DE3785911T2

DE3785911T2 - Kodiersystem hoher leistung durch der quantisierung vorhergehende und/oder nachfolgende verarbeitung.

Info

Publication number: DE3785911T2
Application number: DE8787116590T
Authority: DE
Inventors: Masahide Kaneko; Yoichi Kato; Atsushi Koike; Kiichi Matsuda; Naoki Mukawa; Mutsumi C O Nec Corporati Ohta
Original assignee: Fujitsu Ltd; Kokusai Denshin Denwa KK; NEC Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; NEC Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp; KDDI Corp
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1993-08-26
Anticipated expiration: 2007-11-11
Also published as: DE3785911D1; US4908862A; EP0267578B1; EP0267578A1; CA1296430C

Description

Diese Erfindung betrifft ein Kodiersystem, das verwendet wird, um mit hoher Leistungsfähigkeit eine Kodierung einer Folge digitaler Signale in eine Folge kodierter Signale durchzuführen. Es soll hierbei beachtet werden, daß die digitale Signalfolge ein akustisches Signal übertragen kann, obwohl die Beschreibung für ein Bildsignal erfolgt, und daß diese Kodierung in dieser Patentschrift Leistungskodierung genannt wird.
Um eine Leistungskodierung der beschriebenen Art auszuführen, wird eine Folge digitaler Signale in jedem Rahmen in mehrere Blöcke unterteilt und wird in den entsprechenden Blöcken einer vorgegebenen linearen Transformation unterworfen. Eine solche Transformation kann beispielsweise eine Hadamard-Transformation, eine Haar-Transformation, eine Karhunen-Loéve-Transformation, eine Diskrete-Kosinus-Transformation oder dergleichen sein, und diese zusammengefaßt können als orthogonale Transformation bezeichnet werden. Auf jeden Fall werden die digitalen Signale jedes Blocks in Transformationskoeffizienten umgewandelt, die im Frequenzbereich zwischen einer Gleichstrom(DC)-Komponentenzone und einer Hochfrequenzzone statistisch verteilt liegen und unterschiedliche elektrische Feldstärke besitzen.
Es ist auf dem Fachgebiet bekannt, daß die elektrische Feldstärke der Transformationskoeffizienten räumlich verteilt ist oder in einer räumlichen Frequenzzone konzentriert ist, die die D.C.-Komponente und eine Zone niedriger Frequenzen in der Nähe der D.C.-Komponente miteinschließt. Dies zeigt, daß diejenigen Transformationskoeffizienten, die nicht Null oder signifikant sind, hauptsächlich in der Niederfrequenzzone und kaum in der Hochfrequenzzone auftreten, während diejenigen der Transformationskoeffizienten, die Null oder nichtsignifikant sind, in der Hochfrequenzzone auftreten. Diese nichtsignifikanten Koeffizienten müssen nicht immer über die Übertragungsleitung übertragen werden.
Unter bestimmten Bedingungen werden die Transformationskoeffizienten vor einer Quantisierung der Transformationskoeffizienten vorverarbeitet, was vorhergehende Verarbeitung genannt wird. Ein herkömmliches Kodiersystem registriert als vorhergehende Verarbeitung eine Verteilung der signifikanten Koeffizienten in jedem Block, um eine Minimumzone zu bestimmen, die alle signifikanten Koeffizienten umfaßt, und überträgt nur die Koeffizienten der Minimumzone, zusammen mit einem der betreffenden Minimumzone zugeordneten Code. Dieses Kodiersystem kann als Zonendetektionssystem bezeichnet werden. Mit diesem Zonendetektionssystem wird, was die nichtsignifikanten Koeffizienten außerhalb der Minimumzone betrifft, eine Übertragung nicht ausgeführt.
In einem anderen Fall detektiert ein anderes herkömmliches Kodiersystem einen letzten signifikanten Koeffizienten in jedem Block und erzeugt einen Blockende-Code (End of Block EOB), der anzeigt, daß nach dem EOB-Code nichtsignifikante Koeffizienten folgen. Eine solche Detektion und Erzeugung eines EOB-Codes werden als vorhergehende Verarbeitung ausgeführt. Um den EOB-Code effektiv zu detektieren, wird in jedem Block zickzackförmig abgetastet. Das Kodiersystem kann den EOB-Code-Systemen zugeordnet werden und leistet eine Reduzierung der Redundanz der Koeffizienten.
Darüberhinaus führt noch ein anderes herkömmliches Kodiersystem eine vorhergehende Verarbeitung aus, indem es adaptiv die Transformationskoeffizienten jedes Blockes in verschiedener Weise abtastet, um ein optimales Abtasten zu bestimmen, bei dem nach dem letzten signifikanten Koeffizienten der Übertragung eine maximale Anzahl nichtsignifikanter Koeffizienten folgt. Dieses System kann als Abtastkodiersystem bezeichnet werden und hilft, die Informationsmenge zu reduzieren, die übertragen werden soll.
Hierbei soll beachtet werden, daß die signifikanten Transformationskoeffizienten dazu neigen, in der Hochfrequenzzone isoliert von den anderen signifikanten Transformationskoeffizienten aufzutreten, obwohl solche isolierten signifikanten Transformationskoeffizienten, wie vorher erwähnt, selten in der Hochfrequenzzone auftreten.
Aufgrund der Experimente, die die Erfinder durchgeführt haben, wurde herausgefunden, daß Weglassen oder Vernachlässigung der isolierten signifikanten Transformationskoeffizienten eine beträchtliche Reduzierung der Informationsmenge ermöglicht, aber von Zeit zu Zeit eine verminderte Bildqualität mitsichbringt. Entsprechend sagen die experimentellen Studien aus, daß die vollständige Vernachlässigung der isolierten signifikanten Koeffizienten in der Hochfrequenzzone angesichts einer Verminderung der Bildqualität nicht günstig ist.
Auf jedem Fall werden die Transformationskoeffizienten nach der oben erwähnten vorhergehenden Verarbeitung von einem Quantisierer in eine Folge quantisierter Signale quantisiert und werden daraufhin in der Regel von einer Kodiereinheit einer Variable-Längen-Kodierung unterworfen, die als nachfolgende Kodierung bezeichnet werden kann. Diese nachfolgende Verarbeitung wird ausgeführt unter Verwendung einer einzigen Umwandlungstabelle zwischen quantisierten Signalen und Variable-Längen-Codes. Das bedeutet, daß die Transformationskoeffizienten mit der gleichen Umwandlungstabelle kodiert werden, ungeachtet der Tatsache, ob sie sich in der Nieder- oder Hochfrequenzzone befinden. Jedoch wurde auch festgestellt, daß die Verwendung der gleichen Umwandlungstabelle, wegen der oben erwähnten räumlichen Konzentration der Transformationskoeffizienten in Hinblick darauf, eine hohe Leistungsfähigkeit zu erzielen, nicht günstig ist.
Das US-A-4 189 748 beschreibt ein System zur Reduzieung der Videobandbreite. Eine Reduzierung der Bandbreite zweidimensionaler Videodaten wird erreicht durch eine zur Klasse der schnellen Transformationen gehörende, zweidimensionale Transformation der Videodaten, gefolgt von einer Eliminierung bestimmter nichtsignifikanter Transformationskoeffizienten vor der Übertragung der transformierten Daten. Die Transformationskoeffizienten niedriger Ordnung oder "Zonen koeffizienten", die ihrer Größe nach, in der Regel signifikant sind, werden immer übertragen. Transformationskoeffizienten höherer Ordnung mit einer signifikanten Größe werden jedoch von einem passenden Filter ausgewählt und werden gesondert übertragen. Die "Zonenkoeffizienten" sind vorgegeben oder ihre Anzahl ist unveränderlich und werden immer übertragen. Somit unterscheiden sich die Kodierverfahren innerhalb der vorgegebenen Zone der Zonenkoeffizienten und außerhalb der vorgegebenen Zone.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Kodiersystem bereitzustellen, das imstande ist, eine Informationsmenge, die übertragen werden soll, beträchtlich zu reduzieren, ohne daß die Qualität des wiedererzeugten Bildes sich verschlechtert, und das vor einer Quantisierung signifikante Transformationskoeffizienten, die isoliert von anderen Transformationskoeffizienten in einer Hochfrequenzzone stehen, effizient verarbeiten kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Dieses Kodiersystem kann nach Quantisierung einer Folge von Transformationskoeffizienten eine leistungsfähige Kodierung vornehmen.
Es ist ebenfalls zu verwenden, um eine Variable-Längen- Kodierung einer Folge quantisierter Signale auszuführen.
Das Kodiersystem gemäß der Erfindung kann vermeiden, daß als Auswirkung einer Informationskomprimierung eine Verschlechterung eintritt, die sich aus einer fehlerhaften Anpassung der Verteilung der Transformationskoeffizienten und der Charakteristik der Variable-Längen-Kodierung ergibt.
Fig. 1 ist eine Ansicht, um die Koeffizienten, die in einem Block verteilt sind, zu beschreiben;
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, um die Signalpegel der Koeffizienten zu beschreiben, die sich beim sequentiellen Abtasten der Koeffizienten aus Fig. 1 ergeben;
Fig 3 ist eine graphische Darstellung, um die vorhergehende Verarbeitung der in Fig. 2 gezeigten Koeffizienten zu beschreiben;
Fig. 4(A) und (B) sind Ansichten, um die Zonen- oder Gebietsdetektion zu beschreiben, die in dieser Erfindung verwendet werden kann;
Fig. 5(A) und (B) sind Ansichten, um das zickzackförmige Abtasten zu beschreiben, das in dieser Erfindung eingesetzt werden kann;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines Kodiersystems gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 7 ist eine Ansicht, um den Funktionsablauf in einem Teil des in Fig. 6 dargestellten Kodiersystems zu beschreiben;
Fig. 8 ist eine Ansicht, um einen anderen Funktionsablauf in dem Teil des in Fig. 6 gezeigten Kodiersystems zu beschreiben;
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild eines Kodiersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild eines Kodiersystems gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 11 ist eine Ansicht, um einen Teil des in Fig. 10 gezeigten Kodiersystems zu beschreiben;
Fig. 12 ist eine Ansicht, um einen anderen Teil des in Fig. 10 gezeigten Kodiersystems zu beschreiben; und
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild eines Kodiersystems gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung.
Mit Bezug auf Fig. 1 und 2 wird, was die Grundzüge dieser Erfindung betrifft, eine Beschreibung dieser Erfindung vorgenommen um die Erfindung besser zu verstehen. In Fig. 1 ist eine Folge signifikanter Koeffizienten ( als Kreuze markiert ) dargestellt, die sich aus einer orthogonalen Transformation, beispielsweise einer Hadamard- oder einer Diskreten-Kosinus- Transformation einer Folge von Bildsignalen ergeben und die in einem einzigen Block angeordnet sind, der durch ein Rechteck gezeigt ist. Was die horizontale Richtung H von Fig. 1 betrifft, sind die Koeffizienten so angeordnet, daß die Frequenz der Koeffizienten von links nach rechts zunimmt. Was die vertikale Richtung V betrifft, sind die Koeffizienten so angeordnet, daß die Frequenz der Koeffizienten nach unten zunimmt. Somit liegt die D.C.-Komponente am oberen linken Eck von Fig. 1.
Wie aus Fig. 1 zu verstehen ist, sind die Koeffizienten hauptsächlich in einer Niederfrequenzzone entlang der vertikalen und der horizontalen Achse konzentriert, während sie in der Hochfrequenzzone entlang der horizontalen und vertikalen Achse selten vorkommen. Das bedeutet, daß die elektrische Feldstärke der Niederfrequenzkomponenten der Koeffizienten größer ist als die elektrische Feldstärke der Hochfrequenzkomponente der Koeffizienten.
Es soll an dieser Stelle beachtet werden, daß die Hochfrequenzkomponenten der signifikanten Koeffizienten dazu neigen, isoliert von anderen signifikanten Koeffizienten, markiert mit A und B, zu stehen. Die dargestellten Hochfrequenzkomponenten A und B können als erste bzw. zweite Hochfrequenzkomponente bezeichnet werden, und es wird angenommen, daß sie eine hohe bzw. niedrige elektrische Feldstärke besitzen. Deshalb verursacht eine Vernachlässigung der ersten Frequenzkomponente A eine schwerwiegende Verschlechterung der Bildqualität, während eine Vernachlässigung der zweiten Frequenzkomponente B die Bildqualität kaum verschlechtert.
Mit einstweiligen Bezug auf Fig. 2 sei angenommen, daß die Koeffizienten, die in Fig. 1 dargestellt sind, der Reihe nach, von der D.C.-Komponente aus entlang der horizontalen Richtung und danach in vertikaler Richtung wie gewohnt abgetastet werden. Diese Art des Abtastens wird im weiteren als sequentielles Abtasten bezeichnet, und hat einen Signalverlauf zur Folge, wie beispielhaft in Fig. 2 gezeigt ist. Um die Beschreibung zu erleichtern, wird eine zweidimensionale Anordnung der signifikanten Koeffizienten in eine eindimensionale Anordnung in der Reihenfolge des Abtastens in Fig. 2 umgeordnet. Somit sind die signifikanten Koeffizienten von den Niederfrequenzkomponenten zu den Hochfrequenzkomponenten entlang einer Abszissse von links nach rechts angeordnet. Jede Komponente der signifikanten Koeffizienten hat einen Signalpegel der elektrischen Feldstärke wie entlang der Ordinate von Fig. 2 gezeigt ist.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, hat die zweite Frequenzkomponente B eine höhere Frequenz als die erste Frequenzkomponente A und eine niedrigere elektrische Feldstärke als die letztere. In Fig. 2 liegt ein nichtsignifikanter Koeffizient C als dritte Frequenzkomponente in der Niederfrequenzzone.
Bei einer gebräuchlichen Quantisierung werden die Koeffizienten durch Verwendung einer ersten, zweiten, dritten und vierten Quantisierungsstufe QL1, QL2, QL3 bzw. QL4 in eine Folge von quantisierten Signalen quantisiert. In diesem Fall wird die Quantisierung nicht nur der ersten Frequenzkomponente A , sondern auch der zweiten Frequenzkomponente B ausgeführt, da die erste und zweite Frequenzkomponente A und B über der ersten Quantisierungsstufe QL1 liegen.
Gemäß dieser Erfindung wird ein Schwellenwert TH beispielsweise zwischen der ersten und zweiten Quantisierungsstufe QL1 und QL2 gewählt, der als gestrichelte Linie in Fig. 2 gezeigt ist, und wird verwendet, um ein signifikantes Gebiet festzulegen, das in jedem Block auf noch zu beschreibende Weise definiert ist. In diesem Fall wird die zweite Frequenzkomponente B als außerhalb des signifikanten Gebiets liegend befunden und wird vernachlässigt, da die zweite Frequenzkomponente B niedriger ist als der Schwellenwert TH, wie in Fig. 2 dargestellt. Mit anderen Worten, die zweite Frequenzkomponente B wird in ein nichtsignifikantes Gebiet gestellt und für ungültig befunden, während die dritte Frequenzkomponente C im signifikanten Gebiet für gültig befunden wird. Diese Entscheidung ist möglich, da zusätzlich zu den Signalpegeln der Koeffizienten die Reihenfolge des Abtastens der Koeffizienten registriert wird.
Nachdem das signifikante Gebiet mit Hilfe des Schwellenwerts TH bestimmt worden ist, werden nur die signifikanten Koeffizienten, die sich im signifikanten Gebiet befinden, quantisiert. Indem in jedem Block das signifikante Gebiet bestimmt wird, ist es möglich, eine beträchtliche Menge an Information zu reduzieren, wie weiter unten geklärt wird.
Mit Bezug auf Fig. 3 sei angenommen, daß die in Fig. 2 dargestellten Koeffizienten mit Beziehung auf die erste bis vierte Quantisierungsstufe QL1 bis QL4 digital in ein digitales Signal, wie in Fig. 3 gezeigt ist, verarbeitet oder kodiert werden. Wenn die zweite Frequenzkomponente B ohne Berücksichtigung des Schwellenwerts TH kodiert wird (vgl. Fig. 12), muß die Kodierung innerhalb eines ersten Bereichs F1, von der D.C.-Komponente bis zur zweiten Frequenzkomponente B, ausgeführt werden, obgleich zwischen der zweiten Frequenzkomponente B und dem Blockende keine Kodierung ausgeführt wird. Wenn andererseits ein signifikantes Gebiet mit Bezug auf einen Schwellenwert TH festgelegt ist, kann eine Kodierung in einem zweiten Bereich F2 zwischen der D.C.-Komponente und der ersten Frequenzkomponente A ausgeführt werden. Demgemäß wird in einem dritten Frequenzbereich F3, zwischen der ersten und zweiten Frequenzkomponente A und B, keine Kodierung ausgeführt. In diesem Fall wird die dritte Frequenzkomponente C (Fig. 2) als gültige Komponente verarbeitet, da sie in dem signifikanten Gebiet liegt, das durch den Schwellenwert TH festgelegt ist.
Mit Bezug auf Fig. 4(A) und 4(B) wird angenommen, daß die Zonendetektion, wie in der Einleitung der vorliegenden Spezifikation erwähnt, verwendet wird, um ein signifikantes Gebiet von signifikanten Koeffizienten zu detektieren, die eine in Fig. 1 dargestellte Verteilung besitzen. Wie in Fig. 4(A) gezeigt, ergibt sich, wenn der Schwellenwert TH (Fig. 2) nicht berücksichtigt wird, eine erste Minimumzone Z1, die die erste und zweite Frequenzkomponente A und B miteinschließt. Andererseits ergibt die Berücksichtigung des Schwellenwertes TH eine Verkleinerung der ersten Minimumzone Z1 auf eine zweite Minimumzone Z2, die die zweite Frequenzkomponente B nicht enthält. Somit ist die Zonendetektion wirkungsvoll, um ein signifikantes Gebiet mit Bezug auf einen Schwellenwert TH festzulegen.
Mit Bezug auf Fig. 5(A) und 5(B) kann ein zickzackförmiges Abtasten verwendet werden, um das signifikante Gebiet in Zusammenhang mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung der signifikanten Koeffizienten zu bestimmen. Wenn der zweite Frequenzkoeffizient B als signifikant oder gültig befunden wird, muß das zickzackförmige Abtasten bis zur zweiten Frequenzkomponente B fortgesetzt werden. Jedoch kann das zickzackförmige Abtasten bei der ersten Frequenzkomponente A beendet werden, wenn die zweite Frequenzkomponente B mit Bezug auf den Schwellenwert TH vernachlässigt wird.
Wie aus Fig. 5(B) ohne weiteres zu verstehen ist, ist es möglich, das abzutastende Gebiet dadurch beträchtlich zu reduzieren, daß die zweite Frequenzkomponente B mit Beziehung auf den Schwellenwert TH vernachlässigt wird. Somit kann zickzackförmiges Abtasten auch eingesetzt werden, um das signifikante Gebiet festzulegen.
Ein EOB-Code kann erzeugt werden, um einen letzten Koeffizienten in jedem Block zu spezifizieren, wenn zickzackförmiges Abtasten ausgeführt wird.
Darüberhinaus kann das signifikante Gebiet durch Verwendung einer adaptiven Abtasttechnik festgelegt werden, bei der die optimale Abtastmethode unter der horizontalen Abtastmethode, vertikalen Abtstmethode und zickzackfömigen Abtastmethode ausgewählt wird.

Ausführungsformen

Mit Bezug auf Fig. 6 wird ein Kodiersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Folge von Eingangssignalen IN versorgt, die in digitaler Form vorliegen können. Die Eingangssignale können Standardfehlersignale sein, die von einem Bildsignal in einer Weise hergeleitet werden, wie beispielsweise von M. Kaneko et. al. in der US-Patent-Anmeldung No. 29,565 vom 24. März 1987 beschrieben wird. Die Eingangssignalfolge besteht demzufolge aus einer Reihe von Bildelementen. Die Eingangssignalfolge IN ist unterteilt in eine Folge von Rahmen und wird einem Blockteilungsschaltkreis 11 zugeführt, um in dem jeweiligen Rahmen in eine Folge von Blöcken weiter unterteilt zu werden. Ein solcher Blockteilungsschaltkreis 11 ist auf dem Fachgebiet bekannt und wird nicht weiter beschrieben. Der Blockteilungsschaltkreis 11 erzeugt eine Folge von unterteilten Eingangssignalen als eine Folge von digitalen Signalen DG und schickt die digitale Signalfolge DG zu einem linearen Transformationsschaltkreis 12, der eine vorgegebene lineare Transformation beispielsweise eine Diskrete-Kosinus-Transformation oder dergleichen durchführt.
Im linearen Transformationsschaltkreis 12 wird die digitale Signalfolge DG in bekannter Weise durch eine vorgegebene lineare Transformation in eine Folge von Koeffizienten umgewandelt. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, wird eine vorgewählte Anzahl von N1*N2 Bildelementen in eine gleiche Anzahl von Koeffizienten umgewandelt. Es wird angenommen, daß die Koeffizientenfolge in eine Folge von Koeffizientenblöcken unterteilt ist, wobei jeder genausoviele Koeffizienten enthält wie Bildelemente in einem Block vorhanden sind.
In Fig. 6 wird die Koeffizientenfolge als eine Folge von Koeffizientensignalen CO erzeugt und wird einer der Quantisierung vorhergehende oder die Quantisierung vorbereitende Verarbeitung unterworfen, die in einem Quantisierer 15 ausgeführt wird. Um die vorhergehende Quantisierung auszuführen, umfaßt das dargestellte Kodiersystem einen Schwellenwertschaltkreis 16, um ein Schwellenwertsignal th zu erzeugen, das für den Schwellenwert TH steht, der in Fig. 2 beispielhaft dargestellt ist. Ein Komparator 17 wird mit der Koeffizientensignalfolge CO und dem Schwellenwertsignal th versorgt. Der Komparator 17 vergleicht nacheinander jeden Koeffizienten mit dei Schwellenwert in den entsprechenden Blöcken, um ein Vergleichsergebnissignal CR zu erzeugen, das für die Ergebnisse der Vergleiche in den entsprechenden Blöcken steht. Mit anderen Worten, das Vergleichsergebnissignal CR steht dafür, ob ein Koeffizient größer oder nicht größer als der Schwellenwert TH ist.
Die Vergleichsergebnissignale CR werden zusammen mit der Koeffizientensignalfolge CO zu einem Klassifizierungsschaltkreis geschickt, der gestrichelt als Block 20 dargestellt ist. Der Klassifizierungsschaltkreis 20 umfaßt einen Gebietsbestimmungsschaltkreis 21, der als Antwort auf das Vergleichsergebnissignal CR ein signifikantes Gebiet bestimmt, das alle signifikanten Koeffizienten enthält. Zu diesem Zweck kann der Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 eine vorgewählte Operation durchführen, die aus der Zonendetektion, dem zickzackförmigen Abtasten und dem adaptiven Abtasten in bekannter Weise ausgewählt wird. Es sollte jedoch beachtet werden, daß die Vergleichsergebnissignale CR einer solchen vorgewählten Operation in den jeweiligen Blöcken unterworfen werden.
Angenommen, die Zonendetektion werde in dem Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 ausgeführt, um das signifikante Gebiet für die Vergleichsergebnissignale CR zu bestimmen. In diesem Fall wird im Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 ein optimales Gebiet unter mehreren, zur Auswahl stehenden Gebieten als signifikantes Gebiet ausgewählt.
Mit einstweiligen Bezug auf Fig. 7 sind das erste bis dritte zur Auswahl stehende Gebiet CD1 bis CD3 beispielhaft dargestellt, die im Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 bereitgestellt wurden. Das erste zur Auswahl stehende Gebiet CD1 ist in vertikaler Richtung ausgedehnt, während das zweite zur Auswahl stehende Gebiet CD2 in horizontaler Richtung ausgedehnt ist. Weiterhin hat das dritte mögliche Gebiet CD3 die Form eines Sektors.
In dem Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 werden die Vergleichsergebnissignale CR gesammelt und in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert, um mit jedem zur Auswahl stehenden Gebiet, das in Fig. 7 gezeigt ist, verglichen zu werden. Im wesentlichen werden die signifikanten Vergleichsergebnissignale so in dem Speicher verteilt, daß eine Verteilung entsteht, die nach Umrißlinie oder Anordnung einer der zur Auswahl stehenden Gebiete ähnlich ist. Jedes zur Auswahl stehende Gebiet wird der Reihe nach mit der Gebietsanordnung verglichen, um ein minimales unter den zur Auswahl stehenden Gebieten auszuwählen, das alle signifikanten Vergleichsergebnissignale enthält. Ein Ergebnis der Auswahl wird von dem Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 als Signifikantgebiet-Signal AS (Fig. 6) erzeugt, um zu spezifizieren, welches unter den zur Auswahl stehenden Gebieten ausgewählt wurde.
Alternativ dazu wird angenommen, daß zickzackförmiges Abtasten im Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 verwendet wird, um das signifikante Gebiet zu bestimmen. In diesem Fall werden die Vergleichsergebnissignale auf die in Fig. 5(A) und 5(B) dargestellte Weise in jedem Speicherblock des Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 abgetastet.
Mit Bezug auf Fig. 8 sind die signifikanten Verleichsergebnissignale CR (Fig. 6) als Kreuze dargestellt und werden zickzackförmig, wie durch die durchgezogene Linie gezeigt, abgetastet. Dieses zickzackförinige Abtasten verläuft von der Niederfrequenzkomponente zur Hochfrequenzkomponente. Wenn das letzte signifikante Vergleichsergebnissignal auf die oben beschriebene Weise abgetastet ist, folgen dem letzten signifikanten Vergleichsergebnissignal bis zu einem Blockende null oder nichtsignifikante Vergleichergebnissignale, wie mit einer gestrichelten Linie in Fig. 8 veranschaulicht. Die nichtsignifikanten Vergleichsergebnissignale müssen nicht immer kodiert werden. Mit anderen Worten, zickzackförmiges Abtasten kann mit dem letzten signifikanten Vergleichsergebnissignal beendet werden. Wenn die nichtsignifikanten Vergleichsergebnissignale, die dem letzten signifikanten Vergleichsergebnissignal folgen, nicht zickzackförmig abtastet werden, ersetzt der EOB-Code ( Ende des Blocks ) die nichtsignifikanten Vergleichsergebnissignale. Je mehr nichtsignifikante Vergleichsergebnissignale, umso effektiver ist das zickzackförmige Abtasten.
Es ist ebenfalls möglich, die Anzahl der signifikanten Vergleichsergebnissignale anstelle des EOB-Codes zu erzeugen. Auf jeden Fall wird das Signifikantgebiet-Signal AS vom Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 bis zur Erzeugung eines EOB- Codes oder Detektion des letzten signifikanten Vergleichsergbnissignal erzeugt.
Weiterhin kann das adaptive Abtasten verwendet werden, um das signifikante Gebiet in dem in Fig. 6 dargestellten Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 zu bestimmen. Beim adaptiven Abtasten wird ein optimales Abtastverfahren aus dem horizontalen, vertikalen und zickzackförmigen Abtasten dadurch ausgewähit, daß eine Länge von nichtsignifikanten Vergleichsergebnissignalen überprüft wird, die dem letzten signifikanten Vergleichsergebnissignal folgen. Im wesentlichen wird bei der Durchführung des horizontalen, vertikalen und zickzackförmigen Abtastens jedesmal die Länge der nichtsignifikanten Vergleichsergebnissignale berechnet. Als optimales Abtasten wird dasjenige aus horizontalem, vertikalem oder zickzackförmigem Abtasten ausgewählt, das eine maximale Länge von nichtsignifikanten Vergleichsergebnissignalen liefert. Angenommen, die signifikanten Vergleichsergebnissignale haben eine Verteilung, die als CD1, CD2 und CD3 in Fig. 7 dargestellt ist. Unter dem vertikalen, horizontalen und zickzackförmigen Abtasten wird in Verbindung mit den Verteilungen CD1, CD2 und CD3, wie ohne weiteres aus Fig. 7 zu sehen ist, eine Auswahl für die Bestimmung des optimalen Abtastens getroffen.
Somit wird beim adaptiven Abtasten zwischen den Abtastverfahren hin und her gewechselt. Dies zeigt, daß das optimale Abtastverfahren sich unterscheiden kann von dem Abtastverfahren, das hinsichtlich der Koeffizienten im Blockteilungsschaltkreis 11 ausgeführt wird, und daß die Koeffizienten, abhängig von dem optimalen Abtastverfahren, neu angeordnet werden müssen, wenn adaptives Abtasten im Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 ausgeführt wird.
In diesemn Fall wird vom Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 bis zum letzten signifikanten Vergleichsergebnissignal das Signifikantgebiet-Signal AS zusammen mit dem Optimalabtast- Signal OP (Fig. 6), das für optimales Abtasten steht, erzeugt.
Mit Rückbezug auf Fig. 6, wird angenommen, daß eine der Gebietsdetektionen und zickzackförmiges Abtasten im Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 verwendet wird. Unter diesen Bedingungen wird die Koeffizientensignalfolge CO direkt zu einem Prüfschaltkreis 25 geschickt, wobei zwischen dem linearen Transformationsschaltkreis 12 und dem Prüfschaltkreis 25 kein Zwischenglied eingefügt ist. Der Prüfschaltkreis 25 wird beim Empfang des Signifikantgebiet-Signals AS, das auf die oben erwähnte Weise erzeugt wurde, in einen aktiven Zustand gesetzt. Folglich befindet der Prüfschaltkreis 25 in Gegenwart des Signifikantgebiet-Signals AS die Koeffizienten als gültig. Anderenfalls werden die Koeffizienten als ungültig befunden. Aufgrund dieser Tatsache ist ohne weiteres zu verstehen, daß der Prüfschaltkreis 25 dient zu beurteilen, ob die Koeffizienten jedes Blocks in dem signifikanten Gebiet liegen oder nicht und jeden der Koeffizienten erster und zweiter Art der Reihe nach zu klassifizieren, die in jedem Block unter Berücksichtigung des Signifikantgebiet-Signals AS gültig und ungültig sind.
Folglich werden nur die Koeffizienten der ersten Art als Folge von signifikanten Koeffizientensignalen SC erzeugt. Somit tritt die signifikante Koeffizientensignalfolge SC auf, wenn die Koeffizienten in dem signifikanten Gebiet liegen.
Andererseits, wenn die Koeffizienten aufgrund der Tatsache, daß sie nicht im signifikanten Gebiet liegen, als Koeffizienten der zweiten Art eingestuft werden, wird vom Prüfschaltkreis 25 kein signifikantes Koeffizientensignal erzeugt, wobei die betreffenden Koeffizienten unterdrückt werden.
In Fig. 6 sei angenommen, daß der Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 adaptives Abtasten auf die oben erwähnte Weise ausführt, um das Signifikantgebiet-Signal AS zusammen mit dem Optimalabtast-Signal OP zu erzeugen. Wie vorher erwähnt, müssen die Koeffizientensignale CO gemäß dem Optimalabtast- Signal OP umgeordnet werden. Zu diesem Zweck wird die Koeffizientensignalfolge CO zu einem Umordnungsschaltkreis 28 gesendet, der auf dem Fachgebiet bekannt ist. Versorgt mit dem Optimalabtast-Signal OP, ordnet der Umordnungsschaltkreis 28 die Koeffizientensignalfolge CO durch erneutes Abtasten der Koeffizientensignale CO gemäß dem optimalen Abtastverfahren, das vom Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 bestimmt wurde, um in eine Folge von umgeordneten Koeffizientensignalen RA. Die umgeordnete Koeffizientensignalfolge RA überträgt die Koeffizienten, die nicht quantisiert werden, und wird zum Prüfschaltkreis 25 gesendet, um auf die oben erwähnte Weise in die signifikante Signalfolge SC verarbeitet zu werden.
Durch eine Kombination aus Schwellenwertschaltkreis 16, Komparator 17, Gebietsbestimmungsschaltkreis 21, Prüfschaltkreis 25 und Umordnungsschaltkreis 28 wird somit die Koeffizientensignalfolge CO vor einer Quantisierung vorbereitend in die signifikante Signalfolge SC verarbeitet. In diesem Zusammenhang können die signifikante Signalfolge SC und das Signifikantgebiet-Signal AS zusammengefaßt als Folge vorverarbeiteter Signale bezeichnet werden. Darüberhinaus haben der Gebietsbestimmungsschaltkreis 21, der Prüfschaltkreis 25 und der Umordnungsschaltkreis 28 die Funktion, die Koeffizienten in Koeffizienten erster und zweiter Art, wie vorstehend beschrieben, zu klassifizieren, und dienen deshalb als Klassifizierungsschaltkreis 20.
In Fig. 6 kann der Quantisierer 15 einen Quantisierungsschaltkreis und einen Abtastspeicher umfassen, wie nachstehend beschrieben wird, und er quantisiert die signifikante Koeffizientensignalfolge SC in eine Folge quantisierter Signale QS gemäß einer Quantisierungsvorschrift. Die Quantisierungsvorschrift kann als ausgewählte Quantisierungsvorschrift unter mehreren Quantisierungsvorschriften auf bekannte Weise ausgesucht werden und es kann in jedem vorgegebenen Zeitintervall, z.B. in jedem Rahmen, zu einer anderen Quantisierungsvorschrift gewechselt werden. Um den Quantisierer 15 zu steuern, erzeugt ein Controller 31 ein Quantisierungssteuersignal C1, das die gewählte Quantisierungsvorschrift anzeigt und schickt das Quantisierungssteuersignal C1 zum Quantisierer 15.
Der dargestellte Controller 31 versorgt ebenfalls den Schwellenwertschaltkreis 16 mit einem Quantisierungssteuersignal C2, das den Schwellenwert TH anzeigt. Der Schwellenwert TH kann entweder in jedem Block konstant oder bei jedem Koeffizienten in jedem Block unterschiedlich sein. Darüberhinaus können sowohl die Quantisierungsvorschrift als auch der Schwellenwert TH variiert werden, um die Informationsmenge, die kodiert werden soll, wirkungsvoll zu steuern.
Das Signifikantgebiet-Signal AS und die quantisierte Signalfolge QS werden zu einem Kodierschaltkreis 33 geschickt, um einer nachfolgenden Verarbeitung, die eine Variable-Längen- Kodierung sein kann, unterworfen zu werden. In dem dargestellten Beispiel wird der Kodierschaltkreis 33 ebenfalls mit dem Quantisierungssteuersignal C1 versorgt, um die gewählte Quantisierungsvorschrift zu spezifizieren. Wenn die Gebiets- oder Zonendetektion im Gebietsbestimmungsschaltkreis 21 verwendet wird, beinhaltet das Signifikantgebiet-Signal AS Information, die das ausgewählte unter den zur Auswahl stehenden Gebieten oder Zonen anzeigt, beispielsweise CD1 und CD2 ( Fig. 7 ). Beim zickzackförmigen Abtasten führt das Signifikantgebiet-Signal AS nach den signifikanten Vergleichsergebnissignalen den EOB-Code. Beim adaptiven Abatsten führt das Signifikantgebiet-Signal AS zusätzlich zum EOB-Code Information, die das optimale Abtastverfahren anzeigt.
Auf jeden Fall kodiert der Kodierschaltkreis 33 das Signifikantgebiet-Signal AS, die quantisierte Signalfolge QS, und das quantisierte Steuersignal C1 in eine Folge von kodierten Signalen EC, die über eine Übertragungsleitung oder einen Übertragungspfad zu einem Dekodiersystem (nicht gezeigt) gesendet werden.
Mit Bezug auf Fig. 9 umfaßt ein Kodiersystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die gleichen Teile, die durch gleiche Bezugszeichen und Symbole gekennzeichnet sind. In Fig. 9 ist zu beachten, daß der Klassifizierungsschaltkreis 20 einen ersten Gebietsbestimmungsschaltkreis 21', ohne einen Umordnungsschaltkreis wie beispielsweise 28 in Fig. 6 umfaßt. Der erste Gebietsbestimmungsschaltkreis 21' dekodiert ein signifikantes Quantisierungsgebiet als Antwort auf die Vergleichsergebnissignal folge CR, dadurch, daß er entweder Zonendetektion oder zickzackförmiges Abtasten ausführt. Dies bedeutet, daß adaptives Abtasten im dargestellten Klassifizierungsschaltkreis 20 nicht verwendet wird. In diesem Zusammenhang ist kein Umordnungsschaltkreis im dargestellten Klassifizierungsschaltkreis 20 nötig.
Die Koeffizientensignalfolge CO wird der Reihe nach zum Prüfschaltkreis 25 ausgegeben, ohne die Reihenfolge der Koeffizienten zu ändern, während das Signifikantgebiet-Signal AS auf eine Weise, wie in Zusammenhang mit der Zonendetektion und dein zickzackförmigen Abtasten in Fig. 6 erwähnt, zu. Prüfschaltkreis 25 ausgegeben wird. Mit dieser Anordnung werden die Koeffizienten innerhalb des signifikanten Gebiets im Prüfschaltkreis 25 als Koeffizienten der ersten Art eingestuft und werden als signifikante Koeffizientensignale SC erzeugt. Andererseits werden die Koeffizienten außerhalb des signifikanten Gebiets zu null oder nichtsignifikanten Koeffizienten gemacht, die als Koeffizienten der zweiten Art bezeichnet werden können.
In dem dargestellten Beispiel werden die Koeffizienten der zweiten Art zusammen mit den Koeffizienten der ersten Art zu. Quantisierer 15 gesendet. Folglich quantisiert der Quantisierer 15 nicht nur die Koeffizienten der ersten Art, sondern auch die Koeffizienten der zweiten Art in eine Folge von quantisierten Signalen QS'.
Die dargestellte quantisierte Signalfolge QS' wird zu einem Umordnungsschaltkreis 28' und einem zweiten Gebietsbestimmungsschaltkreis 35 geschickt. Der Umordnungsschaltkreis 28' kann hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise demjenigen, der in Fig. 6 dargestellt ist, ähnlich sein.
Der zweite Gebietsbestimmungsschaltkreis 35 führt adaptives Abtasten auf die in Fig. 6 erwähnte Weise durch, um unter dem vertikalen Abtasten, horizontalen Abtasten und zickzackförmigen Abtasten das optimale Abtastverfahren zu bestimmen und um ein Optimalabtast-Signal OP zu erzeugen, das für das optimale Abtastverfahren steht. Der Umordnungsschaltkreis 28' ordnet gemäß dem Optimalabtast-Signal OP die quantisierte Signalfolge QS' in eine Folge umgeordneter Signale RA' um. Die umgeordnete Signalfolge RA' überträgt demnach die von dem Quantisierer 15 quantisierten Signale. Demgemäß ist im Anschluß an den Quantisierer eine Kombination, bestehend aus dem zweiten Gebietsbestimmungsschaltkreis 35, dem Umordnungsschaltkreis 28' und dem Kodierschaltkreis 33 nach dem Quantisierer 25 angebracht, um die quantisierte Signalfolge QS' zu verarbeiten und kann als ein nachfolgender Verarbeitungsschaltkreis zur Durchführung einer nachfolgenden Verarbeitung bezeichnet werden.
Die dargestellte quantisierte Signalfolge QS' unterdrückt isolierte Hochfrequenzkomponenten, beispielsweise B in Fig. 2, deren Wert unter dem Schwellenwert TH liegt, da das signifikante Gebiet von dem ersten Gebietsbestimmungsschaltkreis 21' bestimmt wurde. Obwohl diese unterdrückten Komponenten vom Quantisierer 15 quantisiert und vom Umordnungsschaltkreis 28' umgeordnet werden, treten sie selten bei Ausführung des optimalen Abtastens im Umordnungsschaltkreis 28' in der umgeordneten Signalfolge RA' auf. Zu diesem Zweck kann der Umordnungsschaltkreis 28' einen Speicher ( nicht gezeigt ) umfasssen, um der Reihe nach die quantisierte Signal folge SC zu speichern und einen Adreßsteuerschaltkreis (ebenfalls nicht gezeigt), um die Speicheradressen in der Reihenfolge, die für das optimale Abtasten festgelegt wurde, abzutasten. Ein solcher Umordnungsschaltkreis 28' ist auf dem Fachgebiet bekannt und wird hier nicht weiter beschrieben.
Die umgeordnete Signalfolge RA', das Optimalabtast-Signal OP und das Quantisierungssteuersignal C1 werden vom Kodierschaltkreis 33 in eine Folge kodierter Signale EC kodiert. Auf jeden Fall dient der zweite Gebietsbestimmungsschaltkreis 35 dazu, die kodierten Signale zu bestimmen, die zu einer Übertragungsleitung gesendet werden, und kann als Gebietsübertragungs- oder Zonenentscheidungsschaltkreis bezeichnet werden.
Fig. 10 bezieht sich auf ein Kodiersystem zur Durchführung einer der Quantisierung nachfolgenden Verarbeitung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung. In dem dargestellten Beispiel wird als nachfolgende Verarbeitung eine Variable-Längen-Kodierung ausgeführt. In Fig. 10 ist ebenfalls ein Quantisierer 15 zusammen mit einem Nachverarbeitungsschaltkreis für die nachfolgenden Verarbeitung dargestellt. Der dargestellte Quantisierer 15 umfaßt einen Quantisierungsschaltkreis 41, der entweder von der signifikanten Koeffizientensignalfolge (Fig. 6) oder von einer Kombination aus Signalen der ersten und zweiten Art (Fig. 9) versorgt werden kann. Außerdem kann irgendeine andere Koeffizientensignalfolge zu. dargestellten Quantisierer 15 geschickt werden, falls diese in eine Folge von Blöcken unterteilt ist. In Anbetracht dessen ist die Koeffizientensignalfolge bei CF dargestellt und wird gemäß der Quantisierungsorschrift vom Quantisierungsschaltkreis 41 quantisiert. Über die Steuerung durch einen Controller, wie beispielsweise 31 in Fig. 6 und 9, kann von einer Quantisierungsvorschrift zu einer anderen gewechselt werden. Als Ergebnis der Quantisierung wird ein Folge von abgetasteten Signalen der Reihe nach in einem Sample-Auslese- Schaltkreis 42 gespeichert, der als Teil des Quantisierers 15 betrieben wird und der ein Speicherschaltkreis sein kann.
Hierbei wird angenommen, daß jedes abgetastete Signal einem Bildelement entspricht und daß jeder Block aus einer vorgegebenen Anzahl von Bildelementen zusammengesetzt ist, beispielsweise 4x4, 8x8, 16x16 oder dergleichen. Um die Beschreibung zu verkürzen, sei die vorgegebene Anzahl gleich 8x8, also 64.
Mit Bezug auf Fig. 11 wird ebenfalls angenommen, daß die vierundsechzig abgetasteten Signale oder Bildelemente bereits auf eine dem sequentiellen Abtasten ähnlichen Weise gespeichert sind. Insbesondere sind das erste bis achte abgetastete Signal in der obersten oder ersten Reihe von Fig. 11 in horizontaler Richtung gespeichert, während das neunte bis sechzehnte Bildelement in einer zweiten Reihe von Fig. 11 in horizontaler Richtung gespeichert sind. In gleicher Weise sind die übrigen abgetasteten Signale jeder Reihe zugewiesen.
In Fig. 10 und 11 werden die abgetasteten Signale der Reihe nach aus dem Sample-Auslese-Schaltkreis 42 in numerischer Reihenfolge von eins bis vierundsechzig, gesteuert von einem Auslese-Steuerschaltkreis 43, ausgelesen. Zu diesem Zweck versorgt der Auslese-Steuerschaltkreis 43 den Sample- Auslese-Schaltkreis 42 mit einem Adreßanzeigesignal ADD, das jede Adresse in der numerischer Reihenfolge, die in Fig. 11 dargestellt ist, spezifiziert und das als Synchronisierungssignal bezeichnet werden kann. Folglich wird in dem Sample- Auslese-Schaltkreis zickzackförmiges Abtasten durchgeführt, um eine Folge quantisierter Signale, die in Fig. 10 bei QS dargestellt sind, zu erzeugen.
Unterdessen schreitet das zickzackförmige Abtasten von der Niederfrequenzkomponente der Koeffizienten zur Hochfrequenzkomponente wie beschrieben fort. Das gilt für die abgetasteten Signale oder quantisierten Signale, die von den Koeffizienten stammen. Aufgrund dieser Tatsache ist zu verstehen, daß die quantisierten Signale für die Niederfrequenzkomponenten im Vergleich zu den quantisierten Signalen für die Hochfrequenzkomponenten eine unterschiedliche Verteilung besitzen. Mit anderen Worten, die Verteilung der quantisierten Signale für die Niederfrequenzkomponenten ist dicht im Vergleich zu der Verteilung der quantisierten Signale für die Hochfrequenzkomponenten.
Unter Umständen kann bei einer Kodierung oder nachfolgenden Verarbeitung hohe Leistung erreicht werden, falls sowohl die quantisierten Signale für die Nieder- als auch für die Hochfrequenzkomponenten jeweils in kurze Längencodes kodiert werden können. Das bedeutet, daß die quantisierten Signale für die Nieder- und Hochfrequenzkomponenten vorzugsweise mit verschiedenen Kodierungssätzen kodiert werden.
In Anbetracht dessen werden mehrere Kodierungssätze in einem Variable-Längen-Code-Speicher 45 gespeichert, um unterschiedliche gegenseitige Beziehungen zwischen dem quantisierten Signal und dem entsprechenden Kodierungssatz variabler Länge zu definieren. Der dargestellte Variable-Längen-Code- Speicher 45 speichert die ersten fünf Kodierungssätze 46 bis 50, die jeweils von 1 bis 5 durchnumeriert sind und die, wie bald geklärt wird, wechselweise angewählt werden können.
Mit Bezug auf Fig. 12 zusammen mit Fig. 10 wird das Adreßanzeigesignal ADD für zickzackförmiges Abtasten ebenfalls zu einem Kodierungssatz-Anzeigeschaltkreis 53 geschickt, der eine Umwandlungstabelle, die in Fig. 12 dargestellt ist, speichert. Versorgt mit dem Adreßanzeigesignal ADD, das die Tabellenadressen in der in Fig. 11 dargestellten numerischen Reihenfolge spezifiziert, erzeugt der Kodierungssatz-Anzeigeschaltkreis 53 ein Kodierungssatznummersignal NM, das den ersten fünf Kodierungssätzen 46 bis 50 zugeordnet ist und das als 1 bis 5 in Fig. 12 dargestellt ist. Wie in Fig. 12 gezeigt, werden der erste und zweite Kodierungssatz 46 bis 48 für die Niederfrequenzkomponenten gewählt, während der vierte und fünfte Kodierungssatz 49 und 50 für die Hochfrequenzkomponenten gewählt werden.
In Fig. 10 wird das Kodierungssatznummersignal NM zu einem Umschaltungsschaltkreis 55 geschickt, der einen aus den ersten fünf Kodierungssätzen 46 bis 50 auswählt. Als Ergebnis wird einer aus den ersten fünf Kodierungssätzen 46 bis 50 über ein Zeitverfahren mit einem Variable-Längen-Kodierer 56, der mit den quantisierten Signalen QS versorgt wird, verbunden. Der Variable-Längen-Kodierer 56 führt in jedem Block die Variable-Längen-Kodierung nach Maßgabe des ersten bis fünften Kodierungssatzes durch, zwischen denen im Zeitverfahren umgeschaltet wird, und erzeugt eine Folge von kodierten Signalen EC.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, sowohl Nieder- als auch Hochfrequenzkomponenten jeweils durch kurze Längencodes darzustellen, und deshalb eine Kodierung hoher Leistung zu erzielen. Die Variable-Längen-Codes jedes Kodierungssatzes können gemeinsame Kodierungsmuster in jedem der übrigen Kodierungssätze besitzen und ihre Anzahl kann gleich derjenigen der übrigen Kodierungssätze sein. Jedoch müssen sich die Beziehungen zwischen den quantisierten Signalen und den Kodierungsmustern im ersten bis fünften Kodierungssatz voneinander unterscheiden.
Fig. 13 bezieht sich auf ein Kodiersystem gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung, das eine Variable- Längen-Kodierung als nachfolgende Verarbeitung durchführt, wobei der letzte der signifikanten Koeffizienten detektiert wird, die in Form quantisierter Signale erzeugt wurden. Insbesondere wird die Koeffizientensignalfolge CF vom Quantisierungsschaltkreis 41 in eine Folge abgetasteter Signale quantisiert, die in einem Sample-Auslese-Schaltkreis 42' gespeichert werden. Die abgetastete Signalfolge wird aus dem Sample-Auslese-Schaltkreis 42' als quantisierte Signalfolge QC ausgelesen. Entweder eines der sequentiellen Abtastverfahren oder zickzackförmiges Abtasten kann durchgeführt werden, um die abgetastete Signal folge QC aus dem Sample-Auslese- Schaltkreis 42' auszulesen.
Die quantisierte Signalfolge QC wird einerseits zu einem Variable-Längen-Kodierer 56 geschickt, der demjenigen ähnlich ist, der in Fig. 10 dargestellt ist, und andererseits zu einem Detektor zur Detektion des letzten signifikanten Koeffizienten 60.
Der Detektor zur Detektion des letzten signifikanten Koeffizienten 60 prüft die quantisierte Signalfolge QC, um den letzten signifikanten Koeffizienten zu detektieren, dem in jedem Block die nichtsignifikanten Koeffizienten folgen. Mit anderen Worten, im Detektor zur Detektion des letzten signifikanten Koeffizienten 60 wird über den ersten nichtsignifikanten Koeffizienten, der gleich nach dem letzten signifikanten Koeffizienten folgt, detektiert. Der Detektor 60 detektiert weiterhin die nichtsignifikante Position des vordersten nichtsignifikanten Koeffizienten, um eine andere Position zu finden, die der nichtsignifikanten Position vorangeht und erkennt die vorangehende Position als Position für den letzten signifikanten Koeffizienten.
Das dargestellte Kodiersystem umfaßt einen Variable- Längen-Code-Speicher 45, der die erste und zweite Kodierungstabelle 61 und 62 speichert, um verschiedene gegenseitige Beziehungen zwischen jedem quantisierten Signal QC und dem zugehörigen Variablen-Längen-Code zu definieren. Es sollte beachtet werden, daß die zweite Kodierungstabelle 62 nur verwendet wird, wenn der letzte signifikante Koeffizient vom Detektor zu. Detektion des letzten signifikanten Koeffizienten 60 detektiert wird. Das bedeutet, daß Variable-Längen- Kodierung, außer für den letzten signifikanten Koeffizienten, normalerweise unter Verwendung der ersten Kodierungstabelle 61 durchgeführt wird. Die Anzahl der Kodierungsmuster der Variable-Längen-Codes in der ersten Kodierungstabelle 61 ist gleich der Anzahl der Variable-Längen-Codes in der zweiten Kodierungstabelle 62. Jedoch unterscheidet sich die Beziehung zwischen jedem Kodierungsmuster der ersten Kodierungstabelle 61 und dem zugehörigen quantisierten Signal von der entsprechenden Beziehung der zweiten Kodierungstabelle 62.
In Fig. 13 ist die erste Kodierungstabelle 61 mit einem Variable-Längen-Kodierer 56 über einen Umschaltungsschaltkreis 55 verbunden, falls der letzte signifikante Koeffizient in jedem Block nicht vom Detektor zur Detektion des letzten signifikanten Koeffizienten 60 detektiert wird. Folglich werden die quantisierten Signale QC gemäß der ersten Kodierungstabelle 61 quantisiert.
Andererseits sendet der Detektor zur Detektion des letzten signifikanten Koeffizienten 60 bei Detektion des letzten signifikanten Koeffizienten auf oben erwähnte Weise ein Schaltsignal SW zum Umschaltungsschaltkreis 55. In diesem Fall wird der Variable-Längen-Kodierer 56 über den Umschaltungsschaltkreis 55 mit der zweiten Kodierungstabelle 62 verbunden und kodiert die quantisierten Signale QC gemäß der zweiten Kodierungstabelle 62 in eine Folge von kodierten Signalen EC.
In dem dargestellten Beispiel wird das Schaltsignal SW zu einem Blockende-Code-Generator 64 gesendet. Der Blockende- Code-Generator 64 erzeugt den EOB-Code unmittelbar nach dem letzten signifikanten Koeffizienten als Antwort auf das Schaltsignal SW. Der EOB-Code steht für die Tatsache, daß in dem betreffenden Block nur noch nichtsignifikante Koeffizienten folgen.
Die kodierte Signal folge EC und der EOB-Code werden von einem Multiplexer 66 in eine Folge von Übertragungssignalen TR aufgeteilt, die zu einer Übertragungsleitung gesendet wird.
Bei Dekodierung der Übertragungssignalfolge TR in einem Dekodiersystem ( nicht gezeigt ) werden die Variable-Längen- Codes, die die Übertragungssignalfolge TR trägt, unter Verwendung einer ersten und zweiten Dekodierungstabelle, dekodiert, die jeweils der ersten und zweiten Kodierungstabelle 61 und 62 entsprechen. Im wesentlichen wird eine übliche Dekodierungsoperation mit Bezug auf die erste Dekodierungstabelle durchgeführt. Der letzte signifikante Koeffizient wird auch einmal unter Verwendung des ersten signifikanten Koeffizienten dekodiert. Bei der Dekodierung des letzten signifikanten Koeffizienten wird vom Dekodiersystem ebenfalls der EOB-Code detektiert.
An dieser Stelle löscht das Dekodiersystem den dekodierten letzten signifikanten Koeffizienten und dekodiert den letzten signifikanten Koeffizienten noch einmal gemäß der zweiten Dekodierungstabelle.
Mit dieser Anordnung wird nur der letzte signifikante Koeffizient unter Verwendung der zweiten Kodierungstabelle 62, wie vorstehend beschrieben, kodiert, der Einsatz der ersten und zweiten Kodierungstabelle 61 und 62 macht eine Hochleistungskodierung möglich. Der Grund dafür liegt darin, daß der letzte signifikante Koeffizient eine Verteilung besitzt, die sich von derjenigen der übrigen Koeffizienten ziemlich unterscheidet und eine Verringerung der Kodierungsleistung ist unvermeidbar, wenn dieser letzte signifikante Koeffizient unter Verwendung einer gemeinsamen Kodierungstabelle kodiert wird.
Während soweit diese Erfindung in Verbindung mit mehreren Anwendungen dazu beschrieben wurde, ist es für Fachleute ohne weiteres möglich, diese Erfindung auf verschiedene andere Weise in die Praxis umzusetzen. Beispielsweise kann die digitale Signalfolge einer Vorkodierung unterworfen werden und kann ein akustisches Signal anstelle eines Bildsignals übertragen. Eine andere Kodierung kann die Varibale-Längen- Kodierung als nachfolgende Verarbeitung ersetzen.

Claims

1. Kodiersystem zum Kodieren einer Folge von digitalen Signalen in eine Folge von kodierten Signalen, wobei die digitale Signalfolge durch eine vorgegebene lineare Transformation in eine Folge von Koeffizienten überführt wird, die in eine Folge von Blöcken unterteilt ist und die als eine Folge von Koeffizientensignalen erzeugt wird, und das Kodiersystem eine vorhergehende Verarbeitungseinrichtung (16), die die Koeffizientensignalfolge (CO) empfängt, um die Koeffizienten in den betreffenden Blöcken in eine Folge von vorverarbeiteten Signalen zu verarbeiten, eine Quantisierungseinrichtung (15), die mit der vorhergehenden Verarbeitungseinrichtung (16, 17, 20, 21, 25, 28) gekoppelt ist, um die vorverarbeiteten Signale in eine Folge von quantisierten Signalen zu quantisieren, und eine nachfolgende Verarbeitungseinrichtung (33) aufweist, um die quantisierte Signalfolge in die kodierte Signalfolge zu verarbeiten, wobei die vorhergehende Verarbeitungseinrichtung folgendes umfaßt:

eine Schwellenwerteinrichtung (16), um ein Schwellenwertsignal zu erzeugen, das für einen Schwellenwert steht, der für die Koeffizienten definiert wurde;

eine Vergleichseinrichtung (17), die das Schwellenwertsignal und die Koeffizientensignalfolge empfängt, um der Reihe nach die Koeffizienten mit dem Schwellenwertsignal in den entsprechenden Blöcken zu vergleichen, um eine Folge von Vergleichsergebnissignalen zu erzeugen, die für die Vergleichsergebnisse in den entsprechenden Blöcken stehen;

eine Klassifizierungseinrichtung (20), die die Vergleichsergebnissignalfolge und die Koeffizientensignalfolge empfängt, um die Koeffizienten jedes Blocks bezüglich der Vergleichsergebnisse in Koeffizienten erster und zweiter Art, die gültig bzw. ungültig sind und deren Anzahl unterschiedlich ist, dadurch zu klassifizieren, daß eine Schwellenwertoperation unter Verwendung eines vorgegebenen Schwellenwertes ausgeführt wird, um eine Folge von signifikanten Koeffizientensignalen zu erzeugen, die sich nur aus den Koeffizienten erster Art zusammensetzen und die Koeffizienten zweiter Art vernachlässigt werden und deren Länge in jedem Block unterschiedlich ist; und

eine Versorgungseinrichtung, um die Quantisierungseinrichtung (15) mit der signifikanten Koeffizientensignalfolge als die vorverarbeiteten Signale zu versorgen.

2. Kodiersystem nach Anspruch 1, bei dem die Klassifizierungseinrichtung (20) umfaßt:

eine Bestimmungseinrichtung (21), die mit der Vergleichseinrichtung gekoppelt ist, um ein signifikantes Gebiet der Koeffizienten erster Art in jedem der Blöcke zu bestimmen, indem die Vergleichsergebnissignale in jedem der Blöcke gesammelt werden, um ein Signifikantgebietssignal (AS) zu erzeugen, das für das signifikante Gebiet steht; und

eine Prüfeinrichtung (25), die das Signifikantgebietssignal und die Koeffizientensignalfolge empfängt, um zu prüfen, ob die Koeffizienten jedes Blocks innerhalb des signifikanten Gebiets liegen, um der Reihe nach jeden der Koeffizienten in die Koeffizienten erster und zweiter Art zu klassifizieren und die signifikante Koeffizientensignalfolge zu erzeugen.

3. Kodiersystem nach Anspruch 2, bei dem die Bestimmungsseinrichtung (21) das Signifikantgebietssignal (AS) erzeugt, indem eine ausgewählte Zonendetektion und zickzackförmiges Abtasten, bezogen auf die Vergleichsergebnissignale, durchgeführt werden.

4. Kodiersystem nach Anspruch 3, bei dem die Prüfeinrichtung (25) sowohl Koeffizienten erster Art als auch zweiter Art als die signifikante Koeffizientensignalfolge erzeugt;

die quantisierte Signalfolge (QS') die Koeffizienten erster und zweiter Art enthält;

wobei die nachfolgende Verarbeitungseinrichtung folgendes umfaßt:

eine Auswahleinrichtung (35), die die quantisierte Signalfolge (QS') empfängt, um ein optimales Abtastverfahren aus mehreren unterschiedlichen Abtastverfahren auszuwählen, um ein Optimalabtastsignal zu erzeugen, das für das optimale Abtastverfahren steht;

eine Umordnungseinrichtung (28'), die die quantisierte Signalfolge (QS') und das Optimalabtastsignal empfängt, um die quantisierte Signalfolge in eine Folge von umgeordneten Signalen mit Bezug auf das Optimalabtastsignal (OP) umzuordnen; und

eine Kodiereinrichtung (33), die mit der Umordnungseinrichtung gekoppelt ist, um die umgeordnete Signalfolge in die kodierte Signalfolge zu kodieren.

5. Kodiersystem nach Anspruch 3, bei dem die Prüfeinrichtung (25) ausschließlich die Koeffizienten erster Art als die signifikante Koeffizientensignalfolge erzeugt.

6. Kodiersystem nach Anspruch 2, bei dem die Bestimmungseinrichtung (21) die Vergleichsergebnissignale unter Verwendung eines optimalen Abtastverfahrens, das aus mehreren unterschiedlichen Abtastverfahren ausgewählt wird, abtastet, umzusammen mit dem Signifikantgebietssignal (AS) ein Optimalabtastsignal zu erzeugen, das für das optimale Abtastverfahren steht;

wobei die Prüfeinrichtung (25) folgendes umfaßt:

eine Umordnungseinrichtung (28'), die das Optimalabtastsignal (OP) empfängt, um die Koeffizientensignalfolge in eine Folge von umgeordneten Signalen umzuordnen; und

eine Detektiereinrichtung, die die umgeordnete Signalfolge und das Signifikantgebietssignal empfängt, um die Koeffizienten erster Art aus der umgeordneten Signalfolge bezogen auf das Signifikantgebietssignal zu detektieren, um die Koeffizienten erster Art als die signifikante Koeffizientensignalfolge zu erzeugen.

7. Kodiersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die nachfolgende Verarbeitungseinrichtung eine Variable- Längen-Kodierung der quantisierten Signalfolge ausführt, um variable Längencodes als die kodierten Signale zu erzeugen, und die folgendes umfaßt:

eine Speichereinrichtung (45), um mehrere Kodierungssätze (46,47,50;61,62) zu speichern, die sich voneinander unterscheiden und die gegenseitige Beziehungen zwischen den quantisierten Signalen und dem Variablen-Längen-Code definieren;

eine Umschaltungseinrichtung (43,53,50;42',60,55), um innerhalb eines jeden der Blöcke von einem Kodierungssatz zum anderen zu schalten, um einen aus den Kodierungssätzen als gewählten Kodierungssatz auszuwählen; und

eine Variable-Längen-Kodierungseinrichtung (56), die mit der Umschaltungseinrichtung (50,55) gekoppelt ist und die quantisierte Signalfolge zum Kodieren der quantisierten Signalfolge in die Variable-Längen-Codes gemäß dem ausgewählten Kodierungssatz empfängt.

8. Kodiersystem nach Anspruch 7, bei dem die Umschaltungseinrichtung folgendes umfaßt:

eine Kodierungssatz-Anzeigeeinrichtung (53), um der Reihe nach die Kodierungssätze einzeln in jedem der Blöcke anzuzeigen, um synchron mit jedem der quantisierten Signale ein Anzeigesignal zu erzeugen, das für jeden der Kodierungssätze steht; und

eine Umschaltungseinrichtung (50), die mit der Kodierungssatz-Anzeigeeinrichtung (53), der Speichereinrichtung (45) und der Variable-Längen-Kodierungseinrichtung (56) gekoppelt ist, um als Antwort auf das Anzeigesignal von einem der Kodierungssätze zum anderen zu schalten, um selektiv diese Kodierungssätze mit der Variable-Längen-Kodiereinrichtung (56) zu verbinden.

9. Kodiersystem nach Anspruch 7, wobei die Koeffizienten sich in signifikante und nichtsignifikante Koeffizienten einteilen lassen, und wobei die Umschaltungseinrichtung (42',60,55) folgendes umfaßt:

eine Detektiereinrichtung (60), die die zu den entsprechenden Koeffizienten gehörenden, quantisierten Signale empfängt, um einen letzten der signifikanten Koeffizienten in jedem der Blöcke zu detektieren, um bei Detektion dieses letzten signifikanten Koeffizienten ein Umschaltsignal zu erzeugen; und

eine Umschaltungseinrichtung (55), die mit der Detektiereinrichtung (60), der Speichereinrichtung (45), und der Variable-Längen-Kodierungseinrichtung (56) gekoppelt ist, um als Antwort auf das Umschaltsignal zwischen den Kodierungssätzen zu schalten, um selektiv diese Kodierungssätze mit der Variable-Längen-Kodierungseinrichtung (56) zu verbinden.