DE69424909T2 - Verfahren und vorrichtung zur bildkodierung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bildkodierung

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Kodieren von Quell-Videodaten. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die im folgenden beschrieben wird, sieht ein Bildkodier-Verfahren und eine Bildkodier-Vorrichtung vor, die in einem System zum Ausführen eines Kodierens zur Speicherung eines Videosignals eines Bewegtbildes, um das kodierte Signal auf einem Bildaufzeichnungsmedium, wie einer optischen Platte, einer Magnetplatte oder einem Magnetband usw., aufzuzeichnen, oder in einem System zum Senden eines Videosignals eines Bewegtbildes über einen Sendeweg benutzt werden.
  • Bislang ist in einem System zum Senden eines Videosignals eines Bewegtbildes zu einem entfernten Ort, z. B. wie in dem Fernsehkonferenz-System, dem Fernsehtelefon-System usw., oder in einem System zum Aufzeichnen eines Videosignals eines Bewegtbildes auf einem Bildaufzeichnungsmedium, wie einer optischen Platte, einer Magnetplatte oder einem Magnetband usw., oder zum Wiedergeben eines aufgezeichneten Videosignals eines Bewegtbildes zum Zwecke der effizienten Ausnutzung des Sendewegs (oder des Bildaufzeichnungsmediums) ein Schema zum Ausführen des sog. effizienten Kodierens eines Videosignals durch Ausnutzung der Korrelation zwischen den Zeilen oder der Korrelation zwischen den Vollbildern, die ein Videosignal hat, übernommen worden, um Redundanzen in der Raumachsenrichtung und der Zeitachsenrichtung zu verringern, um nur bedeutende Information zu senden, um auf diese Weise die Sendeleistungsfähigkeit zu verbessern.
  • Beispielsweise wird bei einer Kodierungsverarbeitung in Raumachsenrichtung (im folgenden Intravollbild-Kodierungsverarbeitung genannt) z. B. die Korrelation zwischen Zeilen eines Videosignals benutzt, wie dies in Fig. 7A gezeigt ist. Im Falle des Versuchens, jeweilige Bilder PC1, PC2, PC3, ..., die ein Bewegtbild ausmachen, zu Zeitpunkten t1, t2, t3, ... zu senden, wird veranlasst, dass Bilddaten, die zum Senden zu verarbeiten sind, einer eindimensionalen Kodierung, z. B. innerhalb der selben Abtastzeile, unterzogen werden oder ein Bild z. B. in eine Vielzahl von Blöcken unterteilt wird, um zu ermöglichen, Bilddaten jeweiliger Blöcke einer zweidimensionalen Kodierung zu unterziehen, um dadurch eine Datenkompression auszuführen, um auf diese Weise die Sendeleistungsfähigkeit zu verbessern.
  • Überdies wird bei der Kodierungsverarbeitung in Zeitachsenrichtung (im folgenden Intravollbild-Kodierungsverarbeitung genannt) die Intravollbild-Korrelation eines Videosignals benutzt, um durch eine sog. Prädiktionskodierung z. B. Bilddaten PC12, FC23, ... zu bestimmen, die Mängel (sog. Prädiktionsfehler) in den Bilddaten in jedem entsprechenden Pixel zwischen benachbarten Bildern PC1 u. PC2, PC2 u. PC3... der Reihenfolge nach enthalten, um diese Bilddaten PC12, PC23, ... zu senden, um dadurch eine Datenkompression auszuführen, um auf diese Weise die Sendeleistungsfähigkeit zu verbessern.
  • Auf diese Weise kann ein Videosignal verglichen mit dem Fall, in dem alle Bilddaten der Bilder PC1, PC2, PC3, ... gesendet werden, durch eine sehr viel geringere Datenmenge gesendet werden.
  • Ferner wird bei der Prädiktionskodierung in der zuvor beschriebenen Intravollbild-Kodierungsverarbeitung eine bewegungskompensierte Prädiktion z. B. in Makroblockeinheiten benutzt, um die Leistungsfähigkeit weiter zu verbessern. Beispielsweise wird in dem Fall, in dem sich eine Person in dem zentralen Teil eines Bildes bewegt oder dgl., eine Bewegung eines Objekts, das sich in dem Bild bewegt, erfasst, um die Position von Bilddaten, die für eine Prädiktion in dem vorhergehenden Bild durch diese Bewegung benutzt werden, zu korrigieren, um eine Prädiktionskodierung auszuführen, um es dadurch zu ermöglichen, die Kodierungsleistungsfähigkeit zu verbessern. Es müssen jedoch selbst dann, wenn eine solche bewegungskompensierte Prädiktion angewendet wird, viele Daten in bezug auf den Teil, in dem sich ein Objekt bewegt und von hinten kommend erscheint, gesendet werden. Angesichts dessen wird nicht nur eine Bewegungskompensation in der zuvor beschriebenen Vorwärtsrichtung, sondern auch eine Bewegungskompensation in Rückwärtsrichtung oder in beiden Richtungen, den Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen in Kombination ausgeführt, um es dadurch zu ermöglichen, die Kodierungsleistungsfähigkeit weiter zu verbessern.
  • Unter dem tatsächlichen Aspekt, wie er in Fig. 8A gezeigt ist, bestimmt eine Einrichtung auf der Senderseite in Makroblöcken von Vollbilddaten F0, F1, F2, F3 von 0-ten, ersten, zweiten, dritten Vollbildern eines zu sendenden Videosignals eines Bewegtbildes in dem Fall, in dem Änderungen von Bildern stattgefunden haben, wie jeweils durch Bewegungsvektoren x0, x1, x2, x3, ... zwischen Vollbildern der Reihenfolge nach angegeben ist, Vollbilder in Intervallen einer vorbestimmten Anzahl von Vollbildern (z. B. jedes zweite Vollbild), d. h. zweite, vierte Vollbilder als Interpolations-Vollbild, um eine sog. vorbestimmte Interpolations-Vollbildverarbeitung an diesen Interpolations-Vollbildern auszuführen, wie dies in Fig. 8B gezeigt ist, um dadurch interpolierte Sende-Vollbilddaten F2X, F4X ... zu erzeugen. Ferner führt die Einrichtung auf der sendenden Seite in bezug auf Nichtinterpolations- Vollbilder ein vorbestimmte Kodierungsverarbeitung an Vollbilddaten F1, F3 ... aus, um nichtinterpolierte Sende-Vollbilddaten F1X, F3X ... zu erzeugen.
  • Beispielsweise werden eine Differenz SF2 (Prädiktionsfehler) zwischen bewegungskompensierten Vollbilddaten F3 u. F2, eine Differenz SF3 zwischen bewegungskompensierten Vollbilddaten F1 u. F2 und eine Differenz SF4 zwischen Vollbilddaten, die durch Ausführen einer Interpolationsverarbeitung an den bewegungskompensierten Vollbilddaten F1, F3 und den Vollbilddaten F2 gewonnen werden, jeweils in Makroblockeinheiten bestimmt, um die Differenz (Daten) SP1 der Vollbilddaten F2 und solche Differenzen zu vergleichen. Dann wird veranlasst, dass Daten, die eine minimale Datenmenge haben, die aus diesen Daten SF1 -SF4 erzeugt ist, interpolierte Sendedaten F2X in Makroblockeinheiten sind. In ähnlicher Weise werden interpolierte Sendedaten F4X in bezug auf jeweilige Interpolations-Vollbilder erzeugt. Ferner werden z. B. eine Diskret-Kosinustransformations- (DCT-)Verarbeitung und eine Variabellängenkodierungs-Verarbeitung usw. an Vollbilddaten F1, F3 ... von Nichtinterpolations-Vollbildern ausgeführt, um nichtinterpolierte Sende-Vollbilddaten F1X, F3X ... zu erzeugen.
  • Die nichtinterpolierten Sende-Vollbilddaten F1X, F3X, ... und die interpolierten Sende-Vollbilddaten F2X, F4X, ... werden zusammen mit Bewegungsvektors x0, x1, x3, ... als Sendedaten zu einer Einrichtung auf der empfangenden Seite gesendet.
  • Andererseits führt die Einrichtung auf der empfangenden Seite eine Dekodierungsverarbeitung aus, die der Kodierungsverarbeitung auf der sendenden Seite entspricht, um Daten (nichtinterpolierte Sende-Vollbilddaten F1X, F3X, ..., interpolierte Sende-Vollbilddaten F2X, F4X, ..., Daten von Bewegungsvektoren x0, x1, x3, ...) zu senden, um auf diese Weise Vollbilddaten F0, F1, F2, F3, ... wiederzugeben. Als Ergebnis wird eine Bewegungskompensation nicht nur in Vorwärtsrichtung, sonderen auch in Rückwärtsrichtung oder in den Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen ausgeführt, um es dadurch zu ermöglichen, die Kodierungsleistungsfähigkeit weiter zu verbessern.
  • Im folgenden werden eine Bildkodier-Vorrichtung und eine Bilddekodier-Vorrichtung beschrieben, welche die zuvor beschriebene Funktion haben.
  • Die Bildkodier-Vorrichtung umfasst, wie in Fig. 9 gezeigt, eine Vorverarbeitungsschaltung 61 zum Aufteilen eines Eingangs-Videosignals VD in ein Leuchtdichtesignal und ein Farbdifferenzsignal, Analog/Digital- (A/D-)Wandlerschaltungen 62a, 62b zum jeweiligen Umwandeln des Leuchtdichtesignals und des Farbdifferenzsignals aus der Vorverarbeitungsschaltung 61 in digitale Signale, eine Vollbildspeichergruppe 63 zum Speichern von Leuchtdichtedaten und Farbdifferenzdaten (im folgenden Bilddaten genannt) aus den A/D-Wandlerschaltungen 62a, 6%, eine Formatumwandlungsschaltung 64 zum Auslesen von Bilddaten aus der Vollbildspeichergruppe 63 in Übereinstimmung mit einem Blockformat und einen Kodierer 65 zum Ausführen einer leistungsfähigen Kodierung an Bilddaten eines Blocks aus der Formatumwandlungsschaltung 64.
  • Im Betrieb teilt die Vorverarbeitungsschaltung 61 das Eingangs-Videosignal VD in ein Leuchtdichtesignal und ein Farbdifferenzsignal auf. Die A/D-Wandlerschaltungen 62a, 62b wandeln jeweils das Leuchtdichtesignal und das Farbdifferenzsignal in Leuchtdichtedaten und Farbdifferenzdaten um, wovon alle aus 8 Bits bestehen. Die Vollbildspeichergruppe 63 speichert diese Leuchtdichte- und Farbdifferenzdaten.
  • Die Formatumwandlungsschaltung 64 liest in Übereinstimmung mit dem Blockformat die Bilddaten (Leuchtdichtedaten, Farbdifferenzdaten) aus, die in der Vollbildspeichergruppe 63 gespeichert sind. Der Kodierer 65 kodiert die auf diese Weise ausgelesenen Bilddaten durch ein vorbestimmtes leistungsfähiges Kodieren, um einen Bitstrom auszugeben.
  • Dieser Bitstrom wird durch Sendemedien 70, die aus einem Sendeweg oder aus Bildaufzeichnungsmedien, wie einer optischen Platte, einer Magnetplatte oder einem Magnetband usw. bestehen, an eine Bilddekodier-Vorrichtung 80 geliefert.
  • Diese Bilddekodier-Vorrichtung 80 umfasst, wie in der zuvor erwähnten Fig. 9 gezeigt, einen Dekodierer 81, der dem Kodie rer 65 entspricht, eine Formatumwandlungsschaltung 82 zum Umwandeln der Bilddaten, die durch den Dekodierer 81 wiedergegeben sind, in ein Vollbildformat, Vollbildspeichergruppen 83 zum Speichern von Bilddaten aus der Formatumwandlungsschaltung 82, D/A-Wandlerschaltungen 84a, 84b zum Umwandeln der Leuchtdichtedaten bzw. der Farbdifferenzdaten, die aus der Vollbildspeichergruppe 83 ausgelesen worden sind, in analoge Signale und eine Nachverarbeitungsschaltung 85 zum Mischen des Leuchtdichtesignals und des Farbdifferenzsignals aus den D/A-Wandlerschaltungen 84a, 84b, um auf diese Weise ein Ausgangs-Videosignal zu erzeugen.
  • Der Dekodierer 81 dekodiert den Bitstrom durch Dekodieren entsprechend dem leistungsfähigen Kodieren mittels des Kodierers 65, um Bilddaten des Blockformats wiederzugeben. Die Formatumwandlungsschaltung 82 Wandelt diese Bilddaten in ein Vollbildformat um, um sie in der Vollbildspeichergruppe 83 zu speichern.
  • Die D/A-Wandlerschaltungen 84a, 84b wandeln jeweils die Leuchtdichtedaten und die Farbdifferenzdaten, die aus der Vollbildspeichergruppe 83 ausgelesen worden sind, in ein Leuchtdichtesignal und ein Farbdifferenzsignal um. Die Nachverarbeitungsschaltung 81 mischt dieses Leuchtdichtesignal und dieses Farbdifferenzsignal, um auf diese Weise das Ausgangs-Videosignal zu erzeugen.
  • Unter dem tatsächlichen Aspekt wandeln die Vorverarbeitungsschaltung 61 und die A/D-Wandlerschaltungen 62a, 62b das Leuchtdichtesignal und das Farbdifferenzsignal jeweils in ein digitales Signal um, wie dies zuvor beschrieben wurde, um die Datenmenge zu verringern, so dass die Anzahlen von Pixeln gleich der Hälfte derjenigen des Leuchtdichtesignals in oberen und unteren Richtungen und in linken und rechten Richtungen in bezug auf das Leuchtdichtesignal werden, um danach eine Zeitachsen-Multiplexbildungsverarbeitung daran auszu führen, um der Vollbildspeichergruppe 63 Leuchtdichtedaten und Farbdifferenzdaten, die auf diese Weise gewonnen sind, zuzuführen.
  • Aus der Vollbildspeichergruppe 63 werden Leuchtdichtedaten und Farbdifferenzdaten in Übereinstimmung mit dem Blockformat, wie dies zuvor beschrieben wurde, ausgelesen. Die Bilddaten eines Vollbildes werden beispielsweise in N sog. Scheiben unterteilt, wie dies in Fig. 10A gezeigt ist. Es wird veranlasst, dass jede Scheibe M Makroblöcke enthält, wie sie in Fig. 10B gezeigt sind. Jeder Makroblock ist zusammengesetzt aus: Leuchtdichtedaten Y1, Y2, Y3, Y4 von vier Leuchtdichteblöcken, die aus 8 · 8 Pixeln bestehen, welche in oberen und unteren Richtungen und in linken und rechten Richtungen benachbart sind, und Farbdifferenzdaten Cb, Cr von Farbblöcken, die aus 8 · 8 Pixeln in einem Bereich bestehen, der diesen vier Leuchtdichteblöcken entspricht. Aus der Vollbildspeichergruppe 63 werden Leuchtdichtedaten und Farbdifferenzdaten derart ausgelesen, dass die Bilddaten in Makroblockeinheiten innerhalb einer Scheibe aufeinanderfolgend sind und in der Reihenfolge Y1, Y2, Y3, Y4, Cb, Cr innerhalb eines Makroblocks aufeinanderfolgend sind. Die Bilddaten, welche auf diese Weise in Übereinstimmung mit dem Blockformat ausgelesen worden sind, werden dem Kodierer 65 zugeführt.
  • Der Kodierer 65 umfasst eine Bewegungs-Erfassungsschaltung 101, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Diese Bewegungs-Erfassungsschaltung 101 erfasst in Makroblockeinheiten den Bewegungsvektor von Bilddaten, die dieser in Übereinstimmung mit dem Blockformat zugeführt werden. Die Bewegungs-Erfassungsschaltung 101 erfasst in Makroblockeinheiten den Bewegungsvektor eines gegenwärtigen Referenzbildes durch ein Vorwärts-Originalbild und/oder ein Rückwärts-Originalbild, das in der Vollbildspeichergruppe 63 gespeichert ist. Hierbei wird die Erfassung des Bewegungsvektors derart ausgeführt, dass veranlasst wird, dass die minimale von Absolutwertsummen von Differenzen zwischen Vollbildern in Makroblockeinheiten dem Bewegungsvektor entspricht. Der Bewegungsvektor, welcher auf diese Weise erfasst ist, wird einer Bewegungs-Kompensationsschaltung 113 usw. zugeführt, und einer Intravollbild/Vorwärts/Rückwärts/Bidiektional-Prädiktionsentscheidungsschaltung 103 werden Intravollbild-Differenzen in Makroblockeinheiten zugeführt.
  • Diese Intravollbild/Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsentscheidungsschaltung 103 bestimmt den Prädiktionsmodus eines Referenzblocks auf der Grundlage dieses Werts, um eine Prädiktionskodierungsschaltung 104 zu steuern, um auf diese Weise eine Umschaltung der Intravollbild/Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktion in Makroblockeinheiten auszuführen. Die Prädiktionskodierungsschaltung 104 umfasst Addierschaltungen 104a, 104b, 104c und einen Auswahl- (Umschalt-)Schalter 104d und ist derart betreibbar, dass sie, wenn der Prädiktionskodierungsmodus ein Intravollbildkodierungsmodus ist, das Eingangs-Bild selbst auswählt, und wenn der Prädiktionskodierungsmodus ein Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsmodus ist, Differenzen (im folgenden Differenzdaten genannt) für jedes Pixel von Eingangs-Bilddaten in bezug auf jeweilige Prädiktionsbilder auswählt, um auf diese Weise die ausgewählten Daten einer DCT-Schaltung 105 zuzuführen.
  • Die DCT-Schaltung 105 führt eine DCT-Verarbeitung an den Eingangs-Bilddaten oder den Differenzdaten in Blockeinheiten unter Ausnutzung der zweidimensionalen Korrelation des Videosignals aus, um einer Quantisierschaltung 106 Koeffizientendaten zuzuführen, die auf diese Weise gewonnen werden.
  • Die Quantisierschaltung 106 quantisiert die Koeffizientendaten unter Benutzung einer Quantisierungsschrittgröße (Quantisierungsmaß), die für jeden Makroblock oder jede Scheibe bestimmt wird, um quantisierte Daten, die auf diese Weise gewonnen werden, einer Variabellängenkodierschaltung (im folgenden VLC-Schaltung genannt) 107 und einer Invers- Quantisierschaltung 108 zuzuführen. Inzwischen ist die Quantisierungsschrittgröße, die für diese Quantisierung benutzt wird, derart bestimmt worden, dass sie einen derartigen Wert hat, dass ein Sendepufferspeicher 109, der im folgenden beschrieben wird, durch Vorsehen einer Rückkopplung eines Pufferungsrückstands des Sendepufferspeichers 109 nicht abschaltet. Diese Quantisierungsschrittgröße wird auch der VLC- Schaltung 107 und der Invers-Quantisierschaltung 108 zugeführt.
  • Die VLC-Schaltung 107 führt zusammen mit der Quantisierungsschrittgröße, dem Prädiktionsmodus und dem Bewegungsvektor eine Variabellängenkodierung der quantisierten Daten aus, um sie dem Sendepufferspeicher 109 als Sendedaten zuzuführen.
  • Der Sendepufferspeicher 109 speichert danach vorübergehend die Sendedaten, um sie mit einer vorbestimmten Bitrate auszulesen, um dadurch den Fluss der Sendedaten zu glätten, um sie als Bitstrom auszugeben und um in Makroblockeinheiten ein Quantisierungsregelsignal in Übereinstimmung mit einer noch vorhandenen Datenmenge, die in dem Speicher verbleibt, zum Regeln der Quantisierungsschrittgröße auf die Quantisierschaltung 106 rückzukoppeln. Auf diese Weise stellt der Sendepufferspeicher 109 die Datenmenge ein, die als Bitstrom erzeugt wird, um Daten mit einem angemessenen Rückstand (verbleibende Kapazität) (Datenmenge der Art, dass kein Überschreiten oder Unterschreiten stattfindet) innerhalb des Speichers aufrechtzuerhalten. Wenn beispielsweise der Datenrückstand des Sendepufferspeichers 109 bis zu einer zulässigen oberen Grenze ansteigt, gestattet der Sendepufferspeicher 109 durch das Quantisierungsregelsignal, dass die Quantisierungsschrittgröße der Quantisierschaltung 106 groß ist, um auf diese Weise die Datenmenge quantisierter Daten zu verringern. Andererseits gestattet der Sendepufferspeicher 109 durch das Quantisierungsregelsignal, wenn der Datenrückstand des Sendepufferspeichers 109 bis zu einer zulässigen unteren Grenze abnimmt, dass die Quantisierungsschrittgröße der Quantisierschaltung 106 klein ist, um dadurch die Datenmenge anwachsen zu lassen.
  • Auf diese Weise wird der Bitstrom, welcher von dem Sendepufferspeichers 109 ausgegeben wird, durch die Sendemedien 70, die aus einem Sendeweg oder einem Bildaufzeichnungsmedium, wie einer optischen Platte, einer Magnetplatte oder einem Magnetband, usw. bestehen, der Bilddekodier-Vorrichtung 80 mit einer vorbestimmten Bitrate zugeführt, wie dies zuvor beschrieben wurde.
  • Andererseits quantisiert die Invers-Quantisierschaltung 108 die quantisierten Daten, die von der Quantisierschaltung 106 zugeführt werden, invers, um Koeffizientendaten (es wird eine Quantisierungsverzerrung zugefügt) entsprechend dem Ausgangssignal der zuvor beschriebenen DCT-Schaltung 105 wiederzugeben, um die Koeffizientendaten einer Invers-Diskretkosinus- Transformationsschaltung (im folgenden IDCT-Schaltung genannt) 110 zuzuführen.
  • Die IDCT-Schaltung 110 führt eine IDCT-Verarbeitung an den Koeffizientendaten aus, um Bilddaten entsprechend den Eingangs-Bilddaten in dem Intravollbildkodierungsmodus wiederzugeben und um Differenzdaten entsprechend dem Ausgangssignal der Prädiktionskodierungsschaltung 104 in den Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsmodi wiederzugeben, um sie auf diese Weise einer Addierschaltung 111 zuzuführen.
  • Wenn der Prädiktionskodierungsmodus einer der Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsmodi ist, wird die Addierschaltung 111 mit bewegungskompensierten Prädiktions-Bilddaten aus einer Bewegungs-Kompensätionsschaltung 113 versorgt, die im folgenden beschrieben wird, um die bewegungskompensierten Prädiktions-Bilddaten und die Differenzdaten zu addieren, um dadurch Bilddaten wiederzugeben, die den Eingangs-Bilddaten entsprechen.
  • Die Bilddaten, welche auf diese Weise wiedergegeben werden, werden in einem Vollbildspeicher 112 gespeichert. Die im folgenden genannten Schaltungen, nämlich die Invers-Quantisierschaltung 108 bis zu der Addierschaltung 111, machen eine lokale Dekodierschaltung zum lokalen Dekodieren quantisierter Daten aus, die von der Quantisierschaltung 106 ausgegeben werden, um das dekodierte Bild, welches auf diese Weise gewonnen wird, in dem Vollbildspeicher 112 als Vorwärtsprädiktionsbild oder Rückwärtsprädiktionsbild zu speichern. Der Vollbildspeicher 112 besteht aus einer Vielzahl von Vollbildspeichern. In dem Vollbildspeicher wird eine Schalteinheiten- Umschaltung ausgeführt. In Übereinstimmung mit einem zu kodierenden Bild wird ein einziges Vollbild als Vorwärtsprädiktionsbilddaten ausgegeben, oder es wird als Rückwärtsprädiktionsbilddaten ausgegeben. Überdies werden z. B. im Falle der Bidirektionalprädiktion Vorwärtsprädiktionsbilddaten und Rückwärtsprädiktionsbilddaten gemittelt. Die auf diese Weise gewonnenen gemittelten Daten werden ausgegeben. Diese Prädiktionsbilddaten sind völlig die gleichen Bilder wie die Bilder, welche durch den Dekodierer 81, der im folgenden beschrieben wird, wiedergegeben werden. Es wird veranlasst, dass das Bild, welches als nächstes zu verarbeiten ist, auf der Grundlage dieses Prädiktionsbildes einer Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionskodierung unterzogen wird.
  • Bilddaten, die aus dem Vollbildspeicher 112 ausgelesen worden sind, werden der Bewegungs-Kompensationsschaltung 113 zugeführt. Diese Bewegungs-Kompensationsschaltung 113 führt eine Bewegungskompensation an den Prädiktionsbilddaten auf der Grundlage eines Bewegungsvektors aus, um die bewegungskompensierten Prädiktionsbilddaten der Prädiktionskodierungsschaltung 104 und der Addierschaltung 111 zuzuführen.
  • Im folgenden wird der Dekodierer 81 beschrieben.
  • Dem Dekodierer 81 wird durch die Sendemedien 70 ein Bitstrom eingegeben. Dieser Bitstrom wird durch einen Empfangspufferspeicher 201 einer Variabellängen-Dekodierschaltung (Invers- Variabellängen-Kodierschaltung) (im folgenden IVLC-Schaltung genannt) eingegeben. Die IVLC-Schaltung 202 gibt quantisierte Daten, den Bewegungsvektor, den Prädiktionsmodus und die Quantisierungsschrittgröße usw. aus dem Bitstrom wieder. Diese quantisierten Daten und die Quantisierungsschrittgröße werden einer Invers-Quantisierschaltung 203 zugeführt. Der Bewegungsvektor wird einer Bewegungs-Kompensationsschaltung 207 zugeführt, und der Prädiktionsmodus wird einer Addierschaltung 205 zugeführt.
  • Die Arbeitsweise der Schaltungen, nämlich von der Invers- Quantisierschaltung 203 bis zu der Addierschaltung 205, ist gleich derjenigen der lokalen Dekodierschaltung des Kodierers 61. Die Arbeitsweisen einer Vollbildspeichergruppe 206 und der Bewegungs-Kompensationsschaltung 207 sind jeweils gleich denen des Vollbildspeichers 112 und der Bewegungs-Kompensationsschaltung 113 des Kodierers 61. Auf der Grundlage der quantisierten Daten, des Bewegungsvektors, des Prädiktionsmodus und der Quantisierungsschrittgröße wird ein Dekodieren ausgeführt. Als Ergebnis werden von der Addierschaltung 205 Wiedergabe-Bilddaten ausgegeben.
  • Wie zuvor beschrieben wird in der herkömmlichen Vorrichtung veranlasst, dass die Kodierungsbitrate des Bitstroms, der in dem Kodierer 65 erzeugt wird, in Übereinstimmung mit der Übertragungsrate der Sendemedien 70 fest ist. Unter dieser Einschränkung wurde die erzeugte Datenmenge, d. h. die Quantisierungsschrittgröße der Quantisierschaltung 106 in dem Kodierer 65 geregelt. In anderen Worten ausgedrückt heißt dies, dass eine Regelung derart durchgeführt wurde, dass wenn Bilder eines komplizierten Musters aufeinanderfolgend sind, veranlasst wird, dass die Quantisierungsschrittgröße größer ist, um die erzeugte Datenmenge herabzudrücken, während wenn einfache Muster aufeinanderfolgend sind, veranlasst, wird, dass die Quantisierungsschrittgröße kleiner ist, um die erzeugte Datenmenge anwachsen zu lassen, so dass der Sendepufferspeicher 109 kein Überschreiten oder Unterschreiten stattfinden lässt, um auf diese Weise eine feste Rate aufrechtzuerhalten.
  • Dementsprechend wird in der herkömmlichen Vorrichtung veranlasst, dass wenn komplizierte Bilder aufeinanderfolgend sind, die Quantisierungsschrittgröße größer ist, so dass die Bildqualität verschlechtert wird, während veranlasst wird, dass wenn einfache Bilder aufeinanderfolgend sind, die Quantisierungsschrittgröße kleiner ist. Als Ergebnis kann keine gleichförmige Bildqualität über alles gewonnen werden.
  • Zusätzlich muss im Falle des Aufzeichnens des Bitstroms auf einem Bildaufzeichnungsmedium einer begrenzten Datenkapazität, um eine extreme Verschlechterung der Bildqualität in bezug auf Bilder eines komplizierten Musters zu vermeiden, eine feste hohe derart, dass die Bildqualität eines solchen komplizierten Bildes nicht Schaden erleidet, auf die Gesamtheit angewendet werden, was zu einer herabgesetzten Aufzeichnungszeit führt.
  • Die Europäische Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. EP-A-0 475 251 offenbart ein Verfahren zum Kodieren von Quell-Videodaten, bei dem die Quell-Videodaten DCT-transformiert, quantisiert und variabellängenkodiert werden, um erste kodierte Daten zu erzeugen, und die Kodiermenge (Anzahl von Bits) in einem Block der kodierten Daten erfasst wird. Auf der Grundlage der Anzahl von Bits wird ein optimale Quantisierungsstufe ausgewählt. Das DCT-transformierte Signal wird unter Benutzung der optimalen Quantisierungsstufe wieder quantisiert und wieder variabellängenkodiert. Über die opti male Quantisierungsstufe wird derart entschieden, dass wenn die Anzahl von Bits größer wird, die Quantisierungsschrittweite gröber gemacht wird.
  • Die Druckschrift EP-A-0 509 576 offenbart ein Verfahren zum Kodieren von Quell-Videodaten, bei dem Quantisierungsfaktoren ausgewählt werden, um das Quantisierungsrauschen zu begrenzen, das eingeführt wird, wenn sich auf der Grundlage der Komplexität des Bildes, das durch die Daten repräsentiert ist, das Durchführen von Mehrfacherzeugungen des Daten-Quantisierens und -Dequantisierens bei ausgewählten Erzeugungen ändert. Genauer gesagt wird ein optimaler Quantisierungsfaktor gewählt, der die Daten ausreichend komprimieren wird, damit sie in einen zugeteilten Raum passen, wie dies auch ein Über-Quantisierungsfaktor ist, der größer als der Quantisierungsfaktor ist und als eine Funktion der erwarteten kumulativen Änderung in der Bilddaten-Komplexität ausgewählt wird, die in nachfolgenden Erzeugungen durchgeführt wird.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Verfahren zum Kodieren von Quell-Videodaten vorgesehen, welches Verfahren Schritte umfasst zum
  • Kodieren der Quell-Videodaten, um erste kodierte Daten zu erzeugen,
  • Erfassen einer Schwierigkeit beim Kodieren der Quell-Videodaten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage einer Menge der ersten kodierten Daten,
  • Entscheiden über eine Quantisierungsschrittgröße in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage der Menge der ersten kodierten Daten und der Gesamtmenge von Daten, die benutzt werden können, wobei die Quantisierungsschrittgröße abhängig von der Schwierigkeit derart geändert wird, dass die Quantisierungsschrittgröße kleiner wird, wenn die Quell-Videodaten komplexer sind, und die Quantisierungsschrittgröße größer wird, wenn die Quell-Videodaten einfacher sind, und
  • Kodieren der Quell-Videodaten in jeder vorbestimmten Zeit einheit unter Benutzung der Quantisierungsschrittgröße, für die entschieden ist.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Kodieren von Quell-Videodaten vorgesehen, welche Vorrichtung umfasst:
  • ein erstes Kodiermittel zum Kodieren der Quell-Videodaten, um erste kodierte Daten zu erzeugen,
  • ein Kodierungssteuermittel zum Erfassen einer Schwierigkeit beim Kodieren der Quell-Videodaten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage einer Menge der ersten kodierten Daten,
  • ein Quantisierungsschrittgrößen-Steuermittel zum Entscheiden über eine Quantisierungsschrittgröße in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage der Menge der ersten kodierten Daten und der Gesamtmenge der Daten, die benutzt werden können, wobei die Quantisierungsschrittgröße abhängig von der Schwierigkeit derart geändert wird, dass die Quantisierungsschrittgröße kleiner wird, wenn die Quell-Videodaten komplexer sind, und die Quantisierungsschrittgröße größer wird, wenn die Quell-Videodaten einfacher sind, und
  • ein zweites Kodiermittel zum Kodieren der Quell-Videodaten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit unter Benutzung der Quantisierungsschrittgröße, für die entschieden ist.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines erläuternden und nichteinschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die vorliegenden Figuren weiter beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Schaltungskonfiguration des wesentlichen Teils einer Bildkodier- Vorrichtung darstellt, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet ist.
  • Fig. 2 zeigt ein Flussdiagramm zum Erklären der Arbeitsweise der ersten Kodierschaltung, welche die zuvor erwähnte Bildkodier-Vorrichtung ausmacht.
  • Fig. 3 zeigt ein Flussdiagramm zum Erklären der Arbeitsweise einer zweiten Kodierschaltung, welche die zuvor erwähnte Bildkodier-Vorrichtung ausmacht.
  • Fig. 4 zeigt eine Darstellung jeweiliger Bilder zum Erklären der Konfiguration einer Gruppe von Bildern GOP (Group of Pictures) gemäß MPEG (Moving Picture Expert Group).
  • Fig. 5 zeigt eine Darstellung jeweiliger Bilder zum Erklären eines Kodiersteuersignals für jede GOP.
  • Fig. 6 zeigt ein Flussdiagramm zum Erklären der Arbeitsweise der zweiten Kodierschaltung, welche die zuvor erwähnte Bildkodier-Vorrichtung ausmacht.
  • Fig. 7 zeigt eine Darstellung von Bildern zum Erklären des Prinzips des prädiktiven Kodierens.
  • Fig. 8 zeigt eine Darstellung von Bildern zum Erklären des Prinzips des bewegungskompensierten prädiktiven Kodierens.
  • Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild, das die Konfiguration einer Bildkodier-Vorrichtung (-Einheit) und einer Bilddekodier-Vorrichtung (-Einheit) darstellt, die sich auf die vorliegende Erfindung beziehen.
  • Fig. 10 zeigt eine Darstellung der Konfiguration eines Vollbildes, eines Makroblöcke und einer sog. Scheibe.
  • Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Schaltungskonfiguration eines herkömmlichen Kodierers darstellt.
  • Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Schaltungskonfiguration eines herkömmlichen Dekodierers darstellt.
  • Im folgenden werden ein Ausführungsbeispiel eines Bildkodier- Verfahrens, einer Bildkodier-Vorrichtung und eines Bildaufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die vorliegenden Figuren beschrieben.
  • Eine Bildkodier-Vorrichtung, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet ist, umfasst z. B. wie in Fig. 1 gezeigt eine erste Kodierschaltung 10 zum Kodieren eines Eingangs-Videosignals, um erste kodierte Daten zu erzeugen, eine Kodiersteuerschaltung 30 zum Bestimmen einer Kodierungsrate zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt auf der Grundlage der Datenmenge zu jedem vorbestimmten der ersten kodierten Daten aus der ersten Kodierschaltung 10 und der Gesamtmenge benutzbarer Daten und eine zweite Kodierschaltung 40 zum Kodieren des Eingangs- Videosignals zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt auf der Grundlage der Kodierungsrate aus der Kodiersteuerschaltung 30, um zweite kodierte Daten zu erzeugen.
  • Im einzelnen umfasst die erste Kodierschaltung 10, wie in der zuvor erwähnten Fig. 1 gezeigt, eine Vollbildspeichergruppe 12 zum Speichern von Eingangs-Bilddaten, die das Eingangs-Videosignal sind, eine Bewegungs-Erfassungsschaltung 11 zum Erfassen eines Bewegungsvektors von Eingangs-Bilddaten aus den Eingangs-Bilddaten auf der Grundlage von Bilddaten, die in der Vollbildspeichergruppe 12 gespeichert sind, einen Vollbildspeicher 22 zum Speichern von Prädiktionsbilddaten, eine Bewegungs-Kompensationsschaltung 23 zum Ausführen einer Bewegungskompensation an Prädiktionsbilddaten, die aus dem Vollbildspeicher 22 ausgelesen worden sind, auf der Grundlage des Bewegungsvektors aus der Bewegungs-Erfassungsschaltung 11, eine Prädiktionskodierschaltung 14 zum Prädiktionskodieren von Eingangs-Bilddaten auf der Grundlage von bewegungskompensierten Prädiktionsbilddaten aus der Bewegungs-Kompensations schaltung 23, eine DCT-Schaltung 15 zum Ausführen eines Kodierens, z. B. einer Diskret-Kosinustransformationsverarbeitung (im folgenden DCT-Verarbeitung genannt) an Differenzen usw., die Prädiktionsfehler aus der Prädiktionskodierschaltung 14 sind, um Koeffizientendaten zu erzeugen, eine Quantisierschaltung 16 zum Quantisieren von Koeffizientendaten aus der DCT-Schaltung 15 mit einer festen Quantisierungsschrittgröße, um quantisierte Daten zu erzeugen, eine Variabellängen-Kodierungsschaltung (im folgenden VLC-Schaltung genannt) 17 zum Ermöglichen, dass quantisiert Daten aus der Quantisierschaltung 16 einer Variabellängenkodierung unterzogen werden, um variabellängenkodierte Daten auszugeben, eine Invers-Quantisierschaltung 18 zum Invers-Quantisieren quantisierter Daten aus der Quantisierschaltung 16, um Koeffizientendaten wiederzugeben, eine Invers-Diskretkosinus-Transformationsschaltung (im folgenden IDCT-Schaltung genannt) 20 zum Ausführen eines Dekodierens, z. B. einer IDCT-Verarbeitung an Koeffizientendaten aus der Invers-Quantisierschaltung 18 und eine Addierschaltung 21 zum Addieren einer Differenz aus der IDCT-SChaltung 20 und bewegungskompensierter Prädiktionsbilddaten aus der Bewegungs-Kompensationsschaltung 23, um Prädiktionsbilddaten in bezug auf die nächsten Eingangs-Bilddaten zu erzeugen, um die Prädiktionsbilddaten dem Vollbildspeicher 22 zuzuführen.
  • Überdies umfasst die zweite Kodierschaltung 40, wie in der zuvor erwähnten Fig. 1 gezeigt, ein Verzögerungselement 43 zum Verzögern von Eingangs-Bilddaten, einen Vollbildspeicher 52 zum Speichern von Prädiktionsbilddaten, eine Bewegungs- Kompensationsschaltung 53 zum Ausführen einer Bewegungskompensation an Prädiktionsbilddaten, die aus dem Vollbildspeicher 52 ausgelesen worden sind, auf der Grundlage eines Bewegungsvektors aus der Bewegungs-Erfassungsschaltung 11, eine Prädiktionskodierschaltung 44 zum Prädiktionskodieren von Eingangs-Bilddaten, die in dem Verzögerungselement 43 verzögert sind, auf der Grundlage der bewegungskompensierten Prädiktionsbilddaten aus der Bewegungs-Kompensationsschaltung 53, eine DCT-Schaltung 45 zum Ausführen eines Kodierens, z. B. einer DCT-Verarbeitung, an einer Differenz usw. aus der Prädiktionskodierschaltung 44, um Koeffizientendaten zu erzeugen, eine Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 zum Einstellen der Quantisierungsschrittgröße auf der Grundlage einer Kodierungsrate aus der Kodiersteuerschaltung 30, eine Quantisierschaltung 46 zum Quantisieren von Koeffizientendaten aus der DCT-Schaltung 45 mit der Quantisierungsschrittgröße aus der Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33, eine VLC-Schaltung zum Ermöglichen, dass quantisierte Daten aus der Quantisierschaltung 46 einer Variabellängenkodierung unterzogen werden, um variabellängenkodierte Daten auszugeben, einen Sendepufferspeicher 49 zum vorübergehenden Speichern variabellängenkodierter Daten aus einer VLC-Schaltung 47, um sie mit einer festen Bitrate auszugeben, eine Invers-Quantisierschaltung 48 zum Invers-Quantisieren quantisierter Daten aus der Quantisierschaltung 46, um Koeffizientendaten wiederzugeben, eine IDCT-Schaltung 50 zum Ausführen eines Dekodierens, z. B. einer IDCT-Verarbeitung, an den Koeffizientendaten aus der Invers-Quantisierschaltung 48, um eine Differenz wiederzugeben, und eine Addierschaltung 51 zum Addieren der Differenz aus der IDCT-Schaltung 50 und der bewegungskompensierten Prädiktionsbilddaten aus der Bewegungs-Kompensationsschaltung 53, um Prädiktionsbilddaten in bezug auf die nächsten Eingangs-Bilddaten zu erzeugen, um die Prädiktionsbilddaten dem Vollbildspeicher 52 zuzuführen.
  • In dieser Bildkodier-Vorrichtung werden durch die erste Kodierschaltung 10 eine Kodierungs-Verarbeitung, z. B. eine Prädiktionskodierungs-Verarbeitung, eine DCT-Verarbeitung, eine Quantisierungs-Verarbeitung mit einer festen Quantisierungsschrittgröße und eine Variabellängenkodierungs-Verarbeitung der Eingangs-Bilddaten ausgeführt. Durch die Kodiersteuerschaltung 30 wird auf der Grundlage der Datenmenge und der Datenkapazität eines Bildaufzeichnungsmediums 55, das z. B. aus einer optischen Platte, einer Magnetplatte oder einem Magnetband usw. besteht, oder der Gesamtmenge benutzbarer Daten, die durch die Bitrate des Sendewegs (Übertragungsrate) bestimmt ist, für jede vorbestimmte Zeit eine Kodierungs-Bitrate von variabellängenkodierten Daten bestimmt, die der erste gewonnene Bitstrom sind. Danach werden durch die zweite Kodierschaltung 40 für eine zweite Zeit eine Prädiktionskodierungs-Verarbeitung, eine DCT-Verarbeitung, eine Quantisierungs-Verarbeitung und eine Variabellängenkodierungs-Verarbeitung der Eingangs-Bilddaten ausgeführt. Beim Erzeugen variabellängenkodierter Daten, die der zweite Bitstrom sind, wird auf der Grundlage der Kodierungs-Bitrate eine Quantisierung mit der Quantisierungsschrittgröße durchgeführt.
  • In dieser Bildkodier-Vorrichtung setzt beispielsweise die Quantisierschaltung 16 der ersten Kodierschaltung 10, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, in einem Schritt ST1 die Quantisierungsschrittgröße auf z. B. 1, um Koeffizientendaten, die von der DCT-Schaltung 15 zugeführt werden, zu quantisieren, um quantisiert Daten zu erzeugen. Ein Zähler 31 der Kodiersteuerschaltung 30 zählt die Datenmenge der variabellängenkodierten Daten (erster Bitstrom), die durch Ermöglichen, dass die quantisierten Daten für jede vorbestimmte Zeit, z. B. eines Vollbildes, einer Variabellängenkodierung, unterzogen werden, gewonnen werden, um für jedes Vollbild die erzeugte Kodemenge, welche die Schwierigkeit des Kodierens angibt, zu bestimmen.
  • In Schritt ST2 bestimmt eine Bitraten-Berechnungsschaltung 32 für jedes Vollbild eine zugeteilte Kodemenge, die auf der Grundlage der Schwierigkeit (erzeugte Kodemenge) für jedes Vollbild und der Gesamtmenge benutzbarer Daten zugeteilt wird.
  • In Schritt ST3 quantisiert die Quantisierschaltung 46 der zweiten Kodierschaltung 40 Koeffizientendaten, die von der DCT-Schaltung 45 zugeführt werden, mit einer Quantisierungsschrittgröße auf der Grundlage der zugeteilten Kodemenge, um quantisierte Daten zu erzeugen.
  • Unter den gegebenen Bedingungen werden eingegebene Bilddaten vorübergehend in der Vollbildspeichergruppe 12 gespeichert. Aus der Vollbildspeichergruppe 12 werden diese Bilddaten in Übereinstimmung mit dem Blockformat ausgelesen, wie dies beim Stand der Technik beschrieben ist.
  • Die Bewegungs-Erfassungsschaltung 11 liest notwendige Bilddaten aus der Vollbildspeichergruppe 12 in Makroblockeinheiten aus, wie dies zuvor beschrieben wurde, um einen Bewegungsvektor zu erfasssen. Die Bewegungs-Erfassungsschaltung 11 erfasst in Makroblockeinheiten den Bewegungsvektor des gegenwärtigen Referenzbildes unter Benutzung des Vorwärts-Originalbildes und/oder des Rückwärts-Originalbildes, die in der Vollbildspeichergruppe 12 gespeichert sind. Hierbei wird die Erfassung des Bewegungsvektors derart ausgeführt, dass ein Bewegungsvektor, in dem z. B. die Absolutwertsumme der Differenzen zwischen Vollbildern in Makroblockeinheiten minimal wird, der entsprechende Bewegungsvektor ist. Der erfasste Bewegungsvektor wird den Bewegungs-Kompensationsschaltungen 23, 53 usw. zugeführt, und die Absolutwertsumme von Differenzen zwischen Vollbildern in Makroblockeinheiten wird einer Intravollbild/Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsentscheidungsschaltung 13 zugeführt.
  • Die Intravollbild/Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsentscheidungsschaltung 13 bestimmt den Prädiktionsmodus auf der Grundlage des zuvor genannten Werts, um die Prädiktionskodierschaltung 14 derart zu steuern, dass sie das Umschalten der Intravollbild/Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional- Prädiktion in Blockeinheiten auszuführt.
  • Die Prädiktionskodierschaltung 14 umfasst, wie in der zuvor erwähnten Fig. 1 gezeigt, Addierschaltungen 14a, 14b, 14c und einen Auswahl- (Umschalt-)Schalter 14d. Wenn der Prädiktionskodierungsmodus der Intravollbildkodierungsmodus ist, wählt der Auswahl-Schalter 14d die Eingangs-Bilddaten selbst aus, und wenn der Prädiktionskodierungsmodus der Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsmodus ist, wählt er die Differenzen (im folgenden Differenzdaten genannt) jedes Pixels der Eingangs-Bilddaten in bezug auf die jeweiligen Prädiktionsbilder aus. Dann führt der Auswahl-Schalter 14d die ausgewählten Daten der DCT-Schaltung 15 zu.
  • Die DCT-Schaltung 15 führt in Blockeinheiten eine DCT-Verarbeitung der Eingangs-Bilddaten oder der Differenzdaten, die von dem Auswahl-Schalter 14d zugeführt sind, unter Ausnutzung der zweidimensionalen Korrelation des Videosignals aus, um Koeffizientendaten, die auf diese Weise gewonnen werden, der Quantisierschaltung 16 zuzuführen.
  • Die Quantisierschaltung 16 quantisiert die Koeffizientendaten, die von der DCT-Schaltung 15 zugeführt werden, mit einer festen Quantisierungsschrittgröße, z. B. mit einer Quantisierungsschrittgröße, die auf 1 gesetzt ist, um quantisierte Daten, die auf diese Weise gewonnen werden, der VLC-Schaltung 17 und der Invers-Quantisierschaltung 18 zuzuführen.
  • Die VLC-Schaltung 17 führt eine Variabellängenkodierung der quantisierten Daten zusammen mit der Quantisierungsschrittgröße, dem Prädiktionsmodus und dem Bewegungsvektor usw. aus, um variabellängenkodierte Daten, die gewonnen sind, der Kodiersteuerschaltung 30 als einen ersten Bitstrom zuzuführen.
  • Die Kodiersteuerschaltung 30 umfasst, wie in der zuvor erwähnten Fig. 1 gezeigt, den Zähler 31 zum Zählen für jede vorbestimmte Zeit der Datenmenge der variabellängenkodierten Daten aus der VLC-Schaltung 17 und die Bitraten-Berechnungsschaltung 32 zum Berechnen (Bestimmen) der zugeteilten Kode menge je Zeiteinheit auf der Grundlage der Datenmenge aus dem Zähler 31 und der Gesamtmenge benutzbarer Daten. Der Zähler 31 zählt für jede vorbestimmte Zeit, z. B. für jeweils ein Vollbild, die Datenmenge des ersten Bitstroms, um die Schwierigkeit jedes Vollbildes zu bestimmen (berechnen), um diese Schwierigkeit der Bitraten-Berechnungsschaltung 32 zuzuführen.
  • Die Bitraten-Berechnungsschaltung 32 berechnet (bestimmt) die zugeteilte Kodemenge, die jedem Vollbild zugeteilt wird, d. h. die mittlere Kodierungsrate, in jeder Vollbildzeit auf der Grundlage der Schwierigkeit jedes Vollbildes und der Gesamtmenge benutzbarer Daten und führt diese zugeteilte Kodemenge der Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 der zweiten Kodierschaltung 40 zu.
  • Unter den gegebenen Bedingungen führt die Bitraten-Berechnungsschaltung 32 die im folgenden beschriebene Berechnung durch. Es sei angenommen, dass die Anzahl aller Vollbilder N ist, die Gesamtmenge benutzbarer Daten B ist, die Schwierigkeit des i-ten (i = 0, 1, 2, ... N-1) Vollbildes d&sub1; ist und die zugeteilte Kodemenge in bezug auf das i-te Vollbild bi ist. Wenn veranlasst wird, dass diese zugeteilte Kodemenge bi der Schwierigkeit d&sub1; proportional ist, wie dies durch die folgende Gl. (1) angegeben ist, kann die Daten-Gesamtmenge B durch Addieren der zugeteilten Kodemengen bi aller Vollbilder berechnet werden, wie dies durch die folgende Gl. (2) angegeben ist. In der Gleichung repräsentiert a eine Konstante.
  • bi = axdi ... (1)
  • Dementsprechend kann die Konstante a durch die folgende Gl. (3) berechnet werden. Wenn diese Konstante a in Gl. (1) eingesetzt wird, kann die zugeteilte Kodemenge b&sub1; in bezug auf das i-te Vollbild durch die folgende Gl. (4) berechnet werden:
  • Demzufolge erhöht die Bitraten-Berechnungsschaltung 32 die zugeteilte Kodemenge b&sub1; z. B. in bezug auf das Vollbild eines Bildes mit einem komplizierten Muster und verringert die zugeteilte Kodemenge b&sub1; in bezug auf ein Vollbild mit einem einfachen Muster.
  • Andererseits invers-quantisiert die Invers-Quantisierschaltung 18 quantisierte Daten, die von der Quantisierschaltung 16 zugeführt werden, mit einer Qnantisierungsschrittgröße, für die veranlasst wurde, dass sie auf 1 gesetzt ist, um Koeffizientendaten (es wird eine Quantisierungsverzerrung zugefügt) entsprechend dem Ausgangssignal der DCT-Schaltnng 15 wiederzugeben, um diese Koeffizientendaten der IDCT-Schaltung 20 zuzuführen.
  • Die IDCT-Schaltung 20 führt eine IDCT-Verarbeitung der Koeffizientendaten aus, um Eingangs-Bilddaten entsprechend dem Ausgangssignal der Prädiktionskodierschaltung 14 in dem Intravollbildkodierungsmodus wiederzugeben, und gibt Differenzdaten in dem Vorwärts/Rückwarts/Bidirektional-Prädiktionsmodus wieder, um auf diese Weise der Addierschaltung 21 wieder gegebene Daten zuzuführen.
  • Der Addierschaltung 21 werden, wenn der Prädiktionskodierungsmodus der Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsmodus ist, bewegungskompensierte Prädiktionsbilddaten aus der Bewegungs-Kompensationsschaltung 23 zugeführt. Die Addierschaltung 21 addiert diese Prädiktionsbilddaten und Differenzdaten, die von der IDCT-Schaltung 20 zugeführt werden, um dadurch Bilddaten entprechend den Eingangs-Bilddaten wiederzugeben.
  • Die Bilddaten, welche auf diese Weise wiedergegeben sind, werden als Prädiktionsbilddaten in dem Vollbildspeicher 22 gespeichert. Die Schaltungen, nämlich von der Invers-Quantisierschaltung 18 bis zu der Addierschaltung 21, machen eine lokale Dekodierschaltung zum lokalen Dekodieren quantisierter Daten aus, die von der Quantisierschaltung 16 auf der Grundlage des Prädiktionsmodus ausgegeben werden, um ein dekodiertes Bild, das gewonnen ist, als Vorwärtsprädiktionsbild oder Rückwärtsprädiktionsbild in den Vollbildspeicher 22 einzuschreiben. Der Vollbildspeicher 22 ist aus einer Vielzahl von Vollbildspeichern zusammengesetzt. In dem Vollbildspeicher wird eine Schalteinheiten-Umschaltung ausgeführt. In Abhängigkeit von dem zu kodierenden Bild wird z. B. ein einziges Vollbild als Vorwärtsprädiktionsbilddaten ausgegeben, oder es wird als Rückwärtsprädiktionsbilddaten ausgegeben. Ferner werden z. B. im Falle der Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional- Prädiktion Vorwärtsprädiktionsbilddaten und Rückwärtsprädiktionsbilddaten gemittelt, und die gemittelten Daten werden ausgegeben. Diese Prädiktionsbilddaten sind völlig die gleichen Bilddaten wie die Bilddaten, die durch die Bilddekodier- Vorrichtung wiedergegeben werden, die im folgenden beschrieben wird. Für das Bild, das als nächstes zu verarbeiten ist, wird veranlasst, dass es einer Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Kodierung auf der Grundlage dieses Prädiktionsbildes unterzogen wird.
  • Im folgenden wird die Arbeitsweise der zweiten Kodierschaltung 40 beschrieben.
  • Es sei angemerkt, dass da die Schaltungen mit Ausnahme der Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33, des Verzögerungselements 43, der Quantisierschaltung 46 und des Sendepufferspeichers 49, welche die zweite Kodierschaltung 40 ausmachen, die gleichen Operationen wie diejenigen Schaltungen durchführen, welche die zuvor beschriebene erste Kodierschaltung 10 ausmachen, deren Erklärung fortgelassen ist.
  • Das Verzögerungselement 43 verzögert die Eingangs-Bilddaten um eine Zeit, z. B. bis von der Kodiersteuerschaltung 30 ein Kodiersteuersignal ausgegeben wird. Dann werden in Übereinstimmung mit dem Prädiktionsmodus, der von der Intravollbild/Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsentscheidungsschaltung 13 zugeführt ist, in der Prädiktionskodierschaltung 44 und der DCT-Schaltung 45 eine Prädiktionskodierungs-Verarbeitung und eine DCT-Verarbeitung der verzögerten Eingangs-Bilddaten ausgeführt. Auf diese Weise werden Koeffizientendaten erzeugt.
  • Die Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 bestimmt (berechnet) die zugeteilte Kodemenge für jeden Makroblock (z. B. einen Wert, der durch Dividieren der zugeteilten Kodemenge jedes Vollbildes durch die Anzahl von Makroblöcken in einem Vollbild gewonnen wird) aus der zugeführten zugeteilten Kodemenge jedes Vollbildes, um einen Vergleich zwischen der Kodemenge, die in einem Makroblock erzeugt wird, der aus der Pufferspeicher-Rückkopplung aus dem Sendepufferspeicher 49 erfasst wird, und der zugeteilten Kodemenge jedes Makroblocks auszuführen. Die Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 arbeitet wie im folgenden beschrieben, um zu ermöglichen, dass die Kodierungs-Bitraten der jeweiligen Vollbilder nahe an die eingestellte mittlere Kodierungs-Bitrate für jede Vollbildzeit herankommen. In dem Fall, in dem die Kodemenge, welche in einem entsprechenden Makroblock erzeugt wird, größer als die zugeteilte Kodemenge jedes Makroblocks ist, stellt die Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 die Quantisierungsschrittgröße des nächsten Makroblocks auf einen größeren Wert ein, um die Kodemenge, die durch den nächsten Makroblock erzeugt wird, herabzudrücken. Im Gegensatz dazu stellt die Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 in dem Fall, in dem die Kodemenge, welche in entsprechend Makroblock erzeugt wird, kleiner als die zugeteilte Kodemenge jedes Makroblocks ist, die Quantisierungsschrittgröße des nächsten Makroblocks auf einen kleineren Wert ein, um auf diese Weise die erzeugte Kodemenge zu erhöhen. Es sei angemerkt, dass die Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 derart betriebsfähig ist, dass sie in dem Fall, in dem die Pufferspeicher-Rückkopplung aus dem Sendepufferspeicher 49 anzeigt, dass sich der Sendepufferspeicher 49 in einem Zustand nahe dem Überschreitungs- oder Überlaufzustand befindet, gestattet, dass die Quantisierungsschrittgröße größer wird, um ungeachtet des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der zugeteilten Kodemenge und der erzeugten Kodemenge ein Überschreiten oder einen Überlauf zu unterdrücken, während sie in dem Fall, in dem die Pufferspeicher-Rückkopplung aus dem Sendepufferspeicher 49 anzeigt, dass sich der Sendepufferspeicher 49 in einem Zustand nahe dem Unterschreitungszustand befindet, gestattet, dass der Quantisierungsschritt ungeachtet des Ergebnisses des Vergleichs zwischen der zugeteilten Kodemenge und der erzeugten Kodemenge kleiner wird, um ein Unterschreiten zu unterdrücken. Während beschrieben worden ist, dass der Vergleich zwischen der erzeugten Kodemenge und der zugeteilten Kodemenge in jedem Makroblock vorgenommen wird, um die Quantisierungsschrittgröße für jeden Makroblock umzuschalten, kann ein solches Umschalten für jede Scheibe ausgeführt werden. Während beschrieben worden ist, dass die erzeugte Kodemenge aus der Speichermenge des Sendepufferspeichers 49 erfasst wird, kann sie direkt aus dem Ausgangssignal der VLC-Schaltung 47 gewonnen werden. Die Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 führt der Quantisierschaltung 46 eine Quantisierungsschrittgröße zu, die auf diese Weise eingestellt ist.
  • Die Quantisierschaltung 46 quantisiert Koeffizientendaten, die von der DCT-Schaltung 45 zugeführt werden, mit einer Quantisierungsschrittgröße, die von der zuvor beschriebenen Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 zugeführt wird, um quantisierte Daten zu erzeugen.
  • Die VLC-Schaltung 47 ermöglicht es, dass quantisierte Daten, die von der Quantisierschaltung 46 zugeführt werden, zusammen mit der Quantisierungsschrittgröße aus der Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33, dem Prädiktionsmodus aus der Intravollbild/Vorwärts/Rückwärts/Bidirektional-Prädiktionsentscheidungsschaltung 13 und dem Bewegungsvektor aus der Bewegungs-Erfassungsschaltung 11 usw. einer Variabellängenkodierung unterzogen werden, um dem Sendepufferspeicher 49 gewonnene variabellängenkodierte Daten als einen zweiten Bitstrom zuzuführen.
  • In dieser Bildkodier-Vorrichtung liest die Quantisierungsmaß- Einstellschaltung 33, wie dies z. B. in Fig. 3 gezeigt ist, wenn in Schritt ST1 Bilddaten durch das Verzögerungselement 43 eingegeben sind, in Schritt ST2 aus der Kodiersteuerschaltung 30 eine zugeteilte Kodemenge in bezug auf ein Vollbild ein, das gegenwärtig zu kodieren ist, und dann setzt sich die Verarbeitungsoperation zu Schritt ST3 fort.
  • In Schritt ST3 führen die Schaltungen, nämlich von der Prädiktionskodierschaltung 44 bis zu der VLC-Schaltung 47, eine Prädiktionskodierungs-Verarbeitung und eine DCT-Verarbeitung von Bilddaten aus und quantisieren danach Koeffizientendaten mit einer Quantisierungsschrittgröße auf der Grundlage der zugeteilten Kodemenge, um zu ermöglichen, dass sie einer Variabelängenkodierung unterzogen werden. Dann setzt sich die Verarbeitungsoperation zu Schritt ST4 fort.
  • In Schritt ST4 wird darüber entschieden, ob die Kodierungsverarbeitung in bezug auf alle Vollbilder (Sequenz), auf die z. B. die gleiche Bildgröße oder die gleiche Übertragungsrate angewendet wird, beendet worden ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, wird die Verarbeitung beendet. Im Gegensatz dazu kehrt die Verarbeitungsoperation, wenn dies nicht der Fall ist, zu Schritt ST1 zurück. Auf diese Weise wird eine Variabelraten-Kodierung derart verwirklicht, dass sich die Kodierungsrate in Vollbildeinheiten ändert. Dementsprechend besteht selbst dann, wenn Bilder (Vollbilder) komplizierter Muster aufeinanderfolgen, keine Möglichkeit, dass veranlasst wird, dass die Quantisierungsschrittgröße in bezug auf diese Bilder groß wird, wie dies in der herkömmlichen Vorrichtung der Fall ist. Demzufolge kann eine gleichförmig hohe Bildqualität über alles gewonnen werden.
  • Der Sendepufferspeicher 49 speichert danach vorübergehend variabellängenkodierte Daten, um sie mit einer festes Bitrate auszulesen, um dadurch den Fluss der variabellängenkodierten Daten zu glätten, um sie als Bitstrom auszugeben. Der Bitstrom, der von dem Sendepufferspeicher 49 ausgegeben worden ist, wird zusammen mit z. B. einem kodierten Audiosignal, einem Synchronisierungssignal usw. gemultiplext. Ferner wird ihm ein Kode zur Fehlerkorrektur zugefügt, und es wird auf ihn eine vorbestimmte Modulation angewendet, die für das Senden oder das Aufzeichnen geeignet ist. Danach wird der Bitstrom, der auf diese Weise verarbeitet wurde, durch z. B. den Sendeweg zu der zuvor erwähnten Bilddekodier-Vorrichtung gesendet oder auf einem Bildaufzeichnungsmedium 55 aufgezeichnet, das aus einer optischen Platte, einer Magnetplatte oder einem Magnetband usw. besteht, wie dies as in the Fig. 1 gezeigt ist. Da in der zweiten Kodierschaltung 40 eine Variabellängenkodierung derart ausgeführt wird, dass z. B. die zugeteilte Kodemenge bi vorab in bezug auf ein kompliziertes Bild erhöht wird und die zugeteilte Kodemenge bi in bezug auf ein einfaches Bild herabgesetzt wird, besteht keine Notwen digkeit, eine feste hohe Rate auf die Gesamtheit anzuwenden, um eine extreme Verschlechterung der Bildqualität in bezug auf Bilder mit einem komplizierten Muster zu vermeiden, wie dies im Falle der herkömmlichen Vorrichtung gegeben ist. Demzufolge kann die Aufzeichnungszeit des Bildaufzeichnungsmediums 55 verlängert werden.
  • Andererseits invers-quantisiert die Invers-Quantisierschaltung 48 quantisierte Daten, die von der Quantisierschaltung 46 zugeführt werden, mit einer Quantisierungsschrittgröße, die in der zuvor beschriebenen Quantisierschaltung 46 benutzt wurde, um Koeffizientendaten (es wird eine Quantisierungsverzerrung zugefügt) entsprechend dem Ausgangssignal der DCT- Schaltung 45 wiederzugeben, um diese Koeffizientendaten der IDCT-Schaltung 50 zuzuführen. Die Schaltungen, nämlich von der Invers-Quantisierschaltung 48 bis zu der Addierschaltung 51, machen eine lokale Dekodierschaltung zum lokalen Dekodieren quantisierter Daten aus, die von der Quantisierschaltung 46 ausgegeben werden, um ein dekodiertes Bild, das gewonnen ist, in den Vollbildspeicher 52 als Vorwärtsprädiktionsbild oder Rückwärtsprädiktionsbild einzuschreiben. Die Bilddaten, welche in dem Vollbildspeicher 52 gespeichert sind, werden als Prädiktionsbild für das nächste zu verarbeitende Bild benutzt.
  • Während in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel die zugeteilte Kodiermenge für jede vorbestimmte Zeit, d. h. die mittlere Kodierungsrate je vorbestimmte Zeit für jedes Vollbild gewonnen wird, wobei das Vollbild als die vorbestimmte Zeit benutzt wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine solche Ausführung beschränkt. Beispielsweise kann eine GOP (Group of Pictures) gemäß der sog. MPEG (Moving Picture Expert Group) als eine vorbestimmte Zeit benutzt werden. Es sei angemerkt, dass die zuvor genannte MPEG ein allgemein verwendeter Name für das Bewegtbild-Kodiersystem ist, das in der WG (Working Group) 11 des SC (Sub Committee) 29 in dem JTC (Joint Technical Committee) der sog. ISO (International Standardization Organization) und des IEC (International Electrotechnical Committee) untersucht wird.
  • Die GOP gemäß MPEG besteht aus zumindest einem sog. I-Bild und einer Vielzahl von P-Bildern oder B-Bilder (Nicht-I-Bildern). Wenn praktischerweise angenommen wird, dass die GOP aus einem einzigen I-Bild, vier P-Bildern, die eine Periode von drei Bildern haben, und zehn B-Bildern besteht, bestimmt die Kodiersteuerschaltung 30 die zugeteilte Kodemenge für jede GOP. Hierbei ist das I-Bild das Bild, das einer Intrahalbbild- oder einer Intravollbild-Kodierung unterzogen wird. Das P-Bild ist das Bild, das nur aus der Vorwärtsrichtung vorhergesagt werden kann und einer Interhalbbild- oder Intravollbild-Kodierung unterzogen wird. Das B-Bild ist das Bild, das aus der Vorwärtsrichtung, der Rückwärtsrichtung und aus beiden Richtungen vorhergesagt werden kann und einer Interhalbbild- oder Intravollbild-Kodierung unterzogen wird.
  • Wenn angenommen wird, dass wie in Fig. 5 gezeigt z. B. zwei aufeinanderfolgende willkürliche Bilder innerhalb der GOP, die die Anzahl von Bildern hat, welche die GOP als Periode ausmachen, ein I-Bild und ein P-Bild sind und die Quantisierungsschrittgröße z. B. 1 ist, führt die erste Kodierschaltung 10 eine Prädiktionskodierungs-Verarbeitung, eine DCT- Verarbeitung und eine Variabellängenkodierungs-Verarbeitung der Bilddaten dieser I- und P-Bilder aus, um variabellängenkodierte Daten zu erzeugen, um die variabellängenkodierten Daten der Kodiersteuerschaltung 30 zuzuführen. Der Grund dafür, weshalb zwei Bilder als I-Bild u. P-Bild benutzt werden, besteht darin, die Komplexität des Musters und die Korrelation zwischen Vollbildern zu prüfen. Aus der Kodemenge, die aus dem I-Bild erzeugt wird, ist es möglich, die Komplexität des Musters zu erkennen. Aus der Kodemenge, die aus dem P-Bild erzeugt wird, ist es möglich, die Korrelation zwischen Vollbildern zu erkennen. Da eine Vielzahl aufeinanderfolgender Vollbilder im allgemeinen ähnliche Bildmerkmale haben, ist es möglich, eine Tendenz des Musters der GOP selbst dann zu erkennen, wenn diese Merkmale zwei Bildern entnommen werden.
  • Die Kodiersteuerschaltung 30 zählt (berechnet) für jede GOP die Datenmenge von I-Bild-Bits Ij und die Datenmenge von P- Bild-Bits Pj und bestimmt für jede GOP die Schwierigkeit (erzeugte Kodemenge GOP dj (j = 0 1, 2 ...) auf der Grundlage dieser Datenmengen-Bits Ij, -Bits Pj und der Anzahl N von P- Bildern, welche die GOP ausmachen, wie dies z. B. durch die folgende Gl. (5) angegeben ist:
  • GOPdi = bitIj + NxbitPj ... (5)
  • Die Kodiersteuerschaltung 30 bestimmt die zugeteilte Kodemenge, die jeder GOP zugeteilt wird, auf der Grundlage der Schwierigkeit (erzeugte Kodemenge) GOP dj für jede GOP und die Gesamtmenge benutzbarer Daten und führt diese zugeteilte Kodemenge der zweiten Kodierschaltung 40 zu.
  • Unter den gegebenen Bedingungen ist die zugeteilte Kodemenge in bezug auf die j-te GOP, wenn die Anzahl von GOPs zu M angenommen wird und die Gesamtmenge benutzbarer Daten zu B angenommen wird, GOP bj, und es wird veranlasst, dass diese zugeteilte Kodemenge GOP bj der Schwierigkeit proportional ist, wie dies durch die folgende Gl. (6) angegeben ist. Die Daten- Gesamtmenge B wird durch Addieren der zugeteilten Kodemengen GOP bj aller GOPs bestimmt, wie dies durch die folgende Gl. (7) angegeben ist. In Gl. (6) ist a eine Konstante.
  • GOPbj = axGOPdj ... (6)
  • Dementsprechend kann die Konstante a durch die folgende Gl. (8) bestimmt werden. Durch Einsetzen dieser Konstanten a in Gl. (6)
  • kann die zugeteilte Kodemenge GOPbj in bezug aut die j-te GOP durch die folgende Gl. (9) bestimmt werden.
  • Demzufolge erhöht die Kodiersteuerschaltung 30 die zugeteilte Kodemenge GOP bj in bezug auf z. B. eine GOP, in der Bilder mit kompliziertem Muster enthalten sind oder die eine niedrige Korrelation zwischen Vollbildern hat, und setzt die zugeteilte Kodemenge GOP bj in bezug auf eine GOP herab, in der Bilder mit einfachem Muster enthalten sind oder die eine hohe Korrelation zwischen Vollbildern hat.
  • Wenn der zweiten Kodierschaltung 40 wie z. B. in Fig. 6 gezeigt in einem Schritt ST1 durch das Verzögerungselement 43 Bilddaten zugeführt werden, entscheidet sie darüber, ob die Bilddaten, welche eingegeben sind, das vordere Bild der GOP sind oder nicht. Wenn dies der Fall ist, setzt sich die Verarbeitungsoperation zu Schritt ST3 fort. Wenn dies nicht der Fall ist, setzt sich die Verarbeitungsoperation zu Schritt ST4 fort.
  • In Schritt ST3 liest die zweite Kodierschaltung 40 die zuge teilte Kodemenge in bezug auf die GOP, die gegenwärtig einer Kodierung unterzogen wird, aus der Kodiersteuerschaltung 30 ein. Dann setzt sich die Verarbeitungsoperation zu Schritt ST4 fort.
  • In Schritt ST4 führt die zweite Kodierschaltung 40 eine Prädiktionskodierungs-Verarbeitung und eine DCT-Verarbeitung aus und quantisiert Koeffizientendaten mit der Quantisierungsschrittgröße auf der Grundlage der zugeteilten Kodemenge, um danach zu ermöglichen, sie einer Variabellängenkodierung zu unterziehen. Dann setzt sich die Verarbeitungsoperation zu Schritt ST5 fort.
  • Hierbei stellt die Quantisierungsmaß-Einstellschaltung 33 die zugeteilte Kodemenge für jedes Vollbild aus der zugeführten zugeteilten Kodemenge für jede GOP durch Inbetrachtziehen des Bildtyps (I-Bild, P-Bild, B-Bild) beim aktuellen Kodieren ein, z. B. des Bildtyps, der in Fig. 4 gezeigt ist. Praktisch wird die zugeteilte Kodemenge in bezug auf das I-Bild erhöht, die zugeteilte Kodemenge in bezug auf das B-Bild wird herabgesetzt, und es wird veranlasst, dass die zugeteilte Kodemenge in bezug auf das P-Bild zwischen diesen liegt.
  • In dem nachfolgenden Schritt ST5 wird darüber entschieden, ob die Kodierungsverarbeitung in bezug auf alle Vollbilder (Sequenz), auf welche die gleiche Bildgröße oder die gleiche Übertragungsrate angewendet wird, beendet worden ist oder nicht. Wenn dies der Fall ist, wird die Verarbeitung beendet. Im Gegensatz dazu kehrt die Verarbeitungsoperation, wenn dies nicht der Fall ist, zu Schritt ST1 zurück. Auf diese Weise wird eine Variabelraten-Kodierung derart verwirklicht, dass sich die Kodierungsrate für jede GOP ändert. Selbst wenn Bilder (Vollbilder) mit kompliziertem Muster aufeinanderfolgen, besteht keine Möglichkeit, dass veranlasst wird, dass die Quantisierungsschrittgröße in bezug auf diese Bilder groß wird, wie dies in der herkömmlichen Vorrichtung der Fall ist.
  • Als Ergebnis ist es möglich, eine gleichförmig hohe Bildqualität über alles zu gewinnen. Ferner kann, da die zugeteilte Kodemenge für jede GOP in diesem Ausführungsbeispiel auf der Grundlage zweier Bilder bestimmt wird, eine Verarbeitung mit einer verglichen mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel höheren Geschwindigkeit ausgeführt werden. Es sei angemerkt, dass es selbstverständlich ist, die zugeteilten Kodemengen der jeweiligen GOPs auf der Grundlage der Datenmengen aller Bilder innerhalb einer GOP zu bestimmen.
  • Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Während z. B. die Transformationskodierung in den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen die DCT-Technik benutzt wird, kann stattdessen die sog. Strato-Transformation, die Haar-Transformation oder die Wavelet-Transformation usw. angewendet werden.
  • Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich benutzt die vorliegende Erfindung ein Schema, das es erlaubt, ein Eingangs-Videosignal einer Kodierung, z. B. der Prädiktionskodierung, einer DCT-Verarbeitung, einer Quantisierung mit einer festen Quantisierungsschrittgröße und einer Variabellängenkodierung zu unterziehen, um erste kodierte Daten zu erzeugen, um die zugeteilte Kodemenge für jedes Vollbild oder für jede GOP auf der Grundlage der Datenmenge für jede vorbestimmte Zeit, z. B. für jedes Vollbild oder für jede GOP, aus den ersten kodierten Daten und der Gesamtmenge benutzbarer Daten zu bestimmen (berechnen), um das Eingangs-Videosignal für jede vorbestimmte Zeit auf der Grundlage der zugeteilten Kodemenge zu kodieren, um zweite kodiert Daten zu erzeugen. Auf diese Weise wird eine Variabelratenkodierung derart verwirklicht, dass sich die Kodierungsrate für jede vorbestimmte Zeit ändert. Als Ergebnis besteht selbt dann, wenn Bilder (Vollbilder) mit kompliziertem Muster aufeinanderfolgen, keine Möglichkeit, dass veranlasst wird, dass die Quantisie rungsschrittgröße in bezug auf diese Bilder groß wird, wie dies in der herkömmlichen Vorrichtung der Fall ist. Demzufolge kann eine gleichförmig hohe Bildqualität über alles gewonnen werden.
  • Ferner kann, da zweite kodierte Daten, die in einer Weise gewonnen werden, wie sie zuvor beschrieben wurde, eine variable Rate haben, in dem Fall, in dem solche kodierte Daten auf Bildaufzeichnungsmedien aufgezeichnet werden, eine begrenzte Speicherkapazität wirksam ausgenutzt werden, und die Aufzeichnungszeit der Bildaufzeichnungsmedien kann verlängert werden. Zusätzlich können Bilddaten hoher Bildqualität gleichförmig über die Gesamtheit von den Bildaufzeichnungsmedien wiedergegeben werden.

Claims (18)

1. Verfahren zum Kodieren von Quell-Videodaten, welches Verfahren Schritte umfasst zum
Kodieren (10) der Quell-Videodaten, um erste kodierte Daten zu erzeugen,
Erfassen (31, 32) einer Schwierigkeit beim Kodieren der Quell-Videodaten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage einer Menge der ersten kodierten Daten,
Entscheiden (33) über eine Quantisierungsschrittgröße in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage der Menge der ersten kodierten Daten und der Gesamtmenge von Daten, die benutzt werden können, wobei die Quantisierungsschrittgröße abhängig von der Schwierigkeit derart geändert wird, dass die Quantisierungsschrittgröße kleiner wird, wenn die Quell-Videodaten komplexer sind, und die Quantisierungsschrittgröße größer wird, wenn die Quell-Videodaten einfacher sind, und
Kodieren (40) der Quell-Videodaten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit unter Benutzung der Quantisierungsschrittgröße, für die entschieden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zumindest ein Teil der Quell-Videodaten mit einer festen Quantisierungsschrittgröße guantisiert (16) wird, um die ersten kodierten Daten zu erzeugen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schwierigkeitserfassungsschritt umfasst: das Erfassen (31) einer Menge der ersten kodierten Daten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit und das Bestimmen (32) einer Kodierungsrate in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage der Gesamtmenge der Daten und der Menge der ersten kodierten Daten, die in jeder vorbestimmten Zeiteinheit erfasst wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Bestimmen (32) der Kodierungsrate ein proportionales Zuordnen der Gesamtmenge der Daten in Abhängigkeit von der Menge der ersten kodierten Daten umfasst, die in jeder vorbestimmten Zeiteinheit erfasst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Kodierungsrate für jeweils ein Vollbild auf der Grundlage der Gesamtmenge der Daten und der Menge der ersten kodierten Daten, die für jeweils ein Vollbild erfasst ist, bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Kodierungsrate für jede Gruppe von Bildern (GOP), die aus einer Vielzahl von Vollbildern besteht, auf der Grundlage der Gesamtmenge der Daten und der Menge der ersten kodierten Daten, die in zumindest einem Teil jeder Gruppe von Bildern (GOP) erfasst ist, bestimmt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Kodierungsrate für jede Gruppe von Bildern (GOP) auf der Grundlage der Menge der ersten kodierten Daten, die in einem intravollbildkodierten Bild und einem vorwärtsprädiktivkodierten Bild in der Gruppe von Bildern (GOP) erfasst ist, bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem
ein Bewegungsvektor eines Makroblocks der Quell-Videodaten erfasst (11) wird,
der erstgenannte Kodierungsschritt (10) ein Kodieren des Makroblocks der Quell-Videodaten unter Benutzung des erfassten Bewegungsvektors umfasst, um die ersten kodierten Daten zu erzeugen, und
der zweitgenannte Kodierungsschritt (40) ein Kodieren des Makroblocks der Quell-Videodaten unter Benutzung des op timalen Quantisierungsschritts und des erfassten Bewegungsvektors umfasst.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem
ein Prädiktionsmodus für einen Makroblock der Quell- Videodaten ausgewählt wird,
der erstgenannte Kodierungsschritt (10) das Kodieren des Makroblocks der Quell-Videodaten unter Benutzung des ausgewählten Prädiktionsmodus umfasst, um die ersten kodierten Daten zu erzeugen, und
der zweitgenannte Kodierungsschritt (40) das Kodieren des Makroblocks der Quell-Videodaten unter Benutzung des optimalen Quantisierungsschritts und des ausgewählten Prädiktionsmodus umfasst.
10. Vorrichtung zum Kodieren von Quell-Videodaten, welche Vorrichtung umfasst:
ein erstes Kodiermittel (10) zum Kodieren der Quell- Videodaten, um erste kodierte Daten zu erzeugen,
ein Kodierungssteuermittel (31, 32) zum Erfassen einer Schwierigkeit beim Kodieren der Quell-Videodaten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage einer Menge der ersten kodierten Daten,
ein Quantisierungsschrittgrößen-Steuermittel (33) zum Entscheiden über eine Quantisierungsschrittgröße in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage der Menge der ersten kodierten Daten und der Gesamtmenge der Daten, die benutzt werden können, wobei die Quantisierungsschrittgröße abhängig von der Schwierigkeit derart geändert wird, dass die Quantisierungsschrittgröße kleiner wird, wenn die Quell-Videodaten komplexer sind, und die Quantisierungsschrittgröße größer wird, wenn die Quell-Videodaten einfacher sind, und
ein zweites Kodiermittel (40) zum Kodieren der Quell- Videodaten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit unter Benutzung der Quantisierungsschrittgröße, für die entschieden ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, in der das erste Kodiermittel (10) ein Quantisiermittel (16) zum Quantisieren zumindest eines Teils der Quell-Videodaten mit einer festen Quantisierungsschrittgröße umfasst.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, in der das Kodierungssteuermittel (31, 32) umfasst: ein Erfassungsmittel (31) zum Erfassen einer Menge der ersten kodierten Daten in jeder vorbestimmten Zeiteinheit und ein Bestimmungsmittel (32) zum Bestimmen einer Kodierungsrate in jeder vorbestimmten Zeiteinheit auf der Grundlage der Gesamtmenge der Daten und der Menge der ersten kodierten Daten, die in jeder vorbestimmten Zeiteinheit erfasst wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, in der das Bestimmungsmittel (32) betreibbar ist, um die Gesamtmenge der Daten in Abhängigkeit von der Menge der ersten kodierten Daten, die in jeder vorbestimmten Zeiteinheit erfasst wird, proportional zuzuordnen.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, in der das Kodierungssteuermittel (31, 32) betreibbar ist, um die Kodierungsrate für jeweils ein Vollbild auf der Grundlage der Gesamtmenge der Daten und der Menge der ersten kodierten Daten, die für jeweils ein Vollbild erfasst wird, zu bestimmen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, in der das Kodierungssteuermittel (31, 32) betreibbar ist, um die Kodierungsrate für jede Gruppe von Bildern (GOP), die aus einer Vielzahl von Vollbildern besteht, auf der Grundlage der Gesamtmenge der Daten und der Menge der ersten kodierten Daten, die in zumindest einem Teil jeder Gruppe von Bildern (GOP) erfasst wird, zu bestimmen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, in der das Kodierungssteuermittel (31, 32) betreibbar ist, um eine Kodierungsrate für jede Gruppe von Bildern (GOP) auf der Grundlage der Menge der ersten kodierten Daten, die in einem intravollbildkodierten Bild und einem vorwärtsprädiktivkodierten Bild in der Gruppe von Bildern (GOP) erfasst wird, zu bestimmen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, in der
ein Mittel (11) zum Erfassen eines Bewegungsvektors eines Makroblocks der Quell-Videodaten vorgesehen ist,
das erste Kodiermittel (10) betreibbar ist, um den Makroblock der Quell-Videodaten unter Benutzung des erfassten Bewegungsvektors zu kodieren, um die ersten kodierten Daten zu erzeugen, und
das zweite Kodiermittel (40) betreibbar ist, um den Makroblock der Quell-Videodaten unter Benutzung des optimalen Quantisierungsschritts und des erfassten Bewegungsvektors zu kodieren.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, in der
ein Mittel zum Auswählen eines Prädiktionsmodus für einen Makroblock der Quell-Videodaten vorgesehen ist,
das erste Kodiermittel (10) betreibbar ist, um den Makroblock der Quell-Videodaten unter Benutzung des ausgewählten Prädiktionsmodus zu kodieren, um die ersten kodierten Daten zu erzeugen, und
das zweite Kodiermittel (40) betreibbar ist, um den Makroblock der Quell-Videodaten unter Benutzung des optimalen Quantisierungsschritts und des ausgewählten Prädiktionsmodus zu kodieren.
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