DE69232680T2

DE69232680T2 - Bildverarbeitungsgerät

Info

Publication number: DE69232680T2
Application number: DE69232680T
Authority: DE
Inventors: Akio Fujii
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-04-23
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 2003-02-06
Anticipated expiration: 2012-04-23
Also published as: ES2096719T3; SG79909A1; EP0566219B1; EP0510921A3; DE69216898D1; JPH04323960A; EP0566219A2; EP0510921A2; DE69216898T2; SG80540A1; US5189530A; EP0566219A3; DE69232680D1; EP0510921B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsverfahren und ein Bildverarbeitungsgerät und insbesondere ein Bildverarbeitungsverfahren und Bildverarbeitungsgerät zur Quantisierung von Frequenzumwandlungsdaten und zur Kodierung der quantisierten Umwandlungsdaten.
In letzter Zeit wurden einige Farbbild-Komprimierungsverfahren vorgeschlagen. Als typisches Farb-Stehbild-Kodierverfahren ist das (nachstehend als ADCT-Verfahren bezeichnete) adaptive diskrete Cosinustransformations-Kodierverfahren vorgeschlagen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Anordnung eines das ADCT-Verfahren verwendenden Bildkodiergeräts. Es wird angenommen, daß ein eingegebenes Bild durch einen (nachstehend als A/D-Wandler bezeichneten) nicht gezeigten Analog- Digital-Wandler in 8 Bit umgewandelte Daten, d. h. durch 256 Abstufungen für jede Farbe dargestellt ist und die Anzahl der Farben drei beträgt, d. h. in diesem Fall Luminanz Y, Farbe PB und Farbe PR.
Die über einen Eingangsanschluß 101 in Fig. 3 eingegebenen digitalen Daten des Luminanzsignals Y werden in einer N · N- DCT-Schaltung 102 in Einheiten von jeweils N · N-Bildelemente umfassenden Unterblöcken einer zweidimensionalen (nachstehend als DCT bezeichneten) diskreten Cosinustransformation unterzogen. Danach werden die Umwandlungskoeffizienten in einem Linearquantisierer 113 mit einer für jeden Umwandlungskoeffizienten unterschiedlichen Quantisierungsschrittgröße linear quantisiert. Die Quantisierungsschrittgrößen für jeweilige Umwandlungskoeffizienten sind durch Werte gegeben, die sich aus der Multiplikation von 2S mit N · N Quantisierungsmatrixelementen ergeben, wobei die Tatsache berücksichtigt wird, daß die visuelle Empfindlichkeit für das Quantisierungsrauschen für jeden Umwandlungskoeffizienten verschieden ist. S ist ein Skalierungsfaktor, der den Wert 0 oder einen positiven oder negativen ganzzahligen Wert annehmen kann. Die Bildqualität oder die zu erzeugenden Daten werden in Abhängigkeit des Werts von S gesteuert.
Ein Beispiel für die Quantisierungsmatrixelemente ist in Fig. 5 für den Fall von 8 · 8 Bildelementen gezeigt. Eine Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung 111 wird durch eine Steuerschaltung 302 gesteuert und erzeugt eine Quantisierungsmatrix für das Luminanzsignal Y. Ein Schalter 114 wird zur Auswahl der Seite a zur Zufuhr der Quantisierungsmatrix für das Luminanzsignal Y zu einem Multiplizierer 110 umgeschaltet. Unter Verwendung des von einer Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 301 zugeführten Skalierungsfaktors S multipliziert der Multiplizierer 110 2S mit jedem quantisierten Element der Quantisierungsmatrix. Die multiplizierten Ergebnisse werden dem Linearquantisierer 103 zugeführt, in dem die Umwandlungskoeffizienten unter Verwendung der zugeführten Ergebnisse linear quantisiert werden.
Nach der Quantisierung werden einem eindimensionalen Prädiktor 104 (nachstehend als DC-Komponenten bezeichnete) Gleichstrom-Umwandlungskoeffizienten zur Berechnung von Prädiktionswerten unter Verwendung mehrerer aneinander angrenzender Unterblöcke zugeführt und Prädiktionsfehler werden in einem Huffman-Kodierer 105 einer Huffman-Kodierung unterzogen. Genauer werden nach der Unterteilung quantisierter Ausgangssignale der Prädiktionsfehler in Gruppen die Identifizierungsnummern der Gruppen, zu denen die Prädiktionsfehler jeweils gehören, zuerst einer Huffman- Kodierung unterzogen, und dann wird unter Verwendung von Codes gleicher Wortlänge dargestellt, welche Werte in jeder Gruppe den jeweiligen Prädiktionsfehlern entsprechen.
Die von den vorstehend angeführten DC-Komponenten verschiedenen Umwandlungskoeffizienten, d. h. die (nachstehend als AC- Komponenten bezeichneten) Wechselstrom-Umwandlungskoeffizienten werden einer Zickzack-Abtastschaltung 106 zugeführt, in der die AC-Komponenten mit zweidimensionalen Frequenzen von einer niederfrequenten Komponente bis zu einer hochfrequenten Komponente wie in Fig. 4 gezeigt im Zickzack abgetastet werden, gefolgt von einer Huffman-Kodierung in einem Huffman- Kodierer 107. Genauer werden jene (nachstehend als kennzeichnende Koeffizienten bezeichneten) Umwandlungskoeffizienten, für die die quantisierten Ausgangssignale nicht 0 sind, in Abhängigkeit ihrer Werte in Gruppen eingeteilt. Die Identifizierungsnummern der eingeteilten Gruppen und die Nummern jener (nachstehend als nicht kennzeichnende Koeffizienten bezeichneten) Umwandlungskoeffizienten, die jeweils zwischen zwei kennzeichnenden Koeffizienten vorhanden sind und für die die quantisierten Ausgangssignale 0 sind, werden paarweise der Huffman-Kodierung unterzogen. Nachfolgend wird unter Verwendung von Codes gleicher Wortlänge dargestellt, welche Werte in jeder Gruppe den kennzeichnenden Koeffizienten entsprechen.
Jeweilige Codefolgen der DC-Komponenten und der AC-Komponenten werden in einem Multiplexer 108 gemultiplext und aus einem Ausgangsanschluß 109 ausgegeben.
Wenn die digitalen Daten der Chrominanzsignale PB, PR über den Eingangsanschluß 101 eingegeben werden, steuert die Steuerschaltung 302 als nächstes die Quantisierungsmatrix- Erzeugungsschaltung 111 zur Erzeugung von Quantisierungsmatrizen für die Chrominanzsignale PB, PR. Der Schalter 114 wird zur Auswahl der Seite B zur Zufuhr der Quantisierungsmatrizen für die Chrominanzsignale zu dem Multiplizierer 110 umgeschaltet. Nachfolgend werden die Chrominanzsignale auf die gleiche vorstehend beschriebene Weise wie das Luminanzsignal Y für die Huffman-Kodierung verarbeitet.
Wenn die Komprimierungsrate (für einen höheren Komprimierungsgrad) aufgrund von Begrenzungen auf einem Übertragungsweg oder aus anderen Gründen erhöht werden muß, werden Steuerinformationen von einem Eingangsanschluß 303 aus eingegeben, so daß die Steuerschaltung 302 eine Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 301 zur Erhöhung des Skalierungsfaktors S steuert. Andererseits wird der Skalierungsfaktor S zum Erhalt eines Bildes hoher Qualität verkleinert.
Da jedoch gemäß dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik bei der Kodierung des Luminanzsignals Y und der Chrominanzsignale PB, PR der gleiche Wert für den Skalierungsfaktor S verwendet wird, tritt ein Nachteil dahingehend auf, daß sich die Bildqualität in Farbbereichen (besonders in roten Bereichen, für die das menschliche Auge empfindlicher ist) um ein merkliches Ausmaß verschlechtert, wenn der Wert des Skalierungsfaktors S für eine hochgradige Komprimierung erhöht wird.
Die Erfindung betrifft die Ausgestaltung eines Bildverarbeitungsgeräts, das eine zufriedenstellende Reproduzierbarkeit von Farben realisieren kann.
In der EP-A-0 323 363 ist ein Bildverarbeitungsgerät offenbart, bei dem eine Quantisierung und Kodierung parallel bei Luminanz- und Farbdaten ausgeführt werden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Farbbildkodiergerät nach Patentanspruch 1 ausgebildet.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Farbbildkodierverfahren nach Patentanspruch 12 ausgebildet.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung anhand von Beispielen in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Standes der Technik.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung zur Veranschaulichung einer Zickzack-Abtastung.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines Beispiels für Quantisierungsmatrixelemente.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild eines Anwendungsbeispiels der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Bei den folgenden Ausführungsbeispielen der Erfindung wird ein mit Quantisierungsmatrixelementen für ein Chrominanzsignal zu multiplizierender Koeffizientenfaktor in Abhängigkeit eines Skalierungsfaktorwerts S&sub0; eines Luminanzsignals Y gesteuert, wodurch das Ausmaß der Verschlechterung der Bildqualität selbst dann verringert wird, wenn der Skalierungsfaktorwert für eine höhere Komprimierungsrate erhöht wird.
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Gemäß der Zeichnung bezeichnet Bezugszahl 101 einen Eingangsanschluß für digitale Bilddaten, Bezugszahl 102 eine DCT-Schaltung für N · N Bildelemente, Bezugszahl 103 einen Linearquantisierer zur linearen Quantisierung von Umwandlungskoeffizienten, Bezugszahl 104 einen eindimensionalen Prädiktor für DC-Komponenten, Bezugszahl 105 einen Huffman-Kodierer, Bezugszahl 106 eine Zickzack-Abtastschaltung zur Abtastung von AC-Komponenten in einem Zickzackmuster, Bezugszahl 107 einen Huffman-Kodierer, Bezugszahl 108 einen Multiplexer zum Multiplexen von Codes der DC- und AC- Komponenten und Bezugszahl 109 einen Ausgangsanschluß. Bezugszahl 110 bezeichnet einen Multiplizierer zur Multiplikation von Quantisierungsmatrixelementen für Luminanz oder Chrominanz mit einem Skalierungsfaktor, Bezugszahl 111 eine Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung zur Erzeugung von Quantisierungsmatrizen für Luminanz und Chrominanz, Bezugszahl 112 eine Steuerschaltung zur Steuerung der Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung und einer Skalierungsfaktor- Erzeugungsschaltung, Bezugszahl 113 eine Skalierungsfaktor- Erzeugungsschaltung zur Erzeugung von Skalierungsfaktoren oder Koeffizienten, die für ein Luminanzsignal Y oder für Chrominanzsignale PB, PR zu multiplizieren sind, die Bezugszahlen 114, 115 bezeichnen Auswählschalter und Bezugszahl 116 bezeichnet einen Eingangsanschluß, über den Steuerinformationen (wie die Menge kodierter Daten) in die Steuerschaltung eingegeben werden.
Es ist anzumerken, daß Komponenten mit den gleichen Funktionen wie jenen in Fig. 3 mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Im folgenden werden nur die unterschiedlichen Komponenten zwischen dem Stand der Technik und diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 113 wird durch die Steuerschaltung 112 zur Erzeugung des Skalierungsfaktorwerts S&sub0; gesteuert, der mit den Quantisierungsmatrixelementen für das Luminanzsignal Y zu multiplizieren ist, und zu diesem Zeitpunkt wird der Schalter 115 zur Auswahl des Kontakts a umgeschaltet. Wenn Umwandlungskoeffizienten des Chrominanzsignals PB durch den Linearquantisierer 103 nach der Kodierung des Luminanzsignals Y linear quantisiert werden, wird die Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 113 durch die Steuerschaltung 112 zur Erzeugung eines Skalierungsfaktors SB für PB gesteuert und der Schalter 115 wird zur Auswahl des Kontakts b umgeschaltet. In diesem Fall wird SB als Funktion von S&sub0; erzeugt, wie beispielsweise nachstehend ausgedrückt ist:
SB = fB(S&sub0;)
Wenn Umwandlungskoeffizienten des Chrominanzsignals PR durch den Linearquantisierer 103 linear quantisiert werden, wird die Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 113 durch die Steuerschaltung 112 zur Erzeugung eines Skalierungsfaktors SR für PR gesteuert, und der Schalter 115 wird zur Auswahl des Kontakts c umgeschaltet. In diesem Fall wird SR als Funktion von S&sub0; erzeugt, wie beispielsweise nachstehend ausgedrückt ist:
SR = fR(S&sub0;)
Beispiele für bei diesem Ausführungsbeispiel verwendbare Funktionsformen von SB, SR sind nachstehend aufgeführt:
i) SB = fB(S&sub0;) = S&sub0; + XB
SR = fR(S&sub0;) = S&sub0; - XR
wobei XB, XR positive Konstanten sind,
ii) SB = fB(S&sub0;) = S&sub0; · KB&sub1; (S&sub0;·0)
S&sub0; · KB&sub2; (S&sub0; < 0)
SR = fR(S&sub0;) = S&sub0; · KR&sub1; (S&sub0;·0)
S&sub0; · KR&sub2; (S&sub0; < 0)
wobei KB&sub1;, KB&sub2;, KR&sub1;, KR&sub2; Konstanten sind,
iii) SB = fB(S&sub0;) = S&sub0; · KB(S&sub0;)
SR = fR(S&sub0;) = S&sub0; · KR(S&sub0;)
wobei KB(S&sub0;), KR(S&sub0;) Funktionen von S&sub0; sind,
iv) SB = fB(S&sub0;) = S&sub0;
SR = fR(S&sub0;) = S&sub0; (S&sub0; < A)
C (S&sub0;·A)
wobei C, A Konstanten sind.
Die optimalen der vorstehend angeführten Funktionen und Konstanten werden in Abhängigkeit der erforderlichen Komprimierungsrate und der Art eines eingegebenen Bildes ausgewählt, so daß die Verschlechterung der Bildqualität minimiert wird. Diese Auswahl kann beispielsweise durch mehrmalige Wiederholung des Kodiervorgangs mit unterschiedlichen Quantisierungskennlinien oder durch parallele Durchführung der Kodiervorgänge mit unterschiedlichen Quantisierungskennlinien erreicht werden, wie nachstehend beschrieben ist.
Als alternatives Verfahren zur Steuerung jeweiliger Quantisierungsschritte für die Chrominanzsignale PB, PR können anstatt der Erzeugung der Skalierungsfaktoren die mit den Quantisierungsmatrixelementen für Chrominanzsignale zu multiplizierenden Koeffizienten selbst gesteuert werden. In diesem Fall erzeugt die Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 113 anstelle der Skalierungsfaktoren für die Chrominanzsignale PB, PR zu multiplizierende Koeffizienten MB, MR. MB, MR sind Funktionen von S&sub0;, wie nachstehend ausgedrückt ist:
MB = gB(S&sub0;), MR = gR(S&sub0;)
Beispiele für in diesem Fall verwendbare Funktionsformen von MB, MR sind nachstehend aufgeführt:
v) MB = gB(S&sub0;) = 2S + TB
MR = gR(S&sub0;) = 2S - TR
wobei TB, TR positive Konstanten sind,
vi) MB = gB(S&sub0;) = CB · 2S
MR = gR(S&sub0;) = CR · 2S
wobei CB, CR Konstanten sind,
vii) MB = gB(S&sub0;) = 2S · CB(S&sub0;)
MR = gR(S&sub0;) = 2S · CR(S&sub0;)
wobei CB(S&sub0;), CR(S&sub0;) Funktionen von S&sub0; sind,
viii) MB = gB(S&sub0;) = 2S
MR = gR(S&sub0;) = 2S (S&sub0; < B)
CO (S&sub0;·B)
Die optimalen der vorstehend angeführten Funktionen und Konstanten werden in Abhängigkeit der erforderlichen Komprimierungsrate und der Art eines eingegebenen Bildes ausgewählt, so daß die Verschlechterung der Bildqualität minimiert wird.
Die Komprimierungsrate kann durch Eingabe von Steuerinformationen über den Eingangsanschluß 116 in die Steuerschaltung 112 und durch Veränderung des Skalierungsfaktorwerts S&sub0; verändert werden. Die Betriebsart für das Verfahren zur Bestimmung der Quantisierungsschritte für die Chrominanzsignale PB, PR kann auch durch Eingabe von Betriebsartinformationen über den Eingangsanschluß 116 in die Steuerschaltung 112 verändert werden.
Da die Skalierungsfaktorwerte des Luminanzsignals Y und der Chrominanzsignale PB, PR wie vorstehend beschrieben durch die Steuerung der Skalierungsfaktorwerte der Chrominanzsignale PB, PR in Abhängigkeit von dem Skalierungsfaktorwert S&sub0; des Luminanzsignals Y eingestellt werden (derart, daß bei einer erforderlichen Erhöhung der Komprimierungsrate ein niedrigerer Skalierungsfaktorwert für PR eingestellt wird, der einer höheren visuellen Empfindlichkeit entspricht, und ein höherer Skalierungsfaktorwert für PB eingestellt wird), kann ein Bild mit geringerer Verschlechterung der Bildqualität selbst dann erhalten werden, wenn die Komprimierungsrate erhöht wird. Durch Steuerung der mit den Quantisierungsmatrixelementen für die Chrominanzsignale zu multiplizierenden Koeffizienten unter Verwendung einer Funktion, wie fB, fR, gB, gR, kann desweiteren die Kodierung effektiver als bei der individuellen Einstellung dieser Koeffizienten durchgeführt werden.
Außerdem kann selbst dann, wenn die Bilddaten eine andere Eingangssignalform (wie GBR-Eingangssignale) als die vorhergehende haben, eine ähnliche Wirkung auch durch Gewichtung der mit den Quantisierungsmatrixelementen zu multiplizierenden Koeffizienten auf eine zu dem vorstehenden Fall ähnliche Weise in Übereinstimmung mit der visuellen Empfindlichkeit des menschlichen Auges erreicht werden (d. h., daß im Fall von GBR-Eingangssignalen die Gewichtung bei dem G-Eingangssignal nahe einem Luminanzsignal, dem B-Eingangssignal und dem R- Eingangssignal in dieser Reihenfolge vorgenommen wird).

(Weiteres Ausführungsbeispiel)

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Komponenten mit den gleichen Funktionen wie jenen gemäß dem Stand der Technik sind durch die gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden nicht beschrieben. Mit gestrichelten Linien umgebene Blöcke a, b und c arbeiten alle auf die gleiche Weise. Jedoch wird in den Block a nur das Luminanzsignal Y, in den Block b nur das Chrominanzsignal PB und in den Block c nur das Chrominanzsignal PR eingegeben. Somit werden das Luminanzsignal und die Chrominanzsignale zur Kodierung getrennt und parallel verarbeitet. Demnach führt eine Steuerschaltung 222 einer Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung 221 ein zur parallelen Verarbeitung geeignetes Steuersignal zu, so daß die Quantisierungsmatrizen für das Luminanzsignal und die Chrominanzsignale in etwa zur gleichen Zeit erzeugt werden. Ebenso wird eine Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 220 durch die Steuerschaltung 222 zur annähernd gleichzeitigen Erzeugung von Skalierungsfaktoren SY, SB, SR für das Luminanzsignal Y und die Chrominanzsignale PB, PR gesteuert. SY, SB, SR sind Funktionen von S&sub0;, wie nachstehend ausgedrückt ist:
SY = S&sub0;, SB = fB(S&sub0;), SR = fR(S&sub0;)
Alternativ dazu kann die Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 220 direkt mit den Quantisierungsmatrixelementen für die Chrominanzsignale zu multiplizierende Koeffizienten erzeugen. In diesem Fall sind für die Chrominanzsignale PB, PR verwendete Koeffizienten MB, MR durch
MB = gB(S&sub0;), MR = gR(S&sub0;)
gegeben.
Somit ist es nicht nur möglich, ein Bild mit geringerer Verschlechterung der Bildqualität selbst bei Erhöhung der Komprimierungsrate zu erhalten, sondern es ist durch die parallele Verarbeitung auch eine Anpassung an eine Kodierung mit hoher Geschwindigkeit möglich, die eine Echtzeitkodierung von Bewegtbildern und dergleichen erlaubt.
Wie vorstehend beschrieben kann durch Einstellung der mit den Quantisierungsmatrixelementen für das Luminanzsignal Y und die Chrominanzsignale PB, PR zu multiplizierenden Skalierungsfaktorwerte oder der Koeffizienten selbst und durch Steuerung der mit den Quantisierungsmatrixelementen für die Chrominanzsignale PB, PR zu multiplizierenden Skalierungsfaktorwerte oder der Koeffizienten selbst in Abhängigkeit des Skalierungsfaktorwerts S&sub0; des Luminanzsignals Y ein Bild mit geringerer Verschlechterung der der Komprimierungsrate entsprechenden Bildqualität erhalten werden (d. h. es kann durch eine derartige Steuerung ein Bild mit geringerer Verschlechterung der Farbbildqualität selbst bei erhöhter Komprimierungsrate erhalten werden, daß beispielsweise ein gegenüber dem des Luminanzsignals Y niedrigerer Skalierungsfaktorwert für das Chrominanzsignal PR eingestellt wird, das eine höhere visuelle Empfindlichkeit besitzt, und ein höherer Skalierungsfaktorwert für das Chrominanzsignal PB eingestellt wird, wenn die Komprimierungsrate erhöht werden muß). Desweiteren kann durch Steuerung der mit den Quantisierungsmatrixelementen für die Chrominanzsignale zu multiplizierenden Koeffizienten unter Verwendung von Funktionen die Kodierung effektiver als im Fall der individuellen Einstellung dieser Koeffizienten durchgeführt werden.
Somit ist es erfindungsgemäß möglich, ein Bildkodiergerät und ein Verfahren auszubilden, durch die ein wiedergegebenes Bild hoher Qualität erhalten werden kann.
Nachstehend ist ein bei einem Bewegtbild-Kodiergerät angewendetes Beispiel der Erfindung ausführlich beschrieben. Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild des Geräts.
In der Zeichnung bezeichnet Bezugszahl 20 einen Eingangsanschluß für ein analoges TV-Signal. Das unter Verwendung eines CCD-Sensors erfaßte und über den Eingangsanschluß 20 eingegebene TV-Signal wird durch einen Analog-Digital-Wandler (A/D- Wandler) 22 in ein digitales 8-Bit-Signal umgewandelt. Das digitale Signal wird durch eine (8 · 8)-Blockausbildungsschaltung 26, die auf eine ähnliche Weise wie die (N · N)- DCT-Schaltung 102 in Fig. 1 arbeitet, in jeweils (8 · 8) Bildelemente umfassende Blöcke unterteilt und die Blöcke werden aufeinanderfolgend einer DCT-Schaltung 28 zugeführt.
Bildelementdaten D&sub1;&sub1; bis D&sub8;&sub8; jedes Blocks werden durch die DCT-Schaltung 28 in eine Datenmatrix X&sub1;&sub1; bis X&sub8;&sub8; für zweidimensionale Frequenzbereiche wie im Fall gemäß Fig. 1 umgewandelt, und dann Quantisierungsschaltungen 32a bis 32d und einer 1-Vollbild-Verzögerungsschaltung 34 zugeführt.
Eine Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung 36 erzeugt Matrizen, die jenen durch die vorstehend beschriebene Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung 111 erzeugten ähnlich sind.
Multiplizierern 38a bis 38d werden Anfangskoeffizienten C&sub1; bis C&sub4; als Steuerkoeffizienten (Skalierungsfaktoren) C von einer Koeffizientenberechnungseinrichtung 48 zugeführt. Wie im Fall von Fig. 1 multiplizieren die Multiplizierer 38a bis 38d Ausgangssignale der Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung 36 und die Steuerkoeffizienten CX für jeweilige Komponenten, d. h. (Wij · CX/C&sub0;), wobei die multiplizierten Ergebnisse an die Quantisierungsschaltungen 32a bis 32d ausgegeben werden. Die Quantisierungsschaltungen 32a bis 32d quantisieren jeweils die Umwandlungskoeffizienten mit den durch die Steuerkoeffizienten C&sub1; bis C&sub4; gesteuerten Quantisierungsschritten und geben die quantisierten Werte an VLCs (Kodierer mit variabler Wortlänge) 40a bis 40d aus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel geben die VLCs 40a bis 40d nicht die tatsächlichen kodierten Daten aus, sondern nur Informationen nb1 bis nb4 der Gesamt-Bitanzahl für jedes Bild, wie es sich aus der entsprechenden Verarbeitung durch einen gewöhnlichen VLC ergibt.
Unter Verwendung der aus den VLCs 40a bis 40d ausgegebenen Informationen nb1 bis nb4 und der Steuerkoeffizienten C&sub1; bis C&sub4; berechnet die Koeffizientenberechnungseinrichtung 48 einen für die Gesamt-Bitanzahl gewünschten Steuerkoeffizienten C&sub5; und gibt ihn an einen Multiplizierer 38e aus.
Die Koeffizientenberechnungseinrichtung 48 gibt außerdem die Steuerkoeffizienten C&sub6;, C&sub7; als Näherungswert von C&sub5; an die Multiplizierer 38f, 38g und andererseits die Steuerkoeffizienten C&sub5; bis C&sub7; jeweils an Anschlüsse 44a bis 44c aus.
Es wird angenommen, daß, wenn Cn u C&sub5; u Cn+1 für C&sub5; gilt, C&sub6; und C&sub7; jeweils den Beziehungen Cn u C&sub6; < C&sub5; und C&sub5; < C&sub7; u Cn+1 genügen und n der Beziehung 1 u n u 3 genügt.
Die Multiplizierer 38e bis 38g multiplizieren wie die Multiplizierer 38a bis 38d jeweils Ausgangssignale der Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung 36 und die Steuerkoeffizienten C&sub5; bis C&sub7;, wobei die multiplizierten Ergebnisse innerhalb einer Vertikalaustastperiode an die Quantisierungsschaltungen 32e bis 32g ausgegeben werden.
Unterdessen werden jene sich aus der Verzögerung von DCT-Umwandlungskoeffizienten um ein Vollbild durch die 1-Vollbild- Verzögerungsschaltung 34 ergebenden DCT-Umwandlungskoeffizienten in die Quantisierungsschaltungen 32e bis 32 g eingegeben.
Die Umwandlungskoeffizienten werden in den Quantisierungsschaltungen 32e bis 32 g mit den durch die Steuerkoeffizienten C&sub5; bis C&sub7; gesteuerten Quantisierungsschritten quantisiert und die quantisierten Werte werden an die VLCs 40e bis 40g ausgegeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel geben die VLCs 40e bis 40g die tatsächlichen kodierten Daten an Eingangspuffer 42a bis 42c und auch die Gesamt-Bitanzahl nb5 bis nb7 an eine Beurteilungsschaltung 50 aus. Die Beurteilungsschaltung 50 gibt ein Ausgangssignal an Schalter 44 und 46 dahingehend aus, um das Quantisierungsergebnis auszuwählen, das geringer als die gewünschte Gesamt-Bitanzahl und dieser am nächsten ist. Die Eingangspuffer 42a bis 42c speichern die kodierten Daten solange, bis die Beurteilungsschaltung 50 das Beurteilungsergebnis ausgibt. Der Schalter 44 wählt entsprechend dem Beurteilungsergebnis einen der Steuerkoeffizienten aus und gibt ihn an einen Multiplexer 52 aus. Außerdem wählt der Schalter 46 eines der kodierten Daten aus und gibt es an den Multiplexer 52 aus. Der Multiplexer 52 multiplext den Steuerkoeffizienten und das kodierte Datum, wonach eine Ausgabe an einen Ausgangsanschluß 54 folgt.
Der Skalierungsfaktor zur Quantisierung der Chrominanzdaten kann anstatt in Abhängigkeit von dem Skalierungsfaktor zur Quantisierung der Luminanzdaten, wie vorstehend beschrieben wurde, unabhängig gesteuert werden. Das heißt, die Luminanzdaten und die Chrominanzdaten können auf vollständig parallele Art und Weise kodiert werden.
Der Skalierungsfaktor kann bei einem Vollbild eines Bildes fest sein, wie vorstehend angeführt ist, oder kann für Blöcke von N · N Bildelementen verändert werden.
Außerdem kann der Skalierungsfaktor in Abhängigkeit der aus der Kodierung resultierenden Menge kodierter Daten oder in Abhängigkeit davon gesteuert werden, ob das Vorlagenbild ein Zeichen und dergleichen enthaltendes Zeilenbild oder ein natürliches Bild ist.
Obwohl bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen die Komponente Y als Luminanzdatum und die Komponenten PB, PR als Chrominanzdaten entnommen wurden, können desweiteren jene Komponenten (Y, CR, CB), (L*, a*, b*), (L*, u*, v*), (Y, u, v) oder dergleichen sein.
Außerdem können die Funktionen der Steuerschaltung 112, der Skalierungsfaktor-Erzeugungsschaltung 113 und der Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung 111 durch eine Zentraleinheit (CPU) und einen mit der Zentraleinheit verbundenen Schreib- Lese-Speicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM) usw. ausgeführt werden.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann innerhalb des in den beiliegenden Patentansprüchen definierten Schutzbereichs der Erfindung verschiedentlich verändert und abgewandelt werden.

Claims

1. Farbbildkodiergerät mit

einer Eingabeeinrichtung (20) zur Eingabe von Bilddaten, die ein Farbbild darstellen und Luminanz- und Chrominanzdaten enthalten,

einer Quantisiereinrichtung (32e-32g) zur Quantisierung der Bilddaten und

einer Kodiereinrichtung (40e-40g) zur Kodierung der quantisierten Bilddaten,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Quantisiereinrichtung einen ersten Quantisierer (32e) zur Quantisierung der Bilddaten unter Verwendung eines ersten Quantisierungsparameters und einen zweiten Quantisierer (32g) zur Quantisierung der gleichen Bilddaten unter Verwendung eines zweiten Quantisierungsparameters enthält, der von dem ersten Quantisierungsparameter verschieden ist, wobei der erste und der zweite Quantisierer beide zur Quantisierung der Luminanzdaten und Chrominanzdaten eingerichtet sind,

die Kodiereinrichtung einen ersten Kodierer (40g) zur Kodierung der durch den ersten Quantisierer quantisierten Bilddaten und einen zweiten Kodierer (40e) zur Kodierung der durch den zweiten Quantisierer quantisierten Bilddaten enthält, und

der erste und der zweite Quantisierer die gleichen Bilddaten parallel quantisieren und der erste und der zweite Kodierer die Kodiervorgänge parallel durchführen.

2. Gerät nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung (50) zur Auswahl zwischen den Ausgaben des ersten und zweiten Kodierers zur Auswahl der Ausgabe des Quantisierungsergebnisses, das sowohl geringer als eine gewünschte Datenmenge als auch dieser am nächsten ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Einrichtung zur Auswahl von Quantisierungsparametern durch Auswertung eines entsprechenden Parameters, der sich auf die Inhalte des Farbbildes bezieht.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung (48) zur Erzeugung des ersten und zweiten Quantisierungsparameters.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Auswerteeinrichtung zur Auswertung von Mengen kodierter Bilddaten, die aus der ersten und zweiten Kodiereinrichtung auszugeben sind.

6. Gerät nach Anspruch 3, wobei die Auswerteeinrichtung enthält:

erste und zweite Anfangsquantisierer (32a-32d),

eine Quantisierungsmatrix-Erzeugungsschaltung (36) zur Erzeugung von Anfangssteuerkoeffizienten für die Anfangsquantisierer, und

erste und zweite Anfangskodiereinrichtungen, die mit den Ausgaben der ersten und zweiten Anfangsquantisierer assoziiert sind und zur Zufuhr von Bitzahlinformationen zu einer Koeffizientenberechnungseinrichtung (48) zur Berechnung von Steuerkoeffizienten für den ersten und zweiten Quantisierer eingerichtet sind.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Umwandlungseinrichtung (28) zur Umwandlung der Bilddaten in Ortsfrequenzkomponenten, wobei die Ausgabe der Umwandlungseinrichtung dem ersten und zweiten Quantisierer zugeführt wird.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Erzeugungseinrichtung (36) zur Erzeugung einer Quantisierungsmatrix für den ersten und zweiten Quantisierer.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kodierer zur Durchführung einer variablen Längenkodierung eingerichtet sind.

10. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingabeeinrichtung einen CCD-Sensor umfasst.

11. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zur Kodierung eines bewegten Farbbildes eingerichtet ist.

12. Verfahren zur Kodierung eines Farbbildes, mit den Schritten

Eingeben von Bilddaten, die ein Farbbild darstellen und Luminanz- und Chrominanzdaten enthalten,

Quantisieren der Bilddaten und

Kodieren der quantisierten Bilddaten,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Quantisierungsschritt eine Quantisierung der Bilddaten unter Verwendung eines ersten Quantisierers, der einen ersten Quantisierungsparameter verwendet, und eine parallele Quantisierung der gleichen Bilddaten unter Verwendung eines zweiten Quantisierers enthält, der einen zweiten Quantisierungsparameter verwendet, der von dem ersten Quantisierungsparameter verschieden ist, wobei der erste und der zweite Quantisierer beide die Luminanz- und die Chrominanzdaten quantisieren, und gekennzeichnet durch den Schritt

paralleles Kodieren der unter Verwendung des ersten Quantisierungsparameters quantisierten Bilddaten und der unter Verwendung des zweiten Quantisierungsparameters quantisierten Bilddaten.

13. Verfahren nach Anspruch 12, mit der Auswahl (50) zwischen den kodierten ersten und zweiten Bilddaten, die parallel kodiert wurden, zur Auswahl der Ausgabe des Quantisierungsergebnisses, das sowohl geringer als eine gewünschte Datenmenge als auch dieser am nächsten ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, ferner mit dem Schritt der Erzeugung (48) des ersten und zweiten Quantisierungsparameters.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, mit der Auswahl von Quantisierungsparametern durch Auswertung eines entsprechenden Parameters, der sich auf die Inhalte des Farbbildes bezieht.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, mit dem Schritt Umwandeln der Bilddaten in Ortsfrequenzkomponenten und Zuführen der Ortsfrequenzkomponenten zur Quantisierung unter Verwendung des ersten und zweiten Quantisierungsparameters über eine Verzögerungsschaltung.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei das Kodieren durch variable Längenkodierer ausgeführt wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, mit der Eingabe der ein Farbbild darstellenden Bilddaten mittels eines CCD-Sensors.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die eingegebenen Bilddaten ein bewegtes Farbbild darstellen.