DE69116972T2

DE69116972T2 - Verfahren und Einrichtung zur Datenkompression für Videosignale

Info

Publication number: DE69116972T2
Application number: DE69116972T
Authority: DE
Inventors: Takayuki Sugahara
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1990-10-08
Filing date: 1991-10-07
Publication date: 1996-07-11
Anticipated expiration: 2011-10-08
Also published as: EP0480353A3; US5283656A; JPH04145767A; DE69116972D1; KR940009991B1; EP0480353A2; EP0480353B1; JP2549013B2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Datenverdichtungseinrichtung für ein Videosignal und ein Datenverdichtungsverfahren für ein Videosignal. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Datenverdichtungseinrichtung zum Verdichten von Daten der Festfarbbilder oder des Bewegtfarbbildes, um es aufzuzeichnen oder zu übertragen, und auf ein Datenverdichtungsverfahren der Festfarbbilder oder des Bewegtfarbbildes, um es aufzuzeichnen oder zu übertragen.
DE 39 40 554 A1 offenbart eine Videosignalverdichtungs- und eine Videosignalcodiereinrichtung, die Digitalvideodaten, die ein Bild erzeugen, in eine Vielzahl von Blöcken teilt, und eine zweidimensionale Orthogonal-Transformations-Codierung in Bezug auf die Videodaten jedes geteilten Blocks ausführt, wobei sie eine Aktivität der Videodaten pro geteilten Block berechnet und eine Normalisierung unter Verwendung eines normalisierten Koeffizientensatzes pro Block in Übereinstimmung mit der berechneten Aktivität ausführt.
Datenverdichtungseinrichtung, bei der Eingangsdaten einem vorbestimmten Filterverfahren unterzogen werden. Eine vorbestimmte Berechnung wird bei Daten, die sich aus dem Filterverfahren ergeben, ausgeführt. Die vorbestimmte Berechnung beinhaltet zumindest eine Addition. Das Ergebnis der vorbestimmten Berechnung wird in eine entsprechende vorhergesagte Codemenge umgewandelt. Eine Zielcodemenge wird gesetzt. Eine Differenz zwischen der Vorhersage-Codemenge und der Zielcodemenge wird abgeleitet und eine Quantisierungsschrittgröße wird in Übereinstimmung mit der Differenz erzeugt. Die Eingangsdaten werden einer vorbestimmten Orthogonal-Transformation unterzogen. Aus der Orthogonal- Transformation resultierende Daten werden mit der erzeugten Quantisierungsschrittgröße quantisiert.
Datenverdichtung ist bekannt und wird bei einem Aufzeichnen von Bilddaten auf ein Aufzeichnungsmittel, wie etwa einer Magnetplatte, usw., zum wirksamen Aufzeichnen verwendet. Beispielsweise werden die Buddaten in Blöcke geteilt, von denen jeder N * N Bildelemente besitzt, und die Bilddaten von jedem Block werden orthogonal-transformiert. Die orthogonal-transformierten Daten werden über einen gegebenen Schritt quantisiert. Dann werden sie einer Null-Lauflängencodierung oder einer Huffman-Codierung unterzogen. Bei einer derartigen Datenverdichtung werden Daten bei einem hohen Wirkungsgrad verdichtet. Eine Menge von codierten Daten ist jedoch vom Bild abhängig.
Deshalb wird zuvor die Menge von codierten Daten wie folgt gesteuert, um konstant zu bleiben:
Das erste Verfahren besteht darin, daß die Menge von über eine gegebene Quantisierschrittgröße tatsächlich guantisierten Daten durch eine Operation erhalten wird und die Quantisierung nochmals mit der Anzahl von Quantisierungsschritten (der Quantisierschrittgröße) so geändert ausgeführt wird, daß die Datenmenge in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Operation zu einem ge wünschten Wert wird.
Das zweite Verfahren besteht grundlegend darin, daß es eine gegebene Beziehung zwischen Koeffizienten von Daten nach der Orthogonal-Transformation und der Menge von codierten Daten gibt, die wie folgt ist:
Eine Summe von Quadraten von Koeffizienten bei jedem Block wird durch eine Operation erhalten. Jeder Block wird in vier Klassen eingeteilt, beispielsweise in Übereinstimmung mit der erhaltenen Summe. Dann werden viele Bits einem Block zugeordnet, dessen Klasse zu der einer großen Datenmenge gehört, und wenige Bits werden einem Block zugeordnet, dessen Klasse zu der einer kleinen Datenmenge gehört.
Bei dem vorstehend erwähnten ersten Verfahren ist jedoch eine Hochgeschwindigkeitsverarbeitung schwierig, weil ein Verfahren zur Berechnung der Menge von tatsächlich quantisierten Daten zumindest zweimal wiederholt werden sollte.
Bei dem vorstehend erwähnten zweiten Verfahren ist ein kompliziertes Verfahren notwendig, weil sowohl ein Orthogonal- Transformationsverfahren als auch eine Addition von Information, die die Datenklasse anzeigt, erforderlich ist, sodaß die Menge von codierten Daten groß wird.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das in der Lage ist, die Menge von codierten Daten genau vorherzusagen, um die Ausgangsdatenmenge so korrekt wie möglich zu steuern. Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Einrichtung durch die Merkmale von Patentanspruch 1 und im Hinblick auf das Verfahren durch die Merkmale von Patentanspruch 5 gelöst. Die Erfindung wird weiter durch die in den Unteranspruchen erwähnten Merkmale entwickelt.
Die Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung offensichtlicher werden. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung der Datenverdichtungseinrichtung;
Figur 2 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels mit einem Teil aus Figur 1;
Figur 3 Koeffizientenfelder, die bei dem Ausführungsbeispiel verwendet werden;
Figur 4 eine Kurve mit einer Beziehung zwischen der Menge von codierten Daten und einer Summe der Absolutwerte;
Figur 5 Bandpaß-Charakteristiken von bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Vorfiltern;
Figur 6 ein Blockschaltbild einer abgewandelten Anordnung des Vorfilters des Ausführungsbeispiels;
Figur 7 Bandpaß-Charakteristiken eines bei der abgewandelten Anordnung verwendeten Filters;
Figur 8 eine Veranschaulichung mit einer Null- Lauflängencodierung, die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird; und
Figuren 9A und 9B Bandpaß-Charakteristiken eines Tiefpaß- Operators, eines Hochpaß-Operators und eines Bandpaß-Operators, die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden.
Die gleichen oder entsprechende Elemente oder Teile sind durchgehend mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figuren 1 und 2 sind Blockschaltbilder eines Ausführungsbeispiels der Datenverdichtungseinrichtung.
In Figur 1 enthalten Eingangsvideodaten prädiktive Zwischenrahmendaten und prädiktive Innerrahmendaten. Die Innerrahmendaten werden direkt in einen Codemengen-Prädiktor 1 eingegeben. Die prädiktiven Zwischenrahmendaten werden über einen Bewegungs- Ausgleich-und-Differenzdaten-Generator 6 in einen Codemengen- Prädiktor 1 eingegeben. Der Codemengen-Prädiktor 1 sagt eine Menge von codierten Daten aus den eingegebenen Daten vorher, setzt Begrenzungswerte der horizontalen und vertikalen Richtungen und die Anzahl von Quantisierungsschritten (Quantisierungsschrittgröße) in Übereinstimmung mit dem vorhergesagten Wert und überträgt sie zu einem Horizontal-Vorfilter 2a, einem Vertikal-Vorfilter 2b (Bandpaß-Begrenzungseinrichtung) und einem Quantisierer 4.
Der Horizontal-Vorfilter 2a begrenzt die eingegebenen Videodaten im Bandpaß der horizontalen Richtung in Übereinstimmung mit dem durch den Codemengen-Prädiktor 1 gesetzten Bandpaß- Begrenzungswert und überträgt seine Ausgabe zum Vertikal- Vorfilter 2b. Der Vertikal-Vorfilter 2b begrenzt die eingegebenen Daten im Bandpaß der vertikalen Richtung in Übereinstimmung mit dem durch den Codemengen-Prädiktor 1 gesetzten Bandpaß- Begrenzungswert und überträgt seine Ausgabe zu einer DCT(Diskrete Kosinus-Transformation)-Schaltung 3. Die durch die DCT(Diskrete Kosinus-Transformation)-Schaltung 3 verarbeiteten Daten werden in einen Quantisierer 4 eingegeben, um die Daten über Quantisierungsschritte, deren Anzahl durch den Codemengen- Prädiktor 1 gesetzt wird, zu quantisieren. Die quantisierten Daten werden zur Codierung in einen Codierer 5 eingegeben. Zum Beispiel werden die quantisierten Daten über eine in Figur 8 gezeigte Zickzack-Abtastung null-lauflängencodiert (die Zickzack- Abtastung wird in "color still picture coding international standardization", Band 18, Nr. 6, 1989, Journal of the institute of image electronics engineers of Japan, usw., offenbart).
Der Codierer 5 gibt laufende Daten im Hinblick auf die Menge von codierten Daten aus und überträgt sie zu einem Pufferspeicher 7, um die Daten zu speichern. Eine Zentraleinheit (CPU) 8 veranlaßt den Pufferspeicher 7 zum Ausgeben und Übertragen der im Pufferspeicher 7 gespeicherten Daten zum Codemengen-Prädiktor 1 in Übereinstimmung mit dem Erfordernis, sie zum Verarbeiten des nächsten Rahmens zurückzuführen.
Der Codemengen-Prädiktor 1 besitzt beispielsweise einen in Figur 2 gezeigten Aufbau. Die Eingangsvideodaten werden vorübergehend in einem Rahmenspeicher 11 gespeichert. Aus dem Rahmenspeicher 11 ausgelesene Daten werden durch Horizontal- und Vertikal- Tiefpaß(oder Bandpaß)-Operator-Prozessoren 12a, 12b, sowie Horizontal- und Vertikal-Hochpaß-Operator-Prozessoren 12c und 12d (Bandpaßfiltereinrichtung) filter-verarbeitet. Dann werden diese Ausgaben in Absolutwert-Summierschaltungen 13a, 13b, 13c und 13d (Operationseinrichtungen) eingegeben, bei denen eine Absolutwert-Summieroperation ausgeführt wird. Das heißt, es wird ein Gleichgewichtskoeffizient, der ein Gleichgewicht zwischen Größen von Daten, die in den horizontalen und vertikalen Richtungen einem Tiefpaß unterzogen werden, anzeigt, und ein weiterer Gleichgewichtskoeffizient, der ein Gleichgewicht zwischen Größen von Daten, die in den horizontalen und vertikalen Richtungen einem Hochpaß unterzogen werden, anzeigt, berechnet. Ausgaben der Absolutwert-Summierschaltungen 13a und 13b werden mittels eines Addierers 14 zueinander summiert. Eine Gleichgewichtskoeffizient-Operationsschaltung lsa berechnet einen Gleichgewichtskoeffizienten, der eine Abweichung eines Gleichgewichts zwischen den Summen von Absolutwerten von den Absolutwert-Summierschaltungen 13a, 13b, 13c und 13d anzeigt, in Übereinstimmung mit einer später erwähnten Gleichung 1. Ihre Ausgabe wird in einen Codedatenmengen-Umwandler 15 eingegeben, um die Ausgabe einer Gleichgewichtskoeffizient-Operationsschaltung 15a in eine Menge von codierten Daten unter der Bedingung der Standardquantisierungs- Schrittgröße und einer Standard-Bandpaßgrenze in den horizontalen und vertikalen Richtungen umzuwandeln. Die Menge von codierten Daten wird ausgegeben und zu einem Quantisierschrittgrößen- Umwandler 16 und einem Bandpaß-Begrenzungswert-Umwandler 17 (Bandpaß-Begrenzungswert-Umwandlungseinrichtung) übertragen.
Die Absolutwert-Summierschaltungen 13a und 13b übertragen ihre Ausgaben zu einer Absolutwertsummen-Verhältnis-Operationsschaltung 18, um ein Verhältnis dazwischen zu berechnen. Das berechnete Verhältnis wird zum Bandpaß-Begrenzungswert-Umwandler 17 geführt.
Dem Quantisierschrittgrößen-Umwandler 16 und dem Bandpaß- Begrenzungswert-Umwandler 17 werden Zielwerte der Datenmenge, die durch eine Zielwert-Einstellschaltung 19 gesetzt werden, zugeführt. Der Quantisierschrittgrößen-Umwandler 16 vergleicht die vom Codemengen-Umwandler 15 eingegebene Menge von codierten Daten mit dem Zielwert, um einen Quantisierschrittgrößenwert auszugeben und zum Quantisierer 4 zu übertragen. Der Bandpaß- Begrenzungswert-Umwandler 17 vergleicht den vom Codemengen- Umwandler 15 eingegebenen Codedatenmengenwert mit den Zielwerten, um Bandpaß-Begrenzungswerte der horizontalen und vertikalen Richtungen auszugeben und zu den Horizontal- und Vertikal- Vorfiltern 2a bzw. 2b zu übertragen.
Nachfolgend wird ihre Funktion beschrieben. Die Eingangsvideodaten werden zum Rahmenspeicher 11( der einen Rahmen der Videodaten vorübergehend speichert, geführt. Dann werden die im Rahmenspeicher 11 gespeicherten Daten ausgelesen und zu den Horizontal- und Vertikal-Operator-Prozessoren 12a und 12b geführt und dort verarbeitet.
Diese Filterverarbeitung wird mit Bezug auf Figur 3 beschrieben.
Figur 3 zeigt bei dem Ausführungsbeispiel verwendete Koeffizientenfelder. Koeffizientenfelder 101 und 102 zeigen drei (1 x 3) Koeffizienten (Operatoren) des Horizontal-Tiefpaßfilters bzw. des Horizontal-Hochpaßfilters. Koeffizientenfelder 103 und 104 zeigen drei (3 x 1) Koeffizienten des Vertikal-Tiefpaßfilters bzw. des Vertikal-Hochpaßfilters.
Bildelementdaten in dem gegebenen Bereich, d.h., 1 x 3 oder 3 x 1, werden ausgelesen und mit Koeffizienten von 1 x 3 oder 3 x 1 multipliziert, derart, daß Bildelementdaten mit einem der Koeffizienten entsprechend ihrer Position multipliziert werden. Die drei aus der Multiplikation resultierenden Daten werden weiter zueinander addiert, um einen Gesamtwert zu erhalten. Dann wird der aufeinanderfolgend ausgelesene Bereich verschoben, beispielsweise um ein Bildelement nach rechts verschoben und 1 x 3 oder 3 x 1 Daten des verschobenen Bereichs werden ausgelesen und das gleichwertige Verfahren wird für die Daten ausgeführt. Dann wird dieses Verfahren für alle Daten eines Rahmens wiederholt. Bei diesem Verfahren kann ein Verschiebungsbetrag auf zwei Bildelemente oder drei Bildelemente anstatt von einem Bildelement gesetzt werden.
Figur 9A zeigt charakteristische Kurven von Tiefpaß-Operatoren 12a und 12b und Hochpaß-Operatoren 12c und 12d, von denen jede eine Anderung einer Datenleistung in Bezug auf die Frequenz anzeigt. Figur 9B zeigt eine charakteristische Kurve eines Bandpaß-Operators, der anstelle des Tiefpaß-Operators verwendet werden kann.
Die Daten, die, wie vorstehend erwähnt, in der horizontalen und vertikalen Richtung unabhängig voneinander filter-verarbeitet werden, werden in die Absolutwert-Summierschaltungen 13a bzw. 13b eingegeben. Die Absolutwert-Summierschaltungen 13a und 13b berechnen einen Absolutwert von Daten, die bei jeder Filterverarbeitung von 1 x 3 oder 3 x 1 Bildelementdaten erhalten werden, und addieren alle Absolutwerte über einen Rahmen auf, um einen Gesamtwert zu erhalten. Außerdem wird beispielsweise angenommen, daß die Absolutwerte BX, BY, HX und HY wie folgt definiert sind:
BX: eine normalisierte Summe von Absolutwerten der horizontalen Richtung des Tiefpaß-Operators;
BY: eine normalisierte Summe von Absolutwerten der vertikalen Richtung des Tiefpaß-Operators;
HX: eine normalisierte Summe von Absolutwerten der horizontalen Richtung des Hochpaß-Operators;
HY: eine normalisierte Summe von Absolutwerten in der vertikalen Richtung des Hochpaß-Operators;
HBAR: ein Gleichgewichtskoeffizient der horizontalen Richtung;
BBAR: ein Gleichgewichtskoeffizient der vertikalen Richtung; und
BAR: ein Gesamtgleichgewichtskoeffizient.
Die Gleichgewichtskoeffizient-Operationsschaltung 15a berechnet die Gleichgewichtskoeffizienten wie folgt:
BAR (HBAR + BBAR)/2 (1)
wobei
HBAR = a * HX - HY / (a * HX + HY)
BBAR = b * BX - BY / (b * BX + BY)
Diese Summe von Absolutwerten, d.h., Datenleistung, wird durch den Addierer 14 addiert und zusammen mit dem Gleichgewichtskoeffizienten als einem Ausgangswert von der Gleichgewichtskoeffizient-Berechnungsschaltung 15a in den Codemengenwert-Umwandler 15 eingegeben. Ein Experiment zeigt, daß ein Wert ACTIVITY, der aus der Summe von Absolutwerten, die von dem Addierer 14 eingegeben wird und vom Gleichgewichtskoeffizienten berechnet wird, und durch die folgende Gleichung 2 definiert ist, der Menge von codierten Daten entspricht, wie in Figur 4 gezeigt.
ACTIVITY = (BX + c * BY) * (1 + BAR) (2)
wobei bei dem System ohne Verflechtung beispielsweise a = 1, b = 1, c = 1 gilt und
bei dem System mit Verflechtung beispielsweise a = 5, b = 3, c = 2 gilt.
Das heißt, die Menge von codierten Daten von Videodaten erstreckt sich im schraffierten Abschnittsbereich in Figur 4, wenn eine vorbestimmte Summe von Absolutwerten gegeben ist. Der Codemengenwert-Umwandler 15 umfaßt beispielsweise einen Nur- Lesespeicher (ROM) (nicht gezeigt) zum Speichern von Durchschnittswerten von einer Menge von codierten Daten entsprechend einer gegebenen Summe von Absolutwerten. Das heißt, der Codemengenwert-Umwandler 15 speichert Daten zum Erhalten einer Entsprechung zwischen der Summe von Absolutwerten und der Menge von codierten Daten. Dieser Nur-Lesespeicher (ROM) des Codemengen- Umwandlers 15 besitzt eine Haupttabelle, die auf die Ausgabe der Gleichgewichtskoeffizient-Operationsschaltung 15a anspricht, und Untertabellen, wobei eine der Untertabellen ansprechend auf das Ergebnis der Haupttabelle ausgewählt wird und die ausgewählte Untertabelle auf die Ausgabe des Addierers 14 anspricht.
Derartige Daten werden durch Analysieren vieler Bilddaten experimentell erhalten, wobei viele Bilder darin eingeschlossen sind und die Menge von codierten Daten wird aus den analysierten Daten unter Verwendung einer Standard-Bandpaß-Begrenzung und einer Quantisierung über eine Standard-Quantisierschrittgröße berechnet.
Die vorstehend erwähnte Operation verhindert einen nachteiligen Einfluß bei einer Vorhersage der Menge von codierten Daten mittels Lauflängencodierung.
Der Codemengenwert-Umwandler 15 wandelt die Summe von Absolutwerten, die von dem Addierer 14 eingegeben wird, in den entsprechenden Mengenwert vom Code um und gibt ihn aus und überträgt ihn zum Quantisierschrittgrößen-Umwandler 16 und zum Bandpaß- Begrenzungswert-Umwandler 17
Die Zielwert-Einstellschaltung 19 gibt einen Zielwert der Datenmenge aus und überträgt ihn zum Quantisierschrittgrößen- Umwandler 16 und überträgt einen weiteren Zielwert der Bandpaßbegrenzung zum Bandpaß-Begrenzungswert-Umwandler 17. Der Quantisierschrittgrößen-Umwandler 16 umfaßt beispielsweise einen Nur- Lesespeicher (ROM) zum Speichern der Anzahl von Quantisierschritten zum Steuern der Menge von codierten Daten bis zu einer gegebenen Menge von codierten Daten. Der Bandpaß-Begrenzungs- Umwandler 17 umfaßt ebenfalls einen Nur-Lesespeicher (ROM) (nicht gezeigt), der auf Ausgaben der Operationsschaltung 18 für Mengenverhältnisse von Absolutwerten und des Codemengen- Umwandlers 15 anspricht, zum Erzeugen von Bandpaß- Begrenzungswerten. Dieser Nur-Lesespeicher (ROM) des Bandpaß- Begrenzungswert-Umwandlers 17 besitzt eine Haupttabelle, die auf die Ausgabe der Operationsschaltung 18 für Mengenverhältnisse von Absolutwerten anspricht, und Untertabellen, wobei eine der Untertabellen ansprechend aüf das Ergebnis der Haupttabelle ausgewählt wird und die ausgewählte Untertabelle auf die Ausgabe des Codemengen-Umwandlers 15 anspricht.
Deshalb vergleicht der Quantisierschritt-Umwandler 16 die Menge von codierten Daten, die von dem Codemengen-Umwandler 15 eingegeben wird, mit dem von der Zielwert-Einstellschaltung 19 eingegebenen Zielwert und liest die Anzahl von Quantisierschritten in Übereinstimmung mit dem Fehler, d.h. dem Vergleichsergebnis, aus, um die Datenmenge auf den Zielwert zu steuern. Er überträgt seine Ausgabe zum Quantisierer 4. Der Bandpaß-Begrenzungswert- Umwandler 17 vergleicht die Menge von codierten Daten, die von dem Codemengen-Umwandler 15 eingegeben wird, mit dem von der Zielwert-Einstellschaltung 19 eingegebenen Zielwert und liest die Voreinstell-Horizontal- und -Vertikal-Bandpaß-Begrenzungswerte in Übereinstimmung mit dem Fehler aus, um die Menge von codierten Daten auf den Zielwert zu steuern. Er überträgt seine Ausgabe zu den Horizontal- und Vertikal-Vorfiltern 2a und 2b.
Der Horizontal-Vorfilter 2a (der Vertikal-Vorfilter 2b ist der gleiche) umfaßt fünfzehn Filter, deren Frequenz-Charakteristiken voneinander verschieden sind, derart, daß sich der Bandpaß- Begrenzungswert (Grenzfrequenz) von 15/16 bis 1/16 um 1/16 des Bezugswerts ändert, wie in Figur 5 gezeigt. Er wählt einen dieser Filter in Übereinstimmung mit dem von dem Bandpaß- Begrenzungswert-Umwandler 17 eingegebenen Bandpaß-Begrenzungswert aus. Der ausgewählte Filter führt die der Bandpaßbegrenzung unterzogenen Daten zur DCT(Diskrete Kosinus-Transformation)- Schaltung 3.
Weiter kann der Horizontal-Vorfilter 2a (ebenfalls der Vertikal- Vorfilter 2b) wie in Figur 6 gezeigt aufgebaut werden.
Bei dieser Anordnung umfaßt der Horizontal-Vorfilter 2a einen Filter 21, Multiplizierer 22 und 23, und einen Addierer 24. Der Filter 21 besitzt den Bandpaß-Begrenzungswert, der die Hälfte des Bezugswerts beträgt.
Die Eingangsdaten werden mittels dem Filter 21 einer Bandpaßbegrenzung unterzogen und dann an den Multiplizierer 22 angelegt. Der Multiplizierer 22 multipliziert einen der von 16/16 bis 0/16 ausgewählten Koeffizienten in Übereinstimmung mit dem Eingangspegel, der von Null bis Sechzehn reicht. Ausgaben der Multiplizierer 22 und 23 werden mittels des Addierers 24 zueinander addiert und seine Ausgabe wird zur DCT(Diskrete Kosinus- Transformation)-Schaltung 3 übertragen. Tabelle 1 PEGEL
Dieser Aufbau bildet auch die Operation, die der in Figur 5 gezeigten ähnlich ist.
Außerdem wird das Gleichgewicht zwischen den Bandpaß- Begrenzungswerten der horizontalen und vertikalen Richtungen wie folgt eingestellt:
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wird eine Verringerung bei der Menge von codierten Daten im voraus statistisch berechnet, wenn die Bandpaß-Begrenzungswerte der horizontalen und vertikalen Richtungen auf einen der Werte von 0/16 bis 16/16 gesetzt werden. In Tabelle 2 wird angenommen, daß die Menge von codierten Daten mittels Bandpaß-Begrenzung um 25 % verringert wird und es gibt siebzehn Kombinationen. Der Verringerungswert wird in Übereinstimmung mit dem Zielwert der Menge von codierten Daten gesetzt. Eine Auswahl einer Kombination aus den möglichen Kombinationen wird in Übereinstimmung mit dem Verhältnis der Summen von Absolutwerten ausgeführt. TABELLE 2 (EINHEIT: %) HORIZONTAL-BANDPASS-BEGRENZUNGSWERT VERTIKAL-BANDPASS-BEGRENZUNGSWERT
Das heißt, der Bandpaß-Begrenzungswert für eine große Menge von codierten Daten wird klein gesetzt und der für eine kleine Menge von codierten Daten wird größer gesetzt, weil das Verhältnis der Menge von codierten Daten zwischen der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung aus dem Verhältnis der Summen von Absolutwerten geschätzt werden kann.
Das Gleichgewicht zwischen dem Bandpaß-Begrenzungswert HL der horizontalen Richtung und dem Bandpaß-Begrenzungswert VL der vertikalen Richtung wird beispielsweise wie folgt gesetzt:
HL : VL = V / (H + V) : (H + V)
wobei H die Summe von Absolutwerten der horizontalen Richtung und V die Summe von Absolutwerten der vertikalen Richtung ist.
Falls darüberhinaus eine Gewichtung in entweder der horizontalen oder der vertikalen Richtung, die in Übereinstimmung mit einer Bildart ausgewählt wird, ausgeführt wird, wird diese beispielsweise wie folgt ausgeführt:
HL : VL = αV/ (H + V) : (1 - α) H/ (H + V) ;
wobei α ein gegebener Wert ist und von Null bis Eins ausgewählt wird.
Darüberhinaus ist es wirksam, daß die Anderung der Bandpaß- Begrenzung lediglich einen Pegel betragen darf, um eine plötzliche Verschlechterung bei der Bildauflösung zu verhindern. In diesem Fall wird eine Entscheidung dahingehend, in welche Richtung von H- und V-Richtungen geändert werden soll, in Übereinstimmung damit ausgewählt, welcher der Ausgabewerte 12a und 12b größer ist.
Die DCT(Diskrete Kosinus-Transformation)-Schaltung 3 teilt vom Vertikal-Vorfilter 2b eingegebene Daten in Blöcke und führt eine Orthogonal-Umwandlung durch. Die orthogonal-gewandelten Daten werden in den Quantisierer 4 eingegeben.
Der Quantisierer 4 quantisiert die Eingabedaten über die Quantisierschritte (Schrittgrößen), deren Anzahl mittels dem Quantisierschritt-Umwandler 16 gesetzt wird, und überträgt seine Ausgabe zum Codierer 5. Je größer die Anzahl von Schritten, desto größer die Menge von codierten Daten. Der Codierer 5 führt die Lauflängencodierung oder sowohl die Lauflängencodierung als auch die Huffman-Codierung unter Verwendung der quantisierten Daten durch.
Wie in Figur 1 gezeigt, werden die prädiktiven Innerrahmendaten aus den Eingangsvideodaten direkt in den Codemengen-Prädiktor 1 eingegeben und darin verarbeitet. Andererseits werden die Zwischenrahmendaten in den Bewegungsausgleich- und Differenzdatengenerator 6 eingegeben. Dann wird ein Bewegungsausgleich durchgeführt. Danach wird die Differenz zwischen den Bezugsvideodaten und den prädiktiven Zwischenrahmenvideodaten erzeugt. Die Differenzdaten werden in den Codemengen-Prädiktor 1 eingegeben.
Die Bandpaß-Begrenzung wird mittels Anderung eines Filters, der aus Filtern von Grenzfrequenzen von 15/16 bis 1/16, wie in Figur 5 gezeigt, ausgewählt wird, durchgeführt. Alternativ kann die Menge von codierten Daten schließlich durch Verringern eines Bandpaß-Bereichs des Eingangsbildes wie folgt gesteuert werden:
Daten, die über den Filter 21 von einer halben Grenzfrequenz geführt werden und Daten, die nicht über den Filter 21 geführt werden, werden mit einem Verhältnis von sechzehn Teilungen verändert mit dem Begrenzungswert addiert.

Claims

1. Datenverdichtungseinrichtung für Videodaten, mit:

einer Teilungseinrichtung zum Teilen der Videodaten in Einheitsblöcke, einer Umwandlungseinrichtung (3) zum orthogonalen Umwandeln der Videodaten bei jedem der Einheitsblöcke, einer Quantisiereinrichtung (4) zum Quantisieren der orthogonal umgewandelten Videodaten, und einer Godiereinrichtung (5) zur Lauflängencodierung der quantisierten Videodaten, mit:

a) einer ersten Erfassungseinrichtung (12a bis 12d, 13a bis 13d) zum Erfassen von Leistungen der Videodaten innerhalb gegebener Frequenzbänder und getrennt in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung;

b) einer zweiten Erfassungseinrichtung (14) zum Erfassen einer Summe der Leistungen;

und gekennzeichnet durch

c) eine dritte Erfassungseinrichtung (15a) zum Erfassen von Differenzen zwischen den Leistungen und zum Ausgeben eines Gleichgewichtskoeffizienten in Übereinstimmung mit den Differenzen, wobei der Gleichgewichtskoeffizient ein Gleichgewicht der Leistungen anzeigt;

d) eine Codemengen-Umwandlungseinrichtung (15) zum Bilden einer vorhergesagten Codemenge ansprechend auf die Summe von Leistungen und den Gleichgewichtskoeffizienten;

e) eine Steuereinrichtung (16, 17, 18) zum Steuern der Menge von codierten Daten, die durch die Codiereinrichtung (5) erzeugt wird, wobei der Steuereinrichtung die vorhergesagte Codemenge zugeführt wird.

2. Datenverdichtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung umfaßt:

eine Horizontal-Bandpaß-Begrenzungseinrichtung (2a), die auf die vorhergesagte Codemenge anspricht, zum Begrenzen der Frequenzbänder der Videodaten vor dem orthogonalen Umwandeln, wobei deren Bandpaßbreite in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Codemenge gesteuert wird; und

eine Vertikal- Bandpaß-Begrenzungseinrichtung (2b) zum Begrenzen der Frequenzbänder der Videodaten vor dem orthogonalen Umwandeln, wobei deren Bandpaßbreite in Ubereinstimmung mit der vorhergesagten Codemenge gesteuert wird,

Mittenfrequenzen der ersten und zweiten Bandpaß-Begrenzungseinrichtung, die voneinander verschieden sind, wobei Bandpaßbreiten der Horizontal- und Vertikal-Bandpaß-Begrenzungs einrichtung in Übereinstimmung mit den Differenzen verschieden gesteuert werden.

3. Datenverdichtungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schrittgrößen-Steuereinrichtung (16) zum Bestimmen einer Schrittgröße zum Quantisieren, das durch die Quantisiereinrichtung in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Codemenge durchgeführt wird, und zum Veranlassen der Quantisiereinrichtung, die Videodaten unter Verwendung der bestimmten Schrittgröße zu quantisieren.

4. Datenverdichtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Erfassungseinrichtung eine Filterverarbeitungseinrichtung (12a bis 12d) zum getrennten Filtern der Videodaten in den horizontalen und vertikalen Richtungen und eine Leistungserfassungseinrichtung (13a bis 13d) zum Erfassen von Leistungen der Videodaten in den horizontalen und vertikalen Richtungen umfaßt.

5. Datenverdichtungsverfahren für Videodaten mit den Schritten: Teilen der Videodaten in Einheitsblöcke, orthogonales Umwandeln der Videodaten bei jedem der Einheitsblöcke, Quantisieren der orthogonal umgewandelten Videodaten und Lauflängencodieren der guantisierten Videodaten, mit den Schritten:

(a) Erfassen von Leistungen der Videodaten innerhalb gegebener Frequenzbänder, und getrennt in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung;

(b) Erfassen einer Summe der Leistungen; und gekennzeichnet durch die Schritte:

(c) Erfassen von Differenzen zwischen den Leistungen und Bilden eines Gleichgewichtskoeffizienten, der ein Gleichgewicht der Leistungen anzeigt;

(d) Bilden einer vorhergesagten Codemenge in Übereinstimmung mit der Summe von Leistungen und dem Gleichgewichtskoeffizienten;

(e) Steuern der Menge von codierten Daten, die durch die Lauflängencodierung in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Codemenge erzeugt wird;

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (e) die Schritte umfaßt:

(e1) ansprechend auf die vorhergesagte Menge und die Differenz, Bandpaß-Begrenzen der Videodaten vor dem orthogonalen Umwandeln, wobei eine erste Bandpaßbreite für das Bandpaß-Begrenzen in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Menge gesteuert wird, und

(e2) ansprechend auf die vorhergesagte Menge und die Differenz, Bandpaß-Begrenzen der Videodaten vor dem orthogonalen Umwandeln, wobei eine zweite Bandpaßbreite für das Bandpaß-Begrenzen in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Menge gesteuert wird,

(e3) da Mittenfrequenzen der ersten und zweiten Bandpaßbreiten voneinander verschieden sind, verschiedenes Steuern der ersten und zweiten Bandpaßbreiten in Übereinstimmung mit den Differenzen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (e) weiter einen Schritt zum Erzeugen eines Quantisierschrittgrößen-Steuersignals in Übereinstimmung mit der vorhergesagten Menge und der Differenz umfaßt, wobei die orthogonal umgewandelten Videodaten bei einer Quantisierschrittgröße, die in Übereinstimmung mit dem Quantisierschrittgrößen-Steuersignal gesteuert wird, quantisiert werden.