DE69326990T2

DE69326990T2 - Kodierungssystem und -verfahren

Info

Publication number: DE69326990T2
Application number: DE69326990T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kato; Tokumichi Murakami; Toshiaki Shimada
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-12-25
Filing date: 1993-12-23
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: EP1126723A2; US6272177B1; EP0603878A3; DE69326990D1; EP1126723A3; EP0902592A3; EP0603878A2; US5579051A; EP0902592B1; EP0903945A2; JPH06311506A; US5543848A; EP0903945B1; EP0903945A3; JP3165296B2; DE69332180D1; AU656489B2; DE69331939T2; EP0902592A2; EP0603878B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Bildcodiersystem, genauer gesagt auf ein Inter-Vollbild- Codiersystem, worin ein Bildsignal auf einer Vollbild-Zu-Vollbild-Differenzbasis codiert ist.

2. Diskussion des Standes der Technik

Es ist allgemeine Praxis, redundante Komponenten aus einem Bildsignal zu entfernen, um eine höchst wirksame Codierung zu erhalten. Insbesondere bei einem dynamischen Bildsignal ist eine Inter-Vollbild- Codierung eines der bevorzugten und typischen Verfahren. Die Inter-Vollbild-Codierung ist eine Codiertechnik, welche eine Differenz zwischen einem neu eingegebenen nicht codierten Bildsignal und einem vorher codierten Bildsignal codiert.
Fig. 19 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Inter-Vollbild-Codiervorrichtung, die in JP-A-63 208 382 offenbart ist (siehe auch JP-A-03 136 586 und US- A-5,126,841). Die Inter-Vollbild-Codiervorrichtung gemäß der Figur hat einen Vollbildspeicher 1, einen Bewegungsvektor-Detektor 2, ein Subtraktionsglied 3, einen Codierer 4, einen lokalen Decodierer 5, einen Addierer 6, einen Filter 7 und eine Filtersteuervorrichtung 8. Der Vollbild-Speicher 1 speichert ein Bildsignal des vorhergehenden Vollbildes.
Die Arbeitsweise des herkömmlichen Inter-Vollbild- Codiersystems mit einer lokalen Decodierschleife wird nun mit Bezug auf die Fig. 19 beschrieben.
Das eingegebene Bildsignal 12 wird mit dem in dem Vollbild-Speicher 1 gespeicherten Bildsignal des vorhergehenden Vollbildes 11 durch eine Blockvergleichstechnik in dem Bewegungsvektor-Detektor 2 verglichen. Der Bewegungsvektor-Detektor 2 erfasst die Größe und Richtung der Bewegung des eingegebenen Bildsignals 12 und gibt ein Bewegungsvektorsignal 13 aus. Der Vollbild-Speicher 1 gibt ein Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 auf der Grundlage des Bewegungsvektorsignals 13 aus. Das Subtraktionsglied 3 subtrahiert das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14 von dem eingegebenen Bildsignal 12, um ein Vorhersagefehlersignal 15 oder ein Differenzsignal auszugeben.
Das Vorhersagefehlersignal 15 wird in dem Codierer 4 durch Quantisierung codiert, und ein codiertes Fehlersignal 16 wird ausgegeben. Das codierte Fehlersignal 16 wird in dem lokalen Decodierer 5 decodiert, und ein lokales Fehlersignal 17 wird ausgegeben. Das lokale dekodierte Fehlersignal 17 wird zu dem Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 in dem Addierer 6 hinzugefügt, und ein lokal decodiertes Signal 18 wird ausgegeben. Das lokal decodierte Signal 18 wird durch das Filter 7 gefiltert, um Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Signal zu eliminieren. Das Filter glättet das lokal decodierte Signal und gibt ein geglättetes lokal decodiertes Signal 19 aus. Die Filterung wird gesteuert von einem von der Filtervorrichtung 8 ausgegebenen Steuersignal 20. Das Filtersteuersignal 20 steuert das Filter auf der Grundlage des Bewegungsvektorsignals 13.
Das codierte Fehlersignal 16 und das Bewegungsvektorsignal 13 werden über eine Übertragungsleitung zu einem externen Decodiersystem übertragen.
Die Bildcodierung wird im allgemeinen mit der Einheit oder dem Block von 16 · 16 oder 8 · 8 Pixeln eines Bildsignals verarbeitet.
Mit Bezug auf andere herkömmliche Codiertechniken kann das Filter 7 nach dem Vollbild-Speicher 1 in der lokalen Decodierschleife angeordnet werden, anstatt nach dem Addierer 6, wie in Fig. 19 gezeigt ist. Weiterhin kann die Filterung erreicht werden durch ein Intra-Block-Filter, welches die Pixel innerhalb eines Blockes verarbeitet, und durch Inter-Block- Filter, welches die Pixel unter Einbeziehung der Pixel in den benachbarten Blöcken verarbeitet. Weiterhin kann eine Bewegungserfassung mit einer kleineren Einheit von einem Pixel als einem vollen Pixel erzielt werden. Dies ist so ausgebildet, daß der optimale Block von Pixeln in dem vorhergehenden Vollbild, der mit einem Block von Pixeln in dem eingegebenen Bildsignal 12 übereinstimmt, erfasst wird. Diese herkömmlichen Techniken können dazu beitragen, die Komponenten mit höherer Frequenz oder Redundanz in dem eingegebenen Bildsignal auf der Grundlage der Größe der Bewegung zu eliminieren. Hierdurch sind sie wirksam, das Rauschen in dem Signal zu entfernen. Folglich kann der Codierwirkungsgrad mit diesem bekannten Verfahren beträchtlich verbessert werden.
Eine Intra-Vollbild-Codierung mit einer lokalen Decodierschleife wird in der folgenden Weise gemäß der herkömmlichen Codierung mit Bezug auf Fig. 19 verarbeitet. Das eingegebene Bildsignal 12 wird in dem Codierer 4 direkt durch Quantisierung codiert, und das codierte Fehlersignal 16 wird ausgegeben. Das codierte Fehlersignal 16 wird in dem lokalen Decodierer 5 ausgegeben, aus welchem das lokal decodierte Fehlersignal 17 ausgegeben wird. Das lokale decodierte Fehlersignal 17 wird in dem Vollbild-Speicher 1 gespeichert. Das codierte Fehlersignal 16 wird über eine Übertragungsleitung zu einem externen Decodiersystem übertragen.
Die herkömmliche Inter-Vollbild-Codierung steuert im allgemeinen die Filterung auf der Grundlage des Bewegungsvektors, wodurch ein Bildsignal auf der Grundlage der Größe der Bewegung gefiltert werden kann. Mit anderen Worten, ein Block von Pixeln, der die Bewegung eines Bildsignals darstellt, oder ein Bewegungsblock wird durch ein Tiefpassfilter (TPF) gefiltert, wodurch die anfängliche Schärfe eliminiert wird, um das Rauschen in dem Signal zu eliminieren. Andererseits wird ein Block von Pixeln, der keine Bewegung oder eine sehr kleine Größe der Bewegung darstellt, nicht gefiltert.
Fig. 20 illustriert die Filterung unterschiedlicher Charakteristiken des Bewegungskompensations- Vorhersagesignals 14 unter Verwendung des TPF in Beziehung mit der Helligkeitsintensität (I) gegenüber der Frequenz(f). In der Figur bezeichnet 14a eine Charakteristik des Bildsignals von dem Vollbild- Speicher 1 ohne TPF-Filterung. 14b bezeichnet eine Charakteristik des Bildsignals von dem Vollbild- Speicher 1 nach der TPF-Filterung.
Mit anderen Worten, ein Bild ohne oder mit nur geringer Bewegung wird nicht gefiltert, um seine anfängliche Schärfe zu behalten, wie die Charakteristik 14a zeigt. Ein Bildsignal in Bewegung wird mit dem TPF gefiltert, wobei seine anfängliche Schärfe reduziert wird, um Komponenten höherer Frequenz in dem Signal zu eliminieren, wie die Charakteristik 14b zeigt. Somit eliminiert die TPF-Filterung die Komponenten höherer Frequenz, die durch den schraffierten Bereich in Fig. 20 wiedergegeben sind, in dem Bildsignal auf der Grundlage der Größe der Bewegung in dem Bildsignal.
Fig. 21 illustriert die TPF-Filtercharakteristiken von (a) dem eingegebenen Bildsignal 12, (b) dem Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14a, und (c) dem Vorhersagesignal 15. Wenn das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14a das eingegebene Bildsignal 12 erfolgreich wiedergeben kann, wie in der Figur gezeigt ist, gemäß der ausgezeichneten Bewegungserfassung, ist die Differenz oder das Vorhersagesignal 15 zwischen den beiden Signalen klein. Folglich kann dies zu einem höheren Codierwirkungsgrad beitragen, da die Menge der Codierinformationen herabgesetzt ist.
Wenn demgemäß ein Bewegungsblock des Bewegungskompensations-Vorhersagesignals eine hohe Qualität der Wiedergabe des eingegebenen Bildsignals mit der ausgezeichneten Bewegungserfassung hat und die Differenz zwischen den beiden Signalen sehr klein ist, braucht der Block nicht gefiltert zu werden. Jedoch ist dies in einigen Fällen nicht anwendbar: ein Bildsignal wird gefiltert ungeachtet der Wiedergabequalität des Bewegungskompensations-Vorhersagesignals.
Wenn das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 mit dem TPF gefiltert wird, verliert das Signal die Komponenten höherer Frequenz, wie in Fig. 20 gezeigt ist. Als eine Folge ist die Differenz zwischen den eingegebenen Bildsignal und dem gefilterten Bewegungskompensations-Vorhersagesignal gleich den Komponenten höherer Frequenz. Mit anderen Worten, eine große Menge von Codierinformationen wird benötigt, wodurch der Codierwirkungsgrad reduziert wird und sich eine geringe Schärfe oder Auflösung ergibt.
Fig. 22 illustriert die Charakteristiken von zwei Eingangssignalen und einem Ausgangssignal des Subtraktionsgliedes 3. Fig. 22(a) zeigt die Charakteristik des eingegebenen Bildsignals 12, welche der nach Fig. 21(a) entspricht. Fig. 22(b) zeigt die Charakteristik des gefilterten Bewegungskompensations-Vorhersagesignals 14b im Vergleich der des ungefilterten Bewegungskompensations-Vorhersagesignals 14a. Dies zeigt, daß die Komponenten höherer Frequenz (Rauschen) in dem Signal mit Bewegung durch die TPF- Filterung eliminiert werden. Fig. 22 (c) zeigt die Charakteristik des Vorhersage-Fehlersignals 15, welches die Differenz zwischen den beiden Eingangssignalen 12 und 14 ist. Die Differenz enthält noch die Komponenten höherer Frequenz des Bewegungskompensa tions-Vorhersagesignals 14. Dies erfordert, daß der Codierer größere Mengen von Informationen codieren muß, was zu einem geringerem Codierwirkungsgrad führt.
Somit ergibt sich das Problem aus der unnötigen Filterung, wie die Fig. 21 und 22 illustrieren. Das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 soll nicht gefiltert werden, wenn das Signal eine hohe Qualität der Wiedergabe hat aufgrund eines hohen Erfassungsvermögens der Bewegung, wie in Fig. 21 gezeigt ist. Wenn das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 in diesem Zustand unnötigerweise gefiltert wird, wie in Fig. 22 gezeigt ist, wird das Bild geschädigt durch Einbeziehung eines schlechten Codierwirkungsgrades aufgrund einer größeren Menge an Codierinformationen oder der Einbeziehung einer verringerten Schärfe.
Das herkömmliche Inter-Vollbild-Coediersystem trägt ein anderes Problem de Quantisierung. Das Codiervermögen basiert gemäß dem herkömmlichen System auf einer begrenzten Quantisierung, welche optimal für ein bestimmtes Muster des Vorhersagefehlersignals 15 ausgebildet ist. Mit anderen Worten, die begrenzte Quantisierung kann nicht wirksam mit Codiersignalen von verschiedenen Mustern umgehen. Wenn der Codierer das Signal mit der begrenzten Quantisierung quantisiert, ist das Vorhersagefehlersignal 15 durch einen geringen Codierwirkungsgrad charakterisiert und führt zu der Erzeugung eines schlecht codierten Fehlersignals.
JP-A-03 136 586 offenbart einen Kompressionscodierer mit einem Bandbegrenzungsfilter für ein Inter- Vollbild-Vorhersagesignal. Ein absoluter Differenzwert zwischen einem PCM-Fernsehsignal und einem deco dierten Inter-Vollbild-Vorhersagesignal wird auf einer vorbestimmten Blockbasis berechnet, und eine Ein/Aus-Steuerung wird bei dem Bandbegrenzungsfilter angewendet, um eine Bandbegrenzung bei dem die die codierten Inter-Vollbild-Vorhersagesignal nur mit einer großen Anzahl von Pixeln mit einer größeren Amplitudendifferenz (Verzerrung) zwischen dem Eingabesignal und dem decodierten Signal durchzuführen. Diese Wirksamkeit eliminiert das Rauschen in einer Inter-Vollbild-Vorhersagecodierschleife, das durch Quantisierung durch Orthogonalumwandlungscodierung bewirkt wurde.
US-A-5,126,841 beschreibt ein Inter-Vollbild- Codiersystem mit bewegungskompensierter Vorhersage, welches einen ersten Prüfungsbereich zur Beurteilung, ob eine Bewegungskompensation eines Codierblockes wirksam ist und zur Ausgabe eines Bewegungskompensations-Steuersignals, einen zweiten Prüfbereich zum Vergleichen des Bewegungsvektors des Codierblockes, von welchem die Bewegungskompensation bewirkt werden sollte, mit jedem der Bewegungsvektoren von benachbarten Blöcken, von denen die Bewegungskompensation bewirkt werden sollte, und zum Feststellen, daß die nach der Bewegungskompensation durch zuführende Intra-Schleifenfilterverarbeitung unwirksam ist, wenn die Anzahl von benachbarten Blöcken, von denen die Bewegungsvektoren mit dem des Codierblockes identisch sind, gleich oder größer als eine vorbestimmte Zahl ist, und daß die nach der Bewegungskompensation durchgeführte Filterverarbeitung in einem anderen Fall wirksam ist, einen Berechnungsbereich für bewegungskompensierte Helligkeit zum Berechnen einer bewegungskompensierten Helligkeit von Pixeln der Blöcke, von denen die Bewegungskompensation bewirkt wird und einen Berechnungsbereich für Vorhersagen die Hel ligkeit zum Berechnen der vorhersagenden der Pixel der Blöcke durch Durchführung der Filterverarbeitung der bewegungskompensierten Helligkeit der Pixel nur dann, wenn die Filterverarbeitung wirksam ist, enthält.
Weiterhin zeigt US-A-4,047,221 eine Inter-Vollbild- Coediervorrichtung, bei der ein Eingangssignal durch einen Inter-Vollbild-Codierer codiert wird und sein Ausgangscode in einen Pufferspeicher geschrieben und aus diesem mit einer konstanten Bitrate gelesen wird, und welche einen Kammfilter mit variablen Eigenschaften in einer dem Inter-Vollbild-Codierer vorhergehenden Stufe aufweist. Die Periode der Frequenzcharakteristiken des Kammfilters ist so gewählt, daß sie gleich der Vollbildperiode des Eingangssignals ist. Durch eine Steuervorrichtung wird die Belegung des Pufferspeichers erfasst, um entweder eine oder beide der Dämpfung in dem Eliminierungsband einer Hochfrequenz-Grenzcharakteristik des vom Kammfilter erfassten Wertes zu steuern, um einen Überlauf von dem Pufferspeicher zu verhindern.
Es ist die Aufgabe dieser Erfindung, ein Inter- Vollbild-Codiersystem mit einen hohen Codierwirkungsgrad vorzusehen, indem die in einem codierten Signal verbleibenden Komponenten höherer Frequenzen eliminiert werden.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Inter-Vollbild-Codiersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Inter-Vollbild-Codierverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Codiersystems gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 definiert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration eines Inter-Vollbild-Codiersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Konfiguration einer Filtersteuervorrichtung nach Fig. 1;
Fig. 3 zeigt erläuternde Diagramme eines Blocks aus Pixeln und Gleichungen zur Differenzberechnung gemäß dem Ausführungsbeispiel in bezug auf Fig. 1;
Fig. 4 ist ein erläuterndes Diagramm der "Aktivität" eines Bildsignals gemäß dem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf Fig. 1;
Fig. 5 ist ein anderes erläuterndes Diagramm über die "Aktivität" eines Bildsignals gemäß dem Ausführungsbeispiel in bezug auf Fig. 1;
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm des Filtersteuervorgangs gemäß dem Ausführungsbeispiel in bezug auf Fig. 1;
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm eines anderen Filtersteuervorgangs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm eines anderen Filtersteuervorgangs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
Fig. 9 ist ein erläuterndes Diagramm von verschiedenen Filtertechniken von einer, zwei und drei Dimensionen gemäß dem Ausführungsbeispiel in bezug auf Fig. 1; .
Fig. 10 ist ein erläuterndes Diagramm über Intra- und Inter-Blockfiltertechniken gemäß dem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf Fig. 1;
Fig. 11 ist ein erläuterndes Diagramm über die Arbeitsweise eines adaptiven Filters nach Fig. 1;
Fig. 12 ist ein erläuterndes Diagramm über Fil tercharakteristiken eines Bildsignals gemäß dem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf Fig. 1;
Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild, das die Konfiguration einer Inter-Vollbild-Codiersystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Inter-Vollbild-Codiersystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 15 zeigt ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Inter-Vollbild-Codiersystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 16 zeigt ein Blockschaltbild, das die Konfiguration eines Inter-Vollbild-Codiersystems gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung illustriert;
Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration einer Filtersteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf Fig. 16;
Fig. 18 ist ein erläuterndes Diagramm über die Arbeitsweise eines Codierers gemäß dem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf Fig. 16;
Fig. 19 zeigt ein Blockschaltbild der Konfiguration eines herkömmlichen Inter-Vollbild-Codiersystems;
Fig. 20 zeigt Grundcharakteristiken der TPF- Filterung gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 21 zeigt ein charakteristisches Muster der TPF- Filterung gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 22 zeigt ein anderes charakteristisches Muster der TPF-Filterung gemäß dem Stand der Technik.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Ausführungsbeispiel 1

Fig. 1 zeigt ein Inter-Vollbild-Codiersystem gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 entspricht Fig. 19 nach dem Stand der Technik, die modifiziert ist durch Hinzufügen einer Filtersteuervorrichtung 21 und eines adaptiven Filters 22 und durch Entfernen des Filters 7 und der Filtersteuervorrichtung 8 statt dessen. Das Inter- Vollbild-Codiersystem verarbeitet ein Bild mittels einer Verarbeitungseinheit oder eines Blockes von 8 · 8 Pixeln gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
Die Arbeitsweise des Inter-Vollbild-Codiersystems mit einer lokalen Decodierschleife gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben.
Ein eingegebenes Bildsignal 12 wird in einem Bewegungsvektor-Detektor 2 mit einem Bildsignal 11 des in dem Vollbildspeicher 1 gespeicherten vorhergehenden Vollbildes verarbeitet, um einen Bewegungsvektor zu erfassen. Der Vollbildspeicher erzeugt ein Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 auf der Grundlage eines Bewegungsvektorsignals 13. Der Inter-Vollbild- Codierprozess entspricht insoweit denjenigen nach dem Stand der Technik. Das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14 wird zusammen mit dem eingegebenen Bildsignal 12 in die Filtersteuervorrichtung 21 eingegeben. Die Filtersteuervorrichtung 21 erzeugt ein Filtersteuersignal 23.
Die Arbeitsweise der Filtersteuervorrichtung 21 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird nun mit Bezug auf die Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Fig. 2 zeigt die Konfiguration der Filtersteuervorrichtung 21 in Fig. 1, welche eine Differenzberechnungsvorrichtung 30 eine Entscheidungseinheit 31 und ein Differenzsignal 32 enthält. Die Differenzberechnungsvorrichtung 30 berechnet grundsätzlich die Differenz zwischen dem eingegebenen Bildsignal 12 und die Differenz zwischen dem Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14, um das Differenzsignal 32 auszugeben. Insbesondere wird das Differenzsignal 32 in dem folgenden Prozess ausgegeben: Die Differenzberechnungsvorrichtung 30 berechnet eine absolute Differenz oder quadrierte Differenz zwischen den Signalen für jedes Pixel. Dann werden die absoluten Werte oder quadrierten Werte der Pixeldifferenzen für die Verarbeitungseinheit oder den Block von 8 · 8 (64) Pixeln berechnet und als das Differenzsignal 32 ausgegeben.
Fig. 3 zeigt erläuternde Diagramme und Gleichungen für die Differenzberechnung des Differenzsignals 32.
Fig. 3(a) und 3(b) zeigen einen Block oder eine Verarbeitungseinheit von 8 · 8 Pixeln eines Bildsignals. Fig. 3(a) zeigt 64 Pixel in einem Block des eingegebenen Bildsignals 12, wobei jedes Pixel durch s1 bis s64 dargestellt ist. Fig. 3(b) zeigt 64 Pixel in einem Block des Bewegungskompensations- Vorhersagesignals 14, wobei jedes -Pixel durch y1 bis y64 dargestellt ist. Fig. 3(c) und 3(b) stellen mögliche Formen von Differenzberechnungen einer Helligkeitsintensität der Pixel zwischen dem eingegebenen Bildsignal 12 und dem Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14 für das Differenzsignal 32 dar. Das Differenzsignal N (in Fig. 3c) ist die Summe der absoluten Differenz zwischen den Signalen, wäh rend das Differenzsignal N (in Fig. 3d) die Summe der quadrierten Differenz zwischen den Signalen ist. Der Wert des Differenzsignals 32 wird kleiner, wenn das vorhersagende Signal genau die Arbeitsweise des Systems vorhersagt. Der Wert wird andererseits größer in den folgenden möglichen Fällen:
a) für ein schlechtes vorhersagendes Signal, wenn die Arbeitsweise des Systems bezüglich der Vorhersage schlecht ist;
b) wenn sich das eingegebene Bildsignal bemerkenswert gegenüber dem vorhergehenden Bildsignal verändert hat; und
c) für ein schlechtes vorhersagendes Signal, daß sich aus einer schlechten Qualität des in dem Vollbildspeicher gehaltenen lokalen decodierten Signals, daß eine große Anzahl von Quantisierungsfehlern enthält, ergibt.
Die Entscheidungseinheit 31 berechnet eine "Aktivität" des Blockes von Pixeln des eingegebenen Bildsignals 12 in Abhängigkeit von den Differenzsignal 32. Die "Aktivität" beruht beispielsweise auf der Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert des eingegebene Bildsignals 12, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Fig. 4 ist ein erläuterndes Diagramm hinsichtlich der "Aktivität", welche illustriert, daß die "Aktivität" auf der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Helligkeitsintensität von Pixeln des eingegebenen Bildsignals 12 beruht. Die Figur bietet eine kurze Erläuterung der "Aktivität" durch Verwendung von nur 8 Pixeln anstelle von 64 Pixeln. Die "Aktivität" eines Bildsignals gemäß der Figur ist der Differenzwert zwischen den Werten der Helligkeitsintensität des vierten Pixels (maximale Intensi tät) und des fünften Pixels (minimale Intensität) in den acht Pixeln des Bildsignals.
Fig. 5 zeigt ein anderes Beispiel der Berechnung der "Aktivität" des Bildsignals, welche entweder die Summe der absoluten oder der quadrierten Differenzwerte zwischen dem Mittelwert der Helligkeitsintensität der Pixel und den individuellen Werten sein kann.
Fig. 5 (a) illustriert die "Aktivitäts"-Berechnung des Mittelwertes der Helligkeitsintensität der Pixel des Bildsignals. X1 bis x8 in dem Diagramm zeigen die Differenz zwischen der Helligkeitsintensität des Pixels und dem Mittelwert der Helligkeitsintensität der 8 Pixel. Fig. 5 (b) zeigt eine der Berechnungsformeln für die "Aktivität" X, welche die Summe der absoluten Differenzwerte von x1 bis x8 ist. Fig. 5 (c) zeigt eine andere Berechnungsformel für "Aktivität" X, welche die Summe der quadrierten Differenzwerte von x1 bis x8 ist.
Die "Aktivität" bezeichnet, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt ist, keine absolute Intensität, sondern einen relativen Wert eines Bildsignals.
Insbesondere wird die "Aktivität" X kleiner bei einem Bildsignal, das eine große Menge von Komponenten mit niedriger Frequenz enthält, und die "Aktivität" X wird größer bei einem Bildsignal, das eine große Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen enthält.
Das Differenzsignal 32 wird in der Entscheidungseinheit 31 (Fig. 2) normalisiert oder durch die "Aktivität" des Bildsignals geteilt. Ein normalisiertes Ergebnis oder ein normalisierter Wert bestimmt die Filterintensität zum Eliminieren der Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Bildsignal. Die Entschei dungseinheit 31 erzeugt das Filtersteuersignal 23, das die Filterintensität entsprechend einem normalisierten Ergebnis bestimmt. Genauer gesagt, wenn ein normalisierter Wert größer ist, was anzeigt, daß das Bildsignal eine große Menge an Komponenten mit höheren Frequenzen enthält, wird das Bildsignal mit einer höheren Filterintensität gefiltert.
Wenn demgegenüber ein normalisierter Wert kleiner ist, was anzeigt, daß das Signal eine große Menge von Komponenten mit niedrigeren Frequenzen enthält, dann wird das Bildsignal mit einer geringeren Filterintensität gefiltert. Die Entscheidungseinheit 31 liefert eine Vielzahl von Werten zu dem adaptiven Filter 22, um die Filterintensität des Filters zu verändern. Das Filtersteuersignal 23 bestimmte die Filterintensität des Bildsignals durch Verwendung von einem der vielen Werte entsprechend einem normalisierten Ergebnis.
Die Entscheidungseinheit 31 gemäß diesem Ausführungsbeispiel liefert für eine kurze Erläuterung zwei Werte, welche einen Ein- und Auszustand zum Steuern des Filters mit dem Filtersteuersignal 23 anzeigt. In diesem Fall ist ein Schwellenwert als eine Schwelle zur Entscheidung ob das Bildsignal gefiltert werden soll oder nicht, einzustellen. Wenn ein normalisierter Wert größer als der Schwellenwert ist, wird das Signal gefiltert, um die Komponenten mit höheren Frequenzen zu eliminieren und folglich die Menge von Codierinformationen zu reduzieren. Wenn andererseits ein normalisierter Wert kleiner als der Schwellenwert ist, bleibt das Bildsignal ungefiltert, um seine anfängliche Schärfe zu erhalten.
Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm für die Filtersteuerung in der Filtersteuervorrichtung 21, die den Fil tervorgang(Ein/Aus) mit dem Bewegungskompensations- Vorhersagesignal steuert.
Die Filtersteuervorrichtung 21 steuert die Filterung auf der Grundlage von Daten von dem eingegebenen Bildsignal 12 und dem Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14.
Das Folgende ist der Arbeitsablauf der Filtersteuerung mit einem Bildsignal:
ST1. Das adaptive Filter wird in dem Aus-Zustand versetzt als anfänglicher Wert.
ST2. Die Differenzberechnungsvorrichtung 30 berechnet das Differenzsignal N zwischen dem eingegebenen Bildsignal 12 und dem Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14.
ST3. Die Entscheidungseinheit 31 berechnet die "Aktivität" X des eingegebenen Bildsignals 12.
ST6. Die Entscheidungseinheit 31 normalisiert oder teilt das Differenzsignal N durch die "Aktivität" X des eingegebenen Bildsignals.
Wenn das Ergebnis von ST6 kleiner als ein Schwellenwert Thnx ist, was eine erfolgreiche Vorhersage eines Bildsignals anzeigt, wird das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal nicht gefiltert und das Filter bleibt im Aus-Zustand. Dies zeigt an, daß das Differenzsignal N kleiner oder die "Aktivität" X größer ist. Mit anderen Worten, das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal mit einem kleineren Wert des Differenzsignals N hat das Bild erfolgreich wiedergegeben und braucht daher nicht gefiltert zu werden. Andererseits kann das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal mit einem größeren Wert der "Aktivität" X anzeigen, daß das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14 eine große Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen enthält aufgrund des Umstan des, daß das anfängliche eingegebene Bildsignal eine große Anzahl von Komponenten mit höheren Frequenzen enthält. Das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal soll in diesem Fall nicht gefiltert werden.
Wenn das Ergebnis von ST6 größer als ein Schwellenwert Thnx ist, was eine schlechte Vorhersage des Bildes anzeigt, muß das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal gefiltert werden und das Filter wird in den Ein-Zustand gebracht. Dies zeigt an, daß das Differenzsignal N größer ist oder das die "Aktivität" kleiner ist. Mit anderen Worten, das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal mit einem größeren Wert des Differenzsignals N aufgrund einer schlechten Vorhersage, enthält somit eine große Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen. Daher sollte in diesem Fall das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal für eine hochwirksame Codierung gefiltert werden, um die Komponenten mit höheren Frequenzen zu eliminieren. Andererseits ist das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal mit einem kleineren Wert der "Aktivität" auch zu filtern. Jedoch gibt es dort eine Situation, in der das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal mit einem größeren Wert der "Aktivität" X nicht zu filtern ist. Es ist oft der Fall, wenn die "Aktivität" X größer ist, daß das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 eine große Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen enthält. In diesem Fall ist das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal nicht zu filtern, wodurch es die Komponenten mit höheren Frequenzen behält, was zu einem höheren Codierwirkungsgrad führen kann.
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm eines anderen Filter- Steuerverfahrens, das in der Filtersteuervorrichtung 21 erzielt wird.
Wie ST4 in der Figur zeigt, wird, wenn das Differenzsignal N größer als ein erster Schwellenwert Thn ist, das Filter in den Ein-Zustand gebracht. Dies bedeutet, daß das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal eine große Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen enthält und daher zu filtern ist, um die -Komponenten mit höheren Frequenzen zur Verbesserung des Codierwirkungsgrades zu eliminieren.
Wie ST5 in der Figur zeigt, wird, wenn die "Aktivität" X kleiner als ein zweiter Schwellenwert Thx ist, das Filter in den Ein-Zustand gebracht dies zeigt an, daß das eingegebene Bildsignal 12 nahezu keine Komponenten mit höheren Frequenzen enthält. Mit anderen Worten, das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal mit geringen oder keinen Komponenten mit höheren Frequenzen kann nicht beeinflußt werden durch Filterung hinsichtlich der Eliminierung von Komponenten mit höheren Frequenzen und kann doch wirksamere Ergebnisse mit der Filterung erzielen als ohne Filterung hinsichtlich der Eliminierung des Rauschens. Anderseits wird, wenn die "Aktivität" X größer als ein Schwellenwert Thx ist, das Filter nicht verwendet (Aus-Zustand). Dies zeigt an, daß das eingegebene Bildsignal 12 eine große Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen enthält, und folglich enthält das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 auch eine große Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen. In diesem Fall bleibt das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 ungefiltert und behält die Komponenten mit höheren Frequenzen.
Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm für ein anderes Filtersteuerverfahren, daß in der Filtersteuervorrichtung 21 durchgeführt werden kann. Fig. 8 ist eine Kombination der Fig. 6 und 7. Die Kombination erzielt eine stärker angepasste Steuerung der Filterung des Bildsignals mit vielen Auswahlmöglichkeiten für den Schwellenwert.
Mit weiterer Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel kann die Filtersteuerung gemäß der Erfindung betrieben werden auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der "Aktivität" des eingegebenen Bildsignals und eines Schwellenwertes Thx. Mit anderen Worten, das Flußdiagramm in Fig. 7 kann geändert werden durch Weglassen des Differenzberechnungsschrittes ST2 und des Vergleichsschrittes ST4 zwischen N und Thx.
Wenn eine Teilung durch 0 durchgeführt wird, wird allgemein angenommen, daß der Quotient unendlich wird. Diese Theorie ist jedoch nicht auf die Normalisierung hier anzuwenden, da die Berechnung im allgemeinen mit einem Wort endlicher Länge durchgeführt wird. Mit anderen Worten, wenn ein Differenzergebnis aus der Differenzberechungsvorrichtung 30 bei ST6 in Fig. 6 durch 0 normalisiert wird, wird ein Wert der "Aktivität", der Quotient oder das normalisierte Ergebnis, als der maximale Wert des verwendeten endlichen Wortes angesehen. Wenn demgemäß die Normalisierung eine 8 Bit-Operation verwendet, ist der Quotient gleich "FF", was der maximale Wert eines 8 Bit-Wortes ist, welches der maximale normalisierte Wert ist.
Das adaptive Filter 22 filtert das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 entsprechend dem Filtersteuersignal 23, um die Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Signal zu eliminieren. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, kann das adaptive Filter 22 eine mehrdimensionale Filterung enthaltend ein-, zwei- und dreidimensionale Filter vorsehen. Das dreidimensionale Filter kann den Filterkoeffizienten auf der Grundlage der Bewegung in einem Bildsignal ändern, wenn sich das Vollbild mit der Zeit ändert. Die Filterintensität des adaptiven Filters kann entsprechend dem durch das Filtersteuersignal 23 bestimmten Filterkoeffizienten verändert werden.
Fig. 9 illustriert die mehrdimensionale Tiefpassfilterung des adaptiven Filters 22. Fig. 9(a) zeigt eine eindimensionale Filterung einer Zeile von Pixeln mit einer Verarbeitungspixel, das durch einen schwarzen Punkt in der Verarbeitungseinheit oder dem Block von Pixeln gezeigt ist. Fig. 9(b) zeigt eine horizontale und eine vertikale Reihe von Pixeln in dem Block und illustriert eine zweidimensionale Filterung. Fig. 9(c) zeigt horizontale und vertikale Reihen von Pixeln in Blöcken von zeitveränderlichen Vollbildern t1, t2 und t3, wodurch eine dreidimensionale Filterung illustriert wird.
Schwarze Punkte in Fig. 9 zeigen Verarbeitungspixel an. Ein Verarbeitungspixel kann gefiltert werden mit dem Einfluß der benachbarten Pixel entsprechend einer von der ein-, zwei- und dreidimensionalen Filtertechnik.
Ein Bildsignal kann entweder durch eine Intra- Blockfilterung oder durch Verwendung von Pixeln innerhalb der Verarbeitungseinheit oder des Blocks von 8 · 8 Pixeln ausschließlich oder durch eine Inter- Blockfilterung oder durch Verwendung von Pixeln in den benachbarten Blöcken umfassend, wie Fig. 10 zeigt, gefiltert werden.
Fig. 10 illustriert Beispiele der Inter- Blockfilterung mit dem Verarbeitungspixel in einem schwarzen Punkt. F1 bzw. F2 in der Figur zeigen die Inter-Blockfilterung des Verarbeitungspixels durch Verwendung von Pixeln in den benachbarten Blöcken.
Fig. 11 ist ein erläuterndes Diagramm, das eine eindimensionale Filterung illustriert.
Fig. 11 (a) zeigt fünf Pixel S1 bis S5 für ein eindimensionales Filter, enthaltend einen schwarzen Punkt S3 als Verarbeitungspixel. K1 bis K5 in der Figur zeigen Filterkoeffizienten für jedes entsprechende Pixel S1 bis S5 in der Figur an. Die Summe der Koeffizienten beträgt 1,0, wie in Fig. 11(b) gezeigt ist.
Die Filterintensität für das Verarbeitungspixel wird durch das Ergebnis der folgenden Berechnung bestimmt: Die Helligkeitsintensität jedes Pixels des Verarbeitungspixels und der benachbarten Pixel S1 bis S5 wird mit einer Gruppe von entsprechenden Filterkoeffizienten K1 bis K5 multipliziert. Jedes Ergebnis der Multiplikation wird summiert. Die Fig. 11 (c) und 11 (d) zeigen verschiedene Muster von Filterkoeffizienten K1 bis K5 für die Multiplikation unter der Bedingung, daß die Summe der Koeffizienten 1,0 beträgt. wenn der Wert des Filterkoeffizienten des Verarbeitungspixels nicht 1,0 ist (K3 = 0,6) oder solche der benachbarten Pixel nicht 0 sind (K1 = K2 = K4 = K5 = 0,1), wie in Figur (c) gezeigt ist, wird die Helligkeitsintensität des Verarbeitungspixels durch solche der zu normalisierenden benachbarten Pixeln beeinflußt. Wenn der Wert oder Filterkoeffizient des Verarbeitungspixels 1,0 beträgt (K3 = 1,0) oder solche der benachbarten Pixel 0 sind (K1, K2, K4, K5 = 0,0) wie in Fig. 11 (d) gezeigt ist, hat die Helligkeitsintensität des Verarbeitungspixels keinen Einfluß durch solche der benachbarten Pixel und behält seine anfängliche Helligkeitsintensität. Dies zeigt an, daß das Verarbeitungspixel nicht gefiltert werden soll, oder daß Tiefpassfilter im Aus-Zustand sein soll.
Fig. 12 ist ein erläuterndes Diagramm, das unterschiedliche Charakteristiken des vorhersagenden Signals 24 durch unterschiedliche Grade der Filterintensität mit unterschiedlichen Filterkoeffizienten illustriert. Das Filtersteuersignal 23 bestimmt die optimale Filterintensität für das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14, um Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Signal zu eliminieren, in einer Multiphasen-Weise mit mehrfacher Auswahl des Musters der Filterkoeffizienten. Die vier Charakteristiken des Vorhersagesignals, 24a bis 24b, in der Figur zeigen unterschiedliche Filterergebnisse durch Multiphasen-Eliminierung von Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Signal mit unterschiedlichen Mustern von Filterkoeffizienten an. Die Charakteristik 24a zeigt, daß das Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 nicht gefiltert ist und eine größere Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen enthält. Die Charakteristik 24b zeigt, daß das Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14 gefiltert wird enthaltend eine große Menge von Komponenten mit niedrigeren Frequenzen ohne oder mit einem sehr kleinen Anteil von Komponenten mit höheren Frequenzen. Die Charakteristiken des Signals können mit unterschiedlichen Filterkoeffizienten von 24a bis 24d geändert werden, wie ein Pfeil A anzeigt, wenn das Vorhersagesignal eine große Menge von Komponenten mit höheren Frequenzen enthält. Wie ein Pfeil B anzeigt, kann die Charakteristik von 24d nach 24a mit unterschiedlichen Filterkoeffizienten geändert werden, wenn das Signal eine größere Schärfe oder Auflösung erfordert. Im allge meinen kann ein Signal seine anfänglich Auflösung, seine höchste Schärfe ohne Filterung behalten. Wenn es gefiltert ist, wird das Vorhersagesignal 24 von dem eingegebenen Bildsignal 12 in einem Subtrahierungsglied 3 subtrahiert, von welchem ein Vorhersagefehlersignal 15 ausgegeben wird. Das Vorhersagefehlersignal 15 wird in einem Codierer 4 durch Quantisierung codiert, von welchem ein codiertes Fehlersignal 16 ausgegeben wird. Das codierte Fehlersignal 16 wird in einem lokalen Decodierer 5 decodiert, von welchem ein lokales decodiertes Fehlersignal 17 ausgegeben wird. Das lokale decodierte Fehlersignal 17 wird zu dem Vorhersagesignal 24 in einem Addierer 6 hinzugefügt, von welchem ein lokales decodiertes Signal 18 ausgegeben wird. Das lokale decodierte Signal wird in den Vollbild-Speicher 1 geschrieben bzw. in diesem gespeichert.

Ausführungsbeispiel 2

Mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 kann das Inter- Vollbild-Codiersystem gemäß der Erfindung den Bewegungsvektor-Detektor 2 aus Gründen der Vereinfachung des Systems weglassen, wie in Fig. 13 gezeigt ist. In diesem Fall wird die Größe der Bewegung eines Bildsignals als 0 angesehen.

Ausführungsbeispiel 3

Mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 kann das Inter- Vollbild-Codiersystem gemäß der Erfindung das adaptive Filter 22 nach dem Addierer 6 in der lokalen Decodierschleife vorsehen, anstatt hinter dem Vollbildspeicher 1 angeordnet zu sein, wie in Fig. 14 gezeigt ist.

Ausführungsbeispiel 4

Mit weiterer Bezugnahme auf Fig. 1 kann das Inter- Vollbild-Codiersystem gemäß der Erfindung die vorhergehenden beiden Ausführungsbeispiele kombinieren. Das Inter-Vollbild-Codiersystem läßt den Bewegungsvektor- Detektor 2 weg und sieht das adaptive Filter 22 hinter dem Addierer 6 in der lokalen Decodierschleife anstelle der Anordnung hinter dem Vollbildspeicher 1 vor, wie in Fig. 15 gezeigt ist. In Fig. 15 ist der Bewegungsvektor-Detektor 2 nicht vorgesehen. Daher arbeitet das Inter-Vollbild-Codiersystem mit dieser Konfiguration unter der Bedingung, daß die Größe der Bewegung eines Bildsignals gleich Null ist.

Ausführungsbeispiel 5

Fig. 16 zeigt eine andere Konfiguration des Inter- Vollbild-Codiersystems gemäß der Erfindung. Die Filtersteuervorrichtung 21 gibt ein Pixeldifferenzsignal 25 oder ein Steuersignal zu dem Codierer 4 sowie das Filtersteuersignal 23 zu dem adaptiven Filter 22 aus das Pixeldifferenzsignal 25 ist die Differenz pro Pixel, welches durch Teilen des Wertes des Differenzsignals 32 durch die Anzahl von Pixeln in einem Block von Pixeln (z. B. 8 · 8 = 64) in der Filtersteuervorrichtung 21 berechnet wird.
Fig. 17 zeigt die Konfiguration der Filtersteuervorrichtung 21 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Fig. 17 entspricht Fig. 2, die durch Hinzufügen einer Pixeldifferenz-Berechnungsvorrichtung 33 zum Berechnen des Pixeldifferenzsignals 25 modifiziert wurde. Die Differenzberechnungsvorrichtung 30 gibt das Differenzsignal 32 in der folgenden Weise aus, die zuvor mit Bezug auf Fig. 2 genannt wurde. Die absoluten oder quadrierten Differenzwerte der Helligkeitsintensität von Pixeln zwischen dem eingegebenen Bildsignal 12 und dem Bewegungskompensations-Vorhersagesignal 14 werden innerhalb eines Blockes von Pixeln (8 · 8 = 64) summiert.
Der Wert des Differenzsignals 32 wird in der Pixeldifferenz-Berechnungsvorrichtung 33 durch die Anzahl von Pixeln in einem Block von Pixeln (8 · 8 = 64) dividiert, um den Durchschnittswert des Differenzsignals 32 zu bilden für die Ausgabe des Pixeldifferenzsignals 25. Das Pixeldifferenzsignal 25 ist der Schwellenwert der Quantisierung, welcher zu dem Codierer 4 ausgegeben wird. Der Codierer 4 bestimmt die optimale Quantisierungs-Schrittgröße zum Codieren des Bildsignals unter der Bedingung, daß der Quantisierungsfehler den Wert des Pixeldifferenzsignals 25 nicht überschreitet.
Fig. 18 zeigt die Pixeldifferenz eines Bildsignals, daß die Operation der Bestimmung der Quantisierungs- Schrittgröße in dem Codierer 4 gemäß diesem Ausführungsbeispiel illustriert;
In Fig. 18(a) bezeichnet D1 die Pixeldifferenz eines 8 Pixel enthaltenden Blockes, D2 bezeichnet die Pixeldifferenz eines anderen Blockes aus 8 Pixeln, und D3 bezeichnet die Pixeldifferenz eines anderen Blockes aus 8 Pixeln, Es wird angenommen, daß solchen Pixeldifferenzen die folgende Bedingung in der Filtersteuervorrichtung 21 wie in Fig. 18 (b) gezeigt, gegeben ist: D1 > D2 > D3.
Wenn das Pixeldifferenzsignal 25 in dem Codierer 4 eingegeben ist, wählt der Codierer 4 die optimale Quantisierungs-Schrittgröße für ein eingegebenes Bildsignal auf der Grundlage des Pixeldifferenzsignals 25 so aus, daß der Wert des Quantisierungsfehlers geringer als der Wert des Pixeldifferenzsignals 25 sein sollte. Mit D1 als das Pixeldifferenzsignal 25 wählt der Codierer 4 zum Beispiel eine Quantisierungs-Schrittgröße SS1 (SS1 < D1) aus, mit D2 als dem Signal wird eine Schrittgröße SS2 (SS2 < D2) ausgewählt; und eine Schrittgröße SS3 (SS3 < D3) wird für D3 ausgewählt.
Unter dieser Bedingung quantisiert der Codierer 4 ein eingegebenes Bildsignal durch Auswahl der optimalen Quantisierungs-Schrittgrößen auf der Grundlage des Wertes des Pixeldifferenzsignals 25 in den folgenden Beziehungen, wie in Fig. 18 (b) gezeigt ist:
SS1 > SS2 > SS3.
Somit wird die Quantisierungs-Schrittgröße größer, wenn die Differenz zwischen dem eingegebenen Bildsignal 12 und dem Bewegungskompensations- Vorhersagesignal 14 groß ist. Andererseits wird die Quantisierungs-Schrittgröße kleiner, wenn die Differenz zwischen den beiden Signalen kleiner ist. Folglich führt dies zu einem hochwirksamen Codierungsvermögen, das den Quantisierungsfehler minimiert, um ein decodiertes Bild hoher Qualität zu erhalten.
Das Pixeldifferenzsignal 25 ist nicht das einzige Signal, das zur Bestimmung der Quantisierungs- Schrittgröße in dem Codierer 4 verwendet wird. Die Quantisierungs-Schrittgröße wird auch gesteuert oder begrenzt durch die Größe eines Ausgangspuffers, welcher vorübergehend von dem Codierer 4 auszugebende codierte Signale speichert die Größe des Puffers kann die Menge von Codiersignalen begrenzen. In diesem Fall ist die Quantisierungs-Schrittgröße durch die Größe des Ausgangspuffers begrenzt.

Ausführungsbeispiel 6

Mit weiterer Bezugnahme auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele kann die "Aktivität" eines Bildsignals gemäß der Erfindung in verschiedenen Arten als eine Eigenschaft des Bildsignals dargestellt werden. Die vorhergehenden Ausführungsbeispiele stellen die "Aktivität", eine Eigenschaft eines Bildsignals, durch die Differenz zwischen Bildsignalen oder durch die Summe der absoluten oder quadrierten Differenzwerte eines Bildsignals gegenüber dem Mittelwert dar. Es gibt andere mögliche Formen der "Aktivität" eines Bildsignals, in dem andere Differenzsignale oder die Varianztechnik verwendet werden.

Ausführungsbeispiel 7

Mit weiterer auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele kann die Verarbeitungseinheit eines Bildsignals gemäß der Erfindung ein Block von beispielsweise 16 · 16, 32 · 32 oder 8 · 16 Pixel anstelle eines Blockes von 8 · 8 Pixel sein. Anderenfalls kann die Verarbeitungseinheit möglicherweise andere Formen haben anstelle eines Blockes von Pixeln.

Ausführungsbeispiel 8

Mit weiterer Bezugnahme auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele können ein Codiersignal oder Codierdaten gemäß der Erfindung auf einem Radarsignal oder einem Schallsignal anstelle eines Bildsignals basieren.
Wie vorstehend beschrieben ist, besteht eines der un terscheidenden Merkmale des Inter-Vollbild- Codiersystems nach der vorliegenden Erfindung darin, daß die Filtersteuervorrichtung die Differenz zwischen dem eingegebenen Bildsignal und dem Signal von dem Vollbildspeicher normalisiert durch entweder das eingegebene Bildsignal oder das Signal von dem Vollbildspeicher. Die Filtersteuervorrichtung erzeugt das Filtersteuersignal auf der Grundlage der Normalisierung, um die Filterintensität für die Eliminierung von Komponenten mit höherer Frequenz in dem Signal zu steuern. Die Filtersteuervorrichtung erzeugt auch das Filtersteuersignal auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der "Aktivität" des eingegebenen Bildsignals oder der Differenz und einem Schwellenwert. Demgemäß kann die Filterung adaptiv für jedes Bildsignal durchgeführt werden, sodaß ein Bildsignal frei von Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Codierer für die Codierung vorgesehen sein kann. Dies kann zu einer hochwirksamen Codierung beitragen, die zu einem codierten Bild hoher Schärfe selbst mit einer Bewegung führt.
Wie vorstehend festgestellt ist, haben das Inter- Vollbild-Codiersystem und -verfahren nach der vorliegenden Erfindung die folgenden vorteilhaften Wirkungen.
Eines der vorteilhaften Merkmale besteht darin, daß die Filtersteuervorrichtung die Filterintensität steuert, um Komponenten mit höheren Frequenzen in einem Bildsignal zu eliminieren, durch Verwendung der Differenz zwischen dem eingegebenen Bildsignal und dem Bildsignal von dem Vollbildspeicher, wodurch ein Bildsignal in dem Codierer erhalten werden kann, das frei von Komponenten mit höheren Frequenzen ist, was zu einer hochwirksamen Codierung führt.
Ein anderes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß der Filtervorgang so ausgebildet ist, daß eine Verarbeitung jeglicher Bildsignale, die umfassend Bilder ohne oder mit geringer Bewegung und Bilder mit Bewegung enthalten, möglich ist. Daher können Bilder mit Bewegung die ursprüngliche Schärfe beibehalten, während Bilder ohne oder mit geringer Bewegung codierte Bilder mit hoher Schärfe oder Auflösung erzielen können, indem Komponenten mit hohen Frequenzen in dem Signal eliminiert werden.
Ein anderes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß die Filterung ein hochwirksames Codierbild erzeugen kann durch Eliminierung von Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Signal für den Fall, daß das Vorhersagesignal noch eine große Menge von Quantisierungsfehlern enthält.
Ein anderes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß die Filterintensität in verschiedenen Graden, die an jedes Bildsignal angepasst sind, geändert werden kann für eine zweckmäßige Eliminierung von Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Signal. Dies kann ein Vorhersagebild von hoher Qualität für eine hochwirksame Codierung mit einem kleineren Codierschleifengewinn ergeben.
Ein anderes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß eine Pixeldifferenz zur Steuerung des Codierfehlers so verwendet wird, daß ein decodiertes Bild weniger codierte Fehler tragen kann dies kann zu einer hochwirksamen Vorhersage für die kommenden Vollbilder eines Bildsignals beitragen.
Ein anderes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß die Filtersteuerung so ausgebildet ist, daß jegliche Bildsignale, die umfassend Bilder ohne oder mit geringer Bewegung und Bilder mit Bewegung enthalten, verarbeitet werden können. Daher können Bilder mit Bewegung die ursprüngliche Schärfe oder Auflösung behalten, während Bilder ohne oder mit geringer Bewegung ein codiertes Bild mit hoher Schärfe oder Auflösung erlangen können, indem Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Signal eliminiert werden.
Ein anderes vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß die Filterung ein hochwirksames Codierbildsignal ergeben kann, in dem Komponenten mit höheren Frequenzen in dem Signal eliminiert werden in dem Fall, daß das Vorhersagesignal noch eine große Menge von Quantisierungsfehlern enthält.
Die Entscheidungseinheit kann eine Vorrichtung zum Vergleichen des Differenzsignals mit einem vorbestimmten Wert enthalten und das Steuersignal auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses ausgeben.

Claims

1. Zwischenbild-Codiersystem für die Bild-zu-Bild- Codierung eines eingegebenen Signals (12) mit einer lokalen Decodierschleife, die ein Filter (22) zum Filtern eines Vorhersagesignals (14) aufweist,

weiterhin umfassend

eine Filtersteuervorrichtung (21) zum Empfang des eingegebenen Signals (12) und des Vorhersagesignals (14) zur Erzeugung eines Steuersignals (23) zur Steuerung des Filters (22), wobei die Filtersteuervorrichtung (21) umfaßt:

eine Differenzberechnungsvorrichtung (30) zum Empfang des eingegebenen Signals (12) und des Vorhersagesignals (14), die eine Differenz zwischen dem eingegebenen Signal (12) und dem Vorhersagesignal (14) berechnet und ein Differenzsignal (32) ausgibt; und

eine Entscheidungseinheit (31) zum Empfang des Differenzsignals (32) und des eingegebenen Signals (12) oder des Vorhersagesignals (14) anstelle des eingegebenen Signals und zum Ausgeben des Steuersignals (23),

wobei die Entscheidungseinheit (31) Mittel zur Berechnung eines Aktivitätswertes aus dem eingegebenen Signal oder aus dem Vorhersagesignal anstelle des eingegebenen Signals sowie Mittel zur Normalisierung des Differenzsignals (32) durch den Aktivitätswert und zur Ausgabe des Steuersignals (23) umfaßt; wobei das Filter (22) eine Verarbeitung eines Pixels und seiner benachbarten Pixel sowie Mittel zur Auswahl eines Musters der Filterkoeffizienten aufgrund des Steuersignals (23) aufweist.

2. Zwischenbild-Codiersystem nach Anspruch 1, wobei die lokale Decodierschleife aufweist:

Decodiermittel (5) zur Erzeugung eines vorangegangenen Eingabesignals aus einem vorangegangenen Bild;

eine Bewegungsvektor-Erfassungsvorrichtung (2), die das eingegebene Signal (12) und das vorangegangene Eingabesignal (11) empfängt und einen Bewegungsvektor (13) ausgibt;

und einen Bildspeicher (1) zum Empfang des Bewegungsvektors (13) und des vorangegangenen Eingabesignals und zur Ausgabe eines Bewegungskompensations-Vorhersagesignals an die Filtersteuervorrichtung (21) als Vorhersagesignal (14).

3. Zwischenbild-Codiersystem nach Anspruch 1, wobei die Filtersteuervorrichtung (21) Mittel zur Erzeugung eines aus einer Vielzahl von Werten als Steuersignal (23) zur Bestimmung des Musters der Filterkoeffizienten des Filters (22) aufweist.

4. Zwischenbild-Codiersystem nach Anspruch 3, wobei das Filter (22) ein beliebiges von einer eindimensionalen Filtervorrichtung, einer zweidimensionalen Filtervorrichtung oder einer dreidimensionalen Filtervorrichtung, die die Zeitachse als dritte Dimension aufweist, ist.

5. Zwischenbild-Codiersystem nach Anspruch 4, wobei das Filter (22) entweder vor oder nach dem Bildspeicher (1) angeordnet ist.

6. Zwischenbild-Codierverfahren für eine Bild-zu- Bild-Codierung eines eingegebenen Signals, bei dem ein Codiersystem aufweist:

eine lokale Decodierschleife, mit einem Bildspeicher (1) zum Empfang eines decodierten Signals und zur Ausgabe eines Vorhersagesignals und

ein Filter (22) zum Empfang und zur Filterung des Vorhersagesignals,

gekennzeichnet durch

die Schritte des

a) Berechnens einer Differenz zwischen dem eingegebenen Signal und dem Vorhersagesignal,

b) Berechnens eines Aktivitätswertes aus dem eingegebenen Signal;

c) Auswahl eines Musters von Filterkoeffizienten des Filters (22) aus einer Vielzahl von Mustern von Filterkoeffizienten aufgrund der Differenz und des Aktivitätswertes; und

d) Filtern des Vorhersagesignals aufgrund des ausgewählten Musters an Filterkoeffizienten.