WO1997033436A1 - Transkodierer für videosignal - Google Patents
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- H04N19/40—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using video transcoding, i.e. partial or full decoding of a coded input stream followed by re-encoding of the decoded output stream
Definitions
- the transmission formats of the data must be converted at the interfaces between data network sections of different bandwidth. Participants in a video conference or video call can be connected to one another via channels of different bandwidth, so that the participants receive the transmitted image sequences in different resolutions.
- An example of such a format conversion is the transition from a broadband network to an ISDN network, for example in the case of video data which is coded according to the MPEG standard, into a format which corresponds to the H.263 standard. In this example, this leads to a reduction in the picture lines and picture columns by a factor of 2 or by a factor of 4.
- the received bit stream is decoded, that is to say converted back into uncompressed video data, and then the coding format is converted and the video Finally, the data is encoded again in order to be forwarded in a data network section with a different bandwidth than the data network section from which the bit stream was received.
- the decoding unit contains an input buffer memory in order to smooth the variable bit rate resulting from the decoding of picture blocks and to write it evenly into the picture memory.
- the coding unit has an output buffer memory in order to send a bit rate that is constant over time to the network.
- 1 to 3 images are stored in the input buffer memory and in the output buffer memory, so that a system-related delay occurs when the format of the image blocks is changed by storing the image data in the input buffer memory and the output buffer memory. This system-related delay cannot be overcome by hardware for decoding, format conversion and coding, however fast.
- no input buffer memory is provided in the decoding unit.
- the Ver ⁇ zicht on an input buffer memory is characterized light ermög ⁇ / that the image blocks are decoded in the decoding unit, as they are received from the decoding unit.
- a first image memory and a means for converting the format of the image blocks from a first coding format into image blocks of a second coding format are provided.
- a code unit and an output buffer memory are provided in the arrangement according to the invention.
- This arrangement enables a format conversion of the picture blocks with considerably less time delay, since not complete pictures are first stored in the input buffer memory and then the pictures as a whole are decoded, but rather in that the decoding is started in the decoding unit as soon as sufficient picture blocks received for decoding the image blocks.
- image blocks of the first coding format are received and, as soon as the image blocks have been received, decoded.
- the format conversion into the second coding format is carried out.
- the image blocks converted into the format are encoded using a second coding method and transmitted to a receiver unit.
- Fig. 2 is a sketch of the arrangement according to the invention.
- the decoding unit DE has a decoding means DEC for decoding received picture blocks and a first picture memory BS1. Furthermore, a means for format conversion FW from decoded picture blocks of a first coding format into picture blocks of a second coding format is provided in the arrangement.
- the image blocks converted in their format are encoded in a coding unit CE.
- the coding unit CE has the following components: a second picture memory BS2, a coding means COD for coding the picture blocks with a second coding method which codes picture blocks which are in the second coding format, and an output buffer memory AP.
- the time delay for the entire format conversion is also considerably reduced by the arrangement according to the invention.
- the means for format conversion FW and the coding unit CE are provided in the arrangement according to the invention.
- the coding unit CE has the second picture memory BS2, the coding means COD for coding the picture blocks with the second coding method and the output buffer memory AP.
- the means for converting the format FW of decoded picture blocks of the first coding format into picture blocks of the second coding format can, in a further development of the arrangement, ciucgcst-1tet ccin such that the format is uiserig u ⁇ ⁇ L vcnidble. Pixel rate is carried out.
- FIG. 3 shows the method according to the invention with its individual method steps in a flow chart.
- a first step 301 image blocks which have been encoded using a first encoding method are received in the arrangement described above.
- the image blocks that is to say the bit stream which is received from the arrangement by the data network, is decoded 302 without intermediate storage and is stored 303 in the first image memory BS1.
- the picture blocks 304 When the picture blocks 304 are converted into a format, the picture blocks which are still in the first coding format but are decoded in the first picture memory BS1 are converted into picture blocks of the second coding format. This happens as soon as enough decompressed picture blocks of the first coding format are stored in the first picture memory BS1 to carry out a format conversion.
- the number of sufficient image blocks at the start of the format conversion corresponds, for example, to one image block line and two image blocks.
- FIG. 2 shows picture blocks of a first picture block line BZ1 and picture blocks of a second picture block line BZ2.
- the image blocks stored in the first image memory BS1 are identified by hatching. Fields of the first image memory BS1 that are not hatched indicate that these memory areas of the first image memory BS1 are not yet occupied with decoded image blocks.
- the pattern 304 also takes place with a variable pixel rate.
- the image blocks of the second coding format are stored 305 in the second image memory BS2.
- the image blocks stored in the second image memory BS2 are encoded using the second coding method.
- the two image blocks are stored 307 in the output buffer memory AP, from where the data is transmitted 308 to the receiver unit at a constant bit rate to the network.
Landscapes
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Abstract
Durch Decodierung von Bildblöcken eines ersten Codierungsformats, sobald die Bildblöcke von der Anordnung empfangen werden, wird der normalerweise nötige Eingangspufferspeicher nicht mehr vorgesehen. Dadurch wird eine erhebliche Kosteneinsparung sowie Reduktion von Zeitverzögerung bei der Formatwandlung von Bildblöcken von einem ersten erreicht.
Description
TRANSKODIERER FÜR VIDEOSIGNAL
Beschreibung
Anordnung und Verfahren zur Formatwandlung von Bildblöcken von einem ersten Codierungsformat in ein zweites Codierungs¬ format
Beispielsweise bei Videokonferenzen oder Bildtelefonaten über Datennetze müssen an den Schnittstellen zwischen Datennetzab¬ schnitten verschiedener Bandbreite die Übertragungsformate der Daten gewandelt werden. Teilnehmer einer Videokonferenz oder eines Bildtelefonats können über Kanäle verschiedener Bandbreite miteinander verbunden sein, so daß die Teilnehmer die übertragenen Bildsequenzen in unterschiedlicher Auflösung zur Verfügung gestellt bekommen. Ein Beispiel für eine solche Formatwandlung ist der Übergang von einem Breitbandnetz zu einem ISDN-Netz beispielsweise bei Videodaten, die nach dem MPEG-Standard codiert sind, in ein Format, das dem H.263- Standard entspricht. Dies führt bei diesem Beispiel zu einer Reduktion der Bildzeilen und Bildspalten um den Faktor 2, bzw. um den Faktor 4. Dazu wird der empfangene Bitstrom deco¬ diert, also in unkomprimierte Videodaten zurückgewandelt, an¬ schließend wird das Codierungsformat konvertiert und die Vi- deodaten schließlich wieder codiert, um in einem Datennetzab¬ schnitt mit gegenüber dem Datennetzabschnitt, aus dem der Bitstrom empfangen wurde, anderer Bandbreite weitergeleitet zu werden.
Im Rahmen dieses Dokumentes werden unter den Codierungsforma- ten Bitströme verstanden, die beispielsweise nach folgendem blockbasierten Codierungsverfahren codiert werden:
- H.261-Standard [1] , - MPEG-Standard [2] ,
- JPEG-Standard [3],
- H.263-Standard.
Verfahren zur Formatkonversion zwischen den oben beschriebe¬ nen blockbasierten Codierungsformaten sind aus [4] und [5] bekannt.
Es ist bekannt, die Decodereinheit, die Formatwandlereinheit, sowie die Codiereinheit als separate Einheiten hintereinan- derzuschalten. Die Decodiereinheit enthält bei der bekannten Anordnung einen Eingangspufferspeicher, um die bei der Deco- dierung von Bildblöcken entstandene variable Bitrate zu glät¬ ten und gleichmäßig in den Bildspeicher zu schreiben. Die Co¬ diereinheit weist einen Ausgangspufferspeicher auf, um eine zeitlich konstante Bitrate auf das Netz zu schicken. In dem Eingangspufferspeicher und in dem Ausgangspufferspeicher wer- den üblicherweise 1 bis 3 Bilder gespeichert, so daß bei der Formatwandlung der Bildblöcke eine systembedingte Verzögerung durch die Speicherung der Bilddaten in dem Eingangspuffer¬ speicher und dem Ausgangspufferspeicher entsteht. Diese sy¬ stembedingte Verzögerung ist nicht durch eine noch so schnel- le Hardware zur Decodierung, Formatwandlung und Codierung zu überwinden. Bei niedrigen Datenraten des Datennetzes, wie sie beispielsweise im ISDN-Netz vorgesehen sind, werden bei¬ spielsweise nur etwa 10 Bilder pro Sekunde übermittelt. Damit ergibt sich allein durch die Formatwandlung mit Decodierung und Codierung durch die Zwischenspeicherung der Bilder in dem Einganspufferspeicher und dem Ausgangspufferspeicher eine zu¬ sätzliche Verzögerung von einer halben Sekunde, bei einer Du- plex-Verbindung entsteht sogar eine doppelt so große Zeitver¬ zögerung, was sich für den Betrachter des jeweils beispiels- weise auf einem Bildschirm dargestellten Bildes störend aus¬ wirkt.
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L . i nt j. J. o ι_ c m C L UCIJ H 1.11C 1 n α .iαc n J- n uci U C Λ OIU I ι_cn ruiu . u nung und in dem bekannten Verfahren darin zu sehen, daß ein Eingangspufferspeicher in der Decodiereinheit vorgesehen ist, wodurch ein erhöhter Kostenaufwand zur Bereitstellung dieses Eingangspufferspeichers erforderlich ist.
Somit liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine Anord¬ nung und ein Verfahren zur Formatwandlung von Bildblocken an¬ zugeben, durch die die oben beschriebenen Nachteile der be- kannten Anordnung bzw. des bekannten Verfahrens vermieden werden.
Das Problem wird durch die Anordnung gemäß Patentanspruch 1, sowie das Verfahren gemäß Patentanspruch 3 gelöst.
Bei der Anordnung gemäß Patentanspruch 1 ist kein Eingangs¬ pufferspeicher in der Decodiereinheit vorgesehen. Der Ver¬ zicht auf einen Eingangspufferspeicher wird dadurch ermög¬ licht/ daß die Bildblocke in der Decodiereinheit decodiert werden, sobald sie von der Decodiereinheit empfangen werden. Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein erster Bildspeicher sowie ein Mittel zur Formatwandlung der Bild¬ blöcke von einem ersten Codierungsformat in Bildblocke eines zweiten Codierungsformats vorgesehen. Ferner sind eine Co- dieremheit und ein Ausgangspufferspeicher bei der erfin¬ dungsgemaßen Anordnung vorgesehen.
Durch diese Anordnung wird eine Formatwandlung der Bildblocke mit erheblich geringerer Zeitverzogerung ermöglicht, da nicht zuerst komplette Bilder in dem Eingangspufferspeicher gespei¬ chert werden und dann die Bilder als Ganzes decodiert werden, sondern dadurch, daß in der Decodiereinheit die Decodierung begonnen wird, sobald genügend Bildblocke zur Decodierung der Bildblocke empfangen wurden.
Weiterhin ist ein Vorteil der erfindungsgemaßen Anordnung darin zu sehen, daß durch den Verzicht auf den Eingangspuf- f o r c nts i r iΛ Q r ^ i V /-» «— V ✓». *■* ^» * v» *-3 -ϊ *^ * ■«■ ^ ^- -. »«* +- «. *•. , . .» τ">— «.,— — ■»-
Wandlung erheblich reduziert werden, da keine Kosten mehr für den Eingangspufferspeicher anfallen.
Auch wird die benotigte Verlustleistung durch häufiges Ein- und Ausschreiben von Daten aus dem Eingangspufferspeicher re¬ duziert.
Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren gemäß Patentanspruch 3 werden Bildblocke des ersten Codierungsformats empfangen und, sobald die Bildblöcke empfangen wurden, decodiert. Nach der Decodierung wird die Formatwandlung in das zweite Codierungs¬ format durchgeführt. Die m dem Format gewandelten Bildblocke werden mit einem zweiten Codierungsverfahren codiert und zu einer Empfangereinheit übertragen.
Dieses Verfahren weist ebenso die oben genannten Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung gegenüber dem bekannten Verfahren auf.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt und wird im weiteren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine Skizze einer bekannten Anordnung zur
Formatwandlung;
Fig. 2 eine Skizze der erfindungsgemäßen Anordnung zur
Formatwandlung;
Fig. 3 em Ablaufdiagramm, in dem die Verfahrensschritte des erfindungsgemaßen Verfahrens dargestellt sind.
Die bekannte Anordnung zur Formatwandlung weist eine Deco- ri i prp i nhp i t T)V m i t- P I ΠPÄI f i nrtanrjςnπ f fprBnoicher EP auf ( vgl .
Figur 1) . Weiterhin weist die Decodiereinheit DE ein Decodie- rungsmittel DEC zur Decodierung empfangener Bildblöcke und einen ersten Bildspeicher BS1 auf.
Ferner ist in der Anordnung ein Mittel zur Formatwandlung FW von decodierten Bil-dblöcken eines ersten Codierungsformats in Bildblöcke eines zweiten Codierungsformats vorgesehen.
In einer Codiereinheit CE werden die in ihrem Format gewan¬ delten Bildblöcke codiert. Die Codiereinheit CE weist folgen¬ de Komponenten auf: Einen zweiten Bildspeicher BS2, ein Co¬ dierungsmittel COD zur Codierung der Bildblöcke mit einem zweiten Codierungsverfahren, das Bildblöcke, die in dem zwei- ten Codierungsformat vorliegen, codiert, sowie einen Aus¬ gangspufferspeicher AP.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Anordnung zur Formatwand¬ lung dargestellt. Hierbei weist die Decodiereinheit DE ledig- lieh das Decodierungsmittel DEC zur Decodierung der empfange¬ nen Bildblöcke, die in einem ersten Codierungsformat codiert sind, sowie den ersten Bildspeicher BS1 auf. Der Eingangspuf¬ ferspeicher EP ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht vorgesehen. Dadurch wird eine erhebliche Kostenreduktion er- reicht, da kein Eingangspufferspeicher EP mehr nötig ist.
Auch die Zeitverzögerung zur gesamten Formatwandlung wird er¬ heblich durch die erfindungsgemäße Anordnung reduziert.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung das Mittel zur Formatwandlung FW und die Codiereinheit CE vorgesehen. Die Codiereinheit CE weist den zweiten Bildspeicher BS2, das Co¬ dierungsmittel COD zur Codierung der Bildblöcke mit dem zwei¬ ten Codierverfahren sowie den Ausgangspufferspeicher AP auf.
Das Mittel zur Formatwandlung FW von decodierten Bildblöcken des ersten Codierungsformats in Bildblöcke des zweiten Codie¬ rungsformats kann in einer Weiterbildung der Anordnung derart ciucgcst—1tet ccin, daß die Fcrmάtwä.'.ulujig uι±L vcnidble. Pi¬ xelrate durchgeführt wird.
Mögliche Ausgestaltungen des Mittels zur Formatwandlung sind bekannt und in den Dokumenten [4] und [5] beschrieben.
In Figur 3 ist das erfindungsgemäße Verfahren mit seinen ein¬ zelnen Verfahrensschritten in einem Ablaufdiagramm darge¬ stellt.
In einem ersten Schritt 301 werden Bildblöcke, die mit einem ersten Codierungsverfahren codiert wurden, in der oben be¬ schriebenen Anordnung empfangen. Die Bildblöcke, also der Bitstrom, der aus dem Datennetz von der Anordnung empfangen wird, wird ohne Zwischenspeicherung decodiert 302 und in dem ersten Bildspeicher BSl gespeichert 303.
Bei einer Formatwandlung der Bildblöcke 304 werden die Bild¬ blöcke, die noch in dem ersten Codierungsformat, jedoch deco- diert in dem ersten Bildspeicher BSl vorliegen, in Bildblöcke des zweiten Codierungsformats umgewandelt. Dies geschieht, sobald genügend dekomprimierte Bildblöcke des ersten Codie¬ rungsformats in dem ersten Bildspeicher BSl gespeichert sind, um eine Formatwandlung durchzuführen.
Für den Fall, daß die Formatwandlung in einer Formatreduktion um den Faktor 2 vorgegeben ist, entspricht die Anzahl ausrei¬ chender Bildblöcke zum Beginn der Formatwandlung beispiels¬ weise einer Bildblockzeile sowie zwei Bildblöcken. Diese Si- tuation ist in Fig. 2 mit Bildblöcken einer ersten Bildblock¬ zeile BZ1 sowie Bildblöcken einer zweiten Bildblockzeile BZ2 dargestellt. Die in dem ersten Bildspeicher BSl gespeicherten Bildblöcke sind mit einer Schraffur gekennzeichnet. Felder des ersten Bildspeichers BSl, die nicht schraffiert sind, deuten an, daß diese Speicherbereiche des ersten Bildspei¬ chers BSl noch nicht mit decodierten Bildblöcken belegt sind.
Die Fcrmatwar.diüiiy 304 kcπm in einei Weiterbildung des erfin¬ dungsgemäßen Verfahrens auch mit einer variablen Pixelrate erfolgen.
Die Bildblocke des zweiten Codierungsformats werden in dem zweiten Bildspeicher BS2 gespeichert 305. In einem weiteren Schritt 306 werden die in dem zweiten Bildspeicher BS2 ge¬ speicherten Bildblocke mit dem zweiten Codierungsverfahren codiert. Die beiden Bildblocke werden in den Ausgangspuffer¬ speicher AP gespeichert 307, von wo aus die Daten mit kon¬ stanter Bitrate auf das Netz zu einer Empfangereinheit über¬ tragen werden 308.
Em weiterer Vorteil dieser Anordnung und des erfindungsgema¬ ßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß auch die Große des Ausgangspufferspeichers AP erheblich reduziert werden kann, da durch die Verringerung der Verzögerung der Decodierung der Bildblocke auch nicht mehr so viele Daten in dem Ausgangspuf¬ ferspeicher gespeichert werden müssen, bevor die Daten auf das Datennetz gelegt werden können.
Indiesem Dokument wurden die folgenden Veröffentlichungen zi¬ tiert:
[1] Ming Liou, Overview of the px64 kbit/s Video Coding Standard, Communications of the ACM, Vol. 34, No. 4, S. 60- 63, April 1991, 1991;
[2] D. Le Gall, A Video Compression Standard for Multimedia Applications, Communications of the ACM, Vol. 34, No. 4, S. 47-58, April 1991, 1991;
[3] G. Wallace, The JPEG Still Picture Compression Standard, Communications of the ACM, Vol. 34, No. 4, S. 31-44, April 1991, 1991;
[4] M. Ernst, Motion Compensated Video Processing for Studio Applications, Les Assises des Jeunes Chercheurs, Club de Rennes, Tokio, Japan, S. 1 - 26, Juni 1992;
[5] R. Simonetti et al, A Deinterlacer for IQTV Receivers and Multimedia Applications, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 39, No. 3, S. 234 - 240, August 1993.
Claims
1. Anordnung zur Formatwandlung von Bildblöcken von einem er- sten Codierungsformat in ein zweites Codierungsformat,
- bei der eine Decodiereinheit (DE) ohne Eingangspuffer vor¬ gesehen ist zur Decodierung der gewandelten Bildblöcke mit einem ersten Codierungsverfahren,
- bei der ein erster Bildspeicher (BSl) vorgesehen ist, - bei der ein Mittel zur Formatwandlung (FW) von decodierten Bildblöcken des ersten Codierungsformats in Bildblöcke des zweiten Codierungsformats vorgesehen ist,
- bei der ein zweiter Bildspeicher (BS2) vorgesehen ist,
- bei der ein Codierungsmittel (COD) vorgesehen ist zur Co- dierung der gewandelten Bildblöcke mit einem zweiten Codie¬ rungsverfahren, und
- bei der ein Ausgangspuffer (AP) vorgesehen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der in dem Mittel zur Formatwandlung (FW) die Formatwand¬ lung mit variabler Pixelrate durchgeführt wird.
3. Verfahren zur Formatwandlung von Bildblöcken von einem er¬ sten Codierungsformat in ein zweites Codierungsformat, - bei dem empfangene Bildblöcke mit einem ersten inversen Co¬ dierungsverfahren decodiert werden, sobald die Bildblöcke empfangen wurden (301, 302),
- bei dem die decodierten Bildblöcke in einem ersten Bildspeicher (BSl) gespeichert werden (303), - bei dem für die gespeicherten Bildblöcke eine Formatwand¬ lung in das zweite Codierungsformat duchgeführt wird (304),
- bei dem die gewandelten Bildblöcke in einem zweiten
Ü U CCp C l s-i-Cr \ uj i. / yc oyci uaci L wc i ucn I J U J ) ,
- bei dem die gespeicherten gewandelten Bildblöcke mit einem zweiten Codierungsverfahren codiert werden (306) ,
- bei dem die codierten Bildblöcke in einem Ausgangspuffer (AP) gespeichert werden (307), und - bei dem die gespeicherten codierten Bildblocke zu einer Empfangereinheit übertragen werden (308) .
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Formatwandlung begonnen wird, sobald eine zur Formatwandlung ausreichende Anzahl von Bildblocken decodiert sind.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Formatwandlung mit variabler Pixelrate durchge¬ führt wird.
Applications Claiming Priority (2)
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| DE19608737.6 | 1996-03-06 | ||
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| WO1997033436A1 true WO1997033436A1 (de) | 1997-09-12 |
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ID=7787444
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| EP0920216A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Codierung und zur Decodierung einer Bildsequenz |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CN JP US |
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| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE |
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| DFPE | Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101) | ||
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP Ref document number: 97531321 Format of ref document f/p: F |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |