DE69024235T2

DE69024235T2 - Prädiktives Zwischenbildkodierungssystem

Info

Publication number: DE69024235T2
Application number: DE69024235T
Authority: DE
Inventors: Kenji Sugiyama
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1989-01-20
Filing date: 1990-01-19
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2010-01-20
Also published as: DE69030819T2; EP0379217A3; EP0379217B1; HK1001183A1; EP0572046A1; DE69024235D1; US4985768A; HK1001182A1; DE69030819D1; EP0572046B1; USRE34965E; EP0379217A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein vorhersagendes Intervollbildcodiersystem für ein Videosignal.
In einem allgemeinen Videosignal neigt Anzeigeinformation eines Vollbildes dazu, mit Anzeigeinformation eines nachfolgenden Vollbildes und eines vorhergehenden Vollbildes zu korrelieren. In der Übertragung eines digitalisierten Videosignals wird eine derartige Korrelation zwischen sukzessiven Vollbildern bei der Reduzierung einer Digitaldatenübertragungsrate verwendet.
Vorhersagende Intervollbildcodierung verwendet die Korrelation zwischen aufeinanderfolgenden Vollbildern, um die Digitaldatenübertragungsrate zu verringern. Das vorhersagende Intervollbild-Codieren ist im allgemeinen in der Handhabung eines Videosignals, das sich bewegende Bilder repräsentiert, effektiv.
Aus GB-A-2 195 216 ist ein Verfahren bekannt, in welchem eine Sequenz aus Videosignalen erzeugt wird. Nur einige dieser Teilbilder werden vollständig übertragen, und jedes jener abhängigen Teilbilder, welche nicht vollständig übertragen werden, wird durch ergänzende Information repräsentiert, welche eine vorbestimmte Beziehung des respektiven Teilbildes zu einem einzelnen nächsten der vollständig übertragenen Teilbilder beschreibt, und wird zusätzlich durch Information mit geringer räumlicher Frequenz aus dem respektiven Teilbild repräsentiert, welches nicht vollständig übertragen wird.
Um die Übertragungsbandbreite zu verringern, die benötigt wird, um ein Videosignal zu übertragen, schlägt US-A-4 383 272 vor, Teilbilder vollständig nicht zu übertragen und die Intensität von Bildpunkten bzw. Pels in einem fehlenden Bild am Empfänger durch Interpolation der Intensität der Bildpunkte an entsprechenden Orten in dem codierten der Bilder zu interpolieren, welche dem fehlenden Bild vorangehen und folgen.
Wie später erklärt werden wird, weist ein vorhersagendes Codiersystem nach dem Stand der Technik mehrere Probleme auf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein exzellentes vorhersagendes Intervollbildcodiersystem zu schaffen.
Dieses Ziel wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruches erreicht.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in den abhängigen An-Sprüchen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen vorhersagenden Intervollbildcodiersystems.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Decodiersystems.
Fig. 3 ist ein Diagramm eines Flusses sukzessiver Vollbilder in einem vorhersagenden Intervollbildcodiersystem und einem Decodiersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm des vorhersagenden Intervollbildcodiersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Vorhersagewerten und sukzessiven Vollbildern in dem Codiersystem von Fig. 4 zeigt.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines Decodiersystems gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines vorhersagenden Intervollbildcodiersystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm eines vorhersagenden Intervollbildcodiersystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm des Bewegungsvektordetektors von Fig. 8.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm des Vektordifferenzdetektors von Fig. 8.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm eines Schaltkreises zum Erzeugen eines Steuersignals, das an die Schalter von Fig. 4 gespeist wird.
Fig. 12 ist ein Zeitbestimmungsdiagramm von Signalen, die in dem Schaltkreis von Fig. 11 erzeugt werden.

BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Fig. 1 zeigt ein herkömmliches vorhersagendes Intervollbildcodiersystem. Mit Bezug auf Fig. 1 wird ein digitalisiertes Videosignal an einen Subtrahierer 2 über einen Eingangsanschluß 1 gespeist. Der Subtrahierer 2 subtrahiert ein Vorhersagedigitalsignal von dem digitalisierten Videosignal, um ein Vorhersagefehler-(Differenz-)Signal zu erzeugen. Das Vorhersagesignal wird später erklärt werden.
Das Vorhersagefehlersignal, das aus dem Subtrahierer 2 ausgegeben wird, wird einer orthogonalen Transformation durch eine Orthogonaltransformationsvorrichtung 3 unterworfen. Die orthogonale Transformation erhöht die Effizienz des Codierens. Das Ausgangssignal aus der Orthogonaltransformationsvorrichtung 3 wird durch einen Quantisierer 4 quantisiert. Die Ausgangsdaten aus dem Quantisierer 4 werden durch einen Codierer 5 zu Codes variabler Länge wie Huffman-Codes codiert. Die aus dem Codierer 5 ausgegebenen Codes werden über einen Ausgangsanschluß 6 übertragen.
Die Ausgangsdaten aus dem Quantisierer 4 werden einer inversen Quantisierung durch einen inversen Quantisierer 7 unterworfen, so daß sie zu einer Darstellenden gewandelt werden (Einstellung einer Darstellenden). Die Darstellende, die aus dem inversen Quantisierer 7 ausgegeben wird, wird einer inversen orthogonalen Transformation durch eine Inverstransformationsvorrichtung 8 unterworfen. Das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 8 entspricht einem Vorhersagefehler (Differenz), welcher durch einen Decodierprozeß in einem Decodiersystem erzeugt wird, das später erklärt wird. Ein Addierer 9 addiert den Vorhersagefehler und ein Ein-Vollbild vorhergehendes Vorhersagesignal, was ein digitalisiertes Videosignal erzeugt, welches einem digitalisierten Videosignal entspricht, das durch einen Decodierprozeß in dem Decodiersystem erzeugt wird. Ein Vollbildspeicher 10 verzögert das Ausgangssignal aus dem Addierer 9 um eine Zeit, die einer Periode von einem Vollbild entspricht. Das Ausgangssignal aus dem Vollbildspeicher 10 wird durch einen räumlichen Tiefpaßfilter (einen räumlichen LPF) 11 geführt, wobei es zu dem Vorhersagesignal gewandelt wird. Das Vorhersagesignal wird aus dem räumlichen LPF an den Subtrahierer 2 und den Addierer 9 über einen Schalter 12 gespeist. Der räumliche LPF 11 multipliziert die Ausgangsdaten aus dem Addierer 9 mit einem Koeffizienten, welcher mit einer räumlichen Frequenz variiert. Der räumliche LPF 11 stellt sicher, daß ein Quantisierungsfehler in dem Vorhersagefehler bei einer geringen Rate bleibt. Der räumliche LPF 11 ist wirksam und vorteilhaft, da ein größeres Maß an Quantisierungsfehlern in einem Hochfrequenzbereich vorliegt und eine Intervollbildkorrelation durch Rauschen in dem Hochfrequenzbereich geschwächt wird.
Der Schalter 12 koppelt und entkoppelt den räumlichen LPF 11 periodisch an den und von dem Subtrahierer 2 und an den und von dem Addierer 9, um die Intervollbildvorhersage periodisch zurückzusetzen. Die Periode des Zurücksetzens der Intervollbildvorhersage wird im allgemeinen dazu eingestellt, 30 bis 100 Vollbildern zu entsprechen. Wenn die Intervollbildvorhersage zurückgesetzt wird, wird das Vorhersagesignal fixiert und im wesentlichen Intravollbildcodierung durchgeführt. Das Zurücksetzen verhindert, daß Berechnungsfehler sich zu einem nicht akzeptablen Niveau aufakkumulieren. Die Berechnungsfehler würden aus Fehlercodes resultieren, die in einer Übertragungsleitung erzeugt würden, und Fehlanpassung zwischen Orthogonalwandlern einer Senderseite und einer Empfängerseite in vorhersagender Intervollbildcodierung des rekursiven Typus wie in Fig. 1 gezeigt. Eine kürzere Periode des Zurücksetzens ermöglicht, daß Berechnungsfehler von weniger akkumulieren, verringert aber die Effizienz des Codierens.
Fig. 2 zeigt ein herkömmliches Decodiersystem, das für die Kombination mit dem codierenden System von Fig. 1 entworfen ist. Mit Bezug auf Fig. 2 werden Digitaldaten variabler Länge an einen Decodierer 22 über einen Eingangsanschluß 21 gespeist. Der Decodierer 22 wandelt die Daten variabler Länge zu ursprünglichen Daten fester Länge. Die Ausgangsdaten aus dem Decodierer 22 werden einer inversen Quantisierung durch einen Inversquantisierer 23 unterworfen, so daß er zu einer Darstellenden umgewandelt wird (Einstellung einer Darstellenden). Die Darstellende, die aus dem Inversquantisierer 23 ausgegeben wird, wird einer inversen orthogonalen Transformation durch eine Inverstransformationsvorrichtung 24 unterworfen. Das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 24 entspricht einem Vorhersagefehler (Differenz). Ein Addierer 25 addiert den Vorhersagefehler und ein Einvollbild vorhergehendes Vorhersagesignal, was ein digitalisiertes Videosignal erzeugt. Ein Vollbildspeicher 27 verzögert das Ausgangssignal aus dem Addierer 25 um eine Zeit, die einer Periode eines Vollbildes entspricht. Das Ausgangssignal aus dem Vollbildspeicher 27 wird durch einen räumlichen Tiefpaßfilter (einen räumlichen LPF) 28 geführt, wobei es in das Vorhersagesignal gewandelt wird. Das Vorhersagesignal wird aus dem räumlichen LPF 28 an den Addierer 25 gespeist. Der räumliche LPF 28 ist dem räumlichen LPF 11 des Codiersystems ähnlich.
Das herkömmliche Codiersystem von Fig. 1 und das herkömmliche Decodiersystem von Fig. 2 weisen Probleme wie folgt auf. In dem Fall, wo diese herkömmlichen Systeme zum Aufnehmen und Wiedergeben von Daten in einem Speichermedium wie einer Informationsaufnahmeplatte oder einem Informationsaufnahmeband verwendet werden, ist eine kurze Periode des Zurücksetzens der Intervollbildvorhersage notwendig, um Daten von beliebigen Speicherorten des Aufnahmemediums während eines beliebigen Zugriffes oder einer Suche zu decodieren. Insbesondere erfordert eine visuelle Suche eine sehr kurze Periode des Zurücksetzens der Intervollbildvorhersage, da das Decodieren mit Intervallen von unterschiedlichen Vollbildern durchgeführt wird. Die kurze Periode des Zurücksetzens der Intervollbildvorhersage erniedrigt die Effizienz des Codierens.
In dem Fall der Rückwärtswiedergabe aus dem Aufnahmemedium ist das vorhersagende Decodieren unmöglich, da die Richtung einer Zeitachse der Richtung einer Zeitachse entgegengesetzt ist, welche während des Codierens und Aufnehmens auftritt.
Da die Intervollbildvorhersage das vorhergehende Vollbild verwendet, aber das nachfolgende Vollbild nicht verwendet, neigt die Akkuranz und Effizienz der Vorhersage dazu, inadäquat zu sein. Wenn ein Bild, das durch Daten repräsentiert ist, sich in großem Maß ändert, oder wenn sich eine Szene, die durch Daten repräsentiert ist, ändert, neigt die Intervollbildvorhersage dazu, unzuverlässig zu sein.
Da es für das Codiersystem notwendig ist, auch das Decodierverfahren durchzuführen, neigt der Aufbau des Codiersystems dazu, kompliziert zu sein.

BESCHREIBUNG DES ERSTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

In einem vorhersagenden Intervollbildcodiersystem und einem vorhersagenden Intervollbilddecodiersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung werden wie in Fig. 3 gezeigt, Vollbilder in unabhängige Vollbilder (bezeichnet durch schraff ierte Quadrate) und abhängige Vollbilder (weiße Quadrate) getrennt. Auf die abhängigen Vollbilder wird auch als die Referenzvollbilder Bezug genommen. Auf einer Zeitachse werden die unabhängigen Vollbilder in vorbestimmten gleichen Intervallen entsprechend zwei oder mehr Vollbildern getrennt. Eine vorbestimmte Anzahl abhängiger Vollbilder liegen zwischen zwei benachbarten unabhängigen Vollbildern vor. Anzeigeinformation in einem abhängigen Vollbild wird durch Vorhersage unter Verwendung der vorhergehenden und nachfolgenden unabhängigen Vollbilder codiert.
Fig. 4 zeigt ein vorhersagendes Intervollbildcodiersystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 4 wird ein digitalisiertes Videosignal an einen bewegbaren Kontakt 37c eines Schalters 37 über einen Eingangsanschluß 1 gespeist. Der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 wechselt periodisch zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, und zwar in einer vorbestimmten Periode. Wenn der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 die erste Position annimmt, kontaktiert er mit einem ersten feststehenden Kontakt 37a des Schalters 37 und trennt sich von einem zweiten feststehenden Kontakt 37b des Schalters 37. Wenn der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 die zweite Position einnimmt, kontaktiert er mit dem zweiten feststehenden Kontakt 37b des Schalters 37 und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 37a des Schalters 37. Wie im nachfolgenden klargemacht werden wird, ist, wenn der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 mit dem ersten feststehenden Kontakt 37a des Schalters 37 berührt, das Vollbild, das durch das augenblickliche Eingangsvideosignal repräsentiert ist, als ein unabhängiges Vollbild definiert. Ansonsten ist das Vollbild, das durch das augenblickliche Eingangsvideosignal repräsentiert ist, als ein abhängiges Vollbild definiert.
Wenn der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 mit dem ersten befestigten Kontakt 37a des Schalters 37 berührt, wird das Eingangsvideosignal durch den Schalter 37 zu einem ersten feststehenden Kontakt 38a eines Schalters 38 übertragen. Ein bewegbarer Kontakt 38c des Schalters 38 ist mit einem Eingangsanschluß einer Orthogonaltransformationsvorrichtung 3 verbunden. Der bewegbare Kontakt 38c des Schalters 38 kontaktiert periodisch mit und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 38a und einem zweiten feststehenden Kontakt 38b des Schalters 38 in einer Weise und mit einer Zeitbestimmung ähnlich zu jener des Schalters 37. Spezifischer berührt, wenn der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 mit dem ersten feststehenden Kontakt 37a des Schalters 37 kontaktiert, der bewegbare Kontakt 38c des Schalters 38 mit dem ersten feststehenden Kontakt 38a des Schalters 38, so daß das Eingangsvideosignal weiter durch den Schalter 38 zu der Orthogonaltransformationsvorrichtung 3 übertragen wird.
Wenn der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 37b des Schalters 37 kontaktiert, wird das Eingangsvideosignal durch den Schalter 37 zu einem Multivollbildspeicher 31 übertragen. Der Multivollbildspeicher 31 verzögert das Eingangsvideosignal um eine Zeit, die einer vorbestimmten Anzahl von Vollbildern entspricht. Spezifischer entspricht die Verzögerungszeit des Multivollbildspeichers 31 (N-1) Vollbildern in dem Fall, wo ein unabhängiges Vollbild pro N sukzessiven Vollbildern auftritt und der Buchstabe N eine vorbestimmte natürliche Zahl gleich 2 oder größer bezeichnet. Das Ausgangsvideosignal aus dem Multivollbildspeicher 31 wird an einen Subtrahierer 2 gespeist. Der Subtrahierer 2 subtrahiert ein Vorhersagesignal von dem Videosignal, um ein Vorhersagefehler-(Differenz-)Signal zu erzeugen. Das Vorhersagesignal wird später erklärt werden. Das Vorhersagefehlersignal wird aus dem Subtrahierer 2 zu dem zweiten feststehenden Kontakt 38b des Schalters 38 ausgegeben. Wenn der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 mit dem zweiten feststehenden bzw. befestigten Kontakt 37b des Schalters 37 kontaktiert, kontaktiert der bewegbare Kontakt 38c des Schalters 38 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 38b des Schalters 38, so daß das Vorhersagefehlersignal durch den Schalter 38 zu der Orthogonaltransformationsvorrichtung 3 übertragen wird.
Während Einvollbildperioden, die um gleiche Intervalle entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Vollbildern getrennt sind, d.h. während Perioden, die unabhängigen Vollbildern entsprechen, berührt der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 mit dem ersten feststehenden Kontakt 37a des Schalters 37, während der bewegbare Kontakt 38c des Schalters 38 mit dem ersten feststehenden Kontakt 38a des Schalters 38 berührt. Während anderer Perioden, d.h., während Perioden, die abhängigen Vollbildern entsprechen, kontaktiert der bewegbare Kontakt 37c des Schalters 37 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 37b des Schalters 37, während der bewegbare Kontakt 38c des Schalters 38 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 38b des Schalters 38 kontaktiert.
Das Videosignal des unabhängigen Vollbildes oder das Vorhersagefehlersignal des abhängigen Vollbildes, die aus dem Subtrahierer 2 ausgegeben werden, wird einer Orthogonaltransformation durch die Orthogonaltransformationsvorrichtung 3 unterworfen. Die Orthogonaltransformation erhöht die Effizienz des Codierens. Das Ausgangssignal aus der Orthogonaltransformationsvorrichtung 3 wird durch einen Quantisierer 4 quantisiert. Die Ausgangsdaten aus dem Quantisierer 4 werden durch einen Codierer 5 zu Codes variabler Länge wie Huffman-Codes codiert. Die Codes, die aus dem Codierer 5 ausgegeben werden, werden über einen Ausgangsanschluß 6 übertragen.
Die Ausgangsdaten aus dem Quantisierer 4 werden an einen ersten feststehenden Kontakt 39a eines Schalters 39 angelegt.
Ein zweiter feststehender Kontakt 39b des Schalters 39 weist keine Verbindung zu anderen Schaltkreisen auf. Der bewegbare Kontakt 39c des Schalters 39 ist mit einem Eingangsanschluß eines inversen Quantisierers 7 verbunden. Der bewegbare Kontakt 39c des Schalters 39 kontaktiert periodisch mit und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 39a und einem zweiten feststehenden Kontakt 39b des Schalters 39 in einer Weise und mit einer Zeitbestimmung ähnlich zu jener des Schalters 37. Spezifischer kontaktiert, wenn das Ausgangssignal aus dem Quantisierer 4 ein unabhängiges Vollbild repräsentiert, der bewegbare Kontakt 39c des Schalters 39 mit dem ersten feststehenden Kontakt 39a des Schalters 39, so daß das Ausgangssignal aus dem Quantisierer 4 an den inversen Quantisierer 7 übertragen wird. Wenn das Ausgangssignal aus dem Quantisierer 4 ein abhängiges Vollbild repräsentiert, berührt der bewegbare Kontakt 39c des Schalters 39 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 39b des Schalters 39, so daß die Übertragung des Ausgangssignals aus dem Quantisierer 4 an den inversen Quantisierer 7 unterbrochen wird. Auf diese Weise wird nur das Ausgangssignal aus dem Quantisierer 4, welches ein unabhängiges Vollbild repräsentiert, an den inversen Quantisierer 7 übertragen.
Das Ausgangssignal des unabhängigen Vollbildes aus dem Quantisierer 4 wird einer inversen Quantisierung durch den inversen Quantisierer 7 unterworfen, so daß es zu einer Darstellenden (Einstellung einer Darstellenden) gewandelt wird. Die Darstellende, die aus dem inversen Quantisierer 7 ausgegeben wird, wird einer inversen Orthogonaltransformation durch eine Inverstransformationsvorrichtung 8 unterworfen. Das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 8 entspricht einem reproduzierten Signal eines unabhängigen Vollbildes. Das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 8, d.h. das wiedergegebene Signal eines unabhängigen Vollbildes wird in einen Vollbildspeicher 32 geschrieben.
Ein erster feststehender Kontakt 40a eines Schalters 40 ist mit dem Ausgangsanschluß des Vollbildspeichers 32 verbunden. Ein zweiter feststehender Kontakt 40b des Schalters 40 weist keine Verbindung zu anderen Schaltkreisen auf. Ein bewegbarer Kontakt 40c des Schalters 40 ist mit einem Eingangsanschluß eines Vollbildspeichers 33 verbunden. Der bewegbare Kontakt 40c des Schalters 40 kontaktiert periodisch mit und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 40a und dem zweiten feststehenden Kontakt 40b des Schalters 40 in einer Weise und mit einer Zeitbestimmung ähnlich zu jener des Schalters 37. Spezifischer verbindet sich, wenn das Ausgangssignal aus der Invertransformationsvorrichtung 8, welches das augenblickliche unabhängige Vollbild repräsentiert, in den Vollbildspeicher 32 geschrieben wird, der bewegbare Kontakt 40c des Schalters 40 mit dem ersten feststehenden Kontakt 40a des Schalters 40, so daß das reproduzierte Signal des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes aus dem Vollbildspeicher 32 zu dem Vollbildspeicher 33 über den Schalter 40 transferiert wird. Auf diese Weise werden das wiedergegebene Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes und das reproduzierte Signal des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes in dem Vollbildspeicher 32 bzw. dem Vollbildspeicher 33 vorbereitet.
Das reproduzierte Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes und das reproduzierte Signal des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes bleiben im Vollbildspeicher 32 und im Vollbildspeicher 33 respektive gespeichert, bis der Vollbildspeicher 32 mit dem reproduzierten Signal des nachfolgenden unabhängigen Vollbildes aus der Inverstransformationsvorrichtung 8 gespeist wird. Das reproduzierte Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes und das reproduzierte Signal des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes werden wiederholt aus dem Vollbildspeicher 32 und dem Vollbildspeicher 33 an Multiplizierer 34 bzw. 35 ausgegeben. Spezifischer ist die Anzahl von Malen des Ausgebens des wiedergegebenen Signals des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes und des reproduzierten Signals des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes gleich zu N-1.
Der Multiplizierer 34 multipliziert das wiedergegebene Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes mit einem Gewichtungskoeffizienten α und gibt das Resultat an einen Addierer 36 aus. Der Multiplizierer 35 multipliziert das wiedergegebene Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes mit einem Gewichtungskoeffizienten (1-α) und gibt das Resultat an den Addierer 36 aus. Der Addierer 36 addiert die Resultate der Multiplikationen, was ein Vorhersagesignal erzeugt, das an den Subtrahierer 2 gespeist wird.
Die Gewichtungskoeffizienten α und (1-α) werden in Übereinstimmung mit der Zeitbeziehung zwischen dem abhängigen Vollbild, das in den Subtrahierer 2 eingegeben wird, und den unabhängigen Vollbildern bestimmt, die auf das Vorhersagesignal bezogen sind, die in den Subtrahierer 2 eingegeben werden. Zum Beispiel wird eine lineare Vorhersage bei der Bestimmung der Gewichtungskoeffizienten α und (1-α) verwendet. Spezifischer ist der Gewichtungskoeffizient α gegeben durch die folgende Gleichung.
α = (m - mp)/N
wobei das Zeichen m die Ordnungszahl (1, 2, 3, . ..) des Vollbildes bezeichnet, der ein codiertes Objekt ist; das Zeichen mp die Ordnungszahl (0, N, 2N, ...) des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes bezeichnet; die Zahl m größer als die Zahl mp ist; und das Zeichen N eine vorbestimmte natürliche Zahl gleich oder größer als 2 bezeichnet.
Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Vollbildzahl und dem Niveau des Vorhersagesignals (dem Vorhersagewert) in dem Fall, wo die Zahl N gleich 4 ist. In der Erzeugung des Vorhersagesignals wird ein größeres Gewicht dem unabhängigen Vollbild angeboten, das dem abhängigen Zielvollbild näher ist, während ein kleineres Gewicht dem anderen unabhängigen Vollbild angeboten wird. Wie aus Fig. 5 zu verstehen ist, werden in dem Fall, wo die Anzeigeinformation aus abhängigen Vollbildern linear von der Anzeigeinformation des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes zu der Anzeigeinformation des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes variiert, sehr akkurate Vorhersagewerte dargeboten.
In dem Codiersystem von Fig. 1 bestimmt der Betrieb der Schalter 37 und 38 unabhängige Vollbilder, welche in einer Zeitachse mit gleichen Intervallen entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Vollbildern getrennt sind. Zusätzlich werden abhängige Vollbilder zwischen unabhängigen Vollbildern definiert. Die Intervollbildkorrelation zwischen codierten Daten wird bei jedem unabhängigen Vollbild geschnitten. Daher wird eine visuelle Suche ermöglicht, nur indem die Daten der unabhängigen Vollbilder decodiert werden, oder indem ein wahlweiser Zugriff in der Einheit entsprechend unabhängigen Vollbildern durchgeführt wird.
In dem Codiersystem von Fig. 1 wird das Vorhersagesignal erzeugt, indem die Daten der zwei benachbarten unabhängigen Vollbilder mit variablen Gewichtungsparametern addiert werden. Spezifischer werden die Gewichtungskoeffizienten α und (1-α), die in der Erzeugung des Vorhersagesignals verwendet werden, in Übereinstimmung mit der Zeitbeziehung zwischen dem abhängigen Vollbild, das in den Subtrahierer 2 eingegeben wird, und den unabhängigen Vollbildern bestimmt, die auf das Vorhersagesignal bezogen sind, die in den Subtrahierer 2 eingegeben werden. Daher kann die Vorhersage der Variation der Anzeigeinformation zwischen sukzessiven Vollbildern gut folgen, und ein S/N (ein Signal-zu-Rausch-Verhältnis) des Vorhersagesignals kann hoch sein.
In dem Codiersystem von Fig. 1 werden codierte Daten symmetrisch auf einer Zeitachse angeordnet, so daß eine umgekehrte Reproduktion von Daten aus einem Aufnahmemedium realisiert werden kann.
Die Schalter 37-40 werden im Ansprechen auf ein Schaltsteuersignal gewechselt. Fig. 11 zeigt einen Schaltkreis zum Erzeugen des Schaltsteuersignals. Wie in Fig. 11 gezeigt, umfaßt der Schaltsteuerschaltkreis einen Vollbildsyncseparator 501, welcher ein Vollbildsyncsignal aus dem Eingangsvideosignal trennt. Wie in Fig. 12 gezeigt, weist das Vollbildsyncsignal einen Zug aus Pulsen auf. Die Pulse des Vollbildsyncsignals, die aus dem Vollbildsyncseparator 501 ausgegeben werden, werden durch einen Zähler 502 gezählt. Jedesmal, daß vier sukzessive Pulse des Vollbildsyncsignals durch den Zähler 502 gezählt werden, gibt der Zähler 502 einen Puls wie in Fig. 12 gezeigt aus. Die Dauer von jedem Ausgangspuls aus dem Zähler 502 stimmt mit der Einvollbild-Periode überein. Die sequentiell ausgegebenen Pulse aus dem Zähler 502 setzen die Schaltsteuersignale zusammen, die an die Schalter 37-40 gespeist werden.
Fig. 6 zeigt ein vorhersagendes Intervollbilddecodiersystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 6 werden Digitaldaten variabler Länge an einen Decodierer 22 über einen Eingangsanschluß 21 gespeist. Der Decodierer 22 wandelt die Daten variabler Länge zu Originaldaten fester Länge um. Die Ausgangsdaten aus dem Decodierer 22 werden einer inversen Quantisierung durch einen inversen Quantisierer 23 unterworfen, so daß sie zu einer Darstellenden umgewandelt werden (Einstellung einer Darstellenden). Die Darstellende, die aus dem inversen Quantisierer 23 ausgegeben wird, wird einer inversen orthogonalen Transformation durch eine Inverstransformationsvorrichtung 24 unterworfen. Für unabhängige Vollbilder entspricht das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 24 einem reproduzierten Videosignal. Für abhängige Vollbilder entspricht das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 24 einem Vorhersagefehlersignal.
Das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 24 wird an einen bewegbaren Kontakt 47c eines Schalters 47 angelegt. Ein erster feststehender Kontakt 47a des Schalters 47 wird mit einem Eingangsanschluß eines Vollbildspeichers 42 verbunden. Ein zweiter feststehender Kontakt 47b des Schalters 47 ist mit einem Addierer 41 verbunden. Der bewegbare Kontakt 47c des Schalters 47 wechselt periodisch zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position, und zwar mit einer vorbestimmten Periode. Wenn der bewegbare Kontakt 47c des Schalters 47 die erste Position einnimmt, kontaktiert er mit dem ersten feststehenden Kontakt 47a des Schalters 47 und trennt sich von dem zweiten feststehenden Kontakt 47b des Schalters 47. Wenn der bewegbare Kontakt 47c des Schalters 47 die zweite Position einnimmt, kontaktiert er mit dem zweiten feststehenden Kontakt 47b des Schalters 47 und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 47a des Schalters 47. Wenn das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 24 ein unabhängiges Vollbild repräsentiert, berührt der bewegbare Kontakt 47c des Schalters 47 mit dem ersten feststehenden Kontakt 47a des Schalters 47, so daß das unabhängige Vollbild-Signal an den Vollbildspeicher 42 gespeist und dort hineingeschrieben wird. Wenn das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 24 ein unabhängiges Vollbild repräsentiert, kontaktiert der bewegbare Kontakt 47c des Schalters 47 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 47b des Schalters 47, so daß das Abhängiges-Vollbild-Signal an den Addierer 41 gespeist wird.
Der Addierer 41 addiert das Abhängiges-Vollbild-Signal und ein Vorhersagesignal, was ein digitalisiertes Videosignal eines abhängigen Vollbildes reproduziert. Das Vorhersagesignal wird später erklärt werden. Der Addierer 41 gibt das reproduzierte Videosignal eines abhängigen Vollbildes an einen zweiten feststehenden Kontakt 48b eines Schalters 48 aus. Ein erster feststehender Kontakt 48a des Schalters 48 ist mit einem ersten feststehenden Kontakt 49a eines Schalters 49 verbunden, welcher später erklärt werden wird. Ein bewegbarer Kontakt 48c des Schalters 48 ist mit einem Ausgangsanschluß 26 verbunden. Der bewegbare Kontakt 48c des Schalters 48 kontaktiert periodisch mit dem ersten feststehenden Kontakt 48a und dem zweiten feststehenden Kontakt 48b des Schalters 48 und trennt sich von diesem, und zwar in einer Weise und einer Zeitbestimmung ähnlich zu jener des Schalters 47. Spezifischer kontaktiert, wenn der Addierer 41 das reproduzierte Videosignal eines abhängigen Vollbildes ausgibt, der bewegbare Kontakt 48c des Schalters 48 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 48b des Schalters 48, so daß das abhängige Vollbild-Videosignal aus dem Addierer 41 an den Ausgangsanschluß 26 über den Schalter 48 übertragen wird.
Wie vorhergehend beschrieben, wird das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 24, welches mit dem reproduzierten Signal eines unabhängigen Vollbildes übereinstimmt, in den Vollbildspeicher 42 geschrieben. Ein bewegbarer Kontakt 49c eines Schalters 49 ist mit dem Ausgangsanschluß des Vollbildspeichers 42 verbunden. Ein erster feststehender Kontakt 49a des Schalters 49 ist mit einem Eingangsanschluß eines Vollbildspeichers 43 verbunden. Ein zweiter feststehender Kontakt 49b des Schalters 49 weist keine Verbindung mit anderen Schaltkreisen auf. Der bewegbare Kontakt 49c des Schalters 49 kontaktiert periodisch mit dem ersten feststehenden Kontakt 49a und dem zweiten feststehenden Kontakt 49b des Schalters 49 und trennt sich davon, und zwar in einer Weise und einer Zeitbestimmung ähnlich zu jener des Schalters 47. Spezifischer verbindet sich, wenn das Ausgangssignal aus der Inverstransformationsvorrichtung 24 das augenblickliche unabhängige Vollbild repräsentiert und so in den Vollbildspeicher 42 geschrieben wird, der bewegbare Kontakt 49c des Schalters 49 mit dem ersten feststehenden Kontakt 49a des Schalters 49, so daß das reproduzierte Signal des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes aus dem Vollbildspeicher 42 zu dem Vollbildspeicher 43 über den Schalter 49 übertragen wird. Zur gleichen Zeit verbindet sich der bewegbare Kontakt 48c des Schalters 48 mit dem ersten feststehenden Kontakt 48a des Schalters 48, so daß das reproduzierte Signal des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes aus dem Vollbildspeicher 42 zu dem Ausgangsanschluß 26 über die Schalter 48 und 49 übertragen wird. Wie aus der vorhergehenden Beschreibung zu verstehen ist, sind das reproduzierte Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes und das reproduzierte Signal des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes in dem Vollbildspeicher 42 und dem Vollbildspeicher 43 respektive vorbereitet.
Das reproduzierte Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes und das reproduzierte Signal des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes bleiben in dem Vollbildspeicher 42 und dem Vollbildspeicher 43 respektive gespeichert, bis der Vollbildspeicher 42 mit dem reproduzierten Signal des nachfolgenden unabhängigen Vollbildes aus der Inverstransformationsvorrichtung 24 gespeist wird. Das reproduzierte Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes und das reproduzierte Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes werden wiederholt aus dem Vollbildspeicher 42 und dem Vollbildspeicher 43 an Multiplizierer 44 bzw. 45 ausgegeben. Spezifischer ist die Anzahl von Malen des Ausgebens des reproduzierten Signals des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes und des reproduzierten Signals des vorhergehenden unabhängigen Vollbildes gleich mit N-1.
Der Multiplizierer 44 multipliziert das reproduzierte Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes mit einem Gewichtungskoeffizienten α und gibt das Resultat an einen Addierer 46 aus. Der Multiplizierer 45 multipliziert das reproduzierte Signal des augenblicklichen unabhängigen Vollbildes mit einem Gewichtungskoeffizienten (1-α) und gibt das Resultat an den Addierer 46 aus. Der Addierer 46 addiert die Resultate der Multiplikationen, was ein Vorhersagesignal erzeugt, das an den Addierer 41 gespeist wird. Die Gewichtungskoeffizienten α und (1-α) werden ähnlich zu der Bestimmung der Gewichtungskoeffizienten in dem Codiersystem von Fig. 4 bestimmt.
Die Schalter 47-49 werden im Ansprechen auf ein Steuersignal gewechselt, das durch einen Schaltkreis ähnlich zu dem Schaltkreis von Fig. 11 erzeugt wird.
Während der Verarbeitung des Eingangsvideosignals durch das Codiersystem von Fig. 4 werden unabhängige Vollbilder relativ zu abhängigen Vollbildern vorgeschoben. Um auf dieses Voreilen der unabhängigen Vollbilder zu kompensieren, wird das reproduzierte Videosignal eines unabhängigen Signals aus dem Vollbildspeicher 42 an den Ausgangsanschluß 26 ausgegeben, wenn der Vorhersageprozeß, der auf abhängige Vollbilder zwischen zwei unabhängigen Vollbildern bezogen ist, abgeschlossen ist. Demgemäß wirkt der Vollbildspeicher 42 auch, um die Zeitkorrektur durchzuführen.

BESCHREIBUNG DES ZWEITEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGBEISPIELS

Fig. 7 zeigt ein vorhersagendes Intervollbildcodiersystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung, welches dem Ausführungsbeispiel von Fig. 4 außer bezüglich später erklärter Entwürfe ähnlich ist.
In dem Codiersystem von Fig. 7 sind der inverse Quantisierer 7, die Inverstransformationsvorrichtung 8 und der Schalter 39 (siehe Fig. 4) weggelassen, während der Eingangsanschluß des Vollbildspeichers 32 mit dem ersten feststehenden Kontakt 37a des Schalters 37 verbunden ist.
Wenn das Eingangsvideosignal eines unabhängigen Vollbildes an die Orthogonaltransformationsvorrichtung 3 über die Schalter 37 und 38 gespeist wird, wird das unabhängige Vollbildsignal auch an den Vollbildspeicher 32 gespeist und dort hineingeschrieben. Demgemäß wird das Eingangsvideosignal der unabhängigen Vollbilder direkt in der Erzeugung eines Vorhersagesignals verwendet, das an den Subtrahierer 2 gespeist wird. Es sollte bemerkt werden, daß in dem Codiersystem von Fig. 4 das Resultat der Verarbeitung des Eingangsvideosignals eines unabhängigen Vollbildes durch die Vorrichtungen 3, 4, 7 und 8 bei der Erzeugung eines Vorhersagesignals verwendet wird.
Das Codiersystem von Fig. 7 erübrigt einen Decodierprozeß. Zusätzlich weist das Codiersystem von Fig. 7 Vorteile auf, die jenen des Codiersystems von Fig. 4 ähnlich sind.

BESCHREIBUNG DES DRITTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

In einem vorhersagenden Intervollbildcodiersystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung werden Vollbilder in unabhängige Vollbilder und abhängige Vollbilder wie in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3-6 getrennt.
Fig. 8 zeigt ein vorhersagendes Intervollbildcodiersystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung. Mit Bezug auf Fig. 8 wird ein digitalisiertes Videosignal an einen bewegbaren Kontakt 142c eines Schalters 142 über einen Eingangsanschluß 101 gespeist. Der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 wechselt periodisch zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position mit einer vorbestimmten Periode. Wenn der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 die erste Position annimmt, kontaktiert er mit einem ersten feststehenden Kontakt 142a des Schalters 142 und trennt sich von einem zweiten feststehenden Kontakt 142b des Schalters 142. Wenn der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 die zweite Position annimmt, kontaktiert er mit dem zweiten feststehenden Kontakt 142b des Schalters 142 und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 142a des Schalters 142. Wie im nachfolgenden klargemacht werden wird, ist, wenn der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 mit dem ersten feststehenden Kontakt 142a des Schalters 142 berührt, das Vollbild, das durch das augenblickliche Eingangsvideosignal repräsentiert ist, als ein unabhängiges Vollbild definiert. Andernfalls ist das Vollbild, das durch das augenblickliche Eingangsvideosignal repräsentiert ist, als ein abhängiges Vollbild definiert.
Wenn der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 den ersten feststehenden Kontakt 142a des Schalters 142 berührt, wird das Eingangsvideosignal durch den Schalter 142 zu einem ersten feststehenden Kontakt 143a eines Schalters 143 übertragen. Ein bewegbarer Kontakt 143c des Schalters 143 ist mit einem Eingangsanschluß einer Orthogonaltransformationsvorrichtung 103 verbunden. Der bewegbare Kontakt 143c des Schalters 143 kontaktiert periodisch mit und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 143a und einem zweiten feststehenden Kontakt 143b des Schalters 143 in einer Weise und mit einer Zeitbestimmung ähnlich zu jener des Schalters 142. Spezifischer berührt, wenn der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 mit dem ersten feststehenden Kontakt 142a des Schalters 142 berührt, der bewegbare Kontakt 143c des Schalters 143 mit dem ersten feststehenden Kontakt 143a des Schalters 143, so daß das Eingangsvideosignal weiter durch den Schalter 143 an die Orthogonaltransformationsvorrichtung 103 übertragen wird.
Wenn der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 142b des Schalters 142 kontaktiert, wird das Eingangsvideosignal durch den Schalter 142 an einen Multivollbildspeicher 131 übertragen. Der Multivollbildspeicher 131 verzögert das Eingangsvideosignal um eine Zeit, die einer vorbestimmten Anzahl von Vollbildern entspricht. Spezifischer entspricht die Verzögerungszeit des Multivollbildspeichers 131 (N-1) Vollbildern in dem Fall, wo ein unabhängiges Vollbild pro N sukzessiven Vollbildern auftritt und der Buchstabe N eine vorbestimmte natürliche Zahl gleich 2 oder größer bezeichnet. Das Ausgangsvideosignal aus dem Multivollbildspeicher 131 wird an einen Subtrahierer 102 gespeist. Der Subtrahierer 102 subtrahiert ein Vorhersagesignal von dem Videosignal, um ein Vorhersagefehler-(Differenz-)Signal zu erzeugen. Das Vorhersagesignal wird später erklärt werden. Das Vorhersagefehlersignal wird aus dem Subtrahierer 102 an den zweiten feststehenden Kontakt 143b des Schalters 143 ausgegeben. Wenn der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 142b des Schalters 142 berührt, kontaktiert der bewegbare Kontakt 143c des Schalters 143 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 143b des Schalters 143, so daß das Vorhersagefehlersignal durch den Schalter 143 zu der Orthogonaltransformationsvorrichtung 103 übertragen wird.
Während Einvollbild-Perioden, die um gleiche Intervalle entsprechend einer vorbestimmten Anzahl von Vollbildern getrennt sind, d.h. während Perioden entsprechend unabhängiger Vollbilder, kontaktiert der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 mit dem ersten feststehenden Kontakt 142a des Schalters 142, während der bewegbare Kontakt 143c des Schalters 143 mit dem ersten feststehenden Kontakt 143a des Schalters 143 kontaktiert. Während anderer Perioden, d.h. während Perioden, die abhängigen Vollbildern entsprechen, kontaktiert der bewegbare Kontakt 142c des Schalters 142 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 142b des Schalters 142, während der bewegbare Kontakt 143c des Schalters 143 mit dem zweiten feststehenden Kontakt 143b des Schalters 143 kontaktiert.
Das Videosignal des unabhängigen Vollbildes oder das Vorhersagefehlersignal des abhängigen Vollbildes, das aus dem Subtrahierer 102 ausgegeben wird, wird einer Orthogonaltransformation durch die Orthogonaltransformationsvorrichtung 103 unterworfen. Die Orthogonaltransformation erhöht die Effizienz des Codierens. Das Ausgangssignal aus der Orthogonaltransformationsvorrichtung 103 wird durch einen Quantisierer 104 quantisiert. Die Ausgangsdaten aus dem Quantisierer 104 werden durch einen Codierer 105 zu Codes variabler Länge wie Huffman-Codes codiert. Die Codes, die aus dem Codierer 105 ausgegeben werden, werden über einen Ausgangsanschluß 106 übertragen.
Das unabhängige Vollbild-Videosignal wird über den Schalter 142 übertragen und in einen Vollbildspeicher 132 geschrieben. Ein bewegbarer Kontakt 144c eines Schalters 144 ist mit einem Ausgangsanschluß des Vollbildspeichers 132 verbunden. Ein erster feststehender Kontakt 144a des Schalters 144 ist mit einem Eingangsanschluß eines Vollbildspeichers 133 verbunden. Ein zweiter feststehender Kontakt 144b des Schalters 144 weist keine Verbindung zu anderen Schaltkreisen auf. Der bewegbare Kontakt 144c des Schalters 144 kontaktiert periodisch mit und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 144a und dem zweiten feststehenden Kontakt 144b des Schalters 144 in einer Weise und mit einer Zeitbestimmung ähnlich zu jener des Schalters 142. Spezifischer verbindet sich, wenn das augenblickliche unabhängige Vollbild-Signal über den Schalter 142 übertragen wird und in den Vollbildspeicher 132 geschrieben wird, der bewegbare Kontakt 144c des Schalters 144 mit dem ersten feststehenden Kontakt 144a des Schalters 144, so daß das vorhergehende unabhängige Vollbildsignal aus den Vollbildspeichern 132 zu dem Vollbildspeicher 133 über den Schalter 144 übertragen wird. Auf diese Weise werden das augenblickliche Signal des unabhängigen Vollbildes und das vorhergehende Signal des unabhängigen Vollbildes in dem Vollbildspeicher 132 bzw. dem Vollbildspeicher 133 vorbereitet.
Das augenblickliche Signal des unabhängigen Vollbildes und das vorhergehende Signal des unabhängigen Vollbildes bleiben in dem Vollbildspeicher 132 bzw. dem Vollbildspeicher 133 gespeichert, bis der Vollbildspeicher 132 mit dem nachfolgenden unabhängigen Vollbildsignal über den Schalter 142 gespeist wird. Das augenblickliche unabhängige Vollbildsignal und das vorhergehende unabhängige Vollbildsignal werden wiederholt aus dem Vollbildspeicher 132 und dem Vollbildspeicher 133 ausgegeben, und zwar an Positionsschieber 134 und 135. Der Positionsschieber 134 verschiebt das augenblickliche unabhängige Vollbildsignal um eine Größe zweidimensional, welche durch einen Verschiebeberechner 136 bestimmt wird. In ähnlicher Weise verschiebt der Positionsschieber 135 das vorhergehende Signal des unabhängigen Vollbildes um eine Größe, welche durch den Verschiebeberechner 136 bestimmt ist.
Der Positionsschieber 134 umfaßt einen Adreßgenerator und einen zeitlichen Speicher, in welchen das augenblickliche unabhängige Vollbildsignal geschrieben und aus welchem es heraus gelesen wird, und zwar in Übereinstimmung mit einem Adreßsignal aus dem Adreßgenerator. Während des Auslesens des Signals aus dem temporären Speicher verschiebt der Adreßgenerator Adressen relativ zu den Schreibadressen in Übereinstimmung mit einem Signal aus dem Schiebeberechner 136, um die zweidimensionale Verschiebung des augenblicklichen unabhängigen Vollbildsignals vorzusehen. Der Positionsschieber 135 ist ähnlich zum Positionsschieber 134 entworfen.
Ein Ausgangssignal aus dem Vektordifferenzdetektor 141, welches einen Bewegungsdetektor repräsentiert, wird in den Verschiebeberechner 136 eingegeben. Der Verschiebeberechner 136 multipliziert den Bewegungsvektor mit (N-i), was eine Größe der Verschiebung erzeugt, die an den Positionsschieber 134 gespeist wird. Zusätzlich multipliziert der Schiebeberechner 136 den Bewegungsvektor mit (-i), was eine Größe der Verschiebung erzeugt, die an den Positionsschieber 135 gespeist wird. Der Buchstabe i bezeichnet die Ordnungszahl eines vorhergesagten Vollbildes, welches im Hinblick auf die Zeitbeziehung zwischen Vollbildern bestimmt wird. Spezifischer ist die Zahl i 0 für jedes unabhängige Vollbild und variiert als i = 1, 2, 3, ... (N-i) für abhängige Vollbilder.
Ausgangssignale aus den Positionsschiebern 134 und 135 werden an Multiplizierer 137 und 138 respektive gespeist. Der Multiplizierer 137 multipliziert das Ausgangssignal aus dem Positionsschieber 137 mit einem Gewichtungskoeffizienten ol und speist das Resultat an einen Addierer 139. Der Multiplizierer 138 multipliziert das Ausgangssignal aus dem Positionsschieber 135 mit einem Gewichtungskoeffizienten (1-α) und speist das Resultat an den Addierer 139. Der Addierer 139 addiert die Resultate der Multiplikationen, was ein Vorhersagesignal erzeugt, das an den Subtrahierer 102 gespeist wird. Beispielsweise wird gemäß einer linearen Vorhersage der Gewichtungskoeffizient α definiert als i/N.
Das augenblickliche unabhängige Vollbildvideosignal wird über den Schalter 142 an einen Bewegungsvektordetektor 140 übertragen. Das vorhergehende unabhängige Vollbildvideosignal wird aus dem Vollbildspeicher 132 an den Bewegungsvektordetektor 140 gespeist. Der Bewegungsvektordetektor 140 detektiert Bewegungsvektoren aus dem augenblicklichen unabhängigen Vollbildsignal und dem vorhergehenden unabhängigen Vollbildsignal in einer bekannten Weise wie als Blockanpaßverfahren. Der Bewegungsvektordetektor 140 gibt ein Signal aus, das für die detektierten Bewegungsvektoren des Vektordifferenzdetektors 141 repräsentativ ist.
Wie in Fig. 9 gezeigt, umfaßt der Bewegungsvektordetektor 140 RAMs 153 und 154, die das augenblickliche unabhängige Vollbildsignal und das vorhergehende unabhängige Vollbildsignal über Eingangsanschlüsse 151 und 152 respektive empfangen. Das augenblickliche unabhängige Vollbildsignal und das vorhergehende unabhängige Vollbildsignal werden in die RAMs 153 bzw. 154 geschrieben. Jedes der Signale, das in den RAMs 153 und 154 abgelegt ist, wird in räumliche Bereiche geteilt, deren Zahl größer als die Zahl räumlicher Bereiche entsprechend Blöcken von 8x8 oder 16x16 Pixeln ist, welche in der Bestimmung von Bewegungsvektoren verwendet werden.
Da Bewegungsvektoren für abhängige Vollbilder zwischen dem augenblicklichen unabhängigen Vollbild und dem vorhergehenden unabhängigen Vollbild verwendet werden, ist es notwendig, zwei unabhängige Vollbilder in ähnlicher Weise handzuhaben. Daher werden die zwei Vollbilder symmetrisch während der Bestimmung der Bewegungsvektoren bewegt.
Während des Schreibens des Signals in jedes der RAMs 153 und 154 werden Adressen, die an jedes der RAMs 153 und 154 gespeist werden, direkt durch Hauptadressen von Pixeln in Blökken gebildet. Während des Lesens des Signals aus jedem der RAMs 153 und 154 werden Adressen, die an jedes der RAMs 153 und 154 gespeist werden, um einen Wert von Bewegungsvektoren modifiziert, welches in einem Vektorgenerator 155 erzeugt werden. Das Schreiben des Signals in jedes der RAMs 153 und 154 wird einmal für jedes unabhängige Vollbild ausgeführt, während das Lesen des Signals aus jedem der RAMs 153 und 154 eine Anzahl von Malen wiederholt wird, welche der Anzahl von Bewegungsvektoren gleich ist. Die Adressenverschiebung ist aus einem Vektor zusammengesetzt, welcher durch einen Vektorgenerator 155 in Übereinstimmung mit Intervallen von N Vollbildern erzeugt wird. Zum Beispiel umfaßt der Vektorgenerator 155 einen Zähler.
Spezifischer werden Adressen bei dem RAM 153 für das augenblickliche unabhängige Vollbild erzeugt, indem der Vektorausgang aus dem Vektorgenerator 155 zu einem Ausgangssignal aus einem Hauptadreßgenerator 156 addiert wird. Diese Addition wird durch einen Addierer 157 durchgeführt. Zum Beispiel umfaßt der Hauptadreßgenerator 156 einen Zähler. Adressen an dem RAM 154 für das vorhergehende unabhängige Vollbild werden durch Subtrahieren des Vektorausgangs aus dem Vektorgenerator 155 von einem Ausgangssignal des Hauptadreßgenerators 156 erzeugt. Diese Subtraktion wird durch einen Subtrahierer 158 durchgeführt.
Ein Subtrahierer 159 berechnet eine Differenz zwischen den Ausgangsdaten aus den RAMs 153 und 154. Eine Quadrierungsvorrichtung 160 berechnet das Quadrat der Datendifferenz. Ein Integrator 161 akkumuliert die Ausgangsdaten aus der Quadrierungsvorrichtung 160 während eines Intervalls, das einer Periode eines Blockes entspricht. Der Integrator 161 erhält einen mittleren quadratischen Fehler für einen Einstellvektor.
Der Abschnitt, der einem Teil entspricht, der durch die unterbrochene Linie in Fig. 9 umgeben ist, umfaßt die Vorrichtungen 153, 154, 156, 157, 158, 159, 160 und 161. Dieser Abschnitt führt einen Prozeß des Bestimmens eines mittleren quadratischen Fehlers aus. Für jeden Einstellvektor in jedem Block wird der detektierende Prozeß wiederholt eine Anzahl von Malen ausgeführt, welche der Anzahl von Pixeln innerhalb eines Blockes gleich ist.
Die mittleren quadratischen Fehler respektiver Vektoren werden sequentiell aus dem Integrator 161 an einen Vektorauswähler 162 gespeist. Der Vektorauswähler 162 detektiert den kleinsten unter den mittleren quadratischen Fehlern und gibt den Bewegungsvektor entsprechend dem ausgewählten kleinsten mittleren Quadratfehler als einen Bewegungsdetektor V' aus, der eine Bewegung entsprechend jedem der Blöcke eines Vollbildes repräsentiert. Zum Beispiel umfaßt der Vektorauswähler 162 einen Auswähler des kleinsten Wertes des seriellen Eingangstypus, welcher aus einer Kombination von Haltegliedern und Komparatoren zusammengesetzt ist. Der Bewegungsvektor V' wird für jeden Block erzeugt. Die Bewegungsvektoren von einem Vollbild werden in einem Vollbildspeicher 163 abgelegt. Während des Vorhersageverfahrens für abhängige Vollbilder zwischen zwei aufeinanderfolgenden unabhängigen Vollbildern werden die Bewegungsvektoren wiederholt aus dem Vollbildspeicher 163 ausgelesen und über einen Ausgangsanschluß 164 an den Vektordifferenzdetektor 141 übertragen.
Zurückkehrend zu Fig. 8 führt der Vektordifferenzdetektor 141 ein Verfahren des Berechnens von Differenzen zwischen Vektoren und jedem vorhergesagten Vollbild aus. Wie im nachfolgenden deutlich gemacht werden wird, sind einige Schaltkreiskomponenten dem Vektordifferenzdetektor 141 und dem Bewegungsvektordetektor 140 gemein.
Der Vektordifferenzdetektor 141 wird mit dem Signals des abhängigen Vollbildes aus dem Multivollbildspeicher 131 gespeist. Ein erster feststehender Kontakt 145d und ein zweiter feststehender Kontakt 145e eines Schalters 145 sind mit den Ausgangsanschlüssen der Vollbildspeicher 132 und 133 respektive verbunden. Ein bewegbarer Kontakt 145f des Schalters 145 ist mit dem Vektordifferenzdetektor 141 verbunden. Der bewegbare Kontakt 145f des Schalters 145 wechselt periodisch zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position mit einer vorbestimmten Periode. Wenn der bewegbare Kontakt 145f des Schalters 145 die erste Position annimmt, kontaktiert er mit dem ersten feststehenden Kontakt 145d des Schalters 145 und trennt sich von dem zweiten feststehenden Kontakt 145e des Schalters 145, so daß das vorhergehende unabhängige Vollbildsignal aus dem Vollbildspeicher 133 an den Vektordifferenzdetektor 141 über den Schalter 145 gespeist wird. Wenn der bewegbare Kontakt 145f des Schalters 145 die zweite Position annimmt, berührt er mit dem zweiten feststehenden Kontakt 145e des Schalters 145 und trennt sich von dem ersten feststehenden Kontakt 145d des Schalters 145, so daß das augenblickliche unabhängige Vollbildsignal aus dem Vollbildspeicher 132 an den Vektordifferenzdetektor 141 über den Schalter 145 gespeist wird. Auf diese Weise werden das augenblickliche unabhängige Vollbildsignal und das vorhergehende unabhängige Vollbildsignal alternierend an den Vektordifferenzdetektor 141 gespeist.
Spezifischer wird der Schalter 145 im Ansprechen auf die Ordnungszahl eines Vollbildes gewechselt, so daß eines des augenblicklichen unabhängigen Vollbildsignales und des vorhergehenden unabhängigen Vollbildsignales alternierend und periodisch ausgewählt und an den Vektordifferenzdetektor 141 gespeist wird. Das ausgewählte des augenblicklichen unabhängigen Vollbildsignals und des vorhergehenden unabhängigen Vollbildsignals bezieht sich auf ein größeres Gewicht in der Vorhersageberechnung.
Wie in Fig. 10 gezeigt, umfaßt der Vektordifferenzdetektor 141 die RAMs 153 und 154, die das abhängige Vollbildsignal empfangen und das unabhängige Vollbildsignal, und zwar über die Eingangsanschlüsse 151 bzw. 152. Das Abhängige-Vollbild-Signal und das Unabhängiges-Vollbild-Signal werden in die RAMs 153 und 154 respektive geschrieben.
Der Bewegungsvektor V', der zwischen dem augenblicklichen unabhängigen Vollbild und dem vorhergehenden unabhängigen Vollbild bestimmt wird, wird aus dem Bewegungsvektordetektor 140 an einen Addierer 167 über einen Eingangsanschluß 165 gespeist. Der Addierer 167 addiert den Bewegungsvektor V' und einen Ausgangswert vd aus einem Vektordifferenzgenerator 166, was einen resultierenden Vektor erzeugt. Zum Beispiel umfaßt der Vektordifferenzgenerator 166 einen Zähler.
Eine bekannte Detektion von Bewegungsvektoren verwendet ein Verfahren, in welchem erste Vektoren mit einer niedrigen Verteilungsdichte gesetzt sind und dann zweite Vektoren um die ersten Vektoren mit einer hohen Verteilungsdichte eingestellt sind. Der Ausgangswert vd aus dem Vektordifferenzgenerator 166 entspricht einer Vektordifferenz, die in bezug auf die Einstellung der zweiten Vektoren in dem bekannten Verfahren bestimmt ist.
Ein Multiplizierer 168 multipliziert den resultierenden Vektor mit (-i) für das vorhergehende unabhängige Vollbild. Der Multiplizierer 168 multipliziert den resultierenden Vektor mit (N-i) für das augenblickliche unabhängige Vollbild. Der Buchstabe i bezeichnet die Ordnungszahl eines vorhergesagten Vollbildes, welches im Hinblick auf die Zeitbeziehung zwischen Vollbildern bestimmt ist. Spezifischer ist die Zahl i 0 für jedes unabhängige Vollbild und variiert als i = 1, 2, 3, ..., (N-i) für abhängige Vollbilder. Das Ausgangssignal aus dem Multiplizierer 168 repräsentiert eine Adressenverschiebung.
Während des Schreibens des Signals in jedes der RAMs 153 und 154 werden Adressen, die an jedes der RAMs 153 und 154 gespeist werden, direkt durch Hauptadressen von Pixeln in Blökken gebildet. Während des Lesens des Signals aus dem RAM 153 werden Adressen, die an das RAM 153 gespeist werden, ebenfalls direkt durch die Hauptadressen gebildet. Während des Lesens des Signals aus dem RAM 154 werden Adressen, die an das RAM 154 gespeist werden, gebildet, indem eine Adressenverschiebung zu den Hauptadressen addiert wird.
Spezifischer werden Leseadressen an dem RAM 154 für das unabhängige Vollbild erzeugt, indem die Adressenverschiebung aus dem Multiplizierer 168 zu dem Ausgangssignal aus dem Hauptadressengenerator 156 addiert wird. Diese Addition wird durch einen Addierer 169 durchgeführt. Das Ausgangssignal aus dem Hauptadressengenerator 156 wird an den RAM 153 als Lese- und Schreibadressen gespeist.
Der Subtrahierer 159 berechnet eine Differenz zwischen den Ausgangsdaten aus den RAMs 153 und 154. Die Quadrierungsvorrichtung 160 berechnet das Quadrat der Datendifferenz. Der Integrator 161 akkumuliert die Ausgangsdaten aus der Quadriervorrichtung 160 während eines Intervalls, das einer Periode eines Blockes entspricht. Der Integrator 161 erhält einen mittleren Quadratfehler für einen Einstellvektor.
Die mittleren quadratischen Fehler von respektiven Vektoren werden sequentiell aus dem Integrator 161 an den Vektorauswähler 162 gespeist. Der Vektorauswähler 162 detektiert den kleinsten unter den mittleren quadratischen Fehlern und gibt den Bewegungsvektor entsprechend dem detektierten kleinsten mittleren quadratischen Fehler als einen Bewegungsvektor dV' aus, der eine Bewegung entsprechend jedem der Blöcke von einem Vollbild repräsentiert. Der Bewegungsvektor dV' wird für jeden Block erzeugt. Ein Addierer 170 addiert den Bewegungsvektor dV' und den Bewegungsvektor V', was einen Schlußbewegungsvektor V erzeugt. Der Schlußbewegungsvektor V, der aus dem Addierer 170 ausgegeben wird, wird über den Ausgangsanschluß 164 an den Verschiebeberechner 136 und an einen Codierer 113 (siehe Fig. 8) übertragen. Die Ausgangsdaten aus dem Vektordifferenzdetektor 141 werden durch den Codierer 113 zu Codes variabler Länge wie Huffman-Codes codiert.
Der Bewegungsvektor V' oder der Bewegungsvektor dV' wird aus neun verschiedenen Typen ausgewählt, während der Schlußbewegungsvektor V aus 49 unterschiedlichen Vektoren ausgewählt wird.
Die Verarbeitung durch den Bewegungsvektordetektor 140 und die Verarbeitung durch den Vektordifferenzdetektor 141 werden während unterschiedlicher Perioden respektive ausgeführt. Dieser Entwurf ermöglicht zuverlässigen Betrieb der Detektoren 140 und 141, obwohl die Schaltkreiskomponenten den Detektoren 140 und 141 gemeinsam sind. Es sollte bemerkt werden, daß die Schaltkreiskomponenten des Detektors 140 von den Schaltkreiskomponenten des Detektors 141 getrennt sein könnten.

VORTEIL DER ERFINDUNG UND EIN ANDERES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung verstanden wird, wird in dieser Erfindung ein Signal eines Vollbildes codiert, indem auf Signale von Vollbildern Bezug genommen wird, welche diesem Vollbild vorhergehen und folgen. Diese Funktion ermöglicht der vorliegenden Erfindung, neue Vorteile wie einen Anstieg bezüglich der Effizienz des Codierens zu erzeugen.
Während die Referenzvollbilder (die unabhängigen Vollbilder) in den vorhergehend erwähnten Ausführungsbeispielen unabhängig codiert sind, können andere Entwürfe angenommen werden. Zum Beispiel können die Referenzvollbilder durch die Verwendung der Korrelation zwischen den Referenzvollbildern codiert werden, um die Effizienz des Codierens weiter zu erhöhen.

Claims

1. Ein vorhersagendes Intervollbild-Codiersystem mit:

Mitteln (37, 31, 38) zum Festsetzen von Referenzvollbildern, die bei gleichen Intervallen getrennt sind, wobei die Referenzvollbilder aus sukzessive eingegebenen Vollbildern eines Videosignals ausgewählt sind;

ersten Codiermitteln (3, 4, 5) zum Codieren jedes der Referenzvollbilder;

Mitteln (36, 35, 34, 33, 32, 40, 8, 7, 39) zum Erzeugen eines Vorhersagesignals für ein abhängiges Vollbild zwischen den Referenzvollbildern auf der Grundlage von Signalen der Referenzvollbilder;

Mitteln (2) zum Erzeugen eines Vorhersagefehlers, der eine Differenz zwischen dem Vorhersagesignal und einem Signal des abhängigen Vollbildes, das diesem entspricht, repräsentiert;

zweiten Codiermitteln (3, 4, 5) zum Codieren eines Vorhersagefehlers; und

Mitteln (5, 6) zum Ausgeben und Übertragen codierter Daten, welche durch das Codieren in den ersten Codiermitteln und den zweiten Codiermitteln erzeugt sind;

dadurch gekennzeichnet

daß die Mittel (36, 35, 34, 33, 32, 40, 8, 7, 39) zum Erzeugen eines Vorhersagesignals für ein abhängiges Vollbild zwischen den Referenzvollbildern auf der Grundlage von Signalen der Referenzvollbilder das Vorhersagesignal auf der Basis der Referenzvollbilder erzeugen, welche dem abhängigen Vollbild vorhergehen bzw. folgen.

2. Das vorhersagende Intervollbild-Codiersystem von Anspruch 1, worin die Vorhersagesignalerzeugungsmittel (36, 35, 34, 33, 32, 40, 8, 7, 39) Mittel (35) zum Multiplizieren von Anzeigeinformation des vorhergehenden Referenzvollbildes mit einem ersten vorbestimmten Gewichtungskoeffizienten, Mittel (34) zum Multiplizieren von Anzeigeinformation des folgenden Referenzvollbildes mit einem zweiten vorbestimmten Gewichtungskoeffizienten, und Mittel (36) zum Erzeugen des Vorhersagesignals durch Addieren eines Resultates der Multiplikation zwischen der Anzeigeinformation und dem ersten Gewichtungskoeffizienten und eines Resultates der Multiplikation zwischen der Anzeigeinformation und dem zweiten Gewichtungskoeffizienten, umfaßt.

3. Das vorhersagende Intervollbild-Codiersystem von Anspruch 1, worin die Signale der Referenzvollbilder aus dem Videosignal ohne Verarbeitung des Videosignals durch die ersten Codiermittel (3, 4, 5) erzeugt werden.

4. Das vorhersagende Intervollbild-Codiersystem von Anspruch 1, worin die Signale der Referenzvollbilder aus dem Decodieren eines Signales erzeugt werden, das in den ersten Codiermitteln (3, 4, 5) erzeugt ist.

5. Das vorhersagende Intervollbild-Codiersystem von Anspruch 1 weiter mit:

Mitteln (140) zum Detektieren erster Bewegungsvektoren zwischen den Referenzvollbildern;

Mitteln (141) zum Detektieren zweiter Bewegungsvektoren zwischen jedem von abhängigen Vollbildern und einem Referenzvollbild benachbart jedem der abhängigen Vollbilder als Differenzen mit Bezug auf die ersten Bewegungsvektoren zwischen den Referehzvollbildern; und

Mitteln (136, 134, 135, 137, 138, 139), die in den Vorhersagesignalerzeugungsmitteln zum Erzeugen des Vorhersagesignals im Ansprechen auf die zweiten Bewegungsvektoren umfaßt sind.