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1. Gebiet der
Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Einrichtung zur bewegungskompensierten Codierung bzw. bewegungskompensierte
Codierungseinrichtung, eine Decodierungseinrichtung, ein Verfahren
zur bewegungskompensierten Codierung und ein Verfahren zur Decodierung.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Eine bewegungskompensierte Codierungseinrichtung
zur bewegungskompensierten Codierung von Videodaten ist bekannt,
und eine Decodierungseinrichtung zur Decodierung der bewegungskompensiert
codierten Videodaten ist ebenfalls bekannt.
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Die Bewegungskompensation wird im
allgemeinen je Einheit von 16 × 16
Bildelementen bis 8 × 8
Bildelementen ausgeführt.
Die Bewegung eines Bilds, d. h. der Bewegungsvektor, wird bei der
gleichen Einheit erhalten. Eine Genauigkeit des Bewegungsvektors
(MV) beträgt
im allgemeinen ein Bildelement oder ein halbes Bildelement. Falls
die Bewegungskompensation bei der Codierung verwendet wird, wird
der Bewegungsvektor codiert und zu der Decodierungseinrichtungsseite
gesendet.
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7 zeigt
ein Blockschaltbild einer bewegungskompensierten Codierungseinrichtung
gemäß dem Stand
der Technik.
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Eingegebene Videodaten werden über einen Eingabeanschluß 1 einer
Subtraktionseinrichtung 2 und einer Bewegungsschätzeinrichtung 71 zugeführt. Die
Subtraktionseinrichtung 2 subtrahiert ein bewegungskompensiertes
vorhergesagtes Signal 10a von den eingegebenen Videodaten
und führt
einer DCT (diskreten Cosinustransformation) 3 die Differenz
als einen Vorhersagefehler bzw. Prädiktionsfehler zu.
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Die DCT 3 führt einen
Prozeß der
diskreten Cosinustransformation bei 8 × 8 Bildelementen aus und führt einer
Quantisierungseinrichtung 4 die erhaltenen Koeffizienten
zu. Die Quantisierungseinrichtung 4 quantisiert die Koeffizienten
mit einem vorbestimmten Schrittausmaß und gibt mit fester Länge codierte
Koeffizienten zu der Einrichtung zur Codierung mit variabler Länge bzw.
Codierungseinrichtung mit variabler Länge 5 und zu einer Inversquantisierungseinrichtung 9 aus.
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Im allgemeinen wird das Schrittausmaß gemäß einer
Menge von Code gesteuert, um die Datenrate konstant zu halten.
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Die Codierungseinrichtung mit variabler
Länge 5
wandelt Koeffizienten von zweidimensionalen Bildelementen von 8 × 8 durch
eine Zickzackabtastung in eine eindimensionale regelmäßige Anordnung
und codiert die Koeffizienten durch eine Huffman-Codierung. Dieses
Signal eines Prädiktionsfehlers
zwischen Bildern bzw. Zwischenbildprädiktionsfehlersignal wird durch
einen Multiplexer 14 mit codierten Bewegungsvektoren gemultiplext.
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Demgegenüber werden durch die Inversquantisierungseinrichtung 9 und
eine inverse DCT 13 inverse Prozesse der DCT 3 und
der Quantisierungseinrichtung 4 ausgeführt, um den Zwischenbildprädiktionsfehler
wiederherzustellen bzw. wiederzugeben. Der wiedergegebene Prädiktionsfehler
wird zu dem bewegungskompensierten vorhergesagten Signal 10a addiert,
um wiedergegebene Videodaten bereitzustellen, die in einem Videospeicher 73 gespeichert
werden.
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Wiedergegebenes Video von dem Videospeicher 73 wird
der Bewegungsschätzeinrichtung 71 und
einer Einrichtung zur bewegungskompensierten Prädiktion 72 zugeführt. Die
Verarbeitung von der Inversquantisierungseinrichtung 9 zu
dem Videospeicher 73 wird als lokale Decodierung bezeichnet,
bei der es sich im wesentlichen um die gleiche Verarbeitung der
entsprechenden Decodierungseinrichtung handelt.
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Die Einrichtung zur bewegungskompensierten
Prädiktion 72 verschiebt
in dem Videospeicher 73 gespeicherte Videodaten je Block
gemäß den Bewegungsvektoren
von der Bewegungsschätzeinrichtung 71,
um ein bewegungskompensiertes vorhergesagtes Signal 10a zu
erhalten, das der Subtraktionseinrichtung 2 und der Additionseinrichtung 12 zugeführt wird.
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Die Bewegungsschätzeinrichtung 71 führt einen
Blockvergleich zwischen den in dem Videospeicher 73 gespeicherten
wiedergegebenen Videodaten und den eingegebenen Videodaten aus,
wobei die wiedergegebenen Videodaten je Bewegungskompensationsblock
verschoben werden, und bestimmt den Bewegungsvektor MV, der die
beste Übereinstimmung
(den niedrigsten Fehler) zeigt. Der erhaltene Bewegungsvektor wird
einer Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 74 zur Codierung
des Bewegungsvektors und der Einrichtung zur bewegungskompensierten
Prädiktion 72 zugeführt.
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Die Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 74 erhält eine
Differenz zwischen Horizontalkomponenten der Bewegungsvektoren bei
dem vorhergehenden Block (im allgemeinen links) und dem gegenwärtigen Block
und eine Differenz zwischen Vertikalkomponenten der Bewegungsvektoren
bei dem vorhergehenden Block (im allgemeinen links) und dem gegenwärtigen Block
und codiert die Differenzwerte mit Huffman-Codes, um die erhaltene
Codefolge (den Bitstrom) des Bewegungsvektors dem Multiplexer 14 zuzuführen, der
zur Ausgabe eines codierten Signals 15 die Codefolge (den
Bitstrom) des Bewegungsvektors mit der Codefolge (dem Bitstrom)
des Zwischenbildprädiktionsfehlersignals,
d. h. der Ausgabe der Codierungseinrichtung mit variabler Länge 5, multiplext.
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8 zeigt
ein Blockschaltbild einer der in 7 gezeigten
bewegungskompensierten Prädiktionscodierungseinrichtung
entsprechenden Decodierungseinrichtung gemäß dem Stand der Technik.
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Das codierte Signal 15 wird
von einer Eingabe 21 eingegeben und einer Trennungseinrichtung 22 zugeführt, die
das codierte Signal in die Codefolge des Zwischenbildprädiktionsfehlers
und die Codefolge der Bewegungsvektoren trennt. Der Zwischenbildprädiktionsfehler
wird durch eine Einrichtung zur Decodierung mit variabler Länge bzw. Decodierungseinrichtung
mit variabler Länge
23 in den Code mit fester Länge
gewandelt, die 8 × 8
Bildelemente von Koeffizienten ausgibt, die einer Inversquantisierungseinrichtung 9 zugeführt werden.
Die Inversquantisierungseinrichtung 9 und eine inverse
DCT 13 geben wiedergegebene Prädiktionsfehler aus. Demgegenüber wird
die Codefolge der Bewegungsvektoren einer Bewegungsdecodierungseinrichtung 81 zugeführt, die
die Codefolge der Bewegungsvektoren decodiert und die erhaltenen
Bewegungsvektordaten einer Einrichtung zur bewegungskompensierten
Prädiktion 82 zuführt. Die
Einrichtung zur bewegungskompensierten Prädiktion 82 erzeugt
ein Zwischenbildprädiktionssignal,
wobei die in einem Videospeicher 83 gespeicherten Videodaten
gemäß den Bewegungsvektordaten
von der Bewegungsvektordecodierungseinrichtung 81 bewegungskompensiert
werden. Die Additionseinrichtung 12 addiert das Zwischenbildprädiktionsfehlersignal
zu den wiedergegebenen Prädiktionsfehlern,
um wiedergegebene Videodaten 124 auszugeben, die in dem
Videospeicher 83 gespeichert werden. Die Additionseinrichtung 12, die
Inversquantisierungseinrichtung 9 und die inverse DCT in 8 weisen die gleiche Struktur
wie die jeweils in 7 gezeigten
auf.
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Bei dieser bewegungskompensierten
Prädiktionscodierungseinrichtung
und bewegungskompensierten Prädiktionsdecodierungseinrichtung
gemäß dem Stand
der Technik ist die Genauigkeit des Bewegungsvektors festgelegt.
Daher ist es in dem Fall; daß das
Bild eine niedrige Eigenkorrelation zeigt (ein großes Ausmaß von Hochfrequenzkomponenten vorhanden
ist), möglich,
den Prädiktionsfehler
durch die Bewegungsprädiktion
mit hoher Genauigkeit niedrig auszubilden. In dem Fall, daß das Bild
eine hohe Eigenkorrelation zeigt (ein geringes Ausmaß von Hochfrequenzkomponenten
vorhanden ist), trägt die
Bewegungskompensationsprädiktion
mit hoher Genauigkeit jedoch nicht zur Verringerung des Prädiktionsfehlers
bei, so daß die
Bewegungsvektordaten nicht effizient verwendet werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine bessere bewegungskompensierte Codierungseinrichtung,
eine bessere Decodierungseinrichtung, ein besseres Verfahren zur
bewegungskompensierten Codierung und ein besseres Verfahren zur Decodierung
bereitzustellen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
kann dieses Ziel durch eine Vorrichtung zur bewegungskompensierten
Codierung, eine Vorrichtung zur Decodierung, ein Verfahren zur bewegungskompensierten
Codierung und ein Verfahren zur Decodierung wie in den beiliegenden
Patentansprüchen
umrissen erreicht werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Das Ziel und die Merkmale der vorliegenden Erfindung
werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung
in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
leichter ersichtlich, in denen:
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1 ein
Blockschaltbild einer bewegungskompensierten Codierungseinrichtung
dieses Ausführungsbeispiels
der Erfindung zeigt;
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2 ein
Blockschaltbild einer Decodierungseinrichtung für die in 1 gezeigte bewegungskompensierte Prädiktionscodierungseinrichtung
zeigt;
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3 ein
Blockschaltbild der in 1 gezeigten
Bewegungsgenauigkeitsauswahleinrichtung zeigt;
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4A und 4B Blockschaltbilder der
in 3 gezeigten Codemengenschätzeinrichtung
zeigen;
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5 eine
Veranschaulichung dieses Ausführungsbeispiels
zeigt, die Bewegungsvektorgruppen darstellt;
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6A bis 6C grafische Skizzen dieses
Ausführungsbeispiels
zeigen, die die Variation der Menge von Code darstellen;
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7 ein
Blockschaltbild einer bewegungskompensierten Codierungseinrichtung
gemäß dem Stand
der Technik zeigt; und
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8 ein
Blockschaltbild einer Decodierungseinrichtung gemäß dem Stand
der Technik für die
in 7 gezeigte bewegungskompensierte
Prädiktionscodierungseinrichtung
zeigt.
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Die gleichen oder entsprechenden
Elemente oder Teile sind überall
in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Vor der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
ist das Konzept der Erfindung beschrieben.
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Bei der Erfindung wird eine Gesamtmenge von
Code verringert, indem N (eine natürliche Zahl, die größer als
eins ist) Arten von Bewegungsvektoren bei N verschiedenen Genauigkeiten
erhalten werden, die N Arten von Bewegungsvektoren in N Gruppen (Bewegungsvektorblöcken) der
Bewegungsvektoren für
jede der N verschiedenen Genauigkeiten kombiniert werden, N Mengen
von Codes mit den N Arten von Bewegungsvektoren erhalten werden
und eine der N verschiedenen Genauigkeiten, die eine niedrigste
Menge des Codes zeigt, ausgewählt
und ausgegeben wird.
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Daraufhin wird bei dem Bild, das
eine niedrige Eigenkorrelation zeigt (Bild mit feiner Abbildung), die
Genauigkeit der Bewegungskompensation fein, so daß der Zwischenbildprädiktionsfehler
am niedrigsten wird. Bei diesem Abschnitt ist die Bewegung langsam,
so daß die
Menge der Codes der Bewegungsvektoren nicht in hohem Maße steigt.
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Demgegenüber wird bei dem flachen Bild, das
eine hohe Eigenkorrelation zeigt, die Genauigkeit der Bewegungskompensation
grob, so daß die Menge
der Codes der Bewegungsvektoren sinkt. Bei einem derartigen Bild
beeinflußt
die Genauigkeit der Bewegungskompensation den Zwischenbildprädiktionsfehler
nicht allzu sehr. In dem Fall eines sich schnell bewegenden Abschnitts
ist die Eigenkorrelation verursacht durch eine Bewegungsverwischung ebenfalls
hoch.
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Bei der Erfindung werden Daten der
Genauigkeit der Bewegungskompensation zu den ausgegebenen Videodaten
hinzugefügt.
Es handelt sich jedoch wegen ein oder zwei Bit pro Dutzenden von
Blöcken
um eine vernachlässigbare
Menge, und die Gesamtmenge von Codes ist niedrig, da die Genauigkeit der
Bewegungsvektoren ausgewählt
wird, die als die niedrigste geschätzt wird.
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Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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1 zeigt
ein Blockschaltbild einer bewegungskompensierten Codierungseinrichtung
gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Eingegebene Videodaten werden über einen Eingabeanschluß 1 einer
Subtraktionseinrichtung 2 und einer Bewegungsschätzeinrichtung 6 zugeführt. Die
Subtraktionseinrichtung 2 subtrahiert ein bewegungskompensiertes
vorhergesagtes Signal 10a von den eingegebenen Videodaten
und führt
einer DCT (diskreten Cosinustransformation) 3 die Differenz
als einen Prädiktionsfehler
zu.
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Die DCT 3 führt den
Prozeß der
diskreten Cosinustransformation bei 8 × 8 Bildelementen aus und führt einer
Quantisierungseinrichtung 4 die erhaltenen Koeffizienten
zu. Die Quantisierungseinrichtung 4 quantisiert die Koeffizienten
mit einem vorbestimmten Schrittausmaß und gibt mit fester Länge codierte
Koeffizienten zu der Codierungseinrichtung mit variabler Länge 5 und
zu einer Inversquantisierungseinrichtung 9 aus.
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Im allgemeinen wird das Quantisierungsschrittausmaß gemäß einer
Menge von Code gesteuert, um die Datenrate konstant zu halten.
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Die Codierungseinrichtung mit variabler
Länge 5
wandelt Koeffizienten von zweidimensionalen Bildelementen von 8 × 8 durch
eine Zickzackabtastung in eine eindimensionale regelmäßige Anordnung
und codiert die Koeffizienten mit Huffman-Codes.
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Demgegenüber werden durch die Inversquantisierungseinrichtung 9 und
eine inverse DCT 13 inverse Prozesse der DCT 3 und
der Quantisierungseinrichtung 4 ausgeführt, um den Zwischenbildprädiktionsfehler
wiederzugeben. Der Zwischenbildprädiktionsfehler wird durch eine
Additionseinrichtung 12 zu dem bewegungskompensierten vorhergesagten
Signal 10a von einer Einrichtung zur bewegungskompensierten
Prädiktion 10 addiert,
um wiedergegebene Videodaten bereitzustellen, die in einem Videospeicher 11 gespeichert
werden.
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Wiedergegebene Videodaten von dem
Videospeicher 11, d. h. lokale decodierte Videodaten 11a, werden
der Bewegungsschätzeinrichtung 6,
der Einrichtung zur bewegungskompensierten Prädiktion 10 und einer
Bewegungsvektorgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 zugeführt. Die
Verarbeitung von der Inversquantisierungseinrichtung 9 zu
dem Videospeicher 11 wird als lokale Decodierung bezeichnet,
bei der es sich im wesentlichen um die gleiche Verarbeitung einer
nachstehend angeführten
Decodierungseinrichtung handelt.
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Die Einrichtung zur bewegungskompensierten
Prädiktion 10 verschiebt
in dem Videospeicher 11 gespeicherte Videodaten für jeden
Block gemäß ausgewählten Bewegungsvektoren
von einer Bewegungsvektorgenauigkeitsauswahleinrichtung 8,
um ein bewegungskompensiertes vorhergesagtes Signal 10a zu
erhalten, das der Subtraktionseinrichtung 2 und der Additionseinrichtung 12 zugeführt wird.
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Die Bewegungsschätzeinrichtung 6 führt einen
Blockvergleich zwischen den in dem Videospeicher 11 gespeicherten
wiedergegebenen Videodaten und den eingegebenen Videodaten aus,
wobei die wiedergegebenen Videodaten für jeden Bewegungskompensationsblock
verschoben werden (wobei eine Leseadresse verschoben wird), und
bestimmt den Bewegungsvektor MV, der die beste Übereinstimmung (den niedrigsten
Fehler) zeigt, für
jede Genauigkeit der Bewegungskompensation. Die erhaltenen N Sätze von
Bewegungsvektoren bei N Genauigkeiten werden einer Bewegungsvektorkombinationseinrichtung 7 zugeführt, die
die Bewegungsvektoren in einer Bewegungsvektorgruppe (einem Bewegungsvektorblock)
für jede
der N Genauigkeiten kombiniert, wobei N eine natürliche Zahl ist, die größer als
eins ist. Die Bewegungsgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 erhält Gesamtmengen
von Code der N Arten von Bewegungsvektoren und bewegungskompensiert prädiktiv codierten
Videodaten bei den N verschiedenen Genauigkeiten, wählt eine
der N verschiedenen Genauigkeiten aus, die von den N Gesamtmengen die
niedrigste Gesamtmenge zeigt, erzeugt die ausgewählte Genauigkeit der N verschiedenen
Genauigkeiten angebende Genauigkeitsdaten und gibt die der ausgewählten Genauigkeit
der N verschiedenen Genauigkeiten entsprechenden Bewegungsvektoren sowie
die Genauigkeitsdaten aus, d. h. erhält die Gesamtmengen von Code
des Bewegungsvektors und Code von Prädiktionsfehlern je Genauigkeit
je Bewegungsvektorgruppe (Bewegungsvektorblock) und wählt die
Genauigkeit der Bewegungskompensation aus, die von den Gesamtmengen
von Codes die niedrigste Gesamtmenge zeigt, und führt die
Genauigkeitsdaten sowie die ausgewählten Bewegungsvektoren der
Einrichtung zur bewegungskompensierten Prädiktion 10 und der
Bewegungscodierungseinrichtung 16 zu.
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Die Codierungseinrichtung 16 codiert
die Bewegungsvektordaten und die Genauigkeitsdaten.
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Die Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 16 erhält eine
Differenz zwischen Horizontalkomponenten der Bewegungsvektoren bei
dem vorhergehenden Block (im allgemeinen links) und dem gegenwärtigen Block
und eine Differenz zwischen Vertikalkomponenten der Bewegungsvektoren
bei dem vorhergehenden Block (im allgemeinen links) und dem gegenwärtigen Block
und codiert die Differenzwerte mit Huffman-Codes, um die erhaltene
Codefolge des Bewegungsvektors dem Multiplexer 14 zuzuführen.
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Das Prädiktionsfehlersignal wird durch
den Multiplexer 14 mit codierten Bewegungsvektoren und den
Genauigkeitsdaten gemultiplext. D. h., der Multiplexer 14 multiplext
zur Ausgabe eines codierten Signals die Codefolge des Bewegungsvektors
und der Genauigkeitsdaten mit der Codefolge (dem Bitstrom) des Zwischenbildprädiktionsfehlers,
d. h. der Ausgabe der Codierungseinrichtung mit variabler Läge 5.
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Die Bewegungsschätzeinrichtung 6 erhält Bewegungsvektoren
bei verschiedenen Genauigkeiten je Bewegungskompensationsblock.
Genauer werden die Bewegungsvektoren bei einer Genauigkeit von einem
Bildelement und einer Genauigkeit von einem halben Bildelement erhalten.
Es kann eine Genauigkeit von einem viertel Bildelement bereitgestellt
werden.
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Die Bewegungsvektoren bei jeweiligen
Genauigkeiten weisen im wesentlichen nahe Werte auf, aber die Genauigkeiten
sind verschieden. Daraufhin ist es möglich, Bewegungsvektoren einer
niedrigen Genauigkeit zu erhalten, indem die Bewegungsvektoren bei
einer hohen Genauigkeit gerundet werden. Es ist jedoch nicht immer
der Fall, daß der
Prädiktionsfehler
niedrig ist, wenn der spezielle Abstand klein ist, so daß ein Runden
nicht die am besten geeigneten Bewegungsvektoren einer niedrigen
Genauigkeit bereitstellt.
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Insbesondere dann, wenn die Genauigkeiten ein
Bildelement und ein halbes Bildelement betragen, d. h. der Genauigkeitswert
zweifach ist, kann ein Runden einen Versatz bzw. Offset verursachen.
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Da jedoch keine große Differenz
zwischen den Bewegungsvektoren bei der niedrigen Genauigkeit und
der hohen Genauigkeit vorhanden ist, ist es möglich, daß ein Bewegungsvektor einer
hohen Genauigkeit aus einer Differenz von Bewegungsvektoren einer
niedrigen Genauigkeit erhalten wird.
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Die Bewegungsvektorkombinationseinrichtung 7 kombiniert
den Bewegungsvektor bei jeder der Genauigkeiten für jede Bewegungsvektorgruppe.
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5 zeigt
eine Veranschaulichung dieses Ausführungsbeispiels, die Bewegungsvektorgruppen darstellt.
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Die Bewegungsvektorgruppen (Bewegungsvektorblöcke) sind
als eine Gruppe von Blöcken (GOB)
zweidimensional angeordnet.
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Die Größe der Bewegungsvektorgruppe kann
8 × 8
von den Bewegungskompensationsblöcken 51 sein,
ist aber bei diesem Ausführungsbeispiel
in Anbetracht der Signalverarbeitung der eingegebenen Videodaten
und der Fehlerkorrektur vertikal 4 × horizontal 16 von Bewegungskompensationsblöcken 51.
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3 zeigt
ein Blockschaltbild der in 1 gezeigten
Bewegungsgenauigkeitsauswahleinrichtung 8.
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Die Bewegungsgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 wählt eine
Genauigkeit der Vielzahl von Genauigkeiten aus, die von N Gesamtmengen
des Bewegungsvektors die niedrigste Gesamtmenge zeigt, und gibt
die Genauigkeitsdaten sowie den Bewegungsvektor der ausgewählten Genauigkeit
aus. D. h., N Gesamtmengen von Codes der Bewegungsvektoren und des
Prädiktionsfehlers
zwischen Bildern werden je Bewegungsvektorgruppe je Genauigkeit
geschätzt,
und die von N Gesamtmengen von Codes die niedrigste Gesamtmenge
zeigende Genauigkeit wird ausgewählt,
und die der ausgewählten Genauigkeit
entsprechenden ausgewählten
Bewegungsvektordaten sowie die Genauigkeitsdaten werden ausgegeben.
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Ein Bewegungsvektor bei einer Genauigkeit von
einem Bildelement wird einer Verzögerung 31, einer Einrichtung
zur bewegungskompensierten Prädiktion 331 und
einer Bewegungscodierungseinrichtung 361 zugeführt. Die
Verzögerung 31 verzögert die
Bewegungsvektoren der Genauigkeit von einem Bildelement und einer
Genauigkeit von einem halben Bildelement bis zu dem Ende der Beurteilungsverarbeitung,
d. h. verzögert
eine Bewegungsvektorgruppe, und führt dem Schalter 32 die
verzögerten
Bewegungsvektoren zu.
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Die Einrichtungen zur bewegungskompensierten
Prädiktion 331 und 332 weisen
die bekannte Struktur auf und erzeugen aus den lokalen decodierten
Videodaten von dem Videospeicher 11 Prädiktionssignale und führen sie
Subtraktionseinrichtungen 341 und 342 zu. Die
Subtraktionseinrichtungen subtrahieren die Prädiktionssignale von den eingegebenen
Videodaten, um Codemengenschätzeinrichtungen 351 und 352 den
Prädiktionsfehler
zuzuführen.
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4A und 4B zeigen Blockschaltbilder
der in 3 gezeigten Codemengenschätzeinrichtungen.
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Die in 4A gezeigte
Codemengenschätzeinrichtung
schätzt
die Menge von Code aus dem Ausmaß von Prädiktionsfehlern, und die in 4B gezeigte Codemengenschätzeinrichtung
erhält
die Menge von Codes durch eine tatsächliche Codierung der Prädiktionsfehler.
Die in 4A gezeigte Codemengenschätzeinrichtung
umfaßt
ein zweidimensionales Tiefpaßfilter 40 zur
Unterdrückung
von Hochfrequenzkomponenten und einen Akkumulator 41 zur Akkumulation
der tiefpaßgefilterten
Prädiktionsfehler je
Bewegungsvektorgruppe zum Erhalten eines akkumulierten Ausmaßes von
Prädiktionsfehlern
je Gruppe. Eine Codemengenwandlungstabelle 42 wandelt das
akkumulierte Ausmaß in
eine geschätzte Menge
je Bewegungsvektorgruppe. Die Codemengenwandlungstabelle 42 wird
im voraus statistisch erhalten und ist festgelegt.
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Die in 4B gezeigte
Codemengenschätzeinrichtung
umfaßt
eine DCT 43, eine Quantisierungseinrichtung 44,
eine Codierungseinrichtung mit variabler Länge 45 und eine Codemengenberechnungseinrichtung 46.
Die DCT 43, die Quantisierungseinrichtung 44 und
die Codierungseinrichtung mit variabler Länge 45 stellen den Codierungsprozeß bereit,
der der gleiche wie der durch die DCT 3, die Quantisierungseinrichtung 4 und
die Codierungseinrichtung mit variabler Länge 5 ist, um die gleiche Codefolge
bereitzustellen. Die Codemengenberechnungseinrichtung 46 berechnet
die Menge der Codes je Bewegungsvektorgruppe. Die erhaltenen Mengen von
Codes von den Codemengenschätzeinrichtungen 351 und 352 werden
den Additionseinrichtungen 381 bzw. 382 zugeführt.
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Bewegungsvektorcodierungseinrichtungen 361 und 362 erhalten
Mengen von Bewegungsvektorcodes bei einer Genauigkeit von einem
Bildelement und einer Genauigkeit von einem halben Bildelement durch
eine tatsächliche
Codierungsverarbeitung. D. h., die Bewegungsvektorcodierungseinrichtungen 361 und 362 codieren
den Bewegungsvektor durch den gleichen Prozeß wie die in 1 gezeigte Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 16.
Die erhaltenen Mengen des Bewegungsvektors von den Bewegungsvektorcodierungseinrichtungen 361 und 362 werden
den Codemengenschätzeinrichtungen 371 und 372 zugeführt und
den Additionseinrichtungen 381 bzw. 382 zugeführt.
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Die Additionseinrichtung 381 addiert
die geschätzte
Menge von bewegungskompensiertem vorhergesagtem Fehler von der Codemengenschätzeinrichtung 351 zu
der erfaßten
Menge von Bewegungsvektorcodes von der Codemengenschätzeinrichtung 371 und
führt einem
Komparator 39 die Gesamtmenge von Codes zu. Ähnlich addiert
die Additionseinrichtung 382 die geschätzte Menge von bewegungskompensiertem
vorhergesagtem Fehler von der Codemengenschätzeinrichtung 352 zu
der erfaßten Menge
von Bewegungsvektorcodes von der Codemengenschätzeinrichtung 372 und
führt dem
Komparator 39 die Gesamtmenge von Codes zu. Der Komparator 39 vergleicht
die Gesamtmengen und wählt die
Genauigkeit aus, die die niedrigste Gesamtmenge von Codes zeigt,
und führt
dem Schalter 32 und der Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 16 die Genauigkeitsdaten
zu.
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Falls der Bewegungsvektor bei der
Genauigkeit von einem viertel Bildelement erhalten wird, wird die
Gesamtmenge von Codes erhalten und dem Komparator 39 zugeführt, der
die Gesamtmengen von Codes bei Genauigkeiten von einem Bildelement,
einem halben Bildelement und einem viertel Bildelement vergleicht
und die Genauigkeit, die die niedrigste Gesamtmenge von Codes zeigt,
zur Steuerung des Schalters 32 auswählt und der Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 16 die
Genauigkeitsdaten zuführt.
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6A bis 6C zeigen grafische Skizzen
dieses Ausführungsbeispiels,
die die Variation der Mengen von Code darstellen.
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Der Erfinder hat die Variation der
Menge von Codes entdeckt, wobei die Gesamtmenge von Code gemäß der Korrelation
und dem Grad der Bewegung von Bildern variiert.
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In 6A sinkt
in dem Fall der niedrigen Korrelation und des niedrigen Grads der
Bewegung die Menge von Code des Prädiktionsfehlers 102a mit
einer Erhöhung
der Bewegungsvektorgenauigkeit (die Genauigkeit 0,25 Bildelemente
ist höher
als die Genauigkeit 1,0 Bildelemente). Ähnlich sinken in 6B und 6C die Mengen von Code des Prädiktionsfehlers 102b und 102c mit
einer Erhöhung
der Bewegungsvektorgenauigkeit. D. h., die Menge von Code des Prädiktionsfehlers
sinkt immer mit einer Erhöhung
der Bewegungsvektorgenauigkeit.
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In 6A steigt
die Menge von Code des Bewegungsvektors 103a mit einer
Erhöhung
der Bewegungsvektorgenauigkeit. Ähnlich
steigen in 6B und 6C die Mengen von Code der
Bewegungsvektoren 103b und 103c mit einer Erhöhung der
Bewegungsvektorgenauigkeit. D. h., die Menge von Code von Bewegungsvektoren
steigt immer mit einer Erhöhung
der Bewegungsvektorgenauigkeit. Entsprechend variiert die Gesamtmenge
von Code (101a bis 101c) gemäß der Abbildung des Bilds und der
Bewegung. Daraufhin wählt
die Bewegungsvektorgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 die
Bewegungsvektorgenauigkeit gemäß der Gesamtmenge von
Code adaptiv aus.
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Die durch die Bewegungsgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 erhaltenen
Bewegungsvektoren werden der Einrichtung zur bewegungskompensierten
Prädiktion 10 und
der Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 16 zugeführt. Darüber hinaus
führt die
Bewegungsgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 der Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 16 die die
ausgewählte
Genauigkeit des Bewegungsvektors angebenden Genauigkeitsdaten zu.
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Die Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 16 wandelt
die Codes der Bewegungsvektoren in Codes mit variabler Länge. Bei
der Codierung mit variabler Länge
kann es sich um die allgemein bekannte Codierung mit variabler Länge handeln.
Es ist jedoch wünschenswert,
daß die
Codierung mit variabler Länge
je Bewegungsvektorgruppe ausgeführt
wird, um die Bewegungsvektoren wirkungsvoll zu codieren.
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Da die Genauigkeitsdaten je Bewegungsvektorgruppe
gemultiplext werden, werden in der Bewegungsvektorcodierungseinrichtung 16 die
Werte der Bewegungsvektoren als der Bewegungsvektorcode bei einer
Genauigkeit von einem Bildelement normalisiert, und es wird die übliche Wandlungscodetabelle
verwendet.
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In 1 ist
die Verzögerung
nicht speziell gezeigt. Es ist jedoch notwendig, die Verarbeitung der
Prädiktionscodierung
um das Intervall zu verzögern,
das zur Verarbeitung in der Bewegungsvektorkombinationseinrichtung 7 und
der Bewegungsgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 notwendig
ist.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild einer Decodierungseinrichtung für die in 1 gezeigte bewegungskompensierte
Prädiktionscodierungseinrichtung.
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Die codierten Daten werden von einer
Eingabe 21 eingegeben und einer Trennungseinrichtung 22 zugeführt, die
die codierten Daten in die einer Decodierungseinrichtung mit variabler
Länge 23
zugeführte
Codefolge der Zwischenbildprädiktionsfehler und
die einer Bewegungsvektordecodierungseinrichtung 25 zugeführte Codefolge
der Bewegungsvektoren und Genauigkeitsdaten trennt. Der Zwischenbildprädiktionsfehler
wird durch die Decodierungseinrichtung mit variabler Länge 23 in
den Code mit fester Länge
gewandelt, und Koeffizienten von 8 × 8 Bildelementen werden einer
Inversquantisierungseinrichtung 9 zugeführt. Die Inversquantisierungseinrichtung 9 und
eine inverse DCT 13 geben wiedergegebene Prädiktionsfehler
aus. Demgegenüber
wird die Codefolge der Bewegungsvektoren der Bewegungsdecodierungseinrichtung 25 zugeführt, die
die Codefolge der Bewegungsvektoren und der Genauigkeitsdaten decodiert
und die erhaltenen Bewegungsvektordaten, d. h. relative Werte des
Bewegungsvektors und die Genauigkeitsdaten, einer Bewegungsvektorsteuereinrichtung 26 zuführt. Die
Bewegungsvektorsteuereinrichtung 26 multipliziert die relativen
Werte des Bewegungsvektors mit den Genauigkeitsdaten, um die Bewegungsvektoren
wiederzugeben, und führt
einer Einrichtung zur bewegungskompensierten Prädiktion 27 die wiedergegebenen
Bewegungsvektoren zu. Die Einrichtung zur bewegungskompensierten
Prädiktion 27 führt bei
den Videodaten von einem Videospeicher 28 eine Bewegungskompensation
gemäß dem Bewegungsvektor
von der Bewegungsvektorsteuereinrichtung 26 aus und erzeugt
ein bewegungskompensiertes Zwischenbildprädiktionssignal und führt es einer
Additionseinrichtung 12 zu. Die Additionseinrichtung 12 addiert
das bewegungskompensierte Zwischenbildsignal zu den wiedergegebenen
Prädiktionsfehlern,
um wiedergegebene Videodaten 24 auszugeben, die in dem
Videospeicher 28 gespeichert werden. Die Additionseinrichtung 12,
die Inversquantisierungseinrichtung 9 und die inverse DCT 13 in 2 weisen die gleiche Struktur
wie die jeweils in 1 gezeigten
auf.
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Wie vorstehend angeführt wird
bei der Erfindung die Gesamtmenge von Codes verringert, indem eine
Vielzahl von Arten von Bewegungsvektoren bei verschiedenen Genauigkeiten
erhalten wird, eine Vielzahl von Arten von Bewegungsvektoren in
Bewegungsvektorgruppen der Bewegungsvektoren je Genauigkeit kombiniert
wird, Mengen von Codes je Genauigkeit erhalten werden und eine der
verschiedenen Genauigkeiten ausgewählt wird, die eine niedrigste
Menge des Codes zeigt. Die Bewegungskompensation bei der Codierung
wird bei verschiedenen Genauigkeiten ausgeführt, um die Gesamtmenge des
Codes zu verringern. Umgekehrt wird es angenommen, daß die Menge
von Codes (die Datenrate) konstant ist und die Steuerung der Menge
von Code die Quantisierung fein ausbildet, so daß die Qualität des wiedergegebenen
Bilds verbessert wird.
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Wie angeführt umfaßt die Vorrichtung zur bewegungskompensierten
prädiktiven
Codierung gemäß der Erfindung
eine auf eingegebene Videodaten und lokale decodierte Videodaten 11a ansprechende Bewegungsvektorschätzeinrichtung 6 zum
jeweiligen Erhalten von N Arten von Bewegungsvektoren bei N verschiedenen
Genauigkeiten je erstem Block (Bewegungskompensationsblock) 51 von
Bildelementen der Videodaten, die auf die Bewegungsvektorschätzeinrichtung 6 ansprechende
Vektorkombinationseinrichtung 7 zum Kombinieren der N Arten
von Bewegungsvektoren bei jedem zweiten Block (Bewegungsvektorblock) 52 mit
M (4 × 16)
der ersten Blöcke
je N verschiedenen Genauigkeiten, wobei M und N natürliche Zahlen
sind und N größer als
eins ist, die auf die Bewegungsvektorkombinationseinrichtung 7, die
Videodaten und die lokalen decodierten Videodaten 11a ansprechende
Bewegungsvektorgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 zum Erhalten
von N Mengen von Code der N Arten von Bewegungsvektoren, Auswählen einer
der N verschiedenen Genauigkeiten, die die niedrigste Gesamtmenge
des Codes zeigt, Erzeugen von eine der N verschiedenen Genauigkeiten
angebenden Genauigkeitsdaten und Ausgeben der der ausgewählten Genauigkeit
der N verschiedenen Genauigkeiten entsprechenden Bewegungsvektoren,
und eine auf die Videodaten und die Vektorgenauigkeitsauswahleinrichtung 8 ansprechende
Schaltung zur bewegungskompensierten prädiktiven Codierung 53 zur
bewegungskompensierten prädiktiven
Codierung der Videodaten unter Verwendung der ausgegebenen Bewegungsvektoren
bei der ausgewählten
Genauigkeit der N verschiedenen Genauigkeiten, Erzeugen der lokalen
decodierten Videodaten und Ausgeben der bewegungskompensiert prädiktiv codierten
Videodaten, der ausgegebenen Bewegungsvektoren und der Genauigkeitsdaten.
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Es sind eine Decodierungseinrichtung
zur Decodierung von Videodaten durch eine bewegungskompensierte
Prädiktionscodierung
und ein Verfahren zur bewegungskompensierten prädiktiven Codierung von Videodaten
offenbart. N Arten von Bewegungsvektoren bei N verschiedenen Genauigkeiten werden
jeweils je erstem Block von Bildelementen der Videodaten erhalten,
die N Arten von Bewegungsvektoren werden bei jedem zweiten Block
mit M der ersten Blöcke
für jede
der N verschiedenen Genauigkeiten kombiniert, wobei M und N natürliche Zahlen
größer eins
sind, N Mengen von Code der N Arten von Bewegungsvektoren werden
erhalten, und bewegungskompensiert prädiktiv codierte Videodaten
werden unter Verwendung der N Arten der Bewegungsvektoren bei jeder
der Genauigkeiten erhalten; eine der N verschiedenen Genauigkeiten,
die die niedrigste Menge der N Mengen zeigt, wird ausgewählt; die
eine Genauigkeit der N verschiedenen Genauigkeiten angebende Genauigkeitsdaten
werden erzeugt; die der ausgewählten
Genauigkeit der N verschiedenen Genauigkeiten entsprechenden Bewegungsvektoren
werden ausgegeben; und die Videodaten werden unter Verwendung der
ausgegebenen Bewegungsvektoren bei der ausgewählten Genauigkeit der N verschiedenen
Genauigkeiten bewegungskompensiert prädiktiv codiert, und die bewegungskompensiert
prädiktiv
codierten Videodaten, die ausgegebenen Bewegungsvektoren und die
Genauigkeitsdaten werden ausgegeben. Die entsprechende Decodierungseinrichtung
und ein entsprechendes Verfahren sind ebenfalls offenbart.