der ABV_j bezüglich jeweils der EV_j und der ZV_j erzeugt werden, wobei eine DV_j entweder die EV_j oder die ZV_j ist; und
(f) der aktuelle Bewegungsvektor ABV, basierend auf der ersten und der dritten in Frage kommenden Vorhersage EV und DV, als Antwort auf das erste bzw. das zweite Auswahlsignal kodiert wird, und dadurch kodierte Bewegungsvektordaten für den ABV erzeugt werden.

Nach Anspruch 12 ist eine Vorrichtung zum Kodieren eines aktuellen Bewegungsvektors ABV geschaffen, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbewegungsvektoren RBV's, wobei jeder der Bewegungsvektoren eine erste und eine zweite Komponente aufweist, mit:
Mitteln zum Berechnen eines Streuwertes der ersten und der zweiten Komponenten RBV_1's und RBV_2's der RBV's, um dadurch ein erstes Auswahlsignal auszugeben, falls der Streuwert als niedrig angesehen wird, und andernfalls ein zweites Auswahlsignal;
Mitteln zum Bestimmen einer ersten Vorhersage EV mit einer ersten und einer zweiten Komponente EV_1 und EV_2, wobei eine EV_j einen Zentralwert der RBV_j's darstellt, mit j gleich 1 und 2;
Mitteln zum Ermitteln einer zweiten Vorhersage ZV mit einer ersten und einer zweiten Komponente ZV_1 und ZV_2, wobei eine ZV_j einer RBV_j entspricht, die eine minimale Differenz bezüglich einer j_ten Komponente ABV_j des ABV ergibt;
Mitteln zum Berechnen der Anzahl kodierter Bits, die beim Kodieren der ABV_j bezüglich jeweils der EV_j und der ZV_j erzeugt werden, und zum Erzeugen einer dritten Vorhersage DV mit einer ersten und einer zweiten Komponente DV_1 und DV_2, wobei die DV_j entweder die EV_j oder die ZV_j darstellt, und die Anzahl kodierter Bits derjenigen entweder der EV_j oder der ZV_j entspricht, die nicht größer als diejenige ist, welche der anderen von der EV_j und der ZV_j entspricht;
Mitteln zum Auswählen der EV oder DV als eine optimale Vorhersage OV als Antwort auf das erste oder das zweite Auswahlsignal; und
Mitteln zum Kodieren des ABV bezüglich der OV, um dadurch kodierte Bewegungsvektordaten zu erzeugen.

Vorteilhaft ist hiermit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors eines Suchblocks mit einer verbesserten Kodiereffizienz geschaffen.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nunmehr anhand der Figurenbeschreibung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm einer herkömmlichen Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegungsvektors eines Suchblockes durch ein Zentralwertfiltern der Referenzbewegungsvektoren;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 100 zum Kodieren eines Bewegungsvektors eines Suchblockes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines in Fig. 2 gezeigten Vorhersage-Bestimmungsblockes 50; und

Fig. 4 ein detailliertes Blockdiagramm eines in Fig. 3 gezeigten Bitzählers 54.

In Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 100 zum Kodieren eines Bewegungsvektors eines Suchblockes gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei welchem der Bewegungsvektor eine Verschiebung zwischen dem Suchblock eines aktuellen Bildes und eines in Frage kommenden Blockes innerhalb eines ent sprechenden Suchbereiches eines vorhergehenden Bildes darstellt, welcher eine minimale Fehlerfunktion ergibt. Eine Bewegungsvektorinformation für jeden Suchblock innerhalb eines aktuellen Bildes wird einem Speicher 10, einer Referenzblock- Auswahleinrichtung 15, einer Abweichung-Berechnungseinrichtung 30, einem Vorhersage-Bestimmungsblock 50 und einem Differenz kodierer 55 über eine Leitung L10 eingegeben, wobei die Bewegungsvektorinformation Positionsdaten eines aktuellen Suchblockes und dessen Bewegungsvektors darstellt, und der Bewegungsvektor durch eine horizontale und eine vertikale Komponente dargestellt ist.

Der Speicher 10 speichert den Bewegungsvektor für jeden Suchblock unter Verwendung von dessen Positionsdaten.

Die Referenzblock-Auswahleinrichtung 15 bestimmt Referenzsuch blöcke eines aktuellen Suchblockes, basierend auf dessen Posi tionsdaten, und holt Bewegungsvektoren der Referenzsuchblöcke aus dem Speicher 10. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden drei links, oben und oben rechts am aktuellen Suchblock angeordnete Suchblöcke als die Referenz suchblöcke auf dieselbe Weise wie in dem oben beschriebenen MPEG-4 Verifikationsmodell 7.0 ausgewählt. In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein anderer Satz an Suchblöcken, z. B. links, oben und oben links am aktuellen Suchblock, als die Referenzsuchblöcke ausgewählt werden. In allen Fällen wird bevorzugt, die Anzahl an Referenzsuchblöcken auf eine ungerade Zahl zu setzen, um das Zentralwertfiltern ihrer Bewegungsvektoren zu vereinfachen.

Die Bewegungsvektoren der Referenzsuchblöcke, die jeweils eine horizontale und eine vertikale Komponente aufweisen, werden einer Streuwert-Berechnungseinrichtung 20, einem Zentralwert filter 25 und der Abweichung-Berechnungseinrichtung 30 als die Referenzbewegungsvektoren RBV des Bewegungsvektors für den aktuellen Suchblock ("aktueller Bewegungsvektor") bereitge stellt.

Der Zentralwertfilter 25 bestimmt eine erste in Frage kommende Vorhersage des aktuellen Bewegungsvektors ABV, basierend auf den Referenzbewegungsvektoren. Eine horizontale und eine vertikale Komponente EV_x und EV_y der ersten in Frage kommenden Vorhersage EV werden berechnet zu:

EV_x = Zentralwert(RBV(1)_x, RBV(2)_x , RBV(N)_x)

EV_y = Zentralwert(RBV(1)_y, RBV(2)_y , RBV(N)_y)

wobei RBV(i)_x und RBV(i)_y horizontale und vertikale Komponen ten eines i_ten Referenzbewegungsvektors RBV(i) sind, mit i gleich 1, 2 , N, wobei N die Anzahl der Referenzbe wegungsvektoren des Suchblockes ist. Wenn beispielsweise N = 3 und RBV(1) = (-2, 3), RBV(2) = (1, 5) und RBV(3) = (-1, 7) ist, dann wird bestimmt, daß EV_x = -1 und EV_y = 5 ist. Die berech nete horizontale und vertikale Komponente der ersten in Frage kommenden Vorhersage werden der Streuwert-Berechnungseinrich tung 20, einem Schalter 45, dem Vorhersage-Bestimmungsblock 50 und einem Komparator 60 über eine Leitung L20 bereitgestellt.

Die Streuwert-Berechnungseinrichtung 20 berechnet Richtungs streuwerte der Referenzbewegungsvektoren um die erste in Frage kommende Vorhersage und stellt diese einem Auswahlsignal- Generator 35 bereit. Der horizontale und der vertikale Streu wert SW_x und SW_y der horizontalen und der vertikalen Komponenten der Referenzbewegungsvektoren werden jeweils wie folgt berechnet:

Der Auswahlsignal-Generator 35 vergleicht die Summe des hori zontalen und vertikalen Streuwertes SW_x und SW_y mit einem Schwellwert, um ein erstes oder ein zweites Auswahlsignal zu erzeugen und dem Schalter 45 und einem Schalter 75 über eine Leitung L30 bereitzustellen. Falls die Summe kleiner als der Schwellwert ist, wird das erste Auswahlsignal bereitgestellt und andernfalls das zweite Auswahlsignal.

Zwischenzeitlich berechnet die Abweichung-Berechnungseinrich tung 30 Richtungsabweichungen zwischen dem von der Referenz block-Auswahleinrichtung 15 eingegebenen Referenzbewegungs vektor und dem aktuellen Bewegungsvektor auf der Leitung L10. Die Richtungsdifferenzen können definiert werden als:

RI_DIF(i)_x = |RBV(i)_x-ABV_x|

RI_DIF(i)_y = |RBV(i)_y-ABV_y|

wobei RI_DIF(i)_x und RI_DIF(i)_y eine horizontale bzw. eine vertikale Abweichung für den Referenzbewegungsvektor RBV(i) darstellen; und ABV_x und ABV_y die horizontale bzw. die vertikale Komponente des aktuellen Bewegungsvektors ABV bezeichnen. Ein Satz Abweichungsdaten (RBV(i)_x, RI_DIF(i)_x) und (RBV(i)_y, RI_DIF(i)_y) für den Referenzbewegungsvektor RBV(i) wird einer Auswahleinrichtung 40 für die Auswahl der kleinsten Abweichung von der Abweichung-Berechnungseinrichtung 30 bereitgestellt.

Als Antwort auf die Sätze Abweichungsdaten von der Abweichung- Berechnungseinrichtung 30 bestimmt die Auswahleinrichtung 40 für die Auswahl der kleinsten Abweichung eine kleinste hori zontale und vertikale Abweichung unter den RI_DIF(i)_x's bzw.

RI_DIF(i)_y's; und stellt dem Vorhersage-Bestimmungsblock 50 eine zweite in Frage kommende Vorhersage ZV des aktuellen Bewegungsvektors über eine Leitung L25 bereit, wobei die zweite in Frage kommende Vorhersage ZV aus einer horizontalen und einer vertikalen Komponente ZV_x und ZV_y besteht, die horizontale Komponente ZV_x eine horizontale Komponente eines Referenzbewegungsvektors ist, der die kleinste horizontale Abweichung erzeugt, und die vertikale Komponente ZV_y eine vertikale Komponente eines Referenzbewegungsvektors darstellt, der eine kleinste vertikale Abweichung ergibt. Wenn beispiels weise N = 3 und RBV(1) = (-2, 3), RBV(2) = (1, 5), RBV(3) = (-1, 7) und der aktuelle Bewegungsvektor ABV = (5, 1) ist, dann wird die zweite in Frage kommende Vorhersage ZV zu (1, 3) bestimmt.

Der Vorhersage-Bestimmungsblock 50 bestimmt eine dritte in Frage kommende Vorhersage DV, basierend auf der ersten und der zweiten in Frage kommenden Vorhersage EV und ZV, die über die Leitungen L20 und L25 eingegeben werden, und dem aktuellen Bewegungsvektor ABV auf der Leitung L10.

Fig. 3 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm eines Vorhersage- Bestimmungsblocks 50, der einen Komparator 52, einen Bitzähler 54, einen Bitkomparator 58 und einen Schalter 56 aufweist.

Bei dem Komparator 52 werden die horizontale und die vertikale Komponente der ersten in Frage kommenden Vorhersage EV auf der Leitung L20 jeweils mit der horizontalen und der vertikalen Komponente der zweiten in Frage kommenden Vorhersage ZV auf der Leitung L25 verglichen. Falls die horizontale Komponente der ersten in Frage kommenden Vorhersage EV_x gleich der horizon talen Komponente der zweiten in Frage kommenden Vorhersage ZV_x ist, wird die EV_x oder die ZV_x auf einer Leitung L40 als eine horizontale Komponente DV_x der dritten in Frage kommenden Vorhersage DV bereitgestellt. Falls jedoch die EV_x und die ZV_x nicht identisch sind, werden die EV_x und die ZV_x dem Bitzähler 54 über Leitungen L20-1 bzw. L25-1 eingegeben.

Als Antwort auf die EV_x und die ZV_x von dem Komparator 52 und die horizontale Komponente des aktuellen Bewegungsvektors ABV_x auf der Leitung L10 berechnet der Bitzähler 54 die Anzahl ko dierter Bits BIT_DIF_EV_x, die der Differenz zwischen der EV_x und der ABV_x entspricht, und derjenigen BIT_DIF_ZV_x für die Differenz zwischen der ZV_x und der ABV_x, um dadurch die BIT_DIF_EV_x und die BIT_DIF_ZV_x dem Bitkomparator 58 über Leitungen L54-1 und L54-2 bereitzustellen. Der Bitkomparator 58 vergleicht die BIT_DIF_EV_x mit der BIT_DIF_ZV_x; und stellt dem Schalter 56 ein erstes Schaltersteuerungssignal E_S_x bereit, falls die BIT_DIF_EV_x gleich oder kleiner der BIT_DIF_ZV_x ist, oder andernfalls ein zweites Schaltersteue rungssignal Z_S_y.

Bei dem Schalter 56 wird die EV_x auf der Leitung L20 ausge wählt, falls die E_S_x dort eingegeben wird, oder das ZV_x auf der Leitung L25 als Antwort auf das Z_S_x. Die ausgewählte Komponente der EV_x oder der ZV_x wird anschließend auf der Leitung L40 als die horizontale Komponente DV_x der dritten in Frage kommenden Vorhersage DV bereitgestellt.

Die Bestimmung einer vertikalen Komponente DV_y der dritten in Frage kommenden Vorhersage DV wird auf eine identische Weise wie für DV_x durchgeführt. Das heißt, falls die EV_y identisch zu der ZV_y ist, wird entweder die EV_y oder die ZV_y auf der Leitung L40 als eine vertikale Komponente DV_y der dritten in Frage kommenden Vorhersage DV bereitgestellt; und andernfalls werden sowohl EV_y und ZV_y dem Bitzähler 54 bereitgestellt. Danach berechnet der Bitzähler auf eine identische Weise wie für die horizontale Komponente die Anzahl kodierter Bits BIT_DIF_EV_y für die Differenz zwischen der EV_y und der ABV_y und derjenigen BIT_DIF_ZV_y für die Differenz zwischen der ZV_y und der ABV_y, und stellt dadurch dem Bitkomparator 58 die BIT_DIF_EV_y und die BIT_DIF_ZV_y bereit.

Der Bitkomparator 58 stellt dem Schalter 56 ein erstes Schal tersteuersignal E_S_y oder ein zweites Schaltersteuersignal Z_S_y bereit, basierend auf identischen Kriterien, wie sie beim Erzeugen des E_S_x und des Z_S_x angewandt wurden. Der Schalter 56 stellt die EV_y oder die ZV_y auf der Leitung L40 als die vertikale Komponente DV_y der dritten in Frage kommenden Vorhersage DV bereit.

Fig. 4 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm des in Fig. 3 gezeigten Bitzählers 54. Der Bitzähler 54 weist einen ersten Satz einer Differenzberechnungseinrichtung 541, einem statistischen Kodierer 543 und einer Bitzählschaltung 545 zum Berechnen der Anzahl kodierter Bits, die sich auf die erste in Frage kommende Vorhersage EV beziehen, und einen zweiten Satz einer Differenzberechnungseinrichtung 542, einem statistischen Kodierer 544 und einer Bitzählschaltung 546 zum Ermitteln der Anzahl kodierter Bits für die zweite in Frage kommende Vor hersage ZV auf.

Wie mit Bezug auf den in Fig. 3 gezeigten Bitzähler 54 beschrieben wurde, ist die Leitung L10 mit dem Bitzähler 54 ungeachtet des Vergleichsergebnisses bei dem Komparator 52 gekoppelt; und ein Satz an EV_x und ZV_x und ein Satz an EV_y und ZV_y wird dem Bitzähler 54 über die Leitungen L20-1 und L25-1 eingegeben, falls die EV_x und die EV_y identisch zu der ZV_x bzw. der ZV_y sind. Daher wird die ZV_x oder die ZV_y simultan auf der Leitung L25-1 bereitgestellt, falls die EV_x oder die EV_y über die Leitung L20-1 eingegeben wird. Die Leitungen L10 und L20-1 sind mit der Differenzberechnungs einrichtung 541 gekoppelt, während die drei Leitungen L10, L20-1 und L25-1 alle mit der Differenzberechnungseinrichtung 542 gekoppelt sind.

Als Antwort auf die EV_x (oder EV_y) auf der Leitung L20-1, berechnet die Differenzberechnungseinrichtung 541 die Differenz oder den Offset zwischen der EV_x (oder EV_y) und der ABV_x (oder ABV_y), beispielsweise durch Subtrahieren der letzteren von der ersten wie in dem herkömmlichen DPCM-Schema; und stellt diese dem statistischen Kodierer 543 bereit.

Bei dem statistischen Kodierer 543 wird der Offset statistisch unter Anwendung der herkömmlichen VLC-Technik kodiert, um ein Codewort für den Offset bereitzustellen. Darüber hinaus wird bei dem statistischen Kodierer 543 ein statistisches kodiertes Flag-Signal erzeugt, das anzeigt, daß der Offset bezüglich der EV_x (oder EV_y) berechnet ist, welcher der Zentralwert der horizontalen (oder der vertikalen) Komponente der Referenzbewe gungsvektoren RBV's des aktuellen Bewegungsvektors ABV ist. Der statistische Kodierer 543 stellt das Codewort des Offsets und das Flag-Signal der Bitzählschaltung 545 als die kodierten Bits des ABV_x (oder ABV_y) bereit. Die Bitzählschaltung 545 zählt dann die Anzahl kodierter Bits der ABV_x (oder ABV_y) und stellt diese auf der Leitung L54-1 als die BIT_DIF_EV_x (oder y) bereit.

Zwischenzeitlich berechnet die Differenzberechnungseinrichtung 542, abhängig von der EV_x (oder EV_y) auf der Leitung L20-1 und der ZV_x (oder ZV_y) auf der Leitung L25-1, die Differenz oder den Offset zwischen der ZV_x (oder ZV_y) und der ABV_x (oder ABV_y) auf der Leitung L10 auf eine identische Weise wie in der Differenzberechnungseinrichtung 541; ferner wird im Gegensatz zu der Differenzberechnungseinrichtung 541 ein Identifiziersignal, das angibt, ob die ZV_x (oder ZV_y) kleiner oder größer als die EV_x (oder EV_y) ist, ebenfalls bei der Differenzberechnungseinrichtung 542 durch Vergleichen der ersten mit der letzteren erhalten.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er findung kann das Identifiziersignal dem Kodierer ausreichend Information zur Verfügung stellen, die einen Referenzbewe gungsvektor oder einen Referenzsuchblock entsprechend der ZV_x (oder ZV_y) identifiziert, falls angenommen wird, daß die Anzahl an Referenzbewegungsvektoren oder Referenzsuchblöcken gleich drei ist, und ein Dekodierer an einem Empfangsende Information über die Referenzbewegungsvektoren hat. Falls die Anzahl an Referenzsuchblöcken größer als 3 ist, kann ein der ZV_x (oder ZV_y) entsprechender Referenzsuchblock durch Zufügen von Indices der Referenzsuchblöcke an ihren entsprechenden Referenzbewegungsvektoren zum Zeitpunkt der Berechnung der Abweichungen bei der in Fig. 2 gezeigten Abweichung- Berechnungseinrichtung identifiziert werden. In diesem Beispiel stellt das Identifiziersignal einen Index des Referenzsuch blockes, entsprechend der ZV_x (oder ZV_y) dar.

Der Offset und das Identifiziersignal werden dem statistischen Kodierer 544 von der Differenz-Berechnungseinrichtung 542 bereitgestellt und dort statistisch auf dieselbe Weise wie in dem statistischen Kodierer 543 kodiert, um dadurch ein Codewort des Offsets und ein statistisch kodiertes Identifiziersignal der Bitzählschaltung 546 als kodierte Bits für die ABV_x (oder ABV_y) bereitzustellen. Bei der Bitzählschaltung 546 wird die Zahl kodierter Bits für die ABV_x (oder ABV_y) auf der Leitung L54-2 als die BIT_DIF_ZV_x (oder y) bereitgestellt.

Mit Bezug auf Fig. 2 wählt der Schalter 45 entweder die erste in Frage kommende Vorhersage EV auf der Leitung L20 als Antwort auf das erste Auswahlsignal auf der Leitung L30 oder die dritte in Frage kommende Vorhersage DV auf der Leitung L40 als Antwort auf das zweite Auswahlsignal auf der Leitung L30 aus und stellt diese dem Differenzkodierer 45 als eine optimale Vorhersage OV für den aktuellen Bewegungsvektor bereit.

Zwischenzeitlich vergleicht der Komparator 60 jeweils die EV_x und die EV_y auf der Leitung L20 mit der DV_x und der DV_y auf der Leitung L40 und stellt ein horizontales und ein vertikales Vergleichsergebnis einem Header-Kodierer 65 bereit. Der Header- Kodierer 65 erzeugt ein Flag- oder ein Identifiziersignal für jedes Vergleichsergebnis. Falls beispielsweise EV_x gleich DV_x ist, wird das Flag-Signal "0" erzeugt; falls es kleiner ist, "10"; und falls es größer ist, "11". Falls EV_y gleich DV_y ist, wird das Flag-Signal "0" erzeugt; falls es kleiner ist, "10"; und falls es größer ist, "11". Für das obige Beispiel, d. h., falls die erste in Frage kommende Vorhersage EV = (-1, 5) und falls die dritte in Frage kommende Vorhersage DV als (-1, 3) bestimmt wird, werden Flag-Signale "0" und "11" für die horizontale bzw. die vertikale Komponente DV_x und DV_y der DV erzeugt.

Ein Paar Flag-Signale für die DV wird dem Schalter 75 einge geben. Das Kodieren der Flag-Signale bei dem Header-Kodierer 65 wird, basierend auf der VLC-Technik durchgeführt, die identisch zu derjenigen ist, die in dem statistischen Kodierer 543 und 544 angewandt wird.

Der Differenzkodierer 55 berechnet auf identische Weise, wie in der in Fig. 4 gezeigten Differenz-Berechnungseinrichtung 541, die Differenzen zwischen der horizontalen Komponente ABV_x des aktuellen Bewegungsvektors ABV und der horizontalen Komponente OV_x der optimalen Vorhersage OV und zwischen der vertikalen Komponente ABV_y des aktuellen Bewegungsvektors ABV und der vertikalen Komponente OV_y der optimalen Vorhersage OV, und kodiert die Differenzen, basierend auf beispielsweise der VLC-Technik unter Verwendung einer identischen Nachschlage-Tabelle, die bei den statistischen Kodierern 543 und 544 angewendet wird. Die kodierten Differenzen werden einem Multiplexer (MUX) 70 als ein kodierter Bewegungsvektor für den aktuellen Suchblock bereitgestellt.

Der Schalter 75 stellt den Satz von dem Header-Kodierer 65 eingegebener Flag-Signale dem MUX 70 nur dann bereit, wenn das zweite Auswahlsignal dorthin über die Leitung L30 eingegeben wird. Bei dem MUX 70 werden der von dem Differenzkodierer 55 eingegebene kodierte Bewegungsvektor und der Satz Flag-Signale, falls er von dem Schalter 75 bereitgestellt wird, als kodierte Bewegungsvektordaten für den aktuellen Suchblock gemultiplext und einem Transmitter (nicht dargestellt) für deren Übertragung übertragen.

Bei dem Dekodierer an dem Empfangsende wird die Summe der Richtungsstreuwerte der Referenzbewegungsvektoren auf iden tische Weise wie in der Streuwert-Berechnungseinrichtung 20 berechnet. Falls die Summe kleiner als der Schwellwert ist, wird der Bewegungsvektor des aktuellen Suchblockes, basierend auf dem Zentralwertvektor rekonstruiert, d. h., der ersten in Frage kommenden Vorhersage EV, der Referenzbewegungsvektoren und der übertragenen kodierten Bewegungsvektordaten. Falls die Summe nicht kleiner als der Schwellwert ist, kann der Bewe gungsvektor des aktuellen Suchblockes, basierend auf den Flag- Signalen und den kodierten Bewegungsvektordaten, die in den kodierten Bewegungsvektordaten enthalten sind, rekonstruiert werden.

Während die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausfüh rungsbeispiele beschrieben wurde, ist es für den Durchschnitts fachmann selbstverständlich, zahlreiche Änderungen und Modifi kationen vorzunehmen, wie sie in den Ansprüchen beschrieben sind, ohne die Erfindungsidee zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zum Kodieren eines aktuellen Bewegungsvektors ABV eines Suchblockes, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbewegungsvektoren RBV's, wobei die Referenzbewe gungsvektoren Bewegungsvektoren von Referenzblöcken des Suchblockes darstellen, und jeder Bewegungsvektor eine erste und eine zweite Komponente aufweist, bei welchem:

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Streuwert definiert wird als:
wobei SW den Streuwert darstellt; und RBV(i)_1 und RBV(i)_2 eine erste bzw. eine zweite Komponente eines i_ten Referenzbewegungsvektors RBV(i) bezeichnen, mit i von 1 bis N, wobei N die Anzahl der Referenzbewegungsvektoren ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem im Schritt (e):
(e1) die EV_j mit der ZV_j verglichen wird;
(e2) falls die EV_j und die ZV_j identisch sind, entweder die EV_j oder die ZV_j als die DV_j ausgewählt wird;
(e3) falls die EV_j und die ZV_j nicht identisch sind, die ABV_j bezüglich der EV_j und der ZV_j kodiert wird, um dadurch erste bzw. zweite kodierte Daten zu erzeugen sowie die Anzahl an Bits von jedem der ersten und der zweiten kodierten Daten;
(e4) die Anzahl an Bits der ersten kodierten Daten mit derjenigen der zweiten kodierten Daten verglichen wird; und
(e5) die EV_j als die DV_j ausgewählt wird, falls die Anzahl kodierter Bits der ersten kodierten Daten kleiner als diejenige der zweiten kodierten Daten ist, und andernfalls die ZV_j als die DV_j ausgewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem im Schritt (e3):
(e31) falls die EV_j und die ZV_j nicht identisch sind, die Differenz zwischen der ABV_j und der EV_j berechnet wird;
(e32) die Differenz aus Schritt (e31), basierend auf einer vorgegebenen statistischen Kodiertechnik, kodiert wird und ein statistisches kodiertes Flag-Signal bereitgestellt wird, das die EV_j darstellt, um dadurch die ersten kodierten Daten zu erzeugen; und
(e33) die Anzahl an Bits der ersten kodierten Daten gezählt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem im Schritt (e3) ferner:
(e34) die Differenz zwischen der ABV_j und der ZV_j berechnet wird;
(e35) die Differenz aus Schritt (e34), basierend auf der vorgegebenen statistischen Kodiertechnik, kodiert wird und ein statistisch kodiertes Identifiziersignal bereitgestellt wird, das einen der ZV_j entsprechenden Referenzblock darstellt, um dadurch die zweiten kodierten Daten zu erzeugen; und
(e36) die Anzahl an Bits der zweiten kodierten Daten gezählt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem im Kodierschritt (f):
(f1) ein erstes und ein zweites Flag-Signal, basierend auf der vorgegebenen statistischen Kodier technik erzeugt wird, die DV_1 bzw. DV_2 entsprechende Referenzblöcke darstellen;
(f2) die EV oder die DV als Antwort auf das erste oder das zweite Auswahlsignal als eine optimale Vorhersage OV des ABV ausgewählt wird, wobei die OV eine erste Komponente OV_1 und eine zweite Komponente OV_2 umfaßt;
(f3) der ABV bezüglich der optimalen Vorhersage OV kodiert wird, um dadurch kodierte Bewegungsvektordaten für den ABV zu erzeugen; und
(f4) die kodierten Bewegungsvektordaten als Antwort auf das erste Auswahlsignal oder die kodierten Bewegungs vektordaten zusammen mit dem ersten und dem zweiten Flag- Signal als Antwort auf das zweite Auswahlsignal als die kodierten Bewegungsvektordaten erzeugt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem N = 3 ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei welchem in dem Erzeugungsschritt (f1):
(f11) die EV_1 und die EV_2 mit der DV_1 bzw. DV_2 verglichen werden;
(f12) das erste und das zweite Flag-Signal basie rend auf dem im Schritt (f11) erhaltenen Vergleichs ergebnis erzeugt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem das erste und das zweite Flag-Signal darstellen, ob die DV_1 und die DV_2 kleiner sind, gleich sind, oder größer sind als die EV_1 bzw. EV_2.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welchem im Kodierschritt (f3):
(f31) eine erste Differenz zwischen der ABV_1 und der OV_1 und eine zweite Differenz zwischen der ABV_2 und der OV_2 berechnet werden; und
(f32) die erste und die zweite Differenz aus dem Schritt (f31) basierend auf der vorgegebenen stati stischen Kodiertechnik kodiert werden, und dadurch die kodierten Bewegungsvektordaten erzeugt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die vorgegebene statistische Kodiertechnik eine variable Lauflängen kodiertechnik ist.

12. Vorrichtung zum Kodieren eines aktuellen Bewegungsvektors ABV, basierend auf einer Vielzahl an Referenzbewegungs vektoren RBV's, wobei jeder der Bewegungsvektoren eine erste und eine zweite Komponente aufweist, mit:
Mitteln zum Berechnen eines Streuwertes der ersten und der zweiten Komponenten RBV_1's und RBV_2's der RBV's, um dadurch ein erstes Auswahlsignal auszugeben, falls der Streuwert als niedrig angesehen wird, und andernfalls ein zweites Auswahlsignal;
Mitteln zum Bestimmen einer ersten Vorhersage EV mit einer ersten und einer zweiten Komponente EV_1 und EV_2, wobei eine EV_j einen Zentralwert der RBV_j's darstellt, mit j gleich 1 und 2;
Mitteln zum Ermitteln einer zweiten Vorhersage ZV mit einer ersten und einer zweiten Komponente ZV_1 und ZV_2, wobei eine ZV_j einer RBV_j entspricht, die eine minimale Differenz bezüglich einer j_ten Komponente ABV_j des ABV ergibt;
Mitteln zum Berechnen der Anzahl kodierter Bits, die beim Kodieren der ABV_j bezüglich jeweils der EV_j und der ZV_j erzeugt werden, und zum Erzeugen einer dritten Vorhersage DV mit einer ersten und einer zweiten Komponente DV_1 und DV_2, wobei die DV_j entweder die EV_j oder die ZV_j darstellt, und die Anzahl kodierter Bits derjenigen entweder dem EV_j oder der ZV_j ent spricht, die nicht größer als diejenige ist, welche der anderen von der EV_j und der ZV_j entspricht;
Mitteln zum Auswählen der EV oder DV als eine optimale Vorhersage OV als Antwort auf das erste oder das zweite Auswahlsignal; und
Mitteln zum Kodieren des ABV bezüglich der OV, um dadurch kodierte Bewegungsvektordaten zu erzeugen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei welcher die Berech nungsmittel Mittel zum Berechnen des Streuwertes aufweisen, der definiert wird als:
wobei SW den Streuwert darstellt; und RBV(i)_1 und RBV(i)_2 eine RBV_1 bzw. eine RBV_2 eines i_ten Referenz bewegungsvektors RBV(i) bezeichnen, mit i von 1 bis N, wobei N die Anzahl der RBV's ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei welcher die Berechnungsmittel aufweisen:
Mittel zum Vergleichen der EV_j mit der ZV_j, um dadurch entweder die EV_j oder die ZV_j als die DV_j zu erzeugen, falls die EV_j gleich der ZV_j ist, und andern falls sowohl die EV_j als auch die ZV_j zu erzeugen;
Mittel zum Ermitteln der Anzahl kodierter Bits als Antwort auf die EV_j und die ZV_j von den Vergleichs mitteln und auf die ABV_j, welche erzeugt werden, wenn die ABV_j bezüglich jeweils der EV_j und der ZV_j kodiert wird; und
Mittel zum Auswählen entweder der EV_j oder der ZV_j als die DV_j, falls die Anzahl an kodierten Bits, die entweder der ausgewählten EV_j oder der ZV_j ent spricht, nicht größer als diejenigen der entsprechenden nicht ausgewählten ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei welcher die Mittel zum Ermitteln der Anzahl an kodierten Bits aufweisen:
erste Bitzählmittel zum Bereitstellen der ersten Anzahl an kodierten Bits, die der EV_j entsprechen, als Antwort auf die ABV_j und die EV_j; und
zweite Bitzählmittel zum Berechnen der zweiten Anzahl an kodierten Bits, die der ZV_j entsprechen, als Antwort auf die ABV_j, die EV_j und die ZV_j.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die ersten Bit zählmittel aufweisen:
Mittel zum Berechnen einer ersten Differenz zwischen der ABV_j und der EV_j;
Mittel zum Kodieren der ersten Differenz, basierend auf einer vorgegebenen statistischen Kodiertechnik, und zum Bereitstellen eines statistisch kodierten Flag- Signals, das die EV_j darstellt, um dadurch erste kodierte Daten zu erzeugen; und
Mittel zum Zählen der Anzahl an Bits der ersten kodierten Daten, um dadurch die erste Anzahl kodierter Bits zu erzeugen.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei welcher N = 3 ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, bei welcher die Bitzählmittel aufweisen:
Mittel zum Berechnen einer zweiten Differenz zwischen der ABV_j und der ZV_j und zum Bereitstellen eines Identifiziersignals durch Vergleichen der EV_j mit der ZV_j, um dadurch zweite kodierte Daten zu erzeugen, wobei das Identifiziersignal darstellt, ob die ZV_j größer oder kleiner als die EV_j ist; und
Mittel zum Zählen der Anzahl an Bits der zweiten kodierten Daten, um dadurch die zweite Anzahl kodierter Bits zu erzeugen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei welcher die Auswahlmittel aufweisen:
Mittel zum Vergleichen der ersten Anzahl kodierter Bits mit der zweiten Anzahl kodierter Bits, um dadurch ein Schaltersteuersignal zu erzeugen, das anzeigt, ob die erste Anzahl an kodierten Bits kleiner als die zweite Anzahl an kodierten Bits ist oder nicht; und
Mittel zum Auswählen der EV_j als die DV_j, falls das Schaltersteuersignal anzeigt, daß die erste Anzahl kodierter Bits kleiner als die zweite Anzahl kodierter Bits ist, und andernfalls zum Auswählen der ZV_j als die DV_j.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei welcher die kodierten Bewegungsvektordaten ferner ein Flag-Signal aufweisen, das darstellt, ob die DV_j kleiner als, gleich, oder größer als die EV_j ist, falls die DV als die OV ausgewählt wurde.