DE3222648C2

DE3222648C2 - Anpassungsfähige Inter-Frame-Prädiktionseinrichtung für Fernsehsignale

Info

Publication number: DE3222648C2
Application number: DE3222648A
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Kawasaki Hatori; Shuichi Tokyo Matsumoto; Hitomi Yokohama Murakami; Hideo Sagamihara Yamamoto
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1981-06-19
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1984-03-22
Also published as: GB2102652B; GB2102652A; US4437119A; DE3222648A1; JPS634755B2; JPS57210785A

Abstract

Die Erfindung schafft eine anpassungsfähige Inter-Frame-Prädiktionsanordnung für Fernsehsignale, wobei ein Prädiktionswert (P ↓1) für ein Bildelement (1) im augenblicklichen Feld erneut erzeugt wird, und zwar unter Verwendung von Prädiktionswerten, die durch zwei Verfahrensschritte erhalten werden. Beim ersten Verfahrensschritt werden die Intra-Feld-Prädiktion, die Inter-Feld-Prädiktion und die die Inter-Frame-Prädiktion für ein Bildelement durchgeführt, das sich seitlich vor dem Bildelement im augenblicklichen Feld befindet, worauf derjenige Prädiktionskreis ausgewählt wird, dessen Prädiktionswert dem Bildelementwert am nächsten liegt. Durch diesen ausgewählten Prädiktionskreis wird dann ein Prädiktionswert für das Bildelement (1) erzeugt. Beim zweiten Verfahrensschritt werden ebenfalls die drei Prädiktionsarten für das Bildelement (1) durchgeführt und die erhaltenen Prädiktionswerte größenmäßig untereinander verglichen, um so einen Prädiktionswert zu erhalten, der dem Mittelwert entspricht. Bei einem Bildsignal mit klar unterscheidbaren ruhenden und beweglichen Bildteilen liefert der erste Verfahrensschritt einen Prädiktionswert, der dem tatsächlichen Wert sehr nahe kommt. Sind dagegen die sich bewegenden und die ruhenden Bildteile nicht klar unterscheidbar, dann wird ein gewichteter Mittelwert aus den beiden Prädiktionswerten ermittelt, die aus den beiden Verfahrensschritten gewonnen worden sind.

Description

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung in Gegenüberstellung mit dem Stand der Technik näher erläutert. Auf der Zeichnung zeigen:

F i g. 1 ein Diagramm der Ortsbeziehungen der Bildelemente zur Erläuterung der bekannten Inter-Frame-Prädiktionskodierung,Inter-Feld-Prädiktionskodierung und Intra-Feld-Prädiktionskodtsrung und der Kodierung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Blockschaltbild tiner Ausfiihrungsform der Erfindung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Beispiels der Anordnung des bei der Ausfiihrungsform von F i g. 2 verwendeten Mittenwählers,

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Beispiels des bei der Ausführungsform von F i g. 2 verwendeten Optimum-Prädiktionskreises für das vorhergehende Bildelement und

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Beispiels der Anordnung des bei der Ausfiihrungsform von Fig.2 verwendeten Prädiktionswert-Generators.

Zunächst sollen Beispiele üblicher Kodiersysteme eriäuiert werden, die als Intra-Fcld-Prädiktion, als InterFeld-Prädiktion und als Inter-Frame-Prädiktlon bezeichnet werden.

F i g. 1 zeigt das örtliche Verhältnis der Bildelemente. Weil in diesem Fall die Abtastfrequenz so gewählt ist, daß sie ein ganzzahliges Vielfaches der horizontalen Zeilenfrequenz darstellt, sind die Bildelemente in der Form von Gittern angeordnet, und infolge der Zeilensprungabtastung liegen die Zeilen in einem Feld F_x unmittelbar vor einem augenblicklichen Feld F₀ zwischen allen augenblicklich abgetasteten Zeilen des augenblicklichen Feldes F₀ und den Zeilen eines Feldes Fi, welches dem unmittelbar vorhergehenden Feld F_x vorausgeht, wobei dieselben Positionen eingenommen werden wie bei den Zeilen des augenblicklichen Feldes F₀. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich ein Bildelement 2 links neben dem augenblicklchen Bildelement 1; die Bildelemente 9 und 10 befinden sich zwei Zeilen oberhalb der Bildelemente 1 und 2 im gleichen Feld; ein Bildelement 5 befindet sich lediglich eine Zeile über dem Bildelement 1 im gleichen Feld; die Bildelemente 12 und 13 liegen unter den Bildelementen 1 und 2 im unmittelbar vorausgehenden Feld F₁, und die Bildelemente 23 und 26 nehmen dieselben Positionen ein wie die Bildelemente 1 und 5, jedoch in einem Feld F₂. das zwei Felder weiter vorne liegt. In diesem Fall geht man wie Tür Bildelemente, die sich den obigen zugesellen, davon aus, daß ihre Abtastwerte eine hohe Korrelation besitzen. Demgemäß wird bei einer bekannten Intra-Feld-Prädiktionskodierungüapanische Patentanmeldung Nr. 19 600/76) ein Prädiktionswert ΛΊ eines Abtastwertes A", des Bildelements 1 von F i g. 1 dadurch erhalten, daß Abtastwerte der benachbarten Bildelemente verwendet werden, und zwar gemäß Gleichung

X_x = 3/4 · X₁ + X₉ - 3/4 · JV₁,

Eine Differenz zwischen dieser Prädiktionsgröße ,V und einem wirklichen Wert /Vi, also

Cv ~

ten werden kann. Dies stellt das bisher verwendete Intra-Feld-Prädiktionskodiersystem dar. Dabei wird der Prädiktionswert unter Verwendung der Werte der Bildelemente 2, 9 und 10 erzeugt, es ist jedoch auch möglich, ein solches Intra-Feld-Kodiersystem zu verwenden, bei dem der Prädiktionswert X_x auf der Grundlage anderer Bildelemente desselben Feldes erzeugt wird. Bei der vorbekannten Intra-Feld-Prädiktionskodierung (japanische Patentanmeldung 19 599/76) wird der Prädiktionswert A', des Bildelementes 1 dadurch erzeugt, daß man die Abtastwerte des Bildelements 2 und der Bildelemente 12 und 13 unmittelbar unter den Bildelementen 1 und 2 im unmittelbar vorhergehenden Feld (Fig. 1) verwendet, und zwar gemäß:

stellt einen Prädiktionsfehler dar. Durch Quantisierung des Prädiktionsfehlers beim Kodieren ist es möglich, eine hochwirksame Kodierung zu errreichen. so daß die erforderliche Anzahl an Üaertragungsbits klein gehal- X_x = 3/4 · X-, + X₁₂ - 3/4 · Λ',.

Die Differenz zwischen dem Präd-ktionswert und dem talsächlichen Wert wird in der gleichen Weise quantisiert wie bei der Intra-Feid-Prädiktionskodierung, wodurch ebenfalls eine hochwirk^.me Kodierung erreicht wird. .Auch bei der Intra-Feio-Prädiktionskodierung ist es möglich, ein Inter-Feld-Prädiktionskodiersystem anzuwenden, bei welchem andere Bildelemente im vorausgehenden Feld F_x Anwendung finden, wie dies b*ii der Intra-Feld-Prädiktionskodierung erläutert worden ist.

Bei der Inter-Frame-Prädiktionskodierung wird der Prädiktionswert ΛΊ des Bildelements 1 von F i g. I dadurch erzeugt, daß das Bildelement 5 und die Bildelemente 23 und 26 herangezogen werden, wobei die Bildelemente 23 und 26 sich an denselben Positionen wie die Bildelemente 1 und 5 befinden, jedoch zwei Felder vorher; die entsprechende Gleichung lautet:

X_x — -/V

Die Differenz zwischen dem Prädiktionswert und dem tatsächlichen Wert wird auf dieselbe Wei?e qunntisiert wie im Falle der Intra-Feld-Prädiktionskodierung, womit auch hier eine hochwirksame Kodierung erreicht wird. Weiterhin kann bei der Inter-Frame-Prädiktionskodierung auch ein System Anwendung finden, bei welchem andere Bildelemente aus dem vorvorhergehenden Feld herangezogen werden, ähnlich wie im Fall der Intra-Feld-Kodierung.

Bei der Inter-Frame-Prädiktionskodierung werden im Fall eines stillstehenden Bildes die Bildelementwerte X_x und X₅ und die Bildelementwerte X_2i und X₂₍, den Abtastwerten an benachbarten Positionen des Bildes entsprechen, womit eine hohe Korrelation mit der Folge eines hohen Kodierwirkungsgrades erlangt werden. Im Fall eines bewegten Bildes jedoch sinkt die Korreiation '.wischen den Bildelcmenten 1 und 5 einerseits und 23 und 26 andererseits, und zwar entsprechend der Bewegungsentfernunr im Bild, wenn sich dLs Bild in einer Rahmenperiode (1/30 Sekunde) bewegt, wodurch die Kodierwirksamkeit bezüglich des sich bewegenden Bildes erniedrigt wird. Bei der Inter-Feld-Prädiktionskodierung entsprechen im Fall des ruhenden Bildes die Bildelementwcrte A'i und X₁ sowie A,₂und X_x} den Abtastwerten an benachbarten Positionen im Bile¹, und somit ist die Korrelation hoch und ebenfalls der Kodierwirkungsgrad. Weil jedoch die Korrelation nicht so hoch ist wie diejenige zwischen den Bildelementwerten A",, *23* -^₂₆ und A", der Inttr-Fraine-Prädiktionskodierung, ist der Kodierwirkungsgrad zwar - wie gesagt - hoch, jedoch nicht so hoch wie im Fall der Inter-Frame-Prä-

diktionskodierung. Bei bewegtem Bild entsprechen die Punkte 1 und 2 einerseits und 12 und 13 andererseits die in dem Bild gemäß der Bewegung in einer Feldperiode (V₆₀ Sekunde) entfernten Positionen. Folglich nimmt die Korrelation und damit der Kodierwirkungsgrad ab, jedoch sinkt die Kodierwirksamkeit nicht so stark ab wie im Fall der Inter-Frame-Prädiktionskodierung. Bei der Intra-Feld-Prädiktionskodierung schließlich kann im Fall des ruhenden Bildes der Kodierwirkungsgrad nicht so hoch sein wie im Fall von Inter-Feld- und Inter-Fra- >ne-Kodierung. Andererseits jedoch nimmt im Fall des bewegten Bildes die Bildauflösung infolge des Integrationseffekts einer Fernsehkamera ab, mit der Folge, daß die Bildelementkorrelation durch die Bewegung ansteigt; somit kann auch eine Erhöhung des Kodierwirkungsgrades erwartet werden.

Jede der drei erwähnten Methoden, also Intra-Feld-Prädiktion, Inter-Feld-Prädiktion und Inter-Frame-Prädiktion, hat ihre oben erwähnten Vorteile, jedoch ist es mit keiner dieser Methoden möglich, eine Kodiervorrichtung zu schaffen, die einen hohen Kodierwirkungsgrad sowohl für ruhende als auch für bewegte Bilder gewährleistet, weil die Inter-Frame-Kodierung bei sich bewegenden Bildern nur einen geringen Kodierwirkungsgrad aufweist, die Inter-Feld-Kodierung einen ungenügenden Kodierwirkungsgrad sowohl bei ruhenden als auch bei sich bewegenden Bildern besitzt und schließlich, weil die Intra-Feld-Kodierung einen niedrigen Kodierwirkungsgrad für ruhende Bilder zeigt.

Nachfolgend wird nun die diese Probleme lösende Erfindung im einzelnen erläutert. Bei der Erfindung wird ein Prädiktionswert P, für das Bildelement 1 im augenblicklichen Feld F₀ (Fig. 1) erneut erzeugt, und zwar unter Verwendung der Prädiktionswerte P_0n ^un(1 P.uEth welche durch die nachfolgenden beiden Verfahrensschritte erzeugt worden sind. Beim ersten Verfahrensschritt werden eine Intra-Feld-Prädiktion (ein Prädiktionswert A~_v), eine inier-Feid-Prädiktion (ein Prädiktionswert X_K) und eine Inter-Frame-Prädiktion (ein Prädiktionswert X_F) für ein Bildelement durchgeführt, das sich zeitlich vor dem Bildelement 1 im augenblicklichen Feld P₀ befindet, beispielsweise für das Bildelement 2. Ferner wird ein Prädiktionskreis ausgewählt, der zu einem Prädiktionswert führt, der näher dem Bildelementwert X₂ des Bildelements 2 liegt als die Prädiktionswerte irgendwelcher anderer Prädiktionskreise. Schließlich wird ein Prädiktionswert X₁₅ für das Bildelement 1, erhältlich aus dem ausgewählten Prädiktionskreis, erzeugt und als Prädiktionswert P_0n verwendet.

Jm allgemeinen_werden die Absolutwerte|X_ofl-X₀I I *o« ~ ^xo I ^und I Xm - ^xo I der_ Prädiktionsfehler zwischen den Prädiktionswerten ΛΌ.ν, ^ojc ^un(* ^b* erhältlich aus dem Intra-Feld-Prädiktionskreis, dem InterFeld-Prädiktionskreis und dem Inter-Frame-Prädiktionskreis des Bildelementwertes X₀, welcher dem letzten Eingangs-Bildelement JiT₁ unmittelbar vorhergeht, und der erwähnte Bildelementwert X₀ miteinander größenmäßig verglichen, worauf derjenige Prädiktionskreis ausgewählt wird, der einen Minimalwert erzeugt. Wenn beispielsweise

~ %0 I -> I X(IF ~ -^O I >

dann wird der Inter-Frame^Prädiktionskreis ausgewählt Der Prädiktionswert X_xs für den letzten BiIdeiementwert Zi, erhalten von dem so gewählten Prädiktionskreis, wird dazu herangezogen, den oben angegebenen Prädiktionswert Pon-zu erzeugen. In einem zwei ten Verfahrensschritt werden die Intra-Feld-Prädiktion, die Inter-Feld-Prädiktion und die Inter-Frame-Prädiktion für das Bildelement 1 durchgeführt, worauf die durch diese drei Prädiktionskreise erhaltenen Prädik tionswerte größenmäßig miteinander verglichen wer den, um so einen Prädiktionswert entsprechend einem Mittelwert zu erhalten. Dieser Wert wird dann als Prädiktionswert Pu£_D verwendet. Wenn beispielsweise der Prädiktionswert X_K dem Mittelwert entspricht, und

ίο zwar als Ergebnis des Vergleichs der Prädiktionswerte X_n, X_k und X_F der entsprechende Prädiktionskreise, dann wird der Prädiktionswert P^₀ zum InterFeld-Prädiktionswert. Der Prädiktionswert P, von Gleichung (5) wird erneut erzeugt, und zwar unter Verwendung der auf obige Weise erhaltenen Prädiktionswerte P_opr und Pm₀, und dieser erneut erzeugte Prädiktionswert P₁ wird dann als Prädiktionswert Tür das Bildelement 1 verwendet.

Px

+ (1 -<·>)Ροπ

wobei in Gleichung (S) der Buchstabe ω ι:inen Gewichtskoeffizienten darstellt, der zwischen 0 2 ω S 1 liegt.

Obwohl gemäß der Beschreibung des ersten Verfahrensschrittes das dem Bildelement 1 zeitlich vorausgehende Bildelement 2 als Bildelement im augenblicklichen Feld F₀ herangezogen wird, so ist es doch auch möglich, den Prädiktionswert P_0n für andere Bildele mente im gleichen Feld wie das Bildelement zu erhal ten, beispielsweise für die Bildelemente 3 und 4. Ferner kann der Prädiktionswert P_0n durch Heranziehung einer Vielzahl von Bildelementen erhalten werden. Verwendet man beispielsweise drei Bildelemente 2,3 und

J5 4, dann ergeben sich die Prädiktionswerte P_0n für das Bildelement 1 aus P_0n, P₀A-und P₀Vr, und der Prädiktionswert P_o/T kann dann durch Ermittlung des Mittelwerts der drei Werte erhalten werden, wie dies durch Gleichung (6) gezeigt ist:

Pon= y

Durch Einsetzen des durch die Gleichung (6) erhalte-

•»5 nen Prädiktionswertes in die Gleichung (5) kann dann der Prädiktionswert P, für das Bildelement 1 erzeugt werden.

Im allgemeinen besteht in einem Fernsehsignal eine gewisse Korrelation zwischen den Optimum-Prädik tionsfunktionen (die den einem tatsächlichen Bildele ment nächstliegenden Prädiktionswert hervorrufen) benachbarter Bildelemente im gleichen Feld; so ist beispielsweise im Fall eines Bildelements eines beweglichen Teils des Bildes die Zuordnung des ausgewählten Intra-Feld-Prädiktionskreises hoch, und im Fall eines Bildelements eines stillstehenden Teils des Bildes ist die Zuordnung des Inter-Frame-Prädiktionskreises, der ausgewählt worden ist, hoch. Bei einem Bildsignal, bei dem die sich bewegenden und die stationären Teile klar

6C im Bild unterscheidbar sind, liefert der durch den ersten Verfahrensschritt erhaltene Wert P_0n einen Prädiktionswert, der nahe dem tatsächlichen Wert liegt Bei einem Bildsignal dagegen, bei dem die sich bewegenden und die stationären Teile im Bild nicht klar unter- scheidbar sind, stellt P_0n-keinen günstigen Prädiktionswert dar.

Andererseits wird der durch Mittlung ausgewählte Prädiktionswert P_AffiD mit den anderen beiden, nicht

gewühlten Werten verglichen, und der Absolutwert des Prädiktionslehlers zwischen P_SiED und dem tatsächlichen Wert wird niemals zu einem Maximum, sondern stets zu einem Minimum oder einem Zwischenwert. Dieser Prädiktionswert hängt nicht vom Betrag bestimmter Faktoren ab, etwa der Bewegung des Bildes oder dem Bildraster. Demgemäß kann davon ausgegangen wurden, daß der gewichtete Mittelwert dieser Prädiktions*erte die Kombination eines Prädiktionswertes, der von den erwähnten Faktoren abhängig ist, mit iu einem Prädiktionswert darstellt, der eine bestimmte Prädiktionsgüte unabhängig vom Betrag dieser Faktoren gewährleistet. Mit diesen Prädiktionswerten kann ein hoher Prädiktionswirkungsgrad erzielt werden.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, ΐί Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Signal-Eingangsklemme, das Bezugszeichen 2 ein Subtraktionselement, das Bezugszeichen 3 ein Quantisierungselement das Bezugszeichen 4 einen Frame-Speicher, das Bezugszeichen 5 einen Intra-Feld-Prädiktionskreis, -¹O das Bezugszeichen 6 einen Inter-Feld-Prädiktionskreis, das Bezugszeichen 7 einen Inter-Frame-Prädiktionskreis, das Bezugszeichen 8 einen Mittelwertselektor, das 3ezugszeichen 9 einen Optimum-Prädiktionskreis für ein vorausgehendes Bildelement, das Bezugszei- r> chen 10 einen Prädiktionswert-Generatorkreis, das Bezugszeichen 11 ein Addierwerk, das Bezugszeichen 12 einen Zwischenspeicher und das Bezugszeichen 13 eine Signal-Ausgangsklemme.

Ein digitales Fernsehsignal wird auf die Signal-Eingang«Wemme 1 gegeben. Der Intra-Feld-Prädiktionskreis, der Inter-Feld-Prädiktionskreis 6 und der InterFrame-Prädiktionskreis 7 erzeugen Prädiktionswerte für den gerade angekommenen letzten Bildelementwert auf der Basis der Bildelementwerte des augenblickli- ^ chen Feldes F₀, für ein unmittelbar vorhergehendes Feld F₁ bzw. ein diesem Feld F, vorausgehendes Feld F_:, das im Frame-Speicher 4 gespeichert ist. Der Mittelwertselektor 8 vergleicht die Prädiktionswerte der Intra-Feld-Prädiktion, der Inter-Feld-Prädiktion und der Inter-Frame-Prädiktion bezüglich ihrer Größe und wählt einen Prädiktionswert aus, welcher dem Mittelwert entspricht Andererseits werden in dem Optimum-Prädiktionskreis 9 für das vorhergehende Bildelement die Absolutwerte der Prädiktionsfehler zwischen -»5 einem Bildelement im augenblicklichen Feld F₀, gespeichert im Frame-Speicher 4, beispielsweise ein Bildelementwert unmittelbar vorausgehend dem von der Signal-Eingangsklemme 1 zugeführten Bildelement, und df η Prädiktionswerten der Intra-Feld-, Inter-Feld- und Inter-Frame-Prädiktionen festgestellt, und es wird derjenige Prädiktionskreis mit dem kleinsten Wert ausgewählt sowie ein Prädiktionswert des aufgeprägten Bildelementwertes. Im Prädiktionswert-Generatorkreis 10 wird der gewichtete Mittelwert der beiden vom Mittelwertselektor 8 und dem Optimum-Prädiktionskreis 9 erhaltenen Prädiktionswerte festgestellt und erneut ein Prädiktionswert erzeugt, der von dem von der Eingangsklemme 1 kommenden Bildelementwert abgezogen wird, worauf der Differenzwert durch das Quantisierungselement 3 quantisiert wird. Der quantisierte Ausgang wird örtlich dekodiert, und zwar durch Addieren im Addierwerk 11 des Prädiktionswertes, der vom Prädiktionswertgenerator 10 geliefert wird. Der dekodierte Ausgang wird dann im Frame-Speicher 4 gespeichert. Gleichzeitig wird jedoch dieser Wert über den Zwischenspeicher 12 der Signal-Ausgangsklemme 13 zugeführt und durch einen nicht gezeichnete η Kodierer in die gewünschte Kodeform kodiert.

F i g. 3 zeigt ein Beispiel eines Mittelwertselektors 8, wie er bei der Vorrichtung von F i g. 2 verwendet wird. Die Bezugszeichen Al, Al und Ai bezeichnen jeweils Pegelkomperatoren; die Bezugszeichen A4, AS und A6 bezeichnen Dekodierer; die Bezugszeichen AT, Ai₁ A9 und /113 bezeichnen ODER-Kreise; die Bezugszeichen Λ10, AU und All bezeichnen Gatterkreise; die Bezugszeichen 101 und 104 schließlich bezeichnen dieselben Leitungen wie in Fig. 2.

Die drei von dem Intra-Feld-Prädiktionskreis 5, dem Inter-Feld-Prädiktionskreis 6 und dem Inter-Frame-Prädiktionskreis 7 gelieferten Prädiktionswerte werden den Pegel-Vergleichskreisen Ai, Al und A3 sowie den Gatterkreisen A10, All und AXl zugeführt. In den Pegel-Vergleichskreisen A 1, Al und Λ3 weiden die Prädiktionswerte größenmäßig miteinander verglichen, und die Information über den dem Mittelwert entsprechenden Prädiktionswert wird über die Dekodierer 14. AS und /16 sowie den OÜER-Kreisen Al, .4 8 und A'i den Gatlerkreisen /110, AW und A12 zugeführt, wobei dann der dem Mittelwert entsprechende Prädiktionswert durch den ODER-Kreis /113 erhalten wird.

F i g. 4 zeigt ein spezifisches Beispiel für einen in F i g. 2 verwendeten Optimum-Prädiktionskreis 9 für das vorausgehende Bildeiemeni. Dabei werden ein Muster-Verzögerungskreis mit Bl, Subtraktionskreise mit Bl, 53 und 54, Absolutwert-Kreise mit 55,56 und 57, Pegel-Vergleichskreise mit 58, 59 und 510, Dekodierkreise mit 511, 512 und 513, ODER-Kreise mil B14,515,516 und 520, Gatterkreise mit S17,518 und 519 sowie der F i g. 2 entsprechende Leitungen mit 102, 103 und 105 bezeichnet.

Die drei von dem Intra-Feld-Prädiktionskreis 5, dem Inter-Feld-Prädiktionskreis 6 und dem Inter-Frame-Prädiktionskreis 7 gelieferten Prädiktionswerte werden dem Verzögerungskreis 51 und den Gatterkreisen 517, 51» und ö19 zugeführt. Im Verzögcrüngskreis 51 werden die Prädiktiop.swerte um ein oder mehrere Muster verzögert, so daß ein Prädiktionswert entsteht, der dem Bildelement im augenblicklichen Feld F_n entspricht, das vom Frame-Speicher 4 ausgesendet wird, beispielsweise ein Bildelementwert unmittelbar vorausgehend dem von der Signal-Eingangsklemme 1 zugeführten Bildelement. In den Subtraktionskreisen 52, 53 und 54 und den Absolutwert-Kreisen 55, 56 und 57 werden die Absolutwerte der Prädiktionsfehler zwischen dem Bildelementwert im augenblicklichen Feld F_n und dem vom Verzögerungskreis 51 gelieferten Prädiktionswert verglichen, und die Vergleichsergebnisse werden den Pegelvergleichskreisen 58, 59 und SlO zugeführt. In den Vergleichskreisen werden die Absolutwerte der Prädiktionsfehler untereinander verglichen, und eine Information über den Prädiktionskreis mit dem geringsten Wert wird über die Dekodierer 511, 512 und 513 und die ODER-Kreise 514,515 und 516 den Gatterkreisen 517,518 und 519 zugeführt, in welchen Prädiktionswerte für das von der Eingangsklemme 1 zugefübrte Bildelement 1 gewonnen werden. F i g. 5 zeigt ein typisches Beispiel eines Prädiktionswert-Erzeugers 10. Das Bezugszeichen Cl bezeichnet einen Einschreibkreis, das Bezugszeichen Cl einen Vervielfacherkreis und das Bezugszeichen C3 ein Addierwerk. Mit 104,105 und 106 sind dieselben Leitungen wie in F i g. 2 bezeichnet

Die vom Mittelwert-Selektor S und vom Optimum-Prädiktionskreis 9 für das vorausgehende Bildelement gelieferte Information über den Prädiktionswert wird

durch den Subtraktionskreis Cl subtrahiert und im Vervielfacherkreis Cl um ω vervielfacht. Der multiplizierte Ausgang wird dem Addierwerk C3 zugeführt, in welchem er dem vom Optimum-Prädiktionskreis 9 gelieferten Prädiktionswert hinzuaddiert wird, um so einen gewichteten Mittelwert zu erhalten.

Wie oben bescl,rieben worden ist, gestattet die Erfindung eine Kodierung hoher Prädiktionswirksamkeit

10

und ausgezeichneter Bildqualitäi, und zwar mit Hilfe einer anpassungsfähigen Prädiktion unter Verwendung des GröBenverhaitnisses der Prädiktionswerte und der Information über die Prädiktionsfehler zwischen benachbarten Bildelementen. Damit ist die vorliegende. Erfindung auf Kodiersysteme hoher Qualität und hoher Reduktion anwendbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anpassungsfähige Inter-Frame-Prädiktionseinrichtung für Femsehsignaie, mit einem Speicher mit einer Kapazität, die genügend groß ist, um jederzeit das Eingangs-Femsehsignal zumindest eines Rahmens zu speichern, durch ein Intra-Feld-Prädiktionselement zur Erzeugung eines Prädiktionswertes Xf_x,ν des letzten Eingangs-Bildelements, und zwar unter Verwendung eines Bildelementwertes im gleichen Feld wie das letzte Eingangs-Bildelement, wobei dieser Prädiktionswert dann aus dem Speicher ausgelesen wird, wenn ein Wert X_x des letzten Eingangs-Bildelements des Fernsehsignals empfangen wird, mit einem Intra-Feld-Prädiktionselement zur Erzeugung eines Prädiktionswertes X_XKazs letzten Eingangs-Bildelements, und zwar unter Verwendung von Bildelementen im gleichen Feld wie das letzte Eingangs-Bildelement und in einem unmittelbar vorausgehenden Feld, wobei der Prädiktionswert dann ate dem Speicher ausgelesen wird, wenn der Wert X_x des letzten Eingangs-BHde'ements empfangen wird, mit einem Inter-Frame-Prädiktionselement zum Erzeugen eines Prädiktionswertes X, Fdes letzten Eingangs-Bildelements, und zwar unter Verwendung von Bildelementen in dem gleichen Feld wie das letzte Eingings-Bildelement, in dem unmittelbar vorausgehenden Feld und in einem unmittelbar vorausgehenden Rahmen, wobei der Prädiktionswert dann aus dem Speicher ausgelesen wird, wenn der Wert X_x des letzten Eingangs-Bildelements jmpfbngen wird und mit einem auf das vorausgehende Bildelem^nt bezogenes Optimum-Prädiktionseiement_ zum Vergleichen der Absolutwerte J_ov - X₀, Χ_ϋκ ~ -J"-und Xof~ Xo der Prädjktionsfehler ^wischen den Prädiktionswerten X_oy, X_0K und X_0F, die durch das Intra-Feld-Prädiktionselement, das Inter-Feld-Prädiktionselement und das Intra-Frame-Prädiktionselement für einen Bildelementwert X₀ unmittelbar vor dem letzten Eingangs-Bildelement X_x und dem Bildelementwert A'o gewonnen worden sind, um so dasjenige Prädiktionselement auszuwählen, das den kleinster« Wert geliefert hat, und um einen Prädiktionswert Λ" ,_s des letzten Eingangs-Bildelementes X₁ zu erzeugen, der vom ausgewählten Prädiktionselement erhältlich ist. gekennzeichnet durch einen Mittenwähler zum größenmäßigen Vergleichen der Prädiktionswerte untereinander und zum Auswählen eines einen Mittelwert darstellenden Prädiktionswertes X₁ _iW, und durch einen Prädikttonsgenerator ziim erneuten Erzeugen eines Prädiktionswertes X_x des letzten Eingangs-Bildelements X₁ auf der Basis eines gewichteten Mittelwerts des durch den Mittenwähler erzeugten Prädiktionswertes ,Yi ι/ und das vom Optimum-Prädiktionselement Pur das fetzte Bildelement X_x erzielten Prädiktionswertes ,Yi.s-.

Die Erfindung betrifft eine anpassungsfähige Inter-Frame-Prädiktionseinrichtung für Fernsehsignale gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs. Eine solche Einrichtung ist aus der US-PS 41 44 543 bekannt.

Die existierenden Fernsehübertragungen bestehen aus »Frame« genannten Einzelbildern, die mit einer Geschwindigkeit von 30 Bildern pro Sekunde ausgesendet werden. Jeder Frame seinerseits besteht aus zwei nacheinanderfolgenden Feldern, und zwar aufgrund der Zeilensprungabtastung, die bei jeder zweiten Abtastzeile Anwendung findet. Ein ein Bild darstellendes EIe ment wird im allgemeinen mit »Bildelement« bezeichnet, wohingegen in vorliegender Anmeldung ein durch Abfragung erhaltenes Muster als Bildelement bezeichnet wird, and zwar aufgrund der digitalen Verarbeitungstechnik. In diesem FaIi ist deshalb die Position jedes Bildelements im Bild von der Abfrag- bzw. Abtastfrequenz zum Umsetzen des Signals in ein Digitalsignal abhängig.
Zur Erreichung eines stabilen Kodierungswirkungsgrades durch Verwendung einer Inter-Frame-Prädiktionskodierung, einer Inter-Feld-Prädiktionskodierung für ruhende Bilder und einer Intra-Feld-Prädiktionskodierung oder einer Inter-Feld-Prädiktionskodiening für bewegliche Bilder werden nach dem Stand der Technik zwei Verfahren angewendet, die nachfolgend kurz beschrieben werden und in der oben erwähnten US-PS 4144 543 bzw. in »The Bell Syst. Techn. Journ.«, 1980,

S. 1227-1240, und 1979, S. 631-670, offenbart sind.

Bei der ersten Methode wird ein Feld eines Fernsehbildes in Blöcke unterteilt, deren jeder nXm Bildelement enthält; für jeden Block wird eine Inter-Frame-Prädiktion, eine Inter-Feld-Prädiktion und eine IntraFeld-Prädiktion durchgeführt; die durch die entsprechenden Prädiktionsvorgänge erzielten Prädiktions-

jii werte werden dann untereinander verglichen, und derjenige der Prädiktionskreise, der den dem wahren Wert nächstliegenden Prädiktionswert erzeugt, wird dann als Prädiktionskreis für einen Block eines Eingangssignals herangezogen. Bei diesem Verfahren ist es notwendig,

r> der Empfangsseite zusätzlich zu Prädiktions-Fehlerinformationen auch Overhead-Informationen zu übermitteln, welche den fürjeden Block des Eingangssignals gewählten Prädiktionskreis angibt. Wenn somit zum Zweck einer weitergehenden Fein- und Anpassungs-

iii prädiktionskodierung die BIorkgröEj verringert werden soll, dann steigt das Verhältnis der Overhead-Information zur Übertragungsgeschwindigkeit, was es unmöglich macht, den Kodierungswirkungsgrad zu verbessern. Bei der anderen Methode wird als Prädiktionskreis für

>*, das augenblickliche Bildelement ein Prädiktionskreis herangezogen, der den einem vorher kodierten Bildelementwert am nächsten kommenden Prädiktionswert liefert, beispielsweise bezogen auf den Wert eines Bildelements, das unmittelbar vor dem augenblicklich zu

~>" kodierenden Bildelement liegt. Weil dabei der Empfangsseite keine Overhead-Information übertragen werden muß, ist zwar eine Fein- und Anpassungsprädiktirnskodierung möglich, andererseits jedoch liefert der ausgewählte Prädiktionskreis nicht immer den dem

η augenblicklichen Bildelement nächstliegenden Prädiktionswert, so daß keine hochwirksame Kodierung erwartet werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die eingangs erwähnte Inter-Frame-Prädiktionseinrich-

Wi tung für Fernsehsignale so zu verbessern, daß eine anpassungsfähige Prädiktion eines Fernsehsignals ohne Erfordernis einer Overhead-Information und .eine exakte Kodierung möglich sind, die eine Steigerung des Bandreduktionsbetrages und eine Verbesserung der

f> Bildqualität gewährleisten, und dies sowohl bei ruhenden als auch bewegten Bildern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs.