DE4034535C2 - Vorrichtung und Verfahren zur Codierung von Bilddaten, sowie hiermit ausgestattete elektronische Stehbildkamera - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bilddatencodiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein Bilddatencodierverfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 6, sowie eine mit der genannten Vorrichtung ausgestattete bzw. mit dem genannten Verfahren betreibbare elektronische Stehbildkamera nach dem Oberbegriff des Anspruches 9.

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 innerhalb einer beschränkten Speicherkapazität abspeichern zu können. Beispielsweise speichert eine digitale elektronische Stehbildkamera (still camera) aufgenommene Bilder als digitale Daten in ein Datenspeichermedium, wie eine Speicherkarte oder eine magnetische Platte, anstatt einen Silbersalzfilm zu verwenden, so daß die Anzahl von Bildern, die auf einer einzigen Speicherkarte oder magnetischen Platte aufzeichenbar sind, genau festgelegt und hiermit auch beschränkt ist, wobei jedoch zumindest das Aufnehmen der festgelegten oder beschränkten Anzahl von Bildern stets sichergestellt 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.

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.

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-Koeffizienten 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 × 8 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 Prozeßzeiten nötig macht.

Die Veröffentlichung "Performance of Block Cosine Image Coding with Adaptive Quantization" von J. Modestino u. a., IEEE Translations on Communications, Band COM-33, Nr. 3, März 1985, Seiten 210 bis 217, beschreibt eine adaptive Quantisierung mit mehr als einem Codierprozeß. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird die Quantisierungsbreite direkt von der Verteilung der tatsächlichen Transformationskoeffizienten ermittelt.

In der Veröffentlichung "Scene Adaptive Coder von W.-H. Chen u. a., IEEE Translations on Communications, Band COM-32, Nr. 3, März 1984, Seiten 225 bis 232 ist eine adaptive Einfachdurchgang-Bandbreitenkompressionstechnik mit reiner diskreten Cosinus-Transformation beschrieben. Gemäß dieser Technik wird der Zustand eines Puffers, welcher vorgesehen ist, um die Datenübertragungsgeschwindigkeit zu einer externen Leitung konstant zu halten, überwacht, um zeitweise die Codierdaten abzuspeichern. In Abhängigkeit vom Zustand des Puffers wird der Schwellenwert der Transformationskoeffizienten des Cosinus-transformierten Bildes geändert und die Normalkoeffizienten, welche verwendet werden, um die Transformationskoeffizienten nach dem Schwellwertabgleich zu verwenden, werden geändert.

Schließlich ist aus der EP 294 357 A1 eine Bilddatenkodiervorrichtung bekannt, bei der ein neuer Transformationskoeffizient durch Multiplizieren der Transformationskoeffizienten der einheitstransformierten Bilddaten mit einem Koeffizienten erhalten werden, so daß die Leistung der Rauschquantifizierung gemäß der visuellen Charakteristik minimiert wird.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Codierung von Bilddaten zu schaffen, so daß die Codierung von Bilddaten innerhalb einer gegebenen Prozeßzeit und innerhalb einer speziellen Codemenge möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die in Anspruch 1 aufgeführten Vorrichtungsmerkmale, bzw. durch die in Anspruch 6 angegebenen Verfahrensschritte.

Eine elektronische Stehbildkamera mit den Merkmalen des Anspruches 9 ist in der Lage, aufgrund der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens im Rahmen der vorliegenden Erfindung die oben genannte Aufgabe ebenfalls zu erfüllen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.

Bei der vorliegenden Erfindung werden Bilddaten vor der Orthogonaltransformierung in Blocks unterteilt, eine Quantisierung 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 Quantisierungsbreite wird auf der Grundlage dieser Informationsstücke vorhergesagt (erste Codierung). Dann, nachdem die Quantisierung eines Transformationskoeffizienten wieder mit einer neuen Quantisierungsbreite der Orthogonaltransformierung unterworfen wurde, wird die Entropiecodierung so durchgeführt, 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 gegebene 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 mation, 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 oben genannten 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 Frequenzrealtion 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 Quantisierung 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 Stopsignal 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 128Y und 128C 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 Bildaufnahmeelement, 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 218 (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 jeden 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), gründ (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 dem 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 Widergabesystem 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 oben erwähnten 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 Hochfrequen­ komponenten Seite stattfindet, wird die Bildqualität prak­ tisch nicht beeinflußt.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen alleine beschränk, 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 (11)

1. Bilddatencodiervorrichtung mit ersten und zweiten Codierprozessen, welche aufweist:
eine Steuervorrichtung (40; 232) zur Ausgabe erster und zweiter Steuersignale zu festgelegten Zeitpunkten, um die ersten und zweiten Codierprozesse durchzuführen;
Orthogonal-Transformvorrichtungen (22Y, 22C; 214) zur Durchführung einer Orthogonal-Transformation an Bilddaten eines Schirmbildes, unterteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, und zwar Block für Block und zur Ergänzung eines transformierten Ausgangs;
Quantisierungsvorrichtungen (24Y, 24C; 216) zur Quantisierung des transformierten Ausgangs von den Orthogonal-Transformvorrichtungen (22Y, 22C) mit einer festgelegten temporären ersten Quantisierungsbreite bei Empfang des ersten Steuersignals von der Steuervorrichtung (40) und zur Erzeugung eines ersten quantisierten Ausgangs und zur Quantisierung des transformierten Ausgangs mit einer optimalen zweiten Quantisierungsbreite bei Empfang des zweiten Steuersignals zur Erzeugung eines zweiten quantisierten Ausgangs;
Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C; 220, 222) zur Codierung des ersten quantisierten Ausgangs von den Quantisiervorrichtungen (24Y, 24C) und zur Erzeugung eines ersten codierten Ausgangs in dem ersten Codierprozeß und zur Codierung des zweiten quantisierten Ausgangs und zur Erzeugung eines zweiten codierten Ausgangs in dem zweiten Codierprozeß;
Codemengenrechnervorrichtungen (28; 228) zur Berechnung einer Codemenge des ersten codierten Ausgangs 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 Steuersignals von der Steuervorrichtung (40);
Codemengenzuweisungs-Bestimmungsvorrichtungen (32; 229) zur Bestimmung einer Codemenge, die jedem Block zuzuweisen ist, auf der Grundlage der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und der Zielmenge von Codes;
Quantisationsbreiten-Vorhersagevorrichtungen (30; 230) zur Vorhersage der zweiten Quantisierungsbreite auf der Grundlage der Codemengen für ein Schirmbild berechnet durch die Rechnervorrichtung (28) und der Zielcodemenge; und
Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) zur Erzeugung und Zuführung eines Codierstopsignals an die Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C; 220, 222) als Antwort auf das zweite Steuersignal von der Steuervorrichtung (40; 232), um die Codierung zu unterbrechen, wenn die Codemengen des zweiten codierten Ausgangs erzeugt durch die Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C; 220, 222) die zugewiesene Codemenge bestimmt durch die Bestimmungsvorrichtungen (32, 229) übersteigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet weiterhin durch Codierausgabevorrichtungen (26) zum Schreiben des zweiten codierten Ausgangs der Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) als Code auf ein Aufzeichnungsmedium.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilddaten Farbbilddaten aufweisen, die für einzelne Farbkomponenten separiert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierstop- Vorrichtungen (34Y, 34C) Vorrichtungen zum Unterbrechen der Codierung einer Hochfrequenzkomponente der Bilddaten aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Entropie-Codiervorrichtungen (26Y, 26C) aufweisen: einen DC- Codierverarbeitungsabschnitt zur Codierung einer Differenz zwischen einer DC- Komponente von Bilddaten eines Blocks und derjenigen eines vorhergehenden Blocks und einen AC-Codierverarbeitungsabschnitt zur Codierung einer AC-Komponente wenn die DC-Codierung abgeschlossen ist.

6. Codierverfahren zur Durchführung einer Orthogonal-Transformcodierung von Bilddaten eines Schirmbildes unterteilt in eine Mehrzahl von Blöcken, jeweils Block für Block und zur Unterziehung eines transformierten Ausgangs einer Quantisierung und Entropie-Codierung in Codedaten, welches aufweist:
einen ersten Schritt des Codierens der Daten zum Herausfinden einer Datenmenge für jeden Block nötig zur Optimierung und einer Datenmenge des einen Schirmbildes;
einen zweiten Schritt des Zuweisens einer Datenmenge an jeden der Blöcke und des Vorhersagens einer Quantisierungsbreite nötig für die Optimierung;
einen dritten Schritt des Durchführens einer Quantisierung für jeden Block unter Verwendung der vorhergesagten Quantisierungsbreite;
einen vierten Schritt des Durchführens einer Entropie-Codierung eines jeden Blocks innerhalb eines Bereiches der Datenmenge zugewiesen zu jedem Block, um einen ersten codierten Ausgang in einem ersten Codierprozeß und einen zweiten codierten Ausgang in einem weiteren Codierprozeß zu erzeugen; und
einen fünften Schritt zum Stoppen der Entropie-Codierung, wenn die dem zweiten codierten Ausgang zugeordnete Codemenge die dem ersten codierten Ausgang zugeordnete Codemenge übersteigt.

7. Codierverfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Trennen von Komponenten der Bilddaten Block für Block von einer Tieffrequenzkomponente zu einer Hochfrequenzkomponente eines transformierten Ausgangs einer Quantisierung und dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schritt das Codieren einer Differenz zwischen der DC-Komponente von einem der Blöcke von Bilddaten, erhalten durch die Orthogonal-Transformierung, und derjenigen eines vorhergehenden Blocks und das Codieren einer AC-Komponente der Daten nach der DC-Codierung umfaßt, um hierdurch eine Datenmenge für jeden Block, welche nötig zur Optimierung ist, und eine Datenmenge eines Schirmbildes zu überprüfen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im dritten Schritt der transformierte Ausgang der Orthogonal-Transformvorrichtung mit einer festgelegten temporären ersten Quantisierungsbreite zur Erzeugung eines ersten quantisierten Ausgangs quantisiert wird und darauffolgend der transformierte Ausgang der Orthogonal-Transformvorrichtung mit der vorhergesagten Quantisierungsbreite zur Erzeugung eines zweiten quantisierten Ausgangs quantisiert wird.

9. Elektronische Stehbildkamera (200) mit einer Bilddatencodiervorrichtung mit ersten und zweiten Codierprozessen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche ferner aufweist
einen Bildaufnahmeabschnitt (204) zum Empfang einer optischen Information von einem aufzunehmenden Gegenstand und zum Ausgeben von Bilddaten;
einen Aufnahmeabschnitt (226) zum Schreiben des zweiten codierten Ausgangs eines Schirmbilds von den Entropie-Codiervorrichtungen (220, 222) auf ein Aufzeichnungsmedium (226), wenn die Entropie-Codiervorrichtungen (220, 222) die Codierung der Bilddaten des einen Schirmbilds abschließen.

10. Kamera nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bilddaten Farbbilddaten separiert für einzelne individuelle Farbkomponenten beinhalten.

11. Kamera nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Codierstop-Vorrichtungen (34Y, 34C) Vorrichtungen zum Unterbrechen der Codierung für eine Hochfrequenzkomponente der Bilddaten beinhalten.