DE69124760T2 - Adaptive Quantisierung eines Pufferspeichers/Quantisierers für Transformationscodierer für Video - Google Patents

Adaptive Quantisierung eines Pufferspeichers/Quantisierers für Transformationscodierer für Video

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur dynamischen Bestimmung einer Quantisierungsschrittgröße für einen Videocodierer.
  • Transformationscodierverfahren und Systeme zum Komprimieren von Videobewegtbildern sind gut bekannt. Wesentliche Elemente dieser Art von Videocodiersystemen sind ein Ausgangspufferspeicher und eine Puffer/Quantisierersteuerung.
  • Es sind verschiedene Verfahren zur Einstellung der Quantisierungsschrittgrößen und damit der Regelung des Füllstandes des Ausgangspufferspeichers vorgeschlagen worden. Bei gewissen Bildarten können jedoch diese Verfahren des Standes der Technik drastische Änderungen des Wertes der während der Komprimierung eines einzigen Bildes benutzten Quantisierungsschrittgröße erfordern. Dies wiederum ergibt ungleichförmige Güte bei der Rekonstruktion des im Vollbild enthaltenen resultierenden komprimierten Bildes. Eine solche Ungleichförmigkeit in der Güte erzeugt einen unangenehmen Effekt, der für die Betrachter des rekonstruierten Bildes unerwünscht ist.
  • In anderen Verfahren des Standes der Technik zum Regeln von Quantisierungsschrittgrößen und Ausgangspufferfüllständen werden explizit statistische Analysen der zu verarbeitenden Bilder berechnet. Mit solchen Verfahren können komprimierte Bilder erzeugt werden, die mit beinahe gleichförmiger Güte rekonstruiert werden können. Diese Verfahren des Standes der Technik erfordern jedoch eine große Anzahl von Berechnungen zur Durchführung der verwendeten Analysen, die zu den Berechnungen hinzukommen, die für den regulären Codiervorgang benötigt werden. Durch dieses Erfordernis zusätzlicher Berechnungen erhöhen sich die Kosten dieser Videocodierer.
  • Ein weiteres Problem, das bei der Benutzung von Bildcodierung mit niedriger Bitrate angetroffen wird, besteht darin, daß die Kanalrate manchmal unzureichend sein kann, das in jedem Vollbild enthaltene Bild mit guter Qualität zu codieren. So muß gegebenenfalls ein Kompromiß zwischen der Vollbildrate, d.h. der pro Sekunde übertragenen Anzahl von Vollbildern (Vollbilder/Sek.) und der Qualität der in diesen Vollbildern enthaltenen Bilder getroffen werden. Dieser Kompromiß kann für eine Bildfolge festliegen, d.h. es wird eine Codierbetriebsart mit konstanter Vollbildrate benutzt, oder kann adaptiv angegeben werden, d.h. es wird eine Codierbetriebsart mit veränderlicher Vollbildrate benutzt. Obwohl eine Codierbetriebsart mit konstanter Vollbildrate einfach zu implementieren ist, ist sie unwirksam, da sie nicht in der Lage ist, die Codierung einer Bildfolge so einzustellen, daß sie an den eigentlichen Bewegungsgehalt und die eigentliche Bildkomplexität der Folge angepaßt ist. Bei Codierern mit veränderlicher Rate wurde typischerweise nicht die Anzahl codierter Vollbilder optimiert, um die bestmöglichen Ergebnisse innerhalb von gegebenen Parametern zu erreichen.
  • In EP-A-0 347 330 ist ein Quantisierungssystem offenbart, das für die Dauer von mindestens einem Bild in den meisten Fällen dasselbe Quantisierungsmaß behält und dabei in den Ausnahmefällen Entleeren oder Verstopfen des Pufferspeichers verhindert. Für jedes aktuelle Bild wird ein Plateauwert genannter Wert des Regelungsparameters so berechnet, daß, wenn er diesen Wert über die gesamte Codierung des aktuellen Bildes beibehält, der Füllstand des Pufferspeichers höchstwahrscheinlich in einem Bereich vorbestimmter Werte verweilen wird. Der Wert des Parameters wird für das aktuelle Bild als Funktion des für das vorhergehende Bild berechneten Plateauwertes und als Funktion der Abweichungen des Pufferfüllstandes außerhalb des Bereichs der vorbestimmten Werte während der Codierung des vorhergehenden Bildes berechnet. Der Wert des Parameters wird auf Ausnahmebasis während der Codierung eines Bildes modifiziert, z.B. wenn der Pufferfüllstand den Bereich der vorbestimmten Werte verläßt, um Entleeren bzw. Verstopfen des Pufferspeichers zu verhindern.
  • In US-A-4 302 775 ist ein digitales Videokomprimierungssystem zum Komprimieren von digitalisierten Videosignalen in Echtzeit mit Raten bis zu den NTSC-Farbfernsehrundfunkraten offenbart. Der Systemkomprimierer a) empfängt in Teilbilder eingeteilte digitalisierte Video- Vollbilder, b) führt in einem einzigen Durchlauf einen Raumbereich zur Transformierung von Bereichstransformation in zwei Dimensionen der Bildpunkte jedes Teilbildes durch, c) normiert die sich ergebenden Koeffizienten durch einen Normierungsfaktor mit 1) einer vorbestimmten Kompressionsverhältniskomponente und 2) einer Rückkopplungskomponente zur Steuerung der adaptiven Bitratenpufferkapazität zum Bereitstellen von Komprimierung, d) codiert die Koeffizienten und e) speichert sie asynchron in einem ersten Bitratenpufferspeicher mit einer hohen Datenübertragungsrate, von dem sie mit einer langsameren synchronen Bitrate ausgegeben werden. Der Komprimierer bestimmt adaptiv die Rückkopplungskomponente zur Steuerung der Bitratenpufferkapazität im Verhältnis zum momentanen Datengehalt des Bitratenpufferspeichers im Verhältnis zu seiner Kapazität und steuert die absolute Menge an Daten, die sich aus dem Normierungsschritt ergeben, so daß der Pufferspeicher niemals vollständig geleert und niemals vollständig aufgefüllt wird.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung nach Anspruch 1 vorgesehen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren nach Anspruch 11 vorgesehen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung zeigt:
  • Figur 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines beispielhaften Transformationsbildcodierers;
  • Figur 2 die benutzte Darstellungsweise von Zeitpunkten;
  • Figur 3 im vereinfachten Blockschaltbildformat eine beispielhafte Puffer-/Quantisierersteuerung;
  • Figur 4 im vereinfachten Blockschaltbildformat eine erweiterte Ansicht eines Zielarbeitspunktschätzers;
  • Figur 5 in Flußdiagrammform die Funktionsweise eines Zielarbeitspunktschätzers;
  • Figur 6 eine durch eine Quantisierungsschrittgrößeneinstelleinheit benutzte beispielhafte Abbildungskennlinie.
    • Ausführliche Beschreibung
  • Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild des beispielhaften Transformations-Bildcodierers 100. Ein Signal einer digitalen Bildfolge VIDEO IN 101 wird als Eingabe dem Inter-/Intra-Transformationskoeffizientengenerator 102 zugeführt, der ein Ausgangssignal 103 ableitet und abgibt, das aus Blöcken von Transformationskoeffizienten von entweder Originalbildwerten oder Zwischenbilddifferenzen besteht. Typischerweise wird zur Transformation von Raumbereichssignalen (Bildelementen bzw. Vollbilddifferenzen) in Frequenzbereichskoeffizienten eine diskrete Kosinustransformation (DCT - Discrete Cosine Transform) benutzt. Transformationskoeffizientengeneratoren und die darin eingesetzten Verfahren, z.B. bedingtes Austauschen oder Bewegungskorrektur, sind gut bekannt.
  • Die Transformationskoeffizienten im Signal 103 vom Inter-/Intra-Transformationskoeffizientengenerator 102 werden dem Quantisierer 104 zugeführt, in dem die Koeffizienten ausgewählt und quantisiert werden, um die Übertragungsbitrate zu verringern. Durch den Wert der vom Quantisierer 104 eingesetzten Quantisierungsschrittgröße wird die Güte von Bildern gesteuert, die aus den quantisierten Transformationskoeffizienten rekonstruiert werden, und auch die Anzahl von zur Rekonstruktion benötigten Bit. Zusätzlich wird die Anzahl von zu übertragenden Transformationskoeffizienten typischerweise vom Quantisierer 104 gesteuert, der ein Koeffizientenauswählverfahren einsetzt, das durch die Quantisierungsschrittgröße geregelt wird. Diese Auswählverfahren sind gut bekannt. Die quantisierten Koeffizienten 105 werden dem Entropiecodierer 106 zugeführt, wo sie weiter komprimiert werden. Der Ausgangsbitstrom 107, der aus vom Entropiecodierer 106 gelieferten komprimierten Koeffizienten besteht, wird im Ausgangspufferspeicher 108 gespeichert. Diese komprimierten Koeffizienten werden vom Ausgangspuffer 108 als das Signal komprimierte Daten aus 109 abgegeben, das über einen Kommunikationskanal übertragen werden kann. Der Ausgangspuffer 108 ist erforderlich, da die Anzahl von vom Entropiecodierer 106 erzeugten Bit in verschiedenen Bereichen einer Bildfolge bedeutend schwankt. Vom Ausgangspuffer 108 wird der aus den komprimierten Koeffizienten bestehende Bitstrom nach dem Durchlaufprinzip zwischengespeichert. Zusätzlich regelt der Ausgangspuffer 108 die Ausgangsbitrate des Signals komprimierte Daten aus 109, um sie an einen nachfolgenden Empfänger des Signals, z.B einen Kanal, anzupassen.
  • Um die Zwischenbilddifferenzen zu erzeugen, entweder im Raumbereich oder im Frequenzbereich, werden quantisierte Koeffizienten 105 zum Inter-/Intra-Transformationskoeffizientengenerator 102 zurückgeführt. Die Funktionen des Quantisierers 104, Entropiecodierers 106 und Ausgangspuffers 108 sind zeitlich synchronisiert und sind gut bekannt.
  • Figur 2 zeigt die benutzte Darstellungsweise von Zeitpunkten. Es sind zwei beispielhafte Vollbilder dargestellt und das jeweilige Zeitmaß angemerkt. Allgemein gesagt werden die Daten jeder Vollbildzahl n zwischen Zeit t(n,1) bis t(n+1,1) verarbeitet, was eine Vollbildzeitperiode darstellt. Von der Puffer-/Quantisierersteuerung 110 werden M Einstellungen der Quantisierungsschrittgröße während der Zeit von t(n,1) bis t(n,M) erzeugt. Nach einem Aspekt der Erfindung erzeugt die Puffer-/Quantisierersteuerung 110 zu Beginn der Verarbeitung des Vollbildes n, d.h. t(n,1) eine Quantisiererschätzschrittgröße q_EST(n), die, wenn sie für jedes Zeitintervall des Vollbildes n benutzt wird, vorhersagbar die Auffüllung des Ausgangspuffers 108 auf eine vom Implementierer gewünschte vorbestimmte Höhe B_DESIRED ergibt. Die Funktionsweise des Quantisierers 104, nach der zu jedem Zeitintervall die Quantisierungsschrittgröße q_EST(n) wirklich benutzt wird und der Ausgangspuffer 108 auf den B_DESIRED Stand angefüllt wird, ist definitionsgemäß der Zielarbeitspunkt für das Vollbild n. Zusätzlich wird zu jedem Zeitpunkt t(n,j) zwischen und einschließlich t(n,1) und t(n,M) eine Quantisierungsschrittgröße, die vom Quantisierer 104 wirklich für dieses Zeitintervall benutzt wird, von der Puffer-/Quantisierersteuerung 110 bestimmt. Die Ableitung der vom Zielarbeitspunkt aus wirklich eingesetzten Quantisierungsschrittgröße findet über einen Abbildungsvorgang statt, der ausführlicher unten beschrieben wird. Obwohl im vorliegenden Beispiel und den unten stehenden M festliegt, sollte dies nicht als Begrenzung ausgelegt werden und es überschreitet nicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn M sich von Vollbild zu Vollbild verändert.
  • Die Puffer-/Quantisierersteuerung 110 (Figur 1) wird vom Entropiecodierer 106 mit der Durchschnittszahl von Bit pro Pel b_AVG(n-1) 111 versorgt, die im Vollbild n-1, d.h. dem vorherigen Vollbild benutzt wurden. Zusätzlich wird vom Ausgangspuffer 108 der aktuelle Pufferfüllstand B(t(n,j)) zu jedem Zeitintervall j als Signal B(t(n,j)) 112 zugeführt. Die Quantisierungsschrittgröße für jedes Zeitintervall Q(t(n-1,j)) wird zur Ableitung einer Durchschnittsquantisierungsschrittgröße für das Vollbild n-1, nämlich q_AVG(n-1) benutzt.
  • Die Puffer-/Quantisierersteuerung 110 erzeugt für jedes Intervall t(n,j) eine Quantisierungsschrittgröße q(t(n,j)) 113, die als vom Quantisierer 104 zu nutzende Ausgabe abgegeben wird. Das Intervall M ist so gewählt, daß die Puffer-/Quantisierersteuerung 110 die Quantisierungsschrittgrößen oft genug einstellt, damit der Ausgangspuffer 108 nicht über- oder unterläuft und die Quantisierungsschrittgröße für das gesamte im Vollbild enthaltene Bild beinahe konstant gehalten wird. Dadurch, daß die Quantisierungsschrittgröße für das gesamte Bild beinahe konstant gehalten wird, ergibt sich eine Bildgüte, die überall beinahe gleichförmig ist.
  • In Figur 3 ist im vereinfachten Blockschaltbildformat eine beispielhafte Puffer-/Quantisierersteuerung 110 (Figur 1) dargestellt. Die Durchschnittsquantisierungsschrittgrößenberechnungseinheit 301 wird mit jeder Quantisierungsschrittgröße versorgt und berechnet eine Durchschnittsquantisierungsschrittgröße für das vorherige Vollbild n-1. Jeder derartige Durchschnittswert wird vor Beginn der Verarbeitung des Vollbildes n berechnet. Der Durchschnittswert kann durch Speichern vorheriger Werte der Quantisierungsschrittgrößen oder auf laufender Basis berechnet werden. Der Durchschnittswert wird für jedes Vollbild wieder auf 0 gesetzt und unabhängig berechnet.
  • Einmal pro Vollbild werden zur Zeit t(n,1) die zur Codierung des Vollbildes n-1 benutzte Durchschnittszahl von Bit pro Bildpunkt b_AVG(n-1) 111, die zur Codierung des Vollbilds n-1 benutzte Durchschnittsquantisierungsschrittgröße q_AVG(n-1) und der Stand des Ausgangspuffers 108 zur Zeit t(n,1), B(t(n,1))112, dem Zielarbeitspunktschätzer 302 zugeführt. Der Zielarbeitspunktschätzer 302 berechnet eine Schätzung des Zielarbeitspunktes für den Quantisierer 104 (Figur 1) durch Bestimmung der Zielquantisierungsschrittgröße q_EST(n) für den ausgewählten Zielpufferfüllstand B_DESIRED. Danach wird die Zielquantisierungsschrittgröße q_EST(n) der Quantisierungsschrittgrößeneinstelleinheit 303 zugeführt. Die Funktionsweise des Zielarbeitspunktschätzers 302 wird ausführlicher unten beschrieben. Zusätzlich führt die Quantisierungsschrittgrößeneinstelleinheit 303 eine Abbildung auf Grundlage von q_EST(n) vom zugeführten Füllstand zur Zeit t(n,j) des Ausgangspuffers 108, B(t(n,j)) 112, auf die zwischen Zeit t(n,j) und t(n,j+1) zu benutzende Istquantisierungsschrittgröße q(t(n,j)) 113 durch. Die Beschaffenheit dieser Abbildung wird weiter unten beschrieben.
  • Figur 4 zeigt in vereinfachtem Blockschaltbildformat eine erweiterte Ansicht des Zielarbeitspunktschätzers 302. Nach der Darstellung besteht der Zielarbeitspunktschätzer 302 aus der Bildkennlinienparameterberechnungseinheit 401 und dem Quantisierungsschrittgrößenschätzer 402. Kurz gesagt erhält die Bildkennlinienparameterberechnungseinheit 401 eine Schätzung der erwarteten Komplexität des aktuellen Bildes F(n). Danach wird diese Schätzung der Bildkomplexität und der aktuelle Pufferfüllstand vom Quantisierungsschrittgrößenschätzer 402 zur Bestimmung der Quantisierungsschätzschrittgröße q_EST(n) benutzt.
  • Figur 5 zeigt in Flußdiagrammform die Funktionsweise des Zielarbeitspunktschätzers 302 (Figur 3). In die Routine wird über Schritt 501 zu Beginn jedes Vollbildes eingesprungen. Im Schritt 502 wird der Bildkennlinienparameter des Vollbildes n, F(n), nach F(n) = [q_ AVG(n-1)]² eα b_AVG(n-1) berechnet, wobei α ein codiererabhängiger Parameter, z.B. 1,39 ist. Der Bildkennlinienparameter eines Vollbildes ist ein Hinweiss auf für die Komplexität des im Vollbild enthaltenen Bildes. Schritte 501 und 502 werden von der Bildkennlinienparameterberechnungseinheit 401 (Figur 4) durchgeführt.
  • Danach wird im Schritt 503 durch Initialisieren von T, der Schätzzeitdauer zur Verarbeitung eines Vollbildes eine Schleife begonnen. Der Wert von T wird auf T_MIN gesetzt, die Mindestzeit, die zur Verarbeitung zur Codierung eines Vollbildes zugeteilt werden kann. Typischerweise ist T_MIN die zur Verarbeitung von Vollbildern mit den einfachsten Bildern erforderliche Zeit. Die Anzahl von aus dem Ausgangspuffer 108 zu entfernenden Bit aufgrund ihrer Übertragung zum Kanal wird durch b_REMOVED=C T im Schritt 504 berechnet. C ist die Kanalbitrate (Bit/Sek). C könnte ein Festwert sein, wenn der vorliegende Codierer nur für den Betrieb mit einer einzelnen Kanalrate ausgelegt ist, oder C kann ein zwischen dem Codierer und dem Kanal (und möglicherweise dem Decodierer) ausgehandelter Wert sein, wenn dieser Codierer mit mehreren Bitraten arbeiten kann. T_MIN wird vom Implementierer ausgewählt, z.B. T_MIN = 1/30 Sek, obwohl diese Wahl durch Hardwarevorrichtungen beschränkt sein kann.
  • Die Anzahl von Bit pro Pel, die zur Codierung des Vollbildes n zur Verfügung stehen, nämlich b_EST(n) wird in Schritt 505 durch
  • b_EST(n) = B_DESIRED-B(t(n,1)) + b_REMOVED/num_pels
  • geschätzt, wobei B_DESIRED der Sollstand für den Ausgangspuffer 108 (Figur 1) ist, der typischerweise die halbe Puffergröße (B_MAX) beträgt, und num_pels ist die Gesamtzahl von Pel im Vollbild n, die oft ein Festwert für einen spezifischen Codierer ist. Danach wird die Durchschnittsquantisierungsschätzschrittgröße für das Vollbild n, d.h. die Zielquantisierungsschrittgröße q_EST(n), im Schritt 506 durch
  • erhalten. Am bedingten Verzweigungspunkt 507 wird geprüft, ob q_EST(n) unter der gewünschten Quantisierungsschrittgröße q_DESIRED liegt, die vom Implementierer ausgewählt wird, um eine angemessene Bildgüte beizubehalten, oder ob der T-Wert größer als T_MAX, der längsten zulässigen Dauer zwischen zwei Vollbildern nach Auswahl durch den Implementierer ist. Wenn das Prüfungsergebnis im Schritt 507 NEIN ist, wird die Steuerung dem Schritt 508 übergeben, wo der Wert von T um ΔT erhöht wird, ein vom Implementierer ausgewählter Wert, der typischerweise die Dauer eines Eingangsvollbildes ist. Danach wird die Steuerung dem Schritt 504 übergeben, um die Schleife zu wiederholen. Wenn das Prüfungsergebnis im Schritt 507 JA ist, wird die Steuerung dem Schritt 509 übergeben, in dem aus der Routine ausgesprungen wird. q_EST(n) kann dann als Ausgabe geliefert werden. Schritte 503 bis 509 werden vom Quantisierungsschrittgrößenschätzer 402 (Figur 4) durchgeführt.
  • Wenn die Codierungsbetriebsart mit konstanter Vollbildrate erwünscht ist, kann T_MIN auf die gewünschte Vollbilddauer gesetzt und T_MAX gleich T_MIN gesetzt werden. Dadurch wird die aus Schritten 503 bis 508 bestehende Schleife nur einmal ausgeführt. Als Alternative kann der Implementierer eine Halte-Bedingungsprüfung für den Schritt 507 auf Grundlage der Kombination von sowohl q_EST(n) als auch T entwerfen. Beispielsweise kann man sich entscheiden, aus der Schleife auszuspringen, wenn q_EST(n) in der Nähe von q_DESIRED und T in der Nähe von T_MAX liegen, obwohl keiner Bedingung genau entsprochen wird. Wenn Codierung mit veränderlicher Vollbildrate benutzt wird und wenn T die zur Verarbeitung des aktuellen Vollbildes notwendige Zeit überschreitet, wird mindestens ein nachfolgendes Vollbild verworfen werden. Verfahren zum Verwerfen nachfolgender Vollbilder und zum Sicherstellen, daß ein entsprechender Decodierer aufgrund dieses Verwerfens nicht funktionsunfähig wird, sind gut bekannt.
  • Zur Verarbeitung des ersten Eingangsvollbildes n=1 wird q_EST(1) vom Implementierer gewählt, da b_AVG(0) und q_AVG(0) nicht zur Verfügung stehen. Typischerweise wird q_EST(1) zweckdienlicherweise entsprechend der Kanalbitrate C gewählt. Bei einem großen Wert von C kann für q_EST(1) ein kleiner Wert gewählt werden. Auch könnte für das Vollbild n=1 der Implementierer wünschen, eine andere Abbildungskennlinie in der Quantisierungsschrittgrößeneinstelleinheit 303 (Figur 3), die unten besprochen wird, zu benutzen.
  • In Figur 6 ist eine beispielhafte Abbildungskennlinie dargestellt, die von der Quantisierungsschrittgrößeneinstelleinheit 303 (Figur 3) benutzt wird. Die genaue Form dieser Abbildungskennlinie (Kurve) wird vom Implementierer bestimmt. Der Zielarbeitspunkt der Puffer- /Quantisierersteuerung 110 ist der Punkt, an dem die aktuelle Quantisierungsschätzschrittgröße q_EST(n) den Wert besitzt, der erwartungsgemäß für eine gesamte Vollbildzeitdauer eingesetzt wird, damit der Füllstand des Ausgangspuffers 108 (Figur 1) auf einem vom Implementierer ausgewählten vorbestimmten Sollstand B_DESIRED gehalten wird. So wird der Zielarbeitspunkt vom Punkt (q_EST(n),B_DESIRED) auf der Abbildungskennlinie definiert. Der bevorzugte Betriebszustand ist daher ein solcher, daß, wenn der Stand des Ausgangspuffers 108 B(t(n,j)) 112 in der Nähe von B_DESIRED liegt, die benutzte Quantisierungsschrittgröße annähernd q_EST(n) beträgt. Wegen der Schwankungen im Bild ist es jedoch wünschenswert, die Quantisierungsschrittgröße q(t(n,j)) 113 zu verringern, wenn B(t(n,j)) 112 niedriger als B_LOW ist, um Unterlauf im Ausgangspuffer 108 zu vermeiden. Gleichermaßen ist es wünschenswert, die Quantisierungsschrittgröße q(t(n,j)) 113 zu vergrößern, um Pufferüberlauf zu vermeiden, wenn B(t(n,j)) 112 höher als B_HIGH ist. Deshalb wird in jedem der M Zeitintervalle in einem Vollbild der Pufferistfüllstand des Ausgangspuffers 108 überprüft. Wenn der Füllstand des Ausgangspuffers 108 größer als B_LOW und weniger als B_HIGH ist, ist nach Figur 6 die benutzte Quantisierungsschrittgröße q_EST(n). Sollte der Füllstand des Ausgangspuffers 108 B_HIGH überschreiten, wird die benutzte Quantisierungsistschrittgröße nach Figur 6 von dem Wert von q_EST(n) bis zur größtmöglichen Quantisierungsschrittgröße q_MAX gesteigert. Gleichermaßen wird, wenn der Füllstand des Ausgangspuffers 108 unter B_LOW liegt, die benutzte Quantisierungsistschrittgröße von dem Wert q_EST(n) bis zur kleinstmöglichen Quantisierungsschrittgröße q_MIN nach Figur 6 verringert. Die genaue Form dieser Abbildungskennlinie kann auch durch die verfügbaren Quantisierungsschrittgrößen beschränkt sein, z.B. können nach CCITT- Empfehlung H.261 nur geradzahlige Nummern zwischen und einschließlich 2 bis 64 benutzt werden. Für jeden Wert q_EST(n) kann eine andere Abbildungskennlinie ausgewählt werden oder es kann eine beispielhafte Abbildungskennlinie auf vorbestimmte Weise vor Durchführung der Abbildung modifiziert werden.
  • Zusätzlich könnte, um Pufferüberlauf zu verhindern, der Quantisierer 104 entscheiden, keine der Koeffizienten zum Ausgangspuffer 108 durchzulassen, wenn bestimmt wird, daß der Ausgangspuffer 108 beinahe voll (beinahe auf B_MAX) ist. Gleichermaßen könnte es im Fall eines Pufferunterlaufs notwendig sein, daß die Puffer- Quantisierersteuerung 110 Informationen zum Entropiecodierer 106 sendet, damit der letztere Stopfbit in den komprimierten Bitstrom eintasten kann. Durch richtige Auswahl der Abbildungskennlinie und der Mechanismen zum Schätzen der Komplexität jedes Bildes durch den Implementierer wird jedoch die Wahrscheinlichkeit des Entstehens obiger Probleme sehr verringert.

Claims (13)

1. Vorrichtung zur dynamischen Bestimmung einer Quantisierungsschrittgröße für einen Videocodierer (100), wobei der besagte Videocodierer zur Verarbeitung von mindestens einem Teil von mindestens einem aus Bildern bestehenden Videosignal (101) bestimmt ist, wobei jedes Bild mindestens eine Bilddarstellung enthält, mit folgenden:
einem Quantisierermittel (104) zum Quantisieren eines das aus Bildern bestehende Videosignal darstellenden Digitalsignals;
einem Pufferspeichermittel (108) zum Speichern einer quantisierten Version des besagten das besagte aus Bildern bestehende Videosignal darstellenden Digitalsignals;
Mitteln zum Erhalten einer Anzeige des Füllstandes (112) aus dem besagten Pufferspeichermittel (108);
gekennzeichnet durch folgende:
Mittel zum Erhalten einer vom besagten Quantisierermittel in einem vorherigen Bild (301) eingesetzten Durchschnittsquantisierungsschrittgröße; und
auf die besagte Durchschnittsquantisierungsschrittgröße und besagte Füllstandsanzeige reagierende Mittel zum Erzeugen einer geschätzten Zielquantisierungsschrittgröße (110).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die besagten Mittel zum Erzeugen (110) Mittel zum Ableiten einer anfänglichen geschätzten Zielquantisierungsschrittgröße (302) und Mittel zum Revidieren der besagten anfänglichen geschätzten Zielquantisierungsschrittgröße in besagte geschätzte Zielquantisierungsschrittgröße umfassen, die eine Zuteilung zusätzlicher Zeit zur Verarbeitung eines Bildes (402) widerspiegelt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit Mitteln zum Erhalten einer Durchschnittsanzahl von pro Pel vom besagten Videocodierer in einem vorherigen Bild (111) erzeugten Bit.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die besagten Mittel zum Erzeugen weiterhin auf die besagte Durchschnittszahl von pro Pel erzeugten Bit reagieren.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit Mitteln, die auf die besagte geschätzte Zielquantisierungsschrittgröße reagieren, um in vorbestimmten Zeitabständen eine eingestellte Quantisierungsschrittgröße (303) zu erzeugen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die besagten Mittel zum Erzeugen der besagten eingestellten Quantisierungsschrittgröße (303) Mittel zum Abbilden der besagten geschätzten Zielquantisierungsschrittgröße auf die besagte eingestellte Quantisierungsschrittgröße umfassen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die besagten Mittel zum Abbilden auf den besagten erhaltenen Pufferspeicherfüllstand und eine Abbildungseigenschaft reagieren, um die besagte eingestellte Quantisierungsschrittgröße zu ergeben.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die besagten Mittel zum Abbilden die besagte Abbildungseigenschaft auf eine auf die besagte geschätzte Zielquantisierungsschrittgröße reagierende Weise bestimmen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die besagten Mittel zum Abbilden Mittel zum Auswählen der besagten Abbildungseigenschaft in vorbestimmten Zeitabständen aus einer vorbestimmten Menge von Abbildungseigenschaften umfassen.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die besagte Auswahl auf der besagten geschätzten Zielquantisierungsschrittgröße beruht.
11. Verfahren zur dynamischen Bestimmung einer Quantisierungsschrittgröße für einen Videocodierer, wobei der besagte Videocodierer mindestens einen Teil von mindestens einem aus Bildern bestehenden Videosignal verarbeitet, wobei jedes Bild mindestens eine Bilddarstellung enthält und der besagte Videocodierer mindestens Quantisierermittel zum Quantisieren eines das besagte Videosignal darstellenden Digitalsignals und Pufferspeichermittel zum Speichern einer quantisierten Version des besagten das besagte Videosignal darstellenden Digitalsignals umfaßt, mit folgenden Schritten:
Empfangen einer Anzeige des Füllstandes aus besagtem Pufferspeichermittel;
gekennzeichnet durch:
Erhalten einer vom besagten Quantisierermittel in einem vorhergehenden Bild eingesetzten Durchschnittsquantisierungsschrittgröße; und
Erzeugen einer geschätzten Zielquantisierungsschrittgröße als Reaktion auf die besagte Durchschnittsquantisierungsschrittgröße und besagte Füllstandsanzeige.
12. Verfahren nach Anspruch 11 mit dem Schritt des Erzeugens, in vorbestimmten Zeitabständen, einer eingestellten Quantisierungsschrittgröße als Reaktion auf die besagte geschätzte Zielquantisierungsschrittgröße.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der besagte Schritt des Erzeugens weiterhin auf eine Durchschnittsanzahl von pro Pel erzeugten Bit reagiert.
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