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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Codemengensteuervorrichtung und insbesondere auf eine
Codemengensteuervorrichtung zum Steuern der Menge von Codes, die
zum Codieren jedes Blocks von Videodaten auf eine solche Art und
Weise zu erzeugen sind, dass die Codelänge des codierten Blocks einen spezifizierten
Zielwert nicht überschreiten
soll, wenn die Codemengensteuervorrichtung in einer Videocodiervorrichtung
zur Codierung mit hohem Wirkungsgrad eines Videosignal durch ein
Zwischenrahmenvorhersageverfahren verwendet wird, und auf die Videocodiervorrichtung
einschließlich
der Codemengensteuervorrichtung.
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Um Videoinformation, die eine sehr
große
Menge von Daten enthält,
aufzuzeichnen und zu übertragen,
ist es gewöhnlicherweise
notwendig, eine Rate von codierten Daten durch eine sogenannte Bildkompression
oder eine Codiertechnik mit hohem Wirkungsgrad auf ein Niveau zu
verringern, bei dem die Daten ohne sichtbare bemerkenswerte Verschlechterung
der Bildqualität
aufgezeichnet oder übertragen
werden können, oder
die Daten genug Zeit aufweisen können,
um aufgezeichnet zu werden.
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Das MPEG-Verfahren ist ein repräsentatives
Beispiel der Codiertechnik mit hohem Wirkungsgrad. Das MPEG-Verfahren
wird als Standards ISO/IEC11172 und 13818 festgelegt, bei denen Zwischenrahmencodierung
und Codierung variabler Länge
kombiniert werden, um eine Videocodierung mit hohem Wirkungsgrad
zu verwirklichen.
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Die MPEG-Codiervorrichtung umfasst
einen Bildspeicher, eine Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung, eine
Subtrahierschaltung, eine DCT (Discrete Cosine Transform)-Schaltung, eine Quantisierungsschaltung,
eine Codierschaltung variabler Länge,
einen Ausgangspuffer, eine Rück-Quantisierungsschaltung,
eine inverse DCT-Schaltung, eine Addierschaltung, einen decodierten
Bildspeicher, eine Vorhersagebild-Erzeugungsschaltung und eine Ratensteuerschaltung.
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Die Arbeitsweise der Codiervorrichtung
ist wie folgt: Der Bildspeicher speichert beispielsweise ein eingegebenes
digitales Bildsignal in dem Format von 4 : 2 : 0 (vgl. ITU-R Empfehlung
601) und gibt das Signal in Makroblöcken aus. Ein Leuchtdichtesignal
ist aus Makroblöcken
aufgebaut, die jeweils aus 16 × 16
Pixeln bestehen, während
ein Chrominanzsignal aus einem Makroblock aufgebaut ist, der aus
8 × 8
Pixeln besteht. Der Verarbeitungsvorgang wird an jedem Makroblock
durchgeführt.
Die Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung empfängt von
dem Bildspeicher Makroblockdaten eines zu codierenden Bildes und
Referenzbilddaten, die zum Suchen nach Bewegungsvektoren verwendet
werden, und erfasst die Bewegungsvektoren. Die erfassten Bewegungsvektoren
werden in den decodierten Bildspeicher eingegeben, der seinerseits
Pixeldaten, die für die
Erzeugung eines Vorhersagebildes notwendig sind, an die Vorhersagebild-Erzeugungsschaltung
ausgibt, durch die dann ein Vorhersagebild erzeugt wird. Die Subtrahierschaltung
subtrahiert das Vorhersagebild von dem ursprünglichen Bild und gibt das
Subtraktionsergebnis an die DCT-Schaltung aus, die ihrerseits die
diskrete Kosinus-Transformation der differentiellen Bilddaten für jeden
der Blöcke
(8 × 8
Pixel) durchführt
und DCT-Koeffizienten ausgibt. Die Quantisierungsschaltung wählt eine
Matrix zum Quantisieren aus und quantisiert die DCT-Koeffizienten
gemäß einem
Signal von der Ratensteuerschaltung (später beschrieben) und gibt quantisierte
Werte aus. Die Matrix für
die Quantisierung ist ein Satz von Quantisierungsschrittgrößen, die
den DCT-Koeffizienten
von 8 × 8
Pixeln entsprechen. Die Codierschaltung variabler Länge codiert
mit einer variablen Codelänge
einen Satz von kontinuierlichen Nullen (hier nachstehend als Null-Lauf
bezeichnet), gefolgt von quantisierten Werten ungleich Null (hier
nachstehend als Niveaus bezeichnet). Die codierten Daten variabler
Länge werden
vorübergehend
in den Ausgangspuffer gespeichert und dann daraus ausgegeben.
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Die von der Quantisierungsschaltung
ausgegebenen quantisierten Werte werden ebenfalls in die Rück-Quantisierungsschaltung
eingegeben, durch die die Werte rückquantisiert werden. Die rück-quantisierten
Werte werden dann der inversen diskreten Kosinus-Transformation
unterworfen und zu dem von der Vorhersagebild-Erzeugungsschaltung
ausgegebenen Vorhersagebild hinzugefügt, um decodierte Daten zu
erzeugen, die in dem decodierten Bildspeicher gespeichert werden.
Die decodierten Bilddaten werden als Vorhersagebilddaten verwendet.
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Die Menge erzeugter Codes kann von
der Ratensteuerschaltung gesteuert werden, die unter Beachtung des
Belegungsverhältnisses
des Ausgangspuffers die Anzahl von Bits bestimmt, die Makroblöcken zuzuteilen
sind, und die die Quantisierungs-Matrix auf eine solche Art und
Weise steuert, dass die codierten Daten die zugeteilte Anzahl von
Bits nicht überschreiten
dürfen.
Die Quantisierungs-Matrix wird gesteuert, um ihren Wert zum Verringern
oder Erhöhen
der Menge von erzeugbaren Codes zu erhöhen oder zu verringern, wenn die
Nichtbelegung des Ausgangspuffers verringert oder erhöht wird.
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Das oben erwähnte System mit der Ratensteuerschaltung
zum Steuern des Werts der Quantisierungs-Matrix gemäß der Nichtbelegung
des Ausgangspuffers verwendet ein Codierverfahren variabler Länge und
kann somit nicht sicherstellen, dass die Menge der erzeugten Codes
gleich der zugeteilten Anzahl von Bits wird. Außerdem verwendet das MPEG-Verfahren
die Zuteilung von maximal 28 Bits für Eingangsbilddaten, deren
Pixel durch 8 Bits dargestellt werden, so dass das MPEG-Verfahren
sehr große
Mengen von Codes verglichen mit der Menge von ursprünglichen
Bilddaten in einer kurzen Zeitspanne erzeugen kann.
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D. h., dass derartig codierte Daten,
die unterschiedliche Mengen von erzeugten Codes aufweisen können, von
einem Prozessor verarbeitet werden müssen, dessen Kapazität ausreichend
ist, um eine maximale Bitrate der codierten Daten zu verarbeiten.
Dies macht die Hardware sehr groß.
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Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung
(TOKKAI HEI) Nr. 4-307887 offenbart ein Ratensteuerverfahren, das
die Variation der Menge zu erzeugenden Codes verringert. Dieses
Verfahren zählt
die Menge von durch den Codierschritt variabler Länge erzeugten
Codes und, wenn entweder eine durchschnittliche Menge oder eine
Spitzenmenge der erzeugten Codes einen voreingestellten Wert überschreitet,
codiert eine spezifizierte Anzahl von Makroblöcken, und rundet danach alle
als Null betrachteten Koeffizienten ab.
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Es wird dort ein Beispiel einer Anwendung
des in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung (TOKKAI HEI) Nr.
4-307887 offenbarten Ratensteuerverfahrens gezeigt, das auf die
oben erwähnte
Videocodiervorrichtung angewendet wird. Die Videocodiervorrichtung
unterscheidet sich von der oben erwähnten MPEG-Codiervorrichtung
durch die Arbeitsweise ihrer Codierschaltung variabler Länge und
der Ratensteuerschaltung. D. h., dass die Ratensteuerschaltung eine
Zielcodemenge für
jeden Makroblock einstellt und jeden von der Codierschaltung variabler
Länge ausgegebenen
Code zählt.
Die Ratensteuerschaltung gibt ein Steuersignal aus, um den Betrieb
der Codierschaltung variabler Länge
anzuhalten, wenn die gezählte
Menge von Codes den Zielwert überschreitet.
Indem dies getan wird, kann die Menge erzeugter Codes kleiner als
der Zählwert
gehalten werden.
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Die unten erwähnte Codiervorrichtung benötigt jedoch
die Decodierschaltung variabler Länge zusätzlich zu der oben erwähnten Codiervorrichtung.
D.h., dass die verbleibenden Koeffizienten von der Codierschaltung
variabler Länge
abgerundet werden, und daher kann sich ein direkt von der Ausgabe
der Quantisierungsschaltung decodiertes und in dem decodierten Bildspeicher
gespeichertes Bild von einem von der Decodierseite decodierten Bild
unterscheiden. Die Decodierschaltung variabler Länge muss mit einer Tabelle
zur Wiederherstellung der aus den Null-Lauf- und Niveauwerten zusammengesetzten
Code variabler Länge
versehen sein, die eine hochintegrierte Schaltungsanordnung umfassen
kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Hinsichtlich der oben erwähnten Nachteile
der Vorrichtungen des Stands der Technik wurde die vorliegende Erfindung
ausgeführt,
eine Codemengensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 bereitzustellen,
die die Menge erzeugter Codes steuern kann, um nicht mehr als ein
voreingestellter Wert zu sein, und die mit einer minimal vergrößerten Schaltungsanordnung
implementiert werden kann. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls
auf eine Videocodiervorrichtung gemäß Anspruch 7 gerichtet, die
die oben erwähnte
Codemengensteuervorrichtung einschließt.
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Demgemäß besteht eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung darin, eine Codemengensteuervorrichtung bereitzustellen,
die die oben erwähnten
Probleme lösen
kann, die Vorrichtungen gemäß des Stands
der Technik mit sich bringen, und die bei einer Videocodiervorrichtung
verwendet wird, die Bilddaten in eine Mehrzahl von Blöcken aufteilt,
eine Zwischenrahmenvorhersage der Blöcke einzeln durchführt, die
Vorhersagefehler orthogonal transformiert, die Transformationskoeffizienten
quantisiert und die quantisierten Werte durch eine Codierschaltung
variabler Länge
codiert. Die Codemengensteuervorrichtung ist bestimmt, die Codemenge
für jeden
der Blöcke
zu steuern, und umfasst ein Umwandlungsmittel zum Umwandeln der
quantisierten Werte in eine Mehrzahl von Daten unter gekennzeichneten
Bedingungen, ein Tabellenmittel zum Ausgeben einer Codelänge, die
den durch Codieren variabler Länge
codierten Daten entspricht, ein Akkumulierungsmittel zum Bestimmen
einer vorhergesagten Codemenge durch Akkumulieren der Codelängenwerte
für jeden Block
oder für
jede der Aufteilungen (Teilblöcke)
des Blocks, ein Ratensteuermittel zum Ausgeben einer Zielcodemenge
für jeden
Block oder jeden Teilblock und ein Ausgabeauswahl(umschalt)mittel
zum Vergleichen einer vorhergesagten Codemenge mit der Zielcodemenge
und zum Abrunden eines übermäßigen Teils
eines quantisierten Werts, wenn die vorhergesagte Codemenge die
Zielcodemenge überschreitet.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Videocodiervorrichtung mit der Codemengensteuervorrichtung
bereitzustellen, bei der das Umwandlungsmittel zweidimensionale
quantisierte Werte für
jeden Teilblock in einer spezifizierten eindimensionalen Reihenfolge
anordnet und die quantisierten Werte in Daten umwandelt, die aus
einem Satz der Anzahl kontinuierlicher Nullen und darauf folgend
aus quantisierten Werten ungleich Null zusammengesetzt sind, wobei
das Ausgabeumschaltmittel eine eingegebene Sequenz der quantisierten
Werten ausgibt, wenn die vorhergesagte Codemenge die Zielcodemenge nicht überschreitet,
und eine Sequenz von quantisierten Werten ausgibt, indem ein übermäßiger Teil
der vorhergesagten quantisierten Werte auf Null gezwungen wird,
wenn die vorhergesagte Codemenge die Zielcodemenge überschreitet,
und die mit dem Umwandlungsmittel versehene Codierschaltung variabler
Länge die
Daten in entsprechende Codes variabler Länge umwandelt, die Sequenz
der Codes ausgibt und schließlich
einen Blockendecode ausgibt, wenn die quantisierten Werte danach
in dem Block alles Nullen sind.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Videocodiervorrichtung mit der Codemengensteuervorrichtung
bereitzustellen, bei der das Umwandlungsmittel zweidimensionale
quantisierte Werten für
jeden Teilblock in einer spezifizierten eindimensionalen Reihenfolge
anordnet und die quantisierten Werte in Daten umwandelt, die aus
einem Satz der Anzahl kontinuierlicher Nullen und darauf folgend
aus quantisierten Werten ungleich Null zusammengesetzt sind, wobei
das Ausgabeumschaltmittel die Daten ausgibt, wenn die vorhergesagte
Codemenge die Zielcodemenge nicht überschreitet, und einen Blockendecode ausgibt,
wenn die vorhergesagte Codemenge die Zielcodemenge überschreitet,
und die Codierschaltung variabler Länge die in entsprechende Codes
variabler Länge
umgewandelten Daten und den Blockendecode ausgibt, wenn der Blockendecode
eingegeben wird.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Videocodiervorrichtung mit der Codemengensteuervorrichtung
bereitzustellen, bei der das Umwandlungsmittel zweidimensionale
quantisierte Werte für
jeden Teilblock in einer spezifizierten eindimensionalen Reihenfolge
anordnet und die quantisierten Werte in Daten umwandelt, die aus
einem Satz der Anzahl kontinuierlicher Nullen und darauf folgend
aus quantisierten Werte ungleich Null zusammengesetzt sind, und
ein Flag das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein eines quantisierten
Werts ungleich Null nach den vorhergehenden quantisierten Werten
angibt, das Ausgabeumschaltmittel eine Sequenz eingegebener quantisierter
Werten ausgibt, wenn die vorhergesagte Codemenge die Zielcodemenge
nicht überschreitet,
und eine Sequenz quantisierter Werten ausgibt, die durch Zwingen
des quantisierten Werts eines übermäßigen Teils
der vorhergesagten Codemenge auf Null bestimmt werden, wenn die
vorhergesagte Codemenge die Zielcodemenge überschreitet, und die mit dem
Umwandlungsmittel versehene Codierschaltung variabler Länge die
in entsprechende Codes variabler Länge umgewandelten Daten ausgibt.
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Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Videocodiervorrichtung mit der Codemengensteuervorrichtung
bereitzustellen, bei der das Umwandlungsmittel zweidimensionale
quantisierte Werte für
jeden Teilblock in einer spezifizierten eindimensionalen Reihenfolge
anordnet und die quantisierten Werte in Daten umwandelt, die aus
einem Satz der Anzahl kontinuierlicher Nullen und darauf folgend aus
quantisierten Werten ungleich Null zusammengesetzt sind, und ein
Flag das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein von ungleich Null
nach den vorhergehenden quantisierten Werten angibt, das Ausgabeumschaltmittel
die Daten ausgibt, wenn die vorhergesagte Codemenge die Zielcodemenge
nicht überschreitet, und
die Daten mit einem Flag ausgibt, das gesetzt ist, um das Nicht-Vorhandensein
eines quantisierten Werts ungleich Null anzugeben, wenn die vorhergesagte Codemenge
die Zielcodemenge überschreitet,
und die Codierschaltung variabler Länge die in die entsprechenden
Codes variabler Länge
umgewandelten Daten ausgibt.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, eine Codemengensteuervorrichtung oder eine
Videocodiervorrichtung mit der Codemengensteuervorrichtung bereitzustellen,
bei der das Ratensteuermittel eine Zielcodemenge für jeden
Block einstellt, eine Zielcodemenge für jeden Teilblock durch Verteilen
der Zielcodemenge für
den Block einstellt, die Zielcodemenge für den Block durch Subtrahieren
einer tatsächlich
erzeugten Codemenge von der aktuellen Zielcodemenge des Blocks jedes
Mal aktualisiert, nachdem ein Teilblock von der Codierschaltung
variabler Länge
codiert wird, und die Zielteilblockcodemenge durch Verteilen der
aktualisierten Zielblockcodemenge an die verbleibenden Teilblöcke aktualisiert.
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Wie es oben beschrieben ist, kann
die Codesteuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung jeden der zweidimensionalen quantisierten Werte, die in
einer gekennzeichneten eindimensionalen Reihenfolge neu angeordnet
sind, in Daten umwandeln, die aus einem Satz der Anzahl kontinuierlicher
Nullen und darauf folgend aus quantisierten Werten ungleich Null
oder einem Satz der Anzahl kontinuierlichen Nullen gefolgt dazu
von quantisierten Werten ungleich Null und ein Flag, das Vorhandensein
oder Nicht-Vorhandensein von quantisierten Werten ungleich Null
nach den angegebenen nicht Nullen angibt, zusammengesetzt sind,
die zu erzeugende Codemenge vor einem Codierschritt variabler Länge durch
Lesen einer Tabelle, die die Codelängenwerte der codierten Daten enthält, vorher
bestimmen und die erzeugbare Codemenge steuern, um die Zielcodemenge
nicht zu überschreiten,
indem ein übermäßiger Teil
der quantisierten Werte abgeschnitten wird, wenn die vorgelesene
Codelänge
die Zielcodemenge überschreitet.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
ein Beispiel einer vorbekannten Videocodiervorrichtung.
-
2 zeigt
ein weiteres Beispiel einer vorbekannten Videocodiervorrichtung.
-
3 ist
ein Blockdiagramm einer Videocodiervorrichtung, die mit einer Codemengensteuervorrichtung
ausgestattet ist, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist.
-
4 ist
ein Blockdiagramm zum Zeigen im Detail einer Rundungsschaltung und
einer Codierschaltung variabler Länge, wobei beide dieser in 1 gezeigt sind.
-
5 ist
ein Blockdiagramm zum Zeigen im Detail einer Rundungsschaltung und
einer Codierschaltung variabler Länge, die eine zweite Ausführungsform
einer Videocodiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
bilden.
-
6 zeigt
die korrekte Ausrichtung der Zeichnungsblätter für 6A und 68.
-
6A und 6B sind Ablaufdiagramme zum Erläutern einer
Sequenz zum Einstellen einer Zielmenge, die der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entspricht.
-
7 ist
ein Ablaufdiagramm zum Erläutern
einer Sequenz zum Einstellen einer Zielcodemenge, die der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung entspricht.
-
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine Codemengensteuervorrichtung und insbesondere auf eine
Codemengensteuervorrichtung zum Steuern der Menge von Codes, die
zum Codieren jedes Blocks von Videodaten auf eine solche Art und
Weise zu erzeugen sind, dass die Codelänge des codierten Blocks einen spezifizierten
Zielwert nicht überschreiten
sollte, wenn die Codemengensteuervorrichtung in einer Videocodiervorrichtung
zur Codierung mit hohem Wirkungsgrad eines Videosignals durch ein
Zwischenrahmenvorhersageverfahren verwenden wird, und auf die Videocodiervorrichtung
einschließlich
der Codemengensteuervorrichtung.
-
Um Videoinformation, die eine sehr
große
Menge von Daten enthält,
aufzuzeichnen und zu übertragen,
ist es gewöhnlicherweise
notwendig, eine Rate von codierten Daten durch eine sogenannte Bildkompressionstechnik
oder eine Codiertechnik mit hohem Wirkungsgrad auf ein Niveau zu
verringern, bei dem die Daten ohne sichtbare bemerkenswerte Verschlechterung
der Bildqualität
aufgezeichnet oder übertragen
werden können,
oder die Daten genug Zeit aufweisen können, um aufgezeichnet zu werden.
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Vor dem Erläutern bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachstehend eine Codemengensteuervorrichtung
und eine Videocodiervorrichtung des Stands der Technik als Referenzen für die vorliegende
Erfindung beschrieben.
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Das MPEG-Verfahren ist ein repräsentatives
Beispiel der Codiertechnik mit hohem Wirkungsgrad. Das MPEG-Verfahren
wird als Standards ISO/IEC11172 und 13818 festgelegt, bei denen
Zwischenrahmencodierung und Codierung variabler Länge kombiniert
werden, um eine Videocodierung mit hohem Wirkungsgrad zu verwirklichen.
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines MPEG-Codierverfahrens zeigt.
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Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst die MPEG-Codiervorrichtung
einen Bildspeicher 31, eine Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 32,
eine Subtrahierschaltung 33, eine DCT (Discrete Cosine
Transform)-Schaltung 34,
eine Quantisierungsschaltung 35, eine Codierschaltung variabler
Länge 36,
einen Ausgangspuffer 37, eine Rück-Quantisierungsschaltung 38,
eine inverse DCT-Schaltung 39,
eine Addierschaltung 40, einen decodierten Bildspeicher 41,
eine Vorhersagebild-Erzeugungsschaltung 42 und eine Ratensteuerschaltung 43.
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Die Arbeitsweise der Codiervorrichtung
gemäß 1 ist wie folgt:
Der
Bildspeicher 31 speichert beispielsweise ein eingegebenes
digitales Bildsignal in dem Format von 4 : 2 : 0 (vgl. ITU-R Empfehlung 601)
und gibt das Signal in Makroblöcken
aus. Ein Leuchtdichtesignal ist aus Makroblöcken aufgebaut, die jeweils
aus 16 × 16
Pixeln bestehen, während
ein Chrominanzsignal aus einem Makroblock aufgebaut ist, der aus
8 × 8
Pi×eln
besteht. Der Verarbeitungsvorgang wird an jedem Makroblock durchgeführt. Die
Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 32 empfängt von
dem Bildspeicher 31 Makroblockdaten eines zu codierenden
Bildes und Referenzbilddaten, die zum Suchen nach Bewegungsvektoren
verwendet werden, und erfasst die Bewegungsvektoren. Die erfassten
Bewegungsvektoren werden in den decodierten Bildspeicher 41 eingegeben,
der seinerseits Pi×eldaten,
die zum Erzeugen eines Vorhersagebildes notwendig sind, an die Vorhersagebild-Erzeugungsschaltung
ausgibt, durch die dann ein Vorhersagebild erzeugt wird. Die Subtrahierschaltung 33 subtrahiert
das Vorhersagebild von dem ursprünglichen
Bild und gibt das Subtraktionsergebnis an die DCT-Schaltung 34 aus,
die ihrerseits die diskrete Kosinus-Transformation der differentiellen Bilddaten
für jeden
der Blöcke
(8 × 8
Pixel) durchführt
und DCT-Koeffizienten ausgibt. Die Quantisierungsschaltung 35 wählt eine
Matrix zum Quantisieren aus und quantisiert die DCT-Koeffizienten
gemäß einem
Signal von der Ratensteuerschaltung 43 (später beschrieben)
und gibt quantisierte Werte aus. Die Matrix für die Quantisierung ist ein
Satz von Quantisierungsschrittgrößen, die
den DCT-Koeffizienten
von 8 × 8
Pixeln entsprechen. Die Codierschaltung variabler Länge codiert
mit einer variablen Codelänge
einen Satz von kontinuierlichen Nullen (hier nachstehend als Null-Lauf
bezeichnet), gefolgt von quantisierten Werten ungleich Null (hier
nachstehend als Niveaus bezeichnet). Die codierten Daten variabler
Länge werden
vorübergehend
in den Ausgangspuffer gespeichert und dann daraus ausgegeben.
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Die von der Quantisierungsschaltung 35 ausgegebenen
quantisierten Werte werden ebenfalls in die Rück-Quantisierungsschaltung 38 eingegeben,
durch die die Werte rück-quantisiert
werden. Die rück-quantisierten
Werte werden dann der inversen diskreten Kosinus-Transformation
unterworfen und zu dem von der Vorhersagebild-Erzeugungsschaltung ausgegebenen Vorhersagebild
hinzugefügt,
um decodierte Daten zu erzeugen, die in dem decodierten Bildspeicher 41 gespeichert
werden. Die decodierten Bilddaten werden als Vorhersagebild verwendet.
-
Die Menge von erzeugten Codes kann
von der Ratensteuerschaltung 43 gesteuert werden, die unter Beachtung
des Belegungsverhältnisses
des Ausgangspuffers 37 die Anzahl von Bits bestimmt, die
Makroblöcken
zuzuteilen sind, und die die Quantisierungs-Matrix auf eine solche
Art und Weise steuert, dass die codierten Daten die zugeteilte Anzahl
von Bits nicht überschreiten
dürfen.
Die Quantisierungs-Matrix wird gesteuert, um ihren Wert zum Verringern
oder Erhöhen
der Menge von erzeugbaren Codes zu erhöhen oder zu verringern, wenn
die Nichtbelegung des Ausgangspuffers verringert oder erhöht wird.
-
Das oben erwähnte System mit der Ratensteuerschaltung
zum Steuern des Werts der Quantisierungs-Matrix gemäß der Nichtbelegung
des Ausgangspuffers verwendet ein Codierverfahren variabler Länge und
kann somit nicht sicherstellen, dass die Menge der erzeugten Codes
gleich der zugeteilten Anzahl von Bits wird. Außerdem verwendet das MPEG-Verfahren
die Zuteilung von maximal 28 Bits für Eingangsbilddaten, deren
Pixel durch 8 Bits dargestellt werden, so dass das MPEG-Verfahren
sehr große
Mengen von Codes verglichen mit der Menge von ursprünglichen
Bilddaten in einer kurzen Zeitspanne erzeugen kann.
-
D. h., dass derartig codierte Daten,
die unterschiedliche Mengen von erzeugten Codes aufweisen können, von
einem Prozessor verarbeitet werden müssen, dessen Kapazität ausreichend
ist, um eine maximale Bitrate der codierten Daten zu verarbeiten.
Dies macht die Hardware sehr groß.
-
Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung
(TOKKAI HEI) Nr. 4-307887 offenbart ein Ratensteuerverfahren, das
die Veränderung
der Menge zu erzeugenden Codes verringert. Dieses Verfahren zählt die
Menge der durch den Codierschritt variabler Länge erzeugten Codes und, wenn
entweder eine durchschnittliche Menge oder eine Spitzenmenge der
erzeugten Codes einen voreingestellten Wert überschreitet, codiert eine
spezifizierte Anzahl von Makroblöcken,
und rundet danach alle als Null betrachteten Koeffizienten ab.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Anwendung des in der japanischen
offengelegten Patentveröffentlichung
(TOKKAI HEI) Nr. 4-307887 offenbarten Ratensteuerverfahrens zeigt,
das auf die Videocodiervorrichtung gemäß 1 angewendet wird. Das System von 2 unterscheidet sich von
dem System von 1 durch
die Arbeitsweisen seiner Codierschaltung variabler Länge 44 und
der Ratensteuerschaltung 45. D. h., dass die Ratensteuerschaltung 45 eine
Zielcodemenge für
jeden Makroblock einstellt und jeden von der Codierschaltung variabler
Länge ausgegebenen
Code 44 zählt.
Die Ratensteuerschaltung 45 gibt ein Steuersignal aus,
um den Betrieb der Codierschaltung variabler Länge anzuhalten, wenn die gezählte Menge von
Codes den Zielwert überschreitet.
Indem dies getan wird, kann die Menge erzeugter Codes kleiner als
der Zählwert
gehalten werden.
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Die Codiervorrichtung von 2 benötigt jedoch die Decodierschaltung
variabler Länge
zusätzlich
zu der Codiervorrichtung von 1.
D. h., dass die verbleibenden Koeffizienten von der Codierschaltung
variabler Länge
44 abgerundet werden, und daher kann sich eine direkt von der Ausgabe
der Quantisierungsschaltung 35 decodiertes und in dem decodierten
Bildspeicher 41 gespeichertes Bild von einem von der Decodierseite
decodierten Bild unterscheiden. Die Decodierschaltung variabler
Länge muss
mit einer Tabelle zur Wiederherstellung der aus den Null-Lauf- und
Niveauwerten zusammengesetzten Code variabler Länge versehen sein, die eine
hochintegrierte Schaltungsanordnung aufweisen kann.
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Mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nachstehend ausführlich beschrieben.
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3 ist
ein Blockdiagramm einer Videocodiervorrichtung mit einer Codemengensteuervorrichtung, die
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist. Die Codemengensteuervorrichtung
von 3 umfasst eine Rundungsschaltung 7,
eine Codelängentabelle 8 und
eine Ratensteuerschaltung 11.
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Es sei angenommen, dass ein digitales
Bildsignal in dem Format von beispielsweise 4 : 2 : 0 (vgl. ITU-R
Empfehlung 601) nun in einen Bildspeicher 2 eingegeben
wird. In diesem Fall erfasst eine Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 3 Bewegungsvektoren
für jeden
Makroblock, der aus Blöcken
von 16 × 16
Pixeln für
Leuchtdichtekomponenten und aus Blöcken von (8 × 8 Pixeln) × 2 für Chrominanzsignalkomponenten
aufgebaut ist. Die Anzahl von Pixeln für Chrominanzsignalkomponenten
kann sich abhängig
von einem eingegebenen Bildformat verändern. Beispielsweise können Daten
aus (16 × 8
Pixeln) × 2
oder (16 × 16
Pixeln) × 2 aufgebaut
sein. Mit dem Eingabebild in dem Format von 4 : 2 : 0, ist ein Makroblock
aus 4 Blöcken
(jeder Block besteht aus 8 × 8
Pixeln) von Leuchtdichtekomponenten und 2 Blöcken von Chrominanzsignalkomponenten aufgebaut.
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Die von der Bewegungsvektor-Erfassungsschaltung 3 erfassten
Makroblock-Bewegungsvektoren werden in einen decodierten Bildspeicher 15 eingegeben,
der seinerseits Daten eines vorhergehenden decodierten Bildabschnitts
ausgibt, das von den eingegebenen Bewegungsvektoren gekennzeichnet
wurde, wobei die Daten zur Vorhersage verwendet werden. Eine Vorhersagebild-Erzeugungsschaltung 16 erzeugt
ein Vorhersagebild. Eine Subtrahierschaltung 4 subtrahiert
das Vorhersagebild von einem zu codierenden Bild. Das Subtraktionsergebnis
wird einer diskreten Kosinus-Transformation
(DCT) durch eine DCT-Schaltung 5 unterworfen.
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DCT-Koeffizienten werden in einer
vorbestimmten Reihenfolge, z. B. einer Zickzackabtastreihenfolge, ausgegeben.
Die DCT-Koeffizienten
werden durch eine Quantisierungsschaltung 6 quantisiert.
Die quantisierten Werte werden nacheinander in eine Rundungsschaltung 7 eingegeben,
die nacheinander eingegebene quantisierte Werte in einen Satz eines
Null-Laufs (die Anzahl von kontinuierlichen Nullen) umwandelt und
danach auf Niveaus (quantisierte Werte ungleich Null) umwandelt
und den Satz in einer Codelängentabelle 8 ausgibt.
Die Codelängentabelle 8 enthält Codelängenwerte,
die Null-Läufen
und Niveaus beim Codieren variabler Länge zuzuteilen sind, und gibt
Codelängenwerte
aus, die einem eingegebenen Satz von Null-Läufen und Niveaus entspricht.
Die Rundungsschaltung 7 empfängt Codelängenwerte von der Codelängentabelle 8 und
akkumuliert die Codelängenwerte
für alle
Makroblöcke
oder Blöcke.
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Die Rundungsschaltung 7 empfängt ebenfalls
einen Zielcodelängenwert
für einen
Makroblock oder einen Block aus 8 × 8 Pixeln von der Ratensteuerschaltung 11,
vergleicht den akkumulierten Wert mit dem Zielwert und gibt die
eingegebenen quantisierten Werte aus, wie sie dazu von der Quantisierungsschaltung 6 eingegeben
wurden, wenn der akkumulierte Wert den Zielwert nicht überschreitet,
oder gibt Nullen anstatt der quantisierten Werte aus, wenn der akkumulierte
Wert den Zielwert überschreitet.
Gemäß dem MPEG-Verfahren wird ein
Steuerzeichen EOB (Blockende) angegeben, und die Codierung variabler
Länge ist
beendet, wenn es nur Nullen nach irgendeinem quantisierten Wert
in dem Block gibt. Daher wird ein korrigierter Zielwert durch die
folgende Gleichung (1) bestimmt.
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(Korrigierte Zielcodelänge) =(Zielcodelänge) – (Codelänge des
EOB) ... (1)
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Es ist daher möglich, die erzeugte Codemenge
immer kleiner als den Zielwert durch Abrunden von quantisierten
Werten zu machen, wenn der akkumulierte Wert den gemäß der Gleichung
(1) bestimmten korrigierten Zielwert überschreitet.
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Quantisierte Werte von der Rundungsschaltung 7 werden
in eine Codierschaltung variabler Länge 9 eingegeben, wo sie erneut
in Null-Läufe
und Niveaus umgewandelt und dann einer Codierung variabler Länge unterworfen
werden. Die codierten Werte werden an einen Ausgangspuffer 10 ausgegeben.
Die quantisierten Werte von der Rundungsschaltung 7 werden
ebenfalls in eine Rück-Quantisierungsschaltung 12 eingegeben, wodurch
sie rück-quantisiert
werden. Die rekonstruierten DCT-Koeffizienten
werden in eine inverse DCT-Schaltung 13 eingegeben, wodurch
sie einer diskreten Kosinus-Rück-Transformation unterworfen
werden. Eine Addierschaltung 14 addiert das Ergebnis der
inversen DCT zu einem von einer Vorhersagebild-Erzeugungsschaltung 16 eingegebenen
Vorhersagebild. Das Ergebnis der Addition als decodierte Bilddaten
wird in einen decodierten Bildspeicher 15 eingegeben.
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4 ist
ein Blockdiagramm, das im Detail die Rundungsschaltung 7 und
die Codierschaltung variabler Länge
9 zeigt, die bei der ersten Ausführungsform
von 3 verwendet werden.
In 4 werden quantisierte
Werte in einen Null-Lauf- und Niveau-Umwandlungsschaltungsschaltung 21 und
in einen in der Rundungsschaltung 7 enthaltenen Puffer 22 eingegeben.
Die Umwandlungsschaltung 21 zählt die Anzahl kontinuierlicher
Nullen in einer Sequenz von quantisierten Werten und gibt den Zählwert als
einen Null-Lauf und nachfolgende quantisierte Werte ungleich null
als Niveaus an eine Codelängentabelle 8 aus.
Ein Steuersignal wird dem Puffer 22 gegeben, um darin akkumulierte
quantisierte Werte synchron mit dem Betrieb eines Multiplexers 24 (später beschrieben)
auszugeben. Die Codelängenakkumulationsschaltung 23 empfängt eine
Zielcodemenge für
einen Makroblock oder Block von der Ratensteuerschaltung 11 und
empfängt
eine Codelänge
von der Codelängentabelle 8 jedes
Mal, wenn die Tabelle einen quantisierten Wert ungleich null empfängt. Die
Codelängenakkumulierungsschaltung 23 akkumuliert
die Codelänge
für einen
Makroblock oder einen Block. Der Multiplexer 24 wird gesteuert,
so dass er quantisierte Werte ausgibt, bis die akkumulierte Codelänge die
Zielcodelänge
nicht überschreitet,
und gibt Null aus, wenn die akkumulierte Codelänge die Zielcodelänge überschreitet.
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Die quantisierten Werte von dem Multiplexer 24 werden
in eine Rück-Quantisierungsschaltung 12 und eine
Null-Lauf- und Niveau-Umwandlungsschaltung 22 in der Codierschaltung
variabler Länge
9 eingegeben. Die Null-Lauf- und Niveau-Umwandlungsschaltung 25 ist
mit der Null-Lauf- und Niveau-Umwandlungsschaltung 21 identisch.
Sie wandelt nacheinander eingegebene quantisierte Werte in einen
Satz von Null-Läufen und
Niveaus um und gibt die Umwandlungsergebnisse an eine Umwandlungsschaltung
variabler Länge
26 aus, die ihrerseits die Codes variabler Länge ausgibt, die den Satz von
Null-Läufen und
Niveaus repräsentieren.
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Eine Videocodiervorrichtung mit einer
Codemengensteuerschaltung, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, wird wie folgt beschrieben:
5 zeigt eine Rundungsschaltung 7 und
eine Codierschaltung variabler Länge
9, wodurch sich die zweite Ausführungsform
nur von der in 3 gezeigten
ersten Ausführungsform
unterscheidet.
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Bei der oben beschriebenen ersten
Ausführungsform
werden von der Rundungsschaltung 7 ausgegebene quantisierte
Werte zuerst in Null-Läufe
und Niveaus umgewandelt und dann in Codes variabler Länge von
der Codierschaltung variabler Länge
9 codiert. Andererseits gibt die in 5 gezeigte
zweite Ausführungsform
Null-Läufe
und Niveaus von der Rundungsschaltung 7 aus, und die Codierschaltung
variabler Länge
9 kann die Ausgabe der Rundungsschaltung 7 direkt codieren,
wobei der Schritt des Umwandelns der Ausgabe in Null-Läufe und
Niveaus weggelassen wird. Die Rundungsschaltung 7 ist mit
einem Wandler 27 zum vorhergehenden Lesen der Codelängen ausgestattet,
durch den sie quantisierte Werte ohne weiteres in Null-Läufe und
Niveaus umwandeln kann. Bei der zweiten Ausführungsform gibt die Rundungsschaltung 7 die
Null-Läufe und
Niveaus aus, und eine Null-Lauf- und Niveau-Rück-Umwandlungsschaltung 29 muss
die Null-Läufe
und Niveaus in quantisierte Werte rückumwandeln, die an eine Rück-Quantisierungsschaltung 12 zu liefern
sind. Die Null-Lauf- und Niveau-Rück-Umwandlungsschaltung 29 kann
ohne weiteres aus einem Zähler
und einem Register aufgebaut werden.
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In 5 wandelt
die Null-Lauf- und Niveau-Umwandlungsschaltung
27, die in der Rundungsschaltung 7 enthalten ist, eine
Sequenz von quantisierten Werten in einen Satz von Null-Läufen und
Niveaus um und gibt das Umwandlungsergebnis an eine Codelängentabelle 8 und
einen Multiplexer 24 aus. Der Codelängenakkumulierungsschaltung 28 wird
ein Zielcodelängenwert
für einen
Makroblock oder einen Block von einer Ratensteuerschaltung 11 am
Beginn der Eingabe quantisierter Werte eines Makroblocks oder Blocks
und einen vorhergesagten Codelängenwert
für einen
Satz von Null-Läufen
und Niveaus von der Codelängentabelle 8 immer dann
gegeben, wenn ein quantisierter Wert ungleich null eingegeben wird.
Die Codelängenakkumulierungsschaltung 28 akkumuliert
Codelängenkomponenten
jedes Makroblocks oder jedes Blocks. Der Multiplexer 24 wird
gesteuert, so dass er Null-Läufe
und Niveaus ausgibt, bis die akkumulierte Codelänge die Zielcodelänge nicht überschreitet,
und er gibt nur einmal einen Blockendecode aus, der angibt, dass
danach existierende Koeffizienten alle Nullen sind.
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Die von dem Multiplexer 24 ausgegebenen "Null-Läufe und
Niveaus" werden
in einer Umwandlungsschaltung variabler Länge 26 eingegeben, die ihrerseits
einen Code variabler Länge
entsprechend dem Satz von Null-Läufen
und Niveaus ausgibt. Der Satz von Null-Läufen und Niveaus wird ebenfalls
in einer Null-Lauf- und Niveau-Rück-Umwandlungsschaltung 29 eingegeben,
von der rück-umgewandelte
quantisierte Werte an eine Rück-Quantisierungsschaltung 12 ausgegeben
werden.
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Modifizierte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden wie folgt beschrieben:
Eine erste Modifikation
ist der ersten Ausführungsform
von 3 ähnlich,
wobei sie sich jedoch durch Anwenden des dreidimensionalen Codierverfahrens
variabler Länge
unterscheidet. Bei der ersten Ausführungsform wird ein Satz von
zwei Arten von Werten (d. h. Null-Läufen und Niveaus) in Codes
variabler Länge
umgewandelt und wird außerdem
von einem EOB (Blockende)-Code gefolgt, wenn alle nach einem letzten
Niveauwert in einem Block Nullen sind. Bei dieser modifizierten
Ausführungsform
wird ein Satz von drei Arten von Werten (d. h. Null-Lauf, Niveaus
und ein EOB-Flag) in einen Code variabler Länge umgewandelt. Das EOB-Flag
gibt an, ob irgendein quantisierter Wert ungleich null nach dem
letzten Niveauwert in dem Block erscheint. D. h., dass alle Codes
variabler Länge
Information enthalten, die das EOB angibt, wobei ein Code weggelassen
wird, der nur das Ende des Blocks darstellt. Folglich wird diese
Modifikation durch Modifizieren der Null-Lauf- und Niveau-Umwandlungsschaltungen 21 und 25 (4) auf eine solche Art und
Weise verwirklicht, dass sie eine Sequenz von quantisierten Werten
in einen Satz von Null-Läufen,
Niveaus und ein EOB-Flag umwandeln können.
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Diese modifizierte Ausführungsform
unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch das Codierverfahren
variabler Länge
und weist dadurch einen unterschiedlichen Inhalt ihrer Codelängentabelle
auf.
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Eine zweite modifizierte Ausführungsform
unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform nur durch ihr Codierverfahren
variabler Länge.
D. h., dass der Unterschied darin besteht, dass eine in 5 gezeigte Rundungsschaltung 7 dieser
modifizierten Ausführungsform
ein Signal ausgibt, das aus Null-Läufen, Niveaus und einem EOB-Flag
besteht. Mit anderen Worten wird diese Modifikation durch Modifizieren
der Null-Lauf- und
Niveau-Umwandlungsschaltung 27 erreicht, um eine eingegebene
Sequenz von quantisierten Werten in Null-Läufe, Niveaus und ein EOB-Flag
umzuwandeln, wobei der Multiplexer 24 den Wert eines EOB-Flags
auswählt,
und die Null-Lauf- und Niveau-Rück-Umwandlungsschaltung 29 einen
Satz von Null-Läufen, Niveaus
und ein EOB-Flag in eine Sequenz von quantisierten Werten umwandelt.
Bei diesem Beispiel wählt
der Multiplexer 24 den Wert eines EOB-Flags aus, das die
Anwesenheit eines quantisierten Wertes ungleich Null zeigt, wenn
eine akkumulierte Codelänge
eine Zielcodelänge
nicht überschreitet,
und er wählt den
anderen Wert des EOB-Flags aus, das die Abwesenheit eines quantisierten
Wertes ungleich Null zeigt, wenn die akkumulierte Codelänge die
Zielcodemenge überschreitet.
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Mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm
gemäß 6A und 6B wird
das Verfahren zum Einstellen einer Zielcodemenge für jeden
der Blöcke,
die einen Makroblock aufbauen, für
den eine Zielcodemenge eingestellt wurde, nachstehend beschrieben.
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Das Ablaufdiagramm von 6A und 6B bezieht
sich auf die erste Ausführungsform
von 3.
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Die Ratensteuerschaltung
11 stellt
zuerst eine Zielcodemenge für
einen Makroblock ein (Schritt 1). Die Rundungsschaltung
7 stellt
eine Variable "n", die die Seriennummer
eines Blocks darstellt, auf 1 (Schritt 2) und die akkumulierte Codelänge des
Blocks auf 0 ein. Die Zielcodemenge wird an jeweilige Blöcke, die
den Makroblock aufbauen, mit unterschiedlichen Anteilen verteilt,
die für
jeweilige Blöcke
vorbestimmt sind. Eine Zielcodemenge für den ersten Block wird somit
bestimmt und eingestellt (Schritt 3). Es sei beispielsweise angenommen,
dass ein Makroblock aus m Blöcken
aufgebaut wird, und Rn das Verhältnis
der den n-ten Block zugeteilten Codemenge ist, dann wird die Zielcodemenge
für den
ersten Block wie folgt bestimmt:
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Ein quantisierter Wert wird von der
Quantisierungsschaltung 6 eingegeben (Schritt 4). Es wird
geprüft, ob
der eingegebene quantisierte Wert 0 ist und ein Block endet (Schritt
5). Wenn der quantisierte Wert 0 ist und der Block nicht endet,
kann er nicht codiert werden, und daher kehrt der Prozess zu Schritt
4 zurück,
um einen nächsten
quantisierten Wert einzugeben. Wenn der quantisierte Wert nicht
0 ist oder der Block endet, wird eine Codelänge des Codes variabler Länge aus
der Codelängentabelle 8 gemäß den Null-Läufen und
Niveaus des eingegebenen quantisierten Werts bestimmt und zu der akkumulierten
Codelänge
des Blocks hinzugefügt
(Schritt 6). Der quantisierte Wert wird ohne irgendeine zusätzliche
Verarbeitung in die Codierschaltung variabler Länge 9 ausgegeben (Schritt 8),
und der Block wird geprüft,
ob er geendet hat (Schritt 9). Die Schritte 4 bis 9 werden wiederholt,
bis der Block endet.
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In dem Fall, wenn die akkumulierte
Codelänge
des Blocks die Zielcodemenge überschreitet
(bei Schritt 7), wird Null anstatt des quantisierten Werts ausgegeben
(Schritt 10), und der Block wird geprüft, ob er endet (Schritt 11).
Die Schritte 10 bis 12 werden mit wiederholtem Ausgeben von Nullen
wiederholt, bis der Block endet. Wenn der Block endet, wird der
Zielcodemengenwert des Makroblocks durch den akkumulierten Codemengenwert
verringert (Schritt 13). D. h., dass der Zielcodemengenwert des
Makroblocks als der Codemengenwert aktualisiert wird, um an noch
nicht codierte verbleibende Blöcke
verteilt zu werden. Der Makroblock wird geprüft, ob er endet (Schritt 14).
Falls nicht, wird die variable "n", die die Seriennummer
des aktuellen Blocks darstellt, um 1 inkrementiert (Schritt 15),
und das Verfahren kehrt zurück,
um einen nachfolgenden Block zu verarbeiten. Diese Prozedur wird
wiederholt, bis der Makroblock endet.
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Gemäß der oben erwähnten Prozedur
ist es möglich,
die Codemenge Blöcken
mit voreingestellten Teilen jeweils zuzuteilen und die verbleibende
Codemenge an nichtcodierte Blöcke
erneut zu verteilen.
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Bei Schritt 3 kann die Zielcodemenge
für den
n-ten Block wie folgt bestimmt werden:
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Bei der Gleichung ist m die Anzahl
von Blöcken,
die einen Makroblock bilden.
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Bei Schritt 7 wird die Beurteilung
mit Bezug auf die gemäß der Gleichung
(1) bestimmte korrigierte Zielcodemenge oder durch Verwenden des
folgenden Diskriminanten durchgeführt. (Akkumulierte
Codelänge
des n-ten Blocks) ≤ (Zielcodemenge
des n-ten Blocks) – (EOB-Codelänge).
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Das Ablaufdiagramm von 6A und 6B bezieht
sich auf die erste Ausführungsform,
wobei es jedoch ohne weiteres auf ein Ablaufdiagramm modifiziert
werden kann, das der zweiten Ausführungsform angepasst ist. D.
h., dass die Differenz zwischen den ersten und zweiten Ausführungsformen
darin existiert, dass die Rundungsschaltung der ersten Ausführungsform
quantisierte Werte ausgibt, während
die Rundungsschaltung der zweiten Ausführungsformen einen Satz von
Null-Läufen
und Niveaus ausgibt.
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7 ist
ein Ablaufdiagramm, das an die zweite Ausführungsform angepasst ist, das
sich von dem Ablaufdiagramm von 6A und 6B dadurch unterscheidet, dass ein Satz
von Null-Läufen
und Niveaus ausgegeben wird (bei Schritt 16), wenn die akkumulierte
Codelänge
kleiner als die Zielcodemenge ist (bei Schritt 7), und ein EOB-Code
bei Schritt 17 ausgegeben wird, um die Verarbeitung zu beenden, wenn
die akkumulierte Codelänge
die Zielcodemenge bei Schritt 7 überschreitet.
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Die Ablaufdiagramme von 6A, 6B und 7 beschreiben die Vorgänge der
ersten und zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei diese den Ablaufdiagrammen (nicht
gezeigt) der vorher beschriebenen modifizierten ersten und zweiten
Ausführungsformen ähnlich sind.
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Es ist aus dem vorhergehenden ersichtlich,
dass die Verwendung der Codemengensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung zweifellos die Erzeugung von Codes steuern kann, eine
Zielcodemenge in einem Videocodiersystem mit einer unbedeutenden
Zunahme der Hardware nicht zu überschreiten.
In diesem Fall kann diese Vorrichtung ebenfalls als eine Funktion
zum Begrenzen der maximalen Codemenge eines Signals dienen, wenn
mit einer konstanten Zielcodemenge gearbeitet wird.
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Die Codemengensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann zweifellos die erzeugte Codemenge steuern, um kleiner
als die Zielcodemenge zu sein, indem die zum Codieren von jedem
Block oder Unterblock zu erzeugende Codemenge vorher geschätzt wird
und der die Zielcodemenge überschreitende
Teil der Codemenge abgeschnitten wird. Diese Vorrichtung benötigt nicht
die Bereitstellung einer hochintegrierten Decodierschaltung variabler
Länge.
Die Vorrichtung verwendet eine Tabelle, die variable Codelängendaten
zur Codelängenschätzung enthält, die
keine so große
Hardware erfordert, da die Codelängendaten
durch ein kurzes Bit dargestellt werden können. Ein basierend auf dem MPEG-System
codiertes Bild leidet nicht unter der Verschlechterung seiner Qualität durch
den Einfluss eines Abschneidens eines Teils der quantisierten Werte, da
der abgeschnittene Abschnitt hauptsächlich Hochfrequenzkomponenten
enthält.
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Eine mit einer Codemengensteuervorrichtung
zu verbindende Codierschaltung variabler Länge, deren Ausgabe eine Sequenz
von quantisierten Werten ist, muss im Allgemeinen mit dem gleichen
Umwandlungsmittel ausgestattet sein, wie es die Vorrichtung aufweist.
Die Notwendigkeit für
ein derartiges Umwandlungsmittel wird durch die Codemengensteuervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung beseitigt, bei der eine Rück-Umwandlungsschaltung zum
Rück-Umwandeln
von Ausgangsdaten in quantisierte Werten vor einer Rück-Quantisierungsschaltung
bereitgestellt wird. Diese Schaltungsanordnung ist, verglichen mit
dem Umwandlungsmittel, sehr einfach und ermöglicht, dass die Codierschaltung
variabler Länge
ohne zusätzliche
Umwandlungsmitteln nutzbar ist.
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Die Codemengensteuervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann durch Aktualisieren einer Zielcodemenge durch das
Ratensteuermittel arbeiten, das, wann immer einer der Unterblöcke codiert
wird, den Zielcodemengenwert aktualisiert, in dem davon die Anzahl
tatsächlich
erzeugter Codes subtrahiert wird und der aktualisierte Wert den
verbleibenden Unterblöcken
neu zugeteilt wird. Bei einer derartigen Betriebsart kann die Codemengensteuervorrichtung
eine Zielcodemenge für
jeden Block einstellen, die Zielcodemenge an jeden der Unterblöcke weiter
verteilen, die einen aktuellen Block aufbauen, und die Codemenge
durch Aktualisieren und adaptives Verteilen der Zielcodemenge für den Block
steuern, womit die abgeschnittenen Teile der quantisierten Werte
minimiert werden. Dies verwirklicht ein gleichmäßiges Abrunden der quantisierten
Werte über
die Blöcke
und verbessert dadurch die Blockbildqualität.
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Obwohl die Codemengen-Codiervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, um zu steuern, dass die Codemenge eine
aktualisierbare Zielcodemenge bei dem Codiersystem variabler Länge nicht überschreitet,
kann sie ebenfalls mit einer festen Zielcodemenge verwendet werden,
um die maximale Codemenge zu begrenzen und sie kleiner als einen
spezifizierten konstanten Wert zu halten.
