NO302210B1 - Flerkanals bildekomprimeringssystem, og dekoderanordning - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører digitale komprimeringssystemer til bruk i fjernsyn med høy oppløsning (HDTV) eller lignende, herunder overføring av flere kanaler med komprimerte videodata via en multiplekset datastrøm.

Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et flerkanals bildekomprimeringssystem, en dekoderanordning til bruk i systemet^ samt en dekoderanordning til gjenvinning av de individuelle kanaler med komprimerte blldedata fra et sammensatt signal som fører data for en flerhet av kanalene.

Forskjellige digitale komprimeringssystemer er kjent på dette området til reduksjon av den datamengde som er nødvendig for å kunne gjengi en sekvens med videobilder på en tilfredsstil-lende måte. Et eksempel på et system av denne art er omhandlet av Paik, "DigiCipher - All Digital, Channel Compatible, HDTV Broadcast System, " IEEE Transactions on Broadcasting. bind 36, nr. 4, desember 1990, som det her skal vises til. I det system som er beskrevet i den nevnte artikkel, finnes det også bevegelseskompensas jon for ytterligere å øke biIdekomprimeringen. Bruken av slike systemer gjør det mulig å få til komprimeringsforhold på mer enn 100 til 1. De fleste av de videokomprimeringsalgoritmer som benyttes i disse systemer, drar fordel av statistiske egenskaper i bildet. Fra tid til annen vil det oppstå visse sekvenser i bildene der disse statistiske egenskapene ikke gjelder. I slike tilfeller kan et konstant komprimeringsforhold ikke opprettholdes uten at dette fører til synlig forringelse av bildet. I alminnelighet vil variasjonen i bildekvaliteten øke når komprimeringssystemene blir kraftig-ere og mer velutviklede. Vanligvis er det bare det gjennom-snittlige komprimeringsforhold som blir forbedret i slike systemer.

En fremgangsmåte til å redusere variabiliteten i de statistiske egenskaper ved videobildedannelse er å samtidig kode flere videokanaler. Hvis kvaliteten på det rekonstruerte videosignal er fastlagt, vil den datamengde som kreves for å gjengi signalet etter utførelse av en bestemt kompresjons-algoritme kunne beskrives som en tilfeldig variabel. Den akkumulerte datamengde som er nødvendig for å representere n video kanaler, er derfor summen av n tilfeldige variabler. Hvis det antas at hver videokanal fører forskjellig program-materiale, vil ingen av videokanalene være korrelerte og variansen i summen av videosignaler vil være meget mindre enn den varians som kan observeres ved komprimering av en enkel kanal uavhengig.

Det vil være fordelaktig å komme frem til en statistisk multiplekser for behandling av en flerhet av videokanaler i et digitalt videokomprimeringssystem med variabel bithastighet. Bruken av en slik multiplekser ville lette oppnåelsen av et komprimeringsforhold det tas sikte på uten innføring av synlige artifakter i de rekonstruerte videobilder. En slik multiplekser ville muliggjøre overføring av flerkanaldata uten overskridelse av overføringskapasiteten for en kommunikasjonskanal over hvilken data overføres.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en statistisk multiplekser som har de nevnte fordeler.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er man kommet frem til et flerkanals bildekomprimeringssystem. En flerhet av kodere komprimerer blldedata fra forskjellige videokanaler. Styreanordninger for kodenivået er tilkoblet for å bestemme et kodenivå for hver av koderene til angivelse av et kvalitetsnivå som hver koder skal frembringe. Det finnes anordninger for multipleksering av kodede blldedata som koderne frembringer ved påvirkning fra styreanordningene for kodenivået, til et sammensatt signal for overføring.

I en foretrukket utførelse blir styreanordningene for kodenivået påvirket av en oppakkumulert datamengde fra det sammensatte signal til justering av kodenivåkommandoen for å opprettholde de akkumulerte data Innenfor overførings-kapasiteten for en kommunikasjonskanal. Kodesignalkommandoen kan spesifisere et globalt kodenivå som er det samme for alle koderne. Anordninger som er operativt tilknyttet minst en av koderne, kan anvendes for å frembringe et lokalt kodenivå til bruk i koderen. Det lokale kodenivå kan skille seg fra det globale kodenivå, for eksempel når bildekvaliteten i en bestemt kanal anses for å være viktigere enn kvaliteten i andre kanaler.

Dekoderutstyr er anordnet ifølge oppfinnelsen til gjenvinning av blldedata for de enkelte kanaler fra det sammensatte signalet. Dette dekoderutstyr omfatter anordninger for demultipleksing av det sammensatte signal til gjenoppbygning av de kodede blldedata som kommer fra hver koder. Det finnes en flerhet av dekodere der hver er forbundet med demultipleksanordningene til dekoding av blldedata som kommer fra en tilhørende koder. Det finnes anordninger til gjenvinning av kodenivåkommandoen fra de mottatte data.

De enkelte kodere påvirkes av den kodenivåkommando som er gjenvunnet for å dekode de kodede blldedata.

I en foretrukket utførelsesform for dekoderen angir kodenivåkommandoen et globalt kodenivå som er det samme for alle koderne. Kodenivåkommandoen blir multiplekset med det sammensatte signal før overføringen og gjenvunnet med en demultiplekser som finnes i dekoderutstyret. Om det ønskes, kan et lokalt kodenivå frembringes for en eller flere av videokoderne. Anordninger som er operativt tilknyttet en slik koder, frembringer det lokale kodenivå til bruk i koderen. Det lokale kodenivå kan skille seg fra det globale kodenivå. Anordninger som er operativt knyttet til en tilsvarende dekoder, reproduserer det lokale kodenivå til bruk i dekoderen.

I en alternativ utførelse blir kodenivåkommandoen ikke multiplekset med det sammensatte signal før overføringen. I stedet finnes det midler ved dekoderutstyret til gjengivelse av kodenivåkommandoen fra en akkumulert datamengde som finnes i det sammensatte signal.

I en vist utførelsesform komprimerer hver av koderne i bildekomprimeringssystemet ved flere kanaler på hverandre følgende rammer med bildedata fra en forskjellig videokanal. Det finnes anordninger for deling av hver ramme med bildedata til et likt antall med datablokker. Dette gjør det mulig for datablokkene i hver videokanal å bli behandlet synkront av flerheten av kodere. Det finnes også anordninger for samling av de kodede bildedata fra flerheten av kodere til pakker før overføring av det sammensatte signal. Hver pakke inneholder et likt antall datablokker for hver av de forskjellige videokanaler. Kodenivåkommandoen kan angi et globalt kodenivå som er det samme for alle koderne. I dette tilfellet omfatter kodenivåstyringen anordninger til bestemmelse av det antall datablokker som finnes i en dekoderbuffer over tid. Anordninger som reagerer på bestemmelsesanordningen avgir en løpende global kodenivåkommando. Et tidligere globalt kodenivå kan også innføres som faktorer ved beregningen av den løpende globale kodenivåkommando.

Dekoderutstyr i henhold til foreliggende oppfinnelse gjenvinner de enkelte kanaler med komprimerte bildedata fra et sammensatt signal som fører data for en flerhet av kanalene. Det finnes anordninger for demultipleksing av det sammensatte signal for å gjenvinne separate komprimerte bildedata som er avgitt av hver enkelt av flerheten av kodere. En flerhet av dekodere finnes der hver er koblet til demultipleksanordningen for dekomprimering av bildedata som kommer fra en tilhørende koder. En kodenivåkommando gjenvinnes fra data som mottas med det sammensatte signal. Dekoderne reagerer på den kodenivåkommando som er gjenvunnet for å dekomprimere bildedata.

Kodenivåkommandoen som er gjenvunnet i dekoderutstyret kan angi et globalt kodenivå som er det samme for alle koderne og kan multiplekses med det sammensatte signal. Midler til gjenvinning av kodenivåkommandoen kan omfatte en demultiplekser som skiller ut kodenivåkommandoen fra det sammensatte signal. I en alternativ utførelsesform kan anordningen til gjenvinning av kodenivåkommandoen omfatte midler som reagerer på en akkumulert datamengde fra det sammensatte signal til gjengivelse av kodenivåkommandoen.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved i kravene gjengitte trekk og vil i det følgende bli forklart nærmere under henvisning til tegningene, der: fig. 1 er et blokkdiagram for et flerkanals bildekomprimer ingssystem i henhold til foreliggende oppfinnelse, fig. 2 er et detaljert blokkdiagram for bufferstyringen som

er vist på fig. 1,

fig. 3 er et blokkdiagram for en koder i henhold til

foreliggende oppfinnelse,

fig. 4 er et blokkdiagram for en dekoder i henhold til

foreliggende oppfinnelse,

fig. 5 er en skjematisk illustrasjon av en flerhet av forskjellige kanalbi Iderammer delt opp i datablokker,

og

fig. 6 er en skjematisk illustrasjon av en sekvens av

datapakker som er akkumulert fra datablokkene.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en statistisk multiplekser i et digitalt videokomprimeringssystem med variabel bithastighet. Et eksempel på et digitalt videokomprimeringssystem med variabel bithastighet kan finnes hos Chen og Pratt, "Scene Adaptive Coder, " IEEE Transactlons on Communications, bind COM-32, nr. 3, mars 1984. Andre komprimeringssysterner er beskrevet i US-patent nr. 4.887.156 tilhørende Ohki med tittelen "Method and System for Transform Coding of Video Signal", nr. 4.651.206 tilhørende Ohki med tittelen "Inter- frame Coding Apparatus for Video Signal", nr. 4.862.264 tilhørende Wells, et al., med tittelen "Method of Coding a Video Signal for Transmission in a Restricted Bandwith", nr. 4.546.386 tilhørende Matsumoto, et al., med tittelen "Adaptive Predictive Coding System for Television Signals", nr. 4.837.618 tilhørende Hatori, et al. med tittelen "Moving Image Signal Coding System", og nr. 4.984.076 tilhørende Watanabe, et al. med tittelen "Image Compression Coding System".

Multiplekseren ifølge foreliggende oppfinnelse stiller først opp et globalt kodenivå som blir oppfattet av hver av en flerhet av individuelle videokodere. Hver videokoder komprimerer bildedata fra hver sin videokanal. Kodenivået bestemmer kvalitetsnivået på videosignalet etter at det er rekonstruert fra utgangsdataene som frembringes av videokoderene. For eksempel kan hver koder reagere på det globale kodenivået ved valg av et tilhørende sett kvantisererer for de datakoef f isienter som skal overføres. Hvis således kodenivået angir en høy nøyaktighet ved reproduk-sjonen, må fine kvantifisererer benyttes i koderen. I dette tilfellet vil den datamengde som blir resultatet etter kvantifiseringstrinnet være forholdsvis stor og vil etter all sannsynlighet forbli stor etter påfølgende entropikoding. Hastighetsbuffere kan anordnes for å jevne ut korttidssving-ninger til datahastigheten. Hvis imidlertid den akkumulerte datamengde som frembringes av rekken med kodere fortsetter å overskride overføringskapasiteten i den kommunikasjonskanal som de samlede data overføres i, blir det globale kodenivået forandret ifølge oppfinnelsen for å redusere bildekvaliteten. På denne måten blir den datamengde som frembringes i videokoderene redusert. Hvis på den annen side den datamengde som frembringes, fortsetter å være mindre enn overføringskapasiteten for kommunikasjonskanalen, vil kodenivået bli forandret for å øke bildekvaliteten og derved på en effektiv måte utnytte kanalens tilgjengelige bånd-bredde .

I en alternativ utførelse blir et lokalt kodenivå frembragt for hver av videokoderne. Således vil, for eksempel, en bestemt kanal som er bestemt å være mer viktig enn de andre, kunne arbeide på et eller flere nivåer høyere enn det etablerte globale nivå. På tilsvarende måte kan mindre viktige kanaler måtte arbeide på et eller flere nivåer under det fastlagte globale nivået. I tillegg kan de enkelte kanaler tillates å foreta små justeringer i det globale kodenivå ved bruk av en egnet funksjon basert på lokale scenekarakteristikker. Hvis, for eksempel, et videofelt består av et meget aktivt område der artifakter ikke lett blir oppfattet, kan kodenivået trygt justeres til en noe lavere kvalitet. For forholdsvis rolige videofelt kan kodenivået justeres til et høyere kvalitetsnivå for å redusere fremkomst av merkbare artifakter. I virkeligheten kan et hvilket som helst forhold mellom det globale kodenivået og det lokale kodenivået angis så lenge Informasjonsmeng-den som frembringes, fortsetter å reagere riktig når det globale nivået justeres.

En fordel med en statistisk multiplekser i henhold til foreliggende oppfinnelse er at den reduserer hyppigheten i kodenivåforandringene. Hvis antallet av videokanaler og størrelsen på hastighetsbufferene er tilstrekkelig store, kan sannsynligheten for en overstrøm eller understrøm av data ved dekoderen bli redusert nesten til null selv om det globale kodenivået forblir fastlagt. Samtidig forbedres bibeholdet av videokvalitet i systemet.

Fig. 1 viser, i form av et blokkdiagram, et statistisk multipleksende og demultipleksende system i henhold til oppfinnelsen. N forskjellige kodere 10, 12, ... 14 er anordnet for å komprimere det videosignal som tilføres fra N uavhengige videokilder. I tillegg til videokilden kan hver koder også motta som en inngang et globalt kodenivåsignal som tilføres fra en sentral bufferstyring 22. Hver koder pakker de komprimerte videodata i blokker av variabel størrelse, noe som er velkjent på dette området. Som vist på fig. 5, representerer hver blokk 106 en liten del av en bilderamme (for eksempel 100, 102 eller 104) som inneholdes i det opprinnelige videosignal. For eksempel kan en blokk bli definert som de komprimerte videodata svarende til et bestemt antall linjer som hver inneholder et bestemt piksler og alt innenfor samme bilderamme. Selv om hver blokk representerer et felt med fast størrelse, vil datamengden i hver blokk variere siden noen felt i bildet vil bli komprimert mer enn andre felt.

Fig. 6 viser samlingen av blokker 106 til pakker for overføring. I den viste utførelse starter hver pakke 120, 130, 140 med det globale kodenivåsignal som gjelder de følgende data. Det skal påpekes at kodenivået kan forandre seg mindre ofte enn ved hver individuell pakning og at alternative formater kan benyttes for overføring av kodenivået til en mottager. Det behøver således ikke å være nødvendig å sørge for kodenivået ved begynnelsen av hver enkelt pakke.

Kodenivået 108 som gjelder pakkene 120, 130 og 140 følges av de egentlige datablokker som er tildelt hver pakke. Som vist, inneholder hver pakke det samme antall datablokker for alle M kanaler. Kanalen 120 innbefatter den første blokk Bl fra den løpende bilderamme i hver av kanalene Kl, K2, ... CM som vist ved 110, 112 og henholdsvis 114. Pakken 130 inneholder den andre blokk fra bilderammen for hver av M kanaler. Pakken 140 inneholder den Nte blokk fra bilderammen for hver av kanalene.

I det eksempel som er vist på fig. 6, inneholder hver datapakke en enkel datablokk fra hver kanal. Andre pakkefor-mater kan i stedet anvendes så lenge hver pakke inneholder det samme antall datablokker for hver kanal. Ytterligere styredata kan tilføyes pakkene etter behov, for eksempel i en pakkes topptekst eller bunntekst.

Et blokkdiagram som viser en utførelse av koderne, som for eksempel koderen 10, er vist på fig. 3. Videosignalet kommer som en inngang ved en klemme 11 til en blokkdannende krets 70 som grupperer de innkommende videodata i datablokker. Videodata blir omformet på en blokk-for-blokk basis i omformerkretsen 72. De omformede datablokker kommer som inngang til en kvantifiserer 74 med variabelt nivå, der en av en rekke sett med kvantifisererer kan velges ved føring av et kodenivåsignal som inngang ved en klemme 13. Den kvantifi-serte utgang avgis til en koder 76 med variabel lengde, som for eksempel kan utnytte en optimal statistisk kodeprosedyre som den velkjente Huffman-koding.

Omformerkretsn 72 kan for eksempel benytte den diskrete cosinus-omforming (DCT) for omforming av hver blokk med pikseler til en ny blokk med omformingskoeffisienter. Omformingen foregår etter tur av hver blokk med videodata inntil hele bildet er blitt omformet. Ved dekoderen blir den omvendte omforming utført for å gjenvinne det opprinnelige bildet. DCT-omformingen omformer bare et bildefelt fra et fast antall piksler til et likt antall omformingskoeffisienter. For å komprimere bildet er det nødvendig å dra fordel av en viktig egenskap ved DCT. Særlig for typiske bilder blir en meget stor andel av signalenergi pakket sammen til et lite antall omformingskoeffisienter.

Omformingskoeffisientene som mottas av kvantifisereren 74 med variabelt nivå, blir kvantifisert eller "normalisert" for å innføre små forandringer i bildet slik at virkningsgraden ved kodingen forbedres. Dette gjøres ved avkutting av DCT-koeffisientene til et fast antall biter. Avkuttingen foretas ved å skifte en koeffisient fra venstre til høyre slik at de minst signifikante biter tas av enden av et register. På denne måten blir amplituden på koeffisienten også redusert. Normalisering forbedrer mulighetene til komprimering av et bilde ved reduksjon av amplituden på omformingskoeffisientene.

For å dra fordel av dette resultat er det nødvendig med en algoritme for tildeling av et variabelt antall biter til disse koeffisienter. Således skapes en statistisk kodetek-nikk av en koder 76 som har variabel lengde og som i motsetning til normaliseringsprosessen, bevarer informasjonen og ikke forringer bildet. Som nevnt ovenfor, kan Huffman-kodingen virkeliggjøres med den variable lengdedekoder 76 for å tildele kodeord med variabel lengde til videodataene. Kodeordene bestemmes av en kodebokoversettelsestabell som tildeler korte kodeord til de hendelser som har den største sannsynlighet for å forekomme. Dekoderen har en identisk kodebok og er i stand til å sammenligne hvert kodeord med den virkelige hendelse.

Siden signalene blir kodet med koderen ifølge oppfinnelsen i sann tid, er den hastighet hvormed blokkene behandles konstant. I tillegg er rekken med dekodere 10, 12, 14 (fig. 1) synkronisert slik at en enkel datablokk frembringes samtidig ved hver av de N forskjellige kodere. De resulterende data blir lagt inn i først-inn-først-ut (FIFO) registre eller buffere 16, 18, ... 20, der de blir lagret inntil de er klare til å bli overført over kommunikasjonskanalen 48. En separat buffer benyttes for hver for å unngå behovet for hurtige minneanordninger eller minneanordninger med mulig-heter for flere skrivetilganger. Fagfolk på dette området vil imidlertid være klar over at de fleste kodere innbefatter en innbygget hastighetsbuffer ved utgangen. Det er derfor ikke noe krav at en ytterligere buffer skal innføres av hensyn til multipleksingen. Når det gjelder den foreliggende beskrivelse, vil bufferene 16, 18, ... 20, som er vist på fig. 1, også ha hastighetsbufferfunksjonen.

Den komprimerte videodatautgang fra hver av bufferene blir multiplekset med en blokkmultiplekser 26. Den multipleks-ede, komprimerte videodatautgang fra blokkmultiplekseren 26 blir satt sammen i en administrasjonsmultiplekser 28 med nivåsignalutgangen for global koding fra bufferstyringen 22 etter en passende forsinkelse som "blir innført av en forsinkelseskrets 24. Det resulterende sammensatte signal blir overført via kommunikasjonsbanen 48 til en mottager som har utstyr til dekoding av de mottatte data.

De komprimerte videodata blir overført ved lesing av K blokker om ganger fra hver av videobufferene. Selv K=lkan være det mest sannsynlige valg, siden det reduserer den nødvendige størrelsen på videobufferen, vil fagfolk på dette området være klar over at et hvilket som helst helt tall blokker kan velges. Blokkgrenser må påvises ved lesing fra bufferen. Denne mulighet er fremkommet ved å innbefatte blokklengden ved toppen av hver gruppe på K blokker i hvert av de kodede signaler. Som et alternativ kan en høy datakjedestyrende (HDLC) protokoll benyttes for å identifisere blokkgrensene.

Hver koder må altså sende blokkstørrelsen k^, der i er kodertallet til bufferstyringen. Denne informasjon benyttes for å bestemme hvilke forandringer, om noen, det er behov for å foreta i det globale kodenivået. Dette kodenivået mates tilbake til koderne og blir også forsinket og multiplekset med den kodede video, som beskrevet ovenfor, for overføring til dekoderen.

I en alternativ utførelse kan dekoderen bestemme kodenivået ved å duplisere en lignende bufferstyring på dekodersiden. En slik utførelse kompliserer imidlertid kanaltilegnelse og prosesser for feilretting.

Ved dekoderen blir det globale kodenivå avledet fra det utsendte signal med en administrasjonsdemultiplekser 30. Kodenivået blir så etter en forsinkelse i forsinkelseskretsen 40 gjort tilgjengelig for en flerhet av dekodere 42, 44, ...

46. Den komprimerte videodatautgang fra administrasjons-demultiplekseren 30 blir igjen delt opp i blokkomponenter 1 en blokkdemultiplekser 32. Hver blokk blir så lagt inn i bufferen 34, 36, ... 38 i den tilhørende videokanal. Ved dekoderen blir de samme fremgangsmåter benyttet for å identifisere blokkgrensene, som de som ble benyttet ved koderen. Kanal informasjon blir også overført enten ved begynnelsen av blokken eller mer sjeldent, der et vanlig kanalavsøkningsmønster benyttes.

Et eksempel på en dekoder i henhold til foreliggende oppfinnelse er vist på fig. 4. Den kodede video kommer som inngang via en klemme 80 til en variabel lengdedekoder 84. Som nevnt ovenfor, gjør dekoderen med variabel lengde bruk av Huffman-koding og har en kodebok som er identisk med den som brukes av koderen. Utgangen fra den variable lengdedekoder 84 kommer som inngang til en invers kvantisererer 86 med variabelt nivå. Den inverse kvantiseringsprosess styres av kodenivåsignalinngangen via en klemme 82.

Det globale kodenivået behandles etter behov ved hver dekoder for å utlede det tilsvarende lokale kodenivå som deretter benyttes til invers kvantisering av de datakoeffisienter som er spesielle for den bestemte komprimeringsalgoritme som brukes. Det skal påpekes at for hver av koderne som benyttet det globale kodenivået, slik det forelå, uten å utlede et annet lokalt kodenivå fra dette, vil hver tilsvarende dekoder også benytte det globale kodenivå. I dette tilfellet behøver slike dekodere ikke utlede noen bestemte lokale kodenivåer.

Etter Invers kvantisering, blir koeffisientene inverst omformet (for eksempel ved bruk av en invers DCT-omforming) ved 88, og tilført en formaterer 90 for å omdanne de blokkformaterte data til det opprinnelige inngangsvideofor-ma t .

Beregningen av det globale kodenivået ved koderne, ved hjelp av buffer styr ingen 22 (fig. 1), kan dannes av den krets som er vist på fig. 2. Blokklengdene Kj fra hver av de N kodere 10, 12, ... 14 blir summert i en adderer 50 og deretter dekrementert i en sub traktor 52 med Kjj, der Krj er det antall biter som blir overført over kanalen under blokkens tidsintervall. Siden blokkens tidsintervall ikke forandrer seg, vil Kp være en konstant så lenge bufferene ikke blir tomme. Forskjellen mellom

og Krj er den netto forandring i den akkumulerte bufferstørr-else. Et tall som representerer den løpende bufferstørrelsen fremkommer ved samling av dette resultat etter hvert blokkintervall ved bruk av en summerer 54 og en forsinkelse 56. Utgangen med det løpende buffernivå fra summereren 54 er inngang til en oppslagstabell 58. En oppslagstabell 58 kan også, om man velger det, motta det foregående kodenivå via en forsinkelse 60. Et nytt globalt kodenivå blir så bestemt med oppslagstabellen 58 basert på det løpende buffernivå og, om det finnes, det tidligere globale kodenivå. Funksjonen som benyttes for å programmere oppslagstabellen er valgt for å hindre koder- og dekoderbufferne i å bli enten fulle eller tomme samtidig med at unødige forandringer i kodenivå dermed unngås.

Problemer ville oppstå hvis alle koderbuffere hadde blitt tomme. Det skal påpekes at siden hver kanal behandles synkront, og siden antallet av blokker som er blitt overført, er det samme for alle kanaler, ville det ikke være mulig for en buffer å bli tom hvis ikke alle andre buffere også ble tomme samtidig. Hvis dette skulle inntre, vil koderen slutte å sende videodata og avgi en melding om fylling av biter i stedet, noe som ville bli oppfattet og forkastet av dekoderen. Overføring av videodata vil bli gjenopptatt etter at buffernivået hadde øket tilstrekkelig.

Et annet problem ville oppstå hvis en eller annen av koderbufferne ble full. En slik tilstand må forhindres enten ved tilpassing av kodenivået eller fortrinnsvis ved å sikre at bufferstørrelsen er tilstrekkelig til å håndtere den vanskeligste tilstand. Den vanskeligste tilstand kan anslås ved først å nedtegne forsinkelsen mellom inngangen til koderbufferen og utgangen fra dekoderbufferen. Siden blokkene blir innlagt i koderbufferen med en fast hastighet og trukket ut fra dekoderbufferen med samme hastighet, vil forsinkelsen være en tid som ikke varierer og kan angis under oppbyggingen av et bestemt system. Den vanskeligste tilstand vil da avhenge av komprimeringsalgoritmen, effektiviteten for bufferstyreren og den antagelse at alle de komprimerte bildeblokker ligger på kodersiden i påvente av overføring.

Hvis dekoderbufferen blir full, vil en annen feiltilstand oppstå. Selv om den er alvorlig, er en slik tilstand lett å motvirke. En løsning er for koderen å beregne den løpende størrelse av dekoderbufferen og deretter overføre på nytt en blokk hver gang en overflyt oppstår. En andre løsning vil være å justere kodenivået før nivået kan bli farlig høyt. Hvis det også ligger en stor datamengde i påvente av overføring på kodersiden, vil imidlertid virkningen av en forandring i kodenivået ikke nødvendigvis finne sted hurtig nok til å hindre at overflyten oppstår. Den enkleste løsning vil imidlertid være å gi dekoderen tilstrekkelig bufferminne til å håndtere de vanskeligste betingelser. Dette ville oppheve behovet for at koderen skal overvåke buffernivået ved dekoderen.

En annen feiltilstand vil oppstå om dekoderbufferen blir tømt. Denne tilstand må forhindres siden det ikke er noen enkel fremgangsmåte for tilbakeføring. Den viktigste funksjon bufferstyringen har er derfor å sikre at alle dekoderbuffere forblir i det minste delvis fulle. Dette kan gjøres med det utstyr som er vist på fig. 2.

Siden hver av dekoderbufferne har det samme antall bildeblokker (± K), og siden blokkene trekkes fra bufferne med en konstant hastighet, er det mer virkningsfullt å basere kodenivåjusteringen på antallet av blokker i hver av dekoderbuf ferne i stedet for på antallet av biter i de enkelte buffere. Bufferstyringen 22 beregner således bare det akkumulerte antall data i kodebufferne og ikke antallet av blokker i hver av dekoderbufferne. Det er imidlertid mulig å utføre den ene eller andre funksjon ved tilhørende programmering av oppslagstabellen 58.

Ved beregning av et løpende globalt kodenivå, angir bufferstyringen 22 datamengden i de N koderbufferene 16, 18, ... 20 med m. Den tid som kreves til at alle disse data blir overført til dekoderbufferne er m/r, der r er gjennomløpet i kommunikasjonskanalen. Etter dette tidsintervall blir antallet av blokker i dekoderbufferen ganske enkelt forskjellen mellom det totale antall blokker i systemet og det antall blokker som er blitt trukket fra dekoderbufferne i det samme tidsintervall. Evis den hastighet hvormed blokkene trekkes fra dekoderbufferen blir nedtegnet som c, vil antallet av blokker i dekoderbufferen etter tidsintervallet m/r være

Ved programmering av oppslagstabellen 58 for å utligne dette forhold blir det derfor mulig å stille kodenivået som en funksjon av det antall blokker som vil finnes i hver av dekoderbufferene etter et tidsintervall på m/r.

Forsinkelsen 60 kan sørge for å forsinke det tidligere kodenivå for å frembringe ytterligere innganger til oppslagstabellen. Dette muliggjør en ytterligere kontroll med overgangene i kodenivået og er nyttig når det gjelder å innføre hysterese i styringen. Hysterese er nyttig for å hindre stadige svingninger i kodenivået.

Det skulle nå være klart at foreliggende oppfinnelse går ut på et flerkanals bildekomprimeringssystem, der hver koder og dekoder reagerer på et globalt kodenivå som blir bestemt av en sentral bufferstyring. Hver koder og hver dekoder vil justere komprimerings- og dekompriseringsprosessene for å skape den bildekvalitet som er den rette for det bestemte kodenivået. Visse kodere og tilsvarende dekodere kan ha som oppgave å justere det globale kodenivået til et lokalt kodenivå ifølge en på forhånd regel. Det lokale kodenivået kan gi en høyere eller lavere kvalitet for den koder/dekoder det gjelder. Som et alternativ, kan alle kodere utlede lokale kodenivåer fra det globale kodenivået, avhengig av på forhånd fastlagte regler. De lokale kodenivåer for de forskjellige kodere kan være de samme som eller forskjellige fra det globale kodenivået på et hvilket som helst gitt tidspunkt.

Ved en bestemt utførelse av foreliggende oppfinnelse, blir hver bilderamme i hver kanal delt opp i et fast antall blokk-komponenter. De tilsvarende blokkomponenter i de forskjellige kanaler blir behandlet synkront. De komprimerte data blir delt opp i pakker før overføringen, der hver pakke inneholder det samme antall blokker fra hver av de forskjellige kanaler. Det globale kodenivået frembringes som en funksjon av antallet av blokkomponenter i hver av dekoderbufferne på et eller annet tidspunkt i fremtiden, i henhold til den tid det tar for alle de eksisterende data i koderbufferene å bli overført over kanalen.

Selv om oppfinnelsen her er beskrevet i tilknytning til et bestemt utførelseseksempel, vil fagfolk på området være klar over at mange tilpasninger og modifikasjoner kan gjøres uten at man derved avviker fra oppfinnelsens ånd og ramme slik det er kommet til uttrykk i kravene.

Claims (14)

1. Flerkanals bildekomprimeringssystem,karakterisert vedat det omfatter: en flerhet av kodere (10-14) for komprimering av bildedata, bufferanordninger (16-20) for å akkumulere komprimerte bildedata fra den nevnte flerhet av kodere, styreanordninger (22) for kodenivå koblet for å avgi en kodenivåkommando til hver av koderne for å angi et kvalitetsnivå som skal holdes av hver koder, hvilke styreanordninger for kodenivå reagerer på en akkumulert mengde av komprimerte bildedata i bufferanordningene for å justere kodenivåkommandoen for å holde de akkumulerte data i en datalagerkapasitet for bufferanordningene, og anordninger (26, 28) for multipleksing av kodede bildedata som frembringes av koderne ved påvirkning fra de nevnte styreanordninger for kodenivået, til et sammensatt signal for overføring.

2. System som angitt i krav 1,karakterisertved at kodenivåkommandoen angir et globalt kodenivå som er det samme for alle kodere (10-14).

3. System som angitt i krav 2,karakterisertved at det omfatter: anordninger (22) som er operativt knyttet til minst en av koderne (10-14) for å frembringe et lokalt kodenivå til bruk i koderen som kan skille seg fra det globale kodenivå.

4. Dekoderanordning til bruk i det system som er angitt i krav 1,karakterisert vedat den omfatter: anordninger (30, 32) for demultipleksing av det sammensatte signal for å hente de kodede bildedata som blir avgitt av hver koder, en flerhet av dekodere (42-46), hver koblet til demulti-pleksingsanordningen for dekoding av de bildedata som blir avgitt av en tilsvarende koder (10-14), og anordninger (30) for gjenvinning av kodenivåkommandoen fra de mottatte data, idet dekoderne påvirkes av den kodenivåkommando som er gjenvunnet til å dekode de kodede bildedata.

5. Dekoderanordning som angitt i krav 4,karakterisert vedat kodenivåkommandoen angir et globalt kodenivå som er det samme for alle kodere (10-14), der kodenivåkommandoen blir multiplekset med det sammensatte signal før overføringen, og der gjenvinningsanordningen omfatter en demultiplekser (30) for gjenvinning av kodenivåkommandoen fra det sammensatte signal.

6. Dekoderanordning som angitt i krav 5,karakterisert vedat den omfatter: anordninger (22) som er operativt tilknyttet minst en av koderne (10-14) til frembringelse av et lokalt kodenivå til bruk av den koder som kan avvike fra det globale kodenivået, og anordninger som er operativt tilknyttet en dekoder (42-46) som svarer til den minst ene koder (10-14) til frembringelse av det lokale kodenivået til bruk i dekoderen.

7. Dekoderanordning som angitt i krav 4,karakterisert vedat gjenvinningsanordningen omfatter: anordninger som påvirkes av en akkumulert datamengde fra det sammensatte signal til gjengivelse av kodenivåkommandoen.

8. Flerkanals bildekomprimeringssystem,karakterisert vedat det omfatter: en flerhet av kodere (10-14) til komprimering av på hverandre følgende rammer av bildedata fra forskjellige videokanaler (VIDEO 1 til VIDEO N), anordninger (70) for deling av hver ramme (100-104) med bildedata i et likt antall datablokker (106) som gjør det mulig for datablokkene i hver videokanal å bli behandlet synkront av den nevnte flerhet av kodere (76), styreanordninger (22) for kodenivå koblet for å frembringe en kodenivåkommando til hver av koderne (10-14) for å angi et kvalitetsnivå som hver koder skal avgi, og anordninger (26) til akkumulering av de kodede bildedata som frembringes av flerheten av kodere (10-14) som reaksjon på styreanordningene (22) for kodenivå, til pakker (120, 130,

140) for overføring som et sammensatt signal, der hver pakke inneholder et likt antall datablokker for hver av de forskjellige videokanaler.

9. System som angitt i krav 8,karakterisertved at datablokkene (106) er tilpasset til å bli formidlet til en dekoderbuffer (34-38), at kodenivåkommandoen angir et globalt kodenivå som er det samme for alle kodere (10-14) og at styreanordningene (22) for kodenivået omfatter: anordninger (50, 52) for bestemmelse av antallet av datablokker som finnes i dekoderbufferen over tid, og anordninger (58, 60) som påvirkes av bestemmelseanordningene for frembringelse av en løpende global kodenivåkommando.

10. System som angitt i krav 8,karakterisertved at kodenivåkommandoen angir et globalt kodenivå som er det samme for alle kodere (10-14), og at styreanordningene (22) for kodenivået omfatter: anordninger (52) for bestemmelse av den akkumulerte mengde data i en flerhet av kodebuffere (16-20) over tid, og anordninger (58, 60) som påvirkes av bestemmelseanordningene for frembringelse av en løpende global kodenivåkomando.

11. System som angitt i et av kravene 9 eller 10,karakterisert vedat de nevnte anordninger (58, 60) som påvirkes av bestemmelseanordningene (50, 52) også påvirkes av et tidligere globalt kodenivå til frembringelse av den løpende globale kodenivåkommando.

12. Dekoderanordning til gjenvinning av de individuelle kanaler med komprimerte bildedata fra et sammensatt signal som fører data for en flerhet av kanalene (VIDEO 1 til VIDEO N),karakterisert vedat den omfatter: anordninger (30, 32) til demultipleksing av det sammensatte signal for å gjenvinne de separate komprimerte bildedata som frembringes av hver av en flerhet av kodere (10-14), Idet nevnte flerhet av kodere komprimerer suksessive rammer (100-104) av bildedata fra nevnte flerhet av kanaler for å tilveiebringe nevnte komprimerte bildedata, en flerhet av dekodere (42-46), hver koblet til demultipleksanordningen (30,32) for dekomprimering av de bildedata som er frembragt av en tilsvarende koder (10-14), og anordninger (30) for gjenvinning av en kodenivåkommando fra data som er mottatt med det sammensatte signal, hvilken kodenivåkommando er beregnet på å holde en akkumulert mengde av komprimerte bildedata fra koderne innen en bufferdata-lagerkapasitet (34-38), idet dekoderene (42-46) påvirkes av den kodenivåkommando som er gjenvunnet for å dekomprimere bildedataene.

13. Dekoderanordning som angitt i krav 12,karakterisert vedat: kodenivåkommandoen angir et globalt kodenivå som er det samme for alle kodere (10-14), kodenivåkommandoen blir multiplekset med det sammensatte signal, og gjenvinningsanordningene omfatter en demultiplekser(30) for gjenvinning av kodenivåkommandoen fra det sammensatte signal.

14. Dekoderanordning som angitt i krav 12,karakterisert vedat gjenvinningsanordningene omfatter: anordninger som påvirkes av en akkumulert mengde data fra det sammensatte signal til gjenvinning av kodenivåkommandoen.