DE69026357T2

DE69026357T2 - Signalkodierungsgerät für bewegte Bilder

Info

Publication number: DE69026357T2
Application number: DE69026357T
Authority: DE
Inventors: Kuriacose Joseph; Masahiro Wakamori; Takeshi Yukitake; Joel Walter Zdepski
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2010-12-21
Also published as: DE69026357D1; US5089888A; EP0434427A3; EP0434427B1; JPH03190482A; JPH0714209B2; EP0434427A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kodieren eines Bewegtbilder oder Abbildungen darstellenden Signals, die in verschiedenen Systemen wie beispielsweise einem Bildtelefonsystem oder einem Fernsehkonferenzsystem verwendet werden kann.
Einige Bildtelefonsysteme und Fernsehkonferenzsysteme weisen eine Vorrichtung zur Kodierung von Bewegtbild-Signalen auf. Im allgemeinen wird in einer derartigen Kodiervorrichtung für Bewegtbild-Signale eine digitale Signalverarbeitung durchgeführt zur Kompression von Buddaten durch Verwendung einer Bilddatenkorrelation, zur Kompression der Bilddaten durch Quantisierung, und zur Kodierung der Bilddaten in Kodes eines vorbestimmten Formats. Wie nachfolgend ncvh erläutert wird, weist eine Kodiervorrichtung für Bewegtbildsignale gemäß dem Stand der Technik ein Problem auf.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt eine Kodiervorrichtung für Bewegtbild-Signale nach dem Stand der Technik einen Subtrahierer 1 auf, der ein digitales Eingangsbildsignal 2 und ein digitales Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 empfängt und ein Prädiktionsfehlersignal 4 ausgibt, das der Differenz zwischen den Signalen 2 und 3 entspricht.
Ein Auffrischregler 5 empfängt ein Zeitgebersignal 6 und gibt in Abhängigkeit davon ein Auffrischbefehlssignal 7 ab. Ein Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 empfängt das Eingangsbildsignal 2, das Prädiktionsfehlersignal 4 und das Auffrischbefehlssignal 7 und gibt in Abhängigkeit der Signale 2, 4 und 7 ein Wechselsteuersignal 9 ab. Wie nachstehend noch verdeutlicht wird, wählt der Datenverarbeitungs- Betriebsartwähler 8 zwischen einer Inter-Rahmen- Datenverarbeitung und einer Intra-Rahmen-Datenverarbeitung. Ein Schalter 10 empfängt das Eingangsbildsignal 2, das Prädiktionsfehlersignal 4 und das Wechselsteuersignal 9. Der Schalter 10 ist mit dem Eingangsanschluß einer Orthogonal- Transformationseinrichtung 12 verbunden. Der Schalter 10 wählt aus dern Eingangsbildsignal 2 und dem Prädiktionsfehlersignal 4 eines aus und gibt das ausgewählte Signal als ein einer orthogonalen Transformation zu unterziehendes Signal 11 an die Orthogonal-Transformationseinrichtung 12 weiter.
Das durch den Schalter 10 ausgewählte Signal 11 wird mittels der Orthogonal-Transformationseinrichtung 12 einer vorbestimmten orthogonalen Transformation unterzogen, so daß Transformationskoeffizienten auf Grundlage des Signals 11 erzeugt werden. Daten 13, die die Transformationskoeffizienten darstellen, werden von der Orthogonal-Transformationseinrichtung 12 ausgegeben.
Ein Quantisierer 14 empfängt die Transformationskoeffizientendaten 13 und zudem Daten 15, die eine Quantisierungsstufengröße darstellen. Der Quantisierer 14 quantisiert die Transformationskoeffizientendaten 13 mit der durch die Daten 15 dargestellten Quantisierungsstufengröße und wahdelt die Transformationskoeffizientendaten 13 in Daten 16 um, die zweite Transformationskoeffizienten darstellen. Ein Kodierer 17 empfängt die zweiten Transformationskoeffizientendaten 16 und kodiert die Daten 16 in kodierte Daten 18 mit einem vorbestimmten Format. Die kodierten Daten 18 werden von dem Kodierer 17 ausgegeben. Ein Übertragungspuffer 19 der einen Speicher enthält, empfängt die kodierten Daten 18 und speichert sie zeitweise. Danach werden die kodierten Daten 18 als Übertragungssignal 20 von dern Übertragungspuffer 19 ausgegeben. Der Übertragungspuffer 19 erzeugt ein Signal 21, das die in dern internen Speicher verbleibende Menge an kodierten Daten anzeigt, d.h. das die Größe eines von den kodierten Daten belegten Bereichs des internen Speichers angibt. Ein Quantisiererregler 22 empfängt das Signal 21 und erzeugt die Quantisierungsstufengrößendaten 15 auf Grundlage des Signals 21. Die Quantisierungsstufengrößendaten 15 werden von dern Quantisiererregler 22 an den Quantisierer 14 ausgegeben. Dies hat zur Folge, daß die durch den Quantisierer 14 verwendete Quantisierungsstufengröße in Abhängigkeit der Menge an kodierten Daten in dem Puffer gesteuert wird.
Eine invers-orthogonal transformierende Einrichtung 23 empfängt die zweiten Transformationskoeffizientendaten 16. Die zweiten Transformationskoeffizientendaten werden mittels der invers-orthogonal transformierenden Einrichtung 23 einer vorbestimmten invers-orthogonalen Transformation unterzogen und in ein Reproduktionssignal 24 rückgewandelt. Das Reproduktionssignal 24 wird von der invers-orthogonal transformierenden Einrichtung 23 ausgegeben. Ein Addierer 25 empfängt das Reproduktionssignal 24. Ein Schalter 29 empfängt das Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3, das Wechselsteuersignal 9 und ein "0" darstellendes Nullsignal. Der Schalter 29 wählt aus dern Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 und dern Nullsignal in Abhängigkeit des Wechselsteuersignals 9 ein Signal aus und gibt ein dem ausgewählten Signal entsprechendes Signal 26 aus. Der Addierer 25 empfängt das Ausgangssignal 26 von dem Schalter 29. Der Addierer 25 addiert das Reproduktionssignal 24 und das Schalterausgangssignal 26 und vereint die Signale 24 und 26 zu einem dekodierten Signal 27. Ein Schaltungsteil 28, der eine variable Verzögerungsschaltung und einen Bildrahmenspeicher enthält, empfängt das dekodierte Signal 27 und das Eingangsbildsignal 2. Der variabel verzögernde Budrahmenspeicher 28 speichert das dekodierte Signal 27 zeitweise und erzeugt das Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 auf Grundlage des gespeicherten dekodierten Signals 27 und des Eingangsbildsignals 2. Das Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 wird von dern variabel verzögernden Bildrahmenspeicher 28 ausgegeben. Wie nachstehend noch verdeutlicht wird, ist das Inter-Rahrnen-Prädiktionssignal 3 ein bewegungskompensiertes Signal.
Zur Kompensation von Genauigkeitsunterschieden zwischen dem Kodierer des Senders und dem Dekodierer des Empfängers wird eine Auffrischoperation durchgeführt, die auch der Kompensation von bei der Übertragung der kodierten Daten entstehenden Fehlern dient. Ein Bildrahmen, der durch die Signale 11 und 27 dargestellt wird, wird in Blöcke mit jeweils M Bildpunkten und N Zeilen aufgeteilt, wobei M und N vorbestimmte natürliche Zahlen bezeichnen. Die Auffrischoperation umfaßt eine Abtastoperation, so daß Blöcke nacheinander und periodisch zum Auffrischen ausgewählt werden. Der aufzufrischende Block wird zyklisch gewechselt, so daß innerhalb einer vorgegebenen Zeit alle Blöcke aufgefrischt werden. Es wird eine Entscheidung dahingehend durchgeführt, ob der Auffrischvorgang für alle Blöcke durchgeführt werden soll, oder nicht. Für jeden aufzufrischenden Block sendet der Auffrischregler 5 ein Auffrischbefehlssignal 7 an den Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 aus. Das Verhältnis zwischen der Anzahl von aufgefrischten Blöcken eines Rahmens und der Gesamtzahl von Blöcken in jedem Rahmen entspricht einem vorbestimmten Verhältnis, das derart gewählt wird, daß alle Blöcke in ungefähr 10 Sekunden aufgefrischt werden. Die Periode innerhalb der alle Blöcke aufgefrischt werden wird Auffrischperiode bezeichnet.
Wenn das Auffrischbefehlssignal 7 aktiv ist, wählt der Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 die Intra-Rahmen-Datenverarbeitung aus. Ist das Auffrischbefehlssignal 71 inaktiv, wählt der Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 in Abhängigkeit des Eingangsbildsignas 2 und des Prädiktionsfehlersignals 4 entweder die Inter-Rahmen-Datenverarbeitung oder die Intra-Rahmen-Datenverarbeitung aus. Wird die Intra-Rahmen-Datenverarbeitung gewählt, so wird der Schalter 10 durch das Wechselsteuersignal 9 derart gesteuert, daß das Eingangsbildsignal 2 durch den Schalter 10 ausgewählt wird, um dadurch die Intra-Rahmen-Datenverarbeitung zu ermöglichen. Wird die Inter-Rahmen-Datenverarbeitung gewählt, so wird der Schalter 10 durch das Wechselsteuersignal 9 derart gesteuert, daß das Prädiktionsfehlersignal 4 durch den Schalter 10 ausgewählt wird, um die Inter-Rahmen-Datenverarbeitung zu ermöglichen. Der Quantisierer 14 ist von einem linearen Typ. Wie bereits beschrieben, werden die von der Orthogonal- Transforrnationseinrichtung 12 ausgegebenen Transformationskoeffizienten 13 durch den Quantisierer 14 mit der durch die Daten 15 dargestellten Quantisierungsstufengröße quantisiert, so daß die Transformationskoeffizienten 13 durch den Quantisierer 14 in die zweiten Transformationskoeffizienten 18 umgewandelt werden. Der Quantisiererregler 22 verändert die Quantisierungsstufengröße entsprechend der im Puffer verbleibenden Kodemenge, die durch das Signal 21 dargestellt wird. Der Quantisierer 14 und der Kodierer 17 stehen miteinander in Beziehung, so daß die Bitzahl der von dern Kodierer 17 ausgegebenen kodierten Daten 18 von der durch den Quantisierer 14 verwendeten Quantisierungsstufengröße abhängen wird. Der Quantisierer 14, der Kodierer 17, der Übertragungspuffer 19 und der Quantisiererregler 22 bilden einen geschlossenen Regelkreis der der Beibehaltung einer vorbestimmten Menge (Bitmenge oder Bitzahl) oder weniger an kodierten Daten in dem Übertragungspuffer 19 dient.
Wie bereits erläutert, wechselt das durch den Schalter 29 gewählte Signal in Abhängigkeit des Wechselsteuersignals 9. Wird mittels des Datenverarbeitungs-Betriebsartwählers 8 die Inter-Rabmen-Datenverarbeitung gewählt, wird der Schalter 29 durch das Wechselsteuersignal 9 derart gesteuert, daß das Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 durch den Schalter 29 ausgewählt wird, um die Inter-Rahmen-Datenverarbeitung zu ermöglichen. Wird die Intra-Rahmen-Datenverarbeitung durch den Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 gewählt, wird der Schalter 29 durch das Wechselsteuersignal 9 derart gesteuert, daß das Nullsignal durch den Schalter 29 ausgewählt wird, um dadurch die Intra-Rahmen-Datenverarbeitung zu ermöglichen. Das Ausgangssignal 26 von dem Schalter 29 und das Ausgangsreproduktionssignal 24 von der inverstransformierenden Einrichtung 23 werden durch den Addierer 25 zu dern dekodierten Signal 27 vereinigt. Das dekodierte Signal 27 wird in einem Speicherbereich. des variabel verzögernden Bildrahmenspeichers 28 gespeichert. Der variabel verzögernde Bildrahmenspeicher 28 weist einen Bewegungsdetektor auf, der das gespeicherte dekodierte Signal 27 und das Eingangsbildsignal 2 vergleicht und der auf Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen den Signalen 27 und 2 einen Bewegungsvektor ermittelt. Der ermittelte Bewegungsvektor stellt eine Bewegung des durch das Eingangsbildsignal 2 repräsentierten Bildes dar. Der variabel verzögernde Bildrahmenspeicher 28 weist einen Bewegungskompensierer auf, der das gespeicherte dekodierte Signal 27 einer Bewegungskompensation in Abhängigkeit des Bewegungsvektors unterzieht und dadurch das gespeicherte dekodierte Signal 27 in das bewegungskompensierte Inter- Rahmen-Prädiktions signal 3 umwandelt.
Wie in Fig. 2 dargestellt, enthält der Quantisiererregler 22 ein ROM 30, der verschiedene Quantisierungsstufengrößen darstellende Daten speichert. Das Signal 21 wird dern ROM 30 als Adreßsignal eingegeben und der ROM 30 gibt eine Quantisierungsstufengröße darstellende Daten 15 aus, die sich als Funktion von der durch das Signal 21 repräsentierten Menge an kodierten Daten verändert. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die durch. die Daten 15 repräsentierte Quantisierungsstufengröße in abgestufter Weise ungefähr proportional zu der Menge an kodierten Daten in dem Puffer.
In der Bewegtbild-Kodiervorrichtung nach dern Stand der Technik gemäß Fig. 1 ist die durch dern Quantisierer 14 verwendete Quantisierungsstufengröße unabhängig davon, ob der durch dern Quantisierer 14 quantisierte Block gerade aufgefrischt wird oder nicht, so daß ein aufgefrischter Block zu einer niedrigen Bildqualität neigt.
Es ist Aufgabe dieser Erfindung, eine verbesserte Kodiervorrichtung für Bewegtbildsignale bereitzustellen.
Gemäß vorliegender Erfindung wird eine Kodiervorrichtung für Bewegtbildsignale bereitgestellt mit:
einer Einrichtung zum Auffrischen eines Anteils von Bilddaten, und
einer Einrichtung zum Quantisieren einer in den Bilddaten enthaltenen Information unter Verwendung einer variablen Quantisierungsstufengröße, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung zum Andern der Quantisierungsstufengröße der Quantisiereinrichtung in Abhängigkeit davon, ob die durch die Quantisiereinrichtung quantisierte Information dern aufgefrischten Anteil der Bilddaten entspricht oder nicht.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, wobei:
Fig. 1 eine Blockschaltung einer Bewegtbildsignalkodiervorrichtung zeigt.
Fig. 2 zeigt eine Blockschaltung des Quantisierreglers gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen einer Quantisierungsstufengröße und einer in einem Puffer verbleibenden Kodemenge in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 darstellt.
Fig. 4 zeigt eine Blockschaltung einer Bewegtbildkodiervorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
Fig. 5 zeigt eine Blockschaltung des Quantisiererreglers gemäß Fig. 4.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen Diagramme, die Verhältnisse zwischen einer Quantisierungsstufengröße von aufgefrischten Blöcken und einer Quantisierurngsstufengröße von nichtaufgefrischten Blöcken in der Vorrichtung gemäß Fig. 4 darstellen.
Fig. 9 zeigt eine Blockschaltung eines Teils des variabel verzögernden Bildrahmenspeichers gemäß Fig. 4.
Wie in Fig. 4 dargestellt, umfaßt eine Bewegtbildsignalkodiervorrichtung nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einen Subtrahierer 1, der ein digitales Eingangssignal 2 und ein Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 empfängt und ein der Differenz zwischen den Signalen 2 und 3 entsprechendes Prädiktionsfehlersignal 4 ausgibt.
Ein Auffrischregler 5 empfängt ein Zeitgebersignal 6 und gibt im Ansprechen auf das Zeitgebersignal 6 ein Auffrischbefehlssignal 7 ab. Ein Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 empfängt das Eingangsbildsignal 2, das Prädiktionsfehlersignal 4 und das Auffrischbefehlssignal 7 und gibt in Abhängigkeit der Signale 2, 4 und 7 ein Wechselsteuersignal 9 ab. Wie nachstehend noch verdeutlicht wird, wählt der Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 zwischen einer Inter-Rahmen-Datenverarbeitung und einer Intra-Rahmen- Datenverarbeitung. Ein Schalter 10 empfängt das Eingangsbildsignal 2, das Prädiktionsfehlersignal 4 und das Wechselsteuersignal 9. Der Schalter 10 ist mit dern Eingangsanschluß einer Orthogonal-Transforrnationseinrichtung 12 verbunden.
Der Schalter 10 wählt aus dem Eingangsbildsignal 2 und dem Prädiktionsfehlersignal 4 eines aus und überträgt das ausgewählte Signal als ein einer orthogonalen Transformation zu unterziehendes Signal 11 an die Orthogonal-Transformationseinrichtung 12.
Das durch den Schalter 10 ausgewählte Signal 11 wird durch die Orthogonal-Transformationseinrichtung 12 einer vorbestimmten orthogonalen Transformation unterzogen, so daß Transformationskoeffizienten auf Grundlage des Signals 11 erzeugt werden. Transformationskoeffizienten darstellenden Daten 13 werden von der Orthogonal-Transformationseinrichtung 12 ausgegeben.
Ein Quantisierer 14 empfängt die Transformationskoeffizientendaten 13 und ebenso eine Quantisierungsstufengröße darstellende Daten 33. Der Quantisierer 14 quantisiert die Transformationskoeffizientendaten 13 mit der durch die Daten 33 dargestellten Quantisierungsstufengröße und wandelt die Transformationskoeffizientendaten 13 in zweite Transforrnationskoeffizienten darstellende Daten 16 um. Ein Kodierer 17 empfängt die zweiten Transformationskoeffizientendaten 16 und kodiert die Daten 16 in kodierte Daten 18 mit einem vorbestimmten Format. Die kodierten Daten 18 werden von dem Kodierer 17 ausgegeben. Ein Übertragungspuffer 19 mit einem Speicher empfängt die kodierten Daten 18 und speichert sie zeitweise. Danach werden die kodierten Daten 18 von dem Übertragungspuffer 19 als ein Übertragungssignal 20 ausgegeben. Der Übertragungspuffer 19 erzeugt ein die in dem internen Speicher verbleibende Menge an kodierten Daten, d.h. die Größe eines von den kodierten Daten belegten Bereichs des internen Speichers, darstellendes Signal 21. Ein Quantisiererregler 31 empfängt das Auf-frischbefehlssignal 7, das Signal 21 und ein Signal 32, das eine Bewegt-/Fest- Information darstellt, und erzeugt die Quantisierungsstufengrößendaten 33 auf Grundlage der Signale 7, 21 und 32. Die Quantisierungsstufengrößendaten 33 werden von dern Quantisiererregler 31 an den Quantisierer 14 ausgegeben. Dies führt dazu, daß die durch dern Quantisierer 14 angewandte Quantisierungsstufengröße in Abhängigkeit des Auffrischbefehlssignal 7, des Signals 21 und des Bewegt/Fest-Informationssignals 32 gesteuert wird.
Eine invers-orthogonal transformierende Einrichtung 23 empfängt die zweiten Transformationskoeffizientendaten 16. Die zweiten Transformationskoeffizientendaten 16 werden durch die invers-orthogonal transformierende Einrichtung 23 einer vorbestimmten inversen orthogonalen Transformation unterzogen und in ein Reproduktionssignal 24 rückgewandelt. Das Reproduktionssignal 24 wird von der invers-orthogonal transformierenden Einrichtung 23 ausgegeben. Ein Addierer 25 empfängt das Reproduktionssignal 24. Ein Schalter 29 empfängt das Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3, das Wechselsteuersignal 9 und ein "0" darstellendes Nullsignal. Der Schalter 29 wählt aus dem Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 und dern Nullsignal in Abängigkeit des Wechselsteuersignals 9 eines aus und gibt ein dem ausgewählten Signal entsprechendes Signal 26 aus. Der Addierer 25 empfängt das Ausgangssignal 26 von dem Schalter 29. Der Addierer 25 addiert das Reproduktionssignal 24 und das Schalterausgangssignal 26 und vereinigt die Signale 24 und 26 zu einem dekodierten Signal 27. Ein Schaltungsteil 28, der eine variable Verzögerungsschaltung und einen Bildrahmenspeicher enthält, empfängt das dekodierte Signal 27 und das Eingangsbildsignal 2. Der Bildrahmenspeicher 28 mit variabler Verzögerung speichert das dekodierte Signal 27 zeitweise und erzeugt das Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 und das Bewegt-/Fest-Informationssignal 32 auf Grundlage des gespeicherten dekodierten Signals 27 und des Eingangsbildsignals 2. Das Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 und das Bewegt-/Fest-Informationssignal 32 werden von dem variabel verzögernden Bildrahmenspeicher 28 ausgegeben. Wie nachfolgend noch verdeutlicht wird, ist das Inter-Rahmen- Prädiktionssignal 3 ein bewegungskompensiertes Signal.
Nachfolgend wird die Bewegtbildsignal-Kodiervorrichtung gemäß Fig. 4 näher beschrieben. Zur Kompensation von Genauigkeitsunterschieden zwischen dem Kodierer des Senders und dem Dekodierer der Empfängerseite und auch zur Kompensation von Fehlern in den kodierten Daten, die während der Datenübertragung auftreten, wird eine Auffrischoperation durchgeführt. Ein durch die Signale 11 und 27 dargestellter Bildrahmen wird in Blöcke aufgeteilt, die alle M Bildpunkte und N Zeilen aufweisen, wobei M und N vorbestimmte natürliche Zahlen bezeichnen. Die Auffrischoperation umfaßt eine Abtastoperation so daß Blöcke nacheinander und periodisch zum Auffrischen ausgewählt werden. Der aufzufrischende Block wird zyklisch gewechselt, so daß innerhalb einer gegebenen Zeitdauer alle Blöcke aufgefrischt werden. Es wird eine Entscheidung dahingehend durchgeführt, ob jeder Block aufzufrischen ist oder nicht. Für jeden aufzufrischenden Block sendet der Auffrischregler 5 ein in einem aktiven Zustand befindliches Auffrischbefehlssignal 7 an den Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8. Das Verhältnis zwischen der Anzahl aufgefrischter Blöcke innerhalb eines Budrahmens und der gesamten Anzahl von Blöcken in einem Bildrahmen entspricht einem vorbestimmten Verhältnis, das derart gewählt wird, daß alle Blöcke in ungefähr 10 Sekunden aufgefrischt werden. Die zum Auffrischen aller Blöcke benötigte Zeitdauer wird Auffrischperiode genannt. Ist das Auffrischbefehlssignal 7 aktiv, wählt der Datenverarbeltungs- Betriebsartwähler 8 die Intra-Rahrnen-Datenverarbeitung. Ist das Auffrischbefehlssignal 7 inaktiv, wählt der Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 entweder die Inter-Rahmen- Datenverarbeitung oder die Intra-Rahmen-Datenverarbeitung entsprechend dem Eingangsbildsignal 2 und dern Prädiktionsfehlersignal 4. Wird die Intra-Rahmen-Datenverarbeitung gewählt, so wird der Schalter 10 durch das Wechselsteuersignal 9 derart gesteuert, daß das Eingangsbildsignal 2 durch den Schalter 9 ausgewählt wird, um dadurch die Intra-Rahmen- Datenverarbeitung zu ermöglichen. Wird die Inter-Rahmen- Datenverarbeitung gewählt, so wird der Schalter 10 durch das Wechselsteuersignal 9 derart gesteuert, daß das Prädiktionsfehlersignal 4 durch den Schalter 9 ausgewählt wird, um dadurch die Inter-Rahmen-Datenverarbeitung zu ermöglichen.
Der Quantisierer 14 ist von einem linearen Typ. Wie vorstehend bereits erläutert, werden die von der Orthogonal- Transformationseinrichtung 12 ausgegebenen Transformationskoeffizienten 13 durch den Quantisierer 14 mit der durch die Daten 33 dargestellten Quantisierungsstufengröße quantisiert, so daß die Transformationskoeffizienten 13 durch den Quantisierer 14 in zweite Transformationskoeffizienten 16 umgewandelt werden. Der Quantisiererregler 31 verändert die Quantisierungsstufengröße in Abhängigkeit der in dern Puffer verbleibenden Datenmenge, die durch das Signal 21 repräsentiert wird. Der Quantisierer 14 und der Kodierer 31 stehend miteinander in Beziehung, so daß die Bitzahl der Ausgangskodes des Kodierers 17 von der durch den Quantisierer 14 angewandten Quantisierungsstufengröße abhängig sein wird. Der Quantisierer 14, der Kodierer 17, der Übertragungspuffer 19 und der Quantisiererregler 31 bilden eine geschlossene Regelschleife, die dazu dient, eine gewünschte Menge (Bitmenge oder Bitzahl) oder weniger an kodierten Daten in dem Übertragungspuffer 19 beizubehalten.
Wie bereits erläutert, wird die Signalauswahl durch den Schalter 29 in Abhängigkeit des Wechselsteuersignals 9 verändert. Wird die Inter-Rahmen-Datenverarbeitung durch den Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 gewählt, so wird der Schalter 29 durch das Wechselsteuersignal 9 derart gesteuert, daß das Inter-Rahmen-Prädiktionssignal 3 durch den Schalter 29 ausgewählt wird, um dadurch die Inter-Rahmen- Datenverarbeitung zu ermöglichen. Wird die Intra-Rahmen- Datenverarbeitung durch den Datenverarbeitungs-Betriebsartwähler 8 gewählt, so wird der Schalter 29 durch das Wechselsteuersignal 9 derart gesteuert, daß das Nullsignal durch den Schalter 29 ausgewählt wird, um dadurch die Intra-Rahmen- Datenverarbeitung zu ermöglichen. Das Ausgangssignal 26 von dern Schalter 29 und das Ausgangsreproduktionssignal 24 von der invers-transformierenden Einrichtung 23 werden durch den Addierer 25 zu dern dekodierten Signal 27 vereinigt. Das dekodierte Signal 27 wird in einem Speicherbereich des variabel verzögernden Bildrahmenspeichers 28 gespeichert. Der variabel verzögernde Bildrahmenspeicher 28 weist einen Bewegungsdetektor auf, der das gespeicherte dekodierte Signal 27 und das Eingangsbildsignal 2 miteinander vergleicht und einen Bewegungsvektor auf Grundlage des Ergebnisses des Vergleichs zwischen den Signalen 27 und 2 ermittelt. Der ermittelte Bewegungsvektor repräsentiert eine Bewegung des durch das Eingangsbildsignal 2 dargestellten Bilds. Der variabel verzögernde Bildrahmenspeicher 28 weist einen Bewegungskompensierer auf, der das gespeicherte dekodierte Signal 27 einer Bewegungskompensation in Abhängigkeit des Bewegungsvektors unterzieht und dadurch das gespeicherte dekodierte Signal 27 in das bewegungskompensierte Inter- Rahmen-Prädiktionssignal 3 umwandelt. Der ermittelte Bewegungsvektor wird direkt oder indirekt als das Bewegt/Fest-Informationssignal 32 verwendet.
Wie bereits erwähnt, steuert der Quantisiererregler 31 die Quantisierungsstufengrößendaten 33 in Abhängigkeit des Auffrischsignals 7, des Signals 21 und des Bewegt-/Fest- Informationssignals 32. Nachfolgend wird der Quantisiererregler 31 näher beschrieben.
Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt der Quantisiererregler 31 ein ROM 34 zur Speicherung von ersten unterschiedlichen Quantisierungsstufengrößen, die für nichtaufgefrischte Blöcke gruppiert und entworfen sind. Das Signal 21 wird dern ROM 34 als ein Adreßsignal zugeführt und der ROM 34 gibt Daten 35 einer ersten Quantisierungsstufengröße ab, die sich als Funktion der durch das Signal 21 dargestellten in dern Puffer verbleibenden Datenmenge verändert. Die ersten Quantisierungsstufengrößendaten 35 werden einem Selektierer 42 als Quantisierungsstufengrößendaten für nichtaufgefrischte Blöcke zugeführt.
Der Quantisiererregler 31 enthält ebenso ROMs 36 und 38. Der ROM 36 speichert Daten zur Darstellung von zweiten unterschiedlichen Quantisierungsstufengrößen, die für aufgefrischte Blöcke eines bewegten Bereichs gruppiert und entworfen wurden. Die Charakteristiken der zweiten Quantisierungsstufengrößen in dern ROM 36 unterscheiden sich von den Charakteristiken der ersten Quantisierungsstufengrößen in dem ROM 34. Die ersten Quantisierungsstufengrößendaten 35 werden dern ROM 36 als ein Adreßsignal zugeführt, und der ROM 36 gibt Daten 37 einer zweiten Quantisierungsstufengröße aus, die sich als Funktion der durch die Daten 35 dargestellten ersten Quantisierungsstufengröße verändert. Der ROM 38 speichert Daten zur Darstellung von dritten unterschiedlichen Quantisierungsstufengrößen, die für aufgefrischte Blöcke eines Festbereichs gruppiert und entworfen wurden. Die Charakteristiken der dritten Quantisierungsstufengrößen in dern ROM 38 unterscheiden sich von den Charakteristiken der ersten Quantisierungsstufengrößen in dern ROM 34 und unterscheiden sich auch von den Charakteristiken der zweiten Quantisierungsstufengrößen in dern ROM 36. Die ersten Quantisierungsstufengrößendaten 35 werden dern ROM 38 als ein Adreßsignal zugeführt, und der ROM 38 gibt Daten 39 einer dritten Quantisierungsstufengröße aus, die sich als Funktion der durch die Daten 35 dargestellten ersten Quantisierungsstufengröße verändert. Die zweiten Quantisierungsstufendaten 37 und die dritten Quantisierungsstufendaten 39 werden einem Selektierer 40 zugeführt. Der Selektierer 40 empfängt das Bewegt-/Fest-Informationssignal 32. Das Bewegt-/Fest-Inforrnationssignal 32 gibt an, ob der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block ein bewegter Bereich des Bildes oder ein fester Bereich des Bildes ist. Der Selektierer 40 wählt in Abhängigkeit des Bewegt-/Fest-Informationssignals 32 die zweiten Quantisierungstufengrößendaten 37 oder die dritten Quantisierungsstufengrößendaten 39 aus und gibt die ausgewählten Daten als Quantisierungsstufengrößendaten 41 für einen aufgefrischten Block aus. Im einzelnen wählt der Selektierer 40 die zweiten Quantisierungsstufengrößendaten 37 aus, wenn der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block aus einem bewegten Bildbereich stammt. Stammt der den durch den Quantisierer 14 transformierten Keeffizientendaten 13 entsprechende Block aus einem festen Bildbereich, so wählt der Selektierer 40 die dritten Quantisierungsstufengrößendaten 39 aus. Die Quantisierungsstufengrößendaten 41 des aufgefrischten Blocks werden dern Selektierer 42 zugeführt. Der Selektierer 42 empfängt das Auffrischbefehlssignal 7. Das Auffrischbefehlssignal 7 gibt an, ob der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block aufgefrischt wird oder nicht. Der Selektierer 42 wählt in Abhängigkeit des Auffrischbefehlssignal 7 entweder die Quantisierungsstufengrößendaten 35 für nichtaufgefrischte Blöcke oder die Quantisierungsstufengrößendaten 41 für aufgefrischte Blöcke aus und gibt die ausgewählten Daten als die Quantisierungsstufengrößendaten 33 aus. Ist im einzelnen der den durch dern Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 ansprechende Block ein nichtaufgefrischter Block, so werden die Quantisierungsstufengrößendaten 35 des nichtaufgefrischten Blocks durch den Selektierer 42 ausgewählt. Ist der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block ein aufgefrischter Block, so werden die Quantisierungsstufengrößendaten 41 für aufgefrischte Blöcke durch den Selektierer 42 ausgewählt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird die für einen nichtaufgefrischten Block entworfene und von den ROM 34 ausgegebene erste Quantisierungsstufengröße durch den Quantisierer 14 verwendet, wenn der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block ein nichtaufgefrischter Block ist. Falls der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block ein aufgefrischter Block eines bewegten Bereichs ist, so wird die für einen aufgefrischten Block eines bewegten Bereichs entworfene und von dem ROM 36 ausgegebene zweite Quantisierungsstufengröße durch den Quantisierer 14 verwendet. Handelt es sich bei dern durch den Quantisierer 14 transformierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechenden Block um einen aufgefrischten Block eines Festbereichs, so wird die für einen aufgefrischten Block eines Festbereichs und von dem ROM 38 ausgegebene dritte Quantisierungsstufengröße durch den Quantisierer 14 verwendet. Demgemäß wird die durch den Quantisierer 14 verwendete Quantisierungsstufengröße in Abhängigkeit davon verändert, ob der dern durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformatonskoeffizientendaten 13 entsprechende Block einem aufgefrischten oder einem nichtaufgefrischten Block entspricht. Daher kann die Verschlechterung der Bildqualität bei aufgefrischten Blöcken verhindert werden.
Es folgt eine nähere Beschreibung des Verhältnisses zwischen der Quantisierungsstufengröße für nichtaufgefrischte Blöcke und der Quantisierungsstufengröße für aufgefrischte Blöcke, die durch die gleichzeitig auftretenden Daten 35 bzw. 41 dargestellt werden. Die Buchstaben θn und θr werden nun eingeführt zur Darstellung der Quantisierungsstufengröße für nichtaufgefrischte Blöcke bzw. der Quantisierungsstufengröße für aufgefrischte Blöcke. Gemäß dern linken Teil der Fig. 6 ist die Quantisierungsstufengrößen θr für aufgefrischte Blöcke kleiner als die durch eine nach unten gerichtete konvexe Funktion "f" bestimmte Quantisierungsstufengröße θn, wenn der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block einem Block eines Festbereichs entspricht. Wie im rechten Teil der Fig. 6 gezeigt, ist die Quantisierungsstufengröße θr für aufgefrischte Blöcke kleiner als die durch die nach unten gerichtete konvexe Funktion "g" bestimmte Quantisierungsstufengröße θn für nichtaufgefrischte Blöcke, wenn der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block einem Block eines bewegten Bereichs entspricht. Die Werte der Funktion "g" sind größer als die entsprechenden Werte der Funktion "f".
Es ist zu beachten, daß das Verhältnis zwischen der Quantisierungsstufengröße θn für nichtaufgefrischte Blöcke und der Quantisierungsstufengröße θr in folgender Weise modifiziert werden kann. Entsprechend einer ersten im linken Teil der Fig. 7 gezeigten Modifikation ist die Quantisierungsstufengröße θr für aufgefrischte Blöcke auf einen vorbestimmten minimalen Wert θmin festgelegt, während sich die Quantisierungsstufengröße θn für nichtaufgefrischte Blöcke verändert, wenn der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block ein Block eines Festbereichs ist. Gemäß der ersten Modifikation ist, wie im linken Teil der Fig. 7 gezeigt, die Quantisierungsstufengröße θr für aufgefrischte Blöcke auf einen vorbestimmten Wert θmov festgelegt, während die Quantisierungsstufengröße θn für nichtaufgefrischte Blöcke sich verändert, wenn der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block einem Block eines bewegten Bereichs entspricht. Der vorbestimmte Wert θmov ist größer als der minimale Wert θmin.
Entsprechend einer zweiten Modifikation ist, wie im linken Teil der Fig. 8 gezeigt, die Quantisierungsstufengröße θr für aufgefrischte Blöcke gleich dem größeren Wert aus dem minimalen Wert θmin und dem Produkt einer vorbestimmten positiven Konstante "a" und der Quantisierungsstufengröße θn für nichtaufgefrischte Blöcke, wenn der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block einem Block eines Festbereichs entspricht. Die Konstante "a" ist kleiner als 1.
Entsprechend der zweiten Modifikation ist, wie im rechten Teil der Fig. 8 gezeigt, die Quantisierungsstufengröße θr für aufgefrischte Blöcke gleich dem größeren Wert aus dem minimalen Wert θmin und dem Produkt aus einer vorbestimmten positiven Konstante "b" und der Quantisierungsstufengröße θn für nichtaufgefrischte Blöcke, wenn der den durch den Quantisierer 14 quantisierten Transformationskoeffizientendaten 13 entsprechende Block einem Block eines bewegten Bereichs entspricht. Die Konstante "b" ist größer als die Konstante "a" aber kleiner als 1.
Nachfolgend wird die Erzeugung des Bewegt-/Fest-Informationssignals 32 beschrieben. Wie in Fig. 9 dargestellt, umfaßt der variabel verzögernde Bildrahmenspeicher 28 einen Bewegungsdetektor 80, der einen Bewegungsvektor für alle Daten 81 erzeugt, die einen Bildrahmen bildende Blöcke repräsentieren. Die Bewegungsvektordaten 81 werden von dem Bewegungsdetektor 80 an einen innerhalb des variabel verzögernden Bildrahmenspeichers 28 befindlichen Vergleicher 82 ausgegeben. Der Bewegungsvektor wird durch eine zweidimensionale Darstellung mit horizontalen und vertikalen Komponenten X und Y beschrieben und wird mit (X, Y) bezeichent.
Daten 83, die einen vorbestimmten Vektor (0,0) darstellen, d.h. einen Vektor zur Anzeige eines stationären Zustands, werden dern Vergleicher 82 zugeführt. Der Vergleicher 82 vergleicht die Bewegungsvektordaten 81 mit den Vektordaten 83 des stationären Zustands. Unterscheiden sich die Bewegungsvektordaten 81 von den Vektordaten 83 des stationären Zustands, d.h. zumindest eine der Komponenten X und Y des Bwegungsvektors ist von "0" verschieden, so gibt der Vergleicher 82 ein "1"-Signal als das Bewegt/-Fest-Informationssignal 32 aus. Stimmen die Bewegungsvektordaten 81 mit den Vektordaten 83 des stationären Zustands überein, d.h. beide Komponenten X und Y des Bewegungsvektors sind gleich "0", so gibt der Vergleicher 82 ein "0"-Signal als das Bewegt-/Fest- Informationssignal 32 aus.

Claims

1. Kodiervorrichtung für Bewegtbildsignale, mit:

einer Einrichtung zum Auffrischen eines Anteils von Bilddaten, und

einer Einrichtung (14) zum Quantisieren einer in den Bilddaten enthaltenen Information unter Verwendung einer variablen Quantisierungsstufengröße,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (31) zum Ändern der Quantisierungsstufengröße in der Quantisiereinrichtung in Abhängigkeit davon, ob die durch die Quantisiereinrichtung quantisierte Information dern aufgefrischten Anteil der Bilddaten entspricht oder nicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit:

einem Übertragungspufferspeicher (19), und

einer Einrichtung (5) zum Erzeugen eines Auffrisch-Befehlssignals (7), wobei die Änderungseinrichtung umfaßt:

eine Einrichtung (34) zum Bestimmen einer ersten Quantisierungsstufengröße (35) für einen normalen, von einem aufgefrischten Block verschiedenen Block auf Grundlage der belegten Kapazität des Pufferspeichers (19),

eine Einrichtung (36-40) zum Bestimmen einer zweiten Quantisierungsstufengröße für die aufgefrischten Blöcke auf Grundlage der ersten Quantisierungsstufengröße, und

eine Einrichtung (42) zum Auswählen entweder der ersten Quantisierungsstufengröße oder der zweiten Quantisierungsstufengröße in Abhängigkeit des Auffrisch-Befehlssignals (7).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit:

einem Übertragungspufferspeicher (19), und einer Einrichtung (5) zum Erzeugen eines Auffrisch-Befehlssignals (7), wobei die Änderungseinrichtung umfaßt:

eine Einrichtung (34) zum Bestimmen einer ersten Quantisierunqsstufengröße (35) für einen normalen, von einem aufgefrischten Block verschiedenen Block auf Grundlage der belegten Kapazität des Pufferspeichers (19),

eine Einrichtung (36) zum Bestimmen einer zweiten Quantisierungsstufengröße (37) für die aufgefrischten Blöcke in einem bewegten Bereich des Bildes auf Grundlage der ersten Quantisierungsstufengröße (35), und

eine Einrichtung (38) zum Bestimmen einer dritten Quantisierungsstufengröße (39) für die aufgefrischten Blöcke in einem festen Bereich des Bildes auf Grundlage der ersten Quantisierungsstufengröße (35),

einer Einrichtung (28) zum Erzeugen eines Bewegt-/Fest-Informationssignals (32), und

eine Einrichtung (40, 42) zum Auswählen einer der ersten Quantisierungsstufengröße, der zweiten Quantisierungsstufengröße und der dritten Quantisierungsstufengröße in Abhängigkeit des Auffrisch-Befehlssignals und des Bewegt-/Fest-Informationssignals.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung (36-40) zum Ändern der Quantisierungsstufengröße in der Quantisiereinrichtung in Abhängigkeit davon, ob die durch die Quantisiereinrichtung quantisierte Information zu einem Bewegtbildbereich oder einem Festbildbereich gehört, falls die durch die Quantisiereinrichtung quantisierte Information dem aufgefrischen Anteil der Bilddaten entspricht.

5. Kodiervorrichtung für Bewegtbildsignale nach Anspruch 1 oder 4, ferner mit einer Einrichtung (17) zum Kodieren eines Ausgangssignals der Quantisiereinrichtung, einer Einrichtung (19) zum zeitweisen Speichern eines Ausgangssignals der Kodiereinrichtung, und einer Einrichtung (31) zum Ändern der Quantisierungsstufengröße in der Quantisiereinrichtung in Abhängigkeit von der Größe des belegten Bereichs der Speichereinrichtung.

6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, ferner mit:

einer Auffrischeinrichtung zum Auffrischen einiger der Signalblöcke.