DE69620094T2

DE69620094T2 - Videokodierungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69620094T2
Application number: DE69620094T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Chujoh; Kenshi Dachiku; Yoshihiro Kikuchi; Takeshi Nagai
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2016-10-26
Also published as: DE69620094D1; EP0771120B1; EP1761070A1; US6002802A; EP1170957A3; EP0771120A3; EP1170957A2; EP1170957B1; DE69637343D1; DE69637343T2; US6188792B1; EP0771120A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Video- Codiervorrichtung zur Kompressions-Codierung eines Videobilds in eine kleine Anzahl von Bits und insbesondere auf eine Video-Codiervorrichtung, die imstande ist, Daten mit einer Codierungs-Frame-Rate zu codieren, die für die Bildqualität geeignet ist, und das Verzögerungsausmaß bei der Ausgabe codierter Daten zu verringern.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Codiervorrichtung zur Kompressions-Codierung eines Bilds in eine kleine Anzahl von Bits und eine Decodiervorrichtung zum Rekonstruieren des Bilds durch Dekomprimieren der kompressions-codierten Daten und insbesondere auf eine Video- Codiervorrichtung sowie eine Video-Decodiervorrichtung, die einen Inter-Codierungsmodus und einen Intra-Codierungsmodus aufweisen und Auffrischen durch gezwungenes Einstellen eines Intra-Codierungsbereichs (intra encoding domain) durchführen.
Als eine Technik zur Kompressions-Codierung von Bildern in eine kleine Anzahl von Bits, um die Bilder in Systemen zur Übertragung oder zur Speicherung von Bildern, wie beispielsweise bei einem Videophon, einem Telekonferenzsystem, einem tragbaren Terminal, einem digitalen Videobandsystem und einem digitalen Fernseh/Rundfunk-System zu senden oder zu speichern, wurden verschiedene Verfahren, wie beispielsweise Bewegungskompensation, diskrete Cosinustransformation, Subband-Codierung, Pyramid-Codierung und Kombinationen dieser Verfahren entwickelt.
Zusätzlich werden ISO, MPEG1, MPEG2, ITU-T, H. 261 und H. 262 als internationale Standardsysteme der Video- Kompressionscodierung festgelegt. Alle diese Systeme sind Kompressions-Codierungsschemata, die Bewegungskompensation, adaptive Prädiktion und diskrete Cosinustransformation kombinieren, wobei die Einzelheiten beispielsweise in Referenz 1 (Hiroshi Yasuda ed., "International Standard of Multimedia Encoding", Maruzen, Juni 1991) beschrieben sind.
Wenn eine Video-Codiervorrichtung mit irgendeiner dieser Bildkompressions-Codiertechniken ein Videobild mit einer niedrigen Bildrate, wie beispielsweise 64 kbps oder niedriger codiert, ist es schwierig, das Bild mit der gleichen Teilbild- oder Frame-Rate wie ein Eingangs-Videosignal zu codieren. Daher besteht eine allgemeine Vorgehensweise darin, ein Eingangsvideosignal in Einheiten einiger Teilbilder oder Frames zu codieren, um dadurch eine Codierung mit einer abgesenkten Codierungs-Frame-Rate durchzuführen. Wenn ein Frame vollständig codiert ist, werden die codierten Daten des Frames vorübergehend in einem Ausgangspuffer gespeichert und an einen Übertragungskanal oder ein anderes System mit einer vorbestimmten codierten Datenübertragungsrate (Codierungsbitrate) ausgegeben.
Die Einstellung der Codierungs-Frame-Rate ist bestimmend, da sie eine große Auswirkung auf die Codierungsqualität hat. Wenn die Codierungs-Frame-Rate fest ist und die Frame-Rate eines Eingangsvideosignals 30 Hz ist, werden diskrete Werte, wie beispielsweise 30 Hz, 15 Hz, 10 Hz, 7,5 Hz, 6 Hz, 5 Hz, 4,29 Hz und 3 Hz als Codierungs- Frame-Rate in Übereinstimmung mit der Anzahl von Frames als eine Einheit der Codierung bestimmt. Beispielsweise ist die Bewegung zufriedenstellend, jedoch die Bildqualität niedrig, wenn die Codierung bei 10 Hz durchgeführt wird, und die Bildqualität hoch, jedoch die Bewegung nicht zufriedenstellend ist, wenn die Codierung mit 7,5 Hz durchgeführt wird. Es gibt ein weiteres Problem, dass sich die Bildqualität plötzlich verschlechtert, wenn eine Szene, in der sich ein Objekt mit hoher Geschwindigkeit bewegt, erscheint.
Dem gemäß wird eine Codierungssteuerung, die die Codierungs-Frame-Rate in Übereinstimmung mit einer Veränderung der Bildqualität ändert, entwickelt. Ein Beispiel ist ein Simulationsmodell TMN5 (ITU-T TSS LBC-95 SG15 WP15/1 VIDEO CODEC TEST MODEL, TMN5, Januar 1995), das in der Standardisierungsarbeit von H, 263 verwendet wird, das ein Videocodierungs-Standardsystem für PSTN (Public Switched Telephone Network) ist. Dieses Simulationsmodell verwendet einen Algorithmus (TMN-Algorithmus) für variable Frame- Raten/Codierungssteuerung, durch den sich die Codierungs- Frame-Rate während des Codierens ändert. Bei dem TMN- Algorithmus wird, wenn sich das Mittel des Quantisierungsparameter QP in dem direkt vorhergehenden Frame verringert, wird die Ziel-Codierungs-Frame-Rate in dem nächsten Frame erhöht, um die Zielanzahl von Codierungsbits (die Zielanzahl von Bits) in dem Frame zu verringern. Wenn sich umgekehrt das Mittel der Quantisierungsparameter QP in dem direkt vorhergehenden Frame erhöht, wird die Codierungs- Frame-Rate in dem nächsten Frame verringert, um die Zielanzahl von Bits in dem Frame zu erhöhen.
Wenn ein Kompressions-Codierungssystem, wie beispielsweise das vorliegende, auf die Video-Codierung zur Kommunikation oder für den Rundfunk angewendet wird, ist es wünschenswert, dass die Verzögerung der Übertragung von codierten Daten klein ist, um eine Echtzeitkommunikation zu ermöglichen.
Unglücklicherweise wird bei herkömmlichen Video- Codiervorrichtungen, die einen Algorithmus, wie beispielsweise den TMN-Algorithmus, verwenden, der die Anzahl codierter Bits durch Ändern der codierten Frame-Raten in Übereinstimmung mit Änderungen der Bildqualität ändert, die Verzögerung der Datenübertragung in einem Ausgangspuffer nicht berücksichtigt. Dies wirft das Problem auf, dass eine große Verzögerung eintritt, wenn codierte Daten ausgegeben werden.
Ein repräsentatives Beispiel der Techniken effizienter Komprimierung von Videosignalen ist ein adaptives Bewegungskompensations-Prägdiktions-Codierungsschema, das ein Prädiktionsfehlersignal codiert (Inter-Frame-codiert), das die Differenz zwischen einem Eingangsvideosignal und einem Prädiktionsbildsignal ist, das durch Durchführen der Bewegungskompensations-Prädiktion für das Eingangsvideosignal erhalten wird, und das codierte Prädiktionsfehlersignal überträgt.
Wenn dieses Bewegungskompensations- Prädiktionscodierschema auf Video-Codierung zur Kommunikation oder für den Rundfunk angewendet wird, ist es wünschenswert, dass die Verzögerung der Datenübertragung klein ist, um eine Echtzeitkommunikation zu ermöglichen. Ferner wird der Inhalt von Frame-Speichern (Speichermedien) eines Codierers und eines Decodierers infolge eines Burstfehlers in einem Übertragungskanal voneinander unterschiedlich gemacht. Ein allgemeines Verfahren zum Lösen dieses Problems, um eine Echtzeitkommunikation oder Rundfunk zu erreichen, besteht darin, einen Frame durch periodisches Einfügen eines Pixelbereichs zum Durchführen der Intra-Frame-Codierung in den Frame einzufügen, so dass sich die Anzahl codierter Bits nicht von einem Frame zu einem anderen verändert.
Beispielsweise wird die Auffrischung wie folgt in dem System (ISO-IEC CD13818-2) durchgeführt, das in der Standardisierung von MEPG2 untersucht wurde. Das heißt, dass ein Intra-Frame-Codierungsmodus (Intra-Modus) und ein Inter- Frame-Codierungsmodus (Inter-Modus) in Einheiten von 16 Pixel · 16 Pixel umgeschaltet werden, die als ein Makroblock bezeichnet werde. Bei einem Frame, der 30 vertikale Makroblöcke · 44 horizontale Makroblöcke umfasst, werden zwei horizontale Makroblockzeilen in dem Intra-Modus codiert, und Zeilen werden in Einheiten von zwei Zeilen für jede Framezeit geschoben, um einen Zyklus mit 15 Frames zu bilden. Dieses Verfahren wird Intra-Slice genannt. Wenn ein bestimmter Bereich in dem Inter-Modus bei diesem Verfahren zu codieren ist, wird ein Bewegungsvektor-Suchbereich derart begrenzt, so dass die Suche nicht von einem anderen Bereich durchgeführt wird, der noch nicht aufgefrischt wurde. Das heißt, dass in der Intra-Slice, in der die Auffrischrichtung abwärts ist, ein Aufwärts-Bewegungsvektor die Richtung ist, die sich auf die Begrenzung bezieht. Mit dieser Begrenzung wird gewährleistet, dass die Auffrischung, sogar im schlimmsten Fall, in (zwei Zyklen - 1)-Zeiten, abgeschlossen ist.
Das Problem der Auffrischung besteht darin, dass die Anzahl codierter Bits in dem Intra-Modus gewöhnlich das Doppelte der Anzahl codierter Bits in dem Inter-Modus für die gleichen Quantisierungsparameter ist. Um eine Codierung mit der gleichen Rate durchzuführen, müssen daher die Quantisierungsparameter durch das Ausmaß der Auffrischung erhöht werden, und dies verschlechtert die Bildqualität.
Auch wenn ein Long-Burst in einem Übertragungskanal oder einem Speichermedium auftritt, wenn ein Videobild codiert wird, können codierte Daten von zumindest einigen Frames nicht korrekt decodiert werden. Folglich wird bei einem Video-Decodierer das decodierte Bild in hohem Maße verschlechtert, bis im schlimmsten Fall die Auffrischung in dem (zwei Zyklen - 1)-Frame durchgeführt wird.
Ferner ist es notwendig, wenn ein Bewegungsvektor begrenzt ist, wenn es einen globalen Bewegungskompensationsmodus gibt, in dem die Bewegungskompensation für einen gesamten Frame durchgeführt wird, den globalen Bewegungsvektor zu begrenzen, falls der Vektor in der Richtung der Begrenzung ist. Dies verschlechtert in hohem Maße die Bildqualität.
Die EP-0 545 874 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildcodierung, wobei das Verfahren mit der Verhinderung des Überlaufs des Pufferspeichers, und damit, dass der Pufferspeicher vorzeitig geleert wird, befasst ist. Um diese Aufgabe zu erfüllen, wird der Pufferspeicherinhalt durch Überspringen (skipping) der Codierung einer Anzahl von Frames und/durch Einstellen bestimmter Komponenten auf Null in dem Bitstrom geregelt.
Die US-5 241 401 bezieht sich ebenfalls auf eine Bildsignal-Codiervorrichtung und ein Verfahren zum Steuern der Quantisierungsschrittgröße in Übereinstimmung mit Frame- Überspringungszahlen. Hier umfasst die Vorrichtung einen akkumulierten Betrag des Korrekturpuffers, der die Erhöhung oder Verringerung des in dem Pufferakkumulierten Betrags vorhersagt, um eine genauere Steuerung der Quantisierungsschrittgröße bereitzustellen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Video- Codiervorrichtung bereitzustellen, die imstande ist, Daten mit einer Codierungs-Frame-Rate zu codieren, die für die Bildqualität geeignet ist, und das Verzögerungsausmaß bei der Ausgabe codierter Daten zu verringern.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Video- Codiervorrichtung und eine Video-Decodiervorrichtung bereitzustellen, die imstande ist, die Bildqualität zu verbessern und die Störung der Bildqualität infolge von Mischen eines Fehlers in die codierten Daten zu unterdrücken, ohne die Wirkung des Auffrischens zu verringern.
Eine Video-Codiervorrichtung gemäß der Erfindung umfasst Codierungsmittel zum Codieren eines Eingangsbildsignals und zum Ausgeben codierter Daten; und Ausgabepuffermittel zum vorübergehenden Halten der codierten Daten und zum Ausgeben der codierten Daten mit einer Übertragungsrate; gekennzeichnet durch: erste Steuermittel zum Bestimmen der Zielanzahl von Bits zum Codieren mit der Übertragungsrate und einer eingestellten Frame-Rate, um eine Verzögerung beim Ausgeben der in dem Puffermittel gehaltenen codierten Daten mit der Übertragungsrate innerhalb einer Grenzverzögerungszeit einzustellen, und zum Begrenzen der Anzahl der durch das Codierungsmittel erzeugten codierten Bits in Übereinstimmung mit der Zielanzahl der Bits zum Codieren; und zweite Steuermittel zum Überspringen des Eingangsbildsignals, das in das Codierungsmittel in Frame- Einheiten eingegeben wurde, bis die Anzahl von in dem Ausgangspuffermittel gehaltener codierter Bits einen Wert erreichen, der von der Übertragungsrate, der Grenzverzögerungszeit und der Codierungs-Frame-Rate bestimmt wird, und um dadurch eine Frame-Rate in Übereinstimmung mit der Anzahl codierter Bits zu steuern.
Die Erfindung und ihre bevorzugten Ausführungsformen ermöglichen, dass ein Codieren mit einer Codierungs-Frame- Rate durchgeführt wird, die für die Bildqualität geeignet ist, und das Verzögerungsausmaß bei der Ausgabe codierter Daten verringert werden kann.
Ferner steuert der erste Steuerabschnitt den Quantisierungsparameter des Codierungsabschnitts auf der Grundlage der Zielanzahl von Bits und der Bildkomplexität des Eingangsbildsignals. Folglich kann eine Codierung mit einer Codierungs-Frame-Rate durchgeführt werden, die für die Bildqualität geeigneter ist, und das Verzögerungsausmaß bei der Ausgabe codierter Daten kann verringert werden.
Diese Erfindung kann vollständiger aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstanden werden, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Video-Codiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen Graph zum Erläutern des Prinzips der Verarbeitung einer Codierungssteuerschaltung;
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern der von der Codierungssteuerschaltung für einen Frame durchgeführte Verarbeitung;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern der Verarbeitung des Einstellens der Zielanzahl von Bits jedes Frames;
Fig. 5 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern der Verarbeitung zum Bestimmen einer Codierungs-Frame-Rate;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern einer weiteren Verarbeitung, die von der Codierungssteuerschaltung für einen Frame durchgeführt wird;
Fig. 7 eine Ansicht zum Erläutern des Formats eines Makroblocks;
Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Funkkommunikationssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung, in der die Video-Codiervorrichtung der Erfindung angewendet wird;
Fig. 9 eine Ansicht, die ein Beispiel des Funkkommunikationssystems gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Video- Codiervorrichtung;
Fig. 11 eine Ansicht zum Erläutern von Intra-Slice und des Betriebs einer Auffrisch-Bestimmungsschaltung;
Fig. 12 eine Ansicht zum Erläutern des Intra-Slice und des Betriebs der Auffrisch-Bestimmungsschaltung;
Fig. 13 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern der Arbeitsweise der Auffrisch-Bestimmungsschaltung, die einen Fall darstellt, bei dem die Auffrischung durch Intra- Slice durchgeführt wird;
Fig. 14 ein Ablaufdiagramm zum Erläutern einer weiteren Arbeitsweise der Auffrisch-Bestimmungsschaltung, die einen Fall darstellt, bei dem die Auffrischung durch eine Intra-Spalte durchgeführt wird;
Fig. 15 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Video- DeCodiervorrichtung;
Fig. 16 eine Ansicht zum Erläutern der Arbeitsweise einer Long-Burst-Bestimmungsschaltung;
Fig. 17 eine Ansicht zum Erläutern der Arbeitsweise eines Modusselektors; und
Fig. 18 ein Diagramm zum Erläutern des Auffrischens.
Eine Video-Codiervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.
Mit Bezug auf Fig. 1 wird ein Eingangsvideosignal in einen Codierer 17 an einem Schalter 101 eingegeben. Unter der Steuerung einer Codierungssteuerschaltung 116 wird ein Eingangsvideosignal eines zu codierenden Frames von dem Schalter 101 ausgewählt und in Makroblöcke durch eine Blocksegmentierungsschaltung 102 segmentiert. Das in Makroblöcke segmentierte Eingangsvideosignal wird in einen Subtrahierer 103 eingegeben. Der Subtrahierer 103 berechnet die Differenz zwischen dem Eingangsbildsignal und einem Prädiktionsbildsignal, das wie nachstehend beschrieben gebildet wird, und erzeugt später ein Prädiktionsfehlersignal. Ein Modusauswahlschalter 104 wählt ein Prädiktionsfehlersignal oder das Eingangsvideosignal aus der Blocksegmentierungsschaltung 102 aus. Eine DCT-Schaltung (Discrete Cosine Transform-Schaltung) 105 führt die diskrete Cosinustransformation für das ausgewählte Signal durch. Die von der DCT-Schaltung 105 erhaltenen DCT-Koeffizientendaten werden von einem Quantisierer 106 quantisiert. Das von dem Quantisierer 106 quantisierte Signal wird in zwei Signale aufgeteilt. Ein Signal wird von einem Codierer variabler Länge 113 mit variabeler Länge codiert. Das andere Signal wird an einen Entquantisierer 107 und eine IDCT-Schaltung (Inverse Discrete Cosine Transform-Schaltung) 108 geliefert, wo das Signal einer der von dem Quantisierer 106 und der DCT- Schaltung 105 durchgeführten Verarbeitung entgegengesetzten Verarbeitung unterworfen wird. Ein Addierer 109 addiert das verarbeitete Signal zu einem Eingangsprädiktionsbildsignal von einem Schalter 112, wodurch ein lokal decodiertes Signal erzeugt wird. Dieses lokal decodierte Signal wird in einem Frame-Speicher 110 gespeichert und in eine Bewegungskompensationsschaltung 111 eingegeben, um ein Prädiktionsbildsignal zu erzeugen.
Die Codierungssteuerschaltung 116 steuert den Codierer 117 auf der Grundlage von codierten Daten von dem Codierer 117, der Anzahl codierter Bits (die Anzahl verschlüsselter Bits) von dem Codierer variabler Länge 113 und einer Pufferkapazität von einem Ausgangspuffer 115 und liefert notwendige Daten an den Codierer variabler Länge 113. Die von dem Codierer variabler Länge 113 codierten Daten werden von einem Multiplexer 114 multiplext, mit einer festen Ausgangsrate (Codierungsbitrate) von dem Ausgangspuffer 115 geglättet und als codierte Daten übertragen.
Die Codierungssteuerschaltung 116 empfängt ein Signal, das über eine Codierungsbitrate (Rate (Bit/Sekunde)) der von dem Ausgangspuffer 117 ausgegebenen codierten Daten informiert, ein Signal, das über eine Codierungs-Frame-Rate (f_rate (Hz)) informiert, und ein Signal, das über ein für die ausgegebenen codierten Daten von dem Ausgangspuffer 115 erlaubte Verzögerungszeit informiert, d.h. eine Grenzverzögerungszeit (limit_delay (msec)). Auf der Grundlage der Information, die durch diese Signale voreingestellt wird, steuert die Codierungssteuerschaltung 116 die Anzahl von dem Codierer 117 erzeugtem codierten Bits, so dass die Verzögerungszeit der von dem Ausgangspuffer 117 ausgegebenen codierten Daten innerhalb der Grenzverzögerungszeit ist (limit_delay (msec)).
Das Prinzip der Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 sei angenommen, dass, wenn eine Codierung eines Frames abgeschlossen ist, die codierten Daten des Frames vollständig in den Ausgangspuffer 115 eingegeben sind, und die codierten Daten von dem Ausgangspuffer in Übereinstimmung mit der Codierungsbitrate (Bit/sec) ausgegeben werden.
Eine mittlere Verzögerungszeit ave_delay (msec) hängt von einer Pufferkapazität B des Ausgangspuffer 115 ab. Die Verzögerungszeit (delay_time (msec)) in einem Frame einer Frame-Nummer oder -Zahl (f_no) n wird durch Teilen einer Spitzenpufferkapazität B[n] erhalten, wenn der Frame der Frame-Zahl n vollständig von der Codierungsbitrate (rate) und durch Multiplizieren des Quotienten durch 1000 codiert wird. Die mittlere Verzögerungszeit ave_delay ist das Mittel der bis zu diesem Punkt berechneten Verzögerungszeiten.
Bei dieser Ausführungsform besteht die Grundsteuerung darin, die Zielanzahl von Bits (target) jedes zu codierenden Frames zu berechnen, und auf der Grundlage dieser Zielanzahl von Bits (target) den Quantisierungsparameter und die Codierungs-Frame-Rate zu ändern, d.h. die Anzahl von zu überspringenden Frames, wodurch die Verzögerungszeit konstant gehalten wird.
Es sei angenommen, dass ein Anfangswert der Zielanzahl von Bits (target) jedes Frames durch Teilen der Codierungsbitrate (rate) durch die eingestellte Codierungs- Frame-Rate f_rate erhalten wird. Die eingestellte Frame-Rate f_rate muss kein Wert sein, der durch Teilen einer Frame-Rate FR eines Eingangsvideosignals durch eine natürliche Zahl erhalten wird. Dem gemäß nimmt die eingestellte Codierungs- Frame-Rate f_rate im Gegensatz zu dem Fall einer festen Codierungs-Frame-Rate keinen diskreten Wert an, und dies erhöht den Freiheitsgrad. Als Beispiel kann ein Wert, wie beispielsweise 7,25 (Hz) als f_rate eingestellt werden. Um das Einstellen der Verzögerungszeit zu gewährleisten, wenn jedoch die mittlere Verzögerungszeit ave_delay bis zu diesem Punkt den eingestellten Wert limit_delay überschreitet, wird die Zielanzahl von Bits (target) jedes Frames um den überschrittenen Betrag verringert.
Ein Verfahren zum Bestimmen eines als nächstes zu codierenden Frames wird wie folgt durchgeführt. Das heißt, codierte Daten werden geliefert, bis die Pufferkapazität B gleich oder kleiner als ein Betrag ist, der durch Subtrahieren der Standardzielanzahl von Bits rate/frame (bit) von einer Pufferkapazität rate*limit_delay/1000 (bit) erhalten wird, was der voreingestellten Codierungsbitrate und Grenzverzögerungszeit entspricht. Es sei angenommen, dass ein Wert, der ein als nächstes zu codierendes Frame angibt, durch f_cnt dargestellt ist. Wenn die Steuerung auf diese Art und Weise durchgeführt wird, überschreitet die Verzögerungszeit delay_time nicht den eingestellten Wert limit_delay, falls die Anzahl codierter Bits in dem nächsten Frame verringert wird, um kleiner als die Zielanzahl von Bits zu sein.
Wenn die tatsächliche Anzahl codierter Bits in hohem Maße die Zielanzahl von Bits (target) überschreitet, steigt f_cnt an, und eine große Anzahl von Eingangs-Frames werden übersprungen. Dies verringert die Codierungs-Frame-Rate. Wenn umgekehrt die Anzahl codierter Bits viel kleiner als die Zielanzahl von Bits ist, verringert sich f_cnt, und eine kleinere Anzahl von Frames als gewöhnlich werden übersprungen. Dies erhöht die Codierungs-Frame-Rate.
Wie es oben beschrieben ist, wird die Anzahl codierter Bits durch Einstellen der Zielanzahl von Bits (target) jedes Frames begrenzt, und auf der Grundlage der resultierenden Anzahl codierter Bits wird ein als nächstes zu codierendes Frame bestimmt. Folglich wird eine für die Bildqualität geeignete Codierungs-Frame-Rate verwirklicht, und die mittlere Verzögerungszeit der von dem Ausgangspuffer 150 ausgegebenen codierten Daten kann auf weniger als die eingestellte Grenzverzögerungszeit verringert werden.
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm zum Erläutern der von der Codierungssteuerschaltung 116 für jeden Frame durchgeführten Verarbeitung, wenn die Codierung in Einheiten von Frames der in Fig. 1 gezeigten Videocodiervorrichtung durchgeführt wird.
Zuerst wird vor dem Codieren jedes Frames die Zielanzahl von Bits (target) jedes Frames eingestellt (Schritt S101). Auf der Grundlage dieses "target" wird ein Bezugs- Quantisierungsparameter b_QP für jeden verwendeten Frame, wenn der Quantisierer 106 die Quantisierung durchführt, eingestellt (Schritt S102).
Im Anschluß wird, bevor die Codierung für jeden Makro- Frame durchgeführt wird, der Quantisierungsparameter QP berechnet (Schritt S103). Die Codierung wird durch Steuern des Quantisierers 106 auf der Grundlage des berechneten Werts (Schritt S104) durchgeführt. Dieser Quantisierungsparameter QP ist ein Quantisierungsparameter bei der Intra-Frame- Codierung.
Wenn die Codierung eines Frames abgeschlossen ist, wird die Anzahl f_cnt von Frames, die ohne codiert zu werden, zu überspringen sind, durch eine später zu beschreibende Verarbeitung berechnet, und ein als nächsten zu codierenden Frame wird bestimmt (Schritt S105). Der Eingangsvideosignalschalter 101 wird derart gesteuert, dass die Anzahl f_cnt von Frames übersprungen (ausgedünnt) wird.
Die Verarbeitung des Einstellens der Zielanzahl von Bits (target) jedes Frames, die bei Schritt S101 von Fig. 3 durchgeführt wird, wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm in Fig. 4 beschrieben.
Für den ersten Frame (Frame-Zahl f_no = 1) wird die Zielanzahl von Bits (target) jedes Frames auf die voreingestellte Codierungsbitrate (rate) als ein Anfangswert eingestellt (Schritte S201 und S202). Für den zweiten und jeden nachfolgenden Frame (Frame-Zahl f_no = 2 oder mehr) wird die Zielanzahl von Bits (target) zuerst auf einen Wert eingestellt, der durch Teilen der eingestellten Codierungsbitrate (rate) durch die eingestellte Codierungs- Frame-Rate f_rate erhalten wird (Schritt S203). Wenn jedoch die mittlere Verzögerungszeit ave_delay der codierten Daten von Frames bis zu dem vorherigen Frame die eingestellte Verzögerungszeit limit_delay überschreitet (Schritt S201), wird die. Anzahl von Bits, die dem überschrittenen Betrag entsprecht, von dem "target" abgezogen (Schritt S205).
Ferner, wenn der eingestellte Wert des "target" kleiner als der durch Teilen des eingestellten Werts "rate" durch die Frame-Rate FR des Eingangsvideosignals erhaltene Wert ist (Schritt S206), kann die Steuerung ausfallen. Wenn dies der Fall ist, wird daher rate/FR als "target" eingestellt, indem die Priorität der Anzahl von Bits und nicht das Verzögerungsausmaß gegeben wird (Schritt S207).
Der Bezugs-Quantisierungsparameter b_QP jedes Frames bei Schritt S102 von Fig. 3 wird nachstehend beschrieben. Der Bezugs-Quantisierungsparameter b_QP wird durch die nachstehende Gleichung (1) berechnet:
Es sei bemerkt, dass b_QP auf 1 bis 31 begrenzt ist.
In der Gleichung (1) ist pre_QP ein mittlerer Quantisierungsparameter in dem direkt vorangehenden Frame, pre_frame_bits ist die Anzahl von Bits in dem direkt vorangehenden Frame, und α ein Reaktionsparameter des ersten Quantisierungsparameters.
Zusätzlich zu dem obigen Verfahren kann der Bezugsquantisierungsparameter b_QP wie folgt berechnet werden. Das heißt, dass eine Standardabweichung sgm eines Bewegungskompensations-Prädiktionsfehlersignals (ein Signal 118 in Fig. 1) eines Frames vorher berechnet wird, und der Bezugsquantisierungsparameter b_QP aus dieser Standardabweichung sgm und der Zielanzahl von Bits (target) bestimmt wird. Diese Standardabweichung wird durch Subtrahieren eines Mittelwerts in jedem kleinen Gebiet (region) (z. B. ein 8 · 8 Block) berechnet. b_QP kann durch die nachstehende Gleichung (2) berechnet werden:
b_QP = a*(sgm b)/t arg et (2)
wobei a und b Konstanten sind, z. B. a = 0,25 und b = 1,5.
Der Quantisierungsparameter QP bei Schritt S103 von Fig. 3 wird nachstehend beschrieben. Der Quantisierungsparameter QP kann durch die nachstehende Gleichung (3) berechnet werden. Es sei bemerkt, dass obgleich der Quantisierungsparameter QP für jeden Makroblock berechnet werden kann, QP für jede Makroblockzeile bei dieser Ausführungsform berechnet wird.
Es sei bemerkt, dass QP auf 1 bis 31 begrenzt ist.
In Gleichung (3) ist mb die aktuelle Anzahl (1 bis MB) von Makroblöcken, MB die Anzahl von Makroblöcken pro Frame, β ein Reaktionsparameter des zweiten Quantisierungsparameters, und ein Feld oder Array "encoded_bits" ist die Anzahl codierter Bits in jedem Makroblock.
Die Verarbeitung des Bestimmens eines codierten Frames bei Schritt S105 von Fig. 3 wird nachstehend mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm in Fig. 5 beschrieben.
In Fig. 5 gibt f_cnt einen als nächsten zu codierenden Frame an, d.h. die Anzahl von Frames, die ohne Codierung zu überspringen sind.
Zuerst teilt der Codierer variabler Länge 113 die in einem Frame erzeugte Anzahl von Bit mit, und der Betrag wird zu der Pufferkapazität B des Ausgangspuffers 115 zu dieser Zeit addiert (Schritt S301).
Ein Verfahren des Bestimmens des Werts f_cnt, der einen als nächsten zu codierenden Frame angibt, ist wie folgt. Zuerst wird eine Initialisierung durch Einstellen des Werts von f_cnt auf "0" durchgeführt (Schritt S302). Ein durch Teilen der eingestellten Codierungsbitrate (rate) durch die Frame-Rate FR eines Eingangsvideosignals erhaltener Wert, d.h. der Anzahl von Bits, die der Übertragungsrate mit der Frame-Rate FR des Eingangsvideosignals entspricht, wird von der Pufferkapazität B abgezogen (Schritt S303). f_cnt wird erhöht, bis die Pufferkapazität B gleich oder kleiner einem Wert ist, der durch Subtrahieren der Standardanzahl von Bits (rate/f_rate) jedes Frames von der Anzahl von Bits (rate · limit_delay/1000) erhalten wird, die der eingestellten Grenzverzögerungszeit (limit_delay) entspricht (Schritt 5304). Folglich wird die Anzahl f_cnt von ohne Codierung zu überspringenden Frames berechnet.
Eine weitere Steuerverarbeitung, die die Codierungssteuerschaltung 116 für jeden Frame beim Durchführen der Codierung durchführt, wird nachstehend mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm in Fig. 6 beschrieben.
Dieses Codierungssteuerverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zielanzahl von Bits in jedem Makroblock durch Berechnen der Aktivität des durch den Schalter 109 ausgewählten Prädiktionsfehlersignals 118 vor dem Durchführen der Codierung eingestellt wird, wodurch die Codierungssteuerung für die Bildqualität geeigneter durchgeführt wird. Die Aktivität des Prädiktionsfehlersignals 118 ist Bildstatusinformation, die die Komplexität eines für jeden Makroblock zu codierenden Bilds darstellt. Wenn beispielsweise der Wert der Aktivität ansteigt, wird es notwendig, die Anzahl von Bits zu erhöhen.
Zuerst wird die Zielanzahl von Bits (target) jedes Frames eingestellt, bevor die Codierung in Einheiten von Frames durchgeführt wird (Schritt S401). Außerdem wird die Zielanzahl von Bits target_mb jedes Makroblocks eingestellt (Schritt S402). Ferner wird der Bezugs-Quantisierungswert b_QP von jedem Frame eingestellt (Schritt S403).
Nachfolgend wird, bevor jeder Makroblock codiert wird, der Quantisierungsparameter QP berechnet (Schritt S404). Die Codierung wird auf der Grundlage des berechneten Werts durchgeführt (Schritt S405).
Wenn ein Frame vollständig codiert ist, wird die ohne Codierung zu überspringenden Anzahl von Frames f_cnt berechnet, um einen als nächsten zu codierenden Frame zu bestimmen (Schritt S406).
Die Verarbeitung des Einstellens der Zielanzahl von Bits (target) jedes Frames, die bei Schritt S401 von Fig. 6 durchgeführt wird, ist zu der in Fig. 4 gezeigten analog.
Die Zielanzahl von Bits target_mb jedes Makroblocks bei Schritt S402 von Fig. 6 kann durch Gleichungen (4) bis (9) für jeden Makroblockmodus berechnet werden. Zuerst wird die Aktivität eines Intra-Frame codierten Makroblocks (der nachstehend als ein Intra-Makroblock bezeichnet wird) in Übereinstimmung mit den Gleichungen (4) und (5) berechnet.
Jeder Makroblock weist ein Format auf, das im Allgemeinen beispielsweise in H. 261, MPEG1 und H. 263 verwendet wird, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Das heißt, dass ein Makroblock sechs Blöcke enthält, d.h. aus einem Luminanzsignal (Y), das vier Blöcke von 8 · 8 Pixel enthält, und aus Farb- oder Chrominanzsignalen (Cb und Cr) besteht, von denen jedes ein Block von 8 · 8 Pixel ist.
Es sei bemerkt, dass original_picture ein Eingangsvideosignal in jeden Makroblock angibt, und dc ein Mittelwert von Makroblöcken des Eingangsvideosignals ist, der durch Gleichung (5) berechnet wird:
Als Konsequenz wird die Zielanzahl von Bits target mb jedes Intra-Makroblocks durch die nachstehende Gleichung (6) berechnet.
wobei intra die Anzahl von Intra-Makroblöcken in einem Frame, inter die Anzahl von Inter-Makroblöcken in dem Frame und not_coded die Anzahl von nicht-codierten Makroblöcken in dem Frame ist.
Bei einem Inter-Frame codierten Makroblock (nachstehend als ein Inter-Makroblock bezeichnet), wird die Aktivität in Übereinstimmung mit der Gleichung (7) berechnet. Die Zielanzahl von Bits target_mb in jedem Makroblock wird durch Gleichung (8) berechnet.
Es sei bemerkt, dass pred_picture ein Prädiktionsbildsignal ist, das von der Bewegungskompensationsschaltung 111 für jeden Makroblock gebildet wird.
Es sei bemerkt, dass ein Aktivitätsverhältnis comp in Übereinstimmung mit Gleichung (9) aus den in dem direkt vorhergehenden Frame codierten Daten berechnet wird.
wobei encoded_bit die Anzahl codierter Bits in jedem Makroblock und QP der Wert eines Quantisierungsparameters in jedem Makroblock ist.
Der Bezugs-Quantisierungsparameter b_QP jedes Frames bei Schritt S403 von Fig. 6 wird durch Gleichungen (10) und (11) berechnet, während die Aktivität eines Frames berücksichtigt wird.
Es sei bemerkt, dass b_QP auf 1 bis 31 begrenzt ist.
In Gleichung (10) und (11) ist frame_act die Aktivität des aktuellen Frames, pre_QP der mittlere Quantisierungsparameter des direkt vorangehenden Frames, pre_frame bits die Anzahl von Bits des direkt vorangehenden Frames, pre_frame_act die Aktivität des direkt vorangehenden Frames und α ein Reaktionsparameter des ersten Quantisierungsparameters.
Der Quantisierungsparameter QP bei Schritt S409 von Fig. 6 wird durch Gleichung (12) berechnet. Obgleich der Quantisierungsparameter QP für jeden Makroblock berechnet werden kann, wird bei dieser Ausführungsform QP für jede Makroblockzeile berechnet.
Es sei bemerkt, dass QP auf 1 bis 31 begrenzt ist.
In Gleichung (12) ist mb die aktuelle Anzahl (1 bis MB) von Makroblöcken, MB die Anzahl von Makroblöcken pro Frame, β ein Reaktionsparameter des zweiten Quantisierungsparameters, und ein Array encoded_bits die Anzahl codierter Bits in jedem Makroblock.
Die Verarbeitung des Bestimmens des Codierungs-Frames bei Schritt S406 von Fig. 6 bestimmt f_cnt ist wie in Fig. 5.
Bei dieser Ausführungsform wird die Codierung in Einheiten von Frames durchgeführt. Natürlich ist es auch möglich, die Erfindung zu praktizieren, wenn die Codierung in Einheiten von Feldern durchgeführt wird.
Fig. 8 zeigt die zweite Ausführungsform, in der die Videocodiervorrichtung der Erfindung auf ein Funkkommunikationssystem angewendet wird.
Mit Bezug auf Fig. 8 umfasst das Funkkommunikationssystem eine Bildübertragungsvorrichtung 20 und eine Bildrekonstruktionsvorrichtung 30 und sendet und empfängt die Bilder über eine Basisstation 41, die mit einem Netzwerk 40 vorgesehen ist.
Die Bildübertragungsvorrichtung 20 umfasst einen Bildsignaleingangsabschnitt 21, einen Datenquellencodierungsabschnitt 22 mit einem Fehlernachgiebigkeitsprozessor 23, einen Übertragungskanalcodierungsabschnitt 24 und einen Funksender 25. Der Datenquellencodierungsabschnitt 22 führt die diskrete Cosinustransformation (DCT) und eine Quantisierung durch. Der Übertragungskanalcodierungsabschnitt 24 führt die Fehlererfassung und die Korrektur für codierte Daten durch.
Die Videocodiervorrichtung gemäß der Erfindung wird auf den Hauptteil des Datenquellencodierungsabschnitt 22 angewendet. Die Bildrekonstruktionsvorrichtung 30 umfasst einen Funkempfänger 31, einen Übertragungskanaldecodierungsabschnitt 32, einen Quellendecodierungsabschnitt 33 einschließlich eines Fehlernachgiebigkeitsprozessors 34 und einen Bildsignalausgangsabschnitt 35.
Fig. 9 zeigt ein Beispiel des Funkkommunikationssystems gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, werden Videobilder übertragen und von Terminals 50, wie beispielsweise einem Personal Computer 51 vom Laptop-Typ und einem Personal Computer 52 vom Desktop-Typ, über Basisstationen 41, 42 und 43 des Kommunikationsnetzwerks 40 empfangen.
Beispielsweise wird ein Eingangsbildsignal von einer an den Personal Computer 51 als ein Bildsignaleingangsabschnitt befestigte Kamera 51a von der Datenquellencodierungsabschnitt 22 codiert, der in dem Personal Computer 51 aufgenommen ist. Die von der Datenquellencodierungsabschnitt 22 ausgegebenen codierten Daten werden mit weiterer Information, wie beispielsweise Sprache und Daten, multiplext, und die multiplexte Information wird über den Funksender 25 und eine Antenne 51b des Personal Computers 51 funkübertragen. Das Funksignal wird über die Basisstationen 41 und 43 übertragen, die in dem Netzwerk 40 vorgesehen sind, und über eine Antenne 52a des Personal Computers 52 und des in dem Personal Computer 52 aufgenommenen Funkempfängers 31 empfangen. Das von dem Funkempfänger 31 empfangene Signal wird in die codierten Daten des Bildsignals und der Sprachdaten demultiplext. Die codierten Daten des Bildsignals werden von dem Source-Decodierungsabschnitt 32 des Personal Computers 52 decodiert und auf der Anzeige des Personal Computers 52 angezeigt.
Inzwischen wird ein Eingangsbildsignal von einer an dem Personal Computer 52 als der Bildsignaleingangsabschnitt 21 befestigte Kamera 52b auf die gleiche Art und Weise wie oben von dem Datenquellencodierungsabschnitt 22 codiert, der in dem Personal Computer 52 aufgenommen ist. Die codierten Daten werden mit weiterer Information, wie beispielsweise Sprache und Daten, multiplext, und die multiplexten Daten werden von dem Funksender 25 und der Antenne 52a des Personal Computers 52 funkübertragen. Das Funksignal wird über die Basisstation 41 bis 43, die in dem Netzwerk 40 vorgesehen sind, übertragen und über die Antenne 51a des Personal Computers 51 und des in dem Personal Computer 51 aufgenommenen Funkempfängers übertragen. Das von dem Funkempfänger 31 empfangene Signal wird in die codierten Daten des Bildsignals und die Information von Sprache und Daten demultiplext. Die codierten Daten des Bildsignals werden von dem Source- Decodierungsabschnitt 33 des Personal Computers 51 decodiert und auf der Anzeige des Personal Computers 51 angezeigt.
Bei der obigen Ausführungsform, wie sie oben beschrieben ist, stellt die Codierungssteuerschaltung 116 die Anzahl von Bits (rate/f_rate) ein, die durch die Codierungsbitrate (rate) und die Codierungs-Frame-Rate (f_rate) bestimmt wird, so dass die Verzögerungszeit, wenn der Ausgangspuffer 115 die gespeicherten codierten Daten mit der vorbestimmten Codierungsbitrate (rate) ausgibt, innerhalb der vorbestimmten Grenzverzögerungszeit (limit_delay) ist, wodurch die Zielanzahl von Bits (target) jedes Frame eingestellt wird. Auf der Grundlage diese Zielanzahl von Bits (target) steuert der Codierungs-Controller 116 den Quantisierer 106 des Codierers 117 und den Schalter 101 (genauer gesagt, berechnet den Quantisierungsschrittparameter und die Anzahl f_cnt von Frames, die ohne codiert zu werden, übersprungen werden). Folglich kann die Codierung mit einer Codierungs-Frame-Rate durchgeführt werden, die für die Bildqualität geeignet ist, und das Verzögerungsausmaß bei der Ausgabe codierter Daten kann verringert werden.
Ferner wird auf der Grundlage des Prädiktionsfehlersignals 118 die Aktivität, die die Bildkomplexität eines Eingangsvideosignals darstellt, für jeden Makroblock berechnet. Der Quantisierungsparameter wird ebenfalls unter Berücksichtigung der berechneten Aktivität berechnet. Folglich kann eine Codierungssteuerung, die für die Bildqualität geeigneter ist, durchgeführt werden.
Ein Beispiel einer Videocodiervorrichtung wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 10 beschrieben.
In Fig. 10 wird ein Eingangsvideosignal in Makroblöcke durch eine Blocksegmentierungsschaltung 201 segmentiert. Das in Makroblöcke segmentierte Eingangsvideosignal wird in einen Subtrahierer 202 eingegeben. Der Subtrahierer 202 berechnet die Differenz zwischen dem Eingangsvideosignal und einem Prädiktionsbildsignal und erzeugt ein Prädiktionsfehlersignal. Ein Modusauswahlschalter 203 wählt entweder das Prädiktionsfehlersignal oder das Eingangsvideosignal von der Blocksegmentierungsschaltung 201 aus. Eine DCT'-Schaltung (Discrete Cosine Transform-Schaltung) 204 führt eine diskrete Cosinustransformation für das ausgewählte Signal durch. Die von der DCT-Schaltung 204 erhaltenen DCT-Koeffizientendaten werden von einem Quantisierer 205 quantisiert. Das von dem Quantisierer 205 quantisierte Signal wird in zwei Signale aufgeteilt. Ein Signal wird von einem Codierer variabler Länge 206 mit variabeler Länge codiert. Das andere Signal wird an einen Entquantisierer 210 und eine IDCT-Schaltung (Inverse Discrete Cosine Transform-Schaltung) 211 geliefert, wo das Signal einer Verarbeitung unterworfen wird, die umgekehrt zu der von dem Quantisierer 205 und der DCT- Schaltung 204 durchgeführten Verarbeitung ist. Ein Addierer 212 addiert das verarbeitete Signal zu einem Eingangsprädiktionsbildsignal von einem Schalter 215, wodurch ein lokal decodiertes Signal erzeugt wird. Dieses lokale decodierte Signal wird in einem Frame-Speicher 213 gespeichert und in eine Bewegungskompensationsschaltung 214 eingegeben.
Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, hindert die Bewegungskompensationsschaltung 214 einen nicht aufgefrischten Bereich 2 am Durchführen der Bewegungskompensation für einen bereits aufgefrischten Intra-Bereich 1, wodurch ein Prädiktionsbildsignal gebildet wird.
Eine Codierungssteuerschaltung 209 steuert die Codierung auf der Grundlage der codierten Information von einem Codierer 218 und einer Pufferkapazität von einem Ausgangspuffer 208 und liefert notwendige Daten an den Codierer variabler Länge 206. Die von dem Codierer variabler Länge 206 codierten Daten werden von einem Multiplexer 207 multiplext, die Übertragungsrate der multiplexten Daten wird von dem Ausgangspuffer 208 geglättet, und die Daten werden als codierte Daten übertragen.
Auf der Grundlage der Prädiktionsinformation P von der Bewegungskompensationsschaltung 214 wählt ein Modusselektor 216 einen einer Inter-Frame-Codierung zu unterziehenden Makroblock und einen einer Intra-Frame-Codierung in Einheiten von Makroblöcken zu unterziehenden Makroblock aus.
Um die Intra-Frame-Codierung (Intra-Codierung) durchzuführen, dient die Modusauswahlschalterinformation M als A, und die Schalterinformation S dient als A. Um die Inter- Frame-Codierung (Inter-Codierung) durchzuführen, dient die Modusauswahlschalterinformation M als B, und die Schalterinformation S dient als B. Der Modusauswahlschalter 203 führt ein Umschalten auf der Grundlage der Modusauswahlschalterinformation M aus. Der Schalter 215 führt ein Umschalten auf der Grundlage der Schalterinformation S durch.
Die Modi sind ein Intra-Modus (INTRA), ein Inter-Modus (INTER) und ein nicht-codierender Modus (NOT_CODED), und jeder dieser Modi entspricht jedem Makroblock. Das heißt, ein Intra-Makroblock ist ein Bildbereich, der einer Intra-Frame- Codierung zu unterwerfen ist, ein Inter-Makroblock ist ein Bildbereich, der einer Inter-Frame-Codierung zu unterwerfen ist, und ein NOT_CODED-Makroblock ist ein Bildbereich, der keine Codierung erfordert. Diese Stücke von Information werden zwischen dem Modusselektor 216 und einer Auffrisch- Bestimmungsschaltung 217 durch die Modusauswahlinformation MODE ausgetauscht.
Die Auffrisch-Bestimmungsschaltung 217 bestimmt, ob jeder Makroblock ein Bewegungsbereich oder ein stationärer Bereich ist, und entscheidet auf der Grundlage dieses Bestimmungsergebnisses, ob eine Auffrischung durchzuführen ist.
Bei einem Makroblock des nicht-codierenden Modus (NOT_CODED), in dem sich ein Bild ein wenig von einem Frame zu einem weiteren ändert, gibt es fast keine Chance, dass ein Fehler gemischt wird, und so wird der Einfluss eines Fehlers von einem weiteren Makroblock nicht gemischt. Dem gemäß wird bestimmt, dass ein Makroblock, der NOT_CODED für eine feste Frame-Zeit oder länger in der Vergangenheit ist, ein stationärer Bereich (Domain) ist. Für den stationären Bereich kann die Auffrischperiode länger als diejenige für den Bewegungsbereich eingestellt werden.
Die Entscheidung des stationären Bereichs hängt von der Anzahl von Frames ab, die nicht aufeinanderfolgend in Folge von Fehlern decodiert werden können. Wenn Frames, die nicht aufeinanderfolgend in Folge von Fehlern decodiert werden können, vorhanden sind, ist es notwendig, einen Fall zu betrachten, bei dem ein Bewegungsbereich zwischen diesen Frames existiert und sich somit ein Frame ändern kann. Dem gemäß,
- falls ein Fehler in einem Frame existiert, ein Zyklus
- falls Fehler in zwei Frames existieren, ein Zyklus +1
- falls Fehler in drei Frames existieren, ein Zyklus +2
- .
- .
- falls Fehler in L Frames existieren, ein Zyklus + L - 1
- .
- .
Im Allgemeinen muss, unter der Annahme, dass die Anzahl von Frames, die nicht aufeinanderfolgend in Folge von Fehlern decodiert werden können, L ist, keine Auffrischung für einen Makroblock durchgeführt werden, der kontinuierlich als stationär über (ein Zyklus + L - 1) Frame in der Vergangenheit gefunden wurde. Das heißt, da ein Bild in einem Frame vor einem Frame, das infolge eines Fehlers nicht codiert werden kann, korrekt ist, kann die Wiederherstellung der Auffrischung in zwei Zyklen gewährleistet werden.
Auf der Grundlage dieses Prinzips wird die Anzahl von Intra-Modi für die Auffrischung verringert.
Das Prinzip der Erfindung wird nun mit Bezug auf Fig. 11 und 12 beschrieben.
Fig. 11 und 12 veranschaulichen die Arbeitsweise einer Auffrischung, indem der Vorgang in dem Fall eines Intra-Slice gerade von der Seite von Frames in zeitlicher Abfolge betrachtet wird. Es sei bemerkt, dass Fig. 11 und 12 einen Fall darstellen, bei dem die Anzahl von Frames, die infolge von Fehlern nicht decodiert werden können, L = 2 ist. Es sei ebenfalls bemerkt, dass die Zeitspanne der Auffrischung vier Frames ist, und dass die Frames nach unten aufgefrischt werden.
In Fig. 11 wird, unter der Annahme, dass die Anzahl von Frames, die nicht aufeinanderfolgend decodiert werden können, 2 ist (L = 2), bestimmt, dass diese Frames einen stationären Bereich bilden, wenn NOT_CODED über 4 + 2 - 1 = 5 Frames fortgesetzt wird. In diesem Fall ist keine Auffrischung notwendig, da ein korrektes Bezugsbild als ein Bezugsbild in dem nächsten Frame verwendet werden kann. In der Praxis kann, sogar wenn NOT_CODED nicht fortgesetzt wird, ein Makroblock des Intra-Modus (INTRA) zum Auffrischen in einem stationären Bereich enthalten sein, wenn es aus einem Eingangsbildsignal bestimmt werden kann, dass der Makroblock NOT_CODED ist.
Fig. 12 zeigt den schlimmsten Fall, wenn die Verarbeitung, wie sie in Fig. 1 erläutert ist, durchgeführt wird. Wie in Fig. 12 wird, wenn ein Frame-Speicher für einen Makroblock mit einem Fehler nicht neu geschrieben wird, in dem schlimmsten Fall sichergestellt, dass Bereiche, über die sich der Fehler ausbreitet, in (zwei Zyklen - 1) Zeiten wieder hergestellt werden.
Verglichen mit einer herkömmlichen Auffrischung, verringert sich die Anzahl von Makroblöcken, die in dem Intra-Modus in einem stationären Bereich zu codieren sind. Dem gemäß kann der Quantisierungsparameter für die gleiche Rate verringert werden, und dies verbessert die Bildqualität.
Fig. 13 ist eine Ansicht zum Erläutern der Verarbeitung der Auffrisch-Bestimmungsschaltung 217, die ein Ablaufdiagramm ist, das die für einen Frame durchgeführte Verarbeitung zeigt. Fig. 13 veranschaulicht einen Vorgang, wenn die Auffrischung durch Intra-Slice durchgeführt wird, die eine Makroblockzeile für einen Frame aufweist.
In Fig. 13 stellen Bezugssymbole i und j die vertikalen bzw. horizontalen Adressen eines Makroblocks in einem Frame dar; V_NMB und H_NMB die Anzahl von Makroblöcken in den vertikalen bzw. horizontalen Richtungen in einem Frame; und N die Frame-Zahl eines codierten Frames gezählt von 0. Ein zweidimensionales Array D[i][j] speichert Information hinsichtlich eines Bewegungsbereichs und eines stationären Bereichs in jedem Makroblock.
Die Auffrisch-Bestimmungsschaltung 217 arbeitet, wenn sie eine Frame-Zahl N und eine Modusauswahlinformation MODE von der Modusauswahlschaltung 216 empfängt. Wenn die Makroblöcke aufgefrischt werden sollen, schreibt die Schaltung 217 die Information MODE in INTRA neu, die an die Modusauswahlschaltung 216 geliefert wird. Ferner aktualisiert die Schaltung 217 das Array D, das Information bezüglich des Bewegungsbereichs und des stationären Bereichs enthält.
Die Arbeitsweise der Auffrisch-Bestimmungsschaltung 217 wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von Fig. 13 erläutert. Die Arbeitsweise umfasst zwei Schleifen 1 und 2. Die erste Schleife 1 umfasst Schritte 501 und 514, und die zweite Schleife 1 umfasst Schritte 502 und 513.
Zuerst bestimmt bei Schritt 503 die Auffrisch- Bestimmungsschaltung 217, ob jeder in einem Frame enthaltene Makroblock ein Auffrischen benötigt oder nicht. Genauer gesagt bestimmt die Schaltung 217, dass der Makroblock aufgefrischt werden sollte, wenn der Rest, der durch Teilen der Frame-Zahl N durch V_NMB erhalten wird, gleich der vertikalen Adresse i des Makroblocks ist, und wenn D[i][i] gleich oder kleiner als V_NMB+L-1 ist. Falls ja, geht der Vorgang zu Schritt 504, in dem die Schaltung 217 MODE in INTRA neu schreibt. Falls nein, springt der Vorgang zu Schritt 505, bei dem der Makroblock codiert wird. Danach aktualisiert bei Schritt 506 die Schaltung 217 das Array D auf der Grundlage des Werts von MODE. Wenn MODE gleich INTER ist, wird das Array D auf "0" bei Schritt S510 initialisiert.
Wenn MODE gleich INTRA ist, geht der Vorgang zu Schritt 507. Bei Schritt 507 wird bestimmt, ob die absolute Summe SAD des Eingangsvideosignals und des Videosignals des direkt vorangehenden Frames kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert TH ist. Falls ja, wird "NOT-CODED" bestimmt, und das Array D wird um 1 inkrementiert, so dass der Vorgang zu Schritt 508 geht. Falls nein bei Schritt 507, wird das Array D auf "0" initialisiert (Schritt 509).
Falls MODE gleich NOT_CODED ist, geht der Vorgang zu Schritt 511. Bei Schritt 511 wird bestimmt, ob der Wert des Arrays D gleich oder kleiner als V_NMB+L-1 ist. Falls ja, wird der Wert des Arrays D um 1 bei Schritt 512 erhöht.
Somit wird der Makroblock, der als NOT_CODED für eine Zeit länger als die letzte Periode betrachtet wurde (ein Zyklus + L-1) nicht aufgefrischt, sogar wenn er bereit ist, aufgefrischt zu werden.
Ein Intra-Slice, das auf der Mikroblockzeile aufgefrischt wurde, wurde mit Bezug auf das Ablaufdiagramm von Fig. 4 beschrieben. Der in Fig. 4 beschriebene Prozess kann auf eine Intra-Spalte zum Auffrischen der Blöcke in Einheiten einer Mikroblockspalte angewendet werden.
Fig. 14 ist ein Ablaufdiagramm, das erläutert, wie die Auffrisch-Bestimmungsschaltung 217 jeden Frame in dem Fall verarbeitet, wobei eine Intra-Spalte aufgefrischt wird.
In Fig. 4 werden gezeigt: die vertikale Adresse i des in einem Frame enthaltenen Makroblocks; die horizontale Adresse j desselben; die Anzahl V_NMB von in dem Frame in der vertikalen Richtung angeordneten Makroblöcke; die Anzahl H_NMB von in dem Frame in der horizontalen Richtung angeordneten Makroblöcke; und die Ordinalzahl N jedes codierten Frames, gezählt von "0". Das zweidimensionale Array D[i][j] speichert Information bezüglich des Bewegungsbereichs und des stationären Bereichs. Das Array D wird mit dem Wert H_NMB+L unter der Annahme initialisiert, dass der Frame keine Fehler aufweist, wenn N = 0 ist, das heißt, wenn der erste Intra-Makroblock in seiner Gesamtheit codiert wird.
Wie es aus dem Ablaufdiagramm von Fig. 14 ersichtlich ist, empfängt die Auffrisch-Bestimmungsschaltung 217 die Frame-Zahl N und die Modus-Auswahlinformation MODE von der Modus-Auswahlschaltung 216. Wenn jeder Makroblock aufgefrischt werden muss, schreibt die Schaltung 217 die Information MODE in INTRA neu, die an die Modusauswahlschaltung 216 geliefert wird. Dann aktualisiert die Schaltung 217 das Array D, das Information bezüglich dem Bewegungsbereich und den stationären Bereich enthält.
Zuerst initialisiert bei Schritt 601 die Auffrisch- Bestimmungsschaltung 217 ein Flag B auf TRUE, um eine Langzeitauffrischung zu erreichen. Der Vorgang umfasst zwei Schleifen 1 und 2. Die erste Schleife 1 umfasst die Schritte 602 und 617, und die zweite Schleife 1 umfasst die Schritte 603 und 616.
Als nächstes bestimmt bei Schritt 504 die Auffrisch- Bestimmungsschaltung 217, ob jeder in einem Frame enthaltene Makroblock aufgefrischt werden muss oder nicht. Um genauer zu sein, bestimmt die Schaltung 217, dass der Makroblock aufgefrischt werden sollte, falls der durch Teilen der Frame- Zahl N durch V_NMB erhaltene Rest gleich der horizontalen Adresse j des Makroblocks ist, und wenn D[i][i] gleich oder kleiner als H_NMB+L-1 ist. Falls ja, geht der Vorgang zu Schritt 605, bei dem die Schaltung 217 MODE in INTRA neu schreibt. Falls nein, springt der Vorgang zu Schritt 605, bei dem der Makroblock codiert wird. Danach aktualisiert bei Schritt 607 die Schaltung 217 das Array D auf der Grundlage des Werts von MODE. Wenn MODE gleich INTER ist, wird das Array D auf "0" bei Schritt S611 initialisiert.
Wenn MODE gleich INTRA ist, geht der Vorgang zu Schritt 608. Bei Schritt 608 wird bestimmt, ob die absolute Summe SAD des Eingangsvideosignals und des Videosignals des direkt vorangehenden Frames kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert TH ist. Falls ja, geht der Vorgang zu Schritt 609, bei dem der Wert des Arrays D um 1 erhöht wird. Falls nein bei Schritt 608, geht der Vorgang zu Schritt 610, bei dem das Array D auf "0" initialisiert wird.
Wenn MODE gleich NOT_CODED ist, geht der Vorgang zu Schritt 612. Bei Schritt 612 wird bestimmt, ob der Wert des Arrays D gleich oder kleiner als H NMB+L-1 ist. Falls ja, wird der Wert des Arrays D um 1 bei Schritt 613 erhöht. Falls der Wert des Arrays D größer als H NMB+L-1 ist, und falls die Flag LB auf TRUE bei Schritt 614 gesetzt ist, wird das Array D auf "0" initialisiert, und die Flag LB wird auf FALSE gesetzt.
Bei dem in Fig. 14 dargestellten Vorgang wird das Array D mit dem Wert H_NMB+L in dem ersten Frame initialisiert. Daher wird der Makroblock, der als NOT_CODED betrachtet wurde, der sich von dem zweiten Frame fortsetzt, nicht aufgefrischt, sogar wenn er bereit ist, aufgefrischt zu werden. Makroblöcke, die für eine längere Zeit als eine Zeitspanne eines Zyklus + L-1 als NOT_CODED betrachtet wurden, werden ebenfalls im Allgemeinen nicht aufgefrischt. Nichts desto trotz wird ein Langzeit-Auffrischen gewährleistet, so dass nur eine der als NOT_CODED für eine Zeit länger als eine Periode eines Zyklus + L-1 betrachteten Makroblöcke zwangsweise auf "0" geändert werden kann, um in INTRA bei der nächsten Auffrischung codiert zu werden.
Bei dem Beispiel werden Makroblöcke in Einheiten von Frames codiert. Es ist selbstverständlich, dass sie in Einheiten von Feldern codiert werden können.
Bei dem Beispiel bestimmt die Auffrisch-Bestimmungsschaltung 217 auf der Grundlage des Eingangsvideosignals und des Videosignals des direkt vorangehenden Frames, dass ein Bereich, in dem sich ein Inter-Frame-Bild für eine Zeit länger als eine vorbestimmte Frame-Periode wenig ändert, ein stationärer Bereich ist. Wenn der Bereich als stationär befunden wird, wird der Auffrischzyklus länger eingestellt. Somit müssen weniger Makroblöcke bei dem stationären Bereich in dem Intra-Codiermodus als bei dem herkömmlichen Auffrischvorgang codiert werden. Dies verringert den Quantisierungsparameter, was schließlich die Bildqualität verbessert.
Ein Beispiel einer Videodecodiervorrichtung wird beschrieben.
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm des Beispiels. Wie es aus Fig. 15 ersichtlich ist, werden die durch einen Übertragungspfad oder ein Speichermedium gelieferten codierten Daten vorübergehend in einem Eingangspuffer 301 gespeichert und dann an einen Demultiplexer 302 geliefert. Der Demultiplexer 302 demultiplext die codierten Daten frameweise auf der Grundlage eines vorgeschriebenen Syntax. Die so demultiplexten Daten werden in einen Decodierer variabler Länge 303 eingegeben. Der Decodierer 303 decodiert die Datenelemente verschiedener Syntax, wodurch die Modus- Information MODE erzeugt wird.
Die Modus-Information MODE wird in eine Modus- Bestimmungsschaltung 306 eingegeben. Die Schaltung 306 schaltet Schalter 309 und 311 an, wenn die Modus-Information MODE gleich NOT_CODED ist, wodurch das als Bezugsbild in einem Frame-Speicher 310 gespeicherte Rekonstruktionsbildsignal in der Form eines Bewegtbildsignals von der Videodecodiervorrichtung ausgegeben wird.
Wenn die Modus-Information MODE gleich INTRA ist, wird der Schalter 311 abgeschaltet. In diesem Fall werden die von dem Decodierer variabler Länge 303 erhaltenen quantisierten DCT-Koeffizientendaten in eine umgekehrte Quantisierungsschaltung 305 eingegeben. Die Schaltung 305 quantisiert die DCT-Koeffizientendaten umgekehrt, wobei umgekehrt quantisierte DCT-Koeffizientendaten erzeugt werden. Diese Daten werden an eine IDCT-Schaltung 307 geliefert, die eine umgekehrte diskrete Cosinustransformation (IDCT) an den Daten durchführt, wobei ein Rekonstruktionsbildsignal erzeugt wird. Das Rekonstruktionsbildsignal wird in dem Frame-Speicher 310 in der Form eines Bezugsbilds gespeichert. Das Signal, d.h. ein Bewegtbildsignal, wird durch den Schalter 309 von der Videodecodiervorrichtung ausgegeben.
Wenn die Modus-Information MODE gleich INTER ist, wird der Schalter 311 angeschaltet. In diesem Fall werden ebenfalls die von dem Decodierer variabler Länge 303 erhaltenen quantisierten DCT-Koeffizientendaten an eine umgekehrte Quantisierungsschaltung 305 eingegeben, die die DCT-Koeffizientendaten umgekehrt quantisiert, wobei umgekehrt quantisierte DCT-Koeffizientendaten erzeugt werden, und die somit erzeugten Daten werden an eine IDCT-Schaltung 307 geliefert, die eine umgekehrte diskrete Cosinustransformation (IDCT) an den Daten durchführt, wobei ein Rekonstruktionsbildsignal erzeugt wird. Das Rekonstruktionsbildsignal wird an einen Addierer 308 geliefert. Inzwischen wird eine der Speicherbereiche des Frame-Speichers 310 von dem Bewegungsvektor gekennzeichnet, wobei Daten MV von dem Decodierer variabler Länge 303 erzeugt werden. Das somit gekennzeichnete, in dem Speicherbereich gespeicherte Bezugsbildsignal wird ebenfalls an den Addierer 308 geliefert. Der Addierer addiert das Rekonstruktionsbildsignal zu dem Bezugsbildsignal, wobei ein Rekonstruktionsbildsignal erzeugt wird. Das Signal wird als ein Bezugsbildsignal in dem Frame-Speicher 310 gespeichert und als ein Bewegtbildsignal über den Schalter 309 von der Videodecodiervorrichtung ausgegeben.
Die Videodecodiervorrichtung umfasst eine Long-Burst- Bestimmungsschaltung 312. Die Schaltung 312 überwacht die in dem Eingangspuffer 301 gespeicherte Datenmenge und die in dem Demultiplexer 302 verarbeitete Menge eines Ein-Frame-Codes. Die Schaltung 312 bestimmt, dass der Frame ein Long-Burst ist, falls die Datenmenge in dem Eingangspuffer 310 kleiner als die Speicherkapazität des Puffers 301 und falls die Menge des Ein-Frame-Codes kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Wenn der Frame als ein Long-Burst betrachtet wird, wird der Schalter 304 bedient, wobei die mit dem Ausgang des Schalters 304 verbundenen Komponente am Arbeiten gehindert werden.
Hinsichtlich irgendeines Frames, der dem als ein Long- Burst betrachteten Frame folgt, wird jeder Makroblock, der von der Modus-Bestimmungsschaltung 305 als INTRA herausgefunden wurde, erneut durch Anschalten des Schalters 304 decodiert. Diejenigen Makroblöcke der Frames, die dem Long-Burst-Frame nachfolgen, die die gleiche Position einnehmen, werden einer gewöhnlichen Decodierung unterzogen.
Der Schalter 304 wird abgeschaltet, wenn keine Makroblöcke von der Modus-Bestimmungsschaltung 306 in INTRA gefunden werden, nachdem die mit dem Ausgang des Schalters 304 verbundenen Komponenten am Arbeiten gehindert werden. In diesem Fall wird die gewöhnliche Decodierung nicht an den Makroblöcken durchgeführt.
Eine eine Anzeige verhindernde Zeitspanne L_STOP wird extern in Übereinstimmung mit in der Videodecodiervorrichtung angenommenen Auffrischungszyklus eingestellt. Während dieser Zeitspanne L_STOP bleibt der Schalter 309 aus, so dass kein Bewegtbild für eine vorgeschriebene Zeit angezeigt wird, die mit dem Frame beginnt, das ein Bewegtbildsignal mit einem Long-Burst enthält.
Solange wie die Videodecodiervorrichtung korrekt arbeitet, läuft der Eingangspuffer 301 weder über noch leer (underflow). Sollte der Eingangspuffer 301 leerlaufen, würde er angeben, dass der Betrag des Ein-Frame-Codes viel größer als der vorbestimmte Wert ist. Somit können einige Frames nicht korrekt decodiert werden, da Fehler in dem Übertragungspfad oder dem Speichermedium die Synchronisations-Codes der Frames zerstören, sogar wenn die Videodecodiervorrichtung richtig arbeitet. Das heißt, dass die Synchronisation-Codes der Frames angesehen werden können, als ob sie stark getrennt beabstandet sind.
Wenn der Betrag eines Ein-Frame-Codes gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist, z. B. 1 Sekunde, kann gefolgert werden, dass mindestens einige Frames nicht decodiert werden können. In diesem Fall wird bestimmt, dass sich ein Long- Burst in das bewegte Bildsignal eingemischt hat. Unter der Annahme, dass ein Frame mit einem Long-Burst ohne irgendeine Verarbeitung des Frames decodiert wird, wird ein Bild mit Fehlern angezeigt. Um dies zu verhindern, wird dieses Frame nicht decodiert, so dass das dem direkt vorangehenden Frame entsprechende Bild kontinuierlich angezeigt werden kann.
Das Bild, das dem Frame nachfolgt, das einen Long-Burst enthält, kann weit weg von klar sein, da das Bezugsbild in dem Fall eines Makroblocks des INTER-Modus nicht korrekt ist. In dem Fall eines Makroblocks des INTER-Modus kann das Bild korrekt decodiert werden, und ein klares Bild kann aus dem nachfolgenden Makroblock entweder das INTER-Modus oder des nicht-codierenden Modus konstruiert werden, es sei denn, dass die Bewegungskompensation in diesem Speicherbereich des Frame-Speichers 310 ausgeführt wird, indem ein fehlerhaftes Bezugsbildsignal gespeichert ist.
Somit wird, wie es in Fig. 16 gezeigt ist, das Decodieren irgendeines einen Long-Burst enthaltenden Frames nachfolgenden Frame gesperrt, bis ein Makroblock des INTRA- Modus decodiert wird. Mit anderen Worten werden Frames decodiert, sobald ein Makroblock des INTRA-Modus decodiert wurde. Die Frames erscheinen, als ob sie teilweise decodiert sind, sobald der Makroblock des INTRA-Modus decodiert wurde, sogar wenn die Anzeige nicht angehalten wird. Somit ist das angezeigte Bild ziemlich klar. Wenn die Anzeige angehalten wird, während das Bild wieder hergestellt wird, wird das Bild fast vollständig nur dann wieder hergestellt, wenn die Videodecodiervorrichtung die Anzeige für einen Auffrischzyklus anhält.
Bei dem Beispiel einer Decodiervorrichtung werden Makroblöcke in Einheiten von Frames codiert. Sie können natürlich in Einheiten von Feldern codiert werden.
Eine Videocodiervorrichtung gemäß einem weiteren Beispiel wird beschrieben. Das weitere Beispiel ist in der Struktur mit dem in Fig. 10 dargestellten weiteren Beispiel identisch.
Bei einem herkömmlichen Intra-Slice oder Intra-Spalte muss der Bewegungsvektor jedes aufgefrischten Mikroblock begrenzt sein, bevor das nächste Frame codiert wird. Der globale Bewegungsvektor des Mikroblocks kann in dem globalen Bewegungskompensationsmodus begrenzt sein, um Bewegungskompensation auf das gesamte Frame anzuwenden. Wenn der Vektor derart begrenzt ist, wird jedoch nicht nur der Makroblock sondern ebenfalls das gesamte Bild beeinflusst, um die Bildqualität zu verschlechtern.
Bei dem weiteren Beispiel wählt die Modus-Auswahlschaltung 316 nicht den globalen Bewegungskompensationsmodus für einen Makroblock aus, dessen Bewegungsvektor begrenzt sein muss. Andernfalls würde ein derartige Makroblock überhaupt nicht aufgefrischt.
Wie die Modus-Auswahlschaltung 316 arbeitet, um Mikroblöcke einer Intra-Slice aufzufrischen, wird mit Bezug auf Fig. 17 erläutert.
Der globale Bewegungsvektor muss begrenzt sein, falls er abwärts ist. Daher wählt die Modus-Auswahlschaltung 316 nicht den globalen Bewegungskompensationsmodus für jeden mit Kreisen gemusterten Makroblock aus, der in Fig. 17 gezeigt ist, unter der Steuerung der Bewegungskompensationsschaltung 314. Die Schaltung 314 wählt den nicht-codierenden Modus (NOT_CODED) für die mit Kreisen gemusterten Makroblöcke aus. Da der Bewegungsvektor nicht auf das gesamte Bild begrenzt ist, beeinflusst er als Ergebnis nur die mit Kreisen gemusterten Makroblöcke nachteilig.
Die Videocodiervorrichtung des Beispiels von Fig. 10 kann in dem Datenquellencodierungsabschnitt 22 des in Fig. 8 dargestellten Funkkommunikationssystems aufgenommen sein. Die Videodecodiervorrichtung des Beispiels kann in dem Quellen- decodierungsabschnitt 33 des Funkkommunikationssystems (Fig. 8) aufgenommen sein. Die Videocodiervorrichtung und die Videodecodiervorrichtung können ebenfalls in dem in Fig. 9 gezeigten Funkkommunikationssystem aufgenommen sein.
Wie es beschrieben wurde, kann die Erfindung eine Videocodiervorrichtung bereitstellen, die Eingangsbilddaten mit einer Codier-Frame-Rate codiert, die der gewünschten Qualität eines Bewegtbilds entspricht, und die die Verzögerung beim Ausgeben der codierten Daten minimiert.

Claims

1. Videocodiervorrichtung mit:

Codiermittel (113, 117) zum Codieren eines Eingangsbildsignals und zum Ausgeben codierter Daten; und

Ausgabepuffermittel (115) zum vorübergehenden Halten der codierten Daten und zum Ausgeben der codierten Daten mit einer Übertragungsrate;

gekennzeichnet durch:

erstes Steuermittel (116) zum Bestimmen der Zielanzahl von Bits zum Codieren, durch Verwenden der Übertragungsrate und einer eingestellten Framerate, um innerhalb einer Grenzverzögerungszeit eine Verzögerung beim Ausgeben der in dem Puffermittel gehaltenen codierten Daten mit der Übertragungsrate einzustellen, und zum Begrenzen der Anzahl von durch das Codiermittel erzeugten codierten Bits in Übereinstimmung mit der Zielanzahl der Bits zum Codieren; und

zweites Steuermittel (116) zum Überspringen des Eingangsbildsignals, das in das Codiermittel in Frame- Einheiten eingegeben wurde, bis die Anzahl von in dem Ausgangspuffermittel gehaltener codierter Bits einen Wert erreicht, der von der Übertragungsrate, der Grenzverzögerungszeit und der Codierungs-Frame-Rate bestimmt wird, und um dadurch eine Frame-Rate in Übereinstimmung mit der Anzahl codierter Bits zu steuern.

2. Videocodiervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Codiermittel aufweist: Segmentierungsmittel (102) zum Segmentieren des Eingangsbildsignals in eine Mehrzahl von Blöcken, um eine Mehrzahl von Bildsignalblöcken auszugeben, eine Orthogonal- Transformierungsschaltung (105) zum Orthogonal-Transformieren jeder der Bildsignalblöcke, um eine Mehrzahl von orthogonaltransformierten Signalen zu erzeugen; einen Quantisierer (106) zum Quantisieren der orthogonal-transformierten Signale, um ein quantisiertes Signal zu erzeugen; einen Codierer (113) zum Codieren des quantisierten Signals, um codierte Daten zu erzeugen; einen lokalen Decodierer (107- 109, 110) zum lokalen Decodieren des quantisierten Signals, um ein lokal decodiertes Signal zu erzeugen; eine Bewegungskompensationsschaltung (111), um das lokal decodierte Signal einer Bewegungskompensationsverarbeitung zu unterziehen, um ein Prädiktionsbildsignal zu erzeugen; und Mittel (103) zum Erhalten eines Prädiktionsfehlersignals aus dem Bildsignalblöcken und den Prädiktionsbildsignal und zum Eingeben des Prädiktionsfehlersignals in die Orthogonal- Transformationsschaltung.

3. Videocodiervorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Codiersteuermittel (116) einen Bezugsquantisierungsparameter für jedes Frame an dem Quantisierer beim Quantisieren der orthogonal-transformierten Signale auf der Grundlage der Zielanzahl von Bits einstellt.

4. Videocodiervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuermittel (116) Mittel zum Bestimmen der Zielanzahl codierter Bits für jedes Frame vor Codieren des Eingangsbitssignals für jedes Frame umfaßt, und einen Bezugsquantisierungsparameter für jedes Frame an dem Codiermittel auf der Grundlage der Zielanzahl codierter Bits einstellt.

5. Videocodiervorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Codiermittel (206, 218) Mittel zum Quantisieren eines Orthogonal-Transformationskoeffizienten umfaßt, der durch Durchführen einer Orthogonal-Transformation an dem Eingangsbildsignal oder an einem Prädiktionsfehlersignal hinsichtlich des Eingangsbildsignals erhalten wird, um die codierten Daten zu erzeugen, und das erste Steuermittel (209) Mittel zum Steuern eines Quantisierungsparameters umfaßt, der zum Quantisieren des Orthogonal-Transformationskoeffizienten auf der Grundlage der Zielanzahl codierter Bits verwendet wird.

6. Codiervorrichtung gemäß Anspruch 5, bei der das Codiermittel umfaßt: Segmentierungsmittel (201) zum Segmentieren des Eingangsbildsignals in eine Mehrzahl von Blöcken, um eine Mehrzahl von Bildsignalblöcken auszugeben; eine Orthogonal-Transformationsschaltung (204) zum Orthogonal-Transformieren jedes Bildsignalblocks, um eine Mehrzahl orthogonal-transformierter Signale zu erzeugen; einen Quantisierer (205) zum Quantisieren der orthogonaltransformierten Signale, um ein quantisiertes Signal zu erzeugen; einen Codierer (206) zum Codieren des quantisierten Signals, um codierte Daten zu erzeugen; einen lokalen Decodierer (210-213) zum lokalen Decodieren des quantisierten Signals, um ein lokal decodiertes Signal zu erzeugen; eine Bewegungskompensationsschaltung (214), um das lokal decodierte Signals eine Bewegungskompensationsverarbeitung zu unterziehen, um ein Prädiktionsbildsignal zu erzeugen; und Mittel (202) zum Erhalten eines Prädiktionsfehlersignals aus den Bildsignalblöcken und dem Prädiktionsbildsignal und zum Eingeben des Prädiktionsfehlersignals in die Orthogonal- Transformationsschaltung.

7. Videocodiervorrichtung gemäß Anspruch 6, bei der das erste Steuermittel (209) den Quantisierungsparameter zum Quantisieren der orthogonal-transformierten Signale auf der Grundlage der Zielanzahl codierter Bits und der Bildkomplexität des Eingangsbitsignals bestimmt, und wobei der Quantisierer auf der Grundlage des Quantisierungsparameters gesteuert wird.