DE69636529T2

DE69636529T2 - Verfahren zum Kodieren und Dekodieren von Bewegtbildsignalen

Info

Publication number: DE69636529T2
Application number: DE1996636529
Authority: DE
Inventors: Yutaka Machida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1995-01-31
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2007-01-18
Anticipated expiration: 2016-01-31
Also published as: AU2359097A; EP1146747B1; JP3351645B2; EP0725545A3; EP1991007A2; DE69636529D1; USRE41180E1; USRE39367E1; EP0725545B1; EP0725545A2; CA2168415A1; EP1146747A3; EP1146747A2; DE69620932T2; USRE40828E1; JPH08205155A; AU4331096A; USRE38726E1; EP1991007A3; EP1189453A1

Description

(1) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen zur Verwendung bei Bildtelefonen, Videokonferenzen und dergleichen.
(2) Beschreibung des Stands der Technik
Bei einem üblichen Verfahren zum Codieren von digitalen Bewegtbildsignalen wird ein Vollbild des eingegebenen Bewegtbildes in mehrere Blöcke unterteilt, die jeweils aus N × M Pixeln bestehen, und es werden Prozesse einer Bewegungsdetektion, -vorhersage, orthogonalen Transformation, Quantisierung, Codierung mit variabler Wortlänge und so weiter an jedem Block durchgeführt.
Bei einem üblichen Verfahren zum Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen werden Blöcke, die jeweils aus N × M Pixeln bestehen, in einer umgekehrten Prozedur wieder hergestellt, das heißt Prozesse einer Decodierung mit variabler Wortlänge, Rückquantisierung, orthogonalen Rücktransformation, Bewegungskompensation usw.
Das obige übliche Codierverfahren und Decodierverfahren zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen ermöglicht eine Beseitigung von Redundanz, die in Bewegtbildsignalen enthalten ist, und eine effiziente Kommunikation und Speicherung eines Bewegtbildes mit weniger Information.
Bei dem üblichen Codierverfahren und Decodierverfahren zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen werden die Prozesse an jedem Pixelblock durchgeführt, wie es oben festgestellt wurde. Es ist üblich, dass ein Satz von Pixelblöcken ein Teilbild bildet, und ein Satz von Teilbildern ein Vollbild bildet, die Einheiten sind, die in dem üblichen Codier- und Decodierverfahren verarbeitet werden.
Nachstehend wird ein Codieren und Decodieren jedes Blocks, Teilbilds und Vollbilds anhand eines Beispiels eines üblichen Codier- und Decodierverfahrens zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen anhand der ITU-T Empfehlung H.261 (nachstehend einfach als H.261) bezeichnet, die im März 1993 abgegeben wurde, beschrieben.
Die H.261 definiert ein Codierverfahren und ein Decodierverfahren zum separaten Codieren und Decodieren von Helligkeitssignalen oder Farbdifferenzsignalen eines digitalen Bewegtbildsignals. Jedoch wird aus Gründen der Zweckmäßigkeit die Beschreibung von nur den Helligkeitssignalen vorgenommen. Im Grunde sind das Codierverfahren und das Decodierverfahren zum Codieren und Decodieren der Helligkeitssignale nicht von denjenigen für die Farbdifferenzsignale verschieden.
Wie es in 1 gezeigt ist, besteht ein Vollbild 101 von digitalen Bewegtbildsignalen gemäß H.261 aus 352 × 288 Pixeln. Das Vollbild 101 ist in zwölf Teilbilder 102 unterteilt, die GOBs (Group of Blocks oder Blockgruppen) genannt werden und jeweils aus 176 × 48 Pixeln bestehen (nachstehend wird das Teilbild in der Beschreibung des Standes der Technik als GOB bezeichnet). Ferner ist die GOB 102 (Teilbild) in dreiunddreißig Blöcke 103 unterteilt, die Makroblöcke genannt werden und jeweils aus 16 × 16 Pixeln bestehen.
Das Codierverfahren nach H.261 definiert, dass codierte Information für ein Vollbild in Übereinstimmung mit einer räumlichen hierarchischen Struktur, wie das Vollbild 101, die GOBs 102 und die Makroblöcke 103, die oben beschrieben sind, gebracht wird, wie es in 2 gezeigt ist.
In 2 zeigt ein in einem Rechteck eingeschlossener Teil codierte Information, und die Anzahl von Codierbits ist unter jedem der Rechtecke gezeigt. In 2 zeigen Pfeile Verknüpfungen der codierten Information. Eine Reihe aus einer codierten Bewegtbildsignalfolge wie diese wird Bit-Strom 104 genannt.
In dem Bit-Strom 104 nach H.261, der in 2 gezeigt ist, wird ein Teil, der die gesamte codierte Information für einen Makroblock 103 enthält, eine Makroblockschicht 103S genannt, ein Teil, der die gesamte codierte Information für eine GOB 102 enthält, wird GOB-Schicht 102S genannt, und ein Teil, der die gesamte codierte Information für ein Vollbild 101 enthält, wird Vollbildschicht 101S genannt.
Die Bedeutungen der codierten Information in jeder der in 2 gezeigten Schichten sind nachstehend angegeben:
Vollbildschicht 101S
PSC (20 Bits): eine Vollbildkennung 105; ein einzigartiger Code, durch den ein Codierverfahren immer identifiziert werden kann und der als "0000 0000 0000 0000 0001" ausgedrückt wird;
TR (5 Bits): eine Vollbildnummer 106; gibt eine zeitliche Stellung an, in der dieses Vollbild 101 angezeigt werden sollte;
PTYPE (6 Bits): Vollbildtypinformation 107; unterschiedliche Information über das Vollbild 101;
PEI (1 Bit): Erweiterungsdateneinfügeinformation 108; eine Markierung, die die Anwesenheit der folgenden PSPARE 109 darstellt;
PSPARE (8 Bits): Erweiterungsdaten; GOB-Schicht 102S (Teilbild)
CBSC (16 Bits): eine GOB-Kennung 110; ein einzigartiger Code, durch den ein Decodierverfahren immer identifiziert werden kann und der als "0000 0000 0000 0000" ausgedrückt wird,
GN (4 Bits): eine GOB-Nummer 111; gibt eine räumliche Stellung dieser GOB 102 in dem Vollbild 101 an;
GQUANT (5 Bits): Quantisierungscharakteristikinformation 112; gibt eine Quantisierungscharakteristik an, wenn ein Makroblock 103 in der GOB 102 codiert wird;
GEI (1 Bit): Erweiterungsdateneinfügeinformation 113; eine Markierung, die die Anwesenheit der folgenden GSPARE 114 darstellt;
GSPARE (8 Bits): Erweiterungsdaten 114.
Übrigens wird die codierte Information 115 der Makroblockschicht, die die niedrigste Hierarchie in 2 ist, in dem Codierverfahren der Bewegungsdetektion-Vorhersage, orthogonalen Transformation, Quantisierung, Codierung mit variabler Wortlänge usw., wie oben beschrieben, dessen Codierbitzahl nicht fest ist, erzeugt. Die Anzahl von Codierbits der Makroblockschicht 103S nimmt im Allgemeinen zu, wenn ein räumliches Niveau von Pixeln, die in dem Makroblock 103 enthalten sind, sich in großem Maße ändert oder ein Zeitniveau von Pixeln, die in dem Makroblock 103 enthalten sind, und die gleichen räumlichen Stellungen aufweisen, sich in großem Maße ändert. Ein solcher Makroblock 103 wird nachstehend als schwierig zu codierender Makroblock 103 bezeichnet.
Wenn im Gegensatz dazu ein Niveau von Pixeln, die in dem Makroblock 103 enthalten sind, in Bezug auf Raum und Zeit stetig ist, nimmt die Anzahl von Codierbits der Makroblockschicht 103S merklich ab oder wird manchmal Null. Ein derartiger Makroblock 103 wird nachstehend als leicht zu codierender Makroblock 103 bezeichnet.
Bei dem Decodierverfahren nach H.261 wird zunächst PSC 105, der eine Kennung der Vollbildschicht 101S ist, aus dem Bit-Strom 104 herausgefunden. Übrigens spricht man von einem Zustand, bei dem ein decodierbarer Code erfolgreich herausgefunden worden ist, davon, dass eine Synchronisation hergestellt wird. Wenn der PSC 105 aus dem Bit-Strom herausgefunden worden ist und eine Synchronisation der Vollbildschicht 101S hergestellt worden ist, kann dann identifiziert werden, dass der Bit-Strom 104, bis der nächste PSC 105 erscheint, codierte Information für ein Vollbild ist. Ferner kann eine zeitliche Stellung, in der das Vollbild 101, das aus 352 X 288 Pixeln besteht und durch Decodieren des Bit-Stromes 104 für dieses eine Vollbild erhalten wird, erhalten werden, indem die Vollbildnummer 106 im Anschluss an den PSC 105 untersucht wird.
Nach der Herstellung der Vollbildschicht wird ein GBSC 110, der eine Kennung der GOB-Schicht 102S ist, aus dem folgenden Bit-Strom 104 bei dem Codierverfahren nach H.261 herausgefunden. Wenn eine Synchronisation der GBSC-Schicht hergestellt ist, kann identifiziert werden, dass der Bit-Strom 104, bis der nächste GBSC 110 erscheint, codierte Information für eine GOB 102 ist. Ferner kann eine räumliche Stellung der GOB 102, die aus 176 × 48 Pixeln besteht, die erhalten wird, indem der Bit-Strom 104 für diese eine GOB 102 in einem Vollbild 101, in welchem die GOB 102 angeordnet sein sollte, decodiert wird, erhalten werden, indem eine GN 111 untersucht wird, die eine GOB-Nummer im Anschluss an den GBSC 110 ist.
Bei dem Decodierverfahren nach H.261 wird ein Bit-Strom 104 einer folgenden Makroblockschicht 103S nach der Herstellung der GOB-Schicht 102s decodiert. Das Decodierverfahren der Makroblockschicht 103S ist eine Prozedur, um einen Makroblock 103, der aus 16 × 16 Pixeln besteht, bei Prozessen einer Codierung mit variabler Wortlänge, Rückquantisierung, orthogonalen Rücktransformation, Bewegungskompensation usw. wieder herzustellen, wie es vorher beschrieben wurde. Es ist hier anzu merken, dass die Makroblockschicht 103S keinen einzigartigen Code aufweist, durch den ein Decodierverfahren immer identifiziert werden kann, unähnlich wie der PSC 105 oder BGSC 110, und codierte Information von jedem Makroblock aus Bits undefinierter Länge eines Codes mit variabler Wortlänge besteht.
Wie es in 3 gezeigt ist, wird in der GOB-(Teilbild-)Schicht 102S die codierte Information von dem ersten Makroblock 115₁ bis zum dreiunddreißigsten Makroblock 115₃₃ als eine Reihe von Codes mit variabler Wortlänge ohne einen einzigartigen Code ausgedrückt. Wenn ein Decodieren der makroblockcodierten Information von einem Punkt aus eingeleitet wird, der durch A in 3 angegeben ist und sukzessive in der Reihenfolge von den ersten, den zweiten, ..., den n-ten, ..., den dreiunddreißigsten Makroblöcken durchgeführt wird, ist es möglich, alle Makroblöcke 103 in der GOB-Schicht 102S wieder herzustellen. Wenn jedoch das Decodieren der makroblockcodierten Information von einem Punkt aus eingeleitet wird, der durch B oder C in 3 angegeben ist, ist es unmöglich, einen Punkt zu identifizieren, von dem aus codierte Information 115 von einem Makroblock startet, was zu einem Versagen der Herstellung einer Synchronisation führt. In diesem Fall wird das Decodieren oder Wiederherstellen des gesamten Makroblocks 103 undurchführbar, bis der nächste GBSC 110 erscheint. Mit anderen Worten stellt der GBSC 110 auch einen Startpunkt zum Decodieren der Makroblockschicht 103S dar.
Schließlich wird dem Decodierverfahren nach H.261 die GOB 102, die ein Satz von wieder hergestellten Makroblöcken 103 ist, in einer räumlichen Stellung innerhalb eines Vollbildes 101, die durch GN 111 gelenkt wird, angeordnet, und das Vollbild 100, das ein Satz der wieder hergestellten GOBs 102 ist, wird in einer Zeitstellung, die durch TR 106 gelenkt wird, angeordnet.
Wie oben ist es möglich, ein Vollbild 101 eines digitalen Bewegtbildes korrekt in Relation zu Raum und Zeit nach H.261 zu decodieren.
Jedoch hat das obige übliche Verfahren zum Codieren und Decodieren digitaler Bewegtbildsignale einen Nachteil, dass, wenn ein Teil eines Bit-Stroms 104 fehlt oder in diesem ein Fehler auftritt, es unmöglich werden kann, alle Teilbilder (GOBs) 102 in Bezug auf die Zeit genau zu decodieren, bis eine Synchronisation der nächsten Vollbildschicht 101S hergestellt ist.
Der Grund für das Obige ist, dass bei dem üblichen Decodierverfahren Codes, die jederzeit in dem Bit-Strom 104 identifiziert werden können, nur der PSC 105, der eine Vollbildkennung ist, und der GBSC 110, der eine Teilbildkennung ist, sind. Wenn ein Teil des Bit-Stroms 104 fehlt oder in diesem ein Fehler auftritt, ist es unmöglich, eine Synchronisation der Decodierung wiederzugewinnen, bis der nächste GBSC 110 erscheint, so dass das Decodieren undurchführbar wird. Selbst wenn der nächste GBSC 110 erscheint, kann der Bit-Strom 104 dieser Teilbildschicht 102S in Bezug auf die Zeit nicht korrekt decodiert werden. Dies ist aus 4 zu verstehen.
4 zeigt ein Beispiel, bei dem die fünfte GOB 102₅ in dem n-ten Vollbild 101n bis die sechste GOB 102₆ in dem (n+1)-ten Vollbild 101_n+1 in Bezug auf die Zeit aufgrund von einem Fehlen oder Fehlern des Bit-Stroms 104, die in dem Burst auftreten, nicht decodiert werden können. Bei diesem Beispiel fehlen nicht nur der PSC 105 gemäß dem (n+1)-ten Vollbild in Bezug auf die Zeit, sondern auch der folgende TR 106, oder beide sind fehlerhaft. Es ist deshalb möglich, die GOB 102 in Bezug auf den Raum korrekt zu decodieren, indem eine Synchronisation von dem GBSC 110 gemäß der siebten GOB 102 in dem (n+1)-ten Vollbild 101_n+1 in Bezug auf die Zeit hergestellt wird, und die folgende GN 111 decodiert wird, es ist jedoch unmöglich, zu spezifizieren, ob diese Stellungen der GOB 102 im n-ten Vollbild oder im (n+1)-ten Vollbild in Bezug auf die Zeit liegen.
Hinsichtlich des Decodierens der achten GOB 102₈ bis der zwölften GOB 102₁₂ in dem (n+1)-ten Vollbild in Bezug auf die Zeit ist es unmöglich, zu spezifizieren, ob diese Stellung der GOBs 102 in dem n-ten Vollbild oder in dem (n+1)-ten Vollbild in Bezug auf die Zeit liegt.
Wenn folglich ein Teil des Bit-Stroms 104 fehlt oder ein Fehler in diesem auftritt, wird es unmöglich, alle GOBs 102 in Bezug auf die Zeit korrekt zu decodieren, bis eine Synchronisation der nächsten Vollbildschicht 101₅ hergestellt ist.
Ferner hat das übliche Verfahren zum Codieren und Decodieren digitaler Bewegtbildsignale einen weiteren Nachteil, dass, wenn die GOB 102, die ein sich bewegendes Bild in Bezug auf die Zeit umfasst, nicht decodiert werden kann, die Bildqualität des wiedergegebenen Bildes stark verschlechtert wird.
Dieses Problem wird anhand von 5 ausführlicher beschrieben. 5 zeigt ein Vollbild, das decodierte Signale eines bewegten Bildes umfasst, wobei sich eine Person in der Mitte des Vollbildes bewegt. In 5 ist ein Teil, der sich in Bezug auf die Zeit bewegt, durch schräge Linien angegeben, und der restliche Teil ist ein Hintergrund, der in Bezug auf die Zeit in Ruhe ist. Eine Szene wie diese ist bei Videokonferenzen, Bildtelefonen oder dergleichen üblich.
In 5 wird davon ausgegangen, dass irgendeiner von der ersten GOB 102₁ bis der vierten GOB 102₄ nicht decodiert werden kann. Die ersten bis vierten GOBs 102₁ bis 102₄ umfassen ein Bild, das in Bezug auf die Zeit in Ruhe ist. Wenn beispielsweise die zweite GOB 102₂ nicht decodiert werden kann, wird ein geschickter Arbeitsgang durchgeführt, um bei der Decodierung die zweite GOB 102₂ des gegenwärtigen Vollbildes 101 durch die zweite GOB 102₂ des vorhergehenden Vollbildes 101_-1 zu ersetzen. Mit diesem Arbeitsgang kann die Verschlechterung der Bildqualität in der zweiten GOB 102₂ des gegenwärtigen Vollbildes 101 kaum festgestellt werden.
Jedoch ist es ein Problem, wenn die fünften bis zwölften GOBs 102₅ bis 102₁₂ , die in 5 gezeigt sind, nicht decodiert werden können. Die fünften bis zwölften GOBs 102₅ bis 102₁₂ umfassen ein sich in Bezug auf die Zeit bewegendes Bild. Dies bedeutet beispielsweise, dass ein Bild in der neunten GOB 102₉ des vorhergehenden Vollbildes 101_-1 in Bezug auf die Zeit stark verschieden von der neunten GOB 102₉ des gegenwärtigen Vollbildes 101 ist. Wenn das Decodieren des neunten GOB 102₉ undurchführbar ist, wird eine Verschlechterung der Bildqualität des neunten GOB 102₉ des gegenwärtigen Vollbildes 101 offensichtlich festgestellt, selbst wenn der oben erwähnte geschickte Arbeitsgang beim Decodieren durchgeführt wird.
Wenn dementsprechend ein Decodieren der GOB 102, die ein sich in Bezug auf die Zeit bewegendes Bild umfasst, undurchführbar wird, wird die Qualität eines wiedergegebenen Bildes stark verschlechtert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Lichte der obigen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen bereitzustellen, das Teilbilder (GOB) im Anschluss an ein problematisches Teilbild in Bezug auf die Zeit geeignet decodieren kann, wenn ein Teil eines Bit-Stromes fehlt oder ein Fehler in dem Bit-Strom auftritt.
Um die Aufgabe zu erfüllen, ist die vorliegende Erfindung derart ausgeführt, dass bei dem Verfahren zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen dieser Erfindung die Anzahl an Blöcken, die in einem Teilbild enthalten sind, gemäß einer Summe von Mengen von erzeugter Information der Blöcke, die in dem Teilbild enthalten sind, verändert wird, so dass jedes aller Teilbilder, die in dem Vollbild enthalten sind, eine gleiche Summe von Mengen der erzeugten Information der Blöcke, die in dem Teilbild enthalten sind, aufweist.
Gemäß dem Verfahren zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen dieser Erfindung wird die Anzahl an Blöcken, die in einem Teilbild enthalten sind, gemäß einer Summe von Mengen von erzeugter Information der Blöcke, die in dem Teilbild enthalten sind, verändert, so dass jedes aller Teilbilder, die in dem Vollbild enthalten sind, eine gleiche Summe von Mengen der erzeugten Information der Blöcke, die in dem Teilbild enthalten sind, aufweist. Folglich ist eine räumliche Größe von jedem Teilbild nicht fest. Ein Teilbild, das einen Block mit einer großen Anzahl von Codierbits aufweist, weist eine kleinere Größe auf, wohingegen ein Teilbild, das einen Block mit einer kleinen Anzahl von Codierbits aufweist, eine größere Größe aufweist. Es ist daher möglich, eine Verschlechterung eines wiedergegebenen Bilds zu unterdrücken, sogar, wenn ein Teilbild nicht decodiert werden kann, da ein Teilbild, das einen Block enthält, der eine Bewegung in Bezug auf die Zeit umfasst und schwierig zu codieren ist, eine kleinere Größe in Bezug auf den Raum aufweist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt Einheiten, die in einem üblichen Codierverfahren zum Codieren von Bewegtbildsignalen zu codieren sind;
2 zeigt einen Bit-Strom, der in dem üblichen Codierverfahren zum Codieren von Bewegtbildsignalen erzeugt wird;
3 zeigt eine GOB-Schicht in dem Bit-Strom in 2, der in dem üblichen Codierverfahren zum Codieren von Bewegtbildsignalen erzeugt wird;
4 veranschaulicht einen Effekt eines Fehlens oder eines Fehlers von einem Teil eines Bit-Stroms, der in dem üblichen Codier- und Decodierverfahren zum Codieren und Decodieren von Bewegtbildsignalen auftritt;
5 veranschaulicht einen Effekt eines Fehlens oder eines Fehlers von einem Teil eines Bit-Stroms, der in dem üblichen Codier- und Decodierverfahren zum Codieren und Decodieren von Bewegtbildsignalen auftritt;
6 zeigt einen Bit-Strom, der in einem Verfahren zum Codieren von digitalen Bewegtbildsignalen gemäß ersten und zweiten Ausführungsformen dieser Erfindung erzeugt wird;
7 ist ein Flussdiagramm, das das Verfahren zum Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung veranschaulicht;
8 veranschaulicht das Verfahren zum Codieren von digitalen Bewegtbildsignalen gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung; und
9 zeigt eine Struktur von Teilbildern gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Beschreibung von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen vorgenommen.
Nun wird ein Verfahren zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben, welches ein Teilbild als eine Einheit in Bezug auf die Zeit korrekt decodieren kann, selbst wenn ein Teil eines Bit-Stromes fehlt oder in diesem ein Fehler auftritt.
Bei dem Codierverfahren gemäß dieser Ausführungsform besteht ein Vollbild von digitalen Bewegtbildsignalen aus beispielsweise 352 × 288 Pixeln. Das Vollbild wird in zwölf Teilbilder unterteilt, die jeweils aus beispielsweise 176 × 48 Pixeln bestehen. Ferner wird das Teilbild in dreiunddreißig Blöcke 13 unterteilt, die jeweils aus beispielsweise 16 × 16 Pixeln bestehen.
Das Codierverfahren gemäß dieser Ausführungsform bringt codierte Information für ein Vollbild mit einer räumlichen hierarchischen Struktur in Übereinstimmung, die aus einem Vollbild 11, Teilbildern 12 und Blöcken 13 gebildet ist, um einen Bit-Strom 14 zu erzeugen, wie er beispielsweise in 6 gezeigt ist.
Die Bedeutungen von codierter Information für jede Schicht, die in 6 gezeigt ist, sind nachstehend angegeben:
Vollbildschicht 11S
PSC (20 Bits): eine Vollbildkennung 15; ein einzigartiger Code, durch den ein Decodierverfahren immer identifiziert werden kann und der als "0000 0000 0000 0001 0000" ausgedrückt wird;
Teilbildschicht 12S
SFSC (16 Bits): eine Teilbildkennung 16; ein einzigartiger Code, durch den ein Decodierverfahren immer identifiziert werden kann und der als "0000 0000 0000 0001" ausgedrückt wird;
SFNT (5 Bits): eine Teilbildzeitnummer 17; gibt eine zeitliche Stellung an, in der dieses Teilbild 12 angezeigt werden sollte;
SFNS (4 Bits): eine Teilbildraumnummer 18; gibt eine räumliche Stellung an, in der das Teilbild 12 angezeigt werden sollte;
SFQUANT (5 Bits): Quantisierungscharakteristikinformation 19; stellt eine Quantisierungscharakteristik dar, wenn ein Block 13 in dem Teilbild 12 codiert wird.
Übrigens wird codierte Information 20 in der Blockschicht 13S, die die niedrigste Hierarchie in 6 ist, in einem Codierverfahren einer Bewegungsdetektion, -vorhersage, orthogonalen Transformation, Quantisierung, Codierung mit variabler Wortlänge usw., dessen Codierbitzahl nicht fest ist, erzeugt.
Nun wird anhand von 7 ein Decodierverfahren gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird ein FSC 15, der eine Kennung einer Vollbildschicht 11S ist, aus einem Bit-Strom 14 herausgefunden, um eine Synchronisation der Vollbildschicht 11S herzustellen.
Nach der Herstellung der Synchronisation der Vollbildschicht 11S wird ein SFSC 16, der eine Kennung einer Teilbildschicht 12S ist, aus dem folgenden Bit-Strom 14 herausgefunden, um eine Synchronisation der Teilbildschicht 12S herzustellen. Dann werden eine Teilbildzeitnummer SFNT 17 und eine Teilbildraumnummer SFNS 18 im Anschluss an den SFSC 16 untersucht. Als nächstes wird ein Bit-Strom 14 einer Blockschicht 13S decodiert. Ein Verfahren zum Decodieren dieser Blockschicht 13S ist eine Prozedur, um den Block in Prozessen von beispielsweise einer Decodierung mit variabler Wortlänge, einer Rückquantisierung, einer orthogonalen Rücktransformation, einer Bewegungskompensation usw. wiederherzustellen. Schließlich wird das Teilbild 12, das ein Satz der wiederhergestellten Blöcke 13 ist, in zeitlichen und räumlichen Stellungen angeordnet, die durch die SFNT 17 und die SFNS 18 angewiesen werden. Wenn eine Synchronisation der Decodierung aufgrund des Fehlens eines Teils des Bit-Stromes 14 oder eines Fehlers in diesem verloren geht, wird eine Suche für den SFSC 16, der eine Kennung der Teilbildschicht 12S ist, gestartet. Ein Fehlen oder ein Fehler des Bit-Stromes 14 kann beispielsweise daraus detektiert werden, dass ein decodierter Wert einen Bereich übersteigt, der im Voraus spezifiziert wird, oder dass ein unerwartetes Codewort erscheint, wenn der Bit-Strom 14 decodiert wird. Wenn der SFSC 16 detektiert wird und eine Synchronisation der Teilbildschicht 12S hergestellt wird, werden die SFNT 17 und die SFNS 18 wie oben festgestellt untersucht, die Blockschicht 13S wird decodiert und wiederhergestellt, und das Teilbild 12, das ein Satz der wiederhergestellten Blöcke 13 ist, wird in zeitlichen und räumlichen Stellungen angeordnet, die durch die SFNT 17 und die SFNS 18 angewiesen werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung geht eine Synchronisation der Decodierung verloren und das Decodieren wird undurchführbar, wenn ein Teil des Bit-Stromes 14 fehlt oder ein Fehler in dem Bit-Strom 14 auftritt, jedoch wird ein korrektes Decodieren unmittelbar nach einem problematischen Teilbild 12 möglich.
Wie es bei der obigen ersten Ausführungsform beispielhaft beschrieben worden ist, ist es alternativ möglich, dass das Vollbild 11, das Teilbild 12 und der Block unterschiedliche Größen und Formen aufweisen. Eine Bit-Länge von jeder codierten Information kann zusätzlich verschieden sein von derjenigen der oben codierten Information, oder die Vollbildschicht 19 kann weggelassen werden.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung wird nun eine Beschreibung eines Verfahrens zum Codieren von digitalen Bewegtbildsignalen vorgenommen, das eine Verschlechterung eines wiedergegebenen Bildes bis auf ein kleines Ausmaß unterdrücken kann, wenn ein Teilbild, das ein sich in Bezug auf die Zeit bewegendes Bild umfasst, nicht decodiert werden kann. Es ist übrigens möglich, hier ein Decodierverfahren anzuwenden, das ähnlich ist wie das der ersten Ausführungsform.
Bei dem Codierverfahren dieser Erfindung besteht ein Vollbild 11 von digitalen Bewegtbildsignalen aus beispielsweise 352 × 288 Pixeln. Das Vollbild 11 wird in Blöcke unterteilt, die jeweils aus 16 × 16 Pixeln bestehen. Mit anderen Worten besteht ein Vollbild 11 aus 22 Blöcken × 18 Blockzeilen 21. Die Blockzeile 21 entspricht dem oben erwähnten Teilbild 12.
Bei dem Codierverfahren dieser Ausführungsform wird jeder Block 13' von der obersten Blockzeile 21 codiert, wie es in 8 gezeigt ist, um codierte Information zu erzeugen. Die codierte Information von jedem Block 13' wird in einem Codierverfahren von beispielsweise einer Bewegungsdetektion, -vorhersage, orthogonalen Transformation, Quantisierung, Codierung mit variabler Wortlänge, usw., dessen Anzahl von Codierbits nicht fest ist, erzeugt. Insbesondere ist die Anzahl von Codierbits eines Blocks 13', der schwierig zu codieren ist, groß, wohingegen die Anzahl von Codierbits eines Blocks 13', der leicht zu codieren ist, klein ist. Bei dem Codierverfahren dieser Ausführungsform bildet ein Satz von Blöcken 13 oder 13' ein Teilbild 12 (oder eine Blockzeile 21), die eine Codiereinheit ist, jedoch ist die Anzahl von Blöcken 13 oder 13', die in einem Teilbild 12 oder 12' enthalten sind, nicht fest.
Nun werden eine Art und Weise eines Erzeugens eines Bit-Stromes 14 bei dem Codierverfahren dieser Erfindung und eine Struktur einer Teilbildschicht 12S anhand von 6 beschrieben. Wenn ein Vollbild codiert wird, wird eine Kennung einer Vollbildschicht codiert, und ein FSC 15 wird in einem Bit-Strom 14 angeordnet. Als nächstes werden die Kennung der Teilbildschicht 12S, eine Zeitnummer und eine Raumnummer dieses Teilbildes und eine Quantisierungscharakteristik dieses Teilbildes miteinander codiert, und die Codeworte eines SFSC 16, einer SFNT 17, einer SFNS 18 und eines SFQUANT 19 werden in dem Bit-Strom 14 angeordnet. Gleichzeitig wird ein bezüglich einer Blockcodierbitzahl integrierter Wert B-add auf Null gesetzt. Im Anschluss daran wird ein Block 13 codiert, und codierte Information des Blocks 13, die aus variablen Codes besteht, wird in dem Bit-Strom 14 angeordnet. Damit einhergehend wird die Codierbitzahl B dieses Blocks 13 zu B-add addiert. Es wird nämlich eine Gleichung B-add = B-add + B berechnet. Ähnlich werden sukzessive Blöcke 13 codiert, codierte Information 20 von jedem Block 13 wird in dem Bit-Strom 14 angeordnet und eine Berechnung von B-add = B-add + B wird jedes Mal wiederholt. Falls der B-add ein Teilbildintervall SFd übersteigt, wenn ein Codieren eines bestimmten Blockes 12 abgeschlossen ist, werden eine Kennung des Teilbildes, eine Zeitnummer und eine Raumnummer dieses Teilbildes und eine Quantisierungscharakteristik dieses Teilbildes codiert und Codeworte eines SFSC 16, einer SFNT 17, einer SFNS und eines SFQUANT 19 werden in dem Bit-Strom 14 angeordnet. Gleichzeitig wird ein in Bezug auf das Blockcodierbit integrierter Wert B-add auf Null gesetzt. Mit anderen Worten wird begonnen, von diesem Punkt aus eine neue Teilbildschicht 12S zu bilden.
Das Teilbildintervall SFd wird auf beispielsweise 540 Bits gesetzt. Falls ein Teilbild mit beispielsweise 6400 Bits bei dem Codierverfahren dieser Erfindung codiert wird, gibt es deshalb 12 Teilbilder 12 in einem Vollbild, weil 6400/540 = 11,85.
Bei dem Codierverfahren gemäß dieser Ausführungsform wird die Anzahl von Blöcken 13, die in einem Teilbild 12 enthalten sind, gemäß einer Menge von erzeugter Information der Blöcke, die in einem Teilbild enthalten sind, verändert, wodurch eine räumliche Größe des Teilbildes 12 verändert wird, wie es oben festgestellt wurde. Insbesondere wird ein Teilbild 12, das einen Block enthält, der schwierig zu codieren ist, klein, wohingegen ein Teilbild 12, das einen Block 13 enthält, der leicht zu codieren ist, groß wird. 9 zeigt ein Beispiel einer Struktur von Teilbildern, die bei dem Codierverfahren dieser Ausführungsform gebildet wird.
Gemäß der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung wird ein Teilbild 12, das einen Block 13 umfasst, der eine Bewegung in Bezug auf die Zeit enthält und der somit schwierig zu codieren ist, in Bezug auf den Raum kleiner eingerichtet. Wenn ein derartiges Teilbild 12 nicht decodiert werden kann, ist es möglich, eine Verschlechterung der Qualität eines wiedergegebenen Bildes auf ein kleines Ausmaß zu unterdrücken. In einem Bereich in einem Vollbild, in dem keine Bewegung in Bezug auf die Zeit vorhanden ist und eine Verschlechterung der Bildqualität kaum festgestellt wird, selbst wenn das Decodieren undurchführbar ist, wird die Größe eines Teilbildes in Bezug auf den Raum groß, was ein geringeres Volumen von Nebeninformation, wie beispielsweise die Teilbildkennung SFSC 16, die Teilbildnummer SFNT 16 und die Teilbildnummer SFNT 17 erlaubt. Dies kann verhindern, dass der Codierwirkungsgrad herabgesetzt wird.
Nachdem die zweite Ausführungsform beispielhaft beschrieben worden ist, ist es alternativ möglich, dass das Vollbild 11, das Teilbild 12 und der Block 13 unterschiedliche Größen und Formen aufweisen. Es ist auch möglich, Werte einer Menge von Codes von einem Vollbild und einem Teilbildintervall SFD anzuwenden, die verschieden sind von jenen, die bei dem obigen Beispiel angewandt wurden.
Wie es aus den obigen Ausführungsformen deutlich wird, ermöglicht diese Erfindung ein korrektes Decodieren jedes Teilbildes 12 als eine Einheit in Bezug auf die Zeit, selbst wenn ein Teil des Bit-Stromes 14 fehlt oder in diesem ein Fehler auftritt.
Ferner ist es gemäß dieser Erfindung möglich, eine Verschlechterung der Qualität des wiedergegebenen Bildes auf ein kleines Ausmaß zu unterdrücken, falls ein Teilbild 13, das einen Block umfasst, der in Bezug auf die Zeit in Bewegung ist, nicht decodiert werden kann.
Außerdem wird zugelassen, dass in einem Bereich in einem Vollbild, in dem keine Bewegung in Bezug auf die Zeit vorhanden ist und eine Verschlechterung der Qualität der wiedergegebenen Bildqualität kaum festgestellt wird, selbst wenn das Decodieren undurchführbar ist, Nebeninformation des Bereiches in einem kleinen Volumen vorhanden ist, so dass es möglich ist, zu verhindern, dass der Codierwirkungsgrad herabgesetzt wird.

Claims

Verfahren zum Codieren von digitalen Bewegtbildsignalen eines Vollbildes, mit den Schritten, dass: das Vollbild in mehrere Blöcke unterteilt wird, die jeweils N × M Pixel umfassen; ein Teilbild gebildet wird, das aus einem Satz der Blöcke besteht, wobei das Teilbild eine zu codierende Einheit ist; und die Anzahl der Blöcke, die in dem Teilbild enthalten sind, gemäß einer Menge von erzeugter Information von jedem der Blöcke verändert wird.
Verfahren zum Codieren von digitalen Bewegtbildsignalen eines Vollbildes nach Anspruch 1, wobei jedes der Teilbilder, die in dem Vollbild umfasst sind, eine gleiche Summe von Mengen von erzeugter Information der Blöcke, die in dem Teilbild enthalten sind, aufweist.
Verfahren zum Codieren von digitalen Bewegtbildsignalen eines Vollbildes nach Anspruch 1, mit dem Schritt, dass: jedes der Teilbilder decodiert wird, um das Vollbild des digitalen Bewegtbildsignals zu bilden.
Verfahren zum Codieren und Decodieren von digitalen Bewegtbildsignalen eines Vollbildes nach Anspruch 3, wobei jedes der Teilbilder, die in dem Vollbild enthalten sind, eine gleiche Summe von Mengen von erzeugter Information der Blöcke, die in dem Teilbild enthalten sind, aufweist.