NL8801207A - Televisie-overdrachtsysteem met differentiele kodering van transformatie coefficienten. - Google Patents

Description

* PHN 12.555 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Televisie-overdrachtsysteem met differentiële koderinq van transformatie coëfficiënten.

A. Achtergrond van de uitvinding A(1) Gebied van de uitvinding 5 De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een televisiesysteem om een beeldsignaal in digitaal formaat via een transmissiemedium van een kodeerstation naar een dekodeerstation over te dragen.

Meer in het bijzonder Heeft de uitvinding betrekking op 10 een televisiesysteem van het type waarin beeldtransformatie-kodering wordt toegepast.

Een dergelijk televisiesysteem kan deel uitmaken van een televisie-omroepsysteem, in welk geval het kodeerstation deel uitmaakt van de televisie-oraroepzender en elke TV-ontvanger van een 15 dekodeerstation is voorzien. Het transmissiemedium is in dit geval de ether.

Ook kan een dergelijk televisiesysteem deel uitmaken van een videorecorder, in welk geval het transmissiemedium wordt gevormd door de videoband.

20 A(2) Beschrijving van de stand van de techniek

Zoals algemeen bekend kan een beeld worden opgevat als een twee-dimensionaal array van MxN beeldelementen. Worden deze 25 beeldelementen onafhankelijk van elkaar gekodeerd, dan wordt een dergelijk array wel het canonieke beeld genoemd. In een 625-lijnen TV-beeld bestaat het zichtbare deel van het beeld uit 576 lijnen en elke lijn uit 720 beeldelementen. Als nu de helderheid van elk beeldelement door bijvoorbeeld 8 bits worden gerepresenteerd, dan zijn er alleen al 30 voor de representatie van de helderheid van dit canonieke beeld circa 3.10^ bits nodig, wat bij 25 beelden per seconde neer komt op een bitsnelheid van circa 75.106 bits/sec. Dit blijkt in de praktijk «8801207 PHN 12.555 2 Λ ontoelaatbaar hoog te zijn. Door nu het canonieke beelcl te onderwerpen aan een twee-dimensionale transformatie kan het aantal bits per beeld en daarmee de bitsnelheid aanzienlijk worden beperkt.

Voor het uitvoeren van een dergelijke transformatie wordt 5 het beeld opgedeeld in deelbeelden van elk N bij N beeldelementen. Elk deelbeeld wordt vervolgens door middel van een twee-dimensionale transformatie omgezet in een array van N bij N coëfficiënten. De bedoeling van deze transformatie is om een array coëfficiënten te verkrijgen die onderling ongekorreleerd zijn. In hoeverre dit doel wordt 10 bereikt hangt nauw samen met de gekozen transformatie. In dit verband blijkt de Karhunen-Loeve transformatie (zie bijvoorbeeld van referentie 1, pagina's 259-264) optimaal te zijn. Hij is echter moeilijk te implementeren. Tegenwoordig wordt de discrete cosinus transformatie (DCT) algemeen als het beste alternatief beschouwd (zie referentie 2).

15 De fysische betekenis van deze twee-dimensionale transformatie is de volgende. Elk deelbeeld wordt beschouwd als een som

O

van N onderling orthogonale basisbeelden ^ die elk eveneens uit N bij N beeldelementen bestaat en elk met zijn eigen gewichtsfaktor y^^; i,k =0, 1, 2, ... N-1. Het zijn deze gewichtsfaktoren die door 20 de twee-dimensionale transformatie worden verkregen. In het hiernavolgende zullen zij zoals gebruikelijk coëfficiënten worden genoemd. Van de genoemde basisbeelden is B. _ representatief voor de

U f U

gemiddelde helderheid van het deelbeeld. Daarom wordt y. n wel de de dc-coëfficiënt genoemd. In tegenstelling hiermee worden de overige 25 coëfficiënten doorgaans de ac-coëfficiënten genoemd.

Vermindering van het aantal per beeld over te dragen bits wordt nu gerealiseerd door van alle ac-coëfficiënten alleen die over te dragen die in absolute waarde groter zijn dan een bepaalde drempelwaarde. Dit staat bekend als "threshold sampling" (zie pagina 813 30 van referentie 3). Helaas moet nu wel worden gespecificeerd welke coëfficiënten worden overgedragen. Dit gebeurt bijvoorbeeld door van elke over te dragen coëfficiënt tevens het adres over te dragen van de plaats die hij in het coëfficiënten-array heeft. Daarvoor zijn dan meer extra bits nodig en valt de bitrate vermindering minder 35 indrukwekkend uit. Opgemerkt zij dat de dc-coëfficiënt altijd wordt overgedragen.

Om een verdere vermindering van de bitrate vermindering .8801207 PHN 12.555 3 * te realiseren is in referentie 4 voorgesteld om de ac-coeffieiënten van een coëfficiënten arrary te rangschikken in volgorde van afnemende grootte en elke ac-coëfficiënt te transkoderen in een transmissiewoord van variabele lengte, waarbij deze lengte enerzijds 5 afhankelijk is van de grootte van de ac-coëfficiënt, anderzijds van zijn rangnummer in de rangschikking.

B. Doelstelling en samenvatting van de uitvinding 10 De uitvinding beoogt een nog verdere bitrate verlaging te bewerkstelligen.

Overeenkomstig de uitvinding worden daartoe de grootten van de in hun algemeenheid in volgorde van monotoon, veranderende grootte gerangschikte ac-coëfficiënten van een coëfficiënten 15 array onderworpen aan een differentiële kodering.

Op deze wijze wordt elke oorspronkelijke ac-coëfficiënt omgezet in wat in het hierna volgende verschilcoëfficiênt zal worden genoemd. Omdat de ac-coëfficiënten in een monotoon veranderende reeks zijn gerangschikt, 20 zullen de verschilcoëfficiênten in het algemeen klein zijn. Voor hun digitale representatie zal dus een klein aantal bits nodig zijn.

Volgens een verdere uitwerking van de uitvinding worden de verschilcoëfficiênten omgekodeerd in transmissiewoorden van variabele lengte, waarbij aan deze omkodering een vaste omkoderingstabel 25 ten grondslag ligt, op grond waarvan de woordlengte van het transmissiewoord uitsluitend afhankelijk is van de grootte van de verschilcoëfficiênt en afneemt met afnemende grootte van de verschilcoëfficiênt.

.8801207

Claims (5)

1. Televisie-overdrachtsysteem voor overdracht van een door een digitaal beeldsignaal gerepresenteerd beeld van een kodeerstation naar een dekodeerstation, waarbij het kodeerstation is voorzien van middelen voor het opdelen van het beeld in deelbeelden van elk NxN 5 beeldelementen, van een beeldtransformatieschakeling voor het uitvoeren van een twee-dimensionale voorwaartse transformatie op elk deelbeeld ter omzetting in een coëfficiënten array van NxN coëfficiënten omvattende één dc-coëfficiënt en (NxN)-1 ac-coëfficiënten, van middelen voor het rangschikken van de coëfficiënten van een 10 coëfficiënten array ter opwekking van een coëfficiëntenreeks, binnen welke reeks het grootte verloop van de ac-coëfficiënten monotoon is, en waarbij het dekodeerstation is voorzien van middelen om uit elke ontvangen reeks coëfficiënten een lokale coëfficiënten array bestaande uit NxN lokale coëfficiënten samen te stellen en van 15 een coëfficiëntentransformatieschakeling voor het uitvoeren van een twee-dimensionale inverse transformatie op de lokale coëfficiënten array ter opwekking van een lokaal deelbeeld bestaande uit NxN lokale beeldelementen, met het kenmerk, dat het kodeerstation verder is voorzien van een differentiële kodeerschakeling die de monotoon in 20 grootte gerangschikte ac-coëfficiënten van de reeks ontvangt, deze onderwerpt aan een differentiële kodering voor het omzetten van de ac-coëfficiënten in verschilcoëfficiënten, voor overdracht naar het dekodeerstation dat op zijn beurt verder is voorzien van een differentiële dekodeerschakeling die de overgedragen 25 verschilcoëfficiënten van een reeks ontvangt en omzet in lokale ac-coëfficiënten die corresponderen met de oorspronkelijke ac-coëfficiënten van de coëfficiënten array, alsmede van middelen voor het toevoeren van de aldus verkregen lokale ac-coëfficiënten aan de samenstellingsmiddelen.

2. Kodeerstation geschikt voor toepassing in een televisie- overdrachtsysteem volgens conclusie 1, voor overdracht van een door een digitaal beeldsignaal gerepresenteerd beeld naar een dekodeerstation en dat is voorzien van middelen voor het opdelen van het beeld in deelbeelden van elk NxN beeldelementen, van een 35 beeldtransformatieschakeling voor het uitvoeren van een tweedimensionale voorwaartse transformatie op elk deelbeeld ter omzetting in een coëfficiënten array van NxN coëfficiënten omvattende één .8801207 PHN 12.555 20 dc-coëfficiënt en (NxN)-1 ac-coëfficiënten, van middelen voor het rangschikken van coëfficiënten van een coëfficiënten array ter opwekking van een coëfficiëntenreeks waarbinnen het grootte verloop van de ac-coëfficiënten monotoon is, met het kenmerk, dat 5 verder een differentiële kodeerschakeling aanwezig is die de monotoon in grootte gerangschikte ac-coëfficiënten van de reeks ontvangt en deze onderwerpt aan een differentiële kodering voor het omzetten van de ac-coëfficiënten in verschilcoëfficiënten voor overdracht naar het dekodeerstation.

3. Kodeerstation volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat verder een variabele lengte kodeerschakeling aanwezig is die de verschilcoëfficiënten ontvangt en elk omzet in een variabele lengte verschilcoëfficiënt die uitsluitend afhankelijk is van de grootte van de verschilcoëfficiënt.

4. Dekodeerstation geschikt voor toepassing in een televisie- overdrachtsysteem volgens conclusie 1 en geschikt voor ontvangst van verschilcoëfficiënten die worden geleverd door een kodeerstation volgens conclusie 2, bevattende middelen om uit elke ontvangen reeks coëfficiënten een lokale coëfficiënten array bestaande uit NxN 20 lokale coëfficiënten samen te stellen en een coëfficiëntentransformatieschakeling voor het uitvoeren van een tweedimensionale inverse transformatie op de lokale coëfficiënten array ter opwekking van een lokaal deelbeeld bestaande uit NxN lokale beeldelementen, met het kenmerk, dat verder een differentiële 25 dekodeerschakeling aanwezig is die de overgedragen verschilcoëfficiënten van een reeks ontvangt en omzet in lokale ac-coëfficiënten die corresponderen met de oorspronkelijke ac-coëfficiënten van de coëfficiënten array, alsmede middelen voor het toevoeren van de aldus verkregen lokale ac-coëfficiënten aan de 30 samenstellingsmiddelen.

5. Dekodeerstation volgens conclusie 4 en geschikt voor ontvangst van variabele lengte verschilcoëfficiënten die worden opgewekt in een kodeerstation volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat verder een variabele lengte dekodeerschakeling aanwezig is die de 35 variabele lengte verschilcoëfficiënten ontvangt en elk omzet in een verschilcoëfficiënt van vaste lengte waarbij deze verschilcoëfficiënt uitsluitend afhankelijk is van de grootte van de variabele lengte verschilcoëfficiënt. r 880 1207