DE4000931A1 - Error correction in inter-frame DPCM video signal transmission - involving direct use of received signal for reconstruction of picture from estimate of simultaneously corrected value - Google Patents

Error correction in inter-frame DPCM video signal transmission - involving direct use of received signal for reconstruction of picture from estimate of simultaneously corrected value

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Abstract

A forward error correction DPCM decoder (FEC-DEC) with a propagation time of exactly one picture period set by a delay circuit (V1) is used with two adders (AD,AD2) and a single picture memory (SF). An error detector (FE) operates a switch (SU) whereby the input signal (et) may be added (AD2) as necessary to the corrected estimate (x circumflex sub t) with appropriate delay (V2). This may be introduced by another decoder having a shorter propagation time and correcting single transmission errors. USE/ADVANTAGE - In e.g. videotelephone and teleconferencing systems. Forward error correction is achieved without temporally relevant error propagation or undue delay in transmission.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fehlerkorrektur bei der Übertragung von Bildsignalen nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1. Außerdem sind geeignete Anordnungen zur Durch­ führung des Verfahrens angegeben.The invention relates to a method for error correction the transmission of image signals according to the preamble of the patent claims 1. In addition, there are suitable arrangements for through procedure specified.

Bei der Übertragung von Bildsignalen mittels redundanzmin­ dernder Codierung werden häufig zeitliche Prädiktionsverfahren verwendet. Bei geringen Differenzen und gleichbleibenden Bild­ teilen wird zweckmäßigerweise eine Interframe- oder Interfield- Prädiktion verwendet, bei der die Bildpunkte eines vorausgegan­ genen Bildes als Prädiktionswerte verwendet werden oder ent­ sprechende Bildpunkte aus dem vorausgegangenen Halbbild ermit­ telt werden. Bei einer dreidimensionalen Prädiktion werden die Schätzwerte sowohl aus benachbarten Bildpunkten eines Bildes/ Halbbildes als auch aus dem vorhergehenden Bild/Halbbild ermit­ telt. Nachteilig wirkt sich bei den Prädiktionsverfahren aus, daß Übertragungsfehler sogenannte Fehlerschleppen zur Folge haben, die bei einer dreidimensionalen oder einer Interframe/ Interfield-Prädiktion eine erhebliche zeitliche Fehlerfortpflan­ zung mit sich bringen. Wird das datenreduzierte Bildsignal über eine Paketvermittlung (ATM-Netz) übertragen, so wird die Bild­ information in Datenblöcke, üblicherweise als Pakete bezeichnet, gleicher Länge aufgeteilt. Geht infolge eines Übertragungsfehlers oder durch Überlastung der Vermittlung ein Paket verloren, so führt dies zu erheblichen Störungen. Auch bei den üblichen Über­ tragungsmedien muß mit Bündelstörungen erheblicher Länge gerech­ net werden. Zur Datensicherung werden deshalb Fehlerkorrekturver­ fahren mit FEC-Codes (forward error correction) verwendet, die jedoch große Verzögerungszeiten bedingen, so daß ihre Anwendung bei Überschreitung einer zumutbaren Zeitverzögerung bei Videokon­ ferenzsystemen und beim Bildtelefon nicht in Frage kommt.When transmitting image signals using redundancy min Changing coding often become temporal prediction methods used. With small differences and a constant picture will conveniently share an interframe or interfield Prediction used where the pixels preceded one used image as prediction values or ent speaking pixels from the previous field be communicated. With a three-dimensional prediction, the Estimates from neighboring pixels of an image / Field as well as from the previous image / field telt. The prediction method has a disadvantageous effect, that transmission errors result in so-called error dragging have a three-dimensional or an interframe / Interfield prediction a significant time error propagation bring with it. Is the data-reduced image signal over a packet switch (ATM network) transmitted, so the picture information in data blocks, commonly referred to as packets, split the same length. Goes as a result of a transmission error or lost a package due to overloading the operator, so this leads to considerable disturbances. Even with the usual over Carrying media must be fairly long with bundle disturbances be net. Error correction is therefore used for data backup drive with FEC (forward error correction) codes used however, large delay times result, so their application if a reasonable time delay with videocon is exceeded systems and video telephones is out of the question.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein PEC-Korrekturverfahren an­ zugeben, mit dem eine zeitlich relevante Fehlerfortpflanzung verhindert werden kann, ohne daß es zu großen Verzögerungs­ zeiten bei der Übertragung kommt.The object of the invention is to provide a PEC correction method admit with a time-relevant error propagation can be prevented without causing great delay time comes during the transmission.

Ein diese Aufgabe lösendes Verfahren ist im Patentanspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausbildungen hierzu sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.A method that solves this problem is in claim 1 specified. Advantageous training for this are in the sub claims specified.

Außerdem ist eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des Verfahrens in einem unabhängigen Anspruch angegeben. Vorteil­ hafte Ausbildungen hierzu sind in den Unteransprüchen angege­ ben.In addition, an advantageous arrangement for performing the Procedure specified in an independent claim. Advantage viable training for this are given in the subclaims ben.

Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist, daß die Laufzeit bei der Übertragung der Bildsignale nicht vergrößert wird. Die Aus­ wirkungen eines aktuellen Übertragungsfehlers können zunächst nicht vermieden werden. Durch die Fehlerkorrektur wird aber eine Fehlerfortpflanzung bereits im darauffolgenden Bild/ Halbbild vermieden. Bei einer reinen Interframecodierung mit einem Bildsignalwert als Schätzwert bedeutet dies, daß ein gestörter DPCM-Wert im Bildbereich nur einen einzigen falschen Bildpunkt zur Folge hat. Bei Datenübertragung über eine Paket­ vermittlung müssen ein oder mehrere Pakete korrigierbar sein.An advantage of this method is that the running time at Transmission of the image signals is not enlarged. The out effects of a current transmission error can initially cannot be avoided. The error correction will but an error propagation already in the following picture / Field avoided. With pure interframe coding with an image signal value as an estimate, this means that a disturbed DPCM value in the image area only one wrong Pixel. When transmitting data via a packet mediation one or more packages must be correctable.

Durch die Anwendung von Fehlerverdeckungsverfahren kann die Auswirkung der aktuellen Übertragungsfehler weitgehend kom­ pensiert werden.By using error concealment procedures, the Effect of current transmission errors largely com be penalized.

Bei einer vorteilhaften Anordnung zur Durchführung des Verfah­ rens wird außer den Einrichtungen zur Fehlerkorrektur bei einer Interframecodierung praktisch kein zusätzlicher Schaltungsauf­ wand benötigt. Bei einer dreidimensionalen Codierung wird zwar ein zweiter Intraframe-Prädiktor gebraucht, jedoch ist auch dessen Aufwand im Vergleich zu einem Bildspeicher gering. In an advantageous arrangement for performing the procedure In addition to the facilities for error correction at a Interframe coding practically no additional circuitry wall needed. With three-dimensional coding a second intra-frame predictor is needed, but it is also Little effort compared to an image memory.  

Die Fehlererkennung kann aufgrund der rekonstruierten Bild­ signalwerte in an sich bekannter Weise erfolgen. Es ist ebenso möglich, spezielle Codierungsmaßnahmen hierfür vorzusehen oder bei einer Übertragung von Datenpaketen, die Paketnummer und die Adressen zu überwachen. Eine Fehlerverdeckung erfolgt zweck­ mäßigerweise durch Verwendung der entsprechenden Bildsignal­ werte des vorangegangenen Bildes.The error detection can be due to the reconstructed image signal values take place in a manner known per se. That `s how it is possible to provide special coding measures for this or in the case of a transmission of data packets, the packet number and the Monitor addresses. An error is concealed for the purpose moderately by using the appropriate image signal values of the previous image.

Zur Bündelfehlerkorrektur eignen sich besonders verschachtelte fehlerkorrigierende Codes, von denen besonders der Reed-Solomon- Code. Prinzipiell ist die Verwendung jedes Blockcodes möglich; ebenso kann eine Codierung nach Massey und Kohlenberg erfolgen. Gegen das Auftreten von einzelnen Übertragungsfehlern kann eine zusätzliche Fehlerkorrektur vorgenommen werden, die nur eine geringe Laufzeit erfordert und für alle DPCM-Werte wirksam ist.Nested ones are particularly suitable for correcting bundle errors error-correcting codes, of which the Reed-Solomon Code. In principle, the use of any block code is possible; coding according to Massey and Kohlenberg can also be carried out. One can counteract the occurrence of individual transmission errors additional error correction can be made that only one requires a short runtime and is effective for all DPCM values.

Das Verfahren wird anhand von Prinzipschaltbildern näher er­ läutert. Es zeigtThe method is explained in more detail using block diagrams purifies. It shows

Fig. 1 das Prinzipschaltbild eines DPCM-Coders, Fig. 1 shows the principle circuit diagram of a DPCM coder,

Fig. 2 das Prinzipschaltbild eines DPCM-Decoders, Fig. 2 shows the principle circuit diagram of a DPCM-decoder,

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen DPCM-Decodiereinrichtung, Fig. 3 is a block diagram of the DPCM-decoding device according to the invention,

Fig. 4 eine vorteilhafte Ausführung der DPCM-Decodier­ einrichtung, Fig. 4 shows an advantageous embodiment of the DPCM decoding means,

Fig. 5 eine Anordnung zur Datenübertragung über ATM- Netze, Fig. 5 shows an arrangement for transmitting data over ATM networks,

Fig. 6 eine vorteilhafte Variante der DPCM-Decodierein­ richtung, Fig. 6 an advantageous variant of DPCM Decodierein direction,

Fig. 7 eine DPCM-Decodiereinrichtung mit VLC-Decodern und Fig. 7 shows a DPCM decoder with VLC decoders and

Fig. 8 das Prinzipschaltbild einer DPCM-Decodierein­ richtung für mehrdimensionale Prädiktion. Fig. 8 shows the schematic diagram of a DPCM decoding device for multi-dimensional prediction.

In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines bekannten DPCM- Coders dargestellt. Dieser enthält einen Subtrahierer SU, dessen Eingang Bildsignalwerte s zugeführt werden. Der Ausgang des Subtrahierers ist mit dem Eingang eines Quantisierers Q verbunden, dessen Ausgang über einen ersten Addierer AD1 und einen Prädiktor PR auf einen zweiten Eingang des Subtrahierers SU und auf einen zweiten Eingang des ersten Addierers AD1 geführt ist. An den Ausgang des Quantisierers ist außerdem die Reihenschaltung eines Codierers CI und eines FEC-Coders FEC-CO angeschaltet. Am Ausgang 2 des FEC-Coders werden die Schätzwert­ fehler in codierter Form, hier als DPCM-Werte e bezeichnet, ausgesendet.In Fig. 1 the basic circuit diagram of a prior art DPCM coder is illustrated. This contains a subtractor SU, the input of which is supplied with image signal values s. The output of the subtractor is connected to the input of a quantizer Q, the output of which is led via a first adder AD 1 and a predictor PR to a second input of the subtractor SU and to a second input of the first adder AD 1 . The series connection of an encoder CI and an FEC encoder FEC-CO is also connected to the output of the quantizer. At the output 2 of the FEC encoder, the estimate errors are transmitted in coded form, here referred to as DPCM values e.

Dem Codereingang 1 werden die Bildsignalwerte s, beispiels­ weise die Abtastwerte, zugeführt, von denen die zugehörigen Schätzwerte subtrahiert werden. Die Schätzwerte werden in bekannter Weise in einer inneren Schleife, die aus dem Addierer AD1 und dem Prädiktor PR1 besteht, errechnet. Für das Verfahren ist der Aufbau des DPCM-Coders und auch des Decoders unwesent­ lich; es können alle bekannten Strukturen verwendet werden. Unter Interframe-Prädiktion soll hier auch eine mehrdimensio­ nale Prädiktion verstanden werden, die Bildsignalwerte inner­ halb eines Bildes oder Halbbildes mitverwendet oder auch jedes Prädiktionsverfahren, bei dem anstelle der Bildsignalwerte des vorangegangenen Bildes die des vorangegangenen Halbbildes zur Berechnung der Schätzwerte verwendet oder mitverwendet werden. Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, soll die Erfin­ dung zunächst anhand eines reinen Interframe-Prädiktionsverfah­ rens erklärt werden, unter dem hier auch das als Interfield- Prädiktionsverfahren (Halbbild) verstanden wird. Der Prädiktor PR ist dann beispielsweise als Bildspeicher (Halbbildspeicher) SF1 ausgebildet, der zwischen Eingang und Ausgang die Laufzeit eines Bildes aufweist. Von einem Bildsignalwert st wird dann je­ weils der rekonstruierte Bildsignalwert xt - T subtrahiert. Der Index t bezeichnet zeitlich zusammenhängende Werte. T entspricht einer Bildperiodendauer (oder einer Halbbildperiodendauer). The image signal values s, for example the sample values, are supplied to the code input 1 , from which the associated estimated values are subtracted. The estimated values are calculated in a known manner in an inner loop, which consists of the adder AD 1 and the predictor PR 1 . The structure of the DPCM coder and the decoder is not essential for the procedure; all known structures can be used. Interframe prediction is also to be understood here to mean a multi-dimensional prediction which also uses image signal values within an image or field or also any prediction method in which those of the previous field are used or used instead of the image signal values of the previous field to calculate the estimated values. In order to facilitate understanding of the invention, the invention is first to be explained on the basis of a pure interframe prediction method, which is also understood here as an interfield prediction method (field). The predictor PR is then designed, for example, as an image memory (field memory) SF 1 , which has the running time of an image between the input and the output. The reconstructed image signal value x t - T is then subtracted from an image signal value s t . The index t denotes temporally connected values. T corresponds to one frame period (or one field period).

Dieser Schätzwertfehler wird dem Quantisierer Q zugeführt, im Coder CI ist ein Datenwort geringerer Länge umgesetzt und zusätzlich mit Kontrollinformation k am Ausgang des FEC-Coders abgegeben und übertragen.This estimation value error is fed to the quantizer Q, in Coder CI is a data word of shorter length and implemented additionally with control information k at the output of the FEC encoder submitted and transferred.

In Fig. 2 ist der zugehörige bekannte DPCM-Decoder dargestellt. Dieser enthält einen FEC-Decoder FEC-DEC, dessen Eingang 3 die übertragenen DPCM-Werte e und die Kontrollinformation k zuge­ führt wird. Der Ausgang des FEC-Decoders ist über einen Deco­ dierer DCI mit einem ersten Eingang eines zweiten Addierers AD2 verbunden, dessen Ausgang über einen als Prädiktor PR2 eingesetz­ ten zweiten Bildspeicher SF2 auf den zweiten Eingang des Addie­ rers AD2 rückgekoppelt ist.The associated known DPCM decoder is shown in FIG . This contains a FEC decoder FEC-DEC, the input 3 of which transmits the transmitted DPCM values e and the control information k. The output of the FEC decoder is connected via a decoder DCI to a first input of a second adder AD2 whose output is translated th second picture memory SF is fed back to the second input of the Addie RERS AD 2 2 a as a predictor PR. 2

Die empfangenen DPCM-Werte werden gegebenenfalls korrigiert und in dem Decodierer DCI in DPCM-Werte et rückumgesetzt, die zur Berechnung der rekonstruierten Bildsignalwerte xt verwendet werden. Diese Berechnung erfolgt durch Addition der DPCM-Werte et zu den rekonstruierten Bildsignalwerten xt - T, die hier den Schätzwerten entsprechen. Am Ausgang 4 des zweiten Addierers AD2 werden die rekonstruierten Bildsignalwerte xt abgegeben, die bis auf den Quantisierungsfehler mit den ursprünglichen Bildsignal­ werten st übereinstimmen. Der Index t bezeichnet wieder zeitlich zusammengehörige Werte.The received DPCM values are corrected, if necessary, and converted back in the decoder DCI into DPCM values e t , which are used to calculate the reconstructed image signal values x t . This calculation is carried out by adding the DPCM values e t to the reconstructed image signal values x t - T , which here correspond to the estimated values. At the output 4 of the second adder AD 2 , the reconstructed image signal values x t are output which, apart from the quantization error, correspond to the original image signal values s t . The index t again designates values that belong together in time.

Eine auch gegen Bündelfehler wirksame Fehlerkorrektur benö­ tigt die Verwendung von entsprechend langen Codierungsblöcken. Hier wird vorteilhaft eine Codierung von Reed-Solomon ange­ wendet, mit der beispielsweise eine Codierung von ganzen Bytes erfolgen kann. Um längere Bündelstörungen bzw. Übertragungsaus­ fälle korrigieren zu können, wird eine entsprechende Anzahl von Codeblöcken byteweise miteinander verschachtelt. Entsprechen­ des gilt für ein Bit oder mehrere Bits korrigierende Blockcodes und auch für eine Codierung nach Kohlenberg. Stets ist zumin­ dest empfangsseitig eine erhebliche Laufzeit zur Decodierung erforderlich, da sämtliche Informations- und Kontrollbits eines Codewortes vorliegen müssen. Die Laufzeiten sind zwar für ein­ seitig gerichtete Übertragungen uninteressant, bei zweiseitig gerichteten Verbindungen, beispielsweise bei Videokonferenzsy­ stemen oder beim Bildtelefon jedoch nicht mehr akzeptabel.An error correction that is also effective against bundle errors is required the use of correspondingly long coding blocks. Encoding by Reed-Solomon is advantageous here uses, for example, coding of whole bytes can be done. For longer bundle disturbances or transmission outages To be able to correct cases, a corresponding number of Code blocks interleaved byte by byte. Correspond this applies to block codes correcting one or more bits and also for coding according to Kohlenberg. There is always at least at least on the receiving end, a considerable delay for decoding required because all information and control bits of a  Code word must be available. The terms are for one two-way transmissions uninteresting, with two-way directed connections, for example in videoconferencing stemen or no longer acceptable on videophones.

In Fig. 3 ist das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen DPCM-Decodiereinrichtung dargestellt, wobei jedoch für die Er­ findung unwesentliche Baugruppen wie der Decodierer, Anordnun­ gen zur Trennung von Nutz- und Kontrollinformation, Einrich­ tungen zur Geschwindigkeitswandlung und so weiter aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurden.In Fig. 3, the basic circuit diagram of the DPCM decoding device according to the invention is shown, but for the invention He insignificant assemblies such as the decoder, arrangements for separating useful and control information, Einrich lines for speed conversion and so on have been omitted for reasons of clarity.

Die DPCM-Decodiereinrichtung enthält den aus Fig. 2 bekannten DPCM-Decoder mit dem zweiten Addierer AD2 und dem zweiten Bild­ speicher SF2, wobei dem zweiten Addierer AD2 nur die DPCM-Werte et vom Eingang 3 zugeführt werden. Dieser gibt an seinem Aus­ gang die rekonstruierten Bildsignalwerte xt ab und wird deshalb als erster DPCM-Decoder bezeichnet. Außerdem ist ein weiterer identisch aufgebauter DPCM-Decoder mit einem Addierer AD und einem Bildspeicher SF vorgesehen, bei den dem ersten Eingang des Addierers AD jedoch der FEC-Decoder FEC-DEC vorgeschal­ tet ist. Diesem werden sowohl die DPCM-Werte e als auch die zugehörige Kontrollinformation k zugeführt. Am Ausgang des zweiten Addierers AD2 werden jetzt die Bildsignalwerte xt aus den nicht gegen Übertragungsfehler geschützten DPCM-Werte et rekonstruiert, während in dem weiteren DPCM-Decoder die Bild­ signalwerte xc aus gegebenenfalls korrigierten gesicherten DPCM-Werten ec und den hieraus gewonnenen Schätzwerten T re­ konstruiert werden. Bevor beim ersten DPCM-Decoder die bei Übertragungsfehlern falsch rekonstruierten Bildsignalwerte xt als Schätzwerte = xt - T verwendet werden oder aus ihnen Schätz­ werte berechnet werden, wird der fehlerhafte Inhalt des zweiten Bildspeichers SF2 durch Korrekturwerte XK aus dem Bildspeicher SF des weiteren DPCM-Decoders ersetzt. Hierdurch wird eine Fehler­ fortpflanzung für das nächste Bild vermieden. The DPCM decoding device contains the DPCM decoder known from FIG. 2 with the second adder AD 2 and the second picture memory SF 2 , the second adder AD 2 only being supplied with the DPCM values e t from the input 3 . This outputs the reconstructed image signal values x t at its output and is therefore referred to as the first DPCM decoder. In addition, another identically constructed DPCM decoder with an adder AD and an image memory SF is provided, in which, however, the FEC decoder FEC-DEC is connected upstream of the first input of the adder AD. Both the DPCM values e and the associated control information k are fed to it. At the output of the second adder AD 2 , the image signal values x t are now reconstructed from the DPCM values e t which are not protected against transmission errors, while in the further DPCM decoder the image signal values xc from possibly corrected saved DPCM values ec and the estimated values obtained therefrom T re be constructed. Before the first DPCM-decoder, the wrong reconstructed in transmission errors image signal values x t as estimated values = x t - are used T or calculated from them, estimates of the incorrect contents of the second image memory SF is 2 by correction values XK from the image memory SF further DPCM -Decoders replaced. This will prevent error propagation for the next image.

In Fig. 3 wird zunächst angenommen, daß die Laufzeit des FEC- Decoders exakt die Dauer eines Bildes umfaßt. Dann liegen bei ungestörter Übertragung am Ausgang des Addierers AD dieselben Bildsignalwerte an wie am Ausgang des zweiten Bildspeichers SF2. Daher können die ungesicherten Schätzwerte = xt - T durch die gesicherten Bildsignalwerte xct - T ersetzt werden.In Fig. 3 it is initially assumed that the runtime of the FEC decoder comprises exactly the duration of an image. Then, with undisturbed transmission, the same image signal values are present at the output of the adder AD as at the output of the second image memory SF 2 . Therefore, the unsecured estimated values = x t - T can be replaced by the saved image signal values xc t - T.

In Fig. 4 ist die erfindungsgemäße DPCM-Decodiereinrich­ tung dargestellt. Der zweite Bildspeicher SF2 ist entfallen; von dem ersten DPCM-Decoder blieb allein der zweite Addierer AD2 erhalten. Der weitere DPCM-Decoder ist unverändert. Der Ausgang des Addierers AD ist jedoch an den zweiten Eingang des zweiten Addierers AD2 angeschaltet. Die Laufzeit von der Dauer eines Bildes ist durch die Reihenschaltung eines ersten Ver­ zögerungsgliedes V1 mit dem FEC-Decoder erreicht. Dem ersten Eingang des zweiten Addierers werden die DPCM-Werte et über einen Umschalter SU zugeführt. Außerdem ist an dem Decoderein­ gang 3 eine Fehlererkennung FE angeschaltet, die den Umschalter SU betätigt. Gegebenenfalls muß ein zweites Laufzeitglied V2 in den Signalweg der DPCM-Werte eingeschaltet werden, damit die Fehlererkennung rechtzeitig reagieren kann. Anstelle des zwei­ ten Verzögerungsgliedes kann auch ein weiterer FEC-Decoder mit kurzer Laufzeit verwendet werden, der einzelne Übertragungs­ fehler korrigiert.In Fig. 4, the DPCM decoding device according to the invention is shown. The second image memory SF 2 has been omitted; only the second adder AD 2 was retained from the first DPCM decoder. The other DPCM decoder is unchanged. However, the output of the adder AD is connected to the second input of the second adder AD 2 . The running time of the duration of an image is achieved by connecting a first delay element V 1 in series with the FEC decoder. The DPCM values e t are fed to the first input of the second adder via a changeover switch SU. In addition, an error detection FE is activated at the decoder input 3 , which actuates the changeover switch SU. If necessary, a second delay element V 2 must be switched into the signal path of the DPCM values so that the error detection can react in good time. Instead of the second delay element, another FEC decoder with a short transit time can be used, which corrects individual transmission errors.

Der Umschalter SU befindet sich bei störungsfreiem Betrieb in der dargestellten Stellung. Der DPCM-Decoder verwendet zur Re­ konstruktion der Bildsignalwerte xt also die nicht gesicherten DPCM-Werte. In den Bildspeicher SF werden jeodch nur die gege­ benenfalls korrigierten gesicherten Bildsignalwerte sct - T ein­ gespeichert, die ebenfalls als Schätzwerte am zweiten Eingang des zweiten Addierers AD2 anliegen. Beim Auftreten eines Über­ tragungsfehlers wird der Umschalter SU von der Fehlererkennung betätigt und führt dem ersten Eingang des zweiten Addierers AD2 DPCM-Werte der Größe Null zu. Folglich werden als Bildsignal­ werte xt die von der weiteren Rechenschleife ermittelten gesicher­ ten Bildsignalwerte xct - T des letzten Bildes über den zweiten Addierer AD2 ausgegeben. Hier sei darauf hingewiesen, daß zahl­ reiche Verfahren zur Fehlerverdeckung bekannt sind, die durch Überwachung der empfangenen Signale oder der Bildsignalwerte Übertragungsfehler erkennen und die gestörten Bildsignalwerte durch ungestörte Bildsignalwerte aus der Umgebung oder aus einem vorangegangenem Bild ersetzen.The switch SU is in the position shown for trouble-free operation. The DPCM decoder uses the unsecured DPCM values to reconstruct the image signal values x t . However, only the possibly corrected saved image signal values sc t-T in , which are likewise present as estimated values at the second input of the second adder AD 2, are stored in the image memory SF. When a transmission error occurs, the changeover switch SU is actuated by the error detection and feeds the first input of the second adder AD 2 DPCM values of size zero. Consequently, the secured image signal values xc t - T of the last image determined by the further computing loop are output as the image signal values x t via the second adder AD 2 . It should be pointed out here that numerous methods for error concealment are known which detect transmission errors by monitoring the received signals or the image signal values and replace the disturbed image signal values by undisturbed image signal values from the environment or from a previous image.

In Fig. 5 ist die Struktur eines Datenblockes dargestellt, der aus n Datenpaketen besteht, die über eine Paketvermittlung übertragen werden. m hiervon sind Informationspakete IP und n-m Datenpakete sind für die Kontrollinformation KI vorgesehen. Jedes Paket P1, P2, . . . ist mit einer Paketnummer PN versehen Darüber hinaus enthalten die Datenpakete in der Regel noch zu­ mindest die Empfangsadresse. Durch Übertragungsfehler, die die Empfangsadresse betreffen, können ganze Pakete verloren gehen. Die Bündelfehlerkorrekturfähigkeit muß sich in diesem Anwen­ dungsfall mindestens auf eine Paketlänge von h Bytes erstrec­ ken. Bei der Verwendung eines Reed-Solomon-Codes mit einer Korrekturfähigkeit von einem Byte werden jedes erste Byte jedes Paketes einem ersten Codewort zugeordnet, jedes zweite Byte einem zweiten usw. bis zum h-ten, dem letzten Codewort jedes Paketes. Die Fehlererkennung ist dann als Zähleinrichtung und Vergleichs­ einrichtung ausgebildet. Sie braucht lediglich die Paketnummern zu überwachen und bei einem Fehler auf Fehlerverdeckung umzuschal­ ten. Das gesamte Paket wird jedoch korrigiert, so daß bereits das nächste Bild fehlerfrei ist. Sollen mehrere (p) Datenpa­ kete korrigiert werden, wird ein entsprechender Code gewählt.In Fig. 5 shows the structure of a data block is shown, which consists of n data packets, which are transmitted via a packet switch. m of these are information packets IP and nm data packets are provided for the control information KI. Each packet P 1 , P 2,. . . is provided with a packet number PN In addition, the data packets usually contain at least the receiving address. Whole packets can be lost due to transmission errors that affect the receive address. In this application, the bundle error correction capability must at least extend to a packet length of h bytes. When using a Reed-Solomon code with a correction capability of one byte, every first byte of each packet is assigned to a first code word, every second byte to a second etc. and up to the hth, the last code word of each packet. The error detection is then designed as a counting device and comparison device. It only needs to monitor the package numbers and switch to error concealment in the event of an error. However, the entire package is corrected so that the next image is already error-free. If several (p) data packets are to be corrected, a corresponding code is selected.

In Fig. 6 ist eine vorteilhafte Variante des DPCM-Decoders dargestellt. Auf die Darstellung der Fehlererkennung und des Umschalters wurde verzichtet. Gegenüber dem DPCM-Decoder nach Fig. 4 fehlt das erste Laufzeitglied V1. Dies wird nicht be­ nötigt, wenn ein entsprechender Abgriff im Bildspeicher vor­ gesehen ist. In FIG. 6, an advantageous variant of the DPCM decoder is illustrated. The display of error detection and the switch has been omitted. Compared to the DPCM decoder according to FIG. 4, the first delay element V 1 is missing. This is not necessary if a corresponding tap is seen in the image memory.

Wenn die Laufzeit v des FEC-Decoders FEC-DEC kleiner als eine Bildperiodendauer T ist, kann auf das erste Laufzeitglied V1 verzichtet werden, wenn ein entsprechender Abgriff des Bild­ speichers SF vorgesehen ist. Die gesicherten Bildsignalwerte xct - v werden im Bildspeicher SF so verzögert, das sie als exakt um eine Bildperiodendauer verzögerte Bildsignalwerte xct - T dem zweiten Addierer AD2 als Schätzwerte zugeführt werden. Wenn dagegen die Laufzeit des FEC-Decoders etwas größer als eine Bild­ dauer ist, kann eine entsprechende Anzapfung der Speichereinrich­ tung des FEC-Decoders vorgesehen werden, um die entsprechenden DPCM-Werte et dem zweiten Addierer AD2 zuzuführen. Die rekonstru­ ierten Bildsignalwerte xct - T werden in diesem Fall wieder dem zweiten Addierer vom Ausgang des Addierers AD zugeführt.If the transit time v of the FEC decoder FEC-DEC is less than an image period T, the first transit time element V 1 can be omitted if a corresponding tap of the image memory SF is provided. The saved image signal values xc t - v are delayed in the image memory SF in such a way that they are supplied to the second adder AD 2 as estimated values as image signal values xc t-T exactly delayed by one image period. If, on the other hand, the runtime of the FEC decoder is somewhat longer than a picture, a corresponding tap of the storage device of the FEC decoder can be provided in order to supply the corresponding DPCM values et to the second adder AD 2 . In this case, the reconstructed image signal values xc t-T are again fed to the second adder from the output of the adder AD.

In Fig. 7 ist ein DPCM-Decoder dargestellt, der bei einer Optimalcodierung der DPCM-Werte verwendbar ist. Hierzu ist es erforderlich sowohl dem ersten Eingang des zweiten Addierers AD2 als auch dem ersten Eingang des Addierers AD jeweils einen entsprechenden VLC-Decoder (Variable Length Code) VLC-DCI1 bzw. VLC-DCI2 vorzuschalten, der die optimalcodierten DPCM- Werte in DPCM-Werte et bzw. ect - T gleicher Wortlänge umsetzt. FIG. 7 shows a DPCM decoder which can be used when the DPCM values are optimally encoded. For this purpose, it is necessary to connect both the first input of the second adder AD 2 and the first input of the adder AD with a corresponding VLC decoder (Variable Length Code) VLC-DCI 1 or VLC-DCI 2 , which contains the optimally coded DPCM values converted into DPCM values e t or ec t - T of the same word length.

In Fig. 8 ist eine erfindungsgemäße DPCM-Decodieranordnung für eine mehrdimensionale Prädiktion dargestellt. Hierbei wird in bekannter Weise der Schätzwert t sowohl aus vorangegangenen rekonstruierten Bildsignalwerten desselben Bildes/Halbbildes und vorangegangenen Bildes/Halbbildes berechnet. Ein kompletter weiterer DPCM-Decoder ist an den Ausgang des FEC-Decoders FEC-DEC bzw. an den Ausgang des nachgeschalteten Verzögerungs­ gliedes V1 angeschaltet. Er enthält wieder den Addierer AD, weist jedoch einem Intraframe(Intrafield)-Prädiktor PRI und einen Interframe(Interfield)-Prädiktor PRB auf. Die Ausgänge der Prädiktoren sind über einen dritten Addierer AD3 zusammen­ gefaßt und auf einen Eingang des Addierers AD rückgeführt. Der Ausgang 4 des zweiten Addierers AD2 ist über einen Intraframe (Intrafield)-Prädiktor PRI1 und einen vierten Addierer AD4 auf seinen zweiten Eingang rückgekoppelt. Zwischen dem Ausgang des Addierers AD und dem zweiten Eingang des vierten Addierers AD4 ist ein Multiplikator M eingeschaltet.In FIG. 8 is a DPCM-decoding device according to the invention is shown for a multi-dimensional prediction. In this case, the estimated value t is calculated in a known manner both from previous reconstructed image signal values of the same image / field and from previous image / field. A complete further DPCM decoder is connected to the output of the FEC decoder FEC-DEC or to the output of the downstream delay element V 1 . It again contains the adder AD, but has an intra-frame (intrafield) predictor PRI and an inter-frame (interfield) predictor PRB. The outputs of the predictors are combined via a third adder AD 3 and fed back to an input of the adder AD. The output 4 of the second adder AD 2 is fed back to its second input via an intra-frame (intrafield) predictor PRI 1 and a fourth adder AD 4 . A multiplier M is connected between the output of the adder AD and the second input of the fourth adder AD 4 .

Die Rechenschleife mit dem Addierer AD entspricht einem komplet­ ten weiteren DPCM-Decoder für mehrdimensionale Prädiktion. Vom Intraframe(Intrafield)-Prädiktor PRI wird ein Schätzwertanteil F abgegeben und mit dem vom Interframe(Interfield)-Prädiktor PRB abgegebenen Schätzwertanteile B über den dritten Addierer AD3 zu dem Schätzwert T zusammengefaßt. Die vom Bildspeicher SF des Interframe(Interfield)-Prädiktor PRB abgegebenen Bild­ signalwerte müssen mit einem Bewertungsfaktor a < 1 bewertet werden. Denselben Bewertungsfaktor weist der Multiplizierer M auf. Der Schätzwert t zur Errechnung der Bildsignalwerte xt im ersten DPCM-Decoder wird wieder durch Summation des vom ersten Interframe(Interfield)-Prädiktors PRI1 abgegebenen Schätzwert­ anteils F, t mit dem vom Multiplizierer M abgegebenen Schätz­ wertanteil B, t ermittelt.The arithmetic loop with the adder AD corresponds to a complete further DPCM decoder for multidimensional prediction. An estimated value component F is output by the intraframe (intrafield) predictor PRI and combined with the estimated value component B output by the interframe (interfield) predictor PRB to form the estimated value T via the third adder AD 3 . The image signal values output by the image memory SF of the interframe (interfield) predictor PRB must be assessed with an evaluation factor a <1. The multiplier M has the same weighting factor. The estimate t for calculating the image signal values x t in the first DPCM decoder is again determined by summing the estimate portion F, t given by the first interframe (interfield) predictor PRI 1 with the estimate portion B, t given by the multiplier M.

Die dargestellten DPCM-Decoder sind lediglich Prinzipschal­ tungen. Es können selbstverständlich sämtliche Strukturen von Rechenschleifen verwendet werden, bei denen Berechnungen - bedingt durch die Durchlaufzeit der Bauelemente - parallel oder nacheinander durchgeführt werden. Selbstverständlich muß auch der Interframe(Interfield)-Prädiktor nicht lediglich aus einem Bildspeicher/Halbbildspeicher bestehen; vielmehr kann der ent­ sprechende Schätzwert B auch wie bei einer zweidimensionalen Prädiktion aus den vorangegangenen Bildpunkten des vorangegan­ genen Bildes errechnet werden. Das Verfahren ist auch bei einer Kombination von Transformationsverfahren und DPCM-Verfahren ge­ eignet. Die benötigten Transformations-Decoder werden dann den VLC-Decodierern entsprechend angeordnet.The DPCM decoders shown are only basic circuits. Of course, all structures of calculation loops can be used, in which calculations - due to the processing time of the components - are carried out in parallel or in succession. Of course, the interframe (interfield) predictor need not only consist of an image memory / field memory; rather, the corresponding estimated value B can also be calculated as in a two-dimensional prediction from the previous pixels of the previous image. The method is also suitable for a combination of transformation methods and DPCM methods. The required transformation decoders are then arranged according to the VLC decoders.

Claims (9)

1. Verfahren zur Fehlerkorrektur bei der Übertragung von Bild­ signalen, bei dem sendeseitig mittels einer Interframe/Inter­ field-DPCM als Differenz zwischen jeweils einem Bildsignalwert (st) und einem Schätzwert ( = xt - T) DPCM-Werte (et) berechnet und mit einem fehlerkorrigierenden Code gesichert werden und empfangsseitig durch Zusammenfassen jeweils eines gesicherten DPCM-Wertes (ect - T) mit einem aus bereits rekonstruierten Bildsignalwerten (xct-T) ermittelten Schätzwert (t = xt - T) Bildsignalwerte (xt) rekonstruiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen DPCM-Werte (et) direkt mit den Schätzwerten (t) zu den rekonstruierten Bildsignalwerten (xt) zusammenge­ faßt werden, die weiterverwendet werden, wobei die empfangenen DPCM-Werte (et), die in einem Fehlerkorrekturverfahren über­ prüft und gegebenenfalls korrigiert werden als gesicherte DPCM-Werte (ect - T) zur Rekonstruktion von gesicherten Bildsignal­ werten (xct-T) verwendet werden, die bei der Ermittlung der Schätzwerte (t = xct-T) oder von Schätzwertanteilen (B) die aus ungesicherten DPCM-Werten (et) rekonstruierten Bildsignal­ werte (xt) ersetzen.1. Procedure for correcting errors in the transmission of images signals in which the transmission side uses an interframe / inter field-DPCM as the difference between an image signal value (seet) and an estimate (  = xt - T) DPCM values (et) calculated and secured with an error correcting code and on the receiving side by combining one secured DPCM value (ect - T) with one from already reconstructed Image signal values (xctT) determined estimate (t = xt - T) Image signal values (xt) be reconstructed, characterized,  that the received DPCM values (et) directly with the estimates (t) to the reconstructed image signal values (xt) merged can be summarized, which will continue to be used, the received DPCM values (et) in an error correction process checked and, if necessary, corrected as secured DPCM values (ect - T) for the reconstruction of secured image signals value (xctT) are used to determine the Estimates (t = xctT) or of estimated value shares (B) the from unsecured DPCM values (et) reconstructed image signal values (xt) replace. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fehlererkennung durchgeführt wird und daß eine Fehler­ verdeckung im gestörten Bild/Halbbild erfolgt.2. The method according to claim 1, characterized, that an error detection is carried out and that an error Hiding in the disturbed picture / field occurs. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die DPCM-Werte (e) und die zugehörige Kontrollinformation (k) zu Datenpaketen zusammengefaßt und mit Paketnummern ver­ sehen in einem Datenblock übertragen werden,
und daß die Bündelfehlerkorrekturfähigkeit mindestens der Länge (h) eines Datenpakets entspricht. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in
that the DPCM values (e) and the associated control information (k) are combined into data packets and ver with packet numbers are transmitted in a data block,
and that the bundle error correction capability corresponds at least to the length (h) of a data packet. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fehlerkorrektur ein Reed-Solomon-Code mit der Korrekturfähigkeit von p(p = 1, 2, 3 . . .) Bytes verwendet wird, wobei mehrere Codewörter - entsprechend der Anzahl (h) der Bytes eines Datenpaktes - miteinander verschaltet werden.4. The method according to claim 3, characterized, that a Reed-Solomon code with the Correctability of p (p = 1, 2, 3...) Bytes used with several code words - corresponding to the number (h) the bytes of a data packet - are interconnected. 5. DPCM-Decodiereinrichtung zur Fehlerkorrektur von empfangenen Bildsignalen, die als DPCM-Werte (e) mittels eines Interframe/ Interfield-DPCM-Verfahrens ermittelt und mit einem fehlerkorri­ gierenden Code gesichert übertragen werden, gekennzeichnet durch
einen ersten DPCM-Decoder (AD2), dem die empfangenen DPCM-Werte (ct) direkt zugeführt werden und der die rekonstruierten Bildsignalwerte (xt) an seinem Ausgang (4) abgibt,
und einen weiteren DPCM-Decoder (AD, SF), dem der FEC-Decoder (FEC-DEC) vorgeschaltet ist und der aus gesicherten DPCM-Werten (ect - T) und den hieraus rekonstruierten gesicherten Bildsignal­ werten (xct-2T) des vorangegangenen Bildes/Halbbildes einen Schätzwert (t = xct - T) oder Schätzwertanteil (B) ermittelt, der dem ersten DPCM-Decoder (AD2) zugeführt ist.5. DPCM decoding device for error correction of received image signals, which are determined as DPCM values (e) by means of an interframe / interfield DPCM method and transmitted securely with an error-correcting code, characterized by
a first DPCM decoder (AD 2 ), to which the received DPCM values (c t ) are fed directly and which outputs the reconstructed image signal values (x t ) at its output ( 4 ),
and another DPCM decoder (AD, SF), which is preceded by the FEC decoder (FEC-DEC) and which values from the saved DPCM values (ec t - T ) and the saved image signal reconstructed from them (xc t-2T ) of the previous image / field an estimated value ( t = xc t - T ) or estimated value portion ( B ) determined, which is fed to the first DPCM decoder (AD 2 ). 6. DPCM-Decodiereinrichtung nach Anspruch 5, daß eine Fehlererkennung (FE) vorgesehen ist, die bei einem erkannten Fehler dem Eingang des ersten DPCM-Decoders (AD2) anstelle der empfangenen DPCM-Werte (et) Werte von der Größe Null zuführt.6. DPCM decoding device according to claim 5, that an error detection (FE) is provided which, in the event of a detected error, supplies the input of the first DPCM decoder (AD 2 ) with values of zero size instead of the received DPCM values (e t ) . 7. DPCM-Decodiereinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Laufzeitunterschiedes von der Dauer einer Bild/Halbbildperiodendauer zwischen einem von dem ersten DPCM-Decoder (AD2) zugeführten DPCM-Wert (et) und zugehörigen vom weiteren DPCM-Decoder gelieferten Schätzwert (t = xct - T) oder Schätzwertanteil (B) ein Laufzeitglied (V1) oder ein ent­ sprechender Abgriff des Bildspeichers (SF) des weiteren Deco­ ders vorgesehen ist. 7. DPCM decoding device according to claim 5 or 6, characterized in that in order to achieve a transit time difference of the duration of a picture / field period between one of the first DPCM decoder (AD 2 ) supplied DPCM value (e t ) and associated from the other DPCM decoder delivered estimate ( t = xc t - T ) or estimate ( B ) a delay element (V 1 ) or a corresponding tap of the image memory (SF) of the further decoder is provided. 8. DPCM-Decodiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß im ersten DPCM-Decoder ein Intrafield/Intraframe-Prädik­ tor (PRI1) vorgesehen ist,
daß der weitere DPCM-Decoder einen Intraframe/Intrafield- Prädiktor (PRI) und einen Interframe/Interfield-Prädiktor (PRB) enthält und
daß die rekonstruierten gesicherten Bildsignalwerte (xct - T) mit einem Faktor (a) bewertet als Schätzwertanteil (B) des vorangegangenen Bildes/Halbbildes dem ersten DPCM-Decoder (AD2, PRI1) zugeführt werden.8. DPCM decoding device according to one of the preceding claims, characterized in that
that an intrafield / intraframe predictor (PRI 1 ) is provided in the first DPCM decoder,
that the further DPCM decoder contains an intraframe / intrafield predictor (PRI) and an interframe / interfield predictor (PRB) and
that the reconstructed, secured image signal values (xc t - T ) with a factor (a), as an estimate ( B ) of the previous image / field, are fed to the first DPCM decoder (AD 2 , PRI 1 ). 9. DPCM-Decodiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Übertragung von zu Paketen zusammengefaßten DPCM-Werten (e) und Kontrollinformation (k) als Fehlererkennung eine Paketzähl- und Vergleichseinrichtung vorgesehen ist.9. DPCM decoder according to one of the preceding Expectations, characterized, that those combined in the transmission of packets DPCM values (e) and control information (k) as error detection a packet counting and comparison device is provided.
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