DE69025682T2 - Dekodierungs- und Kodierungsgerät für komprimierte digitale Videodaten - Google Patents

Dekodierungs- und Kodierungsgerät für komprimierte digitale Videodaten

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DE69025682T2
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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Codierungs-Decodierungsgerät als Übertragungsausrüstung zur Übertragung oder Aufzeichnung digitaler Bilddaten mit der Menge von Daten, die durch eine sogenannte hochwirksame Codierung komprimiert worden ist.
  • Ein Verfahren zur Codierung von Buddaten zur Reduzierung der Menge von Daten, die notwendig ist zur Übertragung oder zur Aufzeichnung beinhaltet die Umwandlung der Daten in eine zweidimensionale oder dreidimensionale Blockstruktur und die Komprimierung und die anschließende Codierung der so erzeugten Blöcke. Ein zweidimensionaler Block wird durch Segmentierung eines Teilbildes oder Vollbildes dargestellt während ein dreidimensionaler Block als die Zusammenstellung von zweidimensionalen Blöcken gebildet wird, die entsprechend zu mehreren Vollbildern gehören, die zeitlich benachbart sind. Die Codierung von zweidimensionalen Blöcken weist den Vorteil auf, daß die Größe der Codierungsschaltung klein ist, während die Codierung dreidimensionaler Blöcke eine verbesserte Wirksamkeit bei der Datenkompression liefert, sowie den Vorteil, daß Standbereiche eines decodierten Bildes von hoher Qualität sind.
  • Es ist ebenso bekannt, eine Teilabtastung mit einer Blockcodierung zu kombinieren. Mit einer solchen Codierung kann eine hochwirksame Kompression erreicht werden. Insbesondere kann in einem System, in dem die Phase der Teilabtastung an jedem Vollbild veränderlich ist, eine Kompression erzielt werden, ohne Erniedrigung der Bildauflösung durch die Verwendung von Interpolation in der Zeitrichtung für Standbereiche des Bildes.
  • Die Übertragungsseite dieser Codierungstechnik ist ausgestattet mit einer Teilabtastungsschaltung, einer Blocksegmentierungsschaltung zur Umwandlung der Ordnung von Eingangsdaten in eine dreidimensionale Blockstruktur, einem Codierer zur Block codierung und eine Pufferschaltung wird zur Steuerung des Datenschlosses bereitgestellt, so daß die Menge von erzeugten Daten, die pro Zeiteinheit (z. B. eine Vollbildperiode) durch den Codierer erzeugt wird, nicht die Kapazität des Übertragungsweges übersteigt. Auf der Empfangsseite werden bereitgestellt ein Decodierer zur Blockdecodierung, eine Blocksegmentierungsschaltung zur Umwandlung der dreidimensionalen Blockstruktur in die Abtastordnung und eine Interpolationsschaltung zur Interpolation von Nicht-Übertragungsbildelementen, die in der Teilabtastungen ausgedünnt worden sind. Ein ähnliches Codierungssystem wird in der US-A-4 802 005 beschrieben.
  • In dem konventionellen Codierungssystemv das die Teilabtastung und die Codierung dreidimensionaler Blöcke kombiniert erfordert die Blocksegmentierungsschaltung einen Speicher für zwei Vollbildinhalte und die Pufferschaltung benötigt einen Speicher für zwei Vollbildinhalte zur Verzögerung der Bilddaten. Auf der Empfangsseite werden ebenso gebraucht ein Zwei-Vollbildspeicher zur Blockdesegmentierung und ein Zwei- Vollbildspeicher zur Interpolation. Folglich wird eine Speicherkapazität von insgesamt acht Vollbildern auf der Übertragungsseite und der Empfangsseite benötigt, woraus das Problem erwächst, daß die Größe und die Kosten der darin enthaltenen Hardware sehr groß sind.
  • Deshalb besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein Decodierungsgerät für digitale Bilddaten bereitzustellen, mit dem die zweidimensionale Bildverarbeitung ermöglicht wird, um eine Bildqualität zu liefern, die der bei dreidimensionaler Codierung ähnelt oder gleichkommt.
  • Entsprechend der Erfindung wird ein Decodierungsgerät zur Decodierung von Daten bereitgestellt, die durch ein Codierungsgerät zur Codierung digitaler Videodaten in einem zweidimensionalen Format übertragen werden, welches eine Komprimierung der Videodaten ermöglicht, die eine zweidimensionale Gruppe von Bildelementen darstellen, wobei das Codierungsgerät Bewegungsdiskriminierungsmittel zur Detektion von Bewegung in jedem Block und zur Erzeugung einer Diskriminierungscodierung aufweist, die eine detektierte Bewegung anzeigt; Abtastmittel zur Teilabtastung von Bildelementen in vorbestimmten Positionen in jedem der besagten Blöcke der digitalen Videodaten zur Reduzierung der Anzahl von Bildelementen in jedem der Blöcke auf im von der ursprünglichen Anzahl von Bildelementen in jedem der Blöcke, wobei n ganzzahlig ist und wobei ausgedünnte Daten erzeugt werden und die Teilabtastung der Elemente in n mal aufeinanderfolgenden Blöcken durch die Teilabtastungsmittel mit Phasen geschieht, die aufeinanderfolgend versetzt sind; und Codierungs- und Übertragungsmittel zur Codierung der ausgedünnten Daten und Übertragung der Diskriminierungscodierung und der codierten Daten, wobei das Decodierungsgerät folgendes aufweist:
  • Decodierungsmittel zur Decodierung der codierten Daten und zur Erzeugung der decodierten Daten;
  • adaptives Interpolationsmittel zur Interpolation ausgedünnter Daten von aktuell übertragenen Daten, wobei die Funktion des Interpolationsmittels auf die Diskriminierungscodierung anspricht.
  • Die Erfindung wird weiterhin anhand eines nicht einschränkenden Beispieles unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei die Zeichnungen folgendes darstellen:
  • Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm mit dem gesamten Aufbau einer Ausgestaltung der Erfindung;
  • Figur 2 zeigt ein schematisches Schaubild mit einem Muster einer Teilabtastung;
  • Figur 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispieles einer Blocksegmentierungsschaltung;
  • die Figuren 4, 5 und 6 zeigen schematische Schaubilder für die Beschreibung einer Funktion der Blocksegmentierungsschaltung;
  • Figur 7 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispieles eines Codierers; und
  • Figur 8 zeigt ein anderes Beispiel eines Codierers.
  • Figur 1 zeigt den gesamten Aufbau eines Übertragungssystemes, das eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet. Digitale Videodaten werden von einem Eingangsanschluß, bezeichnet mit 1, an eine Teilabtastschaltung 2 geliefert. An der Teilabtastschaltung 2 werden die hereinkommenden Bildelementdaten teilabgetastet und zwar mit einer Abtastfrequenz, die gleich der Hälfte der originalen Frequenz ist. Ein Vorfilter zur Vermeidung von Alias-Effekten ist in der Teilabtastschaltung 2 vorhanden.
  • Figur 2 zeigt ein Beispiel eines Teilabtastmusters. In Figur 2 bedeuten die Kreise Übertragungsbildelemente der Originalbildelementdaten, beispielsweise solche, die abgetastet worden sind, während die mit X gekennzeichneten Nichtübertragungs-Bildmerkmale solche sind, die beispielsweise nicht abgetastet sind. In jedem Vollbild wird die Teilabtastung durch ein schachbrettförmiges Muster dargestellt. Ebenso ist die Phase zwischen zwei Vollbildern Fn und Fn+1, die aufeinander folgen, zeitlich invertiert. Als Ergebnis ist die Teilabtastung für die zwei Vollbilder komplementär zwischen Vollbildern und in einem Block eines Standbildes können Nichtübertragungs-Bildelemente durch Bildelementdaten interpoliert werden, die sich an korrespondierenden Positionen relativ zum vorausgehenden Vollbild befinden, um eine Verminderung der Auflösung des Bildes zu verhindern.
  • Das Ausgangssignal der Teilabtastschaltung 2 wird an eine Blocksegmentierungsschaltung 3 geliefert, in der es in eine zweidimensionale Blockstruktur umgewandelt wird. In dieser Ausgestaltung werden (2 x 2) Blöcke unter Verwendung eines Zweizeilenspeichers dargestellt.
  • Figur 3 zeigt den Aufbau der Blocksegmentierungsschaltung 3. Daten, die der Teilabtastung unterworfen wurden, werden von einem Eingangsanschluß, der mit 11 bezeichnet wird, in einen Zweizeilenspeicher 12 eingeschrieben. Daten in Blockanordnung werden an einem Ausgangsanschluß 13 von dem Zweizeilenspeicher 12 übernommen. Das Auslesen und das Einlesen für den Zweizeilenspeicher 12 wird durch eine R/W- Steuerschaltung 14 gesteuert.
  • Die Funktion der Blocksegmentierungsschaltung 3 wird unter Bezug auf die Figuren 4 bis 6 beschrieben werden. Bei der Erklärung der Funktion werden Zahlen zu Bildelementdaten in einem Vollbild nach der Teilabtastung zugeordnet, wie es in Figur 4 gezeigt wird. Genauer gesagt sind Bildelementdaten, die mit jeder Nummer von 1 bis n verknüpft sind, in einer Zeile enthalten. Außerdem ist, wie in Figur 5 gezeigt, die erste Halbperiode einer Blockperiode Tc eine Speicherschreibperiode Tw, und die zweite Halbperiode davon ist eine Speicherleseperiode Tr. Die R/W-Steuerschaltung 14 steuert die Schreib- und Leseperiode, so daß der Zweizeilenspeicher 12 die Schreib- und Lesefunktionen alternierend ausführt.
  • Figur 6 zeigt drei Stufen beim Wechseln des Inhaltes des Zweizeilenspeichers 12. In der ersten Stufe sind Bildelementdaten in der ersten Zeile eingeschrieben worden, so daß n- Bildelementdaten in der ersten Zeile (1, 2, 3..., n/2, ..., n) in den Zweizeilenspeicher 12 in aufeinanderfolgenden Paaren von Adressen, die durch ein paar von Adressen voneinander getrennt sind eingeschrieben worden sind. Zum Abschluß des Einschreibens von Bildelementdaten in die laufende Zeile werden die eingeschriebenen Daten mit einem Zyklus (Periode, Programm) entsprechend Figur 5 gelesen und Bildelementdaten (n+1, n+2..., 3/2n, ..., 2n) von der zweiten Zeile werden in die leer gebliebenen Adressen durch Einschreiben der Bildelementdaten der ersten Zeile geschrieben.
  • Da das Einschreiben der Bildelementdaten der zweiten Zeile und das Auslesen des Zweizeilenspeichers 12 abwechselnd ausgeführt wird, werden Bildelementdaten der ersten Zeile und der zweiten Zeile (1, 2, n+1, n+2, 3, 4, n+3, n+4, ... , n-1, n, 2n-1, 2n) umgewandelt in die Anordnung von Blöcken, die am Ausgangsanschluß 13 erzeugt wird. Eine ähnliche Verfahrensweise wird wiederholt und die in die Anordnung von Blöcken umgewandelten Daten werden von der Blocksegmentierungsschaltung 3 erzeugt.
  • Das Ausgangssignal der Blocksegmentierungsschaltung 3 wird an einen Bewegungsdetektor geliefert, obwohl dies nicht dargestellt ist, und eine 1-Bit-Marke (Blockbegrenzung), die ein bewegtes Bild oder ein Standbild anzeigt, wird für jeden Block erzeugt. Die Marke wird an die Empfangsseite übertragen. Außerdem werden Bildelementdaten von der Blocksegmentierungsschaltung 3 an eine Pufferschaltung 4 geliefert. Ein Codierer 5 ist in Verbindung mit der Pufferschaltung 4 vorhanden. Der Codierer 5 ist ein Codierer mit variabler Wortlänge ADRC (Codierung adaptiv zum Dynamikbereich). Ein Beispiel des Aufbaues der Pufferschaltung 4 und des Codierers 5 wird in Figur 7 gezeigt. Entsprechend Figur 7 werden Daten an einen Eingangsanschluß, bezeichnet mit 21, von der Blocksegmentierungsschaltung 3 geliefert. Das Ausgangssignal der Blocksegmentierung 3 wird an einen Maximalwert- und einen Minimalwertdetektor 22 geliefert sowie an eine Verzögerungsschaltung 23. Der Detektor 22 detektiert den Maximalwert MAX und den Minimalwert MIN eines jeden Blockes. Die Verzögerungsschaltung 23 verzögert Daten für die Zeit, die notwendig ist zur Detektion des Maximalwertes MAX und des Minimalwertes MIN, und zur Bestimmung eines Schwellwertes, so daß die Menge von erzeugten Daten nicht die Zielmenge (Speichermenge) übersteigt. In diesem Beispiel wird da die Steuerung derart ausgelegt ist, daß die in zwei Zeilen erzeugte Menge von Daten nicht die Speichermenge übersteigt, die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 23 derart ausgewählt, daß sie geringfügig länger ist, als zwei Zeilen. Jede Zeile enthält eine horizontale Austastperiode, in der Daten effektiv nicht vorliegen, wobei ermöglicht wird, den Schwellwert während der Austastperiode zu bestimmen.
  • Eine Berechnung von (MAX-MIN) wird durch eine Berechnungsschaltung 24 durchgeführt, und der Wert des Dynamikbereiches DR (Aussteuerungsbereich, Kontrastumfang) wird von der Berechnungsschaltung 24 geliefert. Der Wert des Dynamikbereiches DR wird an die Verzögerungsschaltungen 25 und 26 und an eine Pufferschaltung 27 gehefert. Ebenso werden Bildelementdaten von der Verzögerungsschaltung 23 an einen Subtrahierer 28 geliefert. Am Subtrahierer 28 wird der Minimalwert MIN von den Bildelementdaten subtrahiert und Daten, von denen der Minimalwert-MIN-Anteil abgezogen worden ist, werden am Ausgang des Subtrahierers 28 erzeugt.
  • Die so erhaltenen Bildelementdaten, von denen der Minimumwert eliminiert worden ist, werden einer Digitalisierungsschaltung 29 zugeführt. Der durch die Verzögerungsschaltung 25 gegebene Dynamikbereich DR und Daten, die die Bitzahl anzeigen von einer Bitzahlbestimmungsschaltung 30 werden der Digitalisierungsschaltung 29 zugeführt. Die Bitzahlbestimmungsschaltung 33 bestimmt die Bitzahl der Digitalisierung eines korrespondierenden Blockes in Abhängigkeit von dem Dynamikbereich DR und Schwellwerten T1 bis T4 von einem ROM 31. Der ROM 31 erzeugt die Sätze von Schwellwerten entsprechend der Schwellwertcodierungen Pi, die in der Pufferschaltung 27 erzeugt worden sind.
  • Angenommen, die Digitalisierungsbitzahl ist b, dann erhält die ADRC eine Digitalisierungsschrittweite Δ durch Teilung des Dynamikbereiches DR in (2 b), teilt jegliche Bildelementdaten mit dem Minimalwert, der durch die Digitalisierungsschrittweite Δ eliminiert worden ist und liefert ein Codierungssignal durch den Erhalt eines ganzzahligen Wertes von dem Quotienten. In dem Fall der Codierung mit variabler Wortlänge ADRC kann die Digitalisierungsbitzahl b in Abhängigkeit von dem Dynamikbereich DR verändert werden. Angenommen, daß Schwellwerte zur Bestimmung der Bitzahl T1, T2, T3 und T4 einge setzt werden (wobei T1 kleiner als T2 kleiner T3 kleiner T4), so wird in dem Block von (DR kleiner T1), (b=0) etabliert (d. h., Nichtübertragung eines Codierungssignales). In dem Block von (T1 kleiner gleich DR kleiner T2), wird (b=1) eingerichtet, in dem Block von (T2 kleiner gleich DR kleiner T3) wird (b=2) eingerichtet und in dem Block (DR größer gleich T4) wird (b=4) eingerichtet.
  • In solch einer ADRC mit variabler Wortlänge kann die Menge von erzeugten Daten durch die Veränderung der Schwellwerte T1 bis T4 gesteuert werden. Da es unendlich viele Kombinationen von Sollwertsätzen gibt, werden z. B. 32 Sollwerte vorbereitet, die durch eine Parametercodierung Pi (P0, P1, P2..., P31) erkannt bzw. festgelegt werden können. Der Satz von Soliwerten wird festgelegt, so daß die Menge der erzeugten Informationen monoton abnimmt oder zunimmt für jeden Wechsel der Parametercodierung Pi.
  • In der Pufferschaltung 27 werden die Frequenzen der Dynamikbereichwerte DR der Blöcke in der Zweizeilenperiode gesammelt, um eine kumulative Frequenzverteilungstabeile zu erzeugen, die zwischen den Minimal- und den Maximaldynamikbereichwerten liegt. Die Frequenzverteilungstabelle wird durch die Lieferung des Dynamikbereiches DR als eine RAM-Adresse und durch Einschreiben von +1 in der vorbestimmten Adresse ausgebildet. Mit dieser Frequenzverteilungstabelle wird die Frequenz sequentiell von einer Adresse ausgelesen an der der Dynamikbereich größer ist, wird akkumuliert mit dem Wert der vorausgegangenen Adresse und eingeschrieben in die gleiche Adresse, um die kumulative Frequenzverteilungstabelle zu bilden. Durch die Anwendung der Sätze von Schwellwerten auf die kumulative Frequenzverteilungstabelle kann eine Berechnung der Menge der erzeugten Informationen vorgenommen werden. Die derart berechnete erzeugte Informationsmenge und der Zielwert werden verglichen und die Sätze der Schwellwerte können derart bestimmt werden, daß die Menge von Daten nicht den Zielwert übersteigt und daß die Verminderung der Bildqualität unterdrückt werden kann. Die Parametercodierung Pi der Pufferschaltung 27 zeigt den optimalen Satz von Schwellwerten an.
  • Das Puffern einer solchen ADRC mit variabler Wortlänge wird detailliert in der japanischen Patentschrift mit der Offenlegungsnummer Sho 63-111781 beschrieben, so wie es durch den vorliegenden Anmelder vorgeschlagen worden ist. Hierin ist jedoch die Ausgestaltung unterschiedlich von der vorliegenden Anmeldung, derart, daß die Berechnung der Menge der erzeugten Daten und die Steuerung vorzugsweise in der Zweizeilenperiode ausgeführt werden, und nicht in einer Vollbildperiode.
  • Der Dynamikbereich DR und der Minimalwert MIN der Verzögerungsschaltungen 25 und 26 und das Codierungssignal der Digitalisierungsschaltung 29 und die Parametercodierung Pi, die bezeichnend für den Satz von Schwellwerten ist, werden an eine Vollbildsegmentierungsschaltung 32 gegeben und Übertragungsdaten werden an einem Ausgangsanschluß 33 herausgegeben.
  • Die Vollbildsegmentierungsschaltung 32 bildet Übertragungsdaten, in denen der Dynamikbereich DR, der Minimumwert MIN, das Codierungssignal und die Parametercodierung Pi in byte-serieller Form angeordnet sind und ein Synchronisierungssignal wird addiert. Zusätzlich wird in der Vollbildsegmentierungsschaltung 32 die Codierung einer Fehlerkorrekturcodierung für jede der zusätzlichen Codierungen (DR, MIN, Pi) und das Codierungssignal dargestellt. Ebenso wird, obwohl nicht dargestellt, eine Bewegungsdetektionsmarke für jeden Block an die Rahmensegmentierungsschaltung 32 geliefert und die Bewegungsdetektionsmarke wird übertragen.
  • Übertragungsdaten des Ausgangsanschlusses 33 der Vollbildsegmentierungsschaltung 32 werden über einen Übertragungspfad 6, der durch eine unterbrochene Linie angezeigt wird, an die Empfangsseite geliefert. Der Übertragungspfad 6 ist ein Prozeß (Verfahren) zur Aufzeichnung und Wiedergabe, beispielsweise zusammengesetzt aus einem Magnetband und einem Rotationskopf.
  • Auf der Empfangsseite werden Empfangsdaten entsprechend Figur 1 an einen Decodierer 7 geliefert. Entsprechend dem oben erwähnten ADRC Codierer 5 wird der Decodierer 7 ergänzend mit einer Vollbilddesegmentierungsschaltung ausgestattet. Die Bitzahl eines jeden Blockes wird von der Parametercodierung Pi detektiert und der Dynamikbereich DR wird an der Vollbilddesegmentierungsschaltung abgetrennt. Der Wert eines jeden Bildelementes wobei der Minimumwert in einem Block eliminiert wird, wird von der Bitzahl, dem Dynamikbereich DR und dem Codierungssignal decodiert. Der Minimumwert MIN wird zu dem decodierten Wert addiert und alle Bildelementdaten werden somit wiedergegeben.
  • Der wiedergegebene Wert von einem Decodierer 7 wird auf eine Blockdesegmentierungsschaltung 8 gelegt. Ergänzend zu der Blocksegmentierungsschaltung 3 ist die Blockdesegmentierungsschaltung 8 eine Schaltung zur Umwandlung der Daten in der Anordnung von Blöcken in die Scan-Anordnung (Abtastanordnung). Die Blockdesegmentierungsschaltung 8 kann von einem Zweizeilenspeicher in ähnlicher Weise wie die Blocksegmentierungsschaltung 3 aufgebaut werden.
  • Das Ausgangssignal der Blockdesegmentierungsschaltung 8 wird an eine Interpolationsschaltung 9 geliefert. In der Interpolationsschaltung 9 wird eine räumliche Interpolation unter Verwendung wiedergegebener Daten in einem Vollbiid unter Bezug auf die Bewegungsdetektionsmarke relativ zu Bildelementdaten ausgeführt, die in einem bewegten Block enthalten sind. Relativ zu Bildelementen, die in einem Standblock enthalten sind, wird die Interpolation in der Zeitrichtung unter Verwendung von wiedergegebenen Daten in dem vorausgehenden Voiibiid durchgeführt. Als ein Beispiel von räumlicher Interpolation kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem nicht übertragene Bildelemente durch den Durchschnittswert von wiedergegebenen Daten von übertragenen Bildelementen die in der Umgebung der nicht übertragenen Bildelemente in einem Vollbild vorliegen, interpoliert werden. Die Interpolation in der Zeitrichtung kann angewandt werden und wandelt wiedergegebene Daten von Übertragungsbildelementen, die in der Umgebung von nicht übertragenen Bildelementen in einem Vollbild vorliegen. Die Interpolation in der Zeitrichtung wandelt wiedergegebene Daten von Übertragungsbild elementen in dem vorausgehenden Vollbild in die nicht übertragenen Bildelemente in dem vorliegenden Vollbild unter Verwendung der Tatsache, daß die Phase der Teilabtastung komplementär zu dem vorausgehenden Vollbild ist. Für die Interpolation in der Zeitrichtung ist ein Vollbildspeicher notwendig. Wiedergegebene Bilddaten werden an einem Ausgangsanschluß 10 der Interpolationsschaltung 9 bereitgestellt.
  • In der oben erwähnten Ausgestaltung, da ein Block eine kleine Größe wie beispielsweise (2 x 2) aufweist und eine Zweizeilenpufferspeicherung ausgeführt wirdv könnte der Speicherinhalt möglicherweise verkleinert werden. Der Kopf der zusätzlichen Codierung eines jeden Blockes wird jedoch aufgebläht und die Wirksamkeit der Kompression sinkt.
  • Es ist zusätzlich möglich das decodierte Bild durch den Einsatz der kleinen Puffereinheit, wie beispielsweise zwei Zeilen mit hoher Qualität zu erhalten, da ein relativ einfacher Satz von Schwellwerten in dem Fall ausgewählt werden kann, indem die Information von den zwei Zeilen von der Gruppe von Blöcken abgeleitet wird, die einen schmalen Dynamikbereich aufweisen. Ein gravierender Satz von Schwellwerten wird jedoch un vermeidlich ausgewählt hinsichtlich der Puffereinheit in der die Gruppe von Blöcken ausgedehnte aufeinanderfolgende Dynamikbereiche aufweist. Als Ergebnis ist es möglich daß die Qualität des Bildes bis zu einem gewissen Ausmaß vermindert ist, da die zugewiesene Zahl von Bits klein wird, sogar in bezug auf einen Block mit großem dynamischen Bereich.
  • Das heißt, daß die mittelwertbildende Wirkung des Dynamikbereiches nicht erreicht werden kann durch eine solche kleine Einheit von Puffern und Verschlechterungen treten auf. Ein langer Ausdruck, wie beispielsweise ein Volibild, kann genauso bevorzugt eine Puffereinheit zur Vermeidung von partiellen Verschlechterungen sein, obwohl die Speicherkapazität zur Verzögerung der Daten, die auf die Übertragung warten, erhöht wird.
  • Nun wird ein weiteres Beispiel der Übertragungsausstattung unter Bezug auf Figur 8 beschrieben werden, das auf die Empfangsausstattung der Erfindung anwendbar ist, die im bisherigen Text betrachtet worden ist.
  • Wie in Figur 8 gezeigt, wird das digitale Videosignal an einen Eingangsanschluß 41 in der Anordnung eines Scan-Rasters geliefert und das Eingangssignal wird in einen Speicher mit der Möglichkeit einer Hochgeschwindigkeitsfunktion eingeschrieben und die Speicherkapazität wird so ausgeführt, daß sie geringfügig größer ist, als ein Teilbild.
  • Angenommen, daß der Anfangszustand vorliegt, so wird ein Eingangssignal eines ersten Teilbildes eines n-ten Vollbildes in den Speicher 42 entsprechend einer Steuerung eines Adressengenerators 43 sequentiell eingeschrieben.
  • Wenn ein Eingangssignal eines zweiten Teilbildes des selben Vollbildes folgend einge geben wird, so wird ein Signal mit beispielsweise einer Menge von zwei Zeilen in einen Speicherbereich eingeschrieben, der ein Teilbild (nämlich leere Adressen) übersteigt. Dann werden die Daten von zwei Zeilen zusammen mit den Daten von zwei Zeilen der Daten des ersten Teilbildes in der Anordnung von Blöcken ausgelesen. Die Blockgröße von (8 Bildelemente x 4 Zeilen), in der jede von zwei Zeilen zu dem ersten Teil bild gehört, sowie das zweite Teilbild in entsprechender Weise werden in dieser Ausgestaltung eingesetzt. Es muß nicht erwähnt werden, daß andere Blockgrößen verwendet werden können, indem die Steuerung des Adressengenerators 43 verändert wird. Die folgenden Daten von zwei Zeilen des zweiten Teilbildes, die an den Speicher 42 geliefert werden werden in leere Adressen eingeschrieben, die durch das vorausgehende Auslesen erzeugt worden sind und die Daten von zwei Zeilen werden zusammen mit den Daten von zwei Zeilen der Daten des ersten Teilbildes in der Anordnung von Blöcken ausgelesen. Eine ähnliche Funktionsweise hinsichtlich der Daten des zweiten Teilbildes wird wiederholt und die blocksegmentierten Daten werden sequentiell herausgenommen.
  • Die Zeit, zu der die Blocksegmentdaten (aus Segmenten bestehende Blöcke) ausgelesen werden, fällt annähernd mit der zusammen, zu der die Daten des zweiten Teilbildes hereinkommen. Deshalb sind, wenn die Daten des zweiten Teilbildes geliefert worden sind, ungefähr die Hälfte der Daten aller Blöcke in einem Teilbild ausgelesen worden und die verbleibenden Daten, das heißt die Daten mit der Menge eines Teilbildes, sind in dem Speicher 42 gespeichert worden. Dann wird die Einschreibfunktion der Daten des ersten Teilbildes des folgenden (n+1)-ten Vollbildes zu den leeren Adressen ausgeführt und die Auslesefunktion der verbleibenden Hälfte der vorausgegangenen Teilbilddaten entsprechend der Anordnung der Blöcke wird gleichzeitig mit der Einschreibefunktion ausgeführt.
  • Somit sind, wenn die Blocksegmentdaten aller Blöcke in dem n-ten Teilbild ausgelesen worden sind, alle der Daten des ersten Teilbildes des (n+1)-ten Vollbildes in dem Speicher 42 gespeichert worden. Die nach der Anordnung des Scan-Rasters hereinkommenden Daten werden nach der Anordnung von Blöcken durch wiederholte obige Funktion umgewandelt und die Blocksegmentdaten werden von dem Speicher 42 erhalten. Die Blocksegmentschaltung 40 wird entsprechend von dem Speicher 42 und dem Adressengenerator 43 dargestellt.
  • Das Ausgangssignal der Blocksegmentschaltung 40 wird an einen Schalter 44 geliefert, der jedes Bildelement schaltet. Alle zweiten Bildelementdaten werden an einen Codierer 49 über eine Pufferschaltung 48 geliefert. Somit führt der Schalter 44 72 Teilabtastung aus.
  • Der Vorfilter wird im praktischen Einsatz als Vorstufe zum Schalter 44 bereitgestellt, obwohl er hier nicht gezeigt wird. Das Ausgangssignal des Schalters 44, die nicht übertragenen Bildelementdaten, beispielsweise die Daten, die durch die 1 / 2 Teilabtastung des Schalters 44 ausgedünnt sind, werden sequentiell in einen Speicher 45 eingeschrieben. Ungefähr die Hälfte der Daten eines Vollbildes, beispielsweise die eines Teilbildes von Daten können als die Speicherkapazität des Speichers 45 genutzt werden, da der Speicher 45 die ausgedünnten Bildelementdaten in den Bildelementdaten speichert, die in einer Vollbildperiode enthalten sind.
  • Die Abtastphase der Bildelementdaten, die an die Pufferschaltung 48 geliefert werdenv wird für jedes Volibild unter Steuerung des Schalters 44 entsprechend einem Steuerim puls (nicht dargestellt) invertiert.
  • Deshalb fällt die Abtastphase der ausgedünnten Bildelementdaten des vorausgehenden Vollbildes, ausgelesen von dem Speicher 45, zusammen mit der Übertragung von Bildelementdaten des vorliegenden Bildes, das an die Pufferschaltung 48 von dem Schalter 44 geliefert wird. Diese in Phase liegenden Bildelementdaten werden an einen Komparator 46 geliefert, wobei ein Pegelvergleich vorgenommen wird. Das Ausgangssignal des Komparators 46 wird an einen Markengenerator 47 geliefert. In dem Markengenerator 47 wird das Vergleichsausgangssignal für jedes Bildelement in jedem der Blöcke akkumuliert und der Generator 47 entscheidet, ob der Block ein Block in einem bewegten Bildbereich oder in einem Standbild, basierend auf dem kumulierten Wert für diesen Block ist und leitet eine Marke von dieser Entscheidung ab. Die Marke erfordert lediglich ein-Bit Speicherplatzv so daß die zusätzliche Codierung extrem klein ausfällt. Andere Verfahrensweisen der Detektion von Bewegt/Standbildbereichen können verwendet werden, obwohl eine besondere Detektion beschrieben worden ist. Beispielsweise kann die Detektion eines bewegten Blockes durch die Verwendung des kumulierten Wertes erreicht werden, der durch die Aufsummierung des absoluten Wertes des Vergleichsausgangssignales der Daten eines jeden Blockes erhalten worden ist. In dem Fall, in dem der kumulative Wert größer ist als ein Schwellwert wird angenommen, daß der Block ein bewegter Block ist, während andererseits in dem Fall, in dem der kumulative Wert nicht größer als der Schwellwert ist, der Block als ein Standblock angesehen wird. Eine andere Basis der Entscheidung besteht darin, daß die absoluten Werte des Vergleichsausgangssignales bezüglich eines jeden Bildelementes verglichen werden mit einem vorbestimmten Schwellwert, die Anzahl der Vergleichsausgangssignale über den Schwellwert in dem Block detektiert wird und der Block als ein bewegter Block angese hen wird, wenn die Anzahl größer ist, als der Schwellwert und ansonsten als Stillstandsblock. Somit wird die Bewegungsdetektionsschaltung durch den Speicher 45, den Komparator 46 und den Markengenerator 47 insgesamt aufgebaut.
  • Die Blockgröße des Ausgangssignales der Übertragungsbildelementdaten des Schalters 44 wird 4 Bildelemente x 4 Zeilen = 16 Bildelemente als Ergebnis des 1 / 2 Teilabtastungsvorganges des Schalters 44. Während der genauen Beschreibung der Pufferschaltung 48 ist ausgelassen worden, daß die Digitalisierungscharakteristik des Codierers 49 durch die Pufferschaltung 48 gesteuert wird, so daß die Menge von übertragenen Informationen nicht eine vorbestimmte Übertragungskapazität übersteigt. Während ein Speicher, der in der Lage ist, Daten von einem Voilbild zu verzögern, für das obige Pufferverfahren eingesetzt werden sollte, ist es offensichtlich, daß die Speicherkapazität auf die Menge eines Teilbildes reduziert werden kann, weil die 1 / 2 Teilabtastung durchgeführt wird. Dann werden die codierten Daten von dem Codierer 49 und die von dem Markengenerator 47 abgeleitete Bewegungsmarke an eine Rahmensegmentie rungsschaltung 50 geliefert. Die Rahmensegmentierungsschaltung 50 führt die Codierung einer Fehlerkorrekturcodierung, das Verschlüsseln eines Synchronisierungssignales und ähnliches aus und erzeugt ein Ausgangssignal mit Vollbildaufbau.
  • Das in Figur 8 gezeigte Ausführungsbeispiel ist in der Lage, die oben beschriebenen Nachteile auszuräumen, da die Blockgröße viermal so groß ist wie die des Beispieles entsprechend Figur 1 und die Puffereinheit ist ein Vollbild, während der Betrag von insgesamt ca. drei Teilbildern als Speicherkapazität in der Ausführungsform notwendig ist.
  • Es darf bemerkt werden, daß die Erfindung für Umwandlungscodierungen wie DCT (diskrete Cosinus-Transformation), Vektordigitalisierung zur Kompression und Codierung anwendbar ist und daß sie in keiner Weise auf ADRC begrenzt ist.
  • Da diese Erfindung einen zweidimensionalen Block verwendet, eine Kompression und Codierung für jeden Block ausführt und eine Interpolation von nicht übertragenen Bildelementen durch ein dreidimensionales Interpolationsverfahren durchführt, ist die Speicherkapazität für eine Blocksegmentierung reduziert, wodurch die Größe der Hardware klein gehalten werden kann. Ebenso kann die Interpolation der nicht übertragenen Bildelemente durch das dreidimensionale Verfahren zufriedenstellende Ergebnisse liefern. Nachdem spezifische bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben worden sind, ist dies so zu verstehen, daß die Erfindung nicht auf solche bestimmten Ausführungsbeispiele beschränkt ist und daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen darin durch einen Fachmann bewirkt werden können, ohne daß von dem Rahmen der Erfindung, wie er in den begleitenden Patentansprüchen definiert wird, abgewichen wird.

Claims (5)

1. Decodierungsgerät zur Decodierung von Daten, die durch ein Codierungsgerät zur Codierung digitaler Videodaten in einem zweidimensionalen Blockformat übertragen werden, welches eine Komprimierung der Videodaten ermöglichtv die eine zweidimensionale Gruppe von Bildelementen darstellenv wobei das Codierungsgerät Bewegungs diskriminierungsmittel zur Detektion von Bewegung in jedem Block und zur Erzeugung einer Diskriminierungscodierung aufweist, die eine detektierte Bewegung anzeigt; Teilabtastmittel (2) zur Teilabtastung von Bildelementen in vorbestimmten Positionen in jedem der besagten Blöcke der digitalen Videodaten zur Reduzierung der Anzahl von Bildelementen in jedem der Blöcke auf im von der ursprünglichen Anzahl von Bildele menten in jedem der Blöcke, wobei n ganzzahlig ist und womit ausgedünnte Daten erzeugt werden und die Teilabtastung der Bildelemente in n mal aufeinanderfolgenden Blöcken durch die Teilabtastungsmittel mit Phasen geschieht, die aufeinanderfolgend versetzt sind; und Codierungs- und Übertragungsmittel (5V 6) zur Codierung der ausgedünnten Daten und Übertragung der Diskriminierungscodierung und der codierten Datenv wobei das Decodierungsgerät folgendes aufweist:
Decodierungsmittel (7) zur Decodierung der codierten Daten und zur Erzeugung der decodierten Daten;
adaptives Interpolationsmittel (9) zur Interpolation ausgedünnter Daten von aktuell übertragenen Daten, wobei die Funktion des Interpolationsmittels (9) auf die Diskriminierungscodierung anspricht.
2. Gerät nach Anspruch 1, worin das adaptive Interpolationsmittel (9) funktionsfähig ist zur Interpolation ausgedünnter Daten unter Verwendung peripherer Daten, die in dem Vollbild enthalten sind, zu dem die ausgedünnten Daten gehören, in dem Fall, in dem die Diskriminierungscodierung einen bewegten Block anzeigt und unter Verwendung von Daten von Bildelementen, die in der Zeitrichtung benachbart sind und räumlich korrespondieren, in dem Fall, in dem die Diskriminierungscodierung einen stillstehenden Block anzeigt.
3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin das Codierungsmittel (5) einen ADRCCodierer enthält.
4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin das Codierungsmittel einen DCT-Codierer enthält.
5. Codierungsgerät zur Codierung von Daten, die digitale Videodaten in einem zweidimensionalen Blockformat codieren, welches eine Komprimierung der Videodaten zuläßt, die eine zweidimensionale Gruppe von Bildelementen darstellen, wobei das Codierungsgerät Bewegungsdiskriminierungsmittel zur Detektion von Bewegung in jedem Block und zur Erzeugung einer Diskriminierungscodierung aufweist, die eine detektierte Bewegung anzeigt; Teilabtastmittel (2) zur Teilabtastung von Bildelementen in vorbestimmten Positionen in jedem der Blöcke der digitalen Videodaten zur Reduzierung der Anzahl von Bildelementen in jedem der Blöcke auf 1/n der ursprünglichen Anzahl der Bildelemente in jedem der Blöcke, wobei n ganzzahlig ist und womit ausgedünnte Daten erzeugt werden und die Teilabtastung der Bildelemente in n mal aufeinander folgenden Blöcken durch Teilabtastmittel (2) mit Phasen geschieht, die aufeinanderfolgend versetzt sind; und Codierungs- und Übertragungsmittel (5, 6) zur Codierung der ausgedünnten Daten und Übertragung der Diskriminierungscodierung und der codierten Daten.
DE69025682T 1989-08-15 1990-08-15 Dekodierungs- und Kodierungsgerät für komprimierte digitale Videodaten Expired - Lifetime DE69025682T2 (de)

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