DE69320731T2

DE69320731T2 - Raum- und Frequenzhybridkodierung eines Videosignals zur Vereinfachung der Bildung von Bildern variabler Auflösung

Info

Publication number: DE69320731T2
Application number: DE69320731T
Authority: DE
Inventors: Atul Riverdale New York 10463 Puri; Andria Hafong Morristown New Jersey 07960 Wong
Original assignee: Telcordia Technologies Inc; AT&T Corp; Bell Communications Research Inc
Current assignee: AT&T Corp; Iconectiv LLC
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1993-06-24
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: CA2098036C; EP0579395A1; JPH06343173A; DE69320731D1; EP0579395B1; US5253056A; CA2098036A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Codierung digitaler Videosignale und Vorrichtungen und Verfahren zur Decodierung digitaler Videosignale.
Weltweit bemüht man sich um eine Verbesserung der Qualität der Erzeugung, Übertragung und Wiedergabe von Videosignalen, weil Videosystemen mit verbesserter Qualität eine große kommerzielle Bedeutung vorhergesagt wird. Bei diesen Bemühungen wird zumindest zum Teil die Auflösung vergrößert, mit der Bilder in entsprechende elektrische Signale umgewandelt werden, indem die bei der Umwandlung von Videobildern in elektrische Signale verwendeten räumlichen und zeitlichen Abtastraten erhöht werden. Diese erhöhte Auflösung bedeutet folglich, daß in einem gegebenen Intervall mehr. Bilddaten erzeugt, verarbeitet und übertragen werden müssen.
Videobilder, wie zum Beispiel die Bilder im Blickfeld einer Fernsehkamera, werden mit einer vorbestimmten Rate abgetastet und in eine Reihe elektrischer Signale umgewandelt, wobei jedes elektrische Signal eine Kenngröße eines vorbestimmten Bereichs des Bildes darstellt, der allgemein als ein Bildelement ("Pel" - picture element) oder Pixel bezeichnet wird. Eine Mehrzahl von Pels, die zu einem vorbestimmten Zeitpunkt erfaßt werden, bilden praktisch ein Standbild (d. h. ein Einzelbild), das die Beschaffenheit des Bildes zu der vorbestimmten Zeit darstellt. Bei der Steigerung der Qualität von Videosignalen, die auf diese Weise erzeugt werden, verwendet man zumindest zum Teil eine größere Anzahl kleinerer Pels zur Darstellung eines gegebenen Einzelbildes und es wird eine große Anzahl von Bildern pro Zeiteinheit erzeugt.
Mit zunehmender Anzahl von Pels für jedes Video-Einzelbild und zunehmender Rate der Erzeugung von Einzelbildern liegt eine zunehmende Menge von Videodaten vor, die in einem gegebenen Intervall erzeugt, übertragen und empfangen werden müssen. Es wurden mehrere Datenkomprimierungsverfahren vorgeschlagen, bei denen versucht wird, qualitativ hochwertigere Videobilder mit derselben Anzahl von Bit und denselben Bitraten zu übertragen, die für qualitativ weniger hochwertige Bilder verwendet werden. Durch den Standard der Motion Picture Experts Group Phase 1 ("MPEG -1") wird ein bestimmter Syntax- und Decodierungsprozeß für ein solches Verfahren bereitgestellt. Dieser Standard wird in dem International Standards Organisation ("ISO") Committee Draft 11172-2, "Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media at up to about 1.5 Mbit/s", November 1991, festgelegt.
Es kann wünschenswert sein, aus einem einzigen übertragenen Videosignal mit hoher Auflösung ein oder mehrere Bilder mit geringerer Auflösung zu gewinnen. Zum Beispiel muß möglicherweise ein Videosignal, das gleichzeitig zu Fernsehempfängern für hochauflösendes Fernsehen ("HDTV") und standardmäßigen Fernsehempfängern gesendet wird, den HDTV-Empfängern Bilder mit einem sehr hohen Auflösungsgrad bereitstellen, und den standardmäßigen Empfängern Bilder mit einem geringeren Auflösungsgrad bereitstellen. Ähnlich muß der Bildauflösungsgrad, der aus einem Videosignal gewonnen werden muß, das auf einem Computerbildschirm mit Fenstern angezeigt wird, mit der Größe eines gegebenen Fensters, in dem es angezeigt wird, verändert werden.
Ein bekanntes Verfahren zur Bereitstellung eines Videosignals, aus dem Bilder mit veränderlicher Auflösung abgeleitet werden können, besteht darin, gleichzeitig eine Menge unabhängiger Kopien einer Videosequenz zu übertragen, wobei jede Kopie für die Wiedergabe mit einem anderen Auflösungsgrad skaliert wird. Dieser Ansatz, der als "Simulcasting" bezeichnet wird, ist einfach, erfordert jedoch eine erhöhte Bandbreite zur Übertragung mehrerer unabhängiger Videobilder. Eine bandbreiteneffektivere Alternative zu Simulcasting ist skalierbares Video. Skalierbares Video ist ein Verfahren, bei dem ein Videosignal codiert und die resultierende Bitsequenz aufgeteilt wird, so daß aus ihr abhängig von dem konkreten im Empfänger eingesetzten Signaldecodierungsverfahren verschiedene Auflösungsstufen abgeleitet werden können.
Leider wird die Codierung und Decodierung von skalierbarem Video innerhalb der Beschränkungen der meisten Videostandards nicht berücksichtigt. Eine besondere Beschränkung der Codierung des MPEG-1- Standards ist das Fehlen von Vorkehrungen zur Vereinfachung der Codierung und Decodierung von skalierbarem Video.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 7 bereitgestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung nach Anspruch 13 bereitgestellt.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren nach Anspruch 19 bereitgestellt.
Die genannten Probleme werden durch den Einsatz eines einzigartigen adaptiven Videocodierungs- und Decodierungsverfahrens gelöst, das die Übertragung, den Empfang, die Speicherung oder das Abrufen eines skalierbaren Videosignals erleichtert. Durch die Erfindung wird es möglich, diese Skalierung sowohl im Orts- als auch im Frequenzbereich durchzuführen. In einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung wird die adaptive Codierung eines Videosignals auf der Grundlage einer Auswahl aus einer Mehrzahl von Prädiktionen aus zuvor decodierten Bildern realisiert, und einer Auswahl kompatibler Prädiktionen im Ortsbereich, die aus Aufabtasten decodierter Bilder geringerer Auflösung gewonnen werden. Die decodierten Bilder geringerer Auflösung entsprechen einem aktuellen zeitlichen Bezugssignal, und mindestens eines dieser Bilder geringerer Auflösung wird in mehr als einem Frequenzbereichs-Auflösungsgrad codiert.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Signal gering Auflösung (ohne Bezug auf ein anderes Signal geringerer Auflösung) codiert, indem der MPEG-1-Standard mit einer modifizierten Aufteilung des resultierenden Bitstroms in Bitströme mit zwei oder mehr Frequenz-Auflösungsgraden verwendet wird. Die decodierten Bilder aus diesen Bitströmen werden bei der räumlichen Prädiktion von Schichten einer höheren Auflösung eingesetzt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Videocodierungs-/ Decodierungssystems, das die dreischichtige orts-/ frequenzskalierbare und die zweischichtige ortsskalierbare Codierung und Decodierung eines digitalen Videosignals erleichtert, gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 2A eine Darstellung einer Bildgruppenstruktur mit MPEG-1-Prädiktionen, die bei Macroblöcken ungerader Teilbilder bewirkt werden können;
Fig. 2B eine Darstellung einer Bildgruppenstruktur mit Einzel-Teilbildprädiktionen, die bei Macroblöcken gerader Teilbilder gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung bewirkt werden können;
Fig. 2C eine Darstellung einer Bildgruppenstruktur mit Doppel-Teilbildprädiktionen, dei bei Macroblöcken gerader Teilbilder gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung bewirkt werden können;
Fig. 3A eine bildliche Darstellung des Videodatenscheibenstruktureingangssignals für das in Fig. 1 dargestellte digitale Videocodierungssystem;
Fig. 3B eine bildliche Darstellung des Bitstromscheibenstrukturausgangssignals als Ergebnis der gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel der Erfindung durchgeführten Codierung;
Fig. 4 die interne Architektur eines Bildcodierers, der die Codierung gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel der Erfindung erleichtert, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 5 eine Betriebsartsteuerung für den Codierer von Fig. 4, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 6A die grundlegende Architektur eines in dem Bildcodierer von Fig. 4 verwendeten Analysierers, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 6B eine Tabelle der Bezugs-, Eingangs-, Bypass-Steuerungs- und Ausgangssignale für den Analysierer von Fig. 6A;
Fig. 7 eine Schreib-/Lesesteuerung für den Codierer von Fig. 4, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 8 die interne Architektur eines Bildspeichers in dem Codierer von Fig. 4, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 9 die interne Architektur eines Speichers für komprimierte Scheiben in dem Codierer von Fig. 4, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 10 die interne Architektur eines Bilddecodierers, der die Decodierung eines auf 4 · 4- Blöcke freguenzskalierten ungeraden digitalen Videosignalbitstroms ("f-Auflösungsgrad 4") gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel der Erfindung erleichtert, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 11 die interne Architektur eines Bilddecodierers, der die Decodierung eines auf 8 · 8- Blöcke frequenzskalierten ungeraden digitalen Videosignalbitstroms ("f-Auflösungsgrad 8") gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel der Erfindung erleichtert, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 12 die interne Architektur eines Bilddecodierers, der die Decodierung von geraden digitalen SIF-Videosignalen gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel der Erfindung erleichtert, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 13 die interne Architektur eines Bilddecodierers, der die Decodierung von ungeraden digitalen CCIR-601- und geraden digitalen CCIR-601- Videosignalen gemäß dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel der Erfindung erleichtert, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 14 eine Darstellung eines Videosignalcodierungs-/Decodierungssystems gemäß einem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds;
Fig. 15A eine bildliche Darstellung des Videodatenscheibenstruktureingangssignals für das in Fig. 14 dargestellte digitale Videocodierungssystem;
Fig. 15B eine bildliche Darstellung des Bitstromscheibenstrukturausgangssignals als Ergebnis der gemäß dem in Fig. 14 dargestellten Beispiel der Erfindung durchgeführten Codierung; und
Fig. 16 die interne Architektur eines Bildspeichers in dem Codierer von Fig. 14, in Form eines vereinfachten Blockschaltbilds.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Darstellung eines Videosignalcodierungs-/ Decodierungssystems gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung, das das Codieren und Decodieren von Teilbildern von digitalen Videosignal mit drei Schichten der räumlichen Auflösung für ungerade Teilbilder und zwei Schichten der räumlichen Auflösung für gerade Teilbilder erleichtert. Die Signalcodierung wird in dem Funktionsblock 100 und die Signaldecodierung in dem Funktionsblock 101 durchgeführt. Die Schicht 1 besteht aus einem Bitstrom, der mit einer Frequenzskalierung des f-Auflösungsgrads 4 codierten ungeraden SIF-Teilbildern entspricht. Bei ungeraden Teilbildern besteht die Schicht 2 aus einem Bitstrom, der mit einer Frequenzskalierung des f- Auflösungsgrads 8 codierten ungeraden SIF-Teilbildern entspricht. Bei geraden Teilbildern werden nur die Schichten 2 und 3 codiert. Bei geraden Teilbildern besteht die Schicht 2 aus unter Verwendung adaptiver doppel-/einzelteilbild-bewegungskompensierter Prädiktionen codierten geraden SIF-Teilbildern. Die Schicht 3 besteht aus unter Verwendung einer adaptiven Auswahl einer zeitlichen Prädiktion aus zuvor codierten Bildern und einer räumlichen Prädiktion, entsprechend einem aktuellen zeitlichen Bezugssignal, das durch Interpolation entweder eines ungeraden Teilbildes des f-Auflösungsgrads 8 (wenn das gerade codierte CCIR-601- Teilbild ungerade ist) oder eines geraden SIF- Teilbildes (wenn das gerade codierte CCIR-601-Teilbild gerade ist) gewonnen wird, codierten CCIR-601- teilbildstrukturierten Bildern. Wie bei der Codierung der Schicht 2 wird die Schicht 3 unter Verwendung adaptiver doppel-/einzelteilbild-bewegungskompensierter Prädiktionen codiert (die räumlich interpolierten Bilder der Schicht 2 - ungerade Bilder des f- Auflösungsgrads 8 bei ungeraden Teilbildern und gerade SIF-Bilder können bei geraden Teilbildern - können als räumliche Prädiktion für CCIR-601-Teilbilder entsprechender Parität verwendet werden).
Wie in Fig. 1 gezeigt werden digitale CCIR-601- Videosignale über die Leitung 102 in den Funktionsblock 100 eingegeben. Die digitalen Videoeingangssignale sind räumliche und zeitliche Abtastwerte eines Videobildes und können durch Abtasten eines Teilbildes und Erzeugung eines elektrischen Signals erzeugt werden, das mit den Kenngrößen des Teilbildes an vorbestimmten Punkten zusammenhängt. Die bei dem Abtastvorgang bestimmten Kenngrößen werden in elektrische Signale umgewandelt und digitalisiert. Die Videoeingangssignale umfassen eine Folge von digitalen Worten, die jeweils für einen kleinen Bereich des Teilbildes, der allgemein als ein Pel bezeichnet wird, einige Informationen zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellen. Eine vollständige Menge digitaler Darstellungen für das Bild zu einem bestimmten Zeitpunkt wird ein Einzelbild genannt. Jedes Einzelbild kann als aus zwei ineinandergeschriebenen Teilbildern zusammengesetzt betrachtet werden, die ungeradzahlige und geradzahlige horizontale Zeilen in dem Bild darstellen.
Das durch die vorliegende Erfindung codierte und decodierte digitale Videosignal kann ein Monochrom- Videosignal oder ein Farb-Videosignal sein. Im Fall eines Monochrom-Videosignals kann jedes Einzelbild eine Menge digitaler Darstellungen der Helligkeit oder Intensität einer zweidimensionalen Anordnung von Pels umfassen, die ein Videobild bilden. Im Fall eines Farb- Videosignals umfaßt jedes Bild nicht nur eine Helligkeitskomponente, sondern auch eine Farbkomponente. Zum Beispiel kann in der CCIR-601- 4 : 2 : 2-Empfehlung ein Farb-Videosignalbild (d. h. eine räumliche Abtastung des Bildes) aus einem Luminanz- Einzelbild Y mit 720 horizontalen Pels · 480 Zeilen und zwei Chrominanz-Einzelbildern Cb und Cr mit halber Auflösung von jeweils 360 horizontalen Pels · 480 Zeilen zusammengesetzt sein. Eine Sequenz solcher Bilder kann mit einer Rate von 29,97 Bildern pro Sekunde übertragen werden. Das Luminanz- oder Chrominanz-Einzelbild wird als die ineinandergeschriebene Vereinigung der beiden CCIR-601- Teilbilder gebildet, während CCIR-601-4 : 2 : 0- Einzelbilder durch Filtern und Unterabtasten der jeweiligen 4 : 2 : 2- CCIR-601-Chrominanz-Einzelbilder abgeleitet werden. 4 : 2 : 2 ist eine standardmäßige Abtaststruktur für CCIR-601-Video mit einem Abtastverhältnis von 4 zu 2 zu 2 für Y, Cb bzw. Cr. Für die Darstellung eines spezifischen Beispiels der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung angenommen, daß das über die Leitung 102 empfangene digitale Videosignal ein Videosignal gemäß der CCIR- 601-4 : 2 : 0-Auflösung ist. Fachleute werden einsehen, daß die Prinzipien der Erfindung auch auf andere Arten von Videosignalen, wie zum Beispiel auf HDTV-Videosignale, anwendbar sind.
Zur Erleichterung der Beschreibung des in Fig. 1 gezeigten Beispiels der Erfindung sollte etwas Terminologie definiert werden. Ein typischer Block ist eine Anordnung zusammenhängender Pels in 8 horizontalen Zeilen und 8 vertikalen Spalten. Blöcke können Gruppen aus Luminanzdaten oder Gruppen aus Chrominanzdaten sein. Ein typischer Macroblock besteht aus vier zusammenhängenden 8 · 8-Luminanzdatenblöcken und den beiden 8 · 8-Chrominanzdatenblöcken, die dem durch die vier Luminanzdatenblöcke dargestellten Bereich des Bildes entsprechen. Eine Scheibe ist eine horizontale Zeile von Macroblöcken beginnend am linken Bildrand und endend am rechten Bildrand. Ein Luminanz-Einzelbild wird als die ineinandergeschriebene Vereinigung zweier CCIR-601-Luminanz-Teilbilder gebildet. Ein Teilbild besteht aus geradzahligen horizontalen Pel-Zeilen und das andere Teilbild besteht aus ungeradzahligen horizontalen Pel-Zeilen.
In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel der Erfindung werden eine Mehrzahl von Bildtypen codiert und decodiert. Insbesondere werden I-Bilder, P-Bilder und B-Bilder codiert und decodiert. I-Bilder oder intracodierte Bilder sind Bilder, die ohne Bezug auf andere Bilder codiert und decodiert werden (d. h. es ist keine zeitliche Prädiktion erforderlich). P-Bilder oder prädizierte Bilder werden im Hinblick auf ein vorherige Bilder codiert (nämlich im Hinblick auf eine zeitliche Prädiktion aus zuvor decodierten I- oder P-Bildern). Zur Erzeugung von P-Bildern kann Bewegungskompensation eingesetzt werden. B-Bilder oder bidirektional prädizierte Bilder sind Bilder, die im Hinblick auf Kenngrößen zuvor decodierter I- oder P-Bilder und später decodierter P- oder I-Bilder codiert werden. Wie im Fall von P-Bildern können B-Bilder ebenfalls durch Verwendung von Bewegungskompensation codiert werden. Unter geeigneten Umständen können einige der Blöcke von P-Bildern oder B-Bildern genauso wie die Blöcke der I- Bilder, d. h. ohne Bezug auf andere Bilder, codiert werden ("Intracodierung").
Fig. 2A zeigt eine Bildgruppenstruktur (GOP- Struktur, GOP - Group-of-Pictures) als Beispiel für MPEG-1-Prädiktionsoptionen bei Macroblöcken nur von ungeraden Teilbildern. Die geraden Teilbilder sind nur der Vollständigkeit halber gezeichnet und werden nicht zur Prädiktion verwendet. Ein Teilbild eines I-Bildes (In) erfordert keine zeitliche Prädiktion. Teilbilder von P-Bildern erfordern zeitliche Prädiktion aus den zuvor decodierten Teilbildern von I- oder P-Bildern. In diesem Beispiel wird P&sub6; aus I&sub0; prädiziert. B-Bilder werden bidirektional aus den vorigen Teilbildern von oder P-Bildern und dem nächsten Teilbild eines P- oder I-Bildes prädiziert. Sowohl B&sub2; als auch B&sub4; werden bidirektional aus I&sub0; und P&sub6; prädiziert. Bei den zu beschreibenden Codierungs-/Decodierungssystemen wird auf die Macroblöcke ungerader SIF-Teilbilder MPEG-1- Prädiktion angewandt.
Fig. 2B zeigt eine GOP-Struktur von Einzelteilbild-Prädiktionsoptionen für Macroblöcke gerader Teilbilder. Macroblöcke von P-Bildern werden (je nachdem, welches die bessere Prädiktion ergibt) entweder aus dem unmittelbar zuvor decodierten ungeraden Teilbild oder aus dem unmittelbar zuvor decodierte n geraden Teilbild, das zu codierten Teilbildern von I- oder P-Bildern gehört, prädiziert. In diesem Beispiel werden Macroblöcke von P&sub1; nur aus I&sub0; prädiziert, da I&sub0; das einzige für die Prädiktion verfügbare Teilbild ist. P&sub7; wird je nachdem, welches die bessere Abschätzung ergibt, auf Macroblockbasis entweder aus P&sub1; oder aus P&sub6; prädiziert. Macroblöcke von B-Bildern werden bidirektional aus decodierten I- oder P-Teilbildern prädiziert. In diesem Beispiel beziehen sich Macroblöcke von B&sub3; bei der Vorwärts-Prädiktion entweder auf I&sub0; der auf P&sub1; und beziehen sich Macroblöcke von B&sub3; bei der Rückwärts-Prädiktion entweder auf P&sub6; oder auf P&sub7;.
Die GOP-Struktur von Fig. 2C zeigt Doppelteilbild-Prädiktionsoptionen für Macroblöcke gerader Teilbilder. P-Bild-Macroblöcke beziehen sich sowohl auf das unmittelbar zuvor decodierte ungerade als auch auf das unmittelbar zuvor decodierte gerade Teilbild. Die verwendete Prädiktion ist der Mittelwert der Prädiktionen, die aus diesen beiden Bezugsteilbildern gewonnen werden. In diesem Beispiel beziehen sich P&sub7;-Macroblöcke sowohl auf P&sub1; als auch auf P&sub6; und verwenden den Mittelwert der Prädiktionen, die aus diesen beiden Bezugsteilbildern hergestellt werden. B-Bild-Macroblöcke werden entweder in der Vorwärtsrichtung oder in der Rückwärtsrichtung prädiziert, aber nicht in beiden Richtungen. Sie beziehen sich entweder auf die unmittelbar zuvor decodierten ungeraden und geraden Teilbilder oder auf die unmittelbar später decodierten ungeraden und geraden Teilbilder, die zu codierten Teilbildern von I- oder P-Bildern gehören. Ungeachtet der Richtung ist die Prädiktion der Mittelwert der besten Prädiktions- Macroblöcke der beiden Bezugs-Teilbilder.
Wie in Fig. 1 gezeigt, werden die auf der Leitung 102 empfangenen digitalen CCIR-601-Video- Teilbilder durch den SIF-Dezimierer 103 für die Codierung der Schichten 1 und 2 zu SIF-Teilbildern dezimiert. Solche Dezimierer sind in der Technik bekannt. Das dezimierte Videosignal wird durch den SIF- Dezimierer 103 an den Schalter 104 ausgegeben, der SIF- dezimierte ungerade Teilbilder zu der Leitung 105 und SIF-dezimierte gerade Teilbilder zu der Leitung 106 leitet. Die ungeraden SIF-Teilbilder werden zu dem frequenzskalierbaren SIF-Codierer ("SIF- Frequenzcodierer") 107 für ungerade Teilbilder geleitet und dort mit dem f-Auflösungsgrad 4 codiert und mit dem f-Auflösungsgrad 8 codiert. Im einfachsten Fall kann dieser SIF-Frequenzcodierer ein MPEG-1-Codierer sein, der so modifiziert ist, daß er Frequenzskalierung durchführt. Der Bitstrom, der jedem dieser mit einem f- Auflösungsgrad codierten Teilbilder entspricht, wird dann zu dem Videomultiplexer 108 gesendet (der codierte Bitstrom mit f-Auflösungsgrad 4 entspricht der ersten Videoschicht, der codierte Bitstrom mit f- Auflösungsgrad 8 entspricht der zweiten Videoschicht). Der SIF-Frequenzcodierer 107 gibt außerdem über die Leitungen 111 bzw. 112 ein decodiertes ungerades SIF- Signal an den SIF-Codierer 109 für gerade Teilbilder und den Schalter 110 aus. Der SIF-Codierer 109 für gerade Teilbilder codiert die geraden SIF-Teilbilder zu einem Bitstrom (der der zweiten Videoschicht entspricht), der an den Videomultiplexer 108 ausgegeben wird. Der SIF-Codierer 109 für gerade Teilbilder gibt außerdem über die Leitung 113 ein decodiertes gerades SIF-Signal an den Schalter 110 aus. Der CCIR-601- Teilbildstrukturcodierer 114 codiert die CCIR-601- Teilbilder des über Leitung 102 empfangenen digitalen Videosignals mit einer adaptiven Auswahl zwischen zeitlichen und räumlichen Bildprädiktionen. Der Schalter 110 ermöglicht die Eingabe entweder eines decodierten ungeraden Teilbildes oder eines decodierten geraden Teilbildes in den Horizontal-Interpolierer 115 (ein decodiertes ungerades Teilbild wird gewählt, wenn gerade ein ungerades CCIR-601-Teilbild codiert wird, und ein decodiertes gerades Teilbild wird gewählt, wenn gerade ein gerades CCIR-601-Teilbild codiert wird). Das gewählte decodierte Teilbild wird durch den Horizontal- Interpolierer 115 auf CCIR-601-Teilbildauflösung aufabgetastet und über die Leitung 116 zum CCIR-601- Teilbildstrukturcodierer 114 ausgegeben. Dort wird es zur Gewinnung einer räumlichen Prädiktion der dritten Videoschicht verwendet. Der resultierende codierte Bitstrom (der der dritten Videoschicht entspricht) wird durch den CCIR-601-Teilbildstrukturcodierer 114 an den Videomultiplexer 108 ausgegeben.
Der Videomultiplexer 108 multiplexiert die codierten Bitströme zu einem einzigen Bitstrom. Dieser einzelne Bitstrom wird zu dem Video-Demultiplexer 117 übertragen und dort zu einzelnen Bitströmen demultiplexiert. Bei der Decodierung ungerader Teilbilder decodiert der ungerade SIF-Decodierer 118 des Frequenz-Auflösungsgrads 4 ("Decodierer des f- Auflösungsgrads 4" den Bitstrom, der dem mit f- Auflösungsgrad 4 codierten ungeraden Teilbild der ersten Videoschicht entspricht, wodurch er ein Videosignal eines ungeraden SIF-Teilbildes des f- Auflösungsgrads 4 rekonstruiert, das auf die Leitung 119 und den Schalter 120 ausgegeben wird. Der Schalter 120 schließt sich, wenn gerade ein ungerades Teilbild decodiert wird, damit die Ausgabe des Decodierers 118 des f-Auflösungsgrads 4 die Ausgangsleitung 121 erreichen kann. Der ungerade SIF-Decodierer 122 des Frequenz-Auflösungsgrads 8 ("Decodierer des f- Auflösungsgrads 8" decodiert den Bitstrom der zweiten Videoschicht, der dem mit f-Auflösungsgrad 8 codierten ungeraden Teilbild entspricht (im Hinblick auf die teilweise decodierten Daten des f-Auflösungsgrads 4) und rekonstruiert ein Videosignal eines ungeraden SIF- Teilbildes des f-Auflösungsgrads 8, das auf den Leitungen 123, 124 und 125 ausgegeben wird. Der SIF- Decodierer 126 für gerade Teilbilder decodiert den Bitstrom, der dem codierten geraden SIF-Teilbild entspricht (unter Einsatz einer optionalen Prädiktion, die auf den durch den Decodierer 122 des f- Auflösungsgrads 8 decodierten ungeraden SIF-Teilbildern basiert). Dies ergibt ein Videosignal eines geraden SIF-Teilbildes, das auf den Leitungen 127 und 128 ausgegeben wird. Je nachdem, ob gerade ein gerades oder ein ungerades Teilbild decodiert wird, wählt der Schalter 129 entweder das ungerade Teilbild des f- Auflösungsgrads 8 auf der Leitung 125 oder das gerade SIF-Teilbild auf der Leitung 127 zur Ausgabe auf der Leitung 130. Wenn ein gerades Teilbild decodiert wird, dann wird der Schalter 120 geöffnet, da keine geraden Teilbilder des f-Auflösungsgrads 4 vorliegen. Der teilbildstrukturierte CCIR-601-Decodierer 131 decodiert den Bitstrom, der der dritten Videoschicht entspricht (unter Einsatz einer optionalen räumlichen Prädiktion, die auf den interpolierten decodierten ungeraden oder geraden SIF-Teilbildern aus der Schicht Zwei basiert), um ein CCIR-601-Videosignal zu rekonstruieren, das auf der Leitung 132 ausgegeben wird. Der Schalter 133 ermöglicht die Eingabe entweder eines decodierten ungeraden Teilbildes des f-Auflösungsgrads 8 oder eines decodierten geraden Teilbildes in den Horizontal- Interpolierer 134 (ein ungerades Teilbild wird gewählt, wenn gerade ein ungerades CCIR-601-Teilbild decodiert wird, und ein gerades Teilbild wird gewählt, wenn gerade ein gerades CCIR-601-Teilbild decodiert wird). Das gewählte Teilbild wird durch den Horizontal- Interpolierer 134 auf CCIR-601-Auflösung aufabgetastet und an den CCIR-601-Teilbildstrukturdecodierer 131 ausgegeben. Dort wird es zur Gewinnung einer räumlichen Prädiktion der dritten Videoschicht verwendet.
Fig. 3A zeigt eine Darstellung der Scheibenstruktur, die bei der in dem Funktionsblock 100 von Fig. 1 durchgeführten Codierung eingesetzt wird. Die Scheibenmultiplexierung des Eingangsbildes beginnt mit einem ungeraden Teilbild, dem ein gerades Teilbild folgt. In jedem Teilbild entsprechen beide Scheiben eines beliebigen gegebenen SIF/CCIR-601-Scheibenpaares demselben Bildstreifen. Die Scheibe der Schicht der geringeren Auflösung wird vor der Scheibe der Schicht der höheren Auflösung multiplexiert. Alle Scheiben bestehen aus einem oder mehreren Macroblöcken, die wiederum aus Blöcken von Bildpunkten bestehen. Fig. 3B zeigt die Scheiben-Multiplexierungsstruktur des ausgegebenen Bitstroms als Ergebnis der in dem Funktionsblock 100 durchgeführten Codierung. Diese Multiplexierungsstruktur stimmt im wesentlichen mit der von Fig. 3A überein, mit der Ausnahme, daß jede ungerade SIF-Eingangsscheibe Bitstromscheiben des f- Auflösungsgrads 4 und des f-Auflösungsgrads 8 erzeugt. Dies führt zu einem Trio von Scheiben für jedes ungerade Teilbilder: f-Auflösungsgrad 4, Auflösungsgrad 8 und CCIR-601. Die Scheiben verschiedener Schichten werden ebenfalls multiplexiert, um eine leichte Decodierung zu erleichtern. Die Scheiben werden so angeordnet, daß alle Informationen aus Schichten geringerer Auflösung, die zur Decodierung einer Schicht höherer Auflösung benötigt werden, vor der Einleitung der Decodierung der Schicht hoher Auflösung verfügbar gemacht werden. Deshalb werden komprimierte Scheiben niedrigerer Schichten zuerst gemultiplext. In Fig. 3B wird zuerst die Scheibe des f- Auflösungsgrads 4 vorgelegt, der die Scheibe des f- Auflösungsgrads 8 und dann die ungerade CCIR-601- Scheibe folgt. Das Muster von Scheiben des f- Auflösungsgrads 4, des f-Auflösungsgrads 8 und ungeraden CCIR-601-Scheiben wiederholt sich, bis das ungerade Teilbild fertig ist. Die Scheiben gerader Teilbilder werden mit einer geraden SIF-Scheibe gemultiplext, der eine gerade CCIR-601-Scheibe folgt. Man beachte, daß die Ausgabe des Codierers für gerade Teilbilder (Fig. 3B) keine Frequenz-Auflösungsgrade aufweist.
Obwohl Fig. 1 drei separate Codierer zeigt, die eingesetzt werden, um die Codierung der verschiedenen Videoschichten zu erzielen, kann in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die Codierung für alle drei Schichten in einem einzigen adaptiven Codierer erzielt werden. Fig. 4 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der internen Architektur eines Beispiels eines solchen adaptiven Bildcodierers. Da dieser Codierer deutlich unterschiedliche Arten von Codierung durchführen muß, müssen bestimmte Analysierer und Teilsysteme in ihm als eine Funktion der zu einem gegebenen Zeitpunkt durchgeführten besonderen Art von Codierung aktiviert und gesperrt werden. Diese Aktivierung/Sperrung wird als Funktion von Steuersignalen durchgeführt, die durch eine Betriebsartsteuerung erzeugt werden. Die Betriebsartsteuerung 500 in Fig. 5 erzeugt die Signale zur Steuerung der Betriebsart für den Codierer von Fig. 4. Die Betriebsartsteuerung 500 erhält Eingangssignale aus einem (in Fig. 5 nicht gezeigten) unabhängig ablaufenden Prozessor, der die Eingangssignale erzeugt, die bewirken, daß gemäß vorprogrammierten Informationen und der gerade verarbeiteten Bildart eine bestimmte Scheibenanordnung realisiert wird. Zu den Eingangssignalen, die der Betriebsartsteuerung 500 bereitgestellt werden, gehören: bild struktur, das identifiziert, ob ein Bild Einzelbild- oder Teilbildstruktur aufweist; bild typ, das ein I-, P- oder B-Bild identifiziert; scheiben mux reihenfolge, das die eingesetzte Scheibenmultiplexierungsstruktur identifiziert; scheiben nummer, das einen Zählwert der gerade verarbeiteten Scheibe bereitstellt; und fauflösungsgrad betriebsarten, das die Betriebsart der einzusetzenden Frequenzskalierung (f-Auflösungsgrad 4 oder f-Auflösungsgrad 8) identifiziert. Das Ausgangssignal der Betriebsartsteuerung 500 stellt zweiwertige Steuersignale bereit ("0" oder "1"), darunter: sif scheibe ("1", wenn die aktuelle Scheibe aus einem SIF-Teilbild stammt); sif gerade scheibe ("1", wenn die aktuelle Scheibe aus einem geraden SIF- Teilbild stammt); sif ungerade scheibe ("1", wenn die aktuelle Scheibe aus einem ungeraden SIF-Teilbild stammt); ccir kompat scheibe ("1", wenn die aktuelle Scheibe CCIR-601-Auflösung aufweist und eine kompatible Prädiktion verwendet); fauflösungsgrad8 erstnn ("1", wenn der erste von Null verschiedene Koeffizient einer Schicht des f-Auflösungsgrads 8 verfügbar wird); ak fskal ("1", wenn die Frequenzskalierung aktiviert werden soll); fauflösungsgrad8 scheibe ("1", wenn die aktuelle Scheibe eine Auflösung des f-Auflösungsgrads 8 aufweist); fauflösungsgrad4 scheibe ("1", wenn die aktuelle Scheibe eine Auflösung des f-Auflösungsgrads 4 aufweist); koeff teilmenge ("1", wenn verschiedene Frequenzschichten elementfremde Mengen von Frequenzkoeffizienten enthalten; überspringe overhead ("1", wenn ein Overhead wie zum Beispiel Bewegungsvektoren und Inter/Intra nicht in den Bitstrom gemultiplext werden müssen; und die Bypass- Steuersignale dis inter, dis räumlich und dis doppel (die den Inter/Intra-, den räumlichen/zeitlichen Prädiktions- und den Doppel-/Einzelteilbildprädiktionsanalysierern entsprechen).
Die Inter/Intra-, die räumlichen/zeitlichen Prädiktions- und die bewegungskompensierten Doppel-/ Einzelteilbildprädiktionsanalysierer ("Doppel-/Einzelteilbild-MCP-Analysierer"), die in dem Codierer von Fig. 4 eingesetzt werden (und auch die Analysierer, die in anderen Codierern und Decodierern eingesetzt werden, die nachfolgend besprochen werden), weisen alle dieselbe grundlegende Konfiguration wie der in Fig. 6A dargestellte Analysierer 600 auf. Der Analysierer 600 nimmt auf der Leitung 601 als Eingabe ein Bezugssignal, auf der Leitung 602 ein erstes Eingangssignal ("Eingabe 1", auf der Leitung 603 ein zweites Eingangssignal ("Eingabe 2" und auf der Leitung 604 ein Bypassignal an. Das Bezugssignal ist immer das in den konkreten Codierer, in dem sich der Analysierer befindet, eingegebene ursprüngliche Videosignal. Ein Signal, das den Unterschied zwischen dem Bezugssignal und dem Signal Eingabe 1 anzeigt, wird durch das Differenzierungselement 605 ausgegeben. Ähnlich wird durch das Differenzierungselement 606 ein Signal ausgegeben, das den Unterschied zwischen dem Bezugssignal und dem Signal Eingabe 2 anzeigt. Die Energie in den durch die Differenzierungselemente 605 und 606 ausgegebenen Signalen wird jeweils durch die Energieaufsummierungselemente 607 bzw. 608 berechnet. Diese Energieaufsummierung kann durch ein beliebiges geeignetes Verfahren erreicht werden, das entweder Kriterien von Summen von Quadraten oder von Summen von Absolutwerten verwendet. Die Energieaufsummierungen werden dann in den Komparator 609 eingespeist. Wenn das Eingangssignal aus dem Aufsummierungselement 607 kleiner oder gleich dem Eingangssignal aus dem Aufsummierungselement 608 ist, dann ist das Ausgangssignal des Komparators 609 "1". Wenn das Eingangssignal aus dem Aufsummierungselement 607 größer als das Eingangssignal aus dem Aufsummierungselement 608 ist, dann ist das Ausgangssignal des Komparators 609 "0". Wenn jedoch das auf Leitung 604 eingegebene Bypassignal auf "1" gesetzt wird, dann wird das Komparatorausgangssignal umgangen, und das Ausgangssignal des Analysierers 600 wird zwangsweise auf "0" gesetzt. Fig. 6B ist eine Tabelle der verschiedenen Bezugs-, Eingabe-1-, Eingabe-2-, Bypasssteuerungs- und Ausgangssignale 'für die verschiedenen Arten von in den nachfolgend besprochenen Codierern eingesetzten Analysierern.
Die ungeraden SIF-Teilbilder (Schicht 1) werden ähnlich wie bei der standardmäßigen MPEG-1 Codierung codiert. Von dem SIF-Dezimierer 103 (Fig. 1) ausgegebene Macroblöcke ungerader SIF-Teilbilder werden über die Leitung 401 durch den adaptiven Bildcodierer von Fig. 4 empfangen. Da die frequenzskalierte Codierung keine räumliche oder Doppel-Teilbildprädiktion verwendet, setzt die Betriebsartsteuerung 500 sowohl das Signal dis räumlich als auch das Signal dis doppel auf "1". Dadurch werden der Analysierer 402 für räumliche/zeitliche Prädiktionen und der Doppel-/Einzelteilbild-MCP-Analysierer 403 effektiv gesperrt, was dazu führt, daß das Kompatibilitätssignal ("r z komp") auf "0" und das Doppel-/Einzelteilbild-Bewegungskompensationssignal ("doppel einzel teilbild bk") auf "0" gesetzt werden. Es werden das Signal sif scheibe und das Signal ak fskal auf "1" gesetzt, während das Signal ccir kompat scheibe durch die Betriebsartsteuerung 500 auf "0" gesetzt wird. Diese Signale bewirken jeweils, daß sich der Schalter 404 schließt, sich die Schalter 405, 406, 407 und 408 schließen und sich der Schalter 409 öffnet.
Wenn das aktuelle Bild ein I-Bild ist, dann gibt die Betriebsartsteuerung 500 ein Bypass- Steuerungssignal dis inter von "1" aus, wodurch der Inter/Intra-Analysierer 410 gesperrt wird, so daß er ein Signal Inter/Intra von "0" ausgibt. Dadurch bleibt der Schalter 411 offen, so daß der Differenzierer 412 an seinem negativen Eingang ein Prädiktionssignal von Null erhält. Folglich wird das Video-Eingangssignal auf der Leitung 401 unverändert durch den Differenzierer 412 hindurch zu der Schaltung 413 für die diskrete Cosinustransformation des f-Auflösungsgrads 8 ("DCT-8") weitergeleitet. Wenn das aktuelle Bild kein I-Bild ist, dann wird der Inter/Intra-Analysierer 410 nicht gesperrt, sondern zur Berechnung der Inter-Codierungs- Prädiktionsfehlervarianz und der Intra- Codierungsvarianz verwendet. Wie in Fig. 6B gezeigt, wird die Intra-Codierungsvarianz durch Berechnung der quadrierten Differenz zwischen dem ursprünglichen Videosignal (das auf der Leitung 401 von Fig. 4 empfangen wird) und einem Signal berechnet, das die mittlere Energie des ursprünglichen Videosignals darstellt (die mittlere Energie wird durch den Mittelwertcomputer 414 in Fig. 4 berechnet). Die Inter- Codierungs-Prädiktionsfehlervarianz wird durch Berechnung der quadrierten Differenz zwischen dem ursprünglichen Videosignal und einem über die Leitung 415 (Fig. 4) empfangenen Inter-Prädiktionssignal berechnet. Es wird ein Inter/Intra-Signal erzeugt, um so zu wählen, welches dieser berechneten Varianzen die kleinere Energie darstellt. Das resultierende Inter/Intra-Signal steuert den Schalter 411 und bestimmt, was der Differenzierer 412 von dem Videosignal auf der Leitung 401 subtrahiert, bevor das Signal zu der DCT-8 413 weitergeleitet wird.
Die DCT-8 413 führt an jedem 8 · 8-Block des aktuellen Macroblocks eine diskrete Cosinustransformation aus. Der Koeffizientenaufteiler 416 teilt die DCT-8-Koeffizienten in zwei elementfremde Gruppen auf: eine für die Codierung mit f- Auflösungsgrad 4 und die andere für die potentielle Verwendung bei der Codierung mit f-Auflösungsgrad 8. Das Signal koeff teilmenge (das durch die Betriebsartsteuerung 500 erzeugt wird) bestimmt, ob die Koeffizienten, die für die Codierung mit f- Auflösungsgrad 8 verwendet werden, nur eine Teilmenge von Koeffizienten enthalten, die die Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 nicht enthält (koeff teilmenge = "1"), oder die gesamte Menge von Koeffizienten des f- Auflösungsgrads 8 enthalten, darunter die Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 (koeff teilmenge = "0"). Wenn koeff teilmenge = "1" ist, dann wird der Schalter 417 geöffnet, und der Schalter 418 wird mit der Leitung 421 verbunden, so daß eine Teilmenge von Koeffizienten (Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 werden nicht mit eingeschlossen), die durch die DCT-8 413 ausgegeben wird, zu dem Vorwärtsquantisierer 419 des räumlich/f- Auflösungsgrads 8 ("Vorwärtsquantisierer des f- Auflösungsgrads 8") weitergeleitet wird. Wenn jedoch koeff teilmenge = "0" ist, dann werden die Koeffizienten aus der DCT-8 413 außerdem zu dem Differenzierer 420 weitergeleitet, in dem dequantisierte Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 verwendet werden, um eine Teilmenge des f- Auflösungsgrads 4 von Koeffizienten des f- Auflösungsgrads 8 zu prädizieren.
Die Codierung der Koeffizienten aus der DCT-8 413 wird folgendermaßen durchgeführt, wenn koeff teilmenge = "1" ist. Die Koeffizienten werden durch den Koeffizientenaufteiler 416 in elementfremde Mengen von Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 8 (Leitung 421) und Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 (Leitung 422) aufgeteilt. Die Koeffizienten des f- Auflösungsgrads 8 werden zu dem Vorwärtsquantisierer 419 des f-Auflösungsgrads 8 weitergeleitet, der jeden Koeffizienten auf der Grundlage, ob der aktuelle Macroblock intra- oder inter-codiert ist, eines Signals quant parmtr und eines Signals quant delta quantisiert. Das Quantisierungs-Parmtr-Signal (das die Grobheit des gerade codierten Macroblocks steuert) wird im Hinblick auf die Kenngrößen des zu dem Quantisierer-Adapter 423 übermittelten Eingangssignals, des Füllstands des Puffers 424 und im Hinblick auf Codierungsstatistiken bestimmt, die durch den Codierungsstatistikprozessor 425 zusammengestellt werden. Mit dem Signal quant delta wird das Signal quant parmtr für Codierung des f- Auflösungsgrads 8 modifiziert. Die quantizierten Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 8 werden durch den Vorwärtsscanner 426 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 ("Vorwärtsscanner des f-Auflösungsgrads 8") in einer vorbestimmten Reihenfolge vorwärtsabgetastet, und es wird für jeden von Null verschiedenen DCT-Koeffizienten ein entsprechendes Run/Level berechnet. Dadurch vereinfacht sich die Codierung der Koeffizienten durch den Codierer des f-Auflösungsgrads 8 mit variabler/fester Wortlänge und Overhead-Multiplexer 427 ("V/FWL-Codierer des f-Auflösungsgrads 8". Das als Eingangssignal für den V/FWL-Codierer 427 des f- Auflösungsgrads 8 gezeigte Signal überspringe overhead ist ein Steuersignal, mit dem bei der Codierung des f- Auflösungsgrads 8 die Multiplexierung von Overheadinformationen unterdrückt wird, da diese Informationen von dem Bitstrom des f-Auflösungsgrads 4 abgeleitet werden können. Die Ausgabe des V/FWL- Codierers 427 des f-Auflösungsgrads 8 wird zu dem Schalter 428 weitergeleitet. Die durch den Koeffizientenaufteiler 416 ausgegebenen Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 werden zu dem Vorwärtsquantisierer 428 des f-Auflösungsgrads 4 weitergeleitet, der jeden Koeffizienten auf der Grundlage, ob der aktuelle Macroblock intra- oder inter-codiert ist und des Signals quant parmtr quantisiert. Die quantisierten Koeffizienten des f- Auflösungsgrads 4 werden durch den Vorwärtsscanner 429 des f-Auflösungsgrads 4 in einer vorbestimmten Reihenfolge vorwärtsabgetastet, und es wird für jeden von Null verschiedenen DCT-Koeffizienten ein entsprechendes Run/Level berechnet. Dadurch vereinfacht sich die Codierung der Koeffizienten durch den Codierer des f-Auflösungsgrads 4 mit variabler/fester Wortlänge und Overhead-Multiplexer 430 ("V/FWL-Codierer des f- Auflösungsgrads 4". Der V/FWL-Codierer 430 des f- Auflösungsgrads 4 erhält außerdem ein Run/Level- Ereignissignal, das dem ersten von Null verschiedenen Koeffizienten der Schicht des f-Auflösungsgrads 8 entspricht, aus dem Vorwärtsscanner 426 des f- Auflösungsgrads 8. Dieses Run/Level-Signal wird über die Schalter 432 (geschlossen, wenn koeff teilmenge = "1" ist) und 433 (geschlossen, wenn fauflösungsgrad8 estnn = "1" ist) zu dem V/FWL- Codierer 430 des f-Auflösungsgrads 4 weitergeleitet. Abhängig von dem Zustand dieser Schalter multiplexiert der V/FWL-Codierer 430 des f-Auflösungsgrads 4 entweder den Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 8 als letzten Koeffizienten des Bitstroms des f-Auflösungsgrads 4 und erzeugt ein Signal überspringe erstnn zur Anzeige, daß dies durchgeführt wurde, oder sendet ein Blockendesignal ("EOB") für Blöcke des f- Auflösungsgrads 4. Die Ausgabe des V/FWL-Codierers 430 des f-Auflösungsgrads 4 wird zu dem Schalter 431 weitergeleitet.
Wenn koeff teilmenge = "0" ist, dann erfolgt die Codierung der Koeffizienten aus der DCT-8 413 folgendermaßen. Die Koeffizienten der DCT-8, f- Auflösungsgrad 4, werden durch den Koeffizientenaufteiler 416 auf der Leitung 422 ausgegeben. Die Codierung der Koeffizienten des f- Auflösungsgrads 4 ist dieselbe wie im Fall, daß koeff teilmenge = "1" ist. Der erste von Null verschiedene Koeffizient des f-Auflösungsgrads 8 wird jedoch nicht in den Bitstrom des f-Auflösungsgrads 4 gemultiplext, da der Schalter 432 offen ist. Der Vorwärtsquantisierer 419 des f-Auflösungsgrads 8 empfängt Eingangskoeffizienten aus dem Differenzierer 420. Die Ausgabe des Differenzierers 420 sind die DCT- 8-Koeffizienten, wobei die Teilmenge von Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 von der rekonstruierten Darstellung der Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4, die durch den Vorwärtsquantisierer 428 des f- Auflösungsgrads 4 und den Vorwärtsscanner 429 des f- Auflösungsgrads 4 quantisiert und abgetastet wurden, differenziert ist. Diese Koeffizienten werden durch den Rück-Scanner 434 des f-Auflösungsgrads 4 und den Rück- Quantisierer 435 des f-Auflösungsgrads 4 (die die Umkehrfunktionen des Vorwärtsscanners 429 des f- Auflösungsgrads 4 und des Vorwärtsquantisierers 428 des f-Auflösungsgrads 4 durchführen) rekonstruiert und über den Schalter 436 zu dem Differenzierer 420 weitergeleitet. Wie im Fall von koeff teilmenge = "1" werden die durch den Vorwärtsquantisierer 419 des f- Auflösungsgrads 8 ausgegebenen Koeffizienten zu dem Vorwärtsscanner 426 des f-Auflösungsgrads 8 und dem V/FWL-Codierer 427 des f-Auflösungsgrads 8 weitergeleitet.
Zusätzlich zu der Übertragung codierter Transformationskoeffizienten codieren und übertragen der V/FWL-Codierer 427 des f-Auflösungsgrads 8 und der V/FWL-Codierer 430 des f-Auflösungsgrads 4 außerdem eine Anzahl von Steuersignalen und Overheaddaten in dem Ausgangsbitstrom, darunter: das Signal quant parmtr, das Signal quant delta, das Signal Inter/Intra, Bewegungsvektoren, das Signal bild typ, das durch den Analysierer 402 für räumliche/zeitliche Prädiktionen ausgegebene Signal r z komp, das Signal doppel/einzel teilbild bk, das Signal sif scheibe und das Signal ccir kompat scheibe. Die V/FWL-Codierer des f-Auflösungsgrads 4 und des f-Auflösungsgrads 8 stellen außerdem dem Codierungsstatistikprozessor 425 Codierungsstatistikinformationen bereit.
Die Schalter 428 und 431 erhalten die Ausgabe des V/FWL-Codierers 427 des f-Auflösungsgrads 8 bzw. des V/FWL-Codierers 430 des f-Auflösungsgrads 4. Jeder dieser Schalter leitet die Ausgabe zu dem Speicher 437 für komprimierte Scheiben des f-Auflösungsgrads 4/f- Auflösungsgrads 8 ("Speicher 437 für komprimierte Scheiben") weiter. Die Inhalte des Speichers 437 für komprimierte Scheiben werden zu dem Puffer 424 weitergeleitet, wenn die Verarbeitung einer bestimmten Scheibe abgeschlossen ist. Der Puffer 424 gibt den empfangenen Bitstrom mit der für die Annahme durch den Videomultiplexer 108 (Fig. 1) richtigen Rate aus.
In dem adaptiven Bildcodierer von Fig. 4 wird die ungerade SIF-Scheibe des f-Auflösungsgrads 8 zu dem Rück-Scanner 438 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 ("Rück-Scanner des f-Auflösungsgrads 8") und dem Rück- Quantisierer 439 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 ("Rück-Quantisierer des f-Auflösungsgrads 8") gesendet; die ungerade SIF-Scheibe des f-Auflösungsgrads 4 wird zu dem Rück-Scanner 434 des f-Auflösungsgrads 4 und dem Rück-Quantisierer 435 des f-Auflösungsgrads 4 gesendet. Wenn koeff teilmenge = "1" ist, dann werden die mit f- Auflösungsgrad 8 und f-Auflösungsgrad 4 rückquantisierten Koeffiziententeilmengen durch den Koeffizientenvereiniger 440 vereinigt, dessen Ausgabe zu der Schaltung 441 für die diskrete Cosinus- Rücktransformation des f-Auflösungsgrads 8 ("IDCT-8") gesendet wird. Wenn koeff teilmenge - "0" ist, dann werden die mit f-Auflösungsgrad 4 rück-quantisierten Koeffizienten durch das Summierungselement 442 beim Schließen der Schalter 406 und 443 zu den entsprechenden rück-quantisierten Differenzenkoeffizienten in der Menge des f- Auflösungsgrads 8 addiert. Die Ausgabe des Summierungselements 442 wird zu der IDCT-8 441 weitergeleitet. Die IDCT-8 441 führt die Umkehrfunktion der DCT-8 413 durch und gibt ein decodiertes Signal aus.
Das decodierte Signal wird durch das Summierungselement 443 zu dem Prädiktionssignal addiert (das am negativen Eingang des Differenzierers 412 ansteht). Das resultierende Signal wird (wenn es ein I- oder ein P-Bild ist) über den nächstes schreiben- Schalter 445 in den Speicher 444 für das nächste Bild und über den Schalter 404 in den Speicher 446 für eine rekonstruierte SIF-Scheibe ("Speicher für eine rekon- Scheibe") geschrieben. Das Signal erreicht den Horizontal-Interpolierer 447 nicht, da der Schalter 409 als Folge des Werts "0" des Signals ccir kompat scheibe offen ist. Vor der Codierung eines I- oder P-Bildes werden die Inhalte des Speichers 444 für das nächste Bild über den vorheriges schreiben-Schalter 449 ("vorh schreiben") in den Speicher 448 für das vorherige Bild transferiert.
Die Zustände des nächstes schreiben-Schalters 445 und des vorheriges schreiben-Schalters 449 werden durch die Schreib-/Lesesteuerung 700 (Fig. 7) gesteuert. Wie bei der Betriebsartsteuerung 500 erhält die Schreib-/Lesesteuerung 700 Eingangssignale aus einem (in Fig. 7 nicht gezeigten) unabhängig ablaufenden Prozessor. Zu den Eingangssignalen, die der Schreib-/Lesesteuerung 700 bereitgestellt werden, gehören: bild struktur; scheiben mux reihenfolge; scheiben nummer und fauflösungsgrad betriebsart (die alle bereits besprochen wurden). Das Ausgangssignal der Schreib-/Lesesteuerung 700 stellt zweiwertige Steuersignale bereit ("0" oder "1"), darunter: die Signale vorheriges schreiben und nächstes schreiben, die das Beschreiben der Speicher für das nächste Bild und für das vorherige Bild (448 und 444 von Fig. 4) freigeben; rekon ungerade schreiben und rekon ccir schreiben, die das Speichern rekonstruierter ungerader Videosignale in die Speicher für das nächste Bild und für das vorherige Bild (Fig. 4) gestatten; rekon ungerade lesen und rekon ccir lesen, die das Lesen rekonstruierter Videosignale aus den Speichern für das nächste Bild und für das vorherige Bild (Fig. 4) gestatten; und komprfauflösungsgrad4 lesen und kompr fauflösungsgrad4 schreiben, die es gestatten, komprimierte Daten des f-Auflösungsgrads 4 und des f- Auflösungsgrads 8 in den Speicher 437 für komprimierte Scheiben (Fig. 4) zu schreiben und aus diesem auszulesen. Alle diese "rekon "-Signale hängen mit der Zeitsteuerung von Ereignissen zusammen und können im Decodierer abgeleitet werden.
Fig. 8 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bildspeichers (800), wobei ein solcher Speicher zur Speicherung eines vorherigen Bildes und ein weiterer zur Speicherung eines nächsten Bildes in dem adaptiven Bildcodierer von Fig. 4 eingesetzt wird. Wie gezeigt enthält der Bildspeicher 800 einen separaten Speicher für ungerade und gerade CCIR-601-Teilbilder (801, 802) und auch separate Speicher für ungerade und gerade SIF-Teilbilder (803, 804). Der Bildspeicher 800 ist so konfiguriert, daß er als Reaktion auf durch die Schreib-/Lesesteuerung 700 erzeugte Schreib-/Lesesignale das Speichern und Abrufen von Bildern gestattet.
Fig. 9 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild der Konfiguration des Speichers 437 für komprimierte Scheiben. Wie gezeigt enthält der Bildspeicher 437 einen separaten Speicher für Scheiben des f- Auflösungsgrads 4 und des f-Auflösungsgrads 8 (901, 902). Der Speicher 437 für komprimierte Scheiben ist so konfiguriert, daß er als Reaktion auf durch die Schreib-/Lesesteuerung 700 erzeugte Schreib-/Lesesignale das Speichern und Abrufen von Bildern gestattet.
Wenn das aktuelle Bild, das gerade von dem adaptiven Bildcodierer von Fig. 4 verarbeitet wird, ein P- oder ein B-Bild ist, dann erzeugt der Bewegungsschätzer 450 Bewegungsvektoren durch Auffinden der besten Übereinstimmung der Macroblöcke ungerader Teilbilder auf der Leitung 401 mit den decodierten Bezugsbildern ungerader Teilbilder in den Speichern 444 und 448 für das nächste und das vorherige Bild. Da Codierung, die MPEG-1-Codierung sehr ähnlich ist, für ungerade SIF-Teilbilder verwendet wird, sind nur Einzel-Teilbild-Bewegungsvektoren erforderlich. Die Bewegungsvektoren werden zu dem doppel-/einzelteilbildbewegungskompensierten Prädiktor 451 ("Doppel-/Einzelteilbild-MC-Prädiktor") gesendet, der eine auf den empfangenen Bewegungsvektoren, den Inhalten der Speicher 444 und 448 für das nächste und das vorherige Bild und dem Signal bild typ basierende Prädiktion des Videosignals auf der Leitung 401 berechnet. Die Prädiktion wird durch den Doppel-/Einzelteilbild-MC- Prädiktor 451 auf der Leitung 452 ausgegeben und über die Schalter 454 und 455 zu dem Schalter 411 weitergeleitet (da doppel/einzel teilbild bk und r z komp auf "0" gesetzt wurden). Dadurch wird die Codierung einer ungeraden SIF-Scheibe mit f- Auflösungsgrad 4 und mit f-Auflösungsgrad 8 abgeschlossen.
Wie in Fig. 3A gezeigt ist die nächste zu codierende Scheibe eine ungerade CCIR-601-Scheibe. Zur Codierung einer CCIR-601-Schicht sind alle Betriebsarten verfügbar, und es werden alle Analysierer verwendet (d. h. alle durch die Betriebsartsteuerung 500 erzeugten "dis "-Signale werden auf "0" gesetzt). Das durch die Betriebsartsteuerung 500 erzeugte Signal ccir kompat scheibe wird auf "1" gesetzt, und die durch die Betriebsartsteuerung 500 erzeugten Signale sif scheibe, ak fskal, koeff teilmenge und sif ungerade scheibe werden auf "0" gesetzt. Die Macroblöcke, die die ungerade CCIR-601-Scheibe darstellen, werden über die Leitung 401 empfangen. Wie bei bereits beschriebenen Codierungsverfahren gibt der Differenzierer 412 einen Prädiktionsfehler-Macroblöcke aus. Jeder 8 · 8-Block in jedem Prädiktionsfehler- Macroblock wird durch die DCT-8 413 in eine 8 · 8-Matrix von Transformationskoeffizienten umgewandelt. Die Koeffizienten werden dann durch den Vorwärtsquantisierer 419 des f-Auflösungsgrads 8 und den Vorwärtsscanner 426 des f-Auflösungsgrads 8 quantisiert und vorwärtsabgetastet. Danach werden sie zu dem V/FWL-Codierer 427 des f-Auflösungsgrads 8, zu dem Puffer 424 und zu dem Videomultiplexer 108 (Fig. 1) weitergeleitet, die wie bereits für die ungerade Codierung des f-Auflösungsgrads 8 beschrieben wirken. Die Schaltkreise, die der Codierung des f- Auflösungsgrads 4 zugeordnet sind, werden während dieses Vorgangs durch Öffnen der entsprechenden Schalter im wesentlichen abgeschaltet.
In der lokalen Decodierungsschleife des Codierers wird die Ausgabe des Vorwärtsscanners durch den Rück-Scanner 438 des f-Auflösungsgrads 8, den Rück- Quantisierer 439 des f-Auflösungsgrads 8 und die IDCT-8 441 rück-abgetastet, rück-quantisiert und rücktransformiert, um das quantisierte Prädiktionsfehlersignal zu rekonstruieren. Dieses decodierte Fehlersignal wird durch das Summierungselement 443 zurück zu dem (am negativen Eingang des Differenzierers 442 anstehenden) Prädiktionssignal addiert, um ein rekonstruiertes CCIR- 601-Signal zu erzeugen. Dieses rekonstruierte Signal wird in dem Speicher 444 für das nächste Bild abgespeichert (wenn es ein I- oder ein P-Bild ist).
Das Prädiktionssignal für diesen Macroblock wurde durch die folgende Sequenz von Operationen gewonnen. Der Bewegungsschätzer 450 verglich zunächst die Eingangs-Macroblöcke mit CCIR-601-Auflösung auf der Leitung 401 mit den decodierten CCIR-601-Bezugsbildern in den Speichern 448 und 444 für das nächste und das vorherige Bild. Wenn es ein I-Bild ist (was durch das Signal bild typ angezeigt wird, dann wird keine Bewegungsschätzung durchgeführt. Der Bewegungsschätzer 450 berechnet zwei Mengen von Bewegungsvektoren - eine für die Doppel-Teilbildprädiktionsbetriebsart und eine für die Einzel-Teilbildprädiktionsbetriebsart. Diese Bewegungsvektoren werden zu dem Doppel-/Einzelteilbild- MC-Prädiktor 451 gesendet, der auf der Grundlage dieser Vektoren die Prädiktion für beide Fälle berechnet (wobei eine auf der Leitung 452 und die andere auf der Leitung 453 ausgegeben wird). Der Doppel-/Einzelteilbild-MCP-Analysierer 403 vergleicht die beiden Prädiktionen und wählt diejenige, die einen kleineren Prädiktionsfehler ergibt. Der Doppel-/Einzelteilbild- MCP-Analysierer 403 gibt ein Signal doppel/einzel teilbild bk aus, so daß der Schalter 454 zu der Ausgabe des Doppel-/Einzelteilbild-MC-Prädiktors 451 geleitet wird, die den kleinsten Prädiktionsfehler bietet. Da das Signal ccir kompat scheibe auf "1" gesetzt ist, gibt der Speicher 446 für eine rekon- Scheibe die aktuelle SIF-Scheibe an den Horizontal- Interpolierer 447 aus (der dem Horizontal-Interpolierer 115 in Fig. 1 entspricht). Der Analysierer 402 für räumliche/zeitliche Prädiktionen vergleicht das interpolierte SIF-Signal (räumliche Prädiktion) mit der Ausgabe des Doppel-/Einzelteilbild-MC-Prädiktors 451 (zeitliche Prädiktion) zur Bestimmung, welches Signal eine bessere Schätzung des Eingangs-Videosignals ergibt. Der Analysierer 402 für räumliche/zeitliche Prädiktionen gibt ein Kompatibilitätssignal ("r z komp") aus, um die Weiterleitung der besten Wahl von räumlicher oder zeitlicher Prädiktion zu dem Inter/Intra-Analysierer 410 zu ermöglichen. Der Inter/Intra-Analysierer 410 bestimmt durch Vergleich der Varianz des Signals auf der Leitung 401 mit der unter Verwendung des aus dem Schalter 455 empfangenen Prädiktionssignals berechneten Varianz des Inter- Prädiktionssignals, ob die Intra-Codierung oder die Inter-Codierung verwendet werden soll. Das Inter/Intra- Signal öffnet den Schalter 411, wenn Intra-Codierung gewählt wird, oder schließt ihn, wenn Inter-Prädiktion gewählt wird. Dadurch wird die Schleife zur Codierung von ungerader CCIR-601-Scheibe abgeschlossen.
Die abwechselnde Codierung von ungeraden SIF- Scheiben und ungeraden CCIR-601-Scheiben wird fortgesetzt, bis das ungerade Teilbild fertig ist. Als nächstes wird die Codierung von geraden SIF-Scheiben und geraden CCIR-601-Scheiben durchgeführt. Die Codierung einer geraden SIF-Scheibe ähnelt der einer CCIR-601-Scheibe, mit der Ausnahme, daß bei Codierung einer geraden SIF-Scheibe das durch die Betriebsartsteuerung 500 erzeugte Signal ccir kompat scheibe auf "0" gesetzt wird und das durch die Betriebsartsteuerung 500 erzeugte Signal dis räumlich auf "1" gesetzt wird. Dadurch wird der Schalter 409 geöffnet und der Analysierer 402 für räumliche/zeitliche Prädiktionen gesperrt.
Wie in Fig. 3B gezeigt, wird nach der Codierung einer geraden SIF-Scheibe eine gerade CCIR-601-Scheibe codiert. Diese Codierung ähnelt der einer ungeraden CCIR-601-Scheibe, es wird aber eine in dem Speicher 446 für eine rekon-Scheibe gespeicherte rekonstruierte gerade SIF-Scheibe interpoliert und als eine räumliche Prädiktion verwendet. Die abwechselnde Codierung von geraden SIF-Scheiben und geraden CCIR-601-Scheiben wird fortgesetzt, bis das gerade Teilbild fertig ist.
Wie oben besprochen, erhält der Videomultiplexer 108 (Fig. 1) bei einem ungeraden Teilbild die Bitströme, die mit den ungeraden Scheiben des f-Auflösungsgrads 4, den ungeraden Scheiben des f- Auflösungsgrads 8 und den ungeraden CCIR-601-Scheiben zusammenhängen; während er jedoch bei einem geraden Teilbild gerade SIF-Scheiben und gerade CCIR-601- Scheiben empfängt (siehe Fig. 3B). Der Videomultiplexer 108 multiplexiert diese empfangenen Signale und überträgt sie zu dem Video-Demultiplexer 117 (Fig. 1). Dort werden sie demultiplexiert und bei ungeraden Teilbildern zu den Decodierern 118, 122, 126 und 131 (Fig. 1) und bei geraden Teilbildern zu den Decodierern 126 und 131 (Fig. 1) weitergeleitet.
Fig. 10 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer internen Architektur eines Bilddecodierers, der die Decodierung von ungeraden Teilbildern, Auflösungsgrad 4, erleichtert, die durch den Codierer von Fig. 4 codiert wurden. Ein Bitstrom, der die codierten Koeffizienten enthält, die ein ungerades Video-Teilbild des f-Auflösungsgrads 4 darstellen, wird von dem Video-Demultiplexer 117 (Fig. 1) aus zu dem Puffer 1001 gesendet. Dieser Bitstrom enthält außerdem die durch den V/FWL-Codierer 430 des f-Auflösungsgrads 4 (Fig. 4) übertragenenen Steuersignale und Overhead- Daten. Der Puffer 1001 leitet dieses Signal zu dem Scheiben-Identifizierer 1002 weiter, der den Bitstrom nach einem fauflösungsgrad4 scheiben start-Code absucht (der eine Scheibe eines ungeraden Teilbilds des f- Auflösungsgrads 4 anzeigt). Als Reaktion auf die Erkennung dieses Codes wird ein fauflösungsgrad4 scheiben-Signal von "1" erzeugt, das den Schalter 1003 schließt und den Bitstrom in den Decodierer des f-Auflösungsgrads 4 mit variabler/fester Wortlänge und Overhead-Demultiplexer 1004 ("V/FWL- Decodierer des f-Auflösungsgrads 4") eingibt. Der V/FWL-Decodierer 1004 des f-Auflösungsgrads 4 verwirft alle etwaigen decodierten Koeffizientendaten des f-Auflösungsgrads 8 (zur impliziten Darstellung eines EOB), die möglicherweise mit dem Bitstrom des f- Auflösungsgrads 4 multiplexiert wurden, durch Öffnen des Schalters 1005. Der V/FWL-Decodierer 1004 decodiert die Steuersignale und Overhead-Daten in dem Bitstrom, darunter: das Signal bild typ, das zu dem bewegungskompensierten Prädiktor 1006 gesendet wird; die Bewegungsvektoren, die zu dem Bewegungsvektorskalierer 1007 gesendet werden; das Inter/Intra-Signal, das zu dem Schalter 1008 und zu dem Rück-Quantisierer 1009 des f-Auflösungsgrads 4 gesendet wird; und das Signal quant parmtr, das zu dem Rück- Quantisierer 1009 des f-Auflösungsgrads 4 gesendet wird. Der V/FWL-Decodierer gibt die mit Koeffizienten zusammenhängenden Daten des codierten Videosignals zu dem Rück-Scanner 1010 des f-Auflösungsgrads 4 aus, der die Koeffizienten umordnet und sie zu dem Rück- Quantisierer 1009 des f-Auflösungsgrads 4 weiterleitet. Auf der Grundlage empfangener Steuerinformationen kehrt der Rück-Quantisierer 1009 des f-Auflösungsgrads 4 die Operation um, die der Vorwärtsquantisierer 428 des f- Auflösungsgrads 4 (Fig. 4) durchgeführt hat. Die Ausgabe des Rück-Quantisierers 1009 wird durch die Schaltung 1011 für die diskrete Cosinus- Rücktransformation des f-Auflösungsgrads 4 ("IDCT-4") rücktransformiert und durch das Summierungselement 1012 zu einem Prädiktionssignal addiert, das aus dem Schalter 1008 empfangen wird. Die Ausgabe des Summierungselements 1012 ist der rekonstruierte Macroblock der ungeraden Scheibe des f-Auflösungsgrads 4. Dieser rekonstruierte Macroblock wird außerdem in dem Speicher 1013 für das nächste Bild gespeichert, wenn es ein I- oder P-Bild ist. Der nächstes schreiben- Schalter 1014 wird geschlossen, wenn das aktuelle Teilbild ein I- oder P-Bild ist (was aus dem Signal bild typ bestimmt wird). Vor der Decodierung eines I- oder P-Bildes werden die Inhalte aus dem Speicher 1013 für das nächste Bild nach dem Schließen des vorheriges schreiben-Schalters 1016 zu dem Speicher 1015 für das vorherige Bild transferiert.
Der bewegungskompensierte Prädiktor 1006 berechnet die Prädiktion des aktuellen Signals auf der Grundlage des Signals bild typ, der Inhalte der Speicher 1013 und 1015 für das nächste und das vorherige Bild und der empfangenen Bewegungsvektoren. Die durch den V/FWL-Decodierer 1004 des f- Auflösungsgrads 4 decodierten und zu dem Bewegungsvektorskalierer 1007 gesendeten Bewegungsvektoren wurden ursprünglich für den f- Auflösungsgrad 8 berechnet und müssen für die Decodierung des f-Auflösungsgrads 4 durch den Bewegungsvektorskalierer herabskaliert werden, bevor sie von dem bewegungskompensierten Prädiktor 1006 benutzt werden können (es sei denn, es werden für jeden Auflösungsgrad unabhängige Bewegungsvektoren gesendet). Das durch den bewegungskompensierten Prädiktor 1006 ausgegebene Prädiktionssignal wird zu dem Macroblock der ungeraden Scheibe des f-Auflösungsgrads 4 addiert, der das Summierungselement 1012 durchläuft, wenn das gerade decodierte aktuelle Bild inter-codiert ist (Inter/Intra ist auf "1" gesetzt und der Schalter 1008 geschlossen). Wenn das gerade decodierte aktuelle Bild intra-codiert ist, (Inter/Intra ist auf "0" gesetzt und der Schalter 1008 offen), dann wird ein Signal von Null zu dem rekonstruierten Macroblock der ungeraden Scheibe des f-Auflösungsgrads 4 addiert, der das Summierungselement 1012 durchläuft.
Fig. 11 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der internen Architektur eines Bilddecodierers, der die Decodierung eines Videosignals ungerader Teilbilder des f-Auflösungsgrads 8 erleichtert, das durch den Codierer von Fig. 4 codiert wurde. Im einfachsten Fall kann dieser Decodierer ein MPEG-1-Decodierer sein, der so modifiziert ist, daß er Frequenzauflösungsgrade decodiert. In dem in Fig. 11 gezeigten allgemeinen Fall enthält der Decodierer zwei Schleifen mit gemeinsam benutzten Bewegungskompensationsschaltkreisen, wobei eine der Decodierung des f-Auflösungsgrads 4 und die andere der Decodierung des f-Auflösungsgrads 8 fest zugeordnet ist, bei der Unterstützung durch Informationen verwendet wird, die im f-Auflösungsgrad 4 verfügbar sind. Wenn nur der f-Auflösungsgrad 4 für die Decodierung gewählt ist, dann bleibt der Teil der Schaltkreise für den f-Auflösungsgrad 8 außer Betrieb. Andernfalls decodieren beide Schleifen den gleichzeitig. Die Schleife des f-Auflösungsgrads 4 muß kein decodiertes Videosignal des f-Auflösungsgrads 4, sondern lediglich dequantisierte Koeffizienten erzeugen. Ein ankommender Bitstrom durchläuft den Puffer 1101 und den Scheiben-Identifizierer 1102. Der Scheiben-Identifizierer 1102 sucht den Bitstrom nach einem fauflösungsgrad8 scheiben start-Code und/oder nach einem fauflösungsgrad4 scheiben start-Code ab. Wenn der fauflösungsgrad8 scheiben start-Code gefunden wurde, dann setzt der Scheiben-Identifizierer 1102 das Signal fauflösungsgrad8 scheibe auf "1" (was einen ungeraden Bitstrom des f-Auflösungsgrads 8 anzeigt) und schließt daraufhin den Schalter 1103 und gibt den Bitstrom in den V/FWL-Decodierer 1104 des f- Auflösungsgrads 8 ein. Wenn der fauflösungsgrad4 scheiben start-Code gefunden wurde, dann setzt der Scheiben-Identifizierer 1102 das Signal fauflösungsgrad4 scheibe auf "1" (was einen ungeraden Bitstrom des f-Auflösungsgrads 4 anzeigt) und schließt daraufhin den Schalter 1105 und gibt den Bitstrom in den V/FWL-Decodierer 1106 des f-Auflösungsgrads 4 ein. Die Decodierungsschaltkreise des f-Auflösungsgrads 4 (darunter der V/FWL-Decodierer 1106 des f- Auflösungsgrads 4, der Rück-Scanner 1107 des f- Auflösungsgrads 4, der Rück-Quantisierer 1108 des f- Auflösungsgrads 4, die IDCT-4 1109, die Schalter 1110 und 1111, das Summierungselement 1112, der Bewegungsvektorskalierer 1113 und die Bewegungskompensationsschaltkreise) wirken auf dieselbe Weise wie der Decodierer von Fig. 10 und werden hier nicht besprochen.
Der V/FWL-Decodierer 1104 des f-Auflösungsgrads 8 decodiert die Steuersignale und Overhead-Daten in dem Bitstrom, darunter: das Signal bild typ, das zu dem bewegungskompensierten Prädiktor 1114 gesendet wird; das Inter/Intra-Signal, das zu dem Schalter 1115 und zu dem Rück-Quantisierer 1116 des f-Auflösungsgrads 8 gesendet wird; die Signale quant parmtr und quantdelta, die zu dem Rück-Quantisierer 1116 des f- Auflösungsgrads 8 gesendet werden, und das Signal koeff teilmenge, das die Schalter 1117, 1118, 1119 und 1120 steuert. Der V/FWL-Decodierer des f- Auflösungsgrads 8 gibt die koeffizientenbezogenen Daten des codierten Videosignals des f-Auflösungsgrads 8 an den Rück-Scanner 1121 des f-Auflösungsgrads 8 aus, der die Koeffizienten umordnet und sie zu dem Rück- Quantisierer 1116 des f-Auflösungsgrads 8 weiterleitet. Auf der Grundlage empfangener Steuerinformationen kehrt der Rück-Quantisierer 1116 des f-Auflösungsgrads 8 die Operation um, die durch den Vorwärtsquantisierer 419 des f-Auflösungsgrads 8 (Fig. 4) durchgeführt wurde. Wenn die Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 8 die gesamte Koeffizientenmenge enthalten (d. h. sie enthalten Differenzenkoeffizienten, die dem f- Auflösungsgrad 4 und koeff teilmenge = "0" entsprechen), dann werden die rück-quantisierten Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 nach dem Schließen der Schalter 1118 und 1119 durch das Summierungselement 1122 zurück zu entsprechenden rückquantisierten Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 8 addiert. Die Ausgabe des Summierungselements 1122 wird über den Schalter 1117 in die IDCT-8 1123 eingespeist. Wenn die Koeffizienten des f-Auflösungsgrads 4 und f- Auflösungsgrads 8 elementfremde Mengen enthalten (koeff teilmenge = "1"), dann werden diese rückquantisierten Koeffizienten in dem Koeffizientenvereiniger 1124 vereinigt und dann zu der IDCT-8 1123 gesendet. Wenn Decodierung des f- Auflösungsgrads 8 gewählt ist, dann wird keine weitere Decodierung der Koeffizientendaten des f- Auflösungsgrads 4 durchgeführt; wenn dies nicht der Fall ist, dann decodiert die IDCT-4 1109 auf ähnliche Weise wie der Decodierer von Fig. 10 die Koeffizientendaten des f-Auflösungsgrads 4 weiter. Die Ausgabe der IDCT-8 1123 wird durch das Summierungselement 1125 zu einem Prädiktionssignal addiert, das aus dem Schalter 1115 empfangen wird. Die Ausgabe des Summierungselements 1124 ist der rekonstruierte Macroblock der ungeraden Scheibe des f- Auflösungsgrads 8. Wenn eine Decodierung des f- Auflösungsgrads 8 durchgeführt wird, dann wird im Decodierer ein fauflösungsgrad4 decodieren-Signal von "0" erzeugt. dadurch ermöglicht der Schalter 1126 die Speicherung des rekonstruierten Macroblocks des f- Auflösungsgrads 8 in dem Speicher 1127 für das nächste Bild, wenn es ein I- oder ein P-Bild ist. Der nächstes schreiben-Schalter 1128 wird geschlossen, wenn das aktuelle Teilbild ein I- oder ein P-Bild ist (was aus dem Signal bild typ bestimmt wird). Vor der Decodierung eines I- oder P-Bildes werden die Inhalte aus dem Speicher 1127 für das nächste Bild nach dem Schließen des vorheriges schreiben-Schalters 1130 zu dem Speicher 1129 für das vorherige Bild transferiert.
Der bewegungskompensierte Prädiktor 1114 berechnet die Prädiktion des aktuellen Signals auf der Grundlage des Signals bild typ, der Inhalte der Speicher 1127 und 1129 für das nächste und das vorherige Bild und der über den Schalter 1131 aus dem V/FWL-Decodierer 1106 des f-Auflösungsgrads 4 empfangenen Bewegungsvektoren. Das durch den bewegungskompensierten Prädiktor 1114 ausgegebene Prädiktionssignal wird zu dem Macroblock der ungeraden Scheibe des f-Auflösungsgrads 8 addiert, der das Summierungselement 1124 durchläuft, wenn das gerade decodierte aktuelle Bild inter-codiert ist (Inter/Intra ist auf "1" gesetzt und der Schalter 1115 geschlossen; fauflösungsgrad4 codieren = "0" und der Schalter 1132 ist auf "0" gesetzt). Wenn das gerade decodierte aktuelle Bild jedoch intra-codiert ist, (Inter/Intra ist auf "0" gesetzt und der Schalter 1115 offen; fauflösungsgrad4 codieren = "0" und der Schalter 1132 ist auf "0" gesetzt), dann wird ein Signal von Null zu dem rekonstruierten Macroblock der ungeraden Scheibe des f-Auflösungsgrads 8 addiert, der das Summierungselement 1124 durchläuft.
Fig. 12 zeigt einen Decodierer, der in der Lage ist, gerade SIF-Teilbilder, Schichten des f- Auflösungsgrads 8 und des f-Auflösungsgrads 4 zu decodieren. Immer wenn ein Auflösungsgrad für die Decodierung gewählt wird, müssen außerdem alle niedrigeren Schichten decodiert werden. Die Decodierungsschaltkreise des f-Auflösungsgrads 4 (darunter der V/FWL-Decodierer 1201 des f- Auflösungsgrads 4, der Rück-Scanner 1202 des f- Auflösungsgrads 4, der Rück-Quantisierer 1203 des f- Auflösungsgrads 4, die IDCT-4 1204, das Summierungselement 1205, der Bewegungsvektorskalierer 1206 und die Bewegungskompensationsschaltkreise) wirken auf dieselbe Weise wie der Decodierer von Fig. 10 und werden hier nicht besprochen. Ähnlich wirken die Decodierungsschaltkreise des f-Auflösungsgrads 8 (darunter der V/FWL-Decodierer 1207 des räumlich/f- Auflösungsgrads 8, der Rück-Scanner 1208 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8, der Rück-Quantisierer 1209 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8, die Summierungselemente 1210 und 1211, die IDCT-8 1212, der Koeffizientenvereiniger 1213 und Bewegungskompensationsschaltkreise) auf dieselbe Weise wie die Decodierungsschaltkreise des f-Auflösungsgrads 8 von Fig. 11 und werden hier in Bezug auf die Decodierung des f-Auflösungsgrads 8 nicht besprochen.
Bei der Decodierung einer geraden SIF-Schicht durchläuft ein ankommender Bitstrom aus dem Video- Demultiplexer 117 (Fig. 1) den Puffer 1214 und den Scheiben-Identifizierer 1215. Der Scheiben- Identifizierer 1215 sucht den Bitstrom nach einem fauflösungsgrad8 scheiben start-Code, einem fauflösungsgrad4 scheiben start-Code und einem sif gerade scheiben start-Code ab. Wenn der sif gerade scheiben start-Code gefunden wurde, dann setzt der Scheiben-Identifizierer 1215 das Signal sif gerade scheibe auf "1" (was einen geraden SIF- Bitstrom anzeigt). Der Schalter 1216 wird als Reaktion auf den "1"-Zustand dieses Signals durch ein Signal aus dem ODER-Gatter 1217 geschlossen, und der Bitstrom wird in den V/FWL-Decodierer 1207 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 eingegeben. Der V/FWL-Decodierer 1207 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 decodiert die Steuersignale und Overhead-Daten in dem Bitstrom, darunter: das Signal bild typ, das zu dem doppel-/einzelteilbildbewegungskompensierten Prädiktor 1218 ("Doppel- /Einzelteilbild-MC-Prädiktor") gesendet wird; die Bewegungsvektoren, die zu dem Schalter 1219 gesendet werden; das Inter/Intra-Signal, das den Schalter 1220 und den Rück-Quantisierer 1209 des räumlich/f- Auflösungsgrads 8 steuert; die Signale quant parmtr und quant delta, die zu dem Rück-Quantisierer 1209 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 gesendet werden; das Signal doppel/einzel teilbild bk, das die Schalter 1221 und 1222 steuert; das Signal koeff teilmenge, das die Schalter 1223, 1224 und 1225 steuert; das Signal ak fskal, das die Schalter 1226 und 1227 steuert; und die Signale rekon ungerade schreiben, rekon ungerade lesen rekon ccir schreiben und rekon ccir lesen, die zu den Speichern 1228 und 1229 für das nächste und das vorherige Bild gesendet werden. Die Signale ak fskal und koeff teilmenge werden für die Decodierung eines geraden SIF-Teilbildes auf "0" gesetzt.
Bei einem Macroblock einer geraden SIF-Scheibe gibt der V/FWL-Decodierer 1207 des räumlich/f- Auflösungsgrads 8 die koeffizientenbezogenen Daten eines codierten geraden SIF-Videosignals an den Rück- Scanner 1208 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8, Rück- Quantisierer 1209 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 aus. Da koeff teilmenge "0" ist, wird die Ausgabe des Rück- Quantisierers 1209 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 zu dem Summierungselement 1210 weitergeleitet, durchläuft aber das Summierungselement 1210 unverändert, da der Schalter 1227 offen ist (ak fskal = "0"). Die Ausgabe des Summierungselements 1210 wird über den Schalter 1224 zu der IDCT-8 1212 weitergeleitet. Die Ausgabe der IDCT-8 1212 wird durch das Summierungselement 1211 zu einem Prädiktionssignal addiert, das aus dem Schalter 1220 empfangen wird. Der resultierende decodierte Macroblock der geraden SIF-Scheibe wird über den nächstes schreiben-Schalter 1230 in den Speicher 1228 für das nächste Bild geschrieben, wenn es ein I- oder ein P-Bild ist. Vor der Decodierung eines I- oder P- Bildes werden die Inhalte aus dem Speicher 1228 für das nächste Bild über das Schließen des vorheriges schreiben-Schalters 1231 zu dem Speicher 1229 für das vorherige Bild transferiert. Das Signal doppel/einzel teilbild bk leitet die durch den V/FWL- Decodierer 1207 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 ausgegebenen Bewegungsvektoren zu dem entsprechenden Eingang des Doppel-/Einzelteilbild-MC-Prädiktors 1218, der eine Prädiktion für die gewählte Betriebsart berechnet. Wenn gerade ein inter-codiertes Bild decodiert wird, dann leitet der Schalter 1220 die Prädiktionsdaten zu dem Summierungselement 1211 weiter, in dem sie zu dem Ausgangssignal der IDCT-8 1212 addiert werden. Wenn das gerade decodierte aktuelle Bild jedoch intra-codiert ist, (Inter/Intra ist auf "0" gesetzt und der Schalter 1220 offen), dann wird ein Signal von Null zu dem decodierten Macroblock addiert, der das Summierungselement 1211 durchläuft.
Fig. 13 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild der internen Architektur eines Bilddecodierers, der die Decodierung eines durch den Codierer von Fig. 4 codierten digitalen Videosignals mit hoher Auflösung erleichtert. Dieser Decodierer kann ungerade CCIR-601-, gerade CCIR-601-, und gerade SIF-Teilbilder des f- Auflösungsgrads 4 und des f-Auflösungsgrads 8 decodieren. Die Decodierungsschaltkreise des f- Auflösungsgrads 4 (darunter der V/FWL-Decodierer 1301 des f-Auflösungsgrads 4, der Rück-Scanner 1302 des f- Auflösungsgrads 4, der Rück-Quantisierer 1303 des f- Auflösungsgrads 4, die IDCT-4 1304, das Summierungselement 1305, der Bewegungsvektorskalierer 1306 und Bewegungskompensationsschaltkreise) wirken auf dieselbe Weise wie der Decodierer von Fig. 10 und werden hier nicht besprochen. Ähnlich wirken die Schaltkreise für gerade SIF-Decodierung des f- Auflösungsgrads 8 (darunter der V/FWL-Decodierer 1307 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8, der Rück-Scanner 1308 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8, der Rück-Quantisierer 1309 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8, die Summierungselemente 1310 und 1311, die IDCT-8 1312, der Koeffizientenvereiniger 1313 und Bewegungskompensationsschaltkreise) auf dieselbe Weise wie die Decodierungsschaltkreise des f-Auflösungsgrads 8 von Fig. 11 und die Schaltkreise von Fig. 12 für gerade SIF-Decodierung und werden hier in Bezug auf die Decodierung des f-Auflösungsgrads 8 oder die gerade SIF-Decodierung nicht besprochen. Es besteht jedoch ein Unterschied bei der Decodierung von Scheiben des f- Auflösungsgrads 8 und geraden SIF-Scheiben in dem Decodierer von Fig. 13. Durch das Summierungselement 1311 ausgegebene decodierte Scheiben des f- Auflösungsgrads 8 und gerade SIF-Scheiben werden in dem Speicher 1314 für eine rekonstruierte SIF-Scheibe gespeichert, wenn der Schalter 1315 geschlossen ist. Dadurch wird es möglich, die optionale räumliche Prädiktion für die entsprechenden ungeraden und geraden CCIR-Scheiben durchzuführen.
Ein ankommender Bitstrom durchläuft den Puffer 1316 und den Scheiben-Identifizierer 1317. Der Scheiben-Identifizierer 1317 sucht den Bitstrom nach einem ccir scheiben start-Code ab und setzt, wenn er ihn findet, das Signal ccir scheibe auf "1" (was eine ungerade oder gerade CCIR-601-Scheibe anzeigt). Der Schalter 1318 wird als Reaktion auf den "1"-Zustand dieses Signals durch ein Signal aus dem ODER-Gatter 1319 geschlossen, und der Bitstrom wird in den V/EWL- Decodierer 1307 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 eingegeben. Der V/FWL-Decodierer 1307 des räumlich/f- Auflösungsgrads 8 decodiert die Steuersignale und Overhead-Daten in dem Bitstrom, darunter: das Signal bild typ, das zu dem doppel-/einzelteilbildbewegungskompensierten Prädiktor 1320 ("Doppel- /Einzelteilbild-MC-Prädiktor") gesendet wird; die Bewegungsvektoren, die zu dem Schalter 1321 gesendet werden; das Inter/Intra-Signal, das den Schalter 1322 und den Rück-Quantisierer 1309 des · räumlich/f- Auflösungsgrads 8 steuert; das Signal quant parmtr, die zu dem Rück-Quantisierer 1309 des räumlich/f- Auflösungsgrads 8 gesendet werden; das Signal doppel/einzel teilbild bk, das die Schalter 1323 und 1324 steuert; das Signal r z komp, das den Schalter 1325 steuert; das Signal koeff teilmenge, das die Schalter 1326, 1327 und 1328 steuert; das Signal ak fskal, das die Schalter 1329 und 1330 steuert; das Signal ccir kompat scheibe, das den Schalter 1331 steuert; das Signal sif scheibe, das den Schalter 1315 steuert; und die Signale rekon ungerade schreiben, rekon ungerade lesen, rekon ccir schreiben und rekon ccir lesen, die zu den Speichern 1332 und 1333 für das nächste und das vorherige Bild gesendet werden. Die Signale ak fskal, koeff teilmenge werden für die Decodierung einer CCIR-601-Scheibe auf "0" gesetzt.
Bei einem CCIR-601-Scheiben-Macroblock gibt der V/FWL-Decodierer 1307 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 die koeffizientenbezogenen Daten eines codierten CCIR- 601-Videosignals an den Rück-Scanner 1308 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8, Rück-Quantisierer 1309 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 aus. Da koeff teilmenge "0" ist, wird die Ausgabe des Rück- Quantisierers 1309 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 zu dem Summierungselement 1310 weitergeleitet, durchläuft aber das Summierungselement 1310 unverändert, da der Schalter 1330 offen ist (ak fskal = "0"). Die Ausgabe des Summierungselements 1310 wird über den Schalter 1327 zu der IDCT-8 1312 weitergeleitet. Die Ausgabe der IDCT-8 1312 wird durch das Summierungselement 1311 zu einem Prädiktionssignal addiert, das aus dem Schalter 1322 empfangen wird. Der resultierende decodierte CCIR- Scheiben-Macroblock wird über den nächstes schreiben- Schalter 1334 in den Speicher 1332 für das nächste Bild geschrieben, wenn es ein I- oder ein P-Bild ist. Vor der Decodierung eines I- oder P-Bildes werden die Inhalte aus dem Speicher 1332 für das nächste Bild über das Schließen des vorheriges schreiben-Schalters 1335 zu dem Speicher 1333 für das vorherige Bild transferiert. Das Signal doppel/einzel teilbild bk leitet die durch den V/FWL-Decodierer 1307 des räumlich/f-Auflösungsgrads 8 ausgegebenen Bewegungsvektoren zu dem entsprechenden Eingang des Doppel-/Einzelteilbild-MC-Prädiktors 1320, der eine Prädiktion für die gewählte Betriebsart berechnet. Der Schalter 1331 ist für alle CCIR-601-Scheiben geschlossen, die räumliche Prädiktion einsetzen (was durch ein Signal ccir kompat scheibe von "1" angezeigt wird). Wenn der Schalter 1331 geschlossen ist, dann wird die SIF-Scheibe in dem Speicher 1314 für eine rekonstruierte Scheibe durch den Horizontal- Interpolierer 1336 interpoliert und zu dem Schalter 1325 weitergeleitet. Der Schalter 1325 ermöglicht die Verwendung entweder der aus der interpolierten rekonstruierten SIF-Scheibe bestehenden räumlichen Prädiktion oder der durch den Doppel-/Einzelteilbild- MC-Prädiktor 1320 ausgegebenen zeitlichen Prädiktion für das aktuelle CCIR-601-Signal (abhängig von dem durch den V/FWL-Decodierer 1307 des räumlich/f- Auflösungsgrads 8 decodierten Signal r z komp). Das Signal ccir kompat scheibe ist bei CCIR-601-Scheiben immer "1", da sowohl ungerade als auch gerade CCIR-601- Scheiben optionale räumliche Prädiktion einsetzen. Wenn gerade ein inter-codiertes Bild decodiert wird, dann leitet der Schalter 1322 die Prädiktionsdaten zu dem Summierungselement 1311 weiter, in dem sie zu dem Ausgangssignal der IDCT-8 1312 addiert werden. Wenn das gerade decodierte aktuelle Bild jedoch intra-codiert ist, (Inter/Intra ist auf "0" gesetzt und der Schalter 1322 geöffnet), dann wird ein Signal von Null zu dem rekonstruierten Macroblock addiert, der das Summierungselement 1311 durchläuft. Dadurch wird die Schleife zur Decodierung eines CCIR-Teilbildes abgeschlossen.
Fig. 14 zeigt ein Videosignalcodierungs-/Decodierungssystem gemäß einem zweiten Beispiel der Erfindung. Dieses System erleichtert die Teilbildcodierung und -decodierung eines digitalen Videosignals mit drei Schichten der räumlichen Auflösung bei ungeraden Teilbildern und einer Schicht bei geraden Teilbildern. Die Signalcodierung wird in dem Funktionsblock 1400 und die Signaldecodierung in dem Funktionsblock 1401 durchgeführt. Die Schicht 1 besteht aus ungeraden SIF-Teilbildern, die in einem Bitstrom des f-Auflösungsgrads 4 codiert sind. Die Schicht 2 besteht aus ungeraden SIF-Teilbildern, die in einem Bitstrom des f-Auflösungsgrads 8 codiert sind. Bei ungeraden Teilbildern besteht die Schicht 3 aus ungeraden teilbildstrukturierten CCIR-601-Bildern, die unter Verwendung einer adaptiven Auswahl von zeitlicher Prädiktion aus zuvor codierten Bildern und einer räumlichen Prädiktion codiert werden, entsprechend einem aktuellen zeitlichen Bezugssignal, das durch Interpolieren eines ungeraden Teilbildes des f- Auflösungsgrads 8 gewonnen wird. Bei geraden Teilbildern liegt nur eine Schicht vor (Schicht 3), die aus geraden teilbildstrukturierten CCIR-601-Bildern besteht, die unter Verwendung einer zeitlichen Prädiktion aus zuvor codierten Bildern codiert sind.
Wie in Fig. 14 gezeigt, wird das auf der Leitung 1402 empfangene digitale Videosignal in den Schalter 1403 eingegeben, der ungerade Teilbilder zu dem Dezimierer 1404 leitet. Die dezimierten ungeraden SIF-Teilbilder werden durch den Dezimierer 1404 an den frequenzskalierbaren SIF-Codierer 1405 für ungerade Teilbilder ("SIF-Frequenzcodierer") ausgegeben und dort mit dem f-Auflösungsgrad 4 und dem f-Auflösungsgrad 8 codiert. Im einfachsten Fall kann dieser SIF- Frequenzcodierer ein MPEG-1-Codierer sein, der so modifiziert ist, daß er Frequenzskalierung durchführt. Der Bitstrom, der jedem mit einem f-Auflösungsgrad codierten Teilbild entspricht, wird dann zu dem Videomultiplexer 1406 gesendet (der codierte Bitstrom mit f-Auflösungsgrad 4 entspricht der ersten Videoschicht, der codierte Bitstrom mit f- Auflösungsgrad 8 entspricht der zweiten Videoschicht). Der SIF-Frequenzcodierer 1405 gibt außerdem ein decodiertes ungerades SIF-Signal an den Schalter 1407 aus. Der Schalter 1407 ermöglicht die Eingabe eines decodierten ungeraden Teilbildes in den Horizontal- Interpolierer 1408, wenn gerade ein ungerades CCIR-601- Teilbild codiert wird. Das decodierte ungerade Teilbild wird durch den Horizontal-Interpolierer 1408 auf CCIR- 601-Auflösung aufabgetastet und über die Leitung 1409 ausgegeben. Der Schalter 1410 ermöglicht die Weiterleitung dieses aufabgetasteten ungeraden Teilbildes zu dem CCIR-601-Teilbildstrukturcodierer 1411 (wenn gerade ein ungerades Teilbild decodiert wird), in dem es zur Gewinnung einer räumlichen Prädiktion der dritten Videoschicht verwendet wird. Der resultierende codierte Bitstrom (der der dritten Videoschicht entspricht) wird durch den CCIR-601- Teilbildstrukturcodierer 1411 an den Videomultiplexer 1406 ausgegeben.
Der Videomultiplexer 1406 multiplexiert die codierten Bitströme zu einem einzigen Bitstrom. Dieser einzelne Bitstrom wird zu dem Video-Demultiplexer 1412 übertragen und dort zu einzelnen Bitströmen demultiplexiert. Der ungerade SIF-Decodierer 1413 des f-Auflösungsgrads 4 ("Decodierer des f-Auflösungsgrads 4") decodiert den Bitstrom, der dem mit f- Auflösungsgrad 4 codierten ungeraden Teilbild der ersten Videoschicht entspricht, und gibt das decodierte Signal auf die Leitung 1414 und an den Schalter 1415 aus. Der Schalter 1415 schließt sich, wenn gerade ein ungerades Teilbild decodiert wird, um zu ermöglichen, daß die Ausgabe des Decodierers 1413 des f- Auflösungsgrads 4 die Ausgangsleitung 1416 erreicht. Der ungerade SIF-Decodierer 1419 des Frequenz- Auflösungsgrads 8 ("Decodierer des f-Auflösungsgrads 8") decodiert den Bitstrom, der dem mit f- Auflösungsgrad 8 codierten ungeraden Teilbild der zweiten Videoschicht entspricht, und rekonstruiert dadurch ein ungerades SIF-Teilbildvideosignal des f- Auflösungsgrads 8, das auf den Leitungen 1420 und 1421 ausgegeben wird. Wenn gerade ein ungerades Teilbild decodiert wird, dann schließt sich der Schalter 1422 und ermöglicht die Ausgbabe des ungeraden Teilbildes des f-Auflösungsgrads 8 auf der Leitung 1423. Der teilbildstrukturierte CCIR-601-Decodierer 1424 decodiert den Bitstrom, der der dritten Videoschicht entspricht (unter Einsatz einer optionalen räumlichen Prädiktion, die auf den interpolierten decodierten ungeraden SIF-Teilbildern aus der Schicht Zwei basiert, wenn gerade ein ungerades Teilbild decodiert wird), um ein CCIR-601-Videosignal zu rekonstruieren, das auf der Leitung 132 ausgegeben wird. Der Schalter 1425 ermöglicht die Eingabe eines decodierten ungeraden Teilbildes des f-Auflösungsgrads 8 in den Horizontal- Interpolierer 1426, wenn gerade ein ungerades CCIR-601- Teilbild decodiert wird. Das ungerade Teilbild des f- Auflösungsgrads 8 wird durch den Horizontal- Interpolierer 1426 auf CCIR-601-Teilbildauflösung aufabgetastet und über die Leitung 1427 ausgegeben. Wenn gerade ein ungerades Teilbild decodiert wird, dann schließt sich der Schalter 1428 und ermöglicht die Weiterleitung des aufabgetasteten ungeraden Teilbildes zu dem CCIR-601-Teilbildstrukturdecodierer 1424, in dem es zur Gewinnung einer räumlichen Prädiktion der dritten Videoschicht verwendet wird. Wenn gerade ein gerades Teilbild decodiert wird, dann wird keine solche räumliche Prädiktion ermöglicht (der Schalter 1428 bleibt offen).
Fig. 15A zeigt eine Darstellung der bei der in dem Funktionsblock 1400 von Fig. 1 durchgeführten Codierung eingesetzten Scheibenstruktur. Die Scheiben- Multiplexierung des Eingangsbildes beginnt mit einem ungeraden Teilbild, auf das ein gerades Teilbild folgt. In jedem ungeraden Teilbild entsprechen beide Scheiben eines gegebenen SIF/CCIR-601-Scheibenpaares demselben Bildstreifen. Die Scheibe der Schicht der geringeren Auflösung (SIF, ungerade) wird vor der Scheibe der Schicht der höheren Auflösung multiplexiert. In jedem geraden Teilbild weisen alle Scheiben CCIR-601- Auflösung auf. Alle Scheiben bestehen aus einem oder mehr Macroblöcken, die wiederum aus Blöcken von Bildpunkten bestehen. Fig. 15B zeigt die Scheiben- Multiplexierungsstruktur des ausgegebenen Bitstroms als Ergebnis der in dem Funktionsblock 1400 durchgeführten Codierung. Diese Multiplexierungsstruktur stimmt im wesentlichen mit der von Fig. 15A überein, mit der Ausnahme, daß jede ungerade SIF-Eingangsscheibe Bitstromscheiben des f-Auflösungsgrads 4 und des f- Auflösungsgrads 8 erzeugt. Dies führt zu einem Trio von Scheiben ungerader Teilbilder: f-Auflösungsgrad 4, f- Auflösungsgrad 8 und CCIR-601. Die Scheiben verschiedener Schichten werden multiplexiert, um eine leichte Decodierung zu erleichtern. Die Scheiben werden so angeordnet, daß alle Informationen aus Schichten geringerer Auflösung, die zur Decodierung einer Schicht höherer Auflösung benötigt werden, vor der Einleitung der Decodierung der Schicht hoher Auflösung verfügbar gemacht werden. Deshalb werden komprimierte Scheiben niedrigerer Schichten zuerst gemultiplext. Man beachte, daß die Ausgabe des Codierers für gerade Teilbilder (Fig. 15B) keine Frequenz-Auflösungsgrade aufweist. Obwohl Fig. 14 zwei separate Codierer zeigt, die eingesetzt werden, um die Codierung der verschiedenen Videoschichten zu erzielen, kann in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung die Codierung für alle drei Schichten in einem einzigen adaptiven Codierer erzielt werden. Fig. 4 zeigt ein Beispiel eines solchen adaptiven Codierers. Die Codierung ungerader Teilbilder mit f-Auflösungsgrad 4, f- Auflösungsgrad 8 und CCIR-601 wird genauso wie für Fig. 4 beschrieben durchgeführt. Die Codierung der CCIR-601- Schicht für gerade Teilbilder wird ähnlich wie für Fig. 4 beschrieben durchgeführt. Da jedoch keine geraden SIF-Scheiben verfügbar sind, werden die geraden CCIR- 601-Scheiben ohne räumliche Prädiktion codiert.
Fig. 16 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Bildspeichers (1600), wobei ein solcher Speicher zur Speicherung eines vorherigen Bildes und ein weiterer zur Speicherung eines nächsten Bildes in einem adaptiven Bildcodierer eingesetzt wird, der die Codierung erleichtert, die in dem Funktionsblock 1400 von Fig. 14 durchgeführt wird. Wie gezeigt enthält der Bildspeicher 1600 einen separaten Speicher für ungerade und gerade CCIR-601-Teilbilder (1601, 1602) sowie einen separaten Speicher für ungerade SIF-Teilbilder (1603).
Durch die oben beschriebene Erfindung wird ein praktisches Verfahren zur Codierung und Decodierung von Videosignalen bereitgestellt, mit dem die Übertragung, der Empfang, die Speicherung oder das Abrufen eines Videosignals mit mehreren Auflösungsschichten ermöglicht wird. Es ist einzusehen, daß die beschriebenen konkreten Verfahren lediglich beispielhaft für die vorliegende Erfindung sind, und daß Fachleute vielfältige Modifikationen vornehmen könnten. Zu solchen Modifikationen würden Codierungs- und Decodierungsverfahren gehören, bei denen mehr als drei Auflösungsschichten beteiligt sind, oder Verfahren, die die Erfindung anwenden, um fortlaufende (d. h. nicht ineinandergeschriebene) Videosignale auf eine räumlich/frequenzskalierbare Weise zu codieren (so wie es zum Beispiel als ein HDTV-Standard vorgeschlagen wird).

Claims

1. Vorrichtung zur Codierung digitaler Videosignale, die folgendes umfaßt:

ein Mittel zum Empfangen eines digitalen Videoeingangssignals, das eine Folge digitaler Darstellungen umfaßt, die mit Bildelementen eines Videobildes in Beziehung stehen;

ein Mittel zur Codierung eines Digitalsignals geringerer Auflösung, das mit den Bildelementen des besagten Videobildes in Beziehung steht, wobei das besagte Digitalsignal geringerer Auflösung durch Frequenzskalierung des besagten empfangenen digitalen Videosignals erzeugt wird;

ein Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes, wobei die besagte zeitliche Prädiktion auf dem besagten Digitalsignal geringerer Auflösung basiert;

ein Mittel zur Erzeugung einer räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes, wobei die besagte räumliche Prädiktion auf der besagten, aus dem besagten Digitalsignal geringerer Auflösung erzeugten zeitlichen Prädiktion basiert; und

ein Mittel zur Codierung eines zweiten Digitalsignals, das mit den Bildelementen des besagten Videobildes in Beziehung steht, unter adaptivem Einsatz einer auf den besagten zeitlichen oder den besagten räumlichen Prädiktionen des besagten Videobildes basierenden Abschätzung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das besagte Mittel zur Codierung des besagten zweiten Digitalsignals blockweise bestimmt, ob bei der Codierung des besagten zweiten Digitalsignals eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei:

die besagten Bildelemente des besagten Videobildes Bildelemente von mindestens zwei Einzelbildern des besagten Videobildes umfassen, wobei jedes der besagten Einzelbilder eine Mehrzahl ineinandergeschriebener Teilbilder umfaßt;

das besagte Mittel zur Codierung des besagten Digitalsignals geringerer Auflösung für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder ein Mittel zur Codierung eines Digitalsignals mittlerer Auflösung umfaßt, das mit einem Teilbild des empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht;

das besagte Mittel zur Erzeugung der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder ein Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes umfaßt;

das besagte Mittel zur Erzeugung der besagten räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder ein Mittel zur Erzeugung einer räumlichen Prädiktion des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes umfaßt; und

das besagte Mittel zur Codierung des besagten zweiten Digitalsignals für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder ein Mittel zur Codierung eines Digitalsignals voller Auflösung, das mit den Bildelementen des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht, umfaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei das besagte Mittel zur Codierung des besagten Digitalsignals voller Auflösung blockweise bestimmt, ob bei der Codierung des besagten Digitalsignals voller Auflösung eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei:

die besagte Mehrzahl ineinandergeschriebener Teilbilder eine Mehrzahl ineinandergeschriebener ungerader und gerader Teilbilder umfaßt;

das besagte Teilbild jedes der besagten empfangenen Einzelbilder ein ungerades Teilbild des besagten empfangenen Einzelbildes ist; und

die besagte Vorrichtung für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder folgendes umfaßt:

ein Mittel zur Codierung eines Digitalsignals geringerer Auflösung, das mit den Bildelementen eines geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht, wobei, wenn das besagte empfangene Einzelbild nicht das erste empfangene Einzelbild ist, eine Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes eingesetzt wird, die auf einem zuvor codierten geraden Teilbild aus einem zuvor empfangenen Einzelbild basiert;

ein Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes, wobei die besagte zeitliche Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes auf dem besagten Digitalsignal geringerer Auflösung basiert, das mit dem besagten geraden Teilbild des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht; und

ein Mittel zur Codierung eines Digitalsignals voller Auflösung, das mit den Bildelementen des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht, unter adaptivem Einsatz einer auf den besagten zeitlichen Prädiktionen des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierenden Abschätzung.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das besagte Mittel zur Codierung des besagten Digitalsignals voller Auflösung, das mit den Bildelementen des besagten ungeraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht, blockweise bestimmt, ob bei der Codierung des besagten Digitalsignals voller Auflösung, das mit den Bildelementen des besagten ungeraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht, eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

7. Verfahren zur Codierung digitaler Videosignale, mit den folgenden Schritten:

Empfangen eines digitalen Videoeingangssignals, das eine Folge digitaler Darstellungen umfaßt, die mit Bildelementen eines Videobildes in Beziehung stehen;

Codierung eines Digitalsignals geringerer Auflösung, das mit den Bildelementen des besagten Videobildes in Beziehung steht, wobei das besagte Digitalsignal geringerer Auflösung durch Frequenzskalierung des besagten empfangenen digitalen Videosignals erzeugt wird;

Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes, wobei die besagte zeitliche Prädiktion auf dem besagten Digitalsignal geringerer Auflösung basiert;

Erzeugung einer räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes, wobei die besagte räumliche Prädiktion auf der besagten, aus dem besagten Digitalsignal geringerer Auflösung erzeugten zeitlichen Prädiktion basiert; und

Codierung eines zweiten Digitalsignals, das mit den Bildelementen des besagten Videobildes in Beziehung steht, unter adaptivem Einsatz einer auf den besagten zeitlichen oder den besagten räumlichen Prädiktionen des besagten Videobildes basierenden Abschätzung.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei während der Codierung des besagten zweiten Digitalsignals blockweise bestimmt wird, ob eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei:

bei dem besagten Schritt der Codierung des besagten Digitalsignals geringerer Auflösung für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder ein Digitalsignal mittlerer Auflösung codiert wird, das mit einem Teilbild des empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht;

bei dem besagten Schritt der Erzeugung der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder eine zeitliche Prädiktion des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes erzeugt wird;

bei dem besagten Schritt der Erzeugung der besagten räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder eine räumliche Prädiktion des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes erzeugt wird; und

bei dem besagten Schritt der Codierung des besagten zweiten Digitalsignals für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder ein Digitalsignal voller Auflösung codiert wird, das mit den Bildelementen des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei während der Codierung des besagten Digitalsignals voller Auflösung blockweise bestimmt wird, ob eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei:

das besagte Teilbild jedes des besagten empfangenen Einzelbildes ein ungerades Feld des besagten empfangenen Einzelbildes ist; und

das besagte Verfahren für jedes der besagten empfangenen Einzelbilder die folgenden Schritte umfaßt:

Codierung eines Digitalsignals geringerer Auflösung, das mit den Bildelementen eines geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht, wobei, wenn das besagte empfangene Einzelbild nicht das erste empfangene Einzelbild ist, eine Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes eingesetzt wird, die auf einem zuvor codierten geraden Teilbild aus einem zuvor empfangenen Einzelbild basiert;

Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes, wobei die besagte zeitliche Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes auf dem besagten Digitalsignal geringerer Auflösung basiert, das mit dem besagten geraden Teilbild des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht; und

Codierung eines Digitalsignals voller Auflösung, das mit den Bildelementen des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht, unter adaptivem Einsatz einer auf den besagten zeitlichen Prädiktionen des besagten geraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierenden Abschätzung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei während der Codierung des besagten Digitalsignals voller Auflösung, das mit den Bildelementen des besagten ungeraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes in Beziehung steht, blockweise bestimmt wird, ob eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten empfangenen Einzelbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

13. Vorrichtung zur Decodierung digitaler Videosignale, die folgendes umfaßt:

ein Mittel zum Empfangen erster und zweiter Digitalsignale, wobei das besagte erste Digitalsignal mit einer Darstellung eines Videobildes, die eine geringere Auflösung aufweist, in Beziehung steht und das besagte zweite Digitalsignal mit einer Darstellung des besagten Videobildes, die eine volle Auflösung aufweist, in Beziehung steht;

ein Mittel zur Decodierung des besagten Videobildes geringerer Auflösung aus dem besagten ersten Digitalsignal, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte Bild geringerer Auflösung nicht das erste durch die besagte Vorrichtung decodierte Bild ist, eine Prädiktion des besagten Videobildes geringerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten Bild geringerer Auflösung aus einem früheren Videobild basiert;

ein Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes aus dem besagten decodierten Videobild geringerer Auflösung;

ein Mittel zur Erzeugung einer räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes, die auf dem besagten Videobild geringerer Auflösung basiert; und

ein Mittel zur Decodierung des besagten Videobildes voller Auflösung aus dem besagten zweiten Digitalsignal, unter Einsatz einer auf den besagten zeitlichen oder den besagten räumlichen Prädiktionen des besagten Videobildes basierenden Abschätzung.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei das besagte Mittel zur Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals blockweise bestimmt, ob bei der Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei:

das besagte erste Digitalsignal ein geringere Auflösung aufweisendes Teilbild eines ersten Einzelbildes eines Videos darstellt und das besagte zweite Digitalsignal ein volle Auflösung aufweisendes Teilbild des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt;

das besagte Mittel zum Empfangen erster und zweiter Digitalsignale ein Mittel zum Empfangen eines dritten Digitalsignals umfaßt, das ein mittlere Auflösung aufweisendes Teilbild des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt;

das besagte Mittel zur Decodierung aus dem besagten ersten Digitalsignal Mittel zur Decodierung des besagten Video-Teilbildes geringerer Auflösung aus dem besagten ersten Digitalsignal umfaßt, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte Teilbild geringerer Auflösung nicht das erste durch die besagte Vorrichtung decodierte Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten Teilbildes geringerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten Teilbild geringerer Auflösung aus einem früheren Einzelbild basiert;

das besagte Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion ein Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten ersten Teilbildes aus dem besagten decodierten Teilbild mittlerer Auflösung umfaßt;

das besagte Mittel zur Erzeugung einer räumlichen Prädiktion ein Mittel zur Erzeugung einer räumlichen Prädiktion des besagten empfangenen ersten Video-Teilbildes umfaßt, wobei die besagte räumliche Prädiktion auf dem besagten decodierten Video-Teilbild mittlerer Auflösung basiert;

das besagte Mittel zur Decodierung aus dem besagten zweiten Digitalsignal ein Mittel zur Decodierung des besagten Video-Teilbildes voller Auflösung aus dem besagten zweiten Digitalsignal, unter Einsatz einer auf den besagten zeitlichen oder den besagten räumlichen Prädiktionen des besagten ersten Video-Teilbildes basierenden Abschätzung, umfaßt; und

die Vorrichtung ein Mittel zur Decodierung des besagten Video-Teilbildes mittlerer Auflösung aus dem besagten dritten Digitalsignal, umfaßt, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte Teilbild mittlerer Auflösung nicht das erste durch die besagte Vorrichtung decodierte Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten Teilbildes mittlerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten Teilbild mittlerer Auflösung aus einem früheren Einzelbild basiert;

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei das besagte Mittel zur Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals blockweise bestimmt, ob bei der Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten ersten Video-Teilbildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten ersten Video-Teilbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, wobei:

das besagte erste Digitalsignal ein Teilbild geringerer Auflösung eines ungeraden Teilbildes eines ersten Video-Einzelbildes darstellt, das besagte zweite Digitalsignal ein Teilbild voller Auflösung des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt und das besagte dritte Digitalsignal ein Teilbild mittlerer Auflösung des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt;

das besagte Mittel zum Empfangen erster, zweiter und dritter Digitalsignale ein Mittel zum Empfangen vierter und fünfter Digitalsignale umfaßt, wobei das besagte vierte Digitalsignal ein Teilbild geringerer Auflösung eines geraden Teilbildes des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt und das besagte fünfte Digitalsignal ein Teilbild voller Auflösung des besagten geraden Teilbildes des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt;

das besagte Mittel zur Decodierung aus dem besagten ersten Digitalsignal Mittel zur Decodierung des besagten ungeraden Teilbildes geringerer Auflösung aus dem besagten ersten Digitalsignal umfaßt, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte ungerade Teilbild geringerer Auflösung nicht das erste durch die besagte Vorrichtung decodierte ungerade Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes geringerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten ungeraden Teilbild geringerer Auflösung aus einem früheren Einzelbild basiert;

das besagte Mittel zur Decodierung aus dem besagten dritten Digitalsignal Mittel zur Decodierung des besagten ungeraden Teilbildes mittlerer Auflösung aus dem besagten dritten Digitalsignal umfaßt, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte ungerade Teilbild mittlerer Auflösung nicht das erste durch die besagte Vorrichtung decodierte ungerade Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes mittlerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten ungeraden Teilbild mittlerer Auflösung aus einem früheren Einzelbild basiert;

das besagte Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion ein Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes aus dem besagten decodierten ungeraden Teilbild mittlerer Auflösung umfaßt;

das besagte Mittel zur Erzeugung einer räumlichen Prädiktion ein Mittel zur Erzeugung einer räumlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes umfaßt, wobei die besagte räumliche Prädiktion auf dem besagten decodierten ungeraden Teilbild mittlerer Auflösung basiert;

das besagte Mittel zur Decodierung aus dem besagten zweiten Digitalsignal Mittel zur Decodierung des besagten ungeraden Teilbildes voller Auflösung aus dem besagten zweiten Digitalsignal, unter Einsatz einer auf den besagten zeitlichen oder den besagten räumlichen Prädiktionen des besagten ungeraden Teilbildes des ersten Einzelbildes basierenden Abschätzung, umfaßt; und

die Vorrichtung folgendes umfaßt:

ein Mittel zur Decodierung des besagten geraden Teilbildes geringerer Auflösung aus dem besagten vierten Digitalsignal, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte gerade Teilbild geringerer Auflösung nicht das erste durch die besagte Vorrichtung decodierte gerade Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten geraden Teilbildes geringerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten geraden Teilbild aus einem früheren Einzelbild basiert;

ein Mittel zur Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes aus dem besagten geraden Teilbild geringerer Auflösung; und

ein Mittel zur Decodierung des besagten geraden Teilbildes voller Auflösung aus dem besagten fünften Digitalsignal, unter Einsatz einer auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes basierenden Abschätzung.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei das besagte Mittel zur Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals blockweise bestimmt, ob bei der Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

19. Verfahren zur Decodierung digitaler Videosignale, mit den folgenden Schritten:

Empfangen erster und zweiter Digitalsignale, wobei das besagte erste Digitalsignal mit einer Darstellung eines Videobildes, die eine geringere Auflösung aufweist, in Beziehung steht und das besagte zweite Digitalsignal mit einer Darstellung des besagten Videobildes, die eine volle Auflösung aufweist, in Beziehung steht;

Decodierung des besagten Videobildes geringerer Auflösung aus dem besagten ersten Digitalsignal, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte Bild geringerer Auflösung nicht das erste durch die besagte Vorrichtung decodierte Bild ist, eine Prädiktion des besagten Videobildes geringerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten Bild geringerer Auflösung aus einem früheren Videobild basiert;

Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes aus dem besagten decodierten Videobild geringerer Auflösung;

Erzeugung einer räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes, die auf dem besagten Videobild geringerer Auflösung basiert; und

Decodierung des besagten Videobildes voller Auflösung aus dem besagten zweiten Digitalsignal, unter Einsatz einer auf den besagten zeitlichen oder den besagten räumlichen Prädiktionen des besagten Videobildes basierenden Abschätzung.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei während der Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals blockweise bestimmt wird, ob eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten Videobildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten Videobildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, wobei:

bei dem besagten Schritt des Empfangens erster und zweiter Digitalsignale ein drittes Digitalsignal empfangen wird, das ein mittlere Auflösung aufweisendes Teilbild des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt;

bei dem besagten Schritt der Decodierung aus dem besagten ersten Digitalsignal das besagte Video- Teilbild geringerer Auflösung aus dem besagten ersten Digitalsignal decodiert wird, wobei beim besagten Decodieren, wenn das besagte decodierte Teilbild geringerer Auflösung nicht das erste zu decodierende Einzelbild ist, eine Prädiktion des besagten Teilbildes geringerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten geringerem Teilbild aus einem früheren Einzelbild basiert;

bei dem besagten Schritt der Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion eine zeitliche Prädiktion des besagten ersten Teilbildes aus dem besagten decodierten Teilbild mittlerer Auflösung erzeugt wird;

bei dem besagten Schritt der Erzeugung einer räumlichen Prädiktion eine räumliche Prädiktion des besagten ersten empfangenen Video-Teilbildes erzeugt wird, die auf dem besagten decodierten Video-Teilbild mittlerer Auflösung basiert;

bei dem besagten Schritt der Decodierung aus dem besagten zweiten Digitalsignal das besagte Video- Teilbild voller Auflösung aus dem besagten zweiten Digitalsignal decodiert wird, wobei eine auf den besagten zeitlichen oder den besagten räumlichen Prädiktionen des besagten ersten Video-Teilbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird; und

bei dem Verfahren das besagte Video-Teilbild mittlerer Auflösung aus dem besagten dritten Digitalsignal decodiert wird, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte Teilbild mittlerer Auflösung nicht das erste zu decodierende Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten Teilbildes mittlerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten Teilbild mittlerer Auflösung aus einem früheren Einzelbild basiert.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei während der Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals blockweise bestimmt wird, ob eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten ersten Video- Teilbildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten ersten Video-Teilbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 21, wobei:

das besagte erste Digitalsignal ein geringere Auflösung aufweisendes Teilbild eines ungeraden Teilbildes eines ersten Einzelbildes eines Videos darstellt, das besagte zweite Digitalsignal ein volle Auflösung aufweisendes Teilbild des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt und das besagte dritte Digitalsignal ein Teilbild mittlerer Auflösung des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Video-Einzelbildes darstellt;

bei dem besagten Schritt des Empfangens erster, zweiter und dritter Digitalsignale vierte und fünfte Digitalsignale empfangen werden, wobei das besagte vierte Digitalsignal ein Teilbild geringerer Auflösung eines geraden Teilbildes des besagten ersten Video- Einzelbildes darstellt und das besagte fünfte Digitalsignal ein Teilbild voller Auflösung des besagten geraden Teilbildes des besagten ersten Video- Einzelbildes darstellt;

bei dem besagten Schritt des Decodierens aus dem besagten ersten Digitalsignal das besagte ungerade Teilbild geringerer Auflösung aus dem besagten ersten Digitalsignal decodiert wird, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte ungerade Teilbild geringerer Auflösung nicht das erste zu decodierende ungerade Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes geringerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten ungeraden Teilbild geringerer Auflösung aus einem früheren Einzelbild basiert;

bei dem besagten Schritt der Decodierung aus dem besagten dritten Digitalsignal das besagte ungerade Teilbild mittlerer Auflösung aus dem besagten dritten Digitalsignal decodiert wird, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte decodierte ungerade Teilbild mittlerer Auflösung nicht das erste zu decodierende ungerade Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes mittlerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten ungeraden Teilbild mittlerer Auflösung aus einem früheren Einzelbild basiert;

bei dem besagten Schritt der Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion eine zeitliche Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes aus dem besagten decodierten ungeraden Teilbild mittlerer Auflösung erzeugt wird;

bei dem besagten Schritt der Erzeugung einer räumlichen Prädiktion eine räumliche Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes erzeugt wird, wobei die besagte räumliche Prädiktion auf dem besagten decodierten ungeraden Teilbild mittlerer Auflösung basiert;

bei dem besagten Schritt der Decodierung aus dem besagten zweiten Digitalsignal das besagte ungerade Teilbild voller Auflösung aus dem besagten zweiten Digitalsignal decodiert wird, wobei eine auf den besagten zeitlichen oder den besagten räumlichen Prädiktionen des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird; und

das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Decodierung des besagten geraden Teilbildes geringerer Auflösung aus dem besagten vierten Digitalsignal, wobei bei der besagten Decodierung, wenn das besagte gerade Teilbild geringerer Auflösung nicht das erste zu decodierende gerade Teilbild ist, eine Prädiktion des besagten geraden Teilbildes geringerer Auflösung eingesetzt wird, die auf einem zuvor decodierten geraden Teilbild aus einem früheren Einzelbild basiert;

Erzeugung einer zeitlichen Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes aus dem besagten decodierten geraden Teilbild geringerer Auflösung; und

Decodierung des besagten geraden Teilbildes voller Auflösung aus dem besagten fünften Digitalsignal, unter Einsatz einer auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten geraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes basierenden Abschätzung.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei während der Decodierung des besagten zweiten Digitalsignals blockweise bestimmt wird, ob eine auf der besagten zeitlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes basierende Abschätzung oder eine auf der besagten räumlichen Prädiktion des besagten ungeraden Teilbildes des besagten ersten Einzelbildes basierende Abschätzung eingesetzt wird.