-
Die
Erfindung betrifft ein Codierverfahren zum Erzeugen eines Videodatenstroms
für ein
Erweiterungssignal gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Decodierverfahren
zum Rekonstruieren eines Erweiterungssignals aus einem Videodatenstrom
und einem Basissignal gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 5. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Codiervorrichtung zum
Erzeugen eines Videodatenstroms und eine Decodiervorrichtung zum
Rekonstruieren eines Erweiterungssignals gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7
bzw. Anspruch 8.
-
Für viele
Anwendung sind digitale, visuelle Signale in mehreren Bildqualitätsstufen
bereitzustellen. Zum einen sollen diese digitalen, visuellen Signale
auf unterschiedlichen Wiedergabegeräten decodiert und dargestellt
werden, wie bspw. sowohl auf einem Fernsehgerät als auch auf einem mobilen
Endgerät
(z.B. Handy). Zum anderen sollen die digitalen, visuellen Signale über eine
Vielzahl von Übertragungskanälen an die
unterschiedlichsten Geräte übermittelt
werden. So steht in einem Kabelnetz eine Übertragungsbandbreite von mehreren
Megabit pro Sekunde zur Verfügung,
wo hingegen die Übertragungsbandbreite
in einem Mobilfunkkanal möglicherweise
nur wenige tausend Bit pro Sekunde beträgt.
-
Es
sind bereits Konzepte [1, 2] bekannt, bei denen ein digitales, visuelles
Signal in mehreren Qualitätsstufen
bereitgestellt wird. Das digitale, visuelle Signal, das die niedrigste
Qualitätsstufe
repräsentiert,
wird als Basissignal bezeichnet. Bei den Dokumenten [1, 2] werden
hierzu die einzelnen digitalen, visuellen Signale nicht unabhängig von
einander codiert, sondern ein digitales, visuelles Signal einer höheren Qualitätsstufe
wird von einem bzw. mehreren digita len, visuellen Signalen niedriger
Qualitätsstufen
abgeleitet (differentielle Codierung). Ein differentielles, digitales,
visuelles Signal einer höheren Qualitätsstufe
wird als Erweiterungssignal bezeichnet. Um eine effiziente differenzielle
Codierung zu gewährleisten,
werden die einzelnen Coder der verschiedenen Qualitätsstufen
synchronisiert [3]. Synchronisieren bedeutet in diesem Zusammenhang, dass
Entscheidungen bzgl. der Codierung eines Bildes nur einmal getroffen
werden, z.B. Bestimmung eines Bewegungsvektors, und dann den Codern
der verschiedenen Qualitätsstufen
mitgeteilt werden.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es ein Verfahren und
eine Vorrichtung, welches das Erzeugen eines Videodatenstroms für ein Erweiterungssignal
bzw. das Rekonstruieren eines Erweiterungssignals aus einem Videodatenstrom
in einfacher und effizienter Weise ermöglicht.
-
Diese
Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw.
Anspruchs 5 durch deren kennzeichnende Merkmale gelöst. Ferner
wird diese Aufgabe ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 7
bzw. 8 durch deren kennzeichnende Merkmale gelöst.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen Codierverfahren
zum Erzeugen eines Videodatenstroms für ein Erweiterungssignal, wobei
durch ein Basissignal eine erste Videoqualitätsstufe und durch das Erweiterungssignal
zusammen mit dem Basissignal eine zweite Videoqualitätsstufe
repräsentiert
wird, wird dem Basissignal mindestens ein erstes Syntaxelement und
dem Erweiterungssignal mindestens ein zweites Syntaxelement zur
Beschreibung der ersten bzw. zweiten Videoqualitätsstufe zugeordnet, einem modifizierten
Erweiterungssignal nur diejenigen zweiten Syntaxelemente des Erweiterungssignals zugewiesen,
die unterschiedlich zu den ersten Syntaxelementen sind, derjenige
Codiermodus eines Videocodierdstandards unter Verwendung einer statistischen
Methode ausgewählt,
der sowohl alle zweiten Syntaxelemente des modifizierten Erweiterungssignals
codieren kann als auch den kürzesten
Videodatenstrom erzeugt, und der Videodatenstrom mit den zweiten
Syntaxelementen des modifizierten Erweiterungssignals mit dem ausgewählten Codiermodus erzeugt.
-
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren werden
diejenigen zweiten Syntaxelemente, die bereits in den ersten Syntaxelementen
des Basissignals vorhanden sind, bei der Codierung des Erweiterungssignals
nicht mehr berücksichtigt.
Hierdurch wird gewährleistet,
dass nur noch diejenigen zweiten Syntaxelemente codiert werden müssen, die
nicht durch das Basissignal rekonstruiert werden können. Hierbei
wird eine Reduktion der zu übertragenden Datenmenge
des Erweiterungssignals erzielt. Ferner wird der Codiermodus zur
Codierung des Erweiterungssignals bestimmt, der sowohl alle zweiten
Syntaxelemente des modifizierten Erweiterungssignals als auch hierfür den kürzesten
Videodatenstrom erzeugt. Dabei wird das Erweiterungssignal mit einem geringen
Datenvolumen codiert und kann von einem Sender an einen Empfänger über einen
schmalbandigen Funkkanal übertragen
werden.
-
Vorzugsweise
wird mindestens einem zweiten Syntaxelement des Erweiterungssignals
zumindest eine Information zugewiesen, die angibt, ob ein Bildblock
mindestens einen Transformkoeffizienten enthält, welcher Bildbereich eines
Bildblocks mindestens einen Transformkoeffizienten umfasst und/oder einen
Quantisierungsparameter eines Bildblocks beschreibt und/oder einen
Multiplikatorfaktor signalisiert und/oder mindestens ein Transformkoeffizient umfasst.
Durch Angabe mindestens einer dieser Informationen wird gewährleistet,
dass eine Anzahl an Codiermodi reduziert wird und somit ein Codiermodus
durch das erfindungsgemäße Codierverfahren schneller
ausgewählt
werden kann.
-
Werden
bei der Auswahl nur diejenigen Codiermodi berücksichtigt, die eine Codierung
eines zweiten Syntaxelements, welches einen Bewegungsvektor eines
Bildblocks beschreibt, aus schließen, so kann durch die Reduktion
der in Frage kommenden Codiermodi die Bestimmung des optimalen Codiermodus
beschleunigt werden.
-
Vorzugsweise
wird als Videocodierverfahren ein Verfahren nach einem Standard,
insbesondere H.261, H.263, H.264, MPEG1, MPEG2 oder MPEG4, eingesetzt.
Hiermit wird eine kostengünstige
Implementierung erreicht, da bereits bestehende standardkonforme
Komponenten für
die Codierung eingesetzt werden können. Ferner können bereits
bestehende standardkonforme Codiersysteme mit wenig Aufwand derart
umgestellt werden, dass das erfindungsgemäße Codierverfahren realisiert
werden kann.
-
Durch
das erfindungsgemäße Decodierverfahren
zum Rekonstruieren eines Erweiterungssignals aus einem Videodatenstrom
und einem Basissignal, wobei durch ein Basissignal eine erste Videoqualitätsstufe
und durch das Erweiterungssignal zusammen mit dem Basissignal eine
zweite Videoqualitätsstufe
repräsentiert
wird, wird ein modifiziertes Erweiterungssignal mit mindestens einem
zweiten Syntaxelement durch Decodierung des Videodatenstroms unter
Verwendung eines Decodiermodus eines Videocodierverfahrens erstellt
und die zweiten Syntaxelemente des Erweiterungssignals durch Ergänzen des
modifizierten Erweiterungssignal mit mindestens einem ersten Syntaxelement
generiert.
-
Durch
das erfindungsgemäße Decodierverfahren
wird die Rekonstruktion eines Erweiterungssignals aus einem Videodatenstrom
ermöglicht,
wobei der Videodatenstrom durch das erfindungsgemäße Codierverfahren
erzeugt wurde.
-
Vorzugsweise
wird als Videocodierverfahren ein Verfahren nach einem Standard,
insbesondere H.261, H.263, H.264, MPEG1, MPEG2 oder MPEG4, eingesetzt.
Hiermit wird eine kostengünstige
Implementierung der Decodierung erreicht, da bereits bestehende
standardkonforme Komponenten für
die Decodierung eingesetzt werden können. Ferner können bereits
bestehende standardkonforme Decodiersysteme mit wenig Aufwand derart
umgestellt werden, dass das erfindungsgemäße Decodierverfahren realisiert
werden kann.
-
Ferner
umfasst die Erfindung eine Codiervorrichtung zum Erzeugen eines
Videodatenstroms für
ein Erweiterungssignal, mit einem Basissignal zum Repräsentieren
einer ersten Videoqualitätsstufe und
dem Erweiterungssignal zusammen mit dem Basissignal zum Repräsentieren
einer zweiten Qualitätsstufe,
einem ersten Mittel zum Zuordnen mindestens eines zweiten Syntaxelements
dem Erweiterungssignal und zum Zuweisen derjenigen zweiten Syntaxelemente
einem modifizierten Erweiterungssignal, die unterschiedlich zu ersten
Syntaxelementen des Basissignals sind, einem Auswahlmittel zum Auswählen desjenigen
Codiermodus eines Videocodierverfahrens, welches sowohl alle zweiten
Syntaxelemente des modifizierten Erweiterungssignals codieren kann
als auch den kürzesten
Videodatenstrom erzeugt, und mit einem zweiten Codiermodul zum Erzeugen
des Videodatenstroms des modifizierten Erweiterungssignals mit dem
ausgewählten
Codiermodus. Mit der erfindungsgemäßen Codiervorrichtung kann
das erfindungsgemäße Codierverfahren
bspw. in einem Aufnahmegerät
realisiert werden.
-
Des
Weiteren umfasst die Erfindung eine Decodiervorrichtung zum Rekonstruieren
eines Erweiterungssignals aus einem Videodatenstrom und einem Basissignal,
mit einem Basissignal zum Repräsentieren
einer ersten Videoqualitätsstufe
und dem Erweiterungssignal zusammen mit dem Basissignal zum Repräsentieren
einer zweiten Qualitätsstufe,
einem zweiten Decodiermittel zum Decodieren des Videodatenstroms
in ein modifiziertes Erweiterungssignals mit mindestens einem zweiten
Syntaxelement unter Verwendung eines Decodiermodus eines Videocodierverfahrens,
einem Zweiten Mittel zum Generieren der zweiten Syntaxelemente des
Erweiterungssignals aus den zweiten Syntaxelementen des modifiziertes
Erweiterungssignals und aus mindestens einem ersten Syntaxelement.
Hiermit wird es ermög licht,
das erfindungsgemäße Decodierverfahren,
wie z.B. in einem Wiedergabegerät,
auszuführen.
-
Weitere
Einzelheiten sowie Vorteile der Erfindung werden anhand der 1 bis 7 näher erläutert. Im
Einzelnen zeigen:
-
1 eine
beispielhafte Codiervorrichtung zum Erzeugen eines Videodatenbasisstroms
mit einer ersten Qualitätsstufe
und eines Videodatenstroms mit einer zweiten Qualitätsstufe,
-
2 Anordnung
mehrerer Syntaxelemente eines Basissignals und eines Erweiterungssignals,
-
3 Aufbau
verschiedener codierter Videoströme
bei Anwendung jeweils einer der Codiermodi eines Videocodierverfahrens,
-
4 Aufbau
des Videodatenstroms unter Berücksichtigung
eines Codiermodus,
-
5 den
beispielhaften Aufbau einer Decodiervorrichtung zum Rekonstruieren
eines Erweiterungssignals,
-
6 ein
Mobilgerät
in Form eines tragbaren Mobilfunkgeräts mit einer Codier- und Decodiervorrichtung,
-
7 ein
Netzwerk mit einer Vielzahl von Netzwerkelementen und einer Netzwerkeinheit,
wobei diese Netzwerkeinheit eine Codier- und Decodiervorrichtung
umfasst.
-
Elemente
mit gleicher Wirkungsweise und Funktion sind in den 1 bis 7 mit
den gleichen Bezugszeichen versehen.
-
Im
Folgenden wird anhand eines ersten Ausführungsbeispiels unter Verwendung
von [2] das erfindungsgemäße Verfahren
näher erläutert. 1 zeigt
eine beispielhafte Codiervorrichtung CV zum Erzeugen eines Videodatenstroms
V für ein
Erweiterungssignal ES.
-
Zunächst wird
mit Hilfe eines ersten Coders C1 zusammen mit einem ersten Codiermodul
CM1 ein Videodatenbasisstrom VB erzeugt. Dieser Videodatenbasisstrom
VB repräsentiert
ein codiertes Videosignal einer ersten Videoqualitätsstufe
VQ1. Der Videodatenbasisstrom VB wird aus dem Basissignal BS gebildet,
wobei das Basissignal BS auch ein Repräsentant für die erste Videoqualitätsstufe
VQ1 darstellt.
-
Ein
zweiter Coder C2, ein erstes Mittel ZM, ein Auswahlmittel AM und
ein zweites Codiermodul CM2 erzeugen den Videodatenstrom V. Dieser
Videodatenstrom V stellt ein codiertes Videosignal dar, das zusammen
mit dem Videodatenbasisstrom VB eine zweite Qualitätsstufe
VQ2 repräsentiert.
Der Videodatenstrom V wird aus dem Erweiterungssignal ES geformt
und somit repräsentiert
auch das Erweiterungssignal ES zusammen mit dem Basissignal BS die
zweite Videoqualitätsstufe
VQ2.
-
Der
Codiervorrichtung CV wird eine Sequenz von digitalisierten Eingangsbildern
VI zugeführt.
Zunächst
wird durch den ersten Coder C1 eine erste Teilcodierung durchgeführt. So
ermittelt der erste Coder C1 beispielsweise mit Hilfe eines Bewegungsschätzverfahrens
einen Bewegungsvektor für
einen zu codierenden aktuellen Bildblock, bildet koeffizientenweise
ein Differenzsignal aus einem Koeffizienten des aktuellen Bildblocks
und einem Koeffizienten desjenigen Bildblocks, der durch den ermittelten
Bewegungsvektor beschrieben wird, führt eine Transformation dieses
Differenzsignals durch, z.B. eine diskrete Cosinustransformation,
und quantisiert anschließend
das transformierte Differenzsignal.
-
Im
Folgenden wird jedes transformierte und quantisierte Differenzsignal
als Transformkoeffizient bezeichnet. Die Transformkoeffizienten
eines aktuellen Bildblocks, die durch den ersten Coder C1 erstellt werden,
werden als erste Transformkoeffizienten TCL1 bezeichnet. Neben den
ersten Transformkoeffizienten TCL1 liefert der erste Coder C1 erste
Codierparameter Z10, Z11, wie z.B. den ersten Quantisierungsparameter
Z10 = QP1 und einen oder mehrere Bewegungsvektoren Z11. Somit umfasst
das Basissignal BS mehrere erste Syntaxelemente S10, S11, S12, wie
z.B. den ersten Quantisierungsparameter QP1 = S10 = Z10, ein oder
mehrere Bewegungsvektoren Z11 = S11 und die ersten Transformkoeffizienten
TCL1 = S12.
-
In
einem nächsten
Verarbeitungsschritt werden die ersten Syntaxelemente S10, S11,
S12 dem ersten Codiermodul CM1 zugeführt. Das erste Codiermodul
CM1 hat hierbei die Aufgabe, das Basissignal BS in einen Videodatenbasisstrom
VB zu codieren. Hierbei wird beispielsweise jedem ersten Syntaxelement
S10, S11, S12 eine vordefinierte Position im zu erstellenden Videodatenbasisstrom
VB zugewiesen, und anhand von Kompressionstechniken, wie beispielsweise
einer Huffman-Codierung, eine Datenreduktion erzielt. Der erste
Coder C1 und das erste Codiermodul CM1 können auch nach einem Videocodierverfahrens,
insbesondere nach einem Videocodierstandard H.261, H.263, H.264,
MPEG1, MPEG2 oder MPEG4 arbeiten. Der erste Coder C1 und Codiermodul
CM1 können
in einem einzigen Mittel untergebracht sein.
-
Parallel
zur Erstellung des Videodatenbasisstroms VB wird durch den zweiten
Coder C2, das erste Mittel ZM, das Auswahlmittel AM und dem zweiten
Codiermodul CM2 der Videodatenstrom V für das Erweiterungssignal ES
erzeugt. Hierzu wird zunächst das
Videoeingangssignal VI dem zweiten Coder C2 zugeführt. Im
Gegensatz zur Funktionsweise des ersten Coders C1 erhält der zweite
Coder durch ein Steuersignal SS Codiervorschriften übermittelt (=Synchronisation).
Hierbei wird beispielsweise ein Bewegungsvektor mitgeteilt, den
der zweite Coder C2 bei der Erstellung der zweiten vorläufigen Transformkoeffizienten
TCL2* berücksichtigen
muss. Nachdem dem zweiten Coder C2 beispielsweise durch das Steuersignal
SS ein zu berücksichtigender Bewegungsvektor übermittelt
wurde, bildet der zweite Coder C2 koeffizientenweise ein Differenzsignal aus
einem Koeffizienten eines aktuell zu codierenden Bildes und einem
Koeffizienten, der durch den Bewegungsvektor vorgegebenen Bildbereich
liegt, führt eine
Transformation dieses Differenzsignals durch, beispielsweise mit
Hilfe einer diskreten Cosinustransformation, und quantisiert anschließend das transformierte
Differenzsignal mit Hilfe eines zweiten Quantisierungsparameters
QP2. Diese transformierten und quantisierten Differenzsignale werden
als zweite vorläufige
Transformkoeffizienten TCL2* bezeichnet. Daneben erstellt der zweite
Coder C2 mehrere zweite Codierparameter Z20, Z21, wobei beispielsweise
der zweite Quantisierungswert QP2 = Z20 und der Bewegungsvektor
Z21 ist. Alternativ können
ein oder mehrere Bewegungsvektoren auch mittels des Steuersignals
SS vorgegeben werden.
-
Gemäß [2] werden
mit einem Multiplikatorfaktor α1
unter Berücksichtigung
der zweiten vorläufigen
Transformkoeffizienten TCL2* und der ersten Transformkoeffizienten
TCL1 zweite Transformkoeffizienten TCL2 gebildet. Folgende Gleichung
beschreibt den genauen Zusammenhang: TCL2 = TCL2* – α1·TCL1 (1)
-
Diese
Gleichung (1) wird koeffizientenweise angewandt.
-
Somit
umfasst das Erweiterungssignal ES mehrere zweite Syntaxelemente
S20, S21, S22, S23, wobei der zweite Quantisierungswert QP2 = S20,
der Bewegungsvektor = S21, der zweite Transformkoeffizient TCL2
= S22 und der Multiplikatorfaktor α1 = S23 ist. In einer alternativen
Ausführung
kann der Multiplikatorfaktor α1
aus dem ersten und zweiten Quantisie rungswert QP1, QP2 berechnet
werden, wie bspw. α1
= QP2/QP1, und muss somit nicht übertragen
werden.
-
Mit
Hilfe von 2 wird im Folgenden die Funktionsweise
des ersten Mittels ZM näher
erläutert. 2 zeigt
die einzelnen Syntaxelemente, erste bzw. zweite Syntaxelemente,
für das
Basissignal BS bzw. das Erweiterungssignal ES. Hierbei ist zu erkennen,
dass beispielsweise der erste Transformkoeffizient TCL1 unterschiedlich
zum zweiten Transformkoeffizienten TCL2 ist, jedoch der Bewegungsvektor S11
= S21 im Basissignal BS als auch im Erweiterungssignal ES* identisch
ist. In einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt analysiert das
erste Mittel ZM, welche zweiten Syntaxelemente S20, ..., S23 bereits
im Basissignal BS vorhanden sind, d.h. identisch zu einem oder mehreren
ersten Syntaxelementen S10, ..., S12 sind. Alle zweiten Syntaxelemente
S21, die bereits im Basissignal BS vorhanden sind, werden aus dem
Erweiterungssignal ES entfernt. Das Ergebnis dieses Arbeitsschrittes
des ersten Mittels ZM ist in 2 im modifizierten
Erweiterungssignal ES* zu sehen. Dieses umfasst lediglich die zweiten
Syntaxelemente S20, S22, S23, da der Bewegungsvektor S21 = S11 bereits
im Basissignal BS vorhanden ist. Somit steht nach diesem Bearbeitungsschritt durch
das erste Mittel ZM ein modifiziertes Erweiterungssignal ES* zur
Verfügung,
welches nur noch diejenigen zweiten Syntaxelemente S20, S22, S23 umfasst,
die nicht im Basissignal BS vorhanden sind.
-
In
einem nächsten
Verarbeitungsschritt wird mit Hilfe des Auswahlmittels AM derjenige
Codiermodus eines Videocodierverfahrens zur Erzeugung des Videodatenstroms
V mit Hilfe statistischer Methoden ausgewählt, der sowohl alle zweiten
Syntaxelemente S20, S22, S23 des modifizierten Erweiterungssignals ES*
codieren kann, als auch den kürzesten
Videodatenstrom V erzeugt. Dies wird mit Hilfe von 3 näher erläutert.
-
3 zeigt
den Aufbau verschiedener codierter Videoströme VS1, VS2, VS3, wobei der
erste codierte Videostrom VS1 mit Hilfe eines ersten Codiermodus
und der zweite codierte Videostrom VS2 mit Hilfe eines zweiten Codiermodus
und der dritte codierte Videostrom durch einen dritten Codiermodus.
Der erste codierte Videostrom VS1 umfasst dabei beispielsweise folgende
Datenfelder:
- – Kopffeld MH:
Angabe
von Codierparametern, wie beispielsweise Höhe und Breite eines zu codierenden
Bildes und Angabe einer Bildnummer innerhalb der Sequenz von Bildern.
- – Typ
TY:
Hierbei kann unterschieden werden, nach welchem Codiermodus
der codierte Videostrom erzeugt wurde.
Falls der codierte Videostrom
mit Hilfe eines Intercodiermodus codiert wurde, können bspw.
Bewegungsvektoren folgen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt der Typ
TY = 1 an, dass es sich hierbei um einen intracodierten Videostrom handelt,
da kein Bewegungsvektor folgt.
- – Quantisierungsparameter
QP:
Der Quantisierungsparameter QP gibt einen Wert für die Quantisierung
der transformierten Differenzsignale an.
- – Koeffizienten
TCL:
Dieses Feld umfasst die quantisierten und transformierten
Koeffizienten eines Bildblocks.
- – Extra
EX:
Hierbei werden zusätzliche
Parameter angegeben, die herstellerspezifisch ausgewertet werden können, wie
z.B. eine Copyright-Information oder eine Autor-Information.
- – Endfeld
ME:
Dieses Datenfeld zeigt ein Ende des codierten Videostroms
an.
-
Der
zweite codierte Videostrom VS2 umfasst nahezu die gleichen Felder
wie der erste codierte Videostrom VS1, jedoch wird durch einen anderen
Typ TY = 2 angezeigt, dass sich zusätzlich ein Bewegungsvektorfeld
MV vorhanden ist.
-
Der
dritte codierte Videostrom VS3 vom Typ TY = 3 umfasst kein Bewegungsvektorfeld
MV und keine Transformkoeffizienten TCL. Lediglich ein Nicht-codiert-Feld
NTC ist zusätzlich
vorhanden, welches beispielsweise anzeigt, dass keine Transformkoeffizienten
TCL enthalten sind.
-
Diese
drei codierten Videoströme
VS1, ... VS3 stellen lediglich ein mögliches Ausführungsbeispiel
dar. Ein konkretes Videocodierverfahren, wie bspw. nach dem Videocodierstandard
H.264, kann sowohl mehrere und von diesem Beispiel unterschiedliche
Datenfelder umfassen als auch eine Vielzahl von verschiedenen Codiermodi
aufweisen.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
analysiert das Auswahlmittel AM das modifizierte Erweiterungssignal
ES* und erkennt, dass zumindest der zweite Quantisierungswert QP2,
der zweite Transformkoeffizient TCL2 und der Multiplikatorvektor α1 mit Hilfe
eines der drei möglichen
Codiermodi, die entweder den ersten, zweiten oder dritten codierten Videostrom
VS1, ..., VS3 erzeugen, codiert werden muss. Das Auswahlmittel AM
erkennt, dass der dritte codierte Videostrom VS3, generiert durch
den dritten Codiermodus, nicht alle zu codierenden Syntaxelemente
S20, S22, S23 des modifizierten Erweiterungssignals ES* codieren
kann. Deswegen werden nur noch der erste und zweite Codiermodus
weiter berücksichtigt.
Nun errechnet das Auswahlmittel AM die Anzahl der Bits, die benötigt werden,
um einen ersten codierten Videostrom VS1 bzw. einen zweiten codierten
Videostrom VS2 unter Berücksichtigung der
zweiten Syntaxelemente S20, ..., S23 des modifizierten Erweiterungssignals
ES* zu codieren. Das Auswahlmittel AM ermittelt bspw., dass der
erste Codiermodus 1530 Bits und der zweite Codiermodus 2860 Bits
zur Codierung benötigt.
Aufgrund dieses Ergebnisses entscheidet sich das Auswahlmittel AM für denjenigen
Codiermodus, der zur Codierung des modifizierten Erweiterungssignals
ES* den kürzesten Videodatenstrom
V erzeugt. D.h. in diesem Ausführungsbeispiel
wählt das
Auswahlmittel AM den ersten Codiermodus aus.
-
In
einem abschließenden
Verarbeitungsschritt erzeugt das zweite Codiermittel CM2 den Videodatenstrom
V des modifizierten Erweiterungssignals ES*. Dies ist beispielhaft
in 4 aufgetragen. Hierbei umfasst der Videodatenstrom
V das Kopffeld MH, den Typ TY = 1, den Quantisierungsparameter QP
= QP2, die zweiten Transformkoeffizienten TCL = TCL2, im Extrafeld
EX den Multiplikatorfaktor α1
und schließlich
das Endfeld ME.
-
Der
zweite Coder C2, das erste Mittel ZM, das Auswahlmittel AM und das
zweite Codiermodul CM2 können
in einem oder mehreren Modulen zusammengefasst werden. Ferner können der
zweite Coder C2 und das zweite Codiermodul CM2 den Videodatenstrom
V gemäß einem
Videocodierverfahren, insbesondere nach einem Videocodierstandard H.261,
H.263, H.264, MPEG1, MPEG2 oder MPEG4, erzeugen.
-
Wie
im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 gezeigt,
wird durch das Steuersignal SS beispielsweise ein für die Codierung
durch den zweiten Coder C2 zu verwendender Bewegungsvektor übermittelt. Somit
ist bspw. die Übertragung
des Bewegungsvektors mit Hilfe des Videodatenstroms V nicht notwendig,
da der identische Bewegungsvektor durch den Videodatenbasisstrom
VB übertragen
wird. Hiermit kann es in einer alternativen Ausführungsform zweckmäßig sein,
lediglich diejenigen Codiermodi bei der Auswahl durch das Auswahlmittel
AM zu berücksichtigen,
die keinen Bewegungsvektor codieren. Sind beispielsweise drei verschiedene
Codiermodi vorhanden, wovon die ersten zwei Codiermodi unterschiedliche
Intracodierungen, das heißt
eine Codierung ohne Bewegungsvektor, durchführen, so wird durch diese Alternative
gewährleistet,
dass lediglich einer dieser beiden Intracodiermodi berücksichtigt
wird.
-
Neben
der Alternative bei der Auswahl eines Codiermodus ein oder mehrere
Parameter eines ganzen Bildes zu berücksichtigen, kann es zweckmäßig sein,
die Auswahl des Codiermodus für
jeden Bildblock eines Bildes separat durchzuführen.
-
Anhand
von 5 wird im Folgenden die Rekonstruktion des Erweiterungssignals
ES aus dem Videodatenstrom V näher
erläutert.
Die Decodiervorrichtung VD zum Rekonstruieren des Erweiterungssignals
ES umfasst dabei ein erstes Decodiermittel DM1, welches aus dem
Videodatenbasisstrom VB die ersten Transformkoeffizienten TCL1 und
die ersten Syntaxelemente S10, ..., S12 rekonstruiert. Hierbei umfasst
das Basissignal BS die ersten Syntaxelemente S10, S11, S12. Mit
Hilfe des ersten Decoders D1 wird ein erstes Videoausgangssignal
V1 erzeugt, welches beispielsweise mit Hilfe eines Monitors dargestellt
werden kann. Dieses erste Videoausgangssignal V1 repräsentiert
hierbei eine erste Qualitätsstufe VQ1
des Videoeingangssignals VI.
-
Daneben
wird mit Hilfe eines zweiten Decodiermittel DM2 der Videodatenstrom
V derart decodiert, dass am Ausgang des zweiten Decodiermittels DM2
mehrere zweite Sytaxelemente S20, S22, S23 zur Verfügung stehen.
Hierbei ist die Zuordnung der Codierparameter zu den zweiten Syntaxelementen entsprechend
den Ausführungen
zur 1. Nun werden mit Hilfe eines Erweiterungsmittels
EM diejenigen zweiten Syntaxelemente S21 wiedergewonnen, die zuvor
durch das erste Mittel ZM aus dem Erweiterungssignal ES entfernt
wurden. So wird beispielsweise der Bewegungsvektor Z11 = S11 in
das zweite Syntaxelement S21 kopiert. Somit ist das Erweiterungssignal
ES rekonstruiert, welches die zweiten Syntaxelemente S20 = Z20,
S21 = Z21, S22 = TCL2, S23 = L1 umfassen. Bevor ein zweites Videoausgangssignal
V2 mit Hilfe eines zweiten Decoders D2 erzeugt werden kann, müssen noch
die ersten Transformkoeffizienten TCL1 mit den zweiten Transformkoeffizienten
TCL2 verknüpft
werden. Dies geschieht koeffizientenweise nach folgender Gleichung: TCL2* = α1·TCL1 + TCL2 (2)
-
Somit
wird mit Hilfe der ersten Transformkoeffizienten TCL1 und der zweiten
Transformkoeffizienten TCL2 die modifizierten zweiten Transformkoeffizienten
TCL2* erzeugt. Mit Hilfe der zweiten Syntaxelemente S20 = Z20, S21
= Z21 und der modifizierten zweiten Transformkoeffizienten TCL2
ist der zweite Decoder D2 in der Lage das zweite Videoausgangssignal
V2 zu generieren, welches eine zweite Qualitätsstufe VQ2 des Videoeingangssignals
VI repräsentiert.
Dieses kann beispielsweise an einem Monitor ausgegeben werden.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
kann gemäß 6 die
Codervorrichtung CV und/oder die Decodervorrichtung DV in einem
Mobilgerät
MG, zum Beispiel einem Mobilfunkgerät nach GSM-Standard, implementiert
sein. Alternativ kann das Mobilgerät MG über Mittel verfügen das
erfindungsgemäße Codierverfahren
und/oder Decodierverfahren auszuführen. Somit kann die Erfindung
bspw. in einem Mobilgerät
MG nach GSM-Standard (GSM- Global System for Mobile) benutzt werden.
Ferner kann die Codervorrichtung CV und/oder die Decodervorrichtung
DV in einer Rechnereinheit, wie bspw. einem Computer, implementiert
sein.
-
In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
kann in einer Netzwerkeinheit NET gemäß 7, wobei
ein Netzwerk NZ, Netzwerkmodule NK1, NK2 und die Netzwerkeinheit
NET umfasst, die Netzwerkeinheit NET die Codervorrichtung CV und/oder
die Decodervorrichtung DV implementiert sein. Alternativ kann die
Netzwerkeinheit NET über Mittel
verfügen,
um das erfindungsgemäße Codierverfahren
und/oder Decodierverfahren auszuführen. Das Netzwerk NZ kann
bspw. nach dem GSM-Standard und/oder UMTS-Standard (UMTS – Universal Mobile
Telecommunications System) ausgebildet sein. Ferner kann die Erfindung
bspw. in einer Multimedia – Netzwerkeinheit
nach einem IMS-Standard (IMS – IP Multimedia
Subsystem) Verwendung finden.
-
Literaturverzeichnis
-
- [1] K. Illgner, J. Pandel, "Effiziente Codierung von Videosignalen
für skalierbare
Multicast-Speicherung und -Übertragung
sowie zugehöriger
Codec", Offenlegungsschrift DE 102 00 901 A1
- [2] P. Amon, G. Bäse,
J. Pandel, "Prädiktion
von Videosignalpegeln für
skalierbare Multicast-Speicherung und -Übertragung", Aktenzeichen der deutschen Patentanmeldung DE 101 46 220.4
- [3] P. Amon, K. Illgner, J.Pandel, "Verfahren zum Codieren und Decodieren
von Videosequenzen und Computerprogrammprodukt", Offenlegungsschrift DE 102 19 640 A1