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Die Erfindung betrifft ein Verfahren,
einen aktualisierten Videostrom aus einem Eingangsvideostrom zur
Verwendung für
Bildcodieranwendungen zu erzeugen sowie eine ein derartiges Verfahren durchführende Vorrichtung,
gemäß dem Oberbegriff der
Ansprüche
1 und 5.
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Ein derartiges Verfahren und eine
derartige Vorrichtung sind bereits bekannt, beispielsweise aus EP-A-0
644 696, "Method
for temporal filtering of video signals using a motion adaptive
spatial filter".
In diesem Dokument wird ein bewegungsadaptives räumliches Filterverfahren sowie
eine entsprechende Vorrichtung vorgestellt, die einen Teil einer
Vorverarbeitung eines Videosignals durchführen, das nachfolgend codiert
werden soll. Die dabei erfolgenden Filterschritte dienen dazu, 'temporales' Rauschen zu beseitigen
oder zu verringern sowie eine Bandbegrenzung durchzuführen, um
dadurch die Bildqualität und
den Codierwirkungsgrad zu verbessern. Das zeitliche (temporale)
Filtern hat den Zweck, Rauschkomponenten in Bewegung aufweisenden
Bereichen aufeinanderfolgender Rahmen zu entfernen, ohne die darin
enthaltenen Details zu beeinträchtigen.
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Das gefilterte Signal wird dann weiter
codiert, beispielsweise unter Verwendung von Standard MPEG-2-Codierverfahren.
Dieses Codierverfahren identifiziert zuerst sogenannte Referenzrahmen
im zu codierenden Videostrom, wendet einen Intra-Codieralgorithmus
auf diese Referenzrahmen an und führt anschließend ein
differenzielles Codieren der übrigen
Rahmen bezüglich
dieser Referenzrahmen durch. Sogar mit der erwähnten Vorverarbeitung des Standes
der Technik bleibt der entstehende Bitstrom nach der MPEG-2-Codierung
sehr stoßartig
(bursty), was zu einem hohen Spitzen-zu-Effektivwert-Bitratenverhältnis des
codierten aktualisierten Videostroms führt. Dieses große Spitzen-zu-Effektivwert-Bitratenverhältnis bewirkt
ein ernsthaftes Problem bei der Übertragung
dieser codierten Daten unter Verwendung von ATM-Übertragungsdiensten. Dieses
Problem ließe
sich durch Überdimensionieren des
ATM-Netzes lindern, oder auch durch Verwendung eines glättenden
MPEG-Transportstromes, bei dem der codierte aktualisierte Videoelementarstrom zu
einem Paket-Elementarstrom paketiert wird und anschließend zu
einem aus Paketen fester Länge
bestehenden Transportstrom integriert wird. Aber auch diese Lösung führt zu einer ineffizienten
Nutzung des Netzes, da eine Menge dieser feste Länge aufweisenden Pakete nutzlose
Bits enthalten.
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Ein Ziel der Erfindung besteht darin,
ein Verfahren zur Erzeugung eines aktualisierten Videostroms aus
einem Eingangsvideostrom zur Verwendung bei Bildcodieranwendungen
des zuvor beschriebenen bekannten Typs bereitzustellen, welches
jedoch derart beschaffen ist, dass nach dem Codieren des aktualisierten
Videostroms in Übereinstimmung
mit einem speziellen Codierschema unter Verwendung von Referenzrahmen
der codierte aktualisierte Videostrom verringerte Bursthaftigkeit
aufweist, derart, dass er direkt für eine Übertragung über ein ATM-Dienstnetz geeignet
ist.
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Gemäß der Erfindung wird dieses
Ziel aufgrund der Tatsache erreicht, dass das Verfahren die Schritte
wie dargelegt in Anspruch 1 beinhaltet und dass die dieses Verfahren
durchführende
Vorrichtung aufgebaut ist wie dargelegt in Anspruch 5.
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Auf diese Weise enthält der aktualisierte
Videostrom lediglich aktualisierte Referenzrahmen, hingegen sind
dessen Nicht-Referenzrahmen bezüglich
des ursprünglichen
Videostroms unverändert. Der
aktualisierte Referenzrahmen, der durch zeitliches Filtern einer
ersten Mehrzahl von Rahmen erzeugt wird, weicht vom ursprünglichen
Referenzrahmen in einem Maße
ab, das vom zeitlichen Verlauf der Rahmen abhängt. Tatsächlich unterscheidet sich der
aktualisierte Referenzrahmen umso mehr vom ursprünglichen Referenzrahmen, je
schneller sich aufeinanderfolgende Rahmen des ursprünglichen
Videostroms über
den zeitlichen Verlauf ändern.
Der aktualisierte Referenzrahmen wird daher in einer Sequenz aufeinanderfolgender
Rahmen des aktualisierten Videostroms diskontinuierlich werden,
was bedeutet, dass benachbart zu diesen aktualisierten Referenzrahmen
befindliche Nicht-Referenzrahmen eine
viel größere Abweichung
gegenüber
dem neu erzeugten Referenzrahmen aufweisen als gegenüber dem
ursprünglichen
Referenzrahmen. Demzufolge führt
ein weiteres Codieren der Nicht-Referenzrahmen bezüglich dieser
aktualisierten Referenzrahmen dazu, dass eine wesentliche größere Bitzahl
für diese
Nicht-Referenzrahmen benötigt
wird, was das Spitzen-zu-Effektivwert-Bitratenverhältnis des
codierten aktualisierten Videostroms verringert.
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Ein zusätzliches kennzeichnendes Merkmal der
Erfindung besteht darin, dass das Verfahren einen weiteren räumlichen
Filterungsschritt wie beschrieben in Ansprch 2 beinhaltet und dass
die Vorrichtung weiter eine räumliche
Filtereinrichtung wie beschrieben in Anspruch 6 beinhaltet.
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Um das bereits verringerte Spitzen-zu-Effektivwert-Bitratenverhältnis des
codierten aktualisierten Videosignals weiter zu verringern, wird
während
der Erzeugung des aktualisierten Referenzrahmens optional ein räumlicher
Filterungsschritt durchgeführt. Dieser
räumliche
Filterungsschritt verringert die zur Codierung des Referenzrahmens
benötigte
Bitzahl weiter, was auch für
eine Verringerung der durchschnittlichen Bitrate des codierten Signals
von Vorteil ist.
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Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal
der Erfindung liegt darin, dass der zeitliche Filterungsschritt
nach Anspruch 3 durchgeführt
wird und dass das Teil der Vorrichtung, welches diesen zeitlichen Filterungsschritt
durchführt,
gemäß Anspruch
7 realisiert ist.
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Dies bedeutet, dass der zeitliche
Filterungsschritt vom Inhalt sowie dem zeitlichen Verlauf des Inhaltes
der Rahmen des ursprünglichen
Videostroms abhängig
gemacht wird, die zur Erzeugung des aktualisierten Referenzrahmens
ausgewählt
und verwendet werden. Wenn sich die gewählten Rahmen beträchtlich
voneinander unterscheiden, hat ein adaptiver zeitlicher Filterungsschritt,
der denjenigen Rahmen, welche am meisten vom ursprünglichen
Referenzrahmen abweichen, eine größere relative Wichtigkeit erteilt,
im Allgemeinen zur Folge, dass ein aktualisierter Referenzrahmen
eine größere Abweichung
gegenüber
zu ihm benachbart liegenden Rahmen aufweist, und zwar verglichen
mit einem zeitlichen Filterungsschritt, bei dem allen gewählten Rahmen
eine feststehende Gewichtung erteilt wird. Daher wird die Bursthaftigkeit
des anschließend
codierten aktualisierten Videostroms erneut verringert. Somit ist
ein zeitliches Filtern unter Verwendung zeitlicher Filterparameter,
die in Abhängigkeit
vom Inhalt und dem zeitlichem Verlauf des Inhaltes der Rahmen, welche
zur Durchführung
dieses zeitlichen Filterungsschrittes ausgewählt wurden, veränderlich
sind, für
eine Verringerung der Bursthaftigkeit des anschließend codierten
Signals viel effektiver als ein zeitlicher Filterungsschritt mit
vorbestimmten konstanten Gewichtungs- oder Filterparametern.
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Ein weiteres kennzeichnendes Merkmal
der Erfindung besteht darin, dass der räumliche Filterungsschritt nach
Anspruch 4 durchgeführt
wird und dass der Teil der Vorrichtung, das diesen räumlichen Filterungsschritt
durchführt,
wie dargelegt in Anspruch 8 realisiert ist.
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Falls die zur Erzeugung des aktualisierten Referenzrahmens
ausgewählten
und verwendeten Rahmen fast identisch sind und dem ursprünglichen Referenzrahmen ähnlich sind.
führt der
zuvor erwähnte
zeitliche Filterungsschritt zu fast demselben ursprünglichen
Referenzrahmen, sogar wenn ein adaptiver zeitlicher Filterungsschritt
verwendet wird. In diesem Fall lässt
sich das Spitzen-zu-Effektivwert-Bitratenverhältnis des codierten aktualisierten
Signals lediglich durch einen räumlichen
Filterungsschritt verringern. Indem man dann diesen räumlichen
Filterungsschritt adaptiv bezüglich
des eigentlichen Inhaltes der gewählten Rahmen macht, in dem
Sinne, dass Bilder mit hochfrequentem räumlichen Inhalt stärker gefiltert
werden als Bilder mit niederfrequentem räumlichen Inhalt, und man die
räumliche
Inhaltsinformation. die auf den ursprünglichen Referenzrahmen bezogen
ist, relativ stärker
filtert, erreicht man, dass der aktualisierte Referenzrahmen, dessen Bitzahl
bezüglich
des ursprünglichen
Rahmens verringert ist, ebenfalls stärker von den benachbart liegenden
Rahmen abweicht als der ursprüngliche
Rahmen, wodurch erneut das Spitzen-zu-Effektivwert-Bitratenverhältnis des
anschließend
codierten aktualisierten Signals verringert wird.
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Die zuvor erwähnten sowie weitere Ziele und Merkmale
der Erfindung werden deutlich und die eigentliche Erfindung lässt sich
am besten dadurch verstehen, dass Bezug genommen wird auf die folgende
Beschreibung einer Ausführungsform,
in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen, welche zeigen:
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1 ein
Blockschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 einen
Teil einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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BESCHREIBUNG
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Bei dem den Erfindungsgegenstand
darstellenden Verfahren handelt es sich um ein Vorverarbeitungsverfahren,
um einen aktualisierten Videostrom aus einem Eingangsvideostrom
zu erzeugen, bevor dieser aktualisierte Videostrom einer Video-Codiervorrichtung
zugeführt
wird. Dieser aktualisierte Videostrom ist derart beschaffen, dass,
falls er anschließend
einer Codiervorrchtung zugeführt
wird, die ein Codierverfahren unter Verwendung von Referenzrahmen
durchführt,
beispielsweise das bekannte MPEG-2-Codierverfahren, der entstehende codierte aktualisierte
Videostrom eine geringere Bursthaftigkeit als ein codierter nicht
aktualisierter Videostrom aufweist.
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Das Verfahren erzeugt daher einen
aktualisierten Satz von Referenzrahmen, welche die ursprünglichen
Referenzrahmen ersetzen. 1 stellt ein
Blockschema einer Vorrichtung A dar, die zur Durchführung eines
derartigen Verfahrens geeignet ist. Der Eingangsvideostrom wird
in der Vorrichtung A über
einen Eingangsanschluss IN empfangen. Die Positionen der Referenzrahmen,
die von der Codiervorrichtung während
des Codiervorgangs ausgewählt
werden, sind durch eine Steuereinrichtung CM als zweite vorbestimmte
Information bekannt, die sich beispielsweise während des Hochfahrens programmieren
lässt.
Diese Steuereinrichtung CM bildet einen Teil der Vorrichtung A und
erzeugt ein erstes Steuersignal C1, das auf dieser zweiten vorbestimmten
Information und auf einer ersten vorbestimmten Information basiert,
die Information über
die Positionen der Rahmen einer ersten Mehrzahl enthält, die aus
dem ursprünglichen
Videostrom zur Erzeugung eines speziellen aktualisierten Referenzrahmens
zu wählen
ist. Im Allgemeinen beinhaltet diese erste vorbestimmte Information
die Relativpositionen der zu wählenden
Rahmen der ersten Mehrzahl bezüglich der
Position des zu aktualisierenden Referenzrahmens. Beispielsweise
können
für einen
speziellen Referenzrahmen des ursprünglichen Videostroms die zu
wählenden
Rahmen der ersten Mehrzahl aus diesem Referenzrahmen selber, den
zwei folgenden Referenzrahmen und den zwei vor diesem Referenzrahmen
liegenden Referenzrahmen bestehen. Die zweite vorbestimmte Information
beinhaltet dann die Positionen der Referenzrahmen oder einen Algorithmus
zur Berechnung dieser Positionen, hingegen beinhaltet die erste
vorbestimmte Information die Relativpositionen der Rahmen, die für jeden
Referenzrahmen zu wählen
sind und bei denen es sich in diesem Beispiel um die Position des
Referenzrahmen selber, die Positionen der zwei vorhergehenden Referenzrahmen
und die zwei auf den betrachteten Referenzrahmen folgenden Referenzrahmen
handelt, oder um einen Algorithmus zur Berechnung dieser Positionen. Wie
im Fall der zweiten vorbestimmten Information kann die erste vorbestimmte
Information während des
Hochfahrens programmiert werden.
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Die Steuereinrichtung CM liefert
dieses erste Steuersignal C1 an eine Auswähleinrichtung SM. Diese Auswähleinrichtung
SM, die auch in der Vorrichtung enthalten ist, dient dazu, für jeden
Referenzrahmen aus dem zu aktualisierenden Eingangsvideostrom eine
erste Vielzahl von Rahmen auszuwählen,
wobei die Position der ausgewählten
Rahmen von dieser ersten Vielzahl somit von der Position des zu
ersetzenden Referenzrahmens abhängt,
wie durch das erste Steuersignal C1 angegeben.
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Eine derartige Auswähleinrichtung
SM kann in einigen Ausführungsformen
der Vorrichtung daher einen großen
Speicher zur Speicherung großer
Mengen an zugeführten
und/oder in Abhängigkeit
von einem speziellen Auswahlkriterium ausgewählten Rahmen beinhalten. Wie
eine derartige Auswähleinrichtung
zu realisieren ist, ist jedoch bei Fachleuten allgemein bekannt
und wird daher hier nicht weiter beschrieben.
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Nachdem diese erste Mehrzahl von
Rahmen ausgewählt
wurde, erfolgt bei diesen ein zeitlicher Filterungsschritt mittels
einer zeitlichen Filtereinrichtung TF. Der Begriff 'zeitliches Filtern' ist dabei in ganz
allgemeiner Weise so zu verstehen, dass die Bewegungsinformation,
die in den in dieser ersten Vielzahl beinhalteten Rahmen enthalten
ist, zur Erzeugung eines aktualisierten Referenzrahmens verwendet
wird. In diesem Sinne ist ein bewegungsadaptives räumliches
Filtern auch als zeitliches Filtern zu betrachten, wie Fachleuten
allgemein bekannt ist. Solche und andere zeitliche Filtereinrichtungen
wurden in der Literatur bereits ziemlich erschöpfend beschrieben. Mögliche Ausführungsformen
bestehen aus einer Reihe parallel betriebener Schalter, wobei jeder
Schalter einen der ausgewählten
Rahmen der ersten Vielzahl empfärgt.
Für derartige
Ausführungsformen
der zeitlichen Filtereinrichtung fließt die Bildinformation, die einzelne
Rahmen der ersten Mehrzahl betrifft, zwischen der Auswähleinrichtung
und der zeitlichen Filtereinrichtung über ein Bündel einzelner paralleler Verbindungsleitungen,
wobei jede Verbindungsleitung einen einzelnen Schalter der zeitlichen
Filtereinrichtung TF verbindet. Bei diesen Ausführungsformen besteht somit
die Verbindung zwischen der Auswähleinrichtung
SM und der zeitlichen Filtereinrichtung TF von 1 aus einem Bündel paralleler Verbindungsleitungen.
Die Steuerung dieser Schalter kann feststehend erfolgen, oder sie
kann in Abhängigkeit
vom eigentlichen Bildinhalt der Rahmen variabel erfolgen. Die Rahmen,
welche die Schalter durchlaufen haben, werden dann in einer Kombinationseinheit,
die auch Teil der zeitlichen Filtereinrichtung ist, zu einem einzigen
neuen Bild kombiniert, bei dem es sich um den aktualisierten Referenzrahmen handelt.
Jedoch sind auch andere Ausführungsformen
möglich
und werden hier nicht weiter erläutert, da
sie Fachleuten allgemein bekannt sind.
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Der aktualisierte Referenzrahmen
wird dann an eine Ersetzungseinrichtung RM weitergeleitet, die auch
in der Vorrichtung A enthalten ist. Diese Ersetzungseinrichtung
empfängt
auch das ursprüngliche Eingangsvideosignal
und ersetzt in diesem die ursprünglichen
Referenzrahmen durch die entsprechenden aktualisierten Referenzrahmen.
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Um diese Funktion durchzuführen, wird
die Ersetzungseinrichtung RM durch die Steuereinrichtung CM mittels
eines zweiten Steuersignals C2 gesteuert. Dieses zweite Steuersignal
C2 informiert die Ersetzungseinrichtung RM über die Position der ursprünglichen
Referenzrahmen im Eingangsvideostrom, wodurch die Ersetzungseinrichtung
diese Rahmen identifizieren und diese durch die entsprechenden aktualisieren
Rahmen ersetzen kann, wodurch ein sukzessiver Teil des aktualisierten
Videostroms erzeugt wird. Die Ersetzungseinrichtung gibt dann diese
sukzessiven Teile des aktualisierten Videostroms an einen Ausgangsanschluss
OUT weiter.
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Auch hier sind in Abhängigkeit
von den Positionen der zu ersetzenden Referenzrahmen mehrere Ausführungsformen
der Ersetzungseinrichtung RM möglich.
Da jedoch das Realisieren einer derartigen Einrichtung basierend
auf deren Funktionsbeschreibung für einen Fachmann ziemlich offensichtlich
ist, werden die Details des Realisierens einer derartigen Ersetzungseinrichtung
hier nicht beschrieben. Es sei angemerkt, dass in Abhängigkeit
von der Verarbeitungszeit, die die zeitliche Filtereinrichtung benötigt, das
Vorhandensein eines (nicht dargestellten) zusätzlichen Pufferspeichers in
der Ersetzungseinrichtung, oder in der Vorrichtung zwischen Eigangsanschluss,
Auswähleinrichtung
und Ersetzungseinrichtung erforderlich sein kann, um zu ermöglichen,
dass die Vorrichtung das Verfahren in korrekter Weise ausführen kann.
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In dieser Hinsicht muss ein weiteres
Augenmerk der Tatsache gewidmet werden, dass für ein korrektes und zeitlich
genaues Funktionieren der Vorrichtung auch weitere Steuersignale,
die durch die Steuereinrichtung CM bereitgestellt und an alle Teil
der Vorrichtung bildenden funktionalen Blöcke verteilt werden, benötigt werden,
auch wenn diese nicht in 1 dargestellt
sind und hier nicht weiter beschrieben werden. Ein Fachmann ist
jedoch mit diesen Operationsprinzipien vertraut und weiß, wie diese
zu realisieren sind. Da sie für
die eigentliche Erfindung nicht relevant sind, werden sie hier nicht
weiter beschrieben.
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Der Ausgangsanschluss OUT kann weiter mit
einer (nicht dargestellten) Video-Codiereinrichtung verbunden sein, welche
den aktualisierten Videostrom empfängt, um diesen dann zu codieren,
und sie verwendet während
der Durchführung
des Codieralgorithmus die aktualisierten Referenzrahmen als Referenzrahmen.
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Das Verfahren kann weiter optional
einen räumlichen
Filterungsschritt beinhalten, der durch eine (nicht in 1 dargestellte) räumliche
Filtereinrichtung realisiert wird. Der Zweck dieses räumlichen Filterungsschrittes
besteht darin, die Bitzahl der Information des aktualisierten Rahmens,
der durch die zeitliche Filtereinrichtung erzeugt wird, weiter zu
verringern. Dadurch lässt
sich die Bitzahl der Information des aktualisierten Referenzrahmens
auf einen deutlich unterhalb der Bitzahl der Information des ursprünglichen
Referenzrahmens verringern, wodurch das Spitzen-zu-Effektivwert-Bitratenverhältnis des codierten
aktualisierten Videostroms weiter verringert wird, was bei einem
Transport über
ATM-Netze von Vorteil ist.
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Bei einer Variante des Verfahrens,
das durch eine (nicht dargestellte) modifizierte Ausführungsform
der Vorrichtung durchgeführt
wird, wird der räumliche
Filterungsschritt mit den ausgewählten Rahmen
durchgeführt,
bevor diese zeitlich gefiltert werden. Bei dieser modifizierten
Ausführungsform
ist die räumliche
Filtereinrichtung zwischen die Auswähleinrichtung und die zeitliche
Filtereinrichtung geschaltet. Bei einer weiteren Variante des Verfahrens wird
der räumliche
Filterungsschritt mit dem Ergebnis des zeitlichen Filterungsschritts
durchgeführt,
wobei es sich bei diesem Ergebnis um lediglich einen einzigen Rahmen
handelt. Diese weitere Variante des Verfahrens wird durch eine (nicht
dargestellte) weitere modifizierte Ausführungsform der Vorrichtung
realisiert, bei welcher die räumliche
Filtereinrichtung zwischen die zeitliche Filtereinrichtung und die
Ersetzungseinrichtung geschaltet ist. Bei noch einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung, die eine dritte Variante des Verfahrens durchführt, können beide Schritte
miteinander kombiniert werden, in dem Sinne, dass zuerst ein Teil
des zeitlichen Filterungsschritts mit den einzelnen ausgewählten Rahmen
der ersten Mehrzahl durchgeführt
wird, was zu einem Satz zeitlich gefilterter Zwischen-Rahmen führt, und dieser
Schritt wird gefolgt von einem einzeln durchgeführten räumlichen Filtern dieser Zwischen-Rahmen,
und das Ergebnis davon wird dann in einer in der zeitlichen Filtereinrichtung
enthaltenen Kombinationseinheit kombiniert, um den aktualisierten
Referenzrahmen zu erzeugen.
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Diese letzte Variante des Verfahrens
wird durch eine Ausführungsform
der Vorrichtung A realisiert, von der ein Teil in 2 dargestellt ist. Diese Figur zeigt
in funktionaler Weise, wie ein aktualisierter Referenzrahmen zu
erzeugen ist, der einen ursprünglichen
Referenzrahmen, welcher sich im ursprünglichen Videostrom bei der
Rahmenposition j befindet, ersetzen soll. In dieser Ausführungsform besteht
die erste Vielzahl von Rahmen, die durch die Auswähleinrichtung
SM aus dem Eingangsvideostrom ausgewählt wird, aus den Rahmen des
ursprünglichen
Videostroms, die sich bei den Rahmenpositionen j – bp, j – (b – 1)p, ...,
j – 2p,
j – p,
j, j + p, j + 2p, ..., j + fp befinden, wobei p den Zeitraum zwischen
zwei aufeinanderfolgenden ursprünglichen Referenzrahmen
des Eingangsvideostroms bezeichnet, und f und b ganzzahlig sind
und die Anzahl an auf den Referenzrahmen j folgenden bzw. diesem vorhergehenden
Referenzrahmen bezeichnen, die aus diesem Eingangsvideostrom zu
verwenden sind. Es sei angemerkt, dass in anderen Ausführungsformen
auch Nicht-Referenzrahmen
zur Erzeugung des aktualisierten Referenzrahmens ausgewählt werden können.
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Die Auswähleinrichtung SM dieser Ausführungsform
wie dargestellt in 2 empfängt aufeinanderfolgende
Rahmen des ursprünglichen
Videostroms, wählt
aus diesen sukzessive erste Mehrzahlen von Rahmen aus, die den speziellen
Referenzrahmen entsprechen, und speichert vorübergehend aufeinanderfolgende
erste Mehrzahlen von Rahmen. Für
den Referenzrahmen bei Position j werden somit die Rahmen der Positionen
j – bp,
j – (b – 1)p, ...,
j-2p, j – p, j,
j + p, j + 2p, ..., j + fp vorübergehend
in deren Speicher gespeichert, bevor diese zur zeitlichen Filtereinrichtung
TF parallel weitergeleitet werden. Auch in dieser Ausführungsform
besteht die Verbindung zwischen der Auswähleinrichtung SM und der zeitlichen
Filtereinrichtung aus einem Bündel
paralleler Verbindungsleitungen. Diese zeitliche Filtereinrichtung
TF in dieser Ausführungsform
der Vorrichtung besteht aus einer Anzahl von Schaltern, deren Anzahl
so groß ist
wie die Anzahl der in der ausgewählten
ersten Mehrzahl enthaltenen Rahmen. In dieser Ausführungsform
der Vorrichtung erfolgt die Steuerung der Schalter in variabler
Weise und hängt vom
Bildinhalt der ausgewählten
Rahmen ab. Diese Abhängigkeit
wird mittels einer ersten Steuereinheit realisiert, welche in dieser
Ausführungsform
in eine größere Steuereinheit
CU eingebaut ist. Es sei angemerkt, dass nicht alle zeitlichen Filtereinrichtungen eine
solche Steuereinheit benötigen,
welche daher in 1, die
lediglich ein Blockschema mit den wesentlichen Elementen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
darstellt, nicht hinzugefügt
wurde. Daher sind die in dieser Steuereinheit erzeugten Steuersignale, welche
zur zeitlichen Filtereinrichtung geschickt werden, nicht in 1 dargestellt.
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Die erste Steuereinheit empfängt den
Bildinhalt der ausgewählten
Rahmen und bestimmt gemäß einem
ersten vorbestimmten Algorithmus oder Kriterium die Steuerung der
verschiedenen Schalter. Ein solcher Algorithmus kann darin bestehen,
den Bildinhalt der ausgewählten
Rahmen mit den ursprünglichen
Rahmen zu vergleichen und die Abweichung bezüglich des ursprünglichen
Referenzrahmens zu bestimmen, wodurch durch Schließen der entsprechenden
Schalter und durch Öffnen
der anderen Schalter den die größte Abweichung
aufweisenden Rahmen eine größere relative
Wichtigkeit verliehen wird. Es sei angemerkt, dass auch andere Algorithmen
möglich
sind. Die auf diese Weise zurückbehaltenen
Rahmen werden anschließend
zu einzelnen räumlichen
Filtereinrichtungen gesendet, welche alle zusammen eine räumliche
Filtereinrichtung SF dieser Ausführungsform
der Erfindung bilden. Alle einzelnen räumlichen Filter werden wiederum
mittels separater räumlicher
Filterparameter gesteuert, die von einer zweiten Steuereinheit erzeugt
werden, welche in dieser speziellen Ausführungsform erneut in die größere Steuereinheit
CU eingebaut ist. Basierend auf dem räumlichen Bildinhalt der ausgewählten Rahmen
bestimmt diese Steuereinheit gemäß einem zweiten
Algorithmus die einzelnen räumlichen
Filterparameter, welche die einzelnen räumlichen Filter der räumlichen
Filtereinrichtung steuern. Ein solcher Algorithmus kann darin bestehen,
den hochfrequenten räumlichen
Inhalt eines jeden der Differenzbilder der einzelnen ausgewählten Rahmen
der ersten Mehrzahl gegenüber
dem ursprünglichen
Referenzrahmen zu bestimmen und die Übertragungsfunktion der einzelnen
Filter derart anzupassen, dass der hochfrequente räumliche
Inhalt der einzelnen Rahmen separat verringert wird, wodurch bei
den die größte Abweichung
aufweisenden Rahmen eine weniger grobes räumliches Filtern erfolgt als
bei den eine geringere Abweichung aufweisenden Rahmen, wodurch wiederum
die Differenz des aktualisierten Referenzrahmen gegenüber dem
benachbart liegenden Nicht-Referenzrahmen vergrößert wird. Dies verringert
wiederum die Bursthaftigkeit des anschließend einem Codieren unterzogenen
aktualisierten Videosignals.
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Bei dieser speziellen Ausführungsform
der Vorrichtung erfolgt die Steuerung sowohl der räumlichen
als auch der zeitlichen Filtereinrichtung sogar in Abhängigkeit
voneinander, was sich aufgrund der Tatsache realisieren lässt, dass
sowohl räumliche
als auch zeitliche Filtersteuerparameter in einer einzigen Steuereinheit
CU berechnet werden, wie in 2 dargestellt.
Eine derartige Ausführungsform
ermöglicht,
dass der aktualisierte Videostrom für eine Verringerung der Bursthaftigkeit
optimiert wird, und dabei, bei bereits vertretbar niedriger durchschnittlicher Bitrate,
ein größtmögliches
Qualitätsniveau
erhalten bleibt. Dies lässt
sich aus zwei Extrembeispielen von Eingangsvideoströmen verstehen:
Dazu verwendet man einen ersten Videostrom mit fast identischen ausgewählten Rahmen,
und einen zweiten Eingangsvideostrom mit sich beträchtlich
unterscheidenden ausgewählten
Rahmen. Im ersten Fall gibt es nur einen geringen Verstärkungsfaktor
beim Ersetzen des ursprünglichen
Referenzrahmens durch einen zeitlich gewichteten Durchschnitt dieser
ausgewählten
Rahmen.
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Das Durchführen eines geeignet schwachen räumlichen
Filterungsschrittes für
den ursprünglichen Referenzrahmen,
und zwar angepasst durch die Steuereinheit, damit die Qualität des ursprünglichen Videostroms
nicht sichtbar beeinträchtigt,
jedoch dabei weiterhin eine Verringerung des hochfrequenten Inhalts
des Referenzrahmens bewirkt wird, ist die offensichtlichste Lösung zur
Erzeugung des aktualisierten Referenzrahmens. Dies erfordert jedoch, dass
die Steuerung der beiden Filter voneinander abhängig erfolgt. Im Fall, bei
dem die ausgewählten
aufeinanderfolgenden Rahmen sich erheblich voneinander unterscheiden,
sollten die die größte Abweichung aufweisenden
Rahmen mit einem höheren
Gewichtungsfaktor für
den neu erzeugten Referenzrahmen versehen werden als die eine geringere
Abweichung aufweisenden Rahmen. Da über den zeitlichen Verlauf
des ursprünglichen
Videostroms die meiste Energie hier konzentriert ist, kann ein zusätzliches
starkes räumliches
Filtern bei der Erzeugung des neuen Referenzrahmens angewandt werden,
was eine geringe sichtbare Beeinträchtigung der Qualität des ursprünglichen
Videostroms zur Folge hat, wobei jedoch dies wiederum eine voneinander
abhängige Steuerung
beider Filter erfordert. In beiden Fällen ist das Endergebnis, dass
benachbart liegende Nicht-Referenzrahmen
sich viel stärker
vom aktualisierten Referenzrahmen unterscheiden als dies gegenüber dem
ursprünglichen
Referenzrahmen der Fall war, wodurch die Bursthaftigkeit nach dem
Codieren verringert wird. Im Übrigen
ist die Bitzahl der Information des neu erzeugten Referenzrahmens nicht
größer als
die Bitzahl des ursprünglichen
Referenzrahmens, bei immer noch hoher Qualität, wie dies von der Steuereinheit
durch untereinander abhängiges
Steuern aller Filterparameter festgelegt wird.
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Die Rahmen, welche durch die Schalter durchgeleitet
und einem räumlichen
Filtern unterzogen wurden, werden dann in einer in der zeitlichen Filtereinrichtung
TF enthaltenen Kombinationseinheit CO kombiniert, um einen einzigen
aktualisierten Referenzrahmen bei Position j zu erzeugen. Dieser
aktualisierte Referenzrahmen bei Position j wird anschließend zur
Ersetzungseinrichtung geschickt, welche dann weiter den ursprünglichen
Referenzrahmen bei Position j durch den aktualisierten Referenzrahmen
bei Position j ersetzt und dieselbe Funktion für alle anderen Referenzrahmen
durchführt,
wie zuvor beschrieben wurde.
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Selbstverständlich erfordert diese Ausführungsform
die größte Verarbeitungsleistung
und ist komplexer, verglichen mit einer Ausführungsform mit festen Filtersteuerparametern
oder mit räumlichen und
zeitlichen Filterparametern, welche nicht untereinander abhängig sind.
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Falls erforderlich, kann die neu
erhaltene Bildsequenz wiederum als Eingangsgröße zugeführt werden, um so in einer
zweiten Iteration eine neue Bildsequenz zu berechnen, und zwar als
Teil einer iterativen Prozedur.
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Aus dieser Beschreibung wird klar,
dass eine derartige Vorrichtung A den Eingangsvideostrom offline
aktualisiert, da in Abhängigkeit
von der auszuwählenden
ersten Mehrzahl von Rahmen eine ziemlich beträchtliche Speicher- und Verarbeitungsleistung
erforderlich sein kann.
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Die beschriebene Vorrichtung kann
als Hardware oder als Software implementiert sein, oder es kann
eine Kombination aus beiden verwendet werden, um die Leistungsfähigkeit
und Flexibilität
zu verbessern.
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Auch wenn hier die Prinzipien der
Erfindung in Verbindung mit einer speziellen Vorrichtung beschrieben
wurden, ist es selbstverständlich,
dass sich diese Beschreibung lediglich beispielhaft versteht und
keine Einschränkung
des Schutzumfangs der Erfindung bedeutet.