DE4034535A1 - Vorrichtung und verfahren zur codierung von bilddaten, sowie hiermit ausgestattete elektronische stehbildkamera - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur codierung von bilddaten, sowie hiermit ausgestattete elektronische stehbildkameraInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Codiervorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 5 zur Codierung
von Bilddaten, ein Codierverfahren nach dem Oberbegriff des
Anspruches 9 bzw. 10 zur Durchführung der Bilddatencodie
rung, sowie eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus
gestattete bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betreib
bare elektronische Stehbildkamera nach dem Oberbegriff des
Anspruches 11.
Bei der Abspeicherung von Bildsignalen, welche von einem
bildaufnehmenden Element auf Halbleiterbasis, beispielsweise
einer CCD aufgenommen worden sind, in Form digitaler Daten
in einer Speichervorrichtung, wie einer Speicherkarte oder
einer magnetischen Platte, sollten aufgrund der anfallenden
hohen Datenmenge die erhaltenen Datensignale einer Art von
Datenkompression unterworfen werden, um viele Bilder inner
halb einer beschränkten Speicherkapazität abspeichern zu
können. Beispielsweise speichert eine digitale elektronische
Stehbildkamera (still camera) aufgenommene Bilder als digi
tale Daten in ein Datenspeichermedium, wie eine Speicher
karte oder eine magnetische Platte, anstatt einen Silber
salzfilm zu verwenden, so daß die Anzahl von Bildern, die
auf einer einzigen Speicherkarte oder magnetischen Platte
aufzeichenbar sind, genau festgelegt und hiermit auch be
schränkt ist, wobei jedoch zumindest das Aufnehmen der fest
gelegten oder beschränkten Anzahl von Bildern stets sicher
gestellt sein sollte. Weiterhin ist es nötig, daß die Zeit
zur Datenaufzeichnung und Datenwiedergabe sowohl kurz als
auch konstant ist.
Ein Bilddaten-Kompressionsverfahren, welches diese Bedingun
gen erfüllt ist ein bekanntes Codierverfahren, welches eine
Kombination aus orthogonaler Transformcodierung und Entro
piecodierung ist.
Ein typisches Verfahren dieser Art wird derzeit bei den in
ternationalen Standardisierungsbemühungen in elektronischen
Stehbildkameras verwendet.
Besagtes Verfahren wird im folgenden kurz erläutert:
Ein Rahmen von Bilddaten wird in Blöcke bestimmter Größe un terteilt und jeder Block der Bilddaten wird einer zweidimen sionalen DCT (diskrete Cosinustransformation) als Orthogo naltransformation unterworfen. Danach wird eine lineare Quantisierung gemäß einer jeden Frequenzkomponente durchge führt. Dieser quantisierte Wert wird dann einer Huffman-Co dierung als Entropiecodierung unterworfen. Hierbei wird die DC-Komponente dieses Blockes und der Differenzwert zwischen besagter DC-Komponente und der eines benachbarten Blockes der Huffman-Codierung unterworfen. Eine AC-Komponente wird einer sogenannten Zickzack-Abtastung von einer tiefen Fre quenzkomponente zu einer hohen Frequenzkomponente unterwor fen und die Huffman-Codierung wird auf der Grundlage der An zahl von aufeinanderfolgenden Komponenten, die ungültig sind (Werte mit 0) und der Werte der nachfolgenden gültigen Kom ponente durchgeführt. Soweit der wesentliche Abschnitt die ses Systems.
Ein Rahmen von Bilddaten wird in Blöcke bestimmter Größe un terteilt und jeder Block der Bilddaten wird einer zweidimen sionalen DCT (diskrete Cosinustransformation) als Orthogo naltransformation unterworfen. Danach wird eine lineare Quantisierung gemäß einer jeden Frequenzkomponente durchge führt. Dieser quantisierte Wert wird dann einer Huffman-Co dierung als Entropiecodierung unterworfen. Hierbei wird die DC-Komponente dieses Blockes und der Differenzwert zwischen besagter DC-Komponente und der eines benachbarten Blockes der Huffman-Codierung unterworfen. Eine AC-Komponente wird einer sogenannten Zickzack-Abtastung von einer tiefen Fre quenzkomponente zu einer hohen Frequenzkomponente unterwor fen und die Huffman-Codierung wird auf der Grundlage der An zahl von aufeinanderfolgenden Komponenten, die ungültig sind (Werte mit 0) und der Werte der nachfolgenden gültigen Kom ponente durchgeführt. Soweit der wesentliche Abschnitt die ses Systems.
Mit diesem grundlegenden Abschnitt oder Hauptabschnitt al
leine wird die Anzahl von Codes nicht konstant für jedes
Bild aufgrund der Verwendung der Huffman-Codierung als
Entropiecodierung.
Es wurde daher das nachfolgende System vorgeschlagen, um die
Codemengen zu kontrollieren:
Zunächst wird die Verarbeitung gemäß obigem System durchge führt und die Gesamtmenge von Codes, welche auf dem gesamten Schirm erzeugt wurde wird zur gleichen Zeit ermittelt. Aus dieser Gesamtmenge von Codes und der gewünschten oder Ziel menge von Codes wird die optimale Quantisierungsbreite vor hergesagt, mittels der die Codemenge der Zielmenge von Codes des DCT-Koeffizienten angenähert wird. Unter Verwendung die ser Quantisierungsbreite wird der Prozeß, der der Quantisie rung in dem Hauptabschnitt folgt wiederholt. Danach wird aus der Gesamtanzahl von Codes, die zu dieser Zeit generiert wurde, der Gesamtmenge von Codes, die vorher generiert wurde und der Zielmenge von Codes die optimale Quantisierungs breite vorhergesagt, um die Anzahl von Codes der Zielmenge von Codes anzunähern. Wenn die vorhergesagte Quantisierungs breite mit der vorhergehenden Quantisierungsbreite überein stimmt und die Gesamtmenge von Codes, die momentan erzeugt wurde kleiner ist als die Zielmenge von Codes, wird der Pro zeß abgebrochen und die Codes werden ausgegeben. Wenn nicht, wird der oben beschriebene Prozeß unter Verwendung einer neuen Quantisierungsbreite wiederholt.
Zunächst wird die Verarbeitung gemäß obigem System durchge führt und die Gesamtmenge von Codes, welche auf dem gesamten Schirm erzeugt wurde wird zur gleichen Zeit ermittelt. Aus dieser Gesamtmenge von Codes und der gewünschten oder Ziel menge von Codes wird die optimale Quantisierungsbreite vor hergesagt, mittels der die Codemenge der Zielmenge von Codes des DCT-Koeffizienten angenähert wird. Unter Verwendung die ser Quantisierungsbreite wird der Prozeß, der der Quantisie rung in dem Hauptabschnitt folgt wiederholt. Danach wird aus der Gesamtanzahl von Codes, die zu dieser Zeit generiert wurde, der Gesamtmenge von Codes, die vorher generiert wurde und der Zielmenge von Codes die optimale Quantisierungs breite vorhergesagt, um die Anzahl von Codes der Zielmenge von Codes anzunähern. Wenn die vorhergesagte Quantisierungs breite mit der vorhergehenden Quantisierungsbreite überein stimmt und die Gesamtmenge von Codes, die momentan erzeugt wurde kleiner ist als die Zielmenge von Codes, wird der Pro zeß abgebrochen und die Codes werden ausgegeben. Wenn nicht, wird der oben beschriebene Prozeß unter Verwendung einer neuen Quantisierungsbreite wiederholt.
Die nötige Quantisierungsbreite wird ermittelt durch Multi
plizieren einer Basisform der Standard-Quantisierungscharak
teristik durch einen Quantisierungsbreiten-Koeffizient α.
Genauer gesagt, zunächst wird die oben erwähnte Quantisie
rung in dem Hauptabschnitt mit einer Quantisierungsbreite
durchgeführt unter Verwendung eines Standard-Quantisierungs
breiten-Koeffizienten α, das Ergebnis wird der Entropieco
dierung unterworfen und die sich ergebenden Daten der Ge
samtmenge von Codes wird mit der Zieltotalmenge von Codes
als Grenzwert verglichen und der abschließende Codierungs
prozeß wird unter Verwendung der Quantisierungsbreite durch
geführt, wenn der erstere Betrag den letzteren erreicht. Der
optimale Quantisierungsbreiten-Koeffizient α, um die Code
menge der Zielmenge von Codes anzunähern, wird aus der Ge
samtmenge von Codes und der Zielmenge ermittelt unter Ver
wendung beispielsweise der Newton-Raphson-Iterationsmethode,
wenn die Codemenge nicht innerhalb der Zielmenge ist, die
Basisform der Standardquantisierungscharakteristik wird un
ter Verwendung dieses erhaltenen Quantisierungsbreiten-Koef
fizienten kompensiert, um hierdurch eine besser optimierte
Quantisierungsbreite zu erhalten und der abschließende Ver
arbeitungsablauf wird unter Verwendung dieser Quantisie
rungsbreite durchgeführt. In dieser Art und Weise wird die
Charakteristik der Quantisierung geändert.
Der obige Ablauf wird nun genauer unter Bezugnahme auf Fig.
6 der beigefügten Zeichnung erläutert. Zu Beginn wird ein
Rahmen von Bilddaten (ein Rahmen eines Bildes ist gemäß in
ternationalem Standard 720×576 Pixel) in Blocks einer vor
herbestimmten Größe (z. B. Block A, B, C, .... aus 8×6 Pi
xeln) unterteilt, die zweidimensionale DCT wird als Orthogo
naltransformation an jedem Block durchgeführt, wie bei (b)
dargestellt und die sich ergebenden Daten werden sequentiell
in einem 8×8-Matrix-Speicher abgespeichert. Die Bilddaten
vom zweidimensionalen Punkt aus gesehen haben eine spatiale
Frequenz, welche die Frequenz ist, die auf der Verteilung der
Dichte der Daten beruht.
Mittels der DCT werden daher die Bilddaten in eine DC-Kompo
nente DC und eine AC-Komponente AC transformiert und Daten
entsprechend der DC-Komponente DC werden in dem 8× 8-Ma
trixspeicher am Ursprungspunkt (0,0) gespeichert, Daten ent
sprechend der Maximalfrequenz der AC-Komponente AC werden in
horizontaler Axialrichtung bei (0,7) gespeichert, Daten ent
sprechend des Frequenzwertes der höchsten AC-Komponente AC
werden in vertikaler Axialrichtung bei (7,0) gespeichert und
Daten dem maximalen Frequenzwert der AC-Komponente AC werden
in Schrägrichtung bei (7,7) gespeichert. In einer mittleren
Position werden Frequenzdaten in einer Richtung in Korrela
tion mit den Koordinaten derart gespeichert, daß Daten mit
tiefer Frequenz sequentiell von der Ursprungsseite her auf
tauchen.
Danach werden die Daten, die in jedem Koordinatensatz dieser
Matrix gespeichert sind mittels der Quantisierungsbreite di
vidiert, welche für jede Frequenzkomponente durch Multipli
kation der bestimmten quantisierten Matrix durch den Quanti
sierungsbreiten-Koeffizient α erhalten wurde, so daß eine
lineare Quantisierung durchgeführt wird (c). Der Quantisie
rungswert wird danach als Entropiecodierung der Huffman-Co
dierung unterworfen. Hierbei ist bezüglich der DC-Komponente
DC dieses Blockes der Differenzwert zwischen der DC-Kompo
nente DC und der Komponente des nächsten Blockes durch eine
Gruppennummer (Nummer von addierten Bits) und addierten Bits
ausgedrückt, die Gruppennummer wird der Huffman-Codierung
unterworfen und die erhaltenen codierten Worte werden in
Kombination mit den addierten Bits als Codierdaten (d1, d2,
e1, e2) verwendet.
Bezüglich der AC-Komponente AC werden ebenfalls gültige Ko
effizienten (mit Werten die nicht 0 sind) durch die Gruppen
nummer und addierte Bits ausgedrückt.
Somit wird die AC-Komponente AC einer sogenannten Zickzack-
Abtastung unterworfen, was bedeutet, daß Daten von einer
tieferen Frequenzkomponente zu einer höheren abgetastet wer
den, die zweidimensionale Huffman-Codierung wird auf der
Grundlage der Anzahl von aufeinanderfolgenden ungültigen, d.
h. der Anzahl von Null-Durchläufen und der Gruppennummer des
Wertes einer nachfolgenden gültigen Komponente durchgeführt,
wobei die erhaltenen codierten Wörter und addierten Bits als
Codierdaten genommen werden.
Die Huffman-Codierung wird derart durchgeführt, daß mit der
Spitzenfrequenz in der Datenverteilung sowohl von der DC-
Komponenten als auch der AC-Komponente pro Rahmenbild als
Zentrum codierte Worte durch Codierdaten ermittelt werden
mit einer derartigen Bitzuweisung, daß je näher die Daten an
dem Zentrum sind, je geringer die Anzahl von hierzu zugewie
senen Bits ist und je weiter die Daten von dem Zentrum ent
fernt sind umso größer die Bitnummer hierzu ist.
Soweit der Hauptabschnitt dieses Systems.
Mit besagtem Hauptabschnitt alleine wird die Anzahl von Co
des für jedes Bild nicht konstant aufgrund der Verwendung
der Hufmann-Codierung als Entropie-Codierung. Beispielsweise
wird der folgende Prozeß durchgeführt, um die Menge von Co
des zu steuern.
Zunächst erfolgt die Verarbeitung des Hauptabschnittes unter
Verwendung eines temporären Quantisierungsbreiten-Koeffizi
enten α und die Gesamtmenge von Codes (Gesamtanzahl von
Bits), die auf dem gesamten Schirm erzeugt wird, wird
gleichzeitig erzeugt (siehe (g)). Aus dieser Gesamtanzahl
von Codes wird die Zielanzahl von Codes, der temporäre Quan
tisationsbreiten-Koeffizient α, der optimale Quantisations
breiten-Koeffizient α, der bewirkt, daß sich die Anzahl von
Codes der Zielanzahl von Codes zum DCT-Koeffizienten annä
hert durch die Newton-Raphson-Iteration bei (h) vorherbe
stimmt. Unter Verwendung dieses Quantisationsbreiten-Koeffi
zienten α (i) wird der Prozeß der Quantisation des vorher
erwähnten Hauptabschnittes wiederholt. Danach wird aus der
Gesamtmenge der Codes, die zu dieser Zeit erzeugt wurden die
Gesamtmenge von Codes, die vorher erzeugt wurden, die Ziel
menge von Codes, der momentan verwendete Quantisationsbrei
ten-Koeffizient α und der vorher verwendete Quantisations
breiten-Koeffizient α und der optimale Quantisationsbreiten-
Koeffizient α, mittels dem die Codemenge sich der Zielmenge
von Codes annähert wieder vorherbestimmt.
Wenn der vorhergesagte oder vorherbestimmte Quantisations
breiten-Koeffizient α mit dem vorhergehenden α übereinstimmt
und die Gesamtmenge von Codes, die momentan erzeugt wird
kleiner als die Zielmenge von Codes wird, wird der Prozeß
angehalten und die momentan erzeugten Codedaten werden aus
gegeben und in der Speicherkarte (f) abgespeichert. Wenn
nicht, wird der Quantisationsbreiten-Koeffizient α geändert
und der Prozeß wird wiederholt unter Verwendung dieses neuen
Quantisationsbreiten-Koeffizient α.
Wie beschrieben sollte hierbei beispielsweise bei einer di
gitalen elektronischen Stehbildkamera die Anzahl von Bil
dern, die auf einer einzigen Speicherkarte oder einzigen Ma
gnetplatte aufzeichenbar sind sichergestellt werden, so daß
die Bilddaten vor der Speicherung komprimiert werden, was
wiederum nötig macht, daß die Verarbeitungszeit so kurz wie
möglich und konstant ist, um ordnungsgemäßen Betrieb sicher
zustellen. Diese Anforderungen bestehen jedoch nicht nur bei
digitalen elektronischen Stehbildkameras, sondern auch bei
anderen Anwendungsfällen.
Das oben beschriebene System gemäß dem Vorschlag der inter
nationalen Standardisierungsversuche ist ein Komprimierungs
verfahren, welches diese Anforderungen erfüllt. Obwohl bei
diesem System die Kombination der orthogonalen Transformie
rung und Entropiecodierung für jeden Block gemäß obiger Be
schreibung Bilddaten mit hoher Leistung komprimieren kann,
ist die Codemenge nicht konstant abhängig von Bildern auf
grund der Verwendung der Entropiecodierung, so daß die An
zahl von Bildern, die von einem Aufzeichnungsmedium einer
Speicherkarte oder dergleichen aufzeichenbar ist unstabil
wird.
Weiterhin wird bei dem beschriebenen Verfahren zur Steuerung
der Menge von Codes die Anzahl, wie oft der Hauptabschnitt
der Codierung durchlaufen werden muß ungleichmäßig, was wie
derum Prozeßzeiten unstabil und insgesamt längere Prozeßzei
ten nötig macht.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vor
richtung und ein Verfahren zur Codierung von Bilddaten zu
schaffen, so daß die Codierung von Bilddaten innerhalb einer
gegebenen Prozeßzeit und innerhalb einer speziellen Code
menge möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in den Ansprü
chen 1 bzw. 5 aufgeführten Vorrichtungsmerkmale, bzw. durch
die in den Ansprüchen 9 bzw. 10 angegebenen Verfahrens
schritte.
Eine elektronische Stehbildkamera nach den Merkmalen des An
spruches 11 ist in der Lage, aufgrund der erfindungsgemäßen
Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen
der vorliegenden Erfindung die obengenannte Aufgabe eben
falls zu erfüllen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den jeweiligen Unteransprüchen.
Bei der vorliegenden Erfindung werden Bilddaten vor der Or
thogonaltransformierung in Blocks unterteilt, eine Quanti
sierung wird mit einer temporären Quantisierungsbreite vor
Durchführung der Entropiecodierung durchgeführt, die Menge
von Codes pro Block und die Menge von Codes des gesamten
Bildes werden berechnet, die Menge von Codes, die jedem
Block zugewiesen ist wird berechnet und die optimale Quanti
sierungsbreite wird auf der Grundlage dieser Informations
stücke vorhergesagt (erste Codierung). Dann, nachdem die
Quantisierung eines Transformationskoeffizienten wieder mit
einer neuen Quantisierungsbreite der Orthogonaltransformie
rung unterworfen wurde, wird die Entropiecodierung so durch
geführt, daß die Codierung angehalten wird, bevor die Menge
von Codes die Menge von Codes übersteigt, die in dem ersten
Codierschritt jedem Block zugewiesen wurde.
Weiterhin werden Bilddaten in Blöcke unterteilt, die ortho
gonale Transformierung wird für jeden Block durchgeführt, um
Komponenten der Bilddaten für jeden Block sequentiell von
einer niederfrequenten Komponente zu einer hochfrequenten
Komponente zu trennen, der transformierte Ausgang wird durch
Quantisierungsvorrichtungen quantisiert und danach wird der
quantisierte Ausgang der Entropie-Codiervorrichtung zuge
führt, wo der Entropie-Vorgang abläuft. Bezüglich der DC-
Komponente DC der Bilddaten in jedem Block, erhalten durch
Orthogonaltransformierung, wird die Differenz zwischen die
ser DC-Komponente und der des vorhergehenden Blockes ermit
telt und die Differenz wird der Entropie-Codierung unterwor
fen und die AC-Komponente wird der Entropie-Codierung unter
worfen, nachdem der Codierprozeß der DC-Komponente abge
schlossen worden ist, wodurch die Datenmenge für jeden
Block, die nötig ist zur Optimierung und die Datenmenge für
das gesamte Bild herausgefunden werden können. Auf der
Grundlage der erhaltenen Informationsstücke wird die Daten
menge für jeden Block zugewiesen und die Quantisierungs
breite, die zur Optimierung nötig ist wird vorhergesagt. Un
ter Verwendung dieser vorhergesagten Quantisierungsbreite
wird die Quantisierung Block für Block durchgeführt und die
Entropie-Codierung eines jeden Blockes wird innerhalb eines
Bereiches der zugewiesenen Menge von Informationen für die
sen speziellen Block durchgeführt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung führt somit zunächst einen
statistischen Prozeß durch, überprüft die Informationsmenge,
die für jeden Block nötig ist, um die Optimierung durch
zuführen, sowie die Informationsmenge für das gesamte Bild,
geht dann in einen Prozeß zur Durchführung der optimalen Co
dierung über auf der Grundlage der Informationen, die durch
den statistischen Prozeß erhalten wurden und steuert nach
folgend die Entropie-Codierung derart, daß die Codemenge in
nerhalb der gewünschten Menge fällt, wobei der codierte Aus
gang überwacht wird, so daß der codierte Ausgang als letz
tendlicher Ausgang erzeugt wird.
Um dies zu bewerkstelligen, führt die Vorrichtung zunächst
eine Blockung des Bildes durch, quantisiert die Elemente des
geblockten Bildes unter Verwendung einer Standardquantisie
rungsbreite, wonach Entropie-Codierung eines Transformkoef
fizienten ermittelt durch die Quantisierung, Vorhersage der
Quantisierungsbreite nötig für die optimale Codemenge aus
Informationen der Codemenge für jedes Bildelement in jedem
Block erhalten durch die Entropie-Codierung und Informatio
nen der Codemenge des gesamten Bildes, Entscheidung der zu
gewiesenen Codemenge für die einzelnen Elemente eines jeden
Blockes, Übergang in einen Prozeßmodus für die optimale Co
dierung des Bildes auf der Grundlage dieser Informations
stücke, Blocken des Bildes durch Durchführung dieses Prozeß
modus, Quantisierung der Elemente des geblockten Bildes un
ter Verwendung der vorhergesagten Quantisierungsbreite und
Entropie-Codierung eines Transformkoeffizienten erhalten
durch diese Quantisierung durchgeführt werden. Der letzte
Prozeßablauf (Entropie-Codierung) umfaßt einen Prozeß, bei
dem die Bildelemente der Entropie-Codierung innerhalb eines
erlaubbaren Bereiches mit der zugewiesenen Codemenge eines
jeden Elementes in jedem Block als Referenz unterworfen wird
und einen Ausgangsprozeß, um die gesamten Codes des Zielbil
des zu erhalten, so daß der letztendliche Ausgang erzeugt
wird. Es ist daher möglich, erhaltene Bilddaten innerhalb
eines Bereiches einer gegebenen Codemenge zu codieren und
eine spezielle oder ganz bestimmte Anzahl von aufzeichenba
ren Bildern innerhalb des beschränkten Speicherbereiches der
Speichervorrichtung in dem Fall sicherzustellen, in dem die
Quantität der aufzeichenbaren Bilder spezifiziert ist. Zu
sätzlich wird auf der Grundlage der Ergebnisse eines tem
porären statistischen Prozesses zur Vorhersage der Daten
menge des gesamten Bildes die Codierung so durchgeführt, daß
der gesamte Prozeß in zwei Schritten durchgeführt wird, näm
lich zunächst dem statistischen Prozeß und dann dem Codie
rungsprozeß. Dies kann Datencodierung innerhalb einer spe
ziellen festgelegten Prozeßzeit sicherstellen. Da weiterhin
das Anhalten des Codierprozesses auf der Hochfrequenzkompo
nente durchgeführt wird, wird die Bildqualität nicht ver
schlechtert.
Es kann somit bei der vorliegenden Erfindung eine spezielle
Codemenge innerhalb einer gegebenen Prozeßzeit codiert wer
den, wobei sich die Bildqualität so gut wie nicht ver
schlechtert.
Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung eines Zickzack-Abta
stens von unterteilten Blöcken mit 8× 8 Pixeln;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung des Betriebs der Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4A und 4B Flußdiagramme zur Erläuterung der Arbeits
weise einer Codiervorrichtung gemäß der vor
liegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Blockschaltbild, einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 die Darstellung einer bekannten Codiervorrichtung.
Zunächst soll das grundlegende Prinzip der vorliegenden Er
findung dargelegt werden, um das Gesamtverständnis der vor
liegenden Erfindung verbessern zu können.
Bei der vorliegenden Erfindung werden Bilddaten einem stati
stischen Prozeß als erstem Weg zur Vorhersage des optimalen
Quantisationsbreiten-Koeffizienten und zur Bestimmung der
Codemenge zur Zuweisung für jeden Block unterworfen. Im Pro
zeß des zweiten Durchganges wird ein abschließender Codier
prozeß durchgeführt. Der zweite Durchgangsprozeß ist derart,
daß Bilddaten für jeden Block unter Verwendung des vorherge
sagten Quantisationsbreiten-Koeffizienten quantisiert wer
den, wobei die Codierung fortschreitet und die Codemenge für
den Block überwacht wird, so daß die Codemenge erhalten
durch den Codierprozeß innerhalb der Codemenge liegt, die
dem Block zugewiesen ist und die Codierung des Blocks wird
beendet und zur Codierung des nächsten Blockes weitergegan
gen, wenn die Codemenge einschließlich EOB (end of block)
die zugewiesene Codemenge erreicht.
Der statistische Prozeß wird durchgeführt, um die optimale
Quantisationsbreite vorherzusagen und die Codemenge zur Zu
weisung zu jedem Block zu bestimmen; die Vorhersage der op
timalen Quantisierungsbreite wird gemacht, um die Codemenge
erhalten zur Codierungszeit grob (aber mit vergleichbarer
Genauigkeit) annähernd an die gewünschte oder Zielmenge der
Codes zu machen. Die vorhergehende Codemenge kann sich nahe
an die Zielcodemenge unter Verwendung der optimierten Quan
tisierungsbreite annähern. Wenn die Codemenge innerhalb der
Zielcodemenge zu diesem Zeitpunkt ist, ist dieser Prozeß al
leine schon ausreichend. Wenn das obere Limit der Datenmenge
von einem Bild spezifiziert ist, sollte die Codemenge die
Zielmenge der Codes nicht um ein Byte, sondern um ein Bit
nicht überschreiten. Es ist daher nötig, einen Prozeß vorzu
sehen, für den Fall, daß dieses Überschreiten auftritt.
Dieser Prozeß ist die Bestimmung der Codemenge, zugewiesen
zu jedem Block. Der Prozeß ist dafür da, Daten zu bestimmen,
die in einer Feinjustage verwendet werden, wenn die Code
menge erhalten zur Codierzeit die Zielmenge von Codes über
steigt. Auf der Grundlage der Ergebnisse einer tatsächlichen
Durchführung des Codierprozesses unter Verwendung der opti
malen Quantisierungsbreite vorhergesagt im statistischen
Prozeß kann der statistische Prozeß abgebrochen werden, wenn
die erhaltene Codemenge die Zielcodemenge übersteigt und
eine Nachverarbeitung kann durchgeführt werden, wenn besag
tes Übersteigen aufgetreten ist. Dieser Fall benötigt jedoch
drei Schritte, den statistischen Prozeß, den Codierprozeß
und den Nachprozeß, was zeitaufwendig ist und es nötig
macht, daß Daten zwischen dem Codierprozeß und dem Nachpro
zeß ohne Verbindungscodes unterschiedlicher Länge exakt er
halten werden. Daher ist es wünschenswert, eine Feinjustage
oder Feineinstellung während des Codierprozesses durchzufüh
ren. Ein Ausdünnen von Daten in unnötiger Art und Weise
würde jedoch zu einer Abschwächung der Bildqualität führen
und sollte vermieden werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden daher redundante Da
ten aus einer Hochfrequenzkomponente eines jeden Blockes
eliminiert, wodurch visuelle Einflüsse minimiert werden. Da
man nicht wissen kann, ob die Codemenge den erlaubten Pegel
übersteigt oder nicht, solange die Codierung nicht abge
schlossen ist, wird die Diskriminierung Block für Block
durchgeführt.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführte Untersu
chungen und Experimente haben gezeigt, daß das Verhältnis
zwischen Codemenge erzeugt in jedem Block bei Durchführung
der Codierung im statistischen Prozeß unter Verwendung einer
temporären Quantisierungsbreite (welche aus der Zielmenge
von Codes grob vorhergesagt werden kann) zu der Menge von
Codes erzeugt in jedem Block wenn die Codierung unter Ver
wendung des optimalen Quantisationsbreite oder der Quantisa
tionsbreite vorhergesagt im statistischen Prozeß nicht all
zusehr variiert. Aufgrund dieser Tatsache wird eine Art
Leitfaden "anhand dem dem Codemenge des gesamten Bildes die
Zielmenge von Codes nicht überschreitet" für jeden Block
festgesetzt und als Referenzpegel verwendet, die zugewiesene
Codemenge für jeden Block zu überwachen.
Wenn einmal Quantisierungsbreite und Zuweisungscodemenge für
jeden Block bestimmt worden sind, wird die Codierung auf der
Information durchgeführt, um den abschließenden Codierprozeß
durchzuführen.
Beim Codiervorgang gemäß der vorliegenden Erfindung wird die
Codierung für jeden Block angehalten, bevor die Codemenge
die zugewiesene Codemenge des besagten Blockes übersteigt.
Beim Codieren eines jeden Blockes wird überprüft, daß die
Codemenge den Leitfaden (Zuweisungscodemenge) nicht über
schreitet, während sequentiell die Codierung von einer Nie
derfrequenzkomponente zu einer Hochfrequenzkomponente durch
geführt wird. In den Blocks, in denen der Leitfaden nicht
überschritten wurde, wird die Codierung ohne Probleme abge
brochen bzw. beendet, d. h. EOB wird ausgegeben.
Für denjenigen Block, der während des Codierprozesses den
Leitfaden überschritten hat, wird die Codierung von höheren
Frequenzkomponenten nicht durchgeführt und angehalten, so
daß die Codierung dieses Blockes vor Ausgabe von EOB abge
brochen wird. Da zu diesem Zeitpunkt EOB einer der Huffman-
Codes ist, sollte die Codemenge mit dem Huffman-Code inner
halb der zugewiesenen Codemenge bleiben bzw. sein.
Unter der Voraussetzung, daß eine Codierung der Hälfte der
Blöcke des Rahmenbilddatums ohne Unterbrechung durchgeführt
wurde und die Codierung der verbleibenden Hälfte abgeschlos
sen wurde, wobei Teile der sehr hohen Frequenzkomponenten
ausgelassen wurden, wird ein ausgesprochen kleiner Datenbe
trag verlorengegangen sein, wobei die verlorenen Daten auf
Daten einer Hochfrequenzkomponente beschränkt sind, so daß
negative visuelle Einflüsse äußerst gering sind. Das System
kann die Codierung immer in zwei Schritten beenden, nämlich
im statistischen Prozeß und im Codierprozeß, es kann die Ge
samtcodemenge innerhalb eines spezifizierten Wertes festset
zen ohne die Optimierung mehrfach zu wiederholen (im Gegen
satz zu bekannten Systemen) und Abschwächungen der Bildqua
lität können verhindert werden.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Er
findung mit dem oben erläuterten Prinzip näher unter Bezug
nahme auf die Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Bilddatencodiervor
richtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche zur Anwen
dung in einer digitalen elektronischen Stehbildkamera ge
langt. Die Beschreibung von Mechanismen besagter Kamera,
welche allgemein bekannt sind und die vorliegende Erfindung
nicht direkt betreffen erfolgt nicht.
Gemäß Fig. 1 ist eine Bildaufnahmevorrichtung 12, beispiels
weise eine CCD einer Bildaufnahmelinse 10 nachgeschaltet.
Die Bildaufnahmevorrichtung 12 wandelt ein hierauf abgebil
detes optisches Bild in ein Bildsignal um. Ein Prozessor 14
empfängt das Bildsignal von der Bildaufnahmevorrichtung 12
über eine Signalleitung 100 und führt τ-Kompensation und
Weißbalance durch und trennt das Bildsignal in Y, R-Y (im
folgenden mit Cr = Chroma-Rot bezeichnet) und B-Y (im fol
genden mit Cb = Chroma-Blau bezeichnet) Komponenten eines
Farbsignals.
Ein A/D-Wandler 16Y führt eine Analog/Digital-Wandlung eines
Signals der Y-Komponente durch und ein A/D-Wandeler 16C
führt eine Analog/Digitalwandlung der Signale von den Cr-
und Cb-Komponenten durch. Von den einzelnen Farbkomponenten
von dem Prozessor 14 erfährt die Y-Komponente die A/D-Wand
lung in dem Wandler 16Y über eine Signalleitung 102Y und die
Cr- und Cb-Komponenten erfahren eine A/D-Wandlung in dem
Wandler 16C über eine Signalleitung 102C.
Bilderspeicher 18Y und 18C, welche der Y-Komponente und den
Cr- und Cb-Komponenten zugehörig sind, haben eine Speicher
kapazität von wenigstens einem Rahmen eines Bildes und sind
ausgelegt, die Ausgänge der Wandler 16Y und 16C über Leitun
gen 104Y und 104C abzuspeichern.
Blockungsschaltkreise 20Y und 20C, welche den Komponenten Y,
Cr und Cb zugehörig sind empfangen Bilddaten (für einen Rah
men) von den zugehörigen Bildspeichern 18Y und 18C über Si
gnalleitungen 106Y und 106C und führen einen Blockungsprozeß
durch, bei dem die empfangenen Bilddaten in Blöcke bestimm
ter Größe unterteilt werden. Im gewählten Ausführungsbei
spiel beträgt die Blockgröße 8×8 Pixel, sie ist jedoch
nicht auf diese Größe beschränkt, sondern kann zwischen Y
und C (Chroma-System) liegen. In der beschriebenen Ausfüh
rungsform führt der Blockungsschaltkreis 20C des Chroma-Sy
stems zunächst den gesamten Blockungsprozeß an den Bilddaten
der Cr-Komponenten durch und blockt dann die Bilddaten der
Cb-Komponenten.
Orthogonal-Transformschaltkreise 22Y und 22C, welche der Y-
Komponente und den Cr- und Cb-Komponenten zugehörig sind,
empfangen die von den Blockungsschaltkreisen 20Y und 20C ge
blockten Bilddaten über Leitungen 108Y und 108C und führen
eine zweidimensionale orthogonale Transformation der empfan
genen Bilddaten Block für Block durch. Als Orthogonal-Trans
formation kann eine Cosinus-Transformation, Sinus-Transfor
nation, Furier-Transformation oder Hadamard-Transformation
durchgeführt werden. Durch Durchführung der Orthogonal-
Transformation werden Bilddaten als Transformations-Koeffi
zient erhalten.
Quantisierungsschaltkreise 24Y und 24C, die der Y-Komponente
und den Cr- und Cb-Komponenten zugehörig sind empfangen
Bilddaten (Transformationskoeffizienten) von den Transforma
tionsschaltkreisen 22Y und 22C über entsprechende Signallei
tungen 110Y und 110C, quantisieren die empfangenen Daten mit
einem Wert erhalten durch Multiplikation vorweggesetzter
Quantisierungsbreiten der einzelnen Frequenzkomponenten mit
einem festgesetzten Quantisationsbreiten-Koeffizient α in
der ersten Quantisation und führen eine Quantisation in der
zweiten Quantisation oder hiernach unter Verwendung eines
optimalen Quantisationsbreiten-Koeffizienten α durch, der im
vorhergehenden Prozeß bestimmt wurde.
Entropie-Codierschaltkreise 26Y und 26C, welche der Y-Kompo
nente und den Cr- und Cb-Komponenten zugehörig sind, führen
eine Entropie-Codierung der quantisierten Transformationsko
effizienten durch, welche auf Signalleitungen 112Y und 112C
ankommen. Die Entropie-Codierung kann eine Huffman-Codierung
oder eine Rechnungscodierung (computational coding) sein. Da
die Entropie-Codierung eine variable Länge hat, ändern sich
die Codemenge für jeden Block und die Codemengen des ge
samten Bildes für jedes Bild. Obwohl die Art von verwendeter
Entropie-Codierung die vorliegende Erfindung nicht direkt
betrifft, sei hier festgehalten, daß die beschriebene Aus
führungsform eine Huffman-Codierung verwendet.
Die Entropie-Codierungsschaltkreise 26Y und 26C tasten Bild
daten von einer Niederfrequenzkomponente zu einer Hochfre
quenzkomponente unter Verwendung einer sogenannten Zickzack-
Abtastung ab, welche die empfangenen quantisierten Transfor
mationskoeffizienten in der Reihenfolge gemäß Fig. 2 abta
stet. Gemäß Fig. 2 wird der Differenzwert zwischen Daten der
ersten DC-Komponente in der Abtastreihe und Daten der DC-
Komponente des Blockes der unmittelbar vorher der Entropie-
Codierung unterworfen wurde als Huffman-Codierdaten ausgege
ben. Bezüglich der AC-Komponenten, wenn irgendein Transfor
mationskoeffizient gefunden wird, der nicht "null", d. h.
gültig ist, während die Transformkoeffizienten in der Rei
henfolge für die zweite bis 64ste AC-Komponente in der dar
gestellten Abtastfolge überprüft werden, unterziehen die
Schaltkreise 26Y und 26C die Daten der zweidimensionalen
Huffman-Codierung auf der Grundlage aufeinanderfolgender
Transformationskoeffizienten von "null" (ungültig) oder Nul
läufen unmittelbar vor dem gültigen Transformkoeffizienten
und dem Wert des gültigen Transformkoeffizienten. Wenn hier
aufeinanderfolgend ungültige Koeffizienten von einem be
stimmten Koeffizienten bis zum 64sten vorliegen, geben die
Entropie-Codierschaltkreise 26Y und 26C ein EOB-Signal aus,
welches Ende des Blockes anzeigt. Bei Erhalt eines Stopsi
gnals stoppen diese Schaltkreise 26Y und 26C den Codierpro
zeß und geben Ausgänge aus, denen EOB zugehörig ist. Danach
senden die Schaltkreise 26Y und 26C die Codemenge, die für
diesen Block erzeugt wurde an einen Codemengenrechner 28
über Leitungen 114Y und 114C.
Der Rechner 28 berechnet die Codemengen einer jeden Ein
gangskomponente Y, Cr oder Cb für jeden Block und ermittelt
ein Produkt dieser Codemengen zur Sammlung von Daten der Co
demengen für jeden Block zur Berechnung der Codemengen des
gesamten Bildes eines Rahmens. Der Rechner 28 sendet die Da
ten der Codemengen des gesamten Bildes zu einem Quantisie
rungsbreiten-Vorhersageschaltkreis 30 über eine Leitung 116
und sendet die Daten der Codemengen für jeden Block und die
Daten der Codemengen für das gesamte Einrahmenbild an einen
Codemengen-Zuweisungsschaltkreis 32 über eine Leitung 118.
Der Vorhersageschaltkreis 30 sagt den optimalen Quantisati
onsbreiten-Koeffizienten α vorher, so daß die berechnete Co
demenge sich der Zielcodemenge annähert. Diese Berechnung
erfolgt aus der Codemenge des gesamten Einrahmenbildes von
dem Rechner 28 und der Codezielmenge oder der Maximalmenge
von erlaubbaren Daten pro Bild im Lichte des momentan ver
wendeten Quantisationsbreiten-Koeffizienten beispielsweise
unter Verwendung einer Newton-Raphson-Iteration.
Der Zuweisungsschaltkreis 32 berechnet die Codemenge, die
jedem Block zuzuweisen ist aus der Codemenge der Bilddaten
für jeden Block, der Codemenge des gesamten Einrahmenbildes
und der Zielmenge der Codes von dem Rechner 28 und gibt das
Ergebnis an Codierstop-Schaltkreise 34Y und 34C. Der Rechen
vorgang in dieser Ausführungsform ist eine Proportional-Ver
teilung der Zielcodemenge unter Verwendung des Verhältnisses
der Codemenge der einzelnen Blocks. Beispielsweise kann je
der Schaltkreis 34Y oder 34C die Codemenge für einen Block
mit der Zielcodemenge multiplizieren und das Ergebnis durch
die Codemenge für das gesamte Bild dividieren, so daß der
Zuweisungsbetrag oder die Zuweisungscodemenge für besagten
Block bestimmt werden.
Der Zuweisungsschaltkreis 32 weist unter anderem eine Code
mengen-Datentabelle und eine Codemengen-Blockzuweisungs-Da
tentabelle auf. Besagter Schaltkreis 32 schreibt Daten der
Codemengen des zugewiesenen Blockes in der ersten Tabelle
durch Daten der Codemenge von dem Rechner 28 neu, berechnet
die Codemenge zugewiesen zu jedem Block aus der Codemenge
für jeden Block und der Codemenge des gesamten Bildes (beide
vom Rechner 28) und der Zielcodemenge und speichert das be
rechnete Ergebnis in der zweiten Tabelle.
Die Daten der zugewiesenen Codemenge für jeden Block in der
Datentabelle werden den Codierstop-Schaltkreisen 34Y und 34C
zugeführt, wenn besagter Block der Entropie-Codierung unter
worfen wird.
Die Schaltkreise 34Y und 34C haben die Funktion der Subtrak
tion der Codemenge von jedem Block aus den Zuweisungsschalt
kreis 32 von einem vorherbestimmten Referenzwert und geben
ein Stopsignal durch entsprechende Leitungen 126Y und 126C
aus, um die Codierung desjenigen Blockes abzubrechen, wenn
das Ergebnis der Subtraktion kleiner als die Summe der Code
menge wird, die ausgesendet wird und dem Code von EOB.
Betrachtet man die zugewiesene Codemenge, halten die Schalt
kreise 34Y und 34C die Codierung nicht an, wenn die Code
menge die Referenzcodemenge nicht übersteigt, selbst wenn
die empfange Codemenge, die übertragen werden soll und der
Code von EOB ausgesendet werden. Die Codierung dieses Bloc
kes wird beendet und die Codemenge, die übertragen werden
soll, wird von der zugewiesenen Codemenge des Blockes sub
trahiert.
Ein Codeausgabeschaltkreis 36 verbindet Codes einer vari
ablen Länge auf Signalleitungen 128Y und 128C von den ent
sprechenden Entropie-Codierschaltkreisen 26Y und 26C und
schreibt die verbindenden Codes auf eine Speicherkarte 38
über eine Signalleitung 130.
Das vorliegende System führt zunächst einen statistischen
Prozeß durch, überprüft die Informationsmenge für jeden
Block, die zur Optimierung nötig ist und die Informations
menge des gesamten Bildes und geht dann in einen Prozeß
über, in dem die optimale Codierung auf der Grundlage der im
statistischen Prozeß erhaltene Informationen durchgeführt
wird. Um dies zu verwirklichen führt das vorliegende System
zunächst das Blocken eines Bildes durch, gefolgt von einer
Quantisierung von Elementen des geblockten Bildes unter Ver
wendung eines Standard-Quantisationsbreiten-Koeffizient α,
Entropie-Codierung eines Transformkoeffizienten erhalten
durch die Quantisierung, Vorhersage des Quantisationsbrei
ten-Koeffizienten α nötig für die optimale Codemenge aus In
formationen der Codemengen jedes Bildelementes in jedem
Block erhalten durch die Entropie-Codierung und Informatio
nen der Codemenge des gesamten Bildes, Entscheidung der zu
gewiesenen Codemengen für die einzelnen Elemente eines jeden
Blockes, Übergang in einen Prozeßmodus für die optimale Co
dierung des zu verarbeitenden Bildes auf der Grundlage die
ser Informationsstücke, Blocken des Bildes durch Durchfüh
rung dieses Prozeßmodus, Quantisierung der Elemente des ge
blockten Bildes unter Verwendung des vorhergesagten Quanti
sationsbreiten-Koeffizienten α, Entropie-Codierung eines
Transformkoeffizienten erhalten durch die Quantisierung und
einen Ausgangsprozeß, um die gesamten Codes des Zielbildes
zu speichern. Die allgemeine Steuerung der obengenannten
Abläufe wird durch einen Codiersteuerung 40 bewerkstelligt.
Die Funktion der Codiersteuerung 40 kann problemlos unter
Verwendung eines Mikroprozessors realisiert werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 erfolgt nun eine Erläuterung der
wie oben ausgebildeten Vorrichtung.
Wenn das Bild eines Gegenstandes aufgenommen wird, wird es
als optisches Bild auf der Bildaufnahmevorrichtung 12, wel
che hinter der Aufnahmelinse 10 angeordnet ist abgebildet.
Die Bildaufnahmevorrichtung 12 wandelt das optische Bild in
ein Bildsignal und gibt dieses aus. Dieses Bildsignal wird
durch die Signalleitung 100 dem Prozessor 14 zugeführt, der
die einzelnen Farbkomponenten Y, Cr (R-Y) und Cb (B-Y) aus
dem empfangenen Bildsignal abtrennt und τ-Kompensation und
Weißbalance durchführt.
Von den einzelnen Farbkomponenten des Bildsignals vom Pro
zessor 14 wird die Y-Komponente durch die Signalleitung 102Y
dem A/D-Wandler 16Y zugeführt, wo es in ein digitales Signal
umgesetzt wird. Die Komponenten Cr und Cb werden durch die
Signalleitung 102C dem A/D-Wandler 16C zugeführt, wo sie in
digitale Daten umgesetzt werden. Die Ausgänge der Wandler
16Y und 16C werden in den Bildspeichern der entsprechenden
Systeme über die Leitungen 104Y und 104C eingespeichert.
Die Blockungsschaltkreise 20Y und 20C empfangen Bilddaten
von den Bildspeichern 18Y und 18C über die Leitungen 106Y
und 106C und dividieren die empfangenen Bilddaten in Blöcke
einer bestimmten Größe, wie in Fig. 3 dargestellt, d. h.,
die Schaltkreise 20Y und 20C führen einen Blockungsvorgang
durch. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die
Blockungsgröße 8×8 Pixel. Weiterhin führt in dieser Aus
führungsform der Blockungsschaltkreis 20C zunächst die ge
samte Blockung an den Bilddaten der Cr-Komponenten durch,
wonach die Bilddaten der Cb-Komponenten geblockt werden.
Die Bilddaten der einzelnen Blöcke aus den Blockungsschalt
kreisen 20Y und 20C werden über die Leitungen 108Y und 108C
den Orthogonaltransformschaltkreisen 22Y und 22C zugeführt.
Diese Schaltkreise 22Y und 22C führen eine zweidimensionale
Orthogonal-Transformation durch, wie beispielsweise eine
diskrete Cosinus-Transformation (DCT) an den empfangenen ge
blockten Bilddaten (im folgenden mit "Blockbilddaten" be
zeichnet), wobei diese Transformation Block für Block durch
geführt wird. Bei der DCT wird eine Wellenform in Frequenz
komponenten unterteilt und durch Cosinuswellen ausgedrückt,
deren Quantität gleich der Anzahl von eingegebenen Samples
ist.
Die Blockbilddaten (Transformkoeffizienten) nach der Ortho
gonaltransformation werden in der zugehörigen Frequenzkompo
nentenposition in der 8×8 Matrix gespeichert, wobei die
Matrix eine Frequenzrelation derart hat, daß der Ursprung
der Matrix die DC-Komponente ist und die anderen AC-Kompo
nenten sind, deren Frequenz anwächst je weiter sie sich vom
Ursprung entfernen. Dieses Blockbilddatum wird über die Lei
tungen 110Y und 110C den Quantisierungsschaltkreisen 24Y und
24C zugeführt.
Die Quantisierungsschaltkreise 24Y und 24C führen eine Quan
tisierung des Blockbilddatums (Transformkoeffizienten) im
ersten Durchgang, d. h. eine erste Quantisierung durch. Bei
der ersten Qnantisierung wird der Transformkoeffizient unter
Verwendung einer Quantisierungsbreite quantisiert, die durch
Multiplikation einer festgesetzten Quantisierungsmatrix jede
Frequenzkomponente (welche abhängig von jeder Matrixposition
des Blockes bestimmt wird) durch einen Standard-Quantisati
onsbreiten-Koeffizienten erhalten wurde. Obwohl die Quanti
sierungsmatrix zu diesem Zeitpunkt die gleiche für die bei
den Quantisierungsschaltkreise 24C und 24Y sein kann, werden
bessere Ergebnisse erhalten, wenn Quantisierungsmatrizen ge
eignet für die entsprechenden Quantisierungsschaltkreise ge
setzt werden.
Die quantisierten Blockbilddaten (Transformkoeffizienten)
werden in die Entropie-Codierschaltkreise 26Y und 26C über
die Leitungen 112Y und 112C eingegeben und dort einer Entro
pie-Codierung unterworfen. Die Schaltkreise 26Y und 26C ta
sten die empfangenen quantisierten Transformkoeffizienten in
Zickzack-Weise von einer niederen Frequenzkomponente zu ei
ner hohen Frequenzkomponente in der Reihenfolge gemäß Fig. 2
ab. D. h., die Transformkoeffizienten werden in einer 8×8-
Matrix abhängig bzw. zugehörig zu den Frequenzkomponenten
abgespeichert und da die Frequenz umso geringer ist, je nä
her sie am Ursprung ist, ist es möglich, von einer tiefen
Frequenzkomponente zu einer hohen Frequenzkomponente durch
die Zickzack-Abtastung gemäß Fig. 2 abzutasten.
Da gemäß Fig. 2 das erste Datum in der Abtastreihe eine DC-
Komponente DC ist, wird der Differenzwert diff-DC zwischen
den Daten der ersten DC-Komponente und Daten der DC-Kompo
nente des Blockes, der unmittelbar vorher der Entropiecodie
rung unterworfen wurde der Huffman-Codierung unterworfen (d1
und e1 in Fig. 3). Was die AC-Komponenten AC betrifft, wenn
irgendein Transformkoeffizient gefunden wird, der nicht
"Null" ist, d. h. gültig ist, während die Transformkoeffizi
enten von der zweiten zur 64sten AC-Komponente in der darge
stellten Abtastfolge überprüft werden, unterziehen die
Schaltkreise 26Y und 26C die Daten der zweidimensionalen
Huffman-Codierung auf der Grundlage der aufeinanderfolgenden
Transformkoeffizienten von "Null" (ungültigt) oder Nulläufe
unmittelbar vor dem gültigen Transformkoeffizienten und der
Wert des gültigen Transformkoeffizienten (d2 und e2 in Fig.
3).
Wenn aufeinanderfolgende ungültige Koeffizienten von einem
bestimmten Koeffizienten bis zum 64sten vorliegen, geben die
Schaltkreise 26Y und 26C das Signal EOB aus, welches Ende
des Blockes anzeigt. Danach schicken die Schaltkreise 26Y
und 26C die Codemenge, die für diesen Block erzeugt wurde zu
dem Rechner 28 über die Leitungen 114Y und 114C (g1 in Fig.
3). Dieser Prozeß wird für jeden Block eines Rahmenbildes
durchgeführt.
Um die Codemenge der Gesamtheit eines Rahmenbildes der ein
zelnen Eingabekomponenten Y, Cr und Cb berechnen zu können,
berechnet der Rechner 28 die Codemengen für jede Eingangs
komponente Y, Cr oder Cb für jeden Block und ermittelt ein
Produkt dieser Codemengen zur Sammlung von Daten der Code
menge für jeden Block (g2 in Fig. 3). Der Rechner 28 sendet
die Daten der Codemengen für jeden Block zu dem Zuweisungs
schaltkreis 32 über die Leitung 118. Der Zuweisungsschalt
kreis 32 schreibt die empfangenene Daten als Daten der Code
mengen in die entsprechende Blockposition der Codemengen-Da
tentabelle.
Wenn die Huffman-Codierung eines jeden Blockes eines Rahmen
bildes abgeschlossen ist, schickt der Rechner 28 die Daten
der Codemengen des gesamten Bildes zu dem Quantisierungs
breiten-Vorhersageschaltkreis 30 durch die Leitung 116 und
schickt die Daten der Codemengen für jeden Block und die Da
ten der Codemengen des gesamten Einrahmenbildes an den Zu
weisungsschaltkreis 32 durch die Leitung 118 unter Steuerung
der Codiersteuerung 40.
Der Vorhersageschaltkreis 30 sagt den optimalen Quantisati
onsbreiten-Koeffizienten α vorher, so daß die berechnete Co
demenge der Zielcodemenge aus den empfangenen Daten der Co
demengen des gesamten Rahmenbildes und den Daten der Zielco
demenge entspricht auf der Grundlage des momentan verwende
ten Quantisationsbreiten-Koeffizienten beispielsweise mit
einer Newton-Raphson-Iteration (h1 in Fig. 3) .
Der Zuweisungsschaltkreis 32 berechnet die Codemenge, die
jedem Block zugewiesen ist aus der Codemenge der Bilddaten
für jeden Block, der Codemenge des gesamten Einrahmenbildes
und der Zielcodemenge von dem Rechner 28 mittels beispiels
weise einer Proportionalverteilung der Zielmenge von Codes
unter Verwendung des Verhältnisses der Codemenge der einzel
nen Blocks (h2 in Fig. 3).
Genauer gesagt, um die zugewiesene Codemenge für einen Block
zu bestimmen, wird die Codemenge dieses Blocks mit der Ziel
codemenge multipliziert und das Ergebnis wird durch die Co
demenge des Gesamtbildes dividiert, wonach das Ergebnis als
zugewiesene Codemenge genommen wird. Daten der berechneten
zugewiesenen Codemenge eines jeden Blockes werden in der Da
tentabelle für die pro Block zugewiesene Codemenge gespei
chert. Die Daten der zugewiesenen Codemenge für jeden Block
aus dieser Datentabelle werden über die Leitungen 120Y und
120C den Codierstop-Schaltkreisen 34Y und 34C zu dem Zeit
punkt zugeführt, zu dem der zugehörige Block der Entropie-
Codierung unterworfen wird.
Mit dem obigen Ablauf ist der erste Durchgang oder die erste
Codierung (statistischer Prozeß) zur Bestimmung der zugewie
senen Codemenge für jeden Block und der Optimierung der
Quantisierungsbreite abgeschlossen.
Danach geht der Ablauf in den zweiten Durchgang oder die
zweite Codierung über, wo ein abschließender codierter Aus
gang so optimiert wird, daß die Codemenge innerhalb der
Zielcodemenge liegt.
Zunächst werden Bilddaten einzelner Farbkomponenten aus den
Bildspeichern 18Y und 18C über die Leitungen 106Y und 106C
den Blockungsschaltkreisen 20Y und 20C für einen erneuten
Blockungsprozeß zugeführt (siehe (a)).
Die Blockbilddaten werden über die Leitungen 108Y und 108C
den jeweiligen Orthogonaltransformschaltkreisen 22Y und 22C
zugeführt, um erneut einer Orthogonaltransformation unterzo
gen zu werden (siehe (b)). Der durch diese Transformation
erhaltene Transformkoeffizient wird über die Leitungen 110Y
und 100C den Quantisierungsschaltkreisen 24Y und 24C für
eine erneute Quantisierung zugeführt (siehe (c)).
Es sei hier festgehalten, daß der Quantisierungsbreiten-Ko
effizient α, der zu dieser Zeit verwendet wird, der vorher
gesagte optimale Quantisierungsbreiten-Koeffizient α ist,
der im vorhergehenden Durchlauf durch den Vorhersageschalt
kreis 30 berechnet wurde.
Der Transformkoeffizient der quantisierten Blockbilddaten
wird über die Leitungen 122Y und 122C den Entropie-Codier
schaltkreisen 26Y und 26C zugeführt. Die Entropie-Codierung
wird wie in dem Falle des statistischen Prozesses derart
durchgeführt, daß von den Transformkoeffizienten dieser
Blockbilddaten der Differenzwert diff-DC der DC-Komponente
zunächst einer Huffman-Codierung unterworfen wird ((d1),
(e1)) und danach werden die AC-Komponenten sequentiell über
eine Zickzack-Abtastung extrahiert und danach der Huffman-
Codierung unterworfen ((d2), (e2)).
Jedesmal dann, wenn ein Huffman-Code für ein Element (eine
Position in der Matrix) erzeugt wird, wird die zugewiesene
Codemenge an der Position des Elementes in der Datentabelle
für die Codemengen zugewiesen zum Block durch die Leitungen
124Y und 124C den Codierstop-Schaltkreisen 34Y und 34C zuge
führt. Auf der Grundlage der empfangenen Zuweisungscodemenge
für jeden Block erzeugen die Schaltkreise 34Y und 34C kein
Stopsignal und subtrahieren die Codemenge, die von der zuge
wiesenen Codemenge dieses Blockes übertragen werden sollen,
wenn die zu übertragende Codemenge und der Code von EOB, die
zusammen gesendet werden nicht die zugewiesene Codemenge
übersteigen.
Wenn die Summe der zu übertragenden Codemenge und der Code
von EOB den Rest der zugewiesenen Codemenge übersteigt, lie
fern die Stopschaltkreise 34Y und 34C Stopsignale über die
Leitungen 126Y und 126C zu den zugehörigen Entropie-Codier
schaltkreisen 26Y und 26C, um die Huffman-Codierung dieses
Blockes zu beenden. Die Schaltkreise 26Y und 26C fahren dann
mit der Huffman-Codierung des nächsten Blockes fort, der
durch die Quantisierungsschaltkreise 24Y und 24C erhalten
wurde.
Wenn die Entropie-Codierschaltkreise 26Y und 26C keine Stop
signale von den Stopschaltkreisen 34Y und 34C über die Lei
tungen 126Y und 126C erhalten, senden sie transformierte
Huffman-Codes über die Leitungen 128Y und 128C an den Code
ausgabeschaltkreis 36. Wenn die Huffman-Codierung für jedes
Element der Matrix vor Erzeugung des Stopsignals abgeschlos
sen worden ist, geben die Entropie-Codierschaltkreise 26Y
und 26C den Code EOB über die Leitungen 128Y und 128C an den
Codeausgabeschaltkreis 36.
Bei Empfang der Stopsignale vor Abschluß der Huffman-Codie
rung für jedes Element in der Matrix geben die Codierschalt
kreise 26Y und 26C den Code EOB anstelle des Huffman-Codes
an den Codeausgabeschaltkreis 36 über die Leitungen 128Y und
128C.
Dann gehen die Entropie-Codierschaltkreise 26Y und 26C zu
der Huffman-Codierung des nächsten Blockes über, der durch
die Quantisierungsschaltkreise 24Y und 24C erhalten wurde.
Der obige Ablauf wird wiederholt, bis die Verarbeitung jedes
Blockes eines Bildes abgeschlossen ist, wonach der gesamte
Codierprozeß beendet wird.
Zu Ende des Codierprozesses werden die optimierten Huffman-
Codierdaten für ein Einrahmenbild in die Speicherkarte 38
geschrieben (f) .
Das Datenschreiben wird durch den Codeausgabeschaltkreis 36
bewerkstelligt; der Schaltkreis 36 verbindet die Huffman-Co
des einer variablen Länge von den Entropie-Codierschaltkrei
sen 26Y und 26C, die auf den Signalleitungen 126Y und 126C
ankommen und schickt das Ergebnis durch die Leitung 130 zur
Speicherkarte 38 zum dortigen Schreiben der Daten. Der ge
samte Datenschreibvorgang auf die Speicherkarte 38 mittels
des Schaltkreises 36 kann am Ende des zweiten Durchganges
durchgeführt werden. Alternativ hierzu kann jedesmal dann,
wenn das Ergebnis der Verbindung der Huffman-Codes variabler
Länge ein Byte oder mehrere Bytes erreicht, wenn der Prozeß
den ersten Durchgang abgeschlossen hat und gerade in den
zweiten Durchgang übergeht, können die Ergebnisse sequenti
ell auf die Speicherkarte 38 geschrieben werden.
Die Fig. 4A und 4B zeigen PAD-Flußdiagramme des oben be
schriebene Ablaufes.
Wie bereits beschrieben, liegt der Kern der vorliegenden Er
findung darin, daß die Codemenge im Codierablauf der Zielco
demenge angenähert wird, indem der statistische Prozeß unter
Verwendung einer vorübergehenden Quantisierungsbreite durch
geführt wird und die optimale Quantisierungsbreite auf der
Grundlage der Daten vorhergesagt wird, wobei die Codemenge
in der Codierung daran gehindert wird, die Zielcodemenge zu
übersteigen, indem die zugewiesene Codemenge für jeden Block
bestimmt wird. Somit ist die vorliegende Erfindung nicht auf
die Blockgröße, den Typ der Orthogonaltransformierung und
den Typ der Entropie-Codierung beschränkt, wie sie in der
obigen Ausführungsform exemplarisch beschrieben wurden. Wei
terhin können die Bildspeicher 18Y und 18C zwischen den Or
thogonal-Transformschaltkreisen 22Y und 22C und den Quanti
sierungsschaltkreisen 24Y und 24C angeordnet werden für den
Fall, daß der Blockungsvorgang und der Orthogonal-Transform
vorgang in dem Codierprozeß ausgelassen werden können. In
diesem Falle sollte jedoch die Größe der Bildspeicher erhöht
werden, um die Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Weiterhin
kann der Prozessor 14 die Digitalverarbeitung nach der A/D-
Wandlung durchführen. Weiterhin kann bei der vorliegenden
Erfindung, da die Entropie-Codierung für jeden Block begin
nend bei einer Niederfrequenzkomponente zu einer Hochfre
quenzkomponente hin durchgeführt wird, welche einen relativ
geringen Einfluß auf die Bildqualität hat eine Verschlechte
rung der Bildqualtität minimiert werden und die Codierung
kann mit hoher Kompression durchgeführt werden.
Nachfolgend wird eine weitere Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung erläutert.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einer elektroni
schen Stehbildkamera.
Gemäß Fig. 5 ist ein Gehäuse 200 einer elektronischen Steh
bildkamera vorgesehen. Mit dem Bezugszeichen 202 ist eine
Bildaufnahmelinse der Kamera bezeichnet und mit dem Bezugsz
eichen 204 ein Bildaufnahmelement, beispielsweise eine CCD.
Die lichtempfindliche Oberfläche der CCD 204 ist in der Ab
bildungsebene der Linse 202 angeordnet. Die lichtempfangende
Oberfläche der CCD 204 weist weiterhin Farbfilter entspre
chend den Pixeln auf. Die Farbfilter sind so angeordnet, daß
einzelne Pixel der CCD 204 empfindlich für Farbkomponenten
sind, wie Cyan (Cy), Magenta (Ma) und Gelb (Ye). Ein Vorver
stärker 206 verstärkt den Ausgang des Bildaufnahmeelementes
204 und filtert Rauschanteile aus.
Ein A/C-Wandler 208 setzt den Ausgang des Vorverstärkers 206
in ein digitales Signal um. Ein Pufferspeicher 210 des Typs
RAM (Speicher mit wahlfreiem Zugriff) speichert die digita
len Bildsignale von dem A/D-Wandler 208. Eine Speichersteue
rung 212 steuert das Zeitverhalten des Adressierens, Lesens
und Schreibens des RAM in dem Pufferspeicher 210. Ein Pro
zessor 213 verarbeitet Daten aus dem Pufferspeicher 210 mit
tels digitaler Verarbeitung. Obwohl ein herkömmlicher Pro
zessor die Verarbeitung durchführt, indem eine τ-Charakteri
stik und eine Knie-Charakteristik verwendet werden, führt
der Prozessor in dieser Ausführungsform einen derartigen
nicht-linearen Prozeß nicht durch, um eine später durch
zuführende Orthogonaltransformation möglichst genau zu er
möglichen.
Der Prozessor 213 führt daher eine Matrix-Operation an ein
zelnen Farbkomponenten Cy, Ma und Ye durch, um diese in
Farbkomponenten Cy, Ma und Ye umzusetzen, die später benö
tigt werden und führt eine geeignete Bandkompensation an
diesen Signalen durch. Ein Prozeß wie beispielsweise ein τ-
Kompensation wird zu dem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem ein
Signal, das auf einer Speicherkarte 226 gespeichert ist wie
dergegeben wird.
Ein Cosinus-Transformschaltkreis 214 führt eine Cosinus-Kon
version an einem Signal durch, welches von dem Prozessor 213
verarbeitet und geschickt wurde. Der Cosinus-Transform-
Schaltkreis 214 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt
einen transformierten Cosinus-Koeffizienten aus, um eine
Zickzack-Abtastung durchzuführen, wie in Fig. 2 dargestellt.
Der Cosinus-Koeffizient wird daher in einer nachfolgenden
Stufe nach Art der Zickzack-Abtastung einem Quantisierungs
schaltkreis zugeführt; es besteht kein Bedarf, die Zickzack-
Abtastung in dem Entropie-Codierschaltkreis zu ändern, wie
dies in der vorherigen Ausführungsform stattfand.
Ein Quantisierungsschaltkreis 216 dient dazu, den Ausgang
des Transformschaltkreises 214 zu quantisieren. Eine Quanti
sierungsbreite kann festgesetzt werden, wann immer in dem
Quantisierungsschaltkreis 216 eine Quantisierung durchge
führt wird.
Ein DCPM-Schaltkreis 216 (Differential Pulse Code Modula
tion) empfängt eine DC-Komponente des Cosinus-Transformkoef
fizienten, der durch den Quantisierungsschaltkreis 216 quan
tisiert wurde und ermittelt den Differenzwert zwischen die
ser DC-Komponente und der des vorhergehenden Blockes. Der
Ausgang des DCPM-Schaltkreises 218 wird einem Huffman-Co
dierschaltkreis 220 zugeführt. Ein zweidimensionaler Huff
man-Codierschaltkreis 222 empfängt eine AC-Komponente des
Cosinus-Transformkoeffizienten von dem Quantisierungsschalt
kreis 216 und führt an dieser AC-Komponente eine zweidimen
sionale Huffman-Codierung durch.
Bei Empfang der Ausgänge der Huffman-Codierschaltkreise 220
und 222 hält ein Schreibpuffer 224 vorübergehend diese Aus
gänge fest und überträgt sie dann in eine Speicherkarte 226
als Speichermedium für Datenschreibung.
Ein Codemengenrechner 228 empfängt und sammelt die Ausgänge
des Huffman-Codierschaltkreises 220 und des zweidimensiona
len Huffman-Codierschaltkreises 222 und berechnet die er
zeugte Codemenge.
Der Codemengenrechner 228 gibt ein Ausgangssignal durch
einen Quantisierungsbreiten-Vorhersageschaltkreis 230 an den
Quantisierungsschaltkreis 216.
Mit dem Bezugszeichen 229 ist ein Codemengenzuweisungs
schaltkreis bezeichnet und mit dem Bezugszeichen 231 ist ein
Blockcodemengen-Zuweisungsspeicher bezeichnet. Eine Codier
steuerung 232 ist mit den einzelnen Schaltkreisen 216, 218,
220, 222, 224, 228, 229 und 231 in Verbindung. Eine Sy
stemsteuerung 234, welche die übrige Steuerung des gesamten
Stehbildkamera-Systems durchführt, wird unter Verwendung ei
ner CPU realisiert.
Die Systemsteuerung 234 steuert die Schreib/Lese-Vorgänge
und die Adreßfestsetzung für die Speicherkarte 226, um Daten
von dem Schreibpuffer 224 zu speichern.
Wenn eine Bildaufnahme durch Betätigung eines Auslöseschal
ters an dem Kameragehäuse 200 gestartet wird, wird ein Ver
schluß ausgelöst und ein abzubildendes Bild wird durch die
Linse 202 auf der Bildaufnahmevorrichtung 204 abgebildet. Da
ein Ladungsbild entsprechend dem abgebildeten Bild auf dem
Bildaufnahmeelement 204 aufgebaut wird, ist es möglich, ein
Bildsignal von der Bildaufnahmevorrichtung 204 durch Steue
rung des Lesens des Ladungsbildes zu erhalten. Die Sy
stemsteuerung 234 führt diese Steuerung durch. Das Bildsi
gnal von der Bildaufnahmevorrichtung 204 wird dem Vorver
stärker 206 zugeführt, um dort verstärkt und bezüglich Rau
schens gefiltert zu werden. Danach wird das Bildsignal von
dem A/D-Wandler 208 in ein digitales Signal umgesetzt und in
den Pufferspeicher 210 geschrieben.
Das digitale Signal in dem Pufferspeicher 210 wird in der
Größe von 8× 8 Pixeln durch die Speichersteuerung 212 ge
blockt und in dieser Form ausgelesen. Das ausgelesene Bild
signal wird durch den Prozessor 213 einem Matrixprozeß un
terworfen. In diesem Prozeß setzt die Systemsteuerung 234
den Matrix-Koeffizient für ein Y-Signal, so daß der Prozes
sor 213 einen Schirm aus Helligkeitssignalen (Y-Komponenten)
Block für Block erzeugt. Die Systemsteuerung 234 ändert den
Matrix-Koeffizienten in der Reihenfolge von Cr- und Cb-Kom
ponenten, so daß der Prozessor 213 einen Schirm von Signalen
der Cr- und Cb-Komponenten Block für Block erzeugt und aus
sendet.
Der Cosinus-Transformschaltkreis 214 führt dann die Cosinus-
Transformation durch und sendet die sich ergebenden Cosinus-
Transformkoeffizienten an den Quantisierungsschaltkreis 216
in der Reihenfolge der Zickzack-Abtastung.
Die Quantisierung wird in dem Quantisierungsschaltkreis 216
derart durchgeführt, daß die Transformkoeffizienten der Fre
quenzkomponenten durch die zugehörigen Werte dividiert wer
den, die durch Multiplikation der quantisierten Matrix mit
dem Quantisationsbreiten-Koeffizienten α ermittelt wurden.
Für die Quantisierung im ersten Pfad (erste Quantisierung)
wird der Anfangswert gegeben durch die Codiersteuerung 232
als Quantisationsbreiten-Koeffizient α verwendet.
Was lediglich die DC-Komponente unter den quantisierten
Transformkoeffizienten betrifft, wird der Differenzwert zwi
schen der DC-Komponente und der des vorhergehenden Blockes
von dem DCPM-Schaltkreis 218 erhalten und durch den Huffman-
Codierschaltkreis 220 codiert. Der zweidimensionale Huffman-
Codierschaltkreis 222 führt eine zweidimensionale Codierung
in Nulläufen und gültigen Koeffizientenwerten in der Abta
streihenfolge gemäß Fig. 2 durch.
Die in jedem Block erzeugten Codes werden von dem Huffman-
Codierschaltkreis 220 und dem zweidimensionalen Huffman-Co
dierschaltkreis 222 dem Codemengenrechner 228 zugeführt, der
die Codemengen berechnet und für den gesamten Schirm einer
jeden Farbkomponente aufaddiert. Die Codemengen für jeden
Block werden durch den Codemengenzuweisungsschaltkreis 229
in den Blockcodemengen-Zuweisungsspeicher 231 geschrieben.
Wenn die Huffman-Codierung für jeden Block eines Schirmes
und einer Farbkomponente abgeschlossen ist, liefert der
Rechner 228 die Codemengendaten des gesamten Bildes an den
Quantisierungsbreiten-Vorhersageschaltkreis 230 und den Co
demengenzuweisungsschaltkreis 229 mit Unterstützung der Co
dierungssteuerung 232.
Der Quantisierungsbreiten-Vorhersageschaltkreis 230 sagt den
optimalen Quantisationsbreiten-Koeffizient α aus den Code
mengen des gesamten Bildes und der Zielcodemenge vor. Aus
der Codemenge eines jeden Blockes gespeichert in dem Block
codemengen-Zuweisungsspeicher 231, der Codemenge des ge
samten Bildes und der Zielcodemenge berechnet der Zuwei
sungsschaltkreis 229 die Codemenge die jedem Block zugewie
sen ist und schreibt diese Menge in den Zuweisungsspeicher
231.
Hierdurch wird der erste Verarbeitungspfad beendet und der
Ablauf geht in den zweiten Bearbeitungspfad über.
Hierbei wird das Bildsignal erneut aus dem Pufferspeicher
210 Block für Block ausgelesen. Nach Verarbeitung in dem
prozessor 213 wird dieses Signal in dem Cosinus-Transform
schaltkreis 214 einer Cosinus-Transformation unterworfen.
Der erhaltene Transformkoeffizient wird in dem Quantisie
rungsschaltkreis 216 unter Verwendung des Quantisationsbrei
ten-Koeffizienten α, der nun der optimale Quantisationsbrei
ten-Koeffizient α berechnet in dem vorhergehenden Durchgang
durch den Vorhersageschaltkreis 230 ist, quantisiert.
Unter den Quantisationsbreiten-Koeffizienten wird die DC-
Komponente dem DCPM-Schaltkreis 218 zugeführt, wo der Diffe
renzwert zwischen dieser DC-Komponente und der des vorherge
henden Blockes ermittelt wird. Dieser Wert wird dann in dem
Huffman-Codierschaltkreis 220 codiert.
Der zweidimensionale Huffman-Codierschaltkreis 222 führt
eine zweidimensionale Codierung in Nulläufen und gültigen
Koeffizientenwerten der DC-Komponente mittels der Zickzack-
Abtastung durch. Die erzeugten Codes werden Block für Block
dem Schreibpufferschaltkreis 224 zugeführt, der parallel die
zugewiesenen Codemengen empfängt, die in dem Zuweisungsspei
cher 231 gespeichert waren, wobei in dem Schaltkreis 224
eine Addition durchgeführt wird dergestalt, daß die Code
menge mit den verbleibenden zugewiesenen Codes bis zum vor
hergehenden Block addiert wird, welche in dem Schaltkreis
224 gespeichert sind.
Der Pufferspeicher 224 vergleicht die Menge von erzeugten
Codes mit der zugewiesenen Codemenge (einschließlich dem
Rest des vorhergehenden Blockes, wenn dieser vorhanden ist).
Wenn die Menge von erzeugten Codes gleich oder kleiner als
die zugewiesene Codemenge ist, wird dieser Betrag ohne Ände
rungen in die Speicherkarte 226 geschrieben.
Wenn die erzeugte Codemenge die zugewiesene Codemenge über
steigt, wird die Codierung in einer derartigen Position an
gehalten, daß die Menge von erzeugten Codes innerhalb der
zugewiesenen Codemenge liegt und die Codierung der nachfol
genden Hochfrequenzkomponenten (rückwärtiger Teil oder hin
terer Teil der Zickzack-Abtastung) werden ausgelassen und
anstelle hiervon wird das EOB ausgegeben.
Der Schreibpufferschaltkreis hält den Rest der zugewiesenen
Codemenge, von dem die tatsächliche Menge von geschriebenen
Codes subtrahiert wurde. Die Codes, die der AC-Komponente
zugehörig sind, sollten immer ausgelesen werden und der ge
ringe Betrag von Codes wird in dem Schreibpufferschaltkreis
224 in Form eines negativen Wertes als Rest des zugewiesenen
Codemengenwertes gehalten.
Die Codes, die auf diese Art und Weise in die zugewiesene
Codemenge eingebracht werden, werden in der Speicherkarte
226 gespeichert. Eine Wiederholung dieses Vorganges für alle
Blocks und alle Farbkomponenten schließt die Codierung für
einen Schirm oder ein Schirmbild ab.
In der beschriebenen Ausführungsform werden Farbkomponenten
Cy, My und Ye, welche von dem Bildaufnahmeelement 204 ausge
lesen werden in Y, Cr und Cb durch den Matrixprozeß umgewan
delt. Wenn Farbsignale der drei Primärkomponenten rot, grün
und blau durch die entsprechenden roten, grünen und blauen
Filter in der Bildaufnahmevorrichtung 204 erhalten werden
können, ist es möglich, ein System zu verwenden, welches die
drei Primärfarbkomponenten rot (R), grün (G) und blau (B)
so verwendet, wie sie sind. In diesem System kann das Ausle
sen der Signale für jede Primärfarbkomponente sicherstellen,
daß die Codierung der Bilddaten in der Reihenfolge von R, G
und B ohne den Matrixprozeß erfolgt.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 werden die einzelnen
Komponenten Y, Cr und Cb in einer Reihenfolge erzeugt und
dem Codierprozeß unterworfen und ein einzelner Prozeß wird
gemeinsam für die Komponenten Y, Cr und Cb verwendet, so daß
die Hardware vereinfacht ist. Der Aufbau dieser Ausführungs
form kann somit die Gesamtkosten einer elektronischen Steh
bildkamera verringern.
Da das Wiedergabesystem nicht direkt der vorliegenden Erfin
dung zugeordnet ist, wird es im folgenden nur kurz beschrie
ben.
Bildsignalcodedaten codiert in komprimierter Form und aufge
zeichnet auf einem Aufzeichnungsmedium werden zusammen mit
Daten der Quantisierungsbreite ausgelesen, die zum Codier
zeitpunkt verwendet wurde und die Bildsignaldaten, die Huff
man-codiert wurden, werden einer Huffman-Decodierung unter
worfen, um einen Quantisierungskoeffizienten zu erzeugen.
Dieser Koeffizient wird einer Umkehrquantisierung unterwor
fen mit der erwähnten Quantisierungsbreite, um ein Trans
formkoeffizient zu werden. Der Transformkoeffizient wird
dann einer Umkehr-Orthogonaltransformation unterworfen, um
das Original-Bildsignal zu ergeben. Bildsignale werden in
der Reihenfolge von Y, Cr und Cb in der obenerwähnten Weise
zurückerhalten und dann in dem Pufferspeicher abgelegt. Wenn
Schreibbildsignaldaten für einen Schirm vollständig sind,
werden diese Daten in der herkömmlichen Abtastreihenfolge
eines TV-Signals ausgelesen. Die ausgelesenen Daten werden
in ein Bildsignal des NTSC-Systems umgesetzt, einer D/A-
Wandlung unterworfen und als letztendliches Ausgangssignal
analog ausgegeben. Wenn dieses Bildsignal dann einem TV-Mo
nitor eingegeben wird, kann ein Bild als TV-Bild dargestellt
und betrachtet werden. Zusätzlich kann das Bildsignal einem
Drucker, wie beispielsweise einem Videodrucker zugeführt
werden, was zu einer Hardcopy des Bildes führt und praktisch
als Fotografie zu betrachten ist.
Wie beschrieben führt die vorliegende Erfindung bzw. die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zunächst einen
statistischen Prozeß durch, prüft die Informationsmenge die
für jeden Block nötig ist zur Optimierung und die Informati
onsmenge des gesamten Bildes, geht dann in einen Prozeß zur
Durchführung der optimalen Codierung auf der Grundlage der
Informationen erhalten durch den statistischen Prozeß und
steuert nachfolgend die Entropie-Codierung derart, daß die
Codemenge innerhalb der gewünschten Codemenge liegt, wobei
der codierte Ausgang überwacht wird, so daß der codierte
Ausgang als finaler Ausgang ausgegeben wird.
Um dies zu realisieren führt die Vorrichtung zunächst die
Blockung eines Bildes durch gefolgt von Quantisierung von
Elementen des geblockten Bildes unter Verwendung einer Stan
dardquantisationsbreite, Entropie-Codierung eines Transform
koeffizienten erhalten durch die Quantisierung, Vorhersage
der Quantisierungsbreite nötig für die optimale Codemenge
aus Informationen der Codemenge für jedes Bildelement in je
dem Block erhalten durch die Entropie-Codierung und Informa
tionen der Codemenge des gesamten Bildes, Entscheidungsfäl
lung hinsichtlich der Zuweisungsmenge von Codes für die ein
zelnen Elemente eines jeden Blockes, Übergang in einen Pro
zeßmodus für die optimale Codierung des zu verarbeitenden
Bildes auf der Grundlage dieser Informationsstücke, Blockung
des Bildes durch Durchführung dieses Prozeßmodus, Quantisie
rung der Elemente des geblockten Bildes unter Verwendung der
vorhergesagten Quantisierungsbreite und Entropie-Codierung
eines Transformkoeffizienten erhalten durch diese Quantisie
rung, wobei der letztere Prozeß (Entropie-Codierung) einen
Prozeß beinhaltet, bei dem die Bildelemente der Entropie-Co
dierung unterworfen werden innerhalb eines erlaubten Berei
ches mit der zugewiesenen Codemenge eines jeden Elementes in
jeden Block als Referenz und einen Ausgangsprozeß oder Aus
gebeprozeß umfaßt, um die gesamten Codes des Zielbildes zu
erhalten, so daß der finale Ausgang erzeugt wird.
Es ist daher möglich, ermittelte Bilddaten innerhalb eines
Bereiches einer gegebenen Codemenge zu codieren und eine
spezielle definierte Anzahl von aufzeichenbaren Bildern in
nerhalb einer beschränkten Speicherkapazität der Speicher
vorrichtung für den Fall sicherzustellen, für den die Menge
der aufzeichenbaren Bilder festgelegt ist.
Zusätzlich können auf der Grundlage der Ergebnisse des tem
porären statistischen Prozesses zur Vorhersage der Daten
menge des gesamten Bildes die Codierungen so durchgeführt
werden, daß der gesamte Prozeß auf zwei Wegen oder in zwei
Durchgängen beendet wird: statistischer Prozeß und Codier
prozeß. Dies kann sicherstellen, daß die Datencodierung in
nerhalb einer gegebenen Prozeßzeit abläuft. Wenn die Codier
vorrichtung oder das Codierverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einer digitalen elektronischen Stehbildkamera
zur Anwendung gelangt, kann jedes von der Kamera aufgenom
mene Bild in eine Menge von codierten Bilddaten codiert wer
den, welche innerhalb eines festgelegten Bereiches liegt.
Somit kann eine spezielle Anzahl von Bildern, die in einer
Speichervorrichtung wie einer Speicherkarte oder dergleichen
aufzeichenbar ist sichergestellt werden. Da zusätzlich das
erfindungsgemäße Verfahren oder die erfindungsgemäße Vorrich
tung es möglich macht, jedes Bild in ein Bilddatum oder in
Bilddaten innerhalb einer kurzen Zeitdauer und innerhalb ei
ner festgesetzten Prozeßzeit zu codieren, kann eine Mehrzahl
von Bildern in einer Speicherkarte, einer Magnetplatte oder
dergleichen aufgezeichnet werden, selbst dann wenn die Bil
der fortlaufend in kurzen Zeitabständen aufgenommen werden.
Da das Unterbrechen des Codierprozesses auf der Hochfrequenz
komponenten-Seite stattfindet, wird die Bildqualität prak
tisch nicht beeinflußt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen
Ausführungsformen alleine beschränkt, sondern kann in ver
schiedenen Arten modifiziert oder abgewandelt werden, ohne
hierbei die erfindungsgemäße Lehre zu verlassen. So können
beispielsweise, obwohl in der ersten Ausführungsform das Y-
Signal und das C-Signal parallel verarbeitet wurden, die
Quantisierungsmatrix und Huffman-Tabellen so ausgelegt wer
den, daß sie schaltbar sind, so daß die Komponenten Y, Cr
und Cb in Reihe durch einen Schaltkreis eines einzelnen Sy
stems verarbeitet werden können.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Bilddatencodier
vorrichtung, ein Codierverfahren und eine Kamera hierfür zur
Verfügung, derart, daß erhaltene Bilddaten derart codierbar
sind, daß eine spezifische Codemenge in relativ kurzer Zeit
dauer und innerhalb einer gegebenen Prozeßzeit ohne irgend
welche negativen Einflüsse auf das Bild codierbar sind.
Claims (13)
1. Bilddatencodiervorrichtung mit ersten und zweiten Co
dierprozessen, gekennzeichnet durch:
eine Steuervorrichtung (40) zur Ausgabe erster und zweiter Steuersignale zu festgelegten Zeitpunkten, um die ersten und zweiten Codierprozesse durchzuführen;
Orthogonal-Transformvorrichtungen (22Y, 22C) zur Durch führung einer Orthogonal-Transformation an Bilddaten eines Schirmbildes, unterteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, und zwar Block für Block und zur Erzeugung ei nes transformierten Ausgangs;
Quantisiervorrichtungen (24Y, 24C) zur Quantisierung des transformierten Ausganges von den Orthogonal-Trans formvorrichtungen (22Y, 22C) mit einer festgelegten temporären ersten Quantisierungsbreite bei Empfang des ersten Steuersignales von der Steuervorrichtung (40) und zur Erzeugung eines ersten quantisierten Ausganges und zur Quantisierung des transformierten Ausganges mit einer optimalen zweiten Quantisierungsbreite bei Emp fang des zweiten Steuersignales zur Erzeugung eines zweiten quantisierten Ausganges;
Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) zur Codierung des ersten quantisierten Ausganges von den Quantisier vorrichtungen (24Y, 24C) und zur Erzeugung eines ersten codierten Ausganges in dem ersten Codierprozeß und zur Codierung des zweiten quantisierten Ausganges und zur Erzeugung eines zweiten codierten Ausganges in dem zweiten Codierprozeß;
Codemengenrechnervorrichtungen (28) zur Berechnung von Codemengen des ersten codierten Ausganges von den Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) für jeden Block und zur Berechnung einer Codemenge eines Schirmbildes auf der Grundlage der Codemengen von jedem Block bei Empfang des ersten Steuersignales von der Steuervor richtung (40);
Codemengenzuweisungs-Bestimmungsvorrichtungen (32) zur Bestimmung einer Codemenge, die jedem Block zuzuweisen ist auf der Grundlage der Codemengen für jeden Block und der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und einer Zielmenge von Co des;
Quantisationsbreiten-Vorhersagevorrichtungen (30) zur Vorhersage der zweiten Quantisierungsbreite auf der Grundlage der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und der Zielcode menge; und
Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) zur Erzeugung und Zuführung eines Codierstopsignals an die Entropie-Co diervorrichtungen (26Y, 26C) als Antwort auf das zweite Steuersignal von der Steuervorrichtung (40), um die Co dierung zu unterbrechen, wenn die Codemengen des zwei ten codierten Ausgangs erzeugt durch die Entropie-Co diervorrichtungen (26Y, 26C) die zugewiesene Codemenge bestimmt durch die Bestimmungsvorrichtungen (32) über steigt.
eine Steuervorrichtung (40) zur Ausgabe erster und zweiter Steuersignale zu festgelegten Zeitpunkten, um die ersten und zweiten Codierprozesse durchzuführen;
Orthogonal-Transformvorrichtungen (22Y, 22C) zur Durch führung einer Orthogonal-Transformation an Bilddaten eines Schirmbildes, unterteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, und zwar Block für Block und zur Erzeugung ei nes transformierten Ausgangs;
Quantisiervorrichtungen (24Y, 24C) zur Quantisierung des transformierten Ausganges von den Orthogonal-Trans formvorrichtungen (22Y, 22C) mit einer festgelegten temporären ersten Quantisierungsbreite bei Empfang des ersten Steuersignales von der Steuervorrichtung (40) und zur Erzeugung eines ersten quantisierten Ausganges und zur Quantisierung des transformierten Ausganges mit einer optimalen zweiten Quantisierungsbreite bei Emp fang des zweiten Steuersignales zur Erzeugung eines zweiten quantisierten Ausganges;
Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) zur Codierung des ersten quantisierten Ausganges von den Quantisier vorrichtungen (24Y, 24C) und zur Erzeugung eines ersten codierten Ausganges in dem ersten Codierprozeß und zur Codierung des zweiten quantisierten Ausganges und zur Erzeugung eines zweiten codierten Ausganges in dem zweiten Codierprozeß;
Codemengenrechnervorrichtungen (28) zur Berechnung von Codemengen des ersten codierten Ausganges von den Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) für jeden Block und zur Berechnung einer Codemenge eines Schirmbildes auf der Grundlage der Codemengen von jedem Block bei Empfang des ersten Steuersignales von der Steuervor richtung (40);
Codemengenzuweisungs-Bestimmungsvorrichtungen (32) zur Bestimmung einer Codemenge, die jedem Block zuzuweisen ist auf der Grundlage der Codemengen für jeden Block und der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und einer Zielmenge von Co des;
Quantisationsbreiten-Vorhersagevorrichtungen (30) zur Vorhersage der zweiten Quantisierungsbreite auf der Grundlage der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und der Zielcode menge; und
Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) zur Erzeugung und Zuführung eines Codierstopsignals an die Entropie-Co diervorrichtungen (26Y, 26C) als Antwort auf das zweite Steuersignal von der Steuervorrichtung (40), um die Co dierung zu unterbrechen, wenn die Codemengen des zwei ten codierten Ausgangs erzeugt durch die Entropie-Co diervorrichtungen (26Y, 26C) die zugewiesene Codemenge bestimmt durch die Bestimmungsvorrichtungen (32) über steigt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet weiterhin
durch Codierausgabevorrichtungen (26) zum Schreiben des
zweiten codierten Ausganges der Entropie-Codiervorrich
tungen (26Y, 26C) als Code auf ein Aufzeichnungsmedium.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bilddaten Farbbilddaten aufweisen, die für ein
zelne Farbkomponenten separiert sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) Vorrichtun
gen zum Unterbrechen der Codierung einer Hochfrequenz
komponente der Bilddaten aufweisen.
5. Bilddatencodiervorrichtung mit ersten und zweiten Co
dierprozessen, gekennzeichnet durch:
eine Steuervorrichtung (40) zur Ausgabe erster und zweiter Steuersignale zu festgelegten Zeitpunkten, um die ersten und zweiten Codierprozesse durchzuführen;
Orthogonal-Transformvorrichtungen (22Y, 22C) zur Durch führung einer Orthogonal-Transformation an Bilddaten eines Schirmbildes, unterteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, und zwar Block für Block und zur Erzeugung ei nes transformierten Ausgangs;
Quantisiervorrichtungen (24Y, 24C) zur Quantisierung des transformierten Ausganges von den Orthogonal-Trans formvorrichtungen (22Y, 22C) mit einer festgelegten temporären ersten Quantisierungsbreite bei Empfang des ersten Steuersignales von der Steuervorrichtung (40) und zur Erzeugung eines ersten quantisierten Ausganges und zur Quantisierung des transformierten Ausganges mit einer optimalen zweiten Quantisierungsbreite bei Emp fang des zweiten Steuersignales zur Erzeugung eines zweiten quantisierten Ausganges;
Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) zur Codierung des ersten quantisierten Ausganges von den Quantisier vorrichtungen (24Y, 24C) und zur Erzeugung eines ersten codierten Ausganges in dem ersten Codierprozeß und zur Codierung des zweiten quantisierten Ausganges und zur Erzeugung eines zweiten codierten Ausganges in dem zweiten Codierprozeß, wobei die Entropie-Codiervorrich tungen (26Y, 26C) aufweist: einen DC-Codierverarbei tungsabschnitt zur Codierung einer Differenz zwischen einer DC-Komponente von Bilddaten eines Blockes und derjenigen eines vorhergehenden Blockes und einen AC- Codierverarbeitungsabschnitt zur Codierung einer AC- Komponente, wenn die DC-Codierung abgeschlossen ist;
Codemengenrechnervorrichtungen (28) zur Berechnung von Codemengen des ersten codierten Ausganges von den Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) für jeden Block und zur Berechnung einer Codemenge eines Schirmbildes auf der Grundlage der Codemengen von jedem Block bei Empfang des ersten Steuersignales von der Steuervor richtung (40);
Codemengenzuweisungs-Bestimmungsvorrichtungen (32) zur Bestimmung einer Codemenge, die jedem Block zuzuweisen ist auf der Grundlage der Codemengen für jeden Block und der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und einer Zielmenge von Co des;
Quantisationsbreiten-Vorhersagevorrichtungen (30) zur Vorhersage der zweiten Quantisationsbreite auf der Grundlage der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und der Zielcode menge; und
Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) zur Erzeugung und Zuführung eines Codierstopsignals an die Entropie-Co diervorrichtungen (26Y, 26C) als Antwort auf das zweite Steuersignal von der Steuervorrichtung (40), um die Co dierung zu unterbrechen, wenn die Codemengen des zwei ten codierten Ausgangs erzeugt durch die Entropie-Co diervorrichtungen (26Y, 26C) die zugewiesene Codemenge bestimmt durch die Bestimmungsvorrichtungen (32) über steigt.
eine Steuervorrichtung (40) zur Ausgabe erster und zweiter Steuersignale zu festgelegten Zeitpunkten, um die ersten und zweiten Codierprozesse durchzuführen;
Orthogonal-Transformvorrichtungen (22Y, 22C) zur Durch führung einer Orthogonal-Transformation an Bilddaten eines Schirmbildes, unterteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, und zwar Block für Block und zur Erzeugung ei nes transformierten Ausgangs;
Quantisiervorrichtungen (24Y, 24C) zur Quantisierung des transformierten Ausganges von den Orthogonal-Trans formvorrichtungen (22Y, 22C) mit einer festgelegten temporären ersten Quantisierungsbreite bei Empfang des ersten Steuersignales von der Steuervorrichtung (40) und zur Erzeugung eines ersten quantisierten Ausganges und zur Quantisierung des transformierten Ausganges mit einer optimalen zweiten Quantisierungsbreite bei Emp fang des zweiten Steuersignales zur Erzeugung eines zweiten quantisierten Ausganges;
Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) zur Codierung des ersten quantisierten Ausganges von den Quantisier vorrichtungen (24Y, 24C) und zur Erzeugung eines ersten codierten Ausganges in dem ersten Codierprozeß und zur Codierung des zweiten quantisierten Ausganges und zur Erzeugung eines zweiten codierten Ausganges in dem zweiten Codierprozeß, wobei die Entropie-Codiervorrich tungen (26Y, 26C) aufweist: einen DC-Codierverarbei tungsabschnitt zur Codierung einer Differenz zwischen einer DC-Komponente von Bilddaten eines Blockes und derjenigen eines vorhergehenden Blockes und einen AC- Codierverarbeitungsabschnitt zur Codierung einer AC- Komponente, wenn die DC-Codierung abgeschlossen ist;
Codemengenrechnervorrichtungen (28) zur Berechnung von Codemengen des ersten codierten Ausganges von den Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) für jeden Block und zur Berechnung einer Codemenge eines Schirmbildes auf der Grundlage der Codemengen von jedem Block bei Empfang des ersten Steuersignales von der Steuervor richtung (40);
Codemengenzuweisungs-Bestimmungsvorrichtungen (32) zur Bestimmung einer Codemenge, die jedem Block zuzuweisen ist auf der Grundlage der Codemengen für jeden Block und der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und einer Zielmenge von Co des;
Quantisationsbreiten-Vorhersagevorrichtungen (30) zur Vorhersage der zweiten Quantisationsbreite auf der Grundlage der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und der Zielcode menge; und
Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) zur Erzeugung und Zuführung eines Codierstopsignals an die Entropie-Co diervorrichtungen (26Y, 26C) als Antwort auf das zweite Steuersignal von der Steuervorrichtung (40), um die Co dierung zu unterbrechen, wenn die Codemengen des zwei ten codierten Ausgangs erzeugt durch die Entropie-Co diervorrichtungen (26Y, 26C) die zugewiesene Codemenge bestimmt durch die Bestimmungsvorrichtungen (32) über steigt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet weiterhin
durch Codierausgabevorrichtungen (26) zum Schreiben des
zweiten codierten Ausganges der Entropie-Codiervorrich
tungen (26Y, 26C) als Code auf ein Aufzeichnungsmedium.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bilddaten Farbbilddaten aufweisen, die für ein
zelne Farbkomponenten separiert sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) Vorrichtun
gen zum Unterbrechen der Codierung einer Hochfrequenz
komponente der Bilddaten aufweisen.
9. Codierverfahren zur Durchführung einer Orthogonal-
Transformcodierung von Bilddaten eines Schirmbildes un
terteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, jeweils Block
für Block und zur Unterziehung eines transformierten
Ausganges einer Quantisierung und Entropie-Codierung in
Codedaten, gekennzeichnet durch:
einen ersten Schritt des Codierens der Daten zum Her ausfinden einer Datenmenge für jeden Block nötig zur Optimierung und einer Datenmenge des einen Schirmbil des;
einen zweiten Schritt des Zuweisens einer Datenmenge an jeden der Blocks und des Vorhersagens einer Quantisie rungsbreite nötig für die Optimierung;
einen dritten Schritt des Durchführens einer Quantisie rung für jeden Block unter Verwendung der vorhergesag ten Quantisierungsbreite; und
einen vierten Schritt des Durchführens einer Entropie- Codierung eines jeden Blockes innerhalb eines Bereiches der Daten zugewiesen zu jedem Block.
einen ersten Schritt des Codierens der Daten zum Her ausfinden einer Datenmenge für jeden Block nötig zur Optimierung und einer Datenmenge des einen Schirmbil des;
einen zweiten Schritt des Zuweisens einer Datenmenge an jeden der Blocks und des Vorhersagens einer Quantisie rungsbreite nötig für die Optimierung;
einen dritten Schritt des Durchführens einer Quantisie rung für jeden Block unter Verwendung der vorhergesag ten Quantisierungsbreite; und
einen vierten Schritt des Durchführens einer Entropie- Codierung eines jeden Blockes innerhalb eines Bereiches der Daten zugewiesen zu jedem Block.
10. Codierverfahren zur Durchführung einer Orthogonal-
Transformcodierung von Bilddaten eines Schirmbildes un
terteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, jeweils Block
für Block, und zum Trennen von Komponenten der Bildda
ten Block für Block von einer Tieffrequenzkomponente zu
einer Hochfrequenzkomponente und zum Unterziehen eines
transformierten Ausganges einer Quantisierung und
Entropie-Codierung in Codedaten, gekennzeichnet durch:
einen ersten Schritt des Unterwerfens einer Differenz zwischen einer DC-Komponente von einem der Blöcke von Bilddaten erhalten durch die Orthogonal-Transformierung und derjenigen eines vorhergehenden Blockes und Unter ziehen einer AC-Komponente der Daten nach der DC-Codie rung, um hierdurch eine Datenmenge für jeden Block zu überprüfen, welche nötig ist zur Optimierung und einer Datenmenge eines Schirmbildes;
einen zweiten Schritt des Zuweisens einer Datenmenge an jeden der Blocks und des Vorhersagens einer Quantisie rungsbreite nötig für die Optimierung;
einen dritten Schritt des Durchführens einer Quantisie rung für jeden Block unter Verwendung der vorhergesag ten Quantisierungsbreite; und
einen vierten Schritt des Durchführens einer Entropie- Codierung eines jeden Blockes innerhalb eines Bereiches der Daten zugewiesen zu jedem Block.
einen ersten Schritt des Unterwerfens einer Differenz zwischen einer DC-Komponente von einem der Blöcke von Bilddaten erhalten durch die Orthogonal-Transformierung und derjenigen eines vorhergehenden Blockes und Unter ziehen einer AC-Komponente der Daten nach der DC-Codie rung, um hierdurch eine Datenmenge für jeden Block zu überprüfen, welche nötig ist zur Optimierung und einer Datenmenge eines Schirmbildes;
einen zweiten Schritt des Zuweisens einer Datenmenge an jeden der Blocks und des Vorhersagens einer Quantisie rungsbreite nötig für die Optimierung;
einen dritten Schritt des Durchführens einer Quantisie rung für jeden Block unter Verwendung der vorhergesag ten Quantisierungsbreite; und
einen vierten Schritt des Durchführens einer Entropie- Codierung eines jeden Blockes innerhalb eines Bereiches der Daten zugewiesen zu jedem Block.
11. Elektronische Stehbildkamera (200) mit einer Bilddaten
codiervorrichtung mit ersten und zweiten Codierprozes
sen, gekennzeichnet durch:
einen Bildaufnahmeabschnitt (204) zum Empfang einer op tischen Information von einem aufzunehmenden Gegenstand und zum Ausgeben von Bilddaten;
Steuervorrichtungen (232) zur Ausgabe erster und zwei ter Steuersignale zu festgelegten Zeitpunkten zur Durchführung der ersten und zweiten Codierprozesse;
Orthogonal-Transformvorrichtungen (214) zur Durchfüh rung einer Orthogonal-Transformation an Bilddaten eines Schirmbildes unterteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, jeweils Block für Block, und zur Erzeugung eines trans formierten Ausganges;
Quantisierungsvorrichtungen (216) zur Quantisierung des transformierten Ausganges von den Orthogonal-Transform vorrichtungen (214) mit einer festgelegten temporären ersten Quantisierungsbreite bei Empfang des ersten Steuersignales von den Steuervorrichtungen und zur Er zeugung eines ersten quantisierten Ausganges und zum Quantisieren des transformierten Ausganges mit einer optimalen zweiten Quantisierungsbreite bei Empfang des zweiten Steuersignales und zur Erzeugung eines zweiten quantisierten Ausganges;
Entropie-Codiervorrichtungen (220, 222) zur Codierung des ersten quantisierten Ausganges von den Quantisie rungsvorrichtungen (216) und zur Erzeugung eines ersten codierten Ausganges in dem ersten Codierprozeß und zum Codieren des zweiten quantisierten Ausganges und zum Erzeugen eines zweiten codierten Ausganges in dem zwei ten Codierprozeß;
Codemengenrechnervorrichtungen (228) zur Berechnung ei ner Codemenge des ersten codierten Ausganges von den Entropie-Codiervorrichtungen (220, 222) für jeden Block und zum Berechnen einer Codemenge eines Schirmbildes auf der Grundlage der Codemengen für jeden Block bei Empfang des ersten Steuersignales von den Steuervor richtungen (232);
Codemengenzuweisungs-Bestimmungsvorrichtungen (229) zur Bestimmung einer Codemenge, zuzuweisen an jeden Block, auf der Grundlage der Codemengen für jeden Block und der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Codemengenrechnervorrichtungen (228) und auf der Grund lage einer Zielcodemenge;
Quantisierungsbreiten-Vorhersagevorrichtungen (230) zur Vorhersagung der zweiten Quantisierungsbreite auf der Grundlage der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Codemengenrechnervorrichtungen (229) und der Zielcodemenge;
Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) zur Erzeugung und Zuführung eines Codierstopsignales an die Entropie-Co diervorrichtungen (220, 222) als Antwort auf das zweite Steuersignal von den Steuervorrichtungen (232), um die Codierung zu unterbrechen, wenn die Codemenge des zwei ten codierten Ausganges, erzeugt durch die Entropie- Codiervorrichtungen (220, 222), die zugewiesene Code menge, bestimmt durch die Bestimmungsvorrichtungen (229), übersteigt; und
einen Aufnahmeabschnitt (226) zum Schreiben des zweiten codierten Ausganges eines Schirmbildes von den Entro pie-Codiervorrichtungen (220, 222) auf ein Aufzeich nungsmedium (226), wenn die Entropie-Codiervorrichtun gen (220, 222) die Codierung der Bilddaten des einen Schirmbildes abschließen.
einen Bildaufnahmeabschnitt (204) zum Empfang einer op tischen Information von einem aufzunehmenden Gegenstand und zum Ausgeben von Bilddaten;
Steuervorrichtungen (232) zur Ausgabe erster und zwei ter Steuersignale zu festgelegten Zeitpunkten zur Durchführung der ersten und zweiten Codierprozesse;
Orthogonal-Transformvorrichtungen (214) zur Durchfüh rung einer Orthogonal-Transformation an Bilddaten eines Schirmbildes unterteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, jeweils Block für Block, und zur Erzeugung eines trans formierten Ausganges;
Quantisierungsvorrichtungen (216) zur Quantisierung des transformierten Ausganges von den Orthogonal-Transform vorrichtungen (214) mit einer festgelegten temporären ersten Quantisierungsbreite bei Empfang des ersten Steuersignales von den Steuervorrichtungen und zur Er zeugung eines ersten quantisierten Ausganges und zum Quantisieren des transformierten Ausganges mit einer optimalen zweiten Quantisierungsbreite bei Empfang des zweiten Steuersignales und zur Erzeugung eines zweiten quantisierten Ausganges;
Entropie-Codiervorrichtungen (220, 222) zur Codierung des ersten quantisierten Ausganges von den Quantisie rungsvorrichtungen (216) und zur Erzeugung eines ersten codierten Ausganges in dem ersten Codierprozeß und zum Codieren des zweiten quantisierten Ausganges und zum Erzeugen eines zweiten codierten Ausganges in dem zwei ten Codierprozeß;
Codemengenrechnervorrichtungen (228) zur Berechnung ei ner Codemenge des ersten codierten Ausganges von den Entropie-Codiervorrichtungen (220, 222) für jeden Block und zum Berechnen einer Codemenge eines Schirmbildes auf der Grundlage der Codemengen für jeden Block bei Empfang des ersten Steuersignales von den Steuervor richtungen (232);
Codemengenzuweisungs-Bestimmungsvorrichtungen (229) zur Bestimmung einer Codemenge, zuzuweisen an jeden Block, auf der Grundlage der Codemengen für jeden Block und der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Codemengenrechnervorrichtungen (228) und auf der Grund lage einer Zielcodemenge;
Quantisierungsbreiten-Vorhersagevorrichtungen (230) zur Vorhersagung der zweiten Quantisierungsbreite auf der Grundlage der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Codemengenrechnervorrichtungen (229) und der Zielcodemenge;
Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) zur Erzeugung und Zuführung eines Codierstopsignales an die Entropie-Co diervorrichtungen (220, 222) als Antwort auf das zweite Steuersignal von den Steuervorrichtungen (232), um die Codierung zu unterbrechen, wenn die Codemenge des zwei ten codierten Ausganges, erzeugt durch die Entropie- Codiervorrichtungen (220, 222), die zugewiesene Code menge, bestimmt durch die Bestimmungsvorrichtungen (229), übersteigt; und
einen Aufnahmeabschnitt (226) zum Schreiben des zweiten codierten Ausganges eines Schirmbildes von den Entro pie-Codiervorrichtungen (220, 222) auf ein Aufzeich nungsmedium (226), wenn die Entropie-Codiervorrichtun gen (220, 222) die Codierung der Bilddaten des einen Schirmbildes abschließen.
12. Kamera nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bilddaten Farbbilddaten separiert für einzelne in
dividuelle Farbkomponenten beinhalten.
13. Kamera nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) Vorrichtungen
beinhalten zum Unterbrechen der Codierung für eine
Hochfrequenzkomponente der Bilddaten.
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