DE19603808C1

DE19603808C1 - Anordnung und Verfahren zur Codierung und Decodierung von mit einem blockbasierten Codierungsverfahren codierten Bildern

Info

Publication number: DE19603808C1
Application number: DE19603808A
Authority: DE
Inventors: Heribert Dr Ing Geib
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2016-02-03
Also published as: TW346610B; WO1997028651A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das im Rahmen der Bewe gungskompensation bei blockbasierten Codierungsverfahren ein gesetzt wird. Bei diesen Verfahren der Bildverarbeitung wird ein Bild in Makroblöcke aufgeteilt, die eine vorgebbare An zahl von Bildblöcken aufweist. Bei der Codierung werden die Bildbereiche der Makroblöcke bzw. Bildblöcke üblicherweise einer Codierungstransformation, beispielsweise einer Diskre ten Cosinus Transformation (DCT) unterzogen. Die dadurch ge bildeten Transformationskoeffizienten werden anschließend in einer Quantisierungsstufe quantisiert und einem Scan Verfah ren unterzogen, beispielsweise dem sogenannten Zig-Zag-Scan- Verfahren oder auch dem sogenannten Alternate Scan-Verfahren. Weiterhin wird nach dem Scan-Verfahren eine Run Length Codie rung (RLC) durchgeführt und anschließend eine Variable Length Codierung (VLC).

Eine in keinster Weise abschließend zu verstehende Aufzählung von blockbasierten Codierungsverfahren ist:

- MPEG 1, beschrieben in [1]
- MPEG 2, beschrieben in [2],
- H.261-Standard und
- JPEG, beschrieben in [3].

Ein System zur Videodatenkompression mit einer Vorverarbei tungsstufe, einem Encoder und einer Nachverarbeitungsstufe ist z. B. aus dem Dokument US 5 367 629 bekannt.

Üblicherweise werden bei der Codierung ein es Bildes Bild blöcke vorgesehen, die sowohl Luminanzinformation (Luminanzblöcke) als auch Chrominanzinformation (Chrominanzblöcke) über den codierten Bildbereich aufweisen.

Die nunmehr codierten Koeffizienten müssen zur Rekonstruktion des jeweils codierten Bildes den zu den vorigen Codierungs schritten inversen Verfahrensschritten unterzogen werden.

Dies bedeutet die Anwendung einer Variable Length Decodierung (VLD) auf die codierten Koeffizienten und einer anschließen den sogenannten Run Length Decodierung (RLD).

Nach der Durchführung eines zu dem zur Codierung verwendeten Scan-Verfahren inversen Scan-Verfahren (15) wird eine zu der zur Codierung verwendeten Quantisierung inverse Quantisierung sowie eine inverse Codierungstransformation (IDCT) durchge führt.

Um eine Einsparung benötigter Übertragungskapazität zu errei chen, wird bei den oben genannten Verfahren das Prinzip der Prädiktion und eine sogenannte Bewegungskompensation und Be wegungsschätzung angewendet. Hierbei wird bei der Codierung eines Bildes nicht immer die gesamte Bildinformation codiert, sondern teilweise nur noch die Differenzinformation.

Bilder, deren Bildinformation komplett codiert wird, werden als Stützbilder (I-Bilder) bezeichnet.

Zwischen solchen I-Bildern werden sogenannte Prädiktionsbil der (P-Bilder) codiert, wobei jeweils nur die Differenzinfor mation zu dem zeitlich vorangegangenen codierten Bild codiert wird, welches in der Codiereinheit rekonstruiert wird.

Weiterhin werden auch sogenannte Interpolationsbilder (B- Bilder), die bidirektional aus zeitlich vorangegangenen Bil dern und zeitlich folgenden Bildern prädiziert werden, bei diesen Verfahren codiert.

Das Verfahren ist in seiner Anwendung in keinster Weise auf eine bestimmte Codierungstransformation, beispielsweise der Diskreten Cosinus Transformation (DCT), oder auf bestimmte spezielle Verfahren in den weiteren oberen beschriebenen Ver fahrensschritten, beschränkt.

Bei der Codierung kommt es vor, daß ganze Makroblöcke, denen jeweils eine Adresse zugeordnet wird, an der sich der Makkro block innerhalb des codierten Bildes befindet, oder auch nur einzelne Bildblöcke nicht codiert werden. Diese uncodierten Makroblöcke (skipped macroblocks) erkennt die Decodiereinheit üblicherweise, indem sie die Differenz der Adresse des aktu ellen Makroblocks und dem vorangegangenen Makroblock ermit telt. Ist diese Differenz größer als Null, so liegt eine der Differenz entsprechende Anzahl uncodierter Makroblöcke zwi schen dem aktuellen Makroblock und dem vorangegangenen Makro block.

Je nach verwendetem blockbasierten Codierungsverfahren werden die uncodierten Makroblöcke unterschiedlich behandelt.

Beispielsweise werden bei dem MPEG 1 Verfahren sowie dem MPEG 2 Verfahren in P-Bildern den Bewegungsvektoren, die den uncodierten Makroblöcken zugeordnet werden, der Wert Null zu gewiesen. Bei dem H.261-Standard wird jedoch dem Bewegungs vektor des dem uncodierten Makroblock vorangegangenen Makro blocks der Wert Null zugewiesen und darauf aufbauend wird die Prädiktion durchgeführt.

Bei B-Bildern wird bei dem MPEG 1 Verfahren sowie dem MPEG 2 Verfahren die Art der Prädiktion von dem vorangegangenen Ma kroblock übernommen. Dabei wird bei dem MPEG 1 Verfahren der sogenannte Differenzbewegungsvektor auf den Wert Null ge setzt. Bei dem MPEG 2 Verfahren wird der Wert des Bewegungs vektors aus dem Wert eines Parameters "predictor", der den Bewegungsvektorwert des letzten codierten Makroblock, prädi ziert.

Bei den bekannten Verfahren werden bei der Rekonstruktion der Bilder, also bei der Decodierung eine Folge von Makroblöcken der Variable Length Decodierung (VLD) zugeführt. Existieren in der Folge keine uncodierten Makroblöcke, so wird sowohl die inverse Quantisierung (IQ) und die inverse Codie rungstransformation (IDCT) als auch die Bewegungskompensation (MC) der Reihe nach verarbeitet. Weist die Folge jedoch einen uncodierten Makroblock auf, so wird bei der Bewegungskompen sation der uncodierte Makroblock wie codierte Makroblöcke verarbeitet. Dies bedeutet, daß ein Null-Block zu dem Refe renzblock hinzuaddiert wird.

Ein Nachteil in dieser Vorgehensweise ist darin zu sehen, daß diese unnötigen Additionen unnötige Verlustleistung kostet.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß diese Vorgehensweise erheblich längere Zeit dauert als das erfindungsgemäße Ver fahren, wie im weiteren noch beschrieben wird.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Anordnung und ein Verfahren zur Codierung und Decodierung bei einem block basierten Codierungsverfahren anzugeben, das die im vorigen beschriebenen Nachteile des bekannten Verfahrens vermeidet.

Das Problem wird durch die Anordnungen gemäß Patentanspruch 1 und Patentanspruch 2 sowie die Verfahren gemäß Patentanspruch 3 und Patentanspruch 4 gelöst.

Bei dem Verfahren gemäß Patentanspruch 3 wird geprüft, ob der aktuelle Makroblock codiert oder uncodiert ist. Ist er co diert, so wird die übliche Vorgehensweise zur Rekonstruktion des Makroblocks durchgeführt. Ist der Makroblock jedoch unco diert, wird bin Referenzmakroblock, darunter ist der entspre chende Makroblock des zeitlich vorangegangenen Bildes zu ver stehen, einfach als aktueller Makroblock übernommen, indem der Referenzmakroblock an die entsprechende Stelle des vorge sehenen Bildspeichers kopiert wird. Dies kann parallel zu der Bearbeitung codierter Makroblöcke erfolgen, womit eine erheb liche Zeiteinsparung gegenüber dem bekannten Verfahren er reicht wird.

Diese Zeiteinsparung bei der Decodierung ist von besonderer Bedeutung, da für die Decodierung eines Bildes zur Gewährlei stung bestimmter Echtzeitbedingungen nur eine vorgegebene Zeit zur Verfügung steht.

Für den Fall, daß am Anfang eines Bildes einige Makroblöcke verarbeitet werden und dann eine Reihe von Makroblöcken, die zur Decodierung der Makroblöcke erhöhten Aufwand benötigen, bleibt möglicherweise bei dem bekannten Verfahren, der se quentiellen Verarbeitung alle Makroblöcke, nicht mehr genü gend Zeit zur Decodierung der für die Bildrekonstruktion we sentlichen Makroblöcke. Dies führt zu einem erheblichen In formationsverlust, der durch das bekannte Verfahren verur sacht wird. Zur Vermeidung dieses Problems wäre eine erheb lich teurere und aufwendigere Hardware nötig, um die Echt zeitbedingung zu gewährleisten, daß kein Informationsverlust auftritt. Durch das neue Verfahren bzw. die neue Anordnung wird das Problem des Timings bei der Decodierung der Bilder entschärft.

Weiterhin werden die zusätzlichen unnötigen Additionen ver mieden und eine erhebliche Einsparung benötigter Verlustlei stung zur Durchführung des Verfahrens erreicht.

Weiterhin wird die Dimensionierung der Decodiereinheit bzw. der Codiereinheit wesentlich verbessert. Die Decodiereinheit bzw. die Codiereinheit kann beispielsweise auf die Verarbei tung einer Makroblockzeile dimensioniert werden oder auch auf die Verarbeitung eines ganzen Bildes oder eines Halbbildes. Eine Dimensionierung der Decodiereinheit bzw. der Codierein heit auf die Verarbeitung eines ganzen Bildes hat einen ge ringeren Designaufwand für die Decodiereinheit bzw. die Co diereinheit zur Folge. Dadurch werden auch die Kosten für die zur Durchführung des Verfahrens benötigte Decodiereinheit bzw. Codiereinheit reduziert. Dies wird erreicht durch die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte Zeiteinsparung und die dadurch geringeren Anforderungen, die an die Hardware der Decodiereinheit bzw. der Codiereinheit gestellt werden.

Diese Vorteile gelten ebenso für das Verfahren gemäß Patent anspruch 4.

Hierbei wird wiederum geprüft, ob der aktuelle Makroblock co diert oder uncodiert ist. Ist er codiert, so wird die übliche Vorgehensweise zur Rekonstruktion des Makroblocks durchge führt. Ist der Makroblock jedoch uncodiert, so wird der Ma kroblock als uncodiert gekennzeichnet. Die eigentliche Verar beitung, also das Kopieren des Referenzblocks in den Bildspeicher erfolgt erst nach der Bearbeitung einer vorgeb baren Anzahl von Makroblöcken.

Für die Anordnungen gemäß Patentanspruch 1 und gemäß Patent anspruch 2 gelten ebenfalls die oben beschriebenen Vorteile der Verfahren.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Weitere Zeiteinsparung sowie Einsparung benötigter Verlust leistung wird durch die Weiterbildung des Verfahrens er reicht, bei der auch innerhalb jedes Makroblocks für jeden Bildblock des Makroblocks geprüft wird, ob der Bildblock co diert oder uncodiert ist. Für einen uncodierten Bildblock wird eine Kopie des Referenzbildblocks des uncodierten Bild blocks in dem Bildspeicher abgelegt.

Zwei Ausführungsbeispiele darstellende Zeichnungen werden im folgenden näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 eine Skizze, in der das bekannte Verfahren des Standes der Technik dargestellt ist;

Fig. 2 eine Skizze, in der das Prinzip der erfindungsge mäßen Verfahren beschrieben ist;

Fig. 3 eine Anordnung, die zur Durchführung der Verfahren eingesetzt wird;

Fig. 4 eine Skizze, in der detailliert Verfahrensschritte beschrieben sind, die in dem Kopiermodul durch geführt werden;

Fig. 5 eine Skizze, in der eine Anordnung beschrieben ist, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentan spruch 2 verwendet wird;

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, in dem die einzelnen Verfah rensschritte des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 dargestellt sind;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm, in dem die einzelnen Verfah rensschritte des Verfahrens gemäß Patentanspruch 2 dargestellt sind;

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm, in dem die Weiterbildung der Verfahren beschrieben ist, bei dem zusätzlich geprüft wird, ob die Bildblöcke des aktuellen Makroblocks codiert oder uncodiert sind;

Fig. 9 eine Skizze, in der zwei Rechner dargestellt sind, wobei in einem ersten Rechner Bilder codiert werden und zu einem zweiten Rechner übertragen werden, wo sie decodiert werden.

Anhand der Fig. 1 bis 9 werden die erfindungsgemäßen Ver fahren weiter erläutert.

In Fig. 1 ist anhand einer Skizze das bekannte Verfahren dargestellt.

Hierbei ist ein zu codierendes bzw. zu decodierendes Bild eingeteilt in Makroblöcke MB, die eine vorgebbare Anzahl Bildblöcke BB aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Verfahren werden notwendigerweise von einem Rechner oder einer speziellen Hardware durchgeführt, mit der eine Codiereinheit bzw. eine Decodiereinheit reali siert werden.

In den zwei Ausführungsbeispielen werden zwei Arten von Bild blöcken unterschieden, Luminanzbildblöcke Y_n ^m und Chrominanz bildblöcke C_r ^m, C_b ^m. Hierbei bezeichnet eine Makroblockkenn zeichnung m, die eine natürliche Zahl ist, jeden Makroblock MB einer Folge von Makroblöcken MB eindeutig. Es werden ab hängig von dem verwendeten blockbasierten Verfahren unter schiedliche Formate verwendet. Eine natürliche Zahl n kenn zeichnet jeden Luminanzbildblock Y_n ^m innerhalb eines Makro blocks eindeutig.

Dies bedeutet eine unterschiedliche Aufteilung von Bildblöc ken BB innerhalb eines Makroblocks MB.

In den Ausführungsbeispielen wird zur einfacheren Darstellung von einer Folge von drei Makroblöcken MB ausgegangen, einem ersten Makroblock, einem zweiten Makroblock und einem dritten Makroblock.

Dies schränkt jedoch die Allgemeingültigkeit in keinster Weise ein.

In einer Codiereinheit werden Bildbereiche der zu codierenden Bilder zu Bildblöcken und mehrere Bildblöcke zu Makroblöcken zusammengefaßt. Die Bildblöcke weisen mehrere Bildpunkte des Bildes auf, deren Information, beispielsweise Luminanzinfor mation oder Farbinformation (Chrominanzinformation), codiert wird. Ein Bildblock weist beispielsweise eine Größe von 8 × 8 oder 16×16 Bildpunkten auf.

Auf die einzelnen Makroblöcke MB wird eine Codierungstrans formation DCT angewendet, beispielsweise eine Diskrete Cosi nus Transformation (DCT). Die daraus resultierenden Transfor mationskoeffizienten werden in einer Quantisierungsstufe Q quantisiert. Die quantisierten Transformationskoeffizienten werden einem Scan-Verfahren SV unterzogen, beispielsweise dem sogenannten Zig-Zag-Scan-Verfahren oder dem sogenannten Al ternate Scan-Verfahren. Anschließend wird auf die gescannten Transformationskoeffizienten eine Run Length Codierung und eine Variable Length Codierung durchgeführt.

Die codierten Transformationskoeffizienten und somit die co dierten Bildblöcke BB bzw. Makroblöcke MB werden zu einer De codiereinheit über einen Kanal übertragen, wo die Makroblöcke decodiert werden und das codierte Bild rekonstruiert wird. Es ist aber auch eine Rekonstruktion in der Codiereinheit selbst vorgesehen, da nur Differenzinformation codiert wird. Hierzu ist es notwendig, auch in der Codiereinheit das codierte Bild zu rekonstruieren.

Hieraus wird deutlich, daß die erfindungsgemäßen Verfahren sowohl in der Codiereinheit als auch in der Decodiereinheit eingesetzt werden kann.

Es werden bei der Decodierung die Luminanzbildblöcke Y_n ^m so wie die Chrominanzbildblöcke C_r ^m, C_b ^m der Decodiereinheit zugeführt. In der Decodiereinheit werden nun Verfahrensschritte durchgeführt, die zu den Verfahrensschritten der Codierung invers sind.

Es wird bei der Decodierung eine Variable Length Decodierung VLD, eine Run Length Decodierung RLD, ein inverses Scan- Verfahren IS, eine inverse Quantisierung IQ und eine inverse Codierungstransformation IDCT durchgeführt. Weiterhin wird zur Rekonstruktion des codierten Bildes eine Bewegungskompen sation MC unter Verwendung eines Bildspeichers FM durchge führt.

Bei der Rekonstruktion der codierten Bilder in einem Rück wärtspfad in der Codiereinheit werden ebenfalls die im vori gen beschriebenen Verfahrensschritte zur Decodierung durchge führt, bis auf die Variable Length Decodierung VLD und die Run Length Decodierung RLD.

Die Luminanzbildblöcke Y_n ^m sowie die Chrominanzbildblöcke C_r ^m, C_b ^m werden bei dem bekannten Verfahren sequentiell bearbeitet. Dies hat zur Folge, daß für den Fall, daß die Folge von Makroblöcken MB einen uncodierten Makroblock UMB oder auch einen uncodierten Bildblock UBB aufweist, die codierten Ma kroblöcke in der inversen Codierungstransformation IDCT be reits bearbeitet werden, obwohl bei der Bewegungskompensation MC zunächst noch die uncodierten Makroblöcke UMB bearbeitet werden. Diese Beschränkung bedeutet, daß die inverse Codie rungstransformation IDCT erst mit der Verarbeitung eines dem uncodierten Makroblock UMB folgenden codierten Makroblocks begonnen wird, wenn bei der Bewegungskompensation MC die je weils aktuellen Daten aus der inversen Codierungstransforma tion IDCT auch verarbeitet werden können. Infolgedessen wird bei Auftreten eines uncodierten Makroblocks UMB oder einem uncodierten Bildblock UBB die inverse Codierungstransformati on IDCT unterbrochen, damit die Bewegungskompensation MC für den uncodierten Makroblock UMB oder den uncodierten Bildblock UBB durchgeführt werden kann.

In jedem senkrechten Zeitschlitz t_i wird jeweils ein Bild block BB einem in Fig. 1 dargestellten Mittel zur Durchfüh rung der im vorigen beschriebenen Verfahrensschritte zuge führt sowie ebenso ein Bildblock BB abgeführt. Während jedes Zeitschlitzes t_i wird jeweils in diesem Ausführungsbeispiel in der Einheit zur Durchführung der Variable Length Decodie rung maximal ein Bildblock BB, in der Einheit zur Durchfüh rung der inversen Quantisierung IQ und inversen Codie rungstransformation IDCT zwei Bildblöcke BB und in der Ein heit zur Durchführung der Bewegungskompensation MC sechs Bildblöcke BB verarbeitet.

Die Verarbeitung ist jedoch abhängig von der Implementierung, die jedem Fachmann geläufig ist.

In dem Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß der zweite Makroblock uncodiert UMB ist und daß ein zweiter Luminanz block Y₁³ ein uncodierter Bildblock UBB ist.

Wartezeitschritte Wt_i sind in Fig. 1 für in der Einheit zur Durchführung der inversen Quantisierung IQ und inversen Co dierungstransformation IDCT dargestellt.

In Fig. 2 ist das Lösungsprinzip der erfindungsgemäßen Ver fahren skizziert. Hierbei ist ein zusätzliches Kopiermodul KM vorgesehen. Mit Hilfe des Kopiermoduls KM werden bei unco dierten Makroblöcken UMB bzw. uncodierten Bildblöcken UBB einfach Referenzmakroblöcke RMB bzw. Referenzbildblöcke RBB aus dem zeitlich vorangegangenen Bild, die in dem Bildspei cher FM gespeichert sind, kopiert. Durch dieses Kopieren und somit das Weglassen der expliziten Berechnung der "neuen" Bildblöcke BB, das parallel zur Decodierung codierter Makro blöcke MB bzw. Bildblöcke BB durchgeführt wird, werden die Wartezeitschritte Wt_i, die in Fig. 1 dargestellt sind, ver mieden.

In Fig. 3 ist dargestellt, anhand welcher Information über prüft wird, ob ein Makroblock MB codiert oder uncodiert ist sowie anhand welcher Information die Bildblöcke BB rekonstru iert werden. Diese Parameter P sind für jeden Bildblock BB bzw. Makroblock MB enthalten und werden mit diesem zusammen übertragen. Somit können diese Parameter P direkt bei der De codierung verwertet werden. Die Parameter P sind beispiels weise ein sogenannter Coded_Block_Pattern CBP, eine Makro blockadresse ADR, ein Bildtyp TYP, sowie Bewegungsinformation MI. Mit dem Coded_Block_Pattern CBP wird angegeben ob der je weilige Bildblock BB bzw. Makroblock MB codiert oder unco diert ist. Die Makroblockadresse ADR gibt die Adresse des Ma kroblocks MB innerhalb des Bildes an. Mit dem Bildtyp TYP wird angegeben, ob es sich bei dem codierten Bild um ein I- Bild, ein P-Bild oder ein B-Bild handelt.

Nachdem die Makroblöcke MB also empfangen wurden (bei Verwen dung der Verfahren in der Decodiereinheit) bzw. direkt nach dem sie der Variable Length Codierung VLC unterzogen wurden 600, werden die Makroblöcke MB der Variable Length Decodie rung VLD zugeführt 601 (vgl. Fig. 6).

Anschließend wird beispielsweise anhand einer Adressendiffe renz, die gebildet wird zwischen den Makroblockadressen zwei er aufeinanderfolgenden codierten Makroblöcken MB oder auch anhand des Coded_Block_Pattern CBP oder anhand eines anderen Parameters P mit ähnlichem Informationsgehalt, je nach verwen deten Verfahren, überprüft, ob es sich bei dem Makroblock MB um einen uncodierten Makroblock UMB oder um einen codierten Makroblock handelt 602.

Ist der Makroblock MB codiert, so wird der Makroblock MB den im vorigen beschriebenen Verfahrensschritten zur Decodierung des Makroblocks MB unterzogen: der Run Length Decodierung RLD 603, dem inversen Scan-Verfahren IS 604, der inversen Quanti sierung IQ 605, der inversen Codierungstransformation IDCT 606 und der Bewegungskompensation MC 607.

Ist der Makroblock MB jedoch uncodiert, so wird die benötigte Adresseninformation des Referenzmakroblocks RMB des vorange gangenen Bildes dem Kopiermodul KM zugeführt 608, in dem der Referenzmakroblock RMB aus dem Bildspeicher FM kopiert wird wiederum in den Bildspeicher RMB, diesmal jedoch als der ak tuelle Makroblock MB. Dies kann parallel zu der Bearbeitung der codierten Makroblöcke erfolgen.

Anhand der decodierten Makroblöcke MB und der kopierten Ma kroblöcke wird in einem letzten Schritt 609 das zu decodie rende Bild rekonstruiert.

Diese im vorigen beschriebene Vorgehensweise ist in Fig. 4 für das MPEG 1 Verfahrens dargestellt.

Bei dem MPEG 1 Verfahren ist jedem Makroblock MB ein Bewe gungsvektor MV zugewiesen, der in dem Kopf (Header) des je weiligen Makroblocks MB angegeben ist.

Einem uncodierten Makroblock UMB wird dem Bewegungsvektor MV der Wert Null zugewiesen. Es werden daher für den uncodierten Makroblock UMB keine Codierungstransformationskoeffizienten gebildet und übertragen. Die Anzahl direkt aufeinanderfolgen der uncodierter Makroblöcke UMB wird durch die Differenz in den Adressen zweier aufeinanderfolgender codierter Makroblöcke festgelegt.

In einer Kopfauswertung HA wird der Bewegungsvektor MV für den aktuellen Makroblock MB ermittelt. Dies erfolgt auf eine für den Fachmann bekannte Weise.

Der Wert des Bewegungsvektors MV wird beispielsweise in einem Vektor-FIFO-Speicher MVS abgespeichert. Dem Wert des Bewe gungsvektors MV wird in einem Adreß-FIFO-Speicher AS die Adresse des Makroblocks MB gespeichert, die innerhalb des Bildes die Nummer des aktuellen Makroblocks MB angibt. Die Adresse des jeweiligen Makroblocks MB und der Wert des Bewe gungsvektors MV werden eindeutig einander zugeordnet.

Anhand einer Adressenliste AL der Makroblöcke MB wird in ei nem Adressen-Generator AG die physikalische Adresse des Ma kroblocks MB in dem Bildspeicher FM gebildet, abhängig vom Bild-Typ, also abhängig davon, ob es sich bei dem zu decodie renden Bild um ein I-Bild, ein P-Bild oder ein B-Bild handelt.

Handelt es sich um ein I-Bild, so ermittelt der Adressen- Generator AG die Adresse des Makroblocks MB in dem neuen (aktuellen) Bild, da bei diesem Bild-Typ die gesamte Bildin formation codiert wurde.

Handelt es sich um ein P-Bild, so ermittelt der Adressen- Generator AG die Adresse des Makroblocks MB des Referenzma kroblocks RMB in dem zeitlich vorangegangenen Bild, da bei diesem Bild-Typ die Differenzinformation übertragen wird.

Handelt es sich um ein B-Bild, so wird in einer Zwischenstufe ZS abhängig von den Werten der Bewegungsvektoren MV der ent sprechenden Referenzblöcke RMB zweier aufeinanderfolgender I- Bilder bzw. P-Bilder, die zur Rekonstruktion des B-Bildes verwendet werden, der Bewegungsvektor des Makroblocks MB des B-Bildes durch Interpolation bestimmt. Weiterhin wird die Pi xelinformation (Luminanz und Chrominanz des jeweiligen Pi xels) ebenso interpoliert.

Das detaillierte Vorgehen hierbei ist wiederum abhängig von dem verwendeten Codierungsverfahren und ist dem Fachmann aus dem jeweiligen bekannten Codierungsverfahren bekannt.

Für die Fälle, daß entweder ein P-Bild oder ein B-Bild deco diert wird, werden die Referenzmakroblöcke RMB, die unter der ermittelten Adresse in dem Bildspeicher FM gespeichert sind, in einen Zwischenspeicher kopiert und eventuell einer Halb- Pixel-Filterung unterzogen. Anschließend werden die nun er mittelten Daten des aktuellen Makroblocks MB in dem Bildspei cher FM gespeichert an der Adresse des aktuellen Makroblocks MB.

Dies ist für ein I-Bild nicht notwendig, da in diesem Fall die von dem Adressen-Generator AG ermittelte Adresse schon die Adresse des aktuellen Makroblocks MB darstellt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 5 und 7 dargestellt.

Hierbei werden die Kopieraktionen nicht parallel zur Decodie rung der codierten Makroblöcke MB durchgeführt. Die uncodier ten Makroblöcke UMB werden markiert 701 und Rekonstruktions daten der uncodierten Makroblöcke UMB werden in einem Rekon struktionsspeicher RS gespeichert.

Hierbei wird der Wert des Bewegungsvektors MV beispielsweise in dem Vektor-FIFO-Speicher MVS abgespeichert. Dies erfolgt jedoch nur bei zu decodierenden B-Bildern. Dem Wert des Bewe gungsvektors MV wird in einem Adreß-FIFO-Speicher AS die Adresse des Makroblocks MB gespeichert, die innerhalb des Bildes die Nummer des aktuellen Makroblocks MB angibt. Die Adresse des jeweiligen Makroblocks MB und der Wert des Bewe gungsvektors MV werden bei B-Bildern eindeutig einander zuge ordnet.

Erst nachdem die codierten Makroblöcke MB decodiert wurden, werden die als nicht codiert gekennzeichneten Makroblöcke UMB bearbeitet. Die Bearbeitung selbst erfolgt wiederum in dem Kopiermodul KM 608 auf die im vorigen beschriebene Weise.

Der der seriellen Verarbeitung kann das Kopieren der Refe renzmakroblöcke RMB auch in dem Mittel zur Bewegungsschätzung MC durchgeführt werden.

Die restlichen Verfahrensschritte entsprechen den Schritten des ersten Ausführungsbeispiels.

Mischformen zwischen diesen zwei "Extremfällen" der paralle len Bearbeitung und der streng getrennten Bearbeitung der co dierten Makroblöcke MB und der uncodierten Makroblöcke UMB sind in Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgese hen.

Eine Weiterbildung der Verfahren ist in Fig. 8 am Beispiel des ersten Ausführungsbeipiels dargestellt. Dabei wird in ei nem weiteren Schritt für codierte Makroblöcke MB überprüft, ob einzelne Bildblöcke des aktuellen Makroblocks MB nicht co diert sind 801. Existieren uncodierte Bildblöcke UBB, so wer den die Bildblöcke für die uncodierten Bildblöcke UBB ebenso wie im vorigen die uncodierten Makroblöcke UMB in dem Kopier modul KM aus dem entsprechenden Referenzbildblock RBB des vorangegangenen Bildes gebildet.

In Fig. 9 ist eine Anordnung dargestellt, in der die Verfah ren eingesetzt werden. In einem ersten Rechner R1, der Co diereinheit, wird ein Bild auf die im vorigen beschriebene Weise codiert. Das Bild wird beispielsweise von einer Kamera K aufgenommen.

Der erste Rechner R1 ist mit einem zweiten Rechner R2 gekop pelt. Der erste Rechner R1 überträgt das codierte Bild an den zweiten Rechner R2, wo das Bild decodiert wird. Das decodier te Bild wird nun beispielsweise auf einem Bildschirm BS2 des zweiten Rechners R2 einem zweiten Betrachter B2 dargestellt.

Es ist ebenso vorgesehen, daß das codierte Bild nicht nur übertragene sondern auch in dem ersten Rechner R1 decodiert wird, was bei den blockbasierten Verfahren ohnehin nötig ist zur Ermittlung der eigentlich übertragenen Differenzinforma tion, und auf einem Bildschirm BS1 des ersten Rechners R1 ei nem ersten Betrachter dargestellt wird.

In diesem Dokument wurden folgende Veröffentlichungen zi tiert:
[1] D. Le Gall, MPEG:A Video Compression Standard for Multime dia Applications, Communications of the ACM, Vol. 34, No. 4, S. 47-58, April 1991, 1991);
[2] Ming Liou, Overview of the px64 kbit/s Video Coding Standard, Communications of the ACM, Vol. 34, No. 4, S. 60-63, April 1991, 1991;
[3] G. K. Wallace, The JPEG Still Picture Compression Standard, Communications of the ACM, Vol. 34, No. 4, S. 31-44, April 1991, 1991.

Claims

1. Decodierer zur Decodierung von mit einem blockbasierten Codierungsverfahren codierten Bildern,

- bei dem ein erstes Mittel vorgesehen ist zur Durchführung einer Variable Length Decodierung (VLD) eines Makroblocks (MB) eines Bildes (600), der eine vorgebbare Anzahl von Bild blöcken (BB) aufweist,
- bei dem ein Steuermittel (HA) vorgesehen ist zur Prüfung, ob der Makroblock (MB) uncodiert (UMB) ist,
- bei dem ein Kopiermodul (KM) vorgesehen ist,
- bei dem ein zweites Mittel vorgesehen ist zur Durchführung einer Run Length Decodierung (RLD),
- bei dem ein drittes Mittel vorgesehen ist zur Durchführung eines inversen Scan-Verfahrens (IS),
- bei dem ein viertes Mittel vorgesehen ist zur Durchführung einer inversen Quantisierung (IQ),
- bei dem ein fünftes Mittel vorgesehen ist zur Durchführung einer inversen Codierungstransformation (IDCT),
- bei dem ein sechstes Mittel vorgesehen ist zur Durchführung einer Bewegungskompensation (MC), und
- bei dem ein Bildspeicher (FM) vorgesehen ist.

2. Codierer zur Decodierung von mit einem blockbasierten Co dierungsverfahren codierten Bildern,

- bei dem eine Transformationseinheit vorgesehen ist zur Durchführung einer Codierungstransformation (DCT),
- bei dem eine Quantisierungseinheit vorgesehen ist zur Durchführung einer Quantisierung (Q),
- bei dem eine Scaneinheit vorgesehen ist zur Durchführung eines Scan-Verfahrens (SV),
- bei dem ein Steuermittel (HA) vorgesehen ist zur Prüfung, ob der Makroblock (MB) uncodiert (UMB) ist,
- bei dem ein Kopiermodul (KM) vorgesehen ist,
- bei dem ein Mittel vorgesehen ist zur Durchführung eines inversen Scan-Verfahrens (IS),
- bei dem ein Mittel vorgesehen ist zur Durchführung einer inversen Quantisierung (IQ),
- bei dem ein Mittel vorgesehen ist zur Durchführung einer inversen Codierungstransformation (IDCT),
- bei dem ein Mittel vorgesehen ist zur Durchführung einer Bewegungskompensation (MC), und
- bei dem ein Bildspeicher (FM) vorgesehen ist.

3. Verfahren zur Decodierung von mit einem blockbasierten Co dierungsverfahren codierten Bildern,

- bei dem für einen Makroblock (MB) eines Bildes (600), der eine vorgebbare Anzahl von Bildblöcken (BB) aufweist, eine Variable Length Decodierung durchgeführt (VLD) (601) wird,
- bei dem geprüft wird, ob der Makroblock (MB) uncodiert (SMB) ist (602)
- bei dem für den Fall, daß der Makroblock (MB) codiert ist, folgende Schritte vorgesehen werden:
- - für den Makroblock (MB) wird eine Run Length Decodierung (RLD) durchgeführt (603),
- - für den Makroblock (MB) wird ein inverses Scan-Verfahren (IS) durchgeführt (604),
- - für den Makroblock (MB) wird eine inverse Quantisierung (IQ) durchgeführt (605),
- - für den Makroblock (MB) wird eine inverse Codierungstrans formation (IDCT) durchgeführt (606),
- - für den Makroblock (MB) wird eine Bewegungskompensation (MC) durchgeführt (607),
- - bei dem der Makroblock (MB) gespeichert wird, und
- bei dem für den Fall, daß der Makroblock (MB) uncodiert ist, eine Kopie eines Referenzmakroblocks (RM) des uncodier ten Makroblocks (MB) in einem Bildspeicher (FM) gespeichert wird (608), und
- bei dem der decodierte Makroblock (MB) oder die Kopie des Referenzmakroblocks (RM) einen rekonstruierten Makroblock (RMB) darstellen (609).

4. Verfahren zur Decodierung von mit einem blockbasierten Co dierungsverfahren codierten Bildern,

- bei dem für einen Makroblock (MB) eines Bildes (600), der eine vorgebbare Anzahl von Bildblöcken (BB) aufweist, eine Variable Length Decodierung durchgeführt (VLD) (601) wird,
- bei dem geprüft wird, ob der Makroblock (MB) uncodiert (SMB) ist (602),
- bei dem für den Fall, daß der Makroblock (MB) codiert ist, folgende Schritte vorgesehen werden:
- - für den Makroblock (MB) wird eine Run Length Decodierung (RLD) durchgeführt (603),
- - für den Makroblock (MB) wird ein inverses Scan-Verfahren (IS) durchgeführt (604),
- - für den Makroblock (MB) wird eine inverse Quantisierung (IQ) durchgeführt (605),
- - für den Makroblock (MB) wird eine inverse Codierungstrans formation (IDCT) durchgeführt (606),
- - für den Makroblock (MB) wird eine Bewegungskompensation (MC) durchgeführt (607),
- - bei dem der Makroblock (MB) gespeichert wird, und
- bei dem für den Fall, daß der Makroblock (MB) uncodiert ist, der Makroblock (MB) als uncodiert gekennzeichnet wird (701) f
- bei dem nach der Decodierung einer vorgebbaren Anzahl von Makroblöcken (MB) für die als uncodiert gekennzeichneten Ma kroblöcke, (MB) jeweils eine Kopie eines Referenzmakroblocks (RM) des jeweiligen uncodierten Makroblocks (MB) in einem Bildspeicher (FM) gespeichert wird (608), und
- bei dem der decodierte Makroblock (MB) oder die Kopie des Referenzmakroblocks (RM) einen rekonstruierten Makroblock (RMB) darstellen (609).

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,

- bei dem für jeden Bildblock (BB) des Makroblocks (MB) ge prüft wird, ob ein Bildblock (BB) uncodiert ist, und
- bei dem für den Fall, daß der Bildblock (BB) uncodiert ist, eine Kopie eines Referenzbildblocks (RB) des uncodierten Bildblocks (BB) in dem Bildspeicher (FM) gespeichert wird.