DE68927068T2

DE68927068T2 - Verfahren und System zur Dekompression von kodierten Farbvideodaten

Info

Publication number: DE68927068T2
Application number: DE68927068T
Authority: DE
Inventors: John Music; Gordon H Smith; James L Thomas
Original assignee: BIL FAR EAST HOLDINGS Ltd A HO
Current assignee: BIL FAR EAST HOLDINGS Ltd A HO
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1989-04-26
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2009-04-27
Also published as: ATE142401T1; AU621104B2; EP0339947A2; FI896258A0; NZ228806A; KR900701131A; JPH03500235A; PT90389B; AU3414789A; CA1326898C; EP0339947B1; EP0339947A3; WO1989010676A1; DE68927068D1; PT90389A; KR950009460B1; JP2609734B2; IL90024A0; BR8906933A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fachgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft allgemein die Verarbeitung von Informationssignalen und insbesondere ein Verfahren und ein System zum Dekomprimieren von Farbvideodaten in einem Kommunikationssystem für Videoinformationen. Eine spezielle Anwendung der Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Dekomprimieren von Farbvideodaten in einem Video-Telekommunikationssystem, bei dem Daten über Telefonleitungen gesendet und empfangen werden.

Stand der Technik:

Die Codierung digitaler Fernsehsignale erfordert gewöhnlich eine Übertragungsrate von ungefähr 200 Mbit/s. Neuere Entwicklungen bei Codiersystemen haben es ermöglicht, die Übertragungsrate auf weniger als 2 Mbit/s zu drücken. Codiersysteme, die eine blockorientierte Analyse der Videobilder und eine Verarbeitung mittels eines Koeffizienten einer herkömmlichen hybriden diskreten Kosinustransformation (DCT) anwenden, ermöglichen eine Übertragung mit Raten zwischen 64 kbit/s und 384 kbit/s. Ein solches System ist beschrieben in Gerken und Schiller: "A Low Bit-Rate Image Sequence Coder Combining A Progressive DPCM On Interleaved Rasters With A Hybrid DCT Technique", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Band SAC-5, Nr. 7, August 1987. Adaptive Codierverfahren, die auf eine derartige DCT-Verarbeitung angewendet wurden, haben eine Videodatenübertragung mit Raten so niedrig wie 1 bis 2 Bit pro Pixel erlaubt, wie etwa beschrieben in Chen und Smith: "Adaptive Coding of Monochrome and Color Images", IEEE Transactions on Communications, Band COM-25, Nr. 11, 19. November 1977. Informationen, die mit derart niedrigen Datenraten übertragen werden, beeinträchtigen jedoch erheblich die Fähigkeit, eine ausreichende Zahl von Bildern pro Sekunde zu rekonstruieren, damit ein Echtzeitbild für einen Betrachter akzeptabel ist. Es stehen Hochleistungs-Telefonleitungen zur Verfügung, die Übertragungen mit einer Rate von bis zu 1,544 Mbit/s schaffen; solche Leitungen sind aber extrem teuer bei einer dedizierten Nutzungsrate (engl. : "dedicated use rate") und immer noch ziemlich teuer bei einer planmäßigen Nutzungsrate (engl.: "scheduled use rate"). Es stehen Telefonleitungen geringerer Kapazität zur Verfügung, die eine Übertragung mit Raten von bis zu 56 kbit/s und 64 kbit/s erlauben. Es sind relativ teure digitale und codierende Videogeräte handelsüblich erhältlich, die ein Videosignal mit 56.000 Bit pro Sekunde übertragen, so daß es notwendig ist, eine Kombination eines Geräts dieser Art mit der 1,544-Mbit/s-Hochleistungs-Telefonleitung zu benutzen, um eine Bildgeschwindigkeit zu erlauben, die deutlich schneller als etwa ein Bild pro Sekunde ist. Die gegenwärtige Grenze der Übertragungsrate üblicher Telefonleitungen liegt bei 18.000 Bit pro Sekunde, so daß die Übertragung einer Echtzeit-Abfolge von Videobildern über gewöhnliche Telefonleitungen im Stand der Technik als nicht möglich angesehen wurde.
Es wurden verschiedene Konzepte angewendet, um die Redundanzmenge der in einem digitalen Videosignal zu übertragenden Information zu reduzieren. Eine Methode ist, eine langsam abtastende Kamera zu benutzen; eine andere Methode ist, jede n-te Abtastzeile für jedes Bild zu übertragen. Eine weitere Methode beinhaltet das Senden von nur den Teilen eines Bilds, die für wichtig gehalten werden oder die sich in gewisser signifikanter Weise geändert zu haben scheinen, indem das Bild in eine Anzahl von Segmenten oder Blöcken aufgeteilt wird, die typischerweise Gruppen von 3 x 3 oder 4 x 4 Pixeln sind, und der Inhalt dieser Blöcke analysiert wird. Diese Methoden neigen dazu, auch die Auflösung des Videobilds zu reduzieren.
Eine weitere Methode zur Reduzierung der Übertragungszeit, die die Auflösung eines übertragenen Bilds nicht reduziert, ist die Lauflängencodierung. Bei der Lauflängencodierung werden die Abastzeilen eines Bilds als Wert des Farbinhalts einer Reihe von Pixeln und als Länge der Folge von Pixeln, die diesen Wert oder Wertebereich haben, codiert. Die Werte können ein Maß für die Amplitude eines Videosignals oder für andere Eigenschaften solcher Videosignale sein, wie beispielsweise die Luminanz oder Chrominanz. Ein Beispiel eines Systems, das die Lauflängencodierung der Amplitude von Videosignalen verwendet, ist das U.S.-Patent US-A-3,609,244 (Mounts). Bei diesem System bestimmt ein Bildspeicher darüber hinaus Unterschiede von Bild zu Bild, so daß nur diese Unterschiede von einem Bild zum nächsten übertragen werden müssen. Ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Übertragung von Videosignalen als komprimierte Lauflängenwerte, das zusätzlich die statistische Codierung häufiger Werte benutzt, um die Anzahl der zur Datendarstellung erforderlichen Bits zu reduzieren, ist das U.S.-Patent US-A-4,420,771 (Pirsch).
Idealerweise wäre eine Komprimierung der Farbvideoinformation wünschenswert, die eine Echtzeit-Abfolge der Bilder mit einer Rate von bis zu 15 Bilder pro Sekunde und mit Bit-Raten so niedrig wie 11.500 Bit pro Sekunde erlaubt, um den Austausch von Farbvideodaten über gewöhnliche Telefonleitungen zu ermöglichen. Außerdem wäre ein Videodatenkompressionssystem wünschenswert, das gleichwertige Datenübertragungsraten wie Systeme schaffen kann, welche mit höherwertigen Telefonleitungen arbeiten, und zwar mit einer leistungsfähigeren und weniger kostspieligen Ausstattung, als sie gegenwärtig zur Verfügung steht.
In der FR-A-2524740 ist ein Video-Dekompressionsverfahren offenbart, das Videodaten dekomprimiert, welche segmentweise in zwei Dimensionen zur Bildung von Blöcken codiert worden sind. Die Dekomprimierung findet daher für einen Block mit Bezug auf einen Block einer vorhergehenden Zeile statt. Darüber hinaus werden dort, wo Farbvideodaten komprimiert werden, die drei Farbkomponenten, der Luminanzwert Y und die zwei Chrominanzwerte B-Y und R-Y gesondert codiert. Es gibt keine kombinierten Farbdaten für ein Segment, noch gibt es irgendeine Offenbarung hinsichtlich der Komprimierung der Farbkomponenten für die Segmente.
Nach einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Dekomprimieren von Farbvideodaten vor, welche eine Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfassen, wobei die digitalisierten Signale jeweils einen Lauflängenabschnitt umfassen, welcher eine Lauflänge darstellt, die eine Anzahl von sequentiellen Pixeln längs einer einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines Videobilds ist, wobei diese Lauflänge derart definiert ist, daß sie für jedes Pixel der Lauflänge dieselben drei digitalen Farbkomponentensignale aufweist, wobei die digitalisierten Signale jeweils ferner einen Farbabschnitt umfassen, welcher die drei digitalen Farbkomponentensignale für die Lauflänge in komprimierter Form darstellt, wobei jedes der digitalisierten Signale eine erste Digitalwortgröße besitzt, wobei der Lauflängenabschnitt der digitalisierten Signale jeweils eine zweite Digitalwortgröße besitzt und wobei der Farbabschnitt der digitalisierten Signale jeweils eine dritte Digitalwortgröße besitzt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
a) einen ersten Dekomprimierungsschritt zur Dekomprimierung des Farbabschnitts jedes der digitalisierten Signale in drei digitale Farbkomponentensignale einer vierten, fünften bzw. sechsten Digitalwortgröße, wobei die Summe der vierten, fünften und sechsten Digitalwortgröße größer als die dritte Digitalwortgröße ist,
b) Speichern jedes Lauflängenabschnitts und der zugehörigen, durch den ersten Dekomprimierungsschritt dekomprimierten digitalen Farbkomponentensignale als Feld in einer Speichereinrichtung, welche die Pixel in der Mehrzahl von Abtastzeilen in dem Videobild darstellt, und
c) einen zweiten Dekomprimierungsschritt, welcher die Erzeugung eines Farbvideoanzeigesignals für jedes Pixel anhand der Lauflängenabschnitte und der zugehörigen, durch den ersten Dekomprimierungsschritt dekomprimierten digitalen Farbkomponentensignale umfaßt.
Nach einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein System zum Dekomprimieren von Farbvideodaten vor, welche eine Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfassen, wobei die digitalisierten Signale jeweils einen Lauflängenabschnitt umfassen, welcher eine Lauflänge darstellt, die eine Anzahl von sequentiellen Pixeln längs einer einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines Videobilds ist, wobei diese Lauflänge derart definiert ist, daß sie für jedes Pixel der Lauflänge dieselben drei digitalen Farbkomponentensignale aufweist, wobei die digitalisierten Signale ferner jeweils einen Farbabschnitt umfassen, welcher die drei digitalen Farbkomponentensignale für die Lauflänge in komprimierter Form darstellt, wobei jedes der digitalisierten Signale eine erste Digitalwortgröße besitzt, wobei der Lauflängenabschnitt jedes der digitalisierten Signale eine zweite Digitalwortgröße besitzt und wobei der Farbabschnitt jedes der digitalisierten Signale eine dritte Digitalwortgröße besitzt, wobei das System umfaßt:
a) Mittel zum Durchführen eines ersten Dekomprimierungsschritts zur Dekomprimierung des Farbabschnitts jedes der digitalisierten Signale in drei digitale Farbkomponentensignale einer vierten, fünften bzw. sechsten Digitalwortgröße, wobei die Summe der vierten, fünften und sechsten Digitalwortgröße größer als die dritte Digitalwortgröße ist,
b) Mittel zum Speichern jedes Lauflängenabschnitts und der zugehörigen, durch den ersten Dekomprimierungsschritt dekomprimierten digitalen Farbkomponentensignale als Feld in einer Speichereinrichtung, welche die Pixel in der Mehrzahl von Abtastzeilen in dem Videobild darstellt, und
c) Mittel zum Durchführen eines zweiten Dekomprimierungsschritts, welcher die Erzeugung eines Farbvideoanzeigesignals für jedes Pixel anhand des Lauflängenabschnitts und der zugehörigen, durch den ersten Dekomprimierungsschritt dekomprimierten digitalen Farbkomponentensignale umfaßt.
Eine Ausführungsform der Erfindung umfaßt weiterhin einen Monitor zur Verwendung bei einem Kommunikationssystem für Videoinformationen einschließlich des Systems zum Dekomprimieren von Farbvideodaten.
Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sorgen das System und das Verfahren der Erfindung für die Speicherung der Lauflängenabschnitte der drei Farbkomponenten für die Abtastzeilen des Bilds in einer Anzeigepufferspeichereinrichtung, welche die digitalen Farbkomponenten für jedes Pixel des Bilds darstellt. Die in der Lauflänge und den Farbkomponenten dargestellten Pixel werden von einer Zeichenmaschine von einem Startpixel für die Lauflänge aus bis zu dem Endpixel der Lauflänge gezeichnet, und zwar bis zu dem Ende des abzubildenden Abschnitts bei jeder Abtastzeile in dem Bild. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Farbabschnitt des digitalisierten Signals in drei digitale Farbkomponenten umgewandelt, von denen jede eine Wortgröße von 6 Bit aufweist.
Bei einer am meisten bevorzugten Ausführungsform werden die Lauflänge und die zugehörigen Farbabschnitte abwechselnd in einem ersten Pufferspeicher gespeichert, bis ein Bild in diesem Pufferspeicher vollständig ist; dann wird dieses Bild auf Standard-NTSC-Format umgewandelt und angezeigt, während das System darauf folgend die Lauflänge und die zugehörigen Farbkomponenten eines nächsten Bilds in einem zweiten Pufferspeicher speichert, bis das Bild in dem zweiten Pufferspeicher komplett ist. Zu diesem Zeitpunkt schaltet die Anzeige auf die Information in dem zweiten Puffer um. Die Abbildung in den ersten und zweiten Pufferspeicher wird für nachfolgende Bilder wiederholt. Im Fall, daß der Lauflängenabschnitt des digitalisierten Signals verknüpft bzw. verkettet wurde, beinhalten das Verfahren und das System der Erfindung auch die Aufteilung der Kombinationen von verknüpften Lauflängen und Farbkomponenten in Kombinationen von kleineren, unverknüpften Lauflängen und digitalen Farbkomponenten, bevor die Abbildung der Lauflängen- und Farbkomponenteninformationen erfolgt. Das Anzeigesystem wandelt darüber hinaus die diskreten Farbinformationen für jedes Bild in Übergangs- bzw. Zwischenfarben um, die sich mit einem gleichmäßigen oder besonders angepaßten Verhältnis von einer diskreten Farbe zur nächsten ändern. Dieser Vorgang beseitigt die farbmäßige Konturierung, die auftreten würde, wenn nur die diskreten Farben so wie empfangen verwendet würden.
Weitere Gesichtspunkte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich werden, welche beispielhaft die Merkmale der Erfindung veranschaulichen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein schematisches Diagramm des Systems und Verfahrens zum Komprimieren von Farbvideodaten in einem Videokommunikationssystem,
Figur 2 ist eine Luminanzdarstellung über eine Abtastzeile in einem Videobild,
Figur 3 zeigt eine Lauflängendarstellung von Merkmalen in einer Videoabtastzeile,
Figur 4 zeigt eine Lauflängendarstellung von Übergängen um Steigungsentscheidungspunkte einer Videoabtastzeile,
Figur 5 zeigt eine Darstellung der rekonstruierten Videoabtastzeile zur Anzeige,
Figur 6 zeigt eine Darstellung, wie die Lauflängendaten in Anzeigedaten mit Übergängen zwischen Läufen umgewandelt werden, und
Figur 7 ist ein schematisches Diagramm des Verfahrens und Systems zum Dekomprimieren von Farbvideodaten nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Videokommunikationssystem in der Lage, ein Farbvideobild mit Hilfe einer RGB-Videokamera zu erzeugen, welche ein analoges RGB-Signal mit den üblichen 60 Halbbildern pro Sekunde erzeugt, wobei jedes Halbbild die Hälfte des Bildnisses in einem Zeilensprungmodus darstellt. Das von der Kamera 10 erzeugte Signal für die Videobilder wird von einem Analog/Digital-Wandler 12 empfangen, welcher die analogen Grün- und Blau-Komponenten (RGB) in digitale RGB-Komponenten umwandelt, die jeweils als Digitalworte von 6 Bit digitalisiert werden, dies unter Bildung von 18 Bit langen Bitpaketen für die RGB-Komponenten jedes Pixels des Farbvideobilds.
Die Art der zur Erzeugung des quellenseitigen Farbvideobilds verwendeten Vorrichtung ist nicht entscheidend.
Eine Kamera, die ein standardmäßiges NTSC-Kompositsignal erzeugt, das in ein digitales RGB-Ausgangssignal umgewandelt wird, wäre genauso geeignet wie eine Halbbildrate, die von 60 Halbbildern pro Sekunde abweicht. Auch der Ausgang der Kamera muß nicht notwendigerweise RGB sein, da andere Gruppen dreier Farbkomponenten verwendet werden können, um Farbvideobilder zu erzeugen und zu übertragen. Die drei digitalen Farbkomponentensignale können beispielsweise Cyan, Magenta und Gelb sein oder Farbton, Sättigung und Intensität oder sogar zwei verschiedene Farben und ein dritter, auf dem gesamten Videosignal basierender Parameter, wie beispielsweise Farbton, Sättigung oder Intensität eines ursprünglichen analogen Videosignals, so daß sich eine gewisse automatische Gewichtung der von der Kamera erzeugten Farbinformation ergeben würde.
Es ist auch nicht wesentlich, daß die drei Farbkomponenten durch die gleiche Anzahl von Bits dargestellt werden, da es in der Fernsehindustrie bekannt ist, daß gewisse Farbbereiche nicht gleichermaßen leicht vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. Eine derartige Gewichtung der Information könnte z.B. eine Reduzierung der Zahl von Bits beinhalten, die bei einem RGB-Schema für die Rot-Komponente verwendet werden, wodurch die Übertragung von mehr Abstufungen der restlichen Farbinformation möglich ist, die tatsächlich wahrnehmbar sind.
Außerdem kann die Quelle der zu komprimierenden Farbvideobilder eine Speichereinrichtung sein, wie beispielsweise eine Bildplatte, ein Speichermedium für Computerdateien, ein Videoband oder dergleichen, von dem aus die Farbvideoinformation verarbeitet werden kann, um sie in das Farbvideodatenkompressionssystem der Erfindung einzugeben.
Das digitalisierte RGB-Signal wird von dem Übergangsmaschinenteil 14 der Eingangserfassungsmaschine 16 empfangen, welche vorzugsweise integrierte Schaltungsmittel und zugeordnete Speichermittel umfaßt. Der erste Hauptteil der Eingangserfassungsmaschine ist die Übergangsmaschine, die Schaltkreise zur Ermittlung einer Luminanzfunktion auf Basis des die drei Farbkomponenten beinhaltenden Videosignals für jedes Bildelement - oder Pixel - jeder Abtastzeile in der von der analogen Eingangsstufe des Systems erzeugten Folge von Videobildern umfaßt. Bei dem bevorzugten Modus summiert der Luminanzkonverter 18 für jedes Pixel in den Abtastzeilen des Videobilds die Bits jeder der drei digitalen Farbkomponten, um einen Luminanzwert (oder Intensitätswert) zu erhalten, und führt eine weitere Verarbeitung der erhaltenen Daten durch. Bei dem System der vorliegenden Erfindung enthält jede Abtastzeile vorzugsweise 480 Pixel, was der Auflösung der Kamera entspricht und für eine bessere Auflösung sorgt, als sie typischerweise beim Stand der Technik erreichbar ist, bei dem im allgemeinen nur 256 Pixel pro Abtastzeile verwendet werden. Zur Bereitstellung der Luminanzfunktion kann die Luminanz der drei Farbkomponenten gewichtet werden, um einer Farbe oder zwei Farben eine größere Wertigkeit zu verleihen; sie kann auch zum Teil auf einem ursprünglichen quellenseitigen analogen Videosignal basieren. Vorzugsweise basiert die Luminanzfunktion jedoch zum Teil zumindest auf der Summe der drei digitalen Farbkomponenten. Die aus der Summe der drei 6-Bit- Farbkomponenten abgeleitete Luminanzfunktion weist daher eine Digitalwortgröße von 8 Bit auf. Diese Luminanzfunktion für jedes Pixel wird in der Eingangserfassungsmaschine benutzt, um einen oder mehr Entscheidungsparameter auf Basis der Luminanzfunktion zur Bestimmung solcher Pixel auszuwerten, die als Entscheidungspunkte dienen, bei denen der eine oder die mehreren der Entscheidungsparameter als von einem voreingespeicherten Satz von Schwellenwerten abweichend befunden werden.
Die Luminanzfunktion ist ein hervorragender Indikator für Farbänderungen in dem Bildnis oder für Bewegungen von Objekten in dem Bildnis. In der Eingangserfassungsmaschine kann der auf der Luminanzfunktion basierende eine oder mehr Entscheidungsparameter darüber hinaus als Basis verwendet werden zur Ermittlung von Unterschieden von Zeile zu Zeile und von unterscheidungskräftigen bzw. charakteristischen Pixelfolgen, die Kanten von Objekten festlegen, welche als sich von Bild zu Bild bewegend festgestellt werden können. Im allgemeinen unterliegt die Luminanz oder eine andere Kombination von Farbkomponenten, welche die Luminanzfunktion umfassen, signifikanten Änderungen dort, wo sich die Eigenschaften des Bildnisses ändern.
Bedingt durch Rauschen in der Farbschaltauflösung (engl.: "color sampling resolution") bringt die Kamera ferner Anomalien oder Künstlichkeiten in das Videobild ein, die idealerweise eliminiert werden sollten, um die zu übertragende Datenmenge zu reduzieren, da sie nichts nützliches zu dem Bildnis beitragen. Wenn das Bildnis mit einem neuen Halbbild zu jedem sechzigsten Teil einer Sekunde angezeigt wird, wird die Wirkung solcher Anomalien durch das menschliche Auge herausgemittelt. Bereiche, die gleichmäßig erscheinen und wenige echte Details haben, scheinen bei naher Betrachtung zu "kriechen". Diese Erscheinung ist auch als "Moskito-Effekt" bekannt. Wenn ein Bildnis eingefroren wird, so daß nur ein Halb- oder Vollbild untersucht wird, nimmt das Bildnis ein körniges, gesprenkeltes Aussehen an. Auf die Luminanzdaten wirkt sich das Rauschen in Form sehr kleiner Änderungen in der berechneten Luminanz aus. Wenn das Bildnis digitalisiert wird, wandelt der Digitalisierungsprozeß auch alle diese Künstlichkeiten in digitale Darstellungen um, obwohl sie eigentlich kein Bilddetail darstellen. Die Luminanzverarbeitung in der Eingangserfassungsmaschine arbeitet dahingehend, solche bedeutungslosen Details zu eliminieren.
Eine bevorzugte Methode zur Eliminierung der durch Rauschen in den Luminanzdaten hervorgerufenen unwesentlichen Details ist, die Punkte der Änderung wenigstens zum Teil anhand der Luminanzfunktion für Pixel in den Abtastzeilen dadurch festzustellen, daß Differenzen in einem oder mehreren Entscheidungsparametern mit entsprechenden adaptiven Schwellen verglichen werden. Dies wird Merkmalscodierung genannt. Vorzugsweise setzen sich die Entscheidungsparameter zusammen aus Differenzen der Luminanzfunktion zwischen Pixeln, die zwischen nahegelegenen Pixeln in einer Abtastzeile ermittelt werden (Diff-1) , welche n plus eins, n plus zwei oder auch weiter entfernt sind, wobei n die Position des auf Luminanzänderungen hin untersuchten Pixels in einer Abtastzeile ist, aus Differenzen zwischen benachbarten ersten Differenzen (Diff-2) und aus einem kumulativen Parameter (Cum-diff), welcher eine Summe der einzelnen Differenzfunktionen Diff-1, Diff-2, usw. ist. Jeder Entscheidungsparameter weist seine eigene entsprechende adaptive Schwelle auf, welche einen Voreinstellungswert hat, der Modifikationen durch das System in Antwort auf bedienerseitige Einstellungen zugänglich ist.
Vorzugsweise weist die adaptive Schwelle einen Voreinstellungswert auf, der durch die Eingangserfassungsmaschine ansprechend auf bediener- oder prozessorseitige Wahlen für die Auflösung eingestellt werden kann. Die Wahl der Schwellenparameter für die Bestimmung entweder der Merkmals- oder der Übergangsentscheidungspunkte ist ziemlich subjektiv. Die Wahl der Parameter bestimmt die Zahl der zur Definition des Bildnisses erforderlichen Datenpunkte und bestimmt letztendlich auch die Wahrnehmungsqualität des Bildnisses.
Typischerweise werden für die Merkmalslauflängenbestimmung zwei Schwellen verwendet. Eine ist die kumulative Änderung der Luminanz seit dem letzten Entscheidungspunkt, Cumdiff. Cumdiff setzt einen Entscheidungspunkt, wenn es größer als 6 war und die Anzahl der Pixel seit dem letzten Entscheidungspunkt mehr als 5 betrug. Ein weiterer Entscheidungsparameter ist die Summe zweier benachbarter Differenzwerte, Diff2 (dies ist das gleiche wie die Differenz zwischen Luminanzwerten, welche zwei Pixel voneinander entfernt sind). Wenn die Berechnung des Diff2-Werts ergibt, daß er größer als typischerweise 32 ist, gibt die Logik zu erkennen, daß die Zeile eine Kante erreicht, welche mit einem Entscheidungspunkt gleichgesetzt wird, und verbleibt in dieser Kanten-Charakteristik, bis der Diff2-Wert unter 20 fällt. Wenn der Kanten-Modus angeregt ist, wird die Farbe des nächsten Pixels auf dasjenige Pixel zurückgeführt, an dem die Feststellung des Beginns der Kante getroffen wurde. Wenn außerdem Diff2 das Vorzeichen wechselt, bedeutet dies einen neuen Entscheidungspunkt. Eine Änderung der Werte für die Cumdiff-Schwellen beeinflußt in hohem Maße die Qualität und Datenkomplexität des Bildnisses.
Bei der Steigungsbestimmung von Entscheidungspunkten (Scheitelpunkten bzw. Spitzenpunkten) werden drei allgemeine Bedingungen verwendet. An dem Entscheidungspunkt wird eine Anfangssteigung ermittelt, und alle Messungen basieren auf dieser Steigung. Die Anfangssteigung, INITS, wird ermittelt, indem die folgende, NDIFF2 genannte Funktion berechnet wird:
NDIFF2 = (Luminanz (i+2) - Luminanz(i))/2
INITS ist der Wert von NDIFF2 unmittelbar nach dem Entscheidungspunkt.
CUMDIFF ist im Steigungsfall in der folgenden Weise definiert:
CUMDIFF(i) = CUMDIFF(i-1) + NDIFF2(i)
Wenn der Absolutwert von CUMDIFF typischerweise größer als 20 ist und die Zahl der Pixel in der Lauflänge typischerweise größer als 10 ist, wird ein Entscheidungspunkt ausgelöst. In ähnlicher Weise wird, wenn der Absolutwert von NDIFF2 kleiner oder gleich typischerweise 4 ist und die Lauflänge typischerweise größer als 5 ist, ein Entscheidungspunkt ausgelöst, sofern nicht auch der letzte Entscheidungspunkt in dieser Weise ausgelöst wurde. Auch der dritte Entscheidungsparameter basiert auf NDIFF2:
TRIGVAL(i) = NDIFF2(i) - INITS
Die Schwelle für TRIGVAL wird üblicherweise in den Bereich von 4 bis 10 gelegt und löst einen Entscheidungspunkt jedesmal dann aus, wenn der Absolutwert den festgelegten Wert erreicht oder übersteigt und die Lauflänge wenigstens zwei Pixel beträgt. Es können andere Methoden angewendet werden; diese scheinen aber bei einer akzeptablen Zahl von Datenpunkten Bilder mit guter Qualität zu ergeben.
Eine graphische Darstellung eines typischen Verlaufs der Luminanz über eine Zeile eines Videobilds ist in Figur 2 gezeigt. Die Luminanzfunktion der von der Abtastzeile 36 gekreuzten Pixel ist durch die Linie 38 graphisch dargestellt. Wie in Figur 3 gezeigt, resultiert ein Graph der auf einem Vergleich eines der Entscheidungsparameter mit der entsprechenden adaptiven Differenzschwelle bei einer Merkmalscodiertechnik basierenden Entscheidungspunkte, wobei vorrangig Diff-1 und Cum-diff verwendet werden, in einer Stufenlinie 40, einer Folge horizontaler gerader Linien längs des Luminanzmusters. Jede horizontale Linie stellt eine gesonderte Länge einer speziellen Farbe dar.
Ein zweiter Weg, der zur Eliminierung der unwesentlichen Details verwendet werden kann, ist eine Übergangs- oder Steigungscodiertechnik, die in Figur 4 veranschaulicht ist. Bei dieser Technik wird die Änderungsrate der Differenzen in dem Entscheidungsparameter zwischen Pixeln ermittelt, und die Änderungsraten dieser Differenzen werden mit einer adaptiven, voreingespeicherten Differenzänderungsratenschwelle verglichen, um Entscheidungspunkte oder Scheitelpunkte zu bestimmen. Diese Änderungspunkte oder Entscheidungspunkte sind als X auf der Linie 39 angezeigt. Sie geben den Ort des nächsten Scheitelpunkts an. Sowohl für die Merkmalscodier- als auch für die Steigungscodiertechnik ist eine "Lauflänge" als die Pixeldistanz zwischen Entscheidungspunkten definiert. Gemäß der Übergangs- oder Steigungscodiertechnik resultieren die Luminanzdaten in einer Linie 42, welche eine Reihe von Scheitelpunkten oder Steigungsentscheidungspunkten darstellt, die verwendet werden können, um die Farbsegmente zwischen Entscheidungspunkten zu steuern. Eine Zeichenmaschine kann einen weichen Übergang von Farbwerten für die Lauflänge zwischen Entscheidungspunkten erzeugen, wenn die codierte Information wiedergewonnen werden soll. Bei dieser Methode wird für jede Abtastzeile eine Anfangsfarbe übertragen, gefolgt von so vielen Folgen von Lauflänge und Farbwerten, wie zur Darstellung des Bildinhalts notwendig sind. Bei jeder Ausbildung wird die Information als Reihe von Steigungen angezeigt. Für die lauflängencodierten Daten werden künstliche Farbsteigungen in die Anzeigezeile eingefügt, wie in Figur 5 gezeigt. In diesem Fall werden die Steigungen als Funktion der Luminanzverschiebung zwischen Läufen und der Länge der benachbarten Läufe erzeugt, wie in Figur 6 gezeigt.
In der Bilderfassungsmaschine der Figur 1 kann der Entscheidungspunktdetektor 26 zur Bestimmung von Entscheidungspunkten alternativ in der Lage sein, jede dieser Methoden zur Festlegung der Entscheidungspunkte in der Farbe der Pixel im Bild zu benutzen, da jede Methode ihre jeweiligen Vor- und Nachteile hat. Die Merkmalscodiertechnik ist typischerweise eher für Bildnisse mit einer Vielfalt an Objekten mit unterscheidungskräftigen Kanten oder Linien geeignet. Auf der anderen Seite eignet sich die Steigungscodiertechnik am meisten für die Codierung langsamer Schattierungsübergänge oder langsamer Farbwechsel, kann jedoch eine zusätzliche Codierung erfordern, um komplexe Bildnisse mit Figuren darzustellen, welche viele Kanten und Linien aufweisen. Bei der bevorzugten Ausbildung der Steigungscodiertechnik wird eine Folge von Schwellen mit Entscheidungsparametern verglichen, und es werden bei der Bestimmung der Entscheidungspunkte auch der kumulative Parameter (Cum-diff) und eine adaptive kumulative Schwelle benutzt, um jenen langsamen, allmählichen Änderungsraten der Luminanz Rechnung zu tragen, die noch in einer akkumulierten Luminanzänderung resultieren, welche signifikant genug ist, um die Identifizierung eines Entscheidungspunkts zu verdienen.
Die drei Teilfarbencodes werden außerdem in dem Lauflängenprozessor 28 so bearbeitet, daß die zwei niedrigstwertigen Bits der 6-Bit-Werte für die Farbkomponenten fallengelassen werden, was jede der Farbkomponenten bei der bevorzugten Arbeitsweise auf Digitalworte von vier Bit reduziert. Alternativ kann die Übergangsmaschine auch eine vorbestimmte Farbkartendarstellung von Dreikomponenten-Farben enthalten, wobei ein Code von n Bit einer bestimmten Farbkombination entspricht. Die Figurenfarben werden hier so nah wie möglich in Entsprechung zu den Farben in der Farbkarte gebracht. Als weitere Alternative können die Farbcodes auch gerundet werden. Die abgeschnittenen oder reduzierten digitalen Farbkomponenten werden dann mit den Lauflängen zwischen Entscheidungspunkten im Lauflängenprozessor 28 codiert. Obwohl die bevorzugte Bitgröße für die reduzierten Farbkomponenten 4 Bit ist, können die reduzierten digitalen Farbkomponenten auch verschiedener Größen sein, genauso wie auch die eingangsseitige Digitalwortgröße für die Farbkomponenten der analogen Eingangsstufe zur Variierung des Informationsgehalts von unterschiedlichen Größen sein kann. Eine spezielle Kombination von Digitalwortgrößen für die Farbkomponenten kann eine reduzierte Größe für die Rot-Komponente wegen der in der Industrie erkannten reduzierten Wahrnehmbarkeit dieser Komponente beinhalten.
Diese Codiertechniken erlauben es, eine variable Anzahl von Bits zur Darstellung eines Anfangsbildes und dann von Änderungen in nachfolgenden Bildern zu verwenden, um die minimale Zahl von Bits für jedes Bild zu codieren. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik, der typischerweise einen Block von 4 x 4 oder 3 x 3 Pixeln analysiert, um die Information in einem solchen Block zu komprimieren, was stets in der gleichen Anzahl zur Darstellung des Informationsgehalts in dem Bild benutzter Bits resultiert, egal ob Änderungen außerhalb des Segments aufgetreten sind oder nicht.
Der zweite Hauptteil der Bilderfassungsmaschine ist der Erfassungspufferspeicher (CBM) 29, der die codierten Lauflängen und reduzierten Farbkomponenten empfängt, welche etwa 200 Datenzeilen von dem Bild darstellen. Alternativ können kleinere Anzahlen von Abtastzeilen gespeichert werden, beispielsweise 150 oder 100 Zeilen, wenn die benötigte Datenrate zu hoch wird, um Bilder mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu senden. Die Lauflängen- und Farbkomponenteninformation in dem Erfassungspufferspeicher wird dann zum Videodatenprozessor 30 übertragen, welcher mittels einer Zugriffssteuerung 35 auf die Lauflängen- und Farbdaten in dem Erfassungspufferspeicher zugreift und als Schnittstelle arbeitet, um die Videoinformation in ein zur Übertragung durch das Modem 32, das an das Telefon 34 angeschlossen ist, geeignetes Format zu transformieren und sie zu übertragen, und welcher Mittel zur weiteren Komprimierung der Videodaten - bei 33 - umfassen kann. Die Videodaten können auch mit einem in einem Altbildspeicher 31 gespeicherten, früheren Bild verglichen werden.
In einem Vereinfachungsprozessor 33 eines Videodatenprozessors 30 ist es möglich, den Unterschied zwischen Farbwerten von Pixeln weiter zu analysieren, nachdem die Farbcodes zwecks Bereitstellung der reduzierten Farbkomponentencodes gekürzt worden sind, und Lauflängen von solchen reduzierten Farbkomponentencodes zu verketten bzw. verknüpfen, die um weniger als einen gegebenen Schwellenwert variieren, oder Lauflängen der reduzierten Farbcodes auf Basis der Abweichung eines oder mehrerer der Entscheidungsparameter bezüglich einer entsprechenden Schwelle weiter zu verknüpfen. Da der Lauflängencode typischerweise maximal 4 Bit lang ist, um mit Lauflängen- und Farbcode-Kombinationen von 16 Bit - bei 16- Bit-Computerbussen in der gegenwärtigen Implementierung - kompatibel zu sein, würde die Verknüpfung einer Folge von Pixeln für jede Lauflänge der Erwartung nach die Codierung von bis zu 16 Pixeln pro Lauflänge ermöglichen. Allerdings werden bei der gegenwärtigen Implementierung die Werte 0 bis 15 verwendet, um Lauflängen von 2 bis 17 Pixel darzustellen, da Lauflängen von 0 und 1 bedeutungslos sind. Alternativ können zu Anfang auch längere Lauflängen festgelegt werden, wie sie mit Computerbussen verschiedener Kapazität kompatibel sein können, um Lauflängen von mehr als 4 Bit und Lauflängen- Farbcode-Kombinationen von mehr als 16 Bit zu ermöglichen.
Wie zuvor erwähnt, werden die Grenzen der Komprimierung, die zur adäquaten Glättung der Information bei einer Echtzeit- Abfolge der Videobilder in der Telekommunikation erforderlich sind, bei etwa 15 Bildern pro Sekunde für die Übertragung über herkömmliche Telefonleitungen erwartet. Es wäre möglich, ein Modem mit 1200 Bit pro Sekunde (bps) zu verwenden; dies würde aber die in dem Kommunikationssystem mögliche Zahl von Bildern pro Sekunde erheblich herabsetzen. Idealerweise ist das System für einen Halbduplex-Modus ausgelegt; bei einer Auslegung für Vollduplex-Modus würde man erwarten, daß zwei Telefonleitungen erforderlich sind. Idealerweise ist das zu verwendende Modem eines, das die größtmögliche Bandbreite ausnutzt; es kann ein konventionelles Modem mit 2400 bps oder 9600 bps sein oder es können spezielle Modems verwendet werden, die höhere Bitraten bereitstellen.
Obwohl das Kompressionsverfahren in Verbindung mit einem Video-Telefonkonferenzsystem beschrieben wurde, kann das Verfahren auch zur Verwendung bei der Komprimierung von Farbvideodaten auf magnetischen Medien, beispielsweise magnetischen Floppy-Disks, welche bei der Speicherung und dem Austausch solcher Daten über Computersysteme verwendet werden, magnetischen Festplatten zur Bildspeicherung oder für kurze Videofilmsequenzen oder auf Bildplatten für Bildplattenabspielgeräte ausgelegt sein, welche die Information in Form eines Films voller Länge übertragen können.
Mit Bezug auf Figur 7 empfängt bei der bevorzugten Ausführungsform ein Telefon 43 ein übertragenes Signal von einem Sender-Modem über gewöhnliche Telefonleitungen; das Empfänger-Modem 44 wandelt diese Signale in ein von einem Videodatenprozessor 46 empfangbares, elektronisch digitalisiertes Format um. Der Videodatenprozessor paßt die digitalisierten Signale, die die codierte Lauflängen- und Farbinformation darstellen, dann an ein Format an, das zum Empfang durch die Zeichenmaschine 62 geeignet ist. Die Zeichenmaschine der Rekonstruktionsmaschine 48 wandelt die Lauflängendaten in Steigungsform um und übergibt sie Pixel für Pixel dem Digital/Analog-Wandler zur Verwendung durch den Monitor. Alternativ könnte die Videoprozessorschnittstelle dazu ausgelegt sein, die komprimierten Farbvideodaten von einem Computersystem 66 zu empfangen, das die Information von magnetischen Medien, beispielsweise einer Festplatte oder Disketten hoher Kapazität, oder von einem Bildplattenabspielgerät bezieht, um eine viel längere Reihe von Videobildern - in einer Form wie beispielsweise für einen Videofilm - anzuzeigen. Der Videodatenprozessor umfaßt vorzugsweise Mikroprozessormittel und zugehörige Speichermittel (nicht gezeigt), welche zur Ausführung verschiedener Funktionen programmiert sind. Eine Funktion ist, eine Darstellung der Daten des gesamten Bilds anhand von Lauflängen und Farbcodes der Daten des letzten Bilds aus einem Altbildspeicher 52 und anhand eines Felds derjenigen Lauflängen und Farbcodes zu rekonstruieren, welche sich gegenüber dem letzten Bild geändert haben. Diese Differenzrekonstruktionsfunktion 45 bereitet Bilddaten zur Lauflängenrekonstruktion bei 50 und zur Farbcoderekonstruktion 56 vor, und zwar unter Verwendung von Steuersignalen, welche in die Lauflängen- und Farbdaten eingebettet sind.
Bei Empfang der Lauflängen- und Farbinformation durch den Videodatenprozessor 46 der Rekonstruktionsmaschine 48 besitzen die digitalisierten Signale typischerweise eine Digitalwortgröße von 16 Bit. Die Zahl kann abhängig von der Art der verwendeten statistischen Codierung variieren. Als Alternative kann ein Farbcode (der 4 bis 8 Bit lang sein kann) verwendet werden, um spezielle Farben aus einer Karte oder Palette auszuwählen, so daß weniger Bits gesendet werden müssen. Von einer Eingangskonstruktionsmaschine komprimiert und codiert, wie zuvor beschrieben, würde die Digitalwortgröße des tatsächlich verarbeiteten Lauflängenabschnitts typischerweise 4 Bit betragen und die Digitalwortgröße des Farbcodeabschnitts 12 Bit betragen. Wie zuvor erwähnt, ist die bevorzugte Aufteilung der Bitgrößen der Codes für die drei Farbkomponenten derart, daß jede digitale Farbcodekomponente eine Digitalwortgröße von 4 Bit hat. Wie dem auch sei, können nur kleine Teile des Bilds, die sich tatsächlich geändert haben, tatsächlich codiert sein, wobei geeignete Steuerdaten zum Überspringen von Lauflängen, die sich nicht geändert haben, in die übertragene Information eingebettet werden. Die Lauflängenrekonstruktions- oder -decoderfunktion 50 des Videodatenprozessors wirkt dahingehend, den Lauflängenabschnitt aus dem digitalisierten Signal zu separieren, und die Farbcoderekonstruktionsfunktion 56 des Videodatenprozessors kann zur Decodierung der Farbcodes die digitalen Farbkomponenten aus den eingehenden digitalisierten Signalen separieren. Eine höhere bzw. fortschrittliche Signalverarbeitung und Datenkomprimierung kann jedoch darüber hinaus die Verknüpfung bzw. Verkettung von Lauflängen zu einer Digitalwortgröße von 8 oder 9 Bit beinhalten, so daß die Lauflängendecoderfunktion dann auch dahingehend wirken würde, die Digitalwortgröße von 8 oder 9 Bit in Digitalwortabschnitte von 4 Bit aufzuteilen. In dem Fall, daß die Lauflängencodes zu einer Digitalwortgröße von 8 oder 9 Bit verknüpft werden, würde auch der Farbcodeabschnitt fortschrittlichen Datenkompressionstechniken unterworfen worden sein, um die drei digitalen Farbcodes von jeweils 4 Bit auf einen kombinierten Farbcodeabschnitt zu reduzieren, welcher eine Digitalwortgröße von 8 Bit aufweist. Die Farbrekonstruktionsfunktion 56 würde dann auch dahingehend wirken, die digitalen Farbcodes von 8 Bit in drei digitale Farbcodes der Digitalwortgröße 4 Bit umzuwandeln.
Von dem Lauflängendecoder und den Farbcodesektionen der Rekonstruktionsmaschine aus wird die Lauflängen- und Farbcodeinformation von dem Videodatenprozessor über die Zugriffs- und Zeitsteuerungsschaltung 54 in der Zeichenmaschine 62 zu einem Zeichenmaschinen-Anzeigepufferspeicher 57 übertragen, welcher idealerweise einen doppelten Speicherpuffer umfaßt, nämlich Pingpong A 58 und Pingpong B 60. Die Zugriffs- und Zeitsteuerung 54 sendet unter Leitung des Videoprozessors die rekonstruierte Lauflängen- und Farbinformation zur Speicherung in einem der Pingpong-Pufferspeicherabschnitte, bis die Information für ein einzelnes Bild vollständig ist; dieses Bild wird dann angezeigt, während die nächste, von dem System empfangene sequentielle Bildinformation gesendet und in ähnlicher Weise in dem zweiten Abschnitt des Anzeigepufferspeichers gespeichert wird. Jeder Block des Anzeigepufferspeichers muß eine ausreichende Kapazität haben, um ein Überlaufen des Speichers durch die Lauflängen- und Farbcodeinformation zu vermeiden; es hat sich herausgestellt, daß ein Schreib-Lese-Speicher einer Kapazität von 32 K 16-Bit-Digitalworten für die Bildrekonstruktion angemessen ist.
Die Zeichenmaschine 62 umfaßt einen Pixelgenerator 61 zum Umwandeln der in den einzelnen Pingpong-Speichern gespeicherten Lauflängen und Farbcodes in einzelne Punkte zur Anzeige auf einem Monitor 64. Die Zugriffs- und Zeitsteuerung 54 der Zeichenmaschine ist verantwortlich für den gesamten Anzeigezeitablauf und die Steuerung für den Pixelgenerator. Die Zeichenmaschine erzeugt einen Schreibtaktimpuls, um die Läufe von Farbinformation in die Reihe von Punkten zu schreiben, die zur Anzeige von digital nach analog zu wandeln sind.
Bei der Ausführungsform zur Pixelerzeugung aus merkmalscodierten Lauflängendaten wird jedes Ende einer Lauflänge einer bestimmten Farbkombination wesentlich abgeschwächt, um einen weichen Farbübergang von einer Lauflänge zu einer anderen vorzusehen. Die resultierende, geglättete rekonstruierte Videozeile 41 ist in Figur 6 dargestellt. Wenn eine Lauflänge kurz ist, ist dies üblicherweise ein Hinweis darauf, daß sich das Farbniveau schnell ändert. Wenn die Lauflänge lang ist, zeigt dies üblicherweise an, daß sich das Farbniveau langsam ändert. Wenn die Änderung der Luminanzfunktion - gegeben durch einen der Entscheidungsparameter - groß ist, zeigt dies üblicherweise eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Rand bzw. eine Kante in einem Bildnis an; wenn dagegen die Änderung klein ist, ist dies wahrscheinlich ein Hinweis auf einen Schattierungseffekt. Auf Basis der Lauflängen und eines oder mehrerer Entscheidungsparameter bestimmt der Pixelgenerator, wo Zwischenentscheidungspunkte gesetzt werden sollen und interpoliert weiche Farbübergänge für jede der RGB-Farbkomponenten von einem Zwischenentscheidungspunkt zum nächsten. Die Enden jeder Abtastzeile machen in ähnlicher Weise einen Übergang durch, wenn sie mit einer anderen Farbe in Berührung stehen, so daß der Beginn und das Ende einer Abtastzeile dem Ende benachbart einen einzelnen Zwischenentscheidungspunkt haben können, um einen relativ scharfen Übergang vom Rand des Bilds zur benachbarten Farbe zu definieren. Die Interpolation wird vorzugsweise linear durchgeführt, kann alternativ aber auch besonders gestaltet sein, um gekrümmte Flächen getreuer darzustellen.
Der Pixelgenerator der Zeichenmaschine umfaßt alle notwendigen funktionalen Sektionen, um die Farbinterpolation zwischen Paaren von durch die Lauflängen bezeichneten Punkten auszuführen, und wandelt bevorzugt die Farbkomponenten von 4 Bit in drei separaten Kanälen - einen für jede der RGB-Komponenten - in Digitalworte von entweder 6 oder 8 Bit für eine Genauigkeit von 6 oder 8 Bit um. Eine Erhöhung der Bitgröße erlaubt es dem Pixelgenerator, weichere Abstufungen der Farbübergänge zwischen Pixeln unterschiedlicher Farben zu erzeugen. Obwohl beispielsweise Digitalwortgrößen von 4 Bit bis zu 4096 Farbkombinationen von Rot-, Grün- und Blau-Komponenten erlauben, wären nur bis zu 16 Abstufungen jeder der Farbkomponenten möglich. Eine Erhöhung der Bitgröße auf 6 läßt bis zu 64 Abstufungen jeder einzelnen Komponente und bis zu 262.144 Gesamtkombinationen zu. Eine Digitalwortgröße von 8 Bit ermöglicht einen noch größeren Bereich der Abstufungen für eine einzelne Komponente. Wie zuvor erörtert, müssen die vollen Digitalwortgrößen für die Farbkomponenten jedoch nicht gleich sein; sie können nämlich so ausgelegt sein, daß sie einen weiteren Farbbereich für eine oder zwei der Farbkomponenten erlauben, auf Kosten einer der Farbkomponenten, die nur eine kleinere Digitalwortgröße erfordern würde, um ihrer Wahrnehmbarkeit Rechnung zu tragen. Der Pixelgenerator erzeugt daher dynamisch eine vollständige digitale Darstellung der Pixel eines anzuzeigenden Bilds auf einer Pixel-für- Pixel-Basis; diese Information wird auf drei RGB-Kanälen von dem Pixelgenerator zu dem Digital/Analog-Wandler 63 übertragen, welcher das Videosignal zur Anzeige auf dem Monitor 64 in analoge Form umwandelt.
In der vorangehenden Beschreibung wurde gezeigt, daß das Verfahren und das System zur Komprimierung und Dekomprimierung von Farbvideodaten eine deutliche Beseitigung von Fremdrauschen erreichen können, das durch eine Videokamera eingebracht wird, und zu einer deutlichen Verbesserung bei der Codierung der minimalen Informationsmenge führen können, die zur Rekonstruierung der Farbvideobilder in einer Echtzeit- Abfolge von Videobildern notwendig ist.
Darüber hinaus ist bei dem Verfahren und dem System zum Dekomprimieren von Farbvideodaten bedeutsam, daß die Abbildung der Videobildinformation durchgeführt wird, während die Farbcodeinformation in einer digital komprimierten Form vorliegt, so daß die Bildinformation in dem Pingpong-Pufferspeicher schnell vervollständigt werden kann, von dem aus eine vollständige pixelweise Darstellung in der Anzeigezeichenmaschine gebildet wird, bis ein neuer, vollständiger Satz von Bildinformationen in dem anderen Pingpong-Speicher empfangen ist. Es ist darüber hinaus bedeutsam, daß die Anzeigezeichenmaschine anhand der Daten einen weichen Farbübergang zur maximalen Codierung einer großen Menge an komplexer Bildinformation interpoliert.

Claims

1. Verfahren zum Dekomprimieren von Farbvideodaten, welche eine Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfassen, wobei die digitalisierten Signale jeweils einen Lauflängenabschnitt umfassen, welcher eine Lauflänge darstellt, die eine Anzahl von sequentiellen Pixeln längs einer einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines Videobilds ist, wobei diese Lauflänge derart definiert ist, daß sie für jedes Pixel der Lauflänge dieselben drei digitalen Farbkomponentensignale aufweist, wobei die digitalisierten Signale jeweils ferner einen Farbabschnitt umfassen, welcher die drei digitalen Farbkomponentensignale für die Lauflänge in komprimierter Form darstellt, wobei jedes der digitalisierten Signale eine erste Digitalwortgröße besitzt, wobei der Lauflängenabschnitt der digitalisierten Signale jeweils eine zweite Digitalwortgröße besitzt und wobei der Farbabschnitt der digitalisierten Signale jeweils eine dritte Digitalwortgröße besitzt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) einen ersten Dekomprimierungsschritt zur Dekomprimierung des Farbabschnitts jedes der digitalisierten Signale in drei digitale Farbkomponentensignale einer vierten, fünften bzw. sechsten Digitalwortgröße, wobei die Summe der vierten, fünften und sechsten Digitalwortgröße größer als die dritte Digitalwortgröße ist,

b) Speichern jedes Lauflängenabschnitts und der zugehörigen, durch den ersten Dekomprimierungsschritt dekomprimierten digitalen Farbkomponentensignale als Feld in einer Speichereinrichtung (58, 60), welche die Pixel in der Mehrzahl von Abtastzeilen in dem Videobild darstellt, und

c) einen zweiten Dekomprimierungsschritt, welcher die Erzeugung eines Farbvideoanzeigesignals für jedes Pixel anhand der Lauflängenabschnitte und der zugehörigen, durch den ersten Dekomprimierungsschritt dekomprimierten digitalen Farbkomponentensignale umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt der Erzeugung eines Farbvideoanzeigesignals ferner die Erzeugung der Pixel für jede Lauflänge nach Maßgabe der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale von einem Startpixel für die Lauflänge bis zu einem Endpixel für die Lauflänge umfaßt sowie die Vorsehung eines weichen Farbübergangs zwischen benachbarten Start- und Endpixeln benachbarter Lauflängen durch Interpolieren eines weichen Farbübergangs von entweder einem vorbestimmten Zwischenpixel oder dem Startpixel einer Lauflänge zu entweder einem vorbestimmten Zwischenpixel oder dem Endpixel der benachbarten Lauflänge umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt der Erzeugung eines Farbvideoanzeigesignals ferner die Erzeugung eines Startpixels für jede Lauflänge anhand der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale umfaßt, die Erzeugung eines Endpixels für jede Lauflänge anhand der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale umfaßt sowie die Erzeugung der verbleibenden Pixel in jeder Lauflänge durch Interpolieren eines weichen Farbübergangs von dem Startpixel zu dem Endpixel der jeweiligen Lauflänge umfaßt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, bei dem der Schritt der Speicherung des Lauflängenabschnitts und der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale in der Speichereinrichtung (58, 60) ferner das abwechselnde Speichern eines ersten Satzes von Lauflängenabschnitten und zugehörigen digitalen Farbkomponentensignalen in einem ersten Pufferspeicher (58) und das folgende Speichern eines zweiten Satzes von Lauflängenabschnitten und zugehörigen digitalen Farbkomponentensignalen in einem zweiten Pufferspeicher (60) umfaßt sowie die Wiederholung der Schritte des Speicherns in dem ersten und dem zweiten Pufferspeicher (58, 60) für nachfolgende Sätze von Lauflängenabschnitten und zugehörigen digitalen Farbkomponentensignalen umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend das sequentielle Überreichen der Sätze aus dem ersten Speicherpuffer (58) und dem zweiten Speicherpuffer (60) an einen Pixelgenerator (61), nachdem die Speicherung jedes Satzes in dem jeweiligen Speicherpuffer (58, 60) abgeschlossen ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Lauflängenabschnitt jedes der digitalisierten Signale eine Verknüpfung von unverknüpften Lauflängenabschnitten einer siebten Digitalwortgröße ist, welche kleiner als die zweite Digitalwortgröße ist, wobei das Verfahren ferner den anfänglichen Schritt der Aufteilung jedes der digitalisierten Signale, welches einen verknüpften Lauflängenabschnitt enthält, in eine Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfaßt, welche jeweils einen unverknüpften Lauflängenabschnitt enthalten.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend den Schritt des Empfangens von Sprungcodes, welche Lauflängenabschnitte und zugehörige digitale Farbkomponentensignale in den Abtastzeilen darstellen, die bei der Speicherung der Lauflängenabschnitte und der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale der Abtastzeilen des Bilds in der Speichereinrichtung (58, 60) zu überspringen sind, wodurch lediglich die Lauflängenabschnitte und die zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale in der Speichereinrichtung (58, 60) gespeichert werden, die sich in dem Bild im Hinblick auf vorherige Videodaten geändert haben.

8. System zum Dekomprimieren von Farbvideodaten, welche eine Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfassen, wobei die digitalisierten Signale jeweils einen Lauflängenabschnitt umfassen, welcher eine Lauflänge darstellt, die eine Anzahl von sequentiellen Pixeln längs einer einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines Videobilds ist, wobei diese Lauflänge derart definiert ist, daß sie für jedes Pixel der Lauflänge dieselben drei digitalen Farbkomponentensignale aufweist, wobei die digitalisierten Signale ferner jeweils einen Farbabschnitt umfassen, welcher die drei digitalen Farbkomponentensignale für die Lauflänge in komprimierter Form darstellt, wobei jedes der digitalisierten Signale eine erste Digitalwortgröße besitzt, wobei der Lauflängenabschnitt jedes der digitalisierten Signale eine zweite Digitalwortgröße besitzt und wobei der Farbabschnitt jedes der digitalisierten Signale eine dritte Digitalwortgröße besitzt, wobei das System umfaßt:

a) Mittel (56) zum Durchführen eines ersten Dekomprimierungsschritts zur Dekomprimierung des Farbabschnitts jedes der digitalisierten Signale in drei digitale Farbkomponentensignale einer vierten, fünften bzw. sechsten Digitalwortgröße, wobei die Summe der vierten, fünften und sechsten Digitalwortgröße größer als die dritte Digitalwortgröße ist,

b) Mittel (54) zum Speichern jedes Lauflängenabschnitts und der zugehörigen, durch den ersten Dekomprimierungsschritt dekomprimierten digitalen Farbkomponentensignale als Feld in einer Speichereinrichtung (58, 60), welche die Pixel in der Mehrzahl von Abtastzeilen in dem Videobild darstellt, und

c) Mittel (61) zum Durchführen eines zweiten Dekomprimierungsschritts, welcher die Erzeugung eines Farbvideoanzeigesignals für jedes Pixel anhand des Lauflängenabschnitts und der zugehörigen, durch den ersten Dekomprimierungsschritt dekomprimierten digitalen Farbkomponentensignale umfaßt.

9. System nach Anspruch 8, bei dem die Mittel (61) zum Erzeugen eines Farbvideoanzeigesignals Mittel zum Erzeugen der Pixel für jede Lauflänge nach Maßgabe der digitalen Farbkomponentensignale von einem Startpixel für die Lauflänge bis zu einem Endpixel für die Lauflänge umfassen sowie Mittel zum Vorsehen eines weichen Farbübergangs zwischen benachbarten Start- und Endpixeln benachbarter Lauflängen durch Interpolieren eines weichen Farbübergangs von entweder einem vorbestimmten Zwischenpixel oder dem Startpixel einer Lauflänge zu entweder einem vorbestimmten Zwischenpixel oder dem Endpixel der benachbarten Lauflänge umfassen.

10. System nach Anspruch 8, bei dem die Mittel (61) zum Erzeugen eines Farbvideoanzeigesignals Mittel zum Erzeugen eines Startpixels für jede Lauflänge anhand der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale umfassen, Mittel zum Erzeugen eines Endpixels für jede Lauflänge anhand der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale umfassen sowie Mittel zum Erzeugen der verbleibenden Pixel in jeder Lauflänge durch Interpolieren eines weichen Farbübergangs von dem Startpixel zu dem Endpixel der jeweiligen Lauflänge umfassen.

11. System nach einem der Ansprüche 8, 9 oder 10, bei dem die Mittel (54) zum Speichern des Lauflängenabschnitts und der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale in der Speichereinrichtung (58, 60) Mittel (54) zum abwechselnden Speichern eines ersten Satzes von Lauflängenabschnitten und zugehörigen digitalen Farbkomponentensignalen in einem ersten Pufferspeicher (58) und zum folgenden Speichern eines zweiten Satzes von Lauflängenabschnitten und zugehörigen digitalen Farbkomponentensignalen in einem zweiten Pufferspeicher (60) und zum Wiederholen der Schritte des Speicherns in dem ersten und dem zweiten Pufferspeicher (58, 60) für nachfolgende Sätze von Lauflängenabschnitten und zugehörigen digitalen Farbkomponentensignalen umfassen.

12. System nach Anspruch 11, ferner umfassend Mittel zum sequentiellen Überreichen der Sätze aus dem ersten Speicherpuffer (58) und dem zweiten Speicherpuffer (60) an einen Pixelgenerator (61), nachdem die Speicherung jedes Satzes in dem jeweiligen Speicherpuffer (58, 60) abgeschlossen ist.

13. System nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem der Lauflängenabschnitt jedes der digitalisierten Signale eine Verknüpfung von unverknüpften Lauflängenabschnitten einer siebten Digitalwortgröße ist, welche kleiner als die zweite Digitalwortgröße ist, wobei das System ferner Mittel (50) zum Aufteilen jedes der digitalisierten Signale, welches einen verknüpften Lauflängenabschnitt enthält, in eine Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfaßt, welche jeweils einen unverknüpften Lauflängenabschnitt enthalten.

14. System nach einem der Ansprüche 8 bis 13, ferner umfassend Mittel (45) zum Empfangen von Sprungcodes, welche Lauflängenabschnitte und zugehörige digitale Farbkomponentensignale in den Abtastzeilen darstellen, die bei der Speicherung der Lauflängenabschnitte und der zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale der Abtastzeilen des Bilds in der Speichereinrichtung (58, 60) zu überspringen sind, wodurch lediglich die Lauflängenabschnitte und die zugehörigen digitalen Farbkomponentensignale in der Speichereinrichtung (58, 60) gespeichert werden, die sich in dem Bild im Hinblick auf vorherige Videodaten geändert haben.