DE3751416T2

DE3751416T2 - Bildcodiersystem zum Ueberwachen einer Informationsmenge durch Bildung eines Histogramms.

Info

Publication number: DE3751416T2
Application number: DE3751416T
Authority: DE
Inventors: Yoshinori Hatori; Toshio C O Nec Corporatio Koga; Kiichi Matsuda; Naoki Mukawa
Original assignee: Fujitsu Ltd; Kokusai Denshin Denwa KK; NEC Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd; NEC Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp; KDDI Corp
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1987-11-10
Publication date: 1996-04-18
Anticipated expiration: 2007-11-11
Also published as: CA1312669C; US4920426A; DE3751416D1; EP0267579A3; EP0267579B1; EP0267579A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Bildcodiersystem zum Codieren einer Folge von Bildsignalen, z.B. eines Fernsehsignals oder eines Fernkopiersignals, in eine Folge von codierten Signalen. Man beachte, daß jede der Bildsignalfolgen und der codierten Signalfolgen in einer digitalen Form erzeugt wird.
Bisher sind viele verschiedene Algorithmen in einem herkömmlichen Codiersystem verwendet worden, um eine Folge von Bildsignalen in eine Folge von codierten Signalen zu codieren und um die übertragene Informationsmenge, die von der codierten Signalfolge transportiert wird, zu verringern. In diesem Fall ist die codierte Signal folge über eine Übertragungsstrecke oder einen Übertragungsweg in ein Decodiersystem übertragen worden, wobei die Übertragungsrate unverändert blieb. Ein solches herkömmliches Codiersystem kann insbesondere ein Prädiktivcodiersystem, ein orthogonales Codiersystem, ein Vektorquantisierungssystem sein und kann als hocheffizientes Codiersystem bezeichnet werden, weil die Bildsignalfolge mit einem hohen Wirkungsgrad übertragen wird.
Um ein solches hocheffizientes Codiersystem herzustellen, kann innerhalb von mehreren Codiercharakteristiken, z.B. von Quantisierungscharakteristiken, von einer auf eine andere umgeschaltet werden, und zwar unter Verwendung einer Codiersteuerschaltung, die einen Codiersteuervorgang als Antwort auf die Bildsignalfolge ausführt und die eine der Codiercharakteristiken wahlt. Es ist bekannt, daß der Codiersteuervorgang sehr wichtig ist beim Erzielen einer hohen Qualität eines reproduzierten Bildes.
In einem Artikel in IEE Transactions on Communicationns, Vol. COM-32, No. 3 vom März 1984 (S. 280 - 287) von Naoki Mukawa et al. wird ein Codiersteuervorgang in einem Bildcodiersystem durchgeführt, das einen Quantisierer und einen Pufferspeicher aufweist. Im einzelnen hat der Quantisierer mehrere Quantisierungscharakteristiken als Codiercharakteristiken und quantisiert die Bildsignalfolge entsprechend einer gewählten Charakteristik der Quantisierungscharakteristiken in eine Folge von quantisierten Signalen. Die quantisierten Signale werden nacheinander in codierte Signale codiert und in einem Pufferspeicher gespeichert, der von den codierten Signalen belegt wird. Während des Codiersteuervorgangs wird eine Menge der codierten Signale überwacht und zu dem Quantisierer zurückgeführt. Infolgedessen wird jeweils eine Quantisierungscharakteristik im Quantisierer in bezug auf die Menge der im Pufferspeicher gespeicherten codierten Signale in eine andere geändert. Somit wird der Codiersteuervorgang in dem Bildcodiersystem nach einem Rückkopplungsprinzip durchgeführt.
Hierbei ist zu beachten, daß man Überlegungen anstellt über die Vermeidung des Überlaufens und des Unterlaufens des Pufferspeichers durch Steuerung der im Pufferspeicher gespeicherten Informationsmenge. Eine solche Steuerung der Informationsmenge kann z.B. durchgeführt werden, indem man die aktuelle Charakteristik der Quantisierungscharakteristiken vergröbert oder verfeinert, wenn die Informationsmenge im Pufferspeicher groß bzw. klein wird.
Wie oben erwähnt, wird die aktuelle Quantisierungscharakteristik in bezug auf die Menge der vorherigen Informationen gesteuert, um eine Quantisierungsverzerrung zu verändern. Dies bedeutet, daß die Gefahr besteht, daß sich die Informationsmenge übermäßig vergrößert oder verringert und daß sich eine solche übermäßige Vergrößerung oder Verringerung im Pufferspeicher häufig wiederholt. Infolgedessen verringert oder vergrößert sich wiederholt ein belegter Bereich des Pufferspeichers drastisch. Eine solche Wiederholung einer Verringerung oder Vergrößerung führt zwangsläufig zu einem anderen Erscheinungsbild eines verschlechterten Bereichs und eines nichtverschlechterten Bereichs in einem reproduzierten Bild und führt zu einer ernsthaften Verschlechterung der Bildqualität.
Andererseits wird von A.G. Tescher in National Telecommunications Conference Record, 1978, 19.1.1 unter dem Titel "Rate adaptive communication" ein Codiersteuervorgang mit einer Vorwärtskopplung vorgeschlagen. In diesem Fall wird die zu codierende Informationsmenge gemessen. Diese Informationen werden in eine Folge von quantisierten Signalen quantisiert, so daß eine vorbestimmte Übertragungsrate erreicht werden kann. Die quantisierte Signalfolge wird danach in eine codierte Signalfolge der vorbestimmten Übertragungsrate codiert. Mit diesem Verfahren ist eine stabile Steuerung möglich, weil die zu codierenden Informationen direkt gesteuert werden. Infolge der Instabilität des Codiersteuervorgangs tritt keine Verschlechterung der Bildqualität auf. Ein solcher Codiersteuervorgang kann jedoch nicht in Echtzeit durchgeführt werden, weil die vorbestimmte Übertragungsrate nur mit einer langen Verzögerungszeit erreicht werden kann.
In JP-A-99 855/1982 wird die Informationsmenge unter Berücksichtigung der elektrischen Leistung eines Differenzsignals zwischen zwei benachbarten Vollbildern (Frames) geschätzt, um einen Schätzwert zu erhalten. Unter Verwendung des Schätzwertes wird eine der Codiercharakteristiken gewählt. Ein solcher Schätzwert hat jedoch eine sehr geringe Schätzgenauigkeit, weil die Informationsmenge nicht direkt anhand der zu codierenden Informationen gemessen wird. Dies führt zu einer Instabilität des Betriebs eines Codiersystems.
In JP-A-154 987/1987 wird ein Codiersystem vorgeschlagen, bei dem eine orthogonale Transformation durchgeführt wird, um eine Folge von Bildsignalen in eine Folge von Transformationskoeffizienten zu transformieren. Die Transformationskoeffizienten werden unter Verwendung von Bitzuweisungstabellen, die verschiedene Codiercharakteristiken definieren, zu einer Folge von codierten Signalen codiert. Ein Codiersteuervorgang wird durchgeführt, um von einer Bitzuweisungstabelle zu einer anderen zu wechseln. Bei diesem System ist das Wechseln zwischen den Codiercharakteristiken insofern schwierig, als nicht von der einen Bitzuweisungstabelle zu einer anderen umgeschaltet wird. Deshalb wird ein solches Codiersystem nicht für ein System verwendet, das keine Bitzuweisungstabelle braucht und das z.B. ein adaptiver Szenencodierer sein kann, der von W. Chen in IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-32, No. 3 vom März 1984 vorgeschlagen worden ist.
Der Artikel "Adaptive Coding of Monochrome and Color Images" von W.H. Chen und C.H. Smith in IEEE Transactions on Communications, Vol. COM-25, No. 11, November 1977, S. 1285 - 1292, offenbart eine adaptive Codiervorrichtung zum Codieren von Monochrom- und Farbbildern unter Verwendung der schnellen diskreten Cosinustransformation (FDCT), um eine Bandbreitenkomprimierung zu erreichen. In einer Ausführungsform wird ein gesamtes digitalisiertes Bild in eine Anzahl von Teilblöcken aus 16 × 16 Pixeln geteilt, und mit jedem Teilblock wird eine zweidimensionale FDCT durchgeführt. Die Summe der Wechselleistung der transformierten Abtastwerte in jedem Teilblock wird zuerst berechnet und als das Maß des Aktivitätspegels des Teilblocks angenommen. Als nächstes wird ein Histogramm aufgebaut, und die transformierten Blöcke werden entsprechend diesem Aktivitätsmaß in vier Gruppen klassifiziert. Die normierten Transformationsabtastwerte in jeder Klasse werden dann nichtlinear quantisiert und adaptiv codiert. Die Quantisierung wird unter Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsdichte des Transformationsabtastwerts durchgeführt. Die Transformationsteilblöcke werden in vier gleichmäßig besetzte Niveaus klassifiziert. Es wird ein Gesamtmittelwert der Varianz jedes der transformierten Abtastwerte in jeder Klasse berechnet, und es kann eine Bitzuweisungsmatrix für diese Klasse bestimmt werden. Die Bitzuweisung für jede Bitzuweisungsmatrix basiert auf einer Beziehung aus der Bitratenverzerrungstheorie. Danach werden die ankommenden Transformationsabtastwerte normiert. Die normierten Abtastwerte werden optimal quantisiert, wobei die Anzahl der Quantisierungspegel entsprechend den Bitzuweisungsmatrizen festgelegt wird. Die optimal quantisierten Abtastwerte werden in eine Folge von Binärdaten quantisiert, die mit ihren Zusatzinformationen kombiniert sind. Somit werden die codierten Daten nach Berechnung des Gesamtdurchschnitts der Varianz jedes der Transformationsabtastwerte in jeder Klasse in bezug auf die Bitzuweisungsmatrizen erzeugt, und das Histogramm wird in bezug auf die Summe der Wechselleistungen der Transformationsabtastwerte in jedem Teilblock aufgebaut und dazu verwendet, die Transformationsblöcke in vier Gruppen zu klassifizieren. Die Normierung der ankommenden Transformationsabtastwerte in der oben erwähnten Klassifikation wird in jedem der Teilblöcke durchgeführt. Somit werden die Codierparameter alle in jedem der Teilblöcke gesteuert, und die Gesamtmenge der in jedem Vollbild (Frame) oder Halbbild (Field) zu übertragenden Informationen wird nicht in Betracht gezogen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Bildcodiersystem bereitzustellen, das einen Codiersteuervorgang durchführen kann, der zum Codieren einer Folge von Bildsignalen mit einem hohen Wirkungsgrad ohne Verschlechterung der reproduzierten Bildqualität dient.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Bildcodiersystem der beschriebenen Art bereitzustellen, bei dem der Codiersteuervorgang in Echt zeit durchgeführt werden kann und der daher für eine schnelle Codierung der Bildsignalfolge nützlich ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Bildcodiersystem der beschriebenen Art bereitzustellen, bei dem die Menge der zu codierenden Informationen mit hoher Genauigkeit geschätzt werden kann.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Bildcodiersystem der beschriebenen Art bereitzustellen, bei dem keine Bitzuweisungstabelle zum Codieren einer Bildsignalfolge erforderlich ist.
Diese Aufgaben werden mit dem erfindungsgemäßen Bildcodiersystem gelöst.
Das erfindungsgemäße Bildcodiersystem dient zum Codieren einer Folge von digitalen Bildsignalen in eine Folge von codierten Signalen auf der Grundlage von vorbestimmten Zeitintervallen (Vollbilder oder Halbbilder). Das Bildcodiersystem weist auf: eine Teilungseinrichtung, die anspricht auf die digitale Bildsignalfolge, zum Teilen der digitalen Bildsignalfolge in eine Folge von Blöcken in den betreffenden vorbestimmten Intervallen, eine Umwandlungseinrichtung, die an die Teilungseinrichtung gekoppelt ist, zum aufeinanderfolgenden Durchführen einer vorbestimmten Umwandlung der digitalen Bildsignale der Blöcke in den entsprechenden vorbestimmten Intervallen, um eine Folge von Koeffizientensignalen zu erzeugen, die Koeffizienten darstellen, die aus der vorbestimmten Umwandlung resultieren, eine steuerbare Codiereinrichtung, die mehrere Codiercharakteristiken hat und die auf die Koeffizientensignalfolge und auf ein Charakteristikwahlsignal anspricht, zum Codieren der Koeffizientensignalfolge in die codierte Signalfolge entsprechend einer gewählten Charakteristik der Codiercharakteristiken, die vom Charakteristikwahlsignal angezeigt wird, eine Codiersteuereinrichtung, die auf die Koeffizientensignalfolge anspricht, zum Erzeugen eines Codiersteuersignals, das in bezug auf die Informationsmenge, die von der Koeffizientensignalfolge transportiert wird, bestimmt wird, und eine Liefereinrichtung zum Liefern des Codiersteuersignals als das Charakteristikwahlsignal an die steuerbare Codiereinrichtung. Gemäß der Erfindung weist die Codiersteuereinrichtung eine Histogrammbildungseinrichtung auf, die auf die Koeffizientensignalfolge anspricht, zum Bilden eines Histogramms, das eine Häufigkeitsverteilung bzw. Frequenzverteilung der Koeffizienten in den entsprechenden vorbestimmten Intervallen darstellt. Die Histogrammbildungseinrichtung erzeugt ein Histogrammsignal, das das Histogramm darstellt. Die Histogrammbildungseinrichtung weist ferner eine Schätzeinrichtung auf, die an die Histogrammbildungseinrichtung gekoppelt ist und die auf das Histogrammsignal anspricht, zum Schätzen der Informationsmenge, die von der Koeffizientensignalfolge in jedem der vorbestimmten Intervalle transportiert werden, um als das Codiersteuersignal ein Schätzsignal zu erzeugen, das ein Ergebnis der Schätzung in jedem der vorbestimmten Intervalle darstellt.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Codiersystems gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform und ein Decodiersystem, das mit dem Codiersystem in Verbindung treten kann;
Fig. 2(A), (B) und (C) Darstellungen zur Beschreibung von Abtastvorgängen, die in dem Codiersystem gemäß Fig. 1 durchgeführt werden;
Fig. 3(A) bis (H) grafische Darstellungen von Quantisierungscharakteristiken, die in dem Codiersystem gemäß Fig. 1 gewählt werden können;
Fig. 4 eine Tabelle zur Beschreibung eines Codiervorgangs des Codiersystems gemäß Fig. 1;
Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Codiersteuerschaltung, die in dem Codiersystem gemäß Fig. 1 verwendet wird;
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Teils der Codiersteuerschaltung gemäß Fig. 5; und
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines anderen Teils der Codiersteuerschaltung gemäß Fig. 5.
Gemäß Fig. 1 weist ein vollständiges Übertragungssystem ein Codiersystem 11 gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform und ein Decodiersystem 12 auf, das über eine Übertragungsstrecke oder einen Übertragungsweg 13 an das Codiersystem 11 gekoppelt ist. Das Codiersystem 11 wird über einen Videoeingangsanschluß 15 mit einer Folge von digitalen Bildsignalen (nachstehend einfach als Bildsignale bezeichnet) IM versorgt, die jeweils Bildelementen entsprechen können. Es sei hier erwähnt, daß die Bildsignalfolge IM in eine Folge von Vollbildern teilbar ist, von denen jedes eine vorbestimmte Intervallzeit dauert. Die Bildsignale IM für jedes Vollbild können bei einer Wiedergabe eine Szene auf einer Anzeigeeinheit (nicht dargestellt) bilden.
Die Bildsignalfolge IM wird an eine Blockteilungsschaltung 16 übergeben. Die Blockteilungsschaltung 16 teilt die Bildsignale IM der betreffenden Vollbilder in mehrere Blöcke, von denen jeder z.B. Bildelemente A × B transportieren kann, wobei A und B die Anzahl der Bildelemente darstellt, die vertikal bzw. horizontal auf der Anzeigeeinheit angeordnet sind. Eine solche Teilung jedes Vollbildes in Blöcke ist, wie bekannt, unter Verwendung eines Speichers und einer Adreßsteuerschaltung (nicht dargestellt) möglich. Im einzelnen wird die Bildsignalfolge IM im Speicher der Blockteilungsschaltung 16 nacheinander gespeichert und mittels der Adreßsteuerschaltung bei jedem der Blöcke aus dem Speicher nacheinander durch Abtastung geholt oder ausgelesen. Dies bedeutet, daß die Teilung jedes Vollbildes in Blöcke in der Blockteilungsschaltung 16 durchgeführt werden kann, indem ein Abtastvorgang zur Erzeugung einer Bildsignalfolge IM in einen anderen Abtastvorgang zur Erzeugung einer Folge von Blöcken umgewandelt wird.
Wenn man zwischendurch Fig. 2(A) betrachtet, so werden die Bildelemente, die als weiße Punkte dargestellt sind, als die Bildsignalfolge IM im Speicher der Blockteilungsschaltung 16 in einer horizontalen und einer vertikalen Richtung gespeichert und nacheinander in die Blöcke geteilt, wie in Fig. 2(A) dargestellt. Jeder Block wird gebildet, indem die Bildelemente, die im Speicher gespeichert sind, teilweise getrennt werden. Zu diesem Zweck werden die Bildelemente im Speicher unter Verwendung der Adreßsteuerschaltung teilweise abgetastet und in Form einer Folge von Blöcken aus dem Speicher ausgegeben. Dabei wird die Blockfolge, die danach bei jedem der vorbestimmten Zeitintervalle auftritt, in Betracht gezogen.
Wenn man wieder Fig. 1 betrachtet, so wird jeder der Blöcke aus der Blockteilungsschaltung 16 nacheinander an eine Orthogonaltransformationsschaltung 17 übergeben, die eine zweidimensionale Orthogonaltransformation der Bildelemente in jedem der vorbestimmten Intervalle durchführen kann. Eine solche Orthogonaltransformation kann eine diskrete Cosinustransformation sein, die mit DCT abgekürzt wird. In diesem Fall werden die Bildelemente A × B in jedem Block mittels der Orthogonaltransformationsschaltung 17 in eine Folge von Koeffizientensignalen umgewandelt, die DCT-Koeffizienten darstellen, die aus der Orthogonaltransformation resultieren, und deren Anzahl A × B entspricht.
Betrachtet man Fig. 2(B), so sind die DCT-Koeffizienten in horizontaler und vertikaler Richtung angeordnet, die sich auf Frequenzen der DCT-Koeffizienten beziehen. In Fig. 2(B) sind die DCT-Koeffizienten in der horizontalen und der vertikalen Richtung von einem niederfrequenten Bereich bis zu einem hochfrequenten Bereich verteilt. Im einzelnen liegt der DCT- Koeffizient F&sub0;&sub0; für eine Gleichstromkomponente in der äußersten linken und obersten Position gemäß Fig. 2(B), während die DCT-Koeffizienten sich in horizontaler Richtung nach rechts und in vertikaler Richtung nach unten verschieben, wenn die Frequenzen für die DCT-Koeffizienten hoch werden. In diesem Zusammenhang ist die äußerste rechte und oberste Position dem DCT-Koeffizienten für eine maximale Horizontalfrequenz in horizontaler Richtung zugeordnet, während die äußerste linke und unterste Position dem DCT-Koeffizienten für eine maximale Vertikalfrequenz zugeordnet ist. Auf Grund dieser Tatsache ist es ohne weiteres verständlich, daß die äußerste rechte und unterste Position dem DCT-Koeffizienten mit maximalen Frequenzen sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung zugeordnet ist.
Die DCT-Koeffizienten werden nacheinander von der äußersten linken und obersten Position in horizontaler Richtung nach rechts abgetastet und danach vertikal nach unten abgetastet, wie dargestellt.
Die Koeffizientensignalfolge CF wird in jedem der vorbestimmten Intervalle sowohl an einen Codierbereich 20 als auch an eine Codiersteuerschaltung 21 geliefert. Der Codierbereich 20 hat mehrere Codiercharakteristiken und dient dazu, die Koeffizientensignalfolge entsprechend einer gewählten Charakteristik der Codiercharakteristiken in eine Folge von codierten Signalen zu codieren, die in einer vorbestimmten Übertragungsrate über die Übertragungsstrecke 13 übertragen wird. In dem dargestellten Beispiel kann die Codiercharakteristik als eine Quantisierungscharakteristik betrachtet werden. Im Moment ist es ausreichend, wenn man feststellt, daß die Codiersteuerschaltung 21 dazu dient, eine der Codiercharakteristiken als die gewählte Codiercharakteristik zu bestimmen, indem eine Informationsmenge, die von der Koeffizientensignalfolge transportiert wird, in den entsprechenden vorbestimmten Intervallen überwacht wird und indem ein Codiersteuersignal CD erzeugt wird, das die Informationsmenge darstellt. Das heißt, das Codiersteuersignal CD beschreibt die Nummer der gewählten Codiercharakteristik, wobei den betreffenden Codiercharakteristiken aufeinanderfolgende Nummern zugewiesen werden, wie in der nachstehenden Beschreibung deutlich wird.
Der Codierbereich 20 weist eine Verzögerungsschaltung 22 auf zum Verzögern der Koeffizientensignalfolge während einer Verzögerungszeit, die jedem der vorbestimmten Zeitintervalle, nämlich dem einzelnen Vollbild, entspricht. Die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 22 wird unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung der Codiersteuerschaltung 21 gewählt. Auf jeden Fall dient die Verzögerungsschaltung 22 dazu, die Ansprechverzögerung der Codiersteuerschaltung 21 zu kompensieren und eine verzögerte Koeffizientensignalfolge zu erzeugen.
Die verzögerte Koeffizientensignalfolge und das Codiersteuersignal CD werden an die Quantisierungsschaltung 23 übergeben, die mehrere Quantisierungscharakteristiken als die Codiercharakteristiken hat. Die Quantisierungsschaltung 23 quantisiert die verzögerte Koeffizientensignalfolge in eine Folge von quantisierten Signalen entsprechend einer gewählten Charakteristik der Quantisierungscharakteristiken, die durch das Codiersteuersignal CD angezeigt wird. Die quantisierten Signale transportieren quantisierte Koeffizienten, die jeweils als Quantisierungsindizes bezeichnet werden können. Jeder der Quantisierungsindizes hat entweder den Wert Null oder den Wert Nicht-Null.
Wenn man Fig. 3 zusammen mit Fig. 1 betrachtet, hat die dargestellte Quantisierungsschaltung 23 eine erste bis achte Charakteristik Nr. 1 bis Nr. 8 der Quantisierungscharakteristiken, die jeweils in Fig. 3(A) bis Fig. 3(H) dargestellt sind und die jeweils Charakteristiknummern von eins bis acht haben. In Fig. 3(A) und 3(H) ist die verzögerte Koeffizientensignalfolge jeweils auf den Abszissen als Eingangssignal dargestellt, während die quantisierte Signalfolge jeweils auf den Ordinaten als Ausgangssignale dargestellt ist. Ein Quantisierungsschritt jeder Quantisierungscharakteristik vergrößert sich von der ersten Quantisierungscharakteristik (Fig. 3(A)) zur achten Quantisierungscharakteristik (Fig. 3(H)). Demzufolge wird die feinste Quantisierung in Fig. 3(A) durchgeführt, während die gröbste Quantisierung in Fig. 3(H) durchgeführt wird. Der Quantisierungsindex kann als signifikanter und als nichtsignifikanter Quantisierungsindex bezeichnet werden, wenn der Quantisierungsindex den Wert Nicht-Null bzw. den Wert Null hat.
Die quantisierte Signalfolge wird von der Quantisierungsschaltung 23 an eine Blockdetektionsschaltung 26 geliefert, um zu bestimmen, ob jeder Block gültig oder ungültig ist. In diesem Fall bewertet die Blockdetektionsschaltung 26 den betreffenden Block auch dann als gültig, wenn ein einzelner Wert der Nicht-Null-Werte in dem betreffenden Block ermittelt wird. Das heißt, der betreffende Block wird nur dann als ungültig bewertet, wenn alle quantisierten Signale in dem betreffenden Block die Werte Null haben. Die Blockdetektionsschaltung 26 erzeugt als Ergebnis der Bewertung ein Gültigblocksignal und ein Ungültigblocksignal, wenn der Block gültig bzw. ungültig ist. Dieses Gültig- und dieses Ungültigblocksignal werden an eine erste Codierschaltung 27 für variable Länge übergeben. Die erste Codierschaltung für variable Länge 27 erzeugt als Antwort auf das Gültig- bzw. Ungültigblocksignal erste Codes variabler Länge, nämlich z.B. "01" und "1".
Andererseits wird die quantisierte Signalfolge auch an die Abtastumwandlungsschaltung 28 geliefert, um die quantisierte Signalfolge zu verschieben oder umzuordnen, wie nachstehend beschrieben wird. Die Abtastumwandlungsschaltung 28 weist wie die Blockteilungsschaltung 16 einen Umwandlungsspeicher (nicht dargestellt) und einen Umwandlungsadreßcontroller (ebenfalls nicht dargestellt) auf. Die quantisierte Signalfolge wird nacheinander im Umwandlungsspeicher gespeichert, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2(B) beschrieben, um unter Steuerung des Umwandlungsadreßcontrollers in einer anderen Reihenfolge aus dem Umwandlungsspeicher ausgegeben zu werden.
Mit Bezug auf Fig. 2(C) wird angenommen, daß die Quantisierungsindizes im Umwandlungsspeicher gespeichert werden, wie in Fig. 2(C) dargestellt, und signifikante Indizes der Quantisierungsindizes sind als schwarze Punkte dargestellt, während nicht signifikante Indizes der Quantisierungsindizes als weiße Punkte dargestellt sind. Unter diesen Umständen führt der Umwandlungsadreßcontroller mit den Quantisierungsindizes eine schräge oder Zickzack-Abtastung durch, wie dargestellt.
Eine solches Zickzack-Abtastung der Quantisierungsindizes dient dazu, die Codiereffizienz zu verbessern. Insbesondere haben signifikante Koeffizienten der DCT-Koeffizienten, nämlich die Quantisierungsindizes, die Tendenz, sich in einem Gleichstrombereich und in niederfrequenten Bereichen in der horizontalen und vertikalen Richtung zu konzentrieren. Dagegen steigert sich die Zickzack-Abtastung mit der Zeit vom Gleichstrombereich bis zu den höherfrequenten Bereichen.
Deshalb führt die Zickzack-Abtastung mit der Zeit zu einer größeren Wahrscheinlichkeit, daß nichtsignifikante Quantisierungsindizes abgetastet werden.
In Fig. 2(C) ist ein letzter signifikanter Index der Quantisierungsindizes durch einen mit einem Kreis umschlossenen schwarzen Punkt dargestellt. Dies zeigt, daß der letzte signifikante Quantisierungsindex von nichtsignifikanten Indizes der Quantisierungsindizes gefolgt wird. Demzufolge dürfen die nichtsignifikanten Quantisierungsindizes nach dem letzten signifikanten Quantisierungsindex nicht codiert werden, wenn nach dem letzten signifikanten Quantisierungsindex ein spezifischer Code addiert wird, um den letzten signifikanten Quantifizierungsindex von den anderen Indizes zu unterscheiden.
Infolgedessen kommt die Zickzack-Abtastung ohne eine überflüssige Codierung von nichtsignifikanten Quantisierungsindizes aus und dient dazu, die zu codierende Informationsmenge zu verringern.
Außerdem sind viele nicht signifikante Quantisierungsindizes vom Gleichstrombereich bis zu hochfrequenten Bereichen verteilt. Der Wirkungsgrad des Codierens wird stark verbessert, indem jeder nichtsignifikante Quantisierungsindex unter Verwendung eines Lauflängencodierverfahrens codiert wird.
Die Abtastumwandlungsschaltung 28 ordnet also die quantisierte Signalfolge mittels der oben erwähnten Zickzack- Abtastung in eine Folge von umgeordneten Signalen um und liefert die umgeordnete Signalfolge an eine zweite Codierschaltung für variable Länge 29.
Die zweite Codierschaltung für variable Länge 29 führt eine Codierung variabler Länge jedes Quantisierungsindexes oder quantisierten Signals durch, um einen zweiten Code variabler Länge zu erzeugen. Ein solcher zweiter Code variabler Länge wird erzeugt, indem jedem Quantisierungsindex ein vorbestimmtes Muster zugewiesen wird.
Gemäß Fig. 4 können die Quantisierungsindizes oder die quantisierten Signale Werte zwischen einschließlich +69 und einschließlich -69 darstellen, und zwar zusammen mit einem Blockende (EOB), wie in der linken Spalte von Fig. 4 dargestellt. In diesem Fall wird bewirkt, daß jeder der Quantisierungsindizes jedem Code entspricht, der in der mittleren Spalte von Fig. 4 dargestellt ist. Die Codes haben Bitlängen von maximal sechzehn Bit, wie in der rechten Spalte von Fig. 4 dargestellt. Die Quantisierungsindizes werden also in die entsprechenden Codes variabler Länge umgewandelt. Die Umwandlung der Quantisierungsindizes in die Codes variabler Länge ist möglich durch die Verwendung eines Festwertspeichers (ROM), der die dargestellten Codes variabler Länge speichert. Eine solche Umwandlung kann mit den Quantisierungsindizes, die vom ungültigen Block abgeleitet sind, nicht durchgeführt werden. Dies zeigt, daß bei jedem ungültigen Block das Ungültigblocksignal allein ohne Quantisierungsindizes erzeugt wird.
Der erste und der zweite Code variabler Länge werden von einem Multiplexer 31 in eine Folge von multiplexierten Signalen multiplexiert. Die multiplexierte Signalfolge wird nacheinander als die codierte Signal folge mit einer vorbestimmten Übertragungsrate über einen Übertragungspuffer 32 und die Übertragungsstrecke 13 an das Decodiersystem 12 übertragen. Die codierte Signalfolge kann ferner auf der Übertragungsstrecke 13 codiert und decodiert werden, um die codierte Signalfolge in ein vorbestimmtes Signal z.B. von AMI-Codes (alternierende Zeichenumkehrcodes), B8ZS-Codes (bipolare Codes mit Ersetzung von 8 Nullen) umzuwandeln.
Es ist möglich, eine Informationsmenge, die im Übertragungspuffer 32 gespeichert ist, zu ermitteln, indem die Differenz zwischen einer Schreibadresse und einer Leseadresse überwacht wird. Diese Differenz kann in die Codiersteuerschaltung 21 zurückgeführt werden, um eine Informationsmenge zu steuern, die von der Quantisierungsschaltung 23 erzeugt wird.
Gemäß Fig. 1 wird das Decodiersystem 12 über die Übertragungsstrecke 13 mit der codierten Signalfolge versorgt und decodiert die codierte Signal folge in eine Reproduktion RIM der Bildsignalfolge IM, indem es einen Umkehr- oder Decodiervorgang relativ zum Codiersystem 11 durchführt. Im Decodiersystem 12 wird die codierte Signalfolge mit einer vorbestimmten Übertragungsrate nacheinander in einem Empfangspuffer 33 gespeichert und mit einer Decodierrate als eine Folge von Ausgabesignalen aus dem Empfangspuffer 33 ausgegeben, um an einem Demultiplexer 34 übergeben zu werden. Die ausgegebene Signalfolge transportiert die ersten Codes variabler Länge, die entweder den gültigen Block oder den ungültigen Block darstellen, und die zweiten Codes variabler Länge, die die Quantisierungsindizes gemäß Fig. 4 darstellen.
Der Demultiplexer 34 demultiplexiert die ausgegebene Signalfolge in ein erstes und ein zweites demultiplexiertes Signal, die den ersten bzw. den zweiten Code variabler Länge transportieren und die an einen ersten bzw. einen zweiten Decodierer variabler Länge 36 bzw. 37 geliefert werden. Der erste Decodierer variabler Länge 36 decodiert das erste demultiplexierte Signal in die ersten Codes variabler Länge, die entweder den gültigen Block oder den ungültigen Block anzeigen und die als ein erstes decodiertes Signal erzeugt werden. Nach Ermittlung des ungültigen Blocks versorgt der erste Decodierer variabler Länge 36 während jedes Blocks nacheinander eine Umschaltschaltung 38 mit dem ersten decodierten Signal eines Quantisierungswertes, der den nichtsignifikanten Quantisierungsindex darstellt. Nach Ermittlung des gültigen Blocks unterbricht der erste Decodierer variabler Länge 36 die Erzeugung des ersten decodierten Signals und versorgt den zweiten Decodierer variabler Länge 37 mit einem Freigabesignal.
Wenn der zweite Decodierer variabler Länge 37 mit dem zweiten demultiplexierten Signal und dem Freigabesignal, das den gültigen Block anzeigt, versorgt wird, decodiert er das zweite demultiplexierte Signal in die zweiten Codes variabler Länge, die die Quantisierungsindizes darstellen, wie in Fig. 4 dargestellt, und die als ein zweites decodiertes Signal erzeugt werden. Da das zweite decodierte Signal die Quantisierungsindizes transportiert, die aus der Zickzack-Abtastung resultieren, wie in Fig. 2(C) dargestellt, sollten die Quantisierungsindizes des zweiten decodierten Signals umgeordnet werden, wie in Fig. 2(B) dargestellt. Zu diesem Zweck wird das zweite decodierte Signal vom zweiten Decodierer variabler Länge 37 an einen Abtastumwandler 39 geliefert. Daraufhin versorgt der Abtastumwandler 39 die Umschaltschaltung 38 mit einer Folge von umgeordneten Koeff izientensignalen, die die umgeordneten Quantisierungsindizes darstellen, wie in Fig. 2(B) dargestellt.
Als Antwort auf die erste decodierte Signalfolge und die umgeordnete Signalfolge wählt die Umschaltschaltung 38 entweder nach Empfang des ungültigen Blocks die erste decodierte Signal folge oder nach Empfang des gültigen Blocks die umgeordnete Signalfolge. Auf jeden Fall wird eine gewählte Folge, die erste decodierte Signalfolge oder die umgeordnete Signalfolge, von der Umschaltschaltung 38 an die zweidimensionale Orthogonalumkehrtransformationsschaltung 41 geliefert, um in Bildsignale umgewandelt zu werden, die in Blöcke aufgeteilt werden, wie in Fig. 2(A) dargestellt. Die aufgeteilten Bildsignale werden an eine Fernsehabtastschaltung 42 übergeben, um einer Abtastumwandlung unterzogen zu werden. Daraufhin gibt die Fernsehabtastschaltung 42 die Reproduktion RIM der Bildsignale über ein Videoausgabeendgerät 43 ab.
In dem Codier- und dem Decodiersystem 11 und 12 gemäß Fig. 1 können Schaltungselemente auf eine gewöhnliche Art und Weise implementiert werden, mit Ausnahme der Codiersteuerschaltung 21, die in das Codiersystem 11 einbegriffen ist. Deshalb wird nachstehend die Codiersteuerschaltung 21 beschrieben.
Wenn man zusätzlich zu Fig. 1 noch Fig. 5 betrachtet, so wird die Codiersteuerschaltung 21 mit der Koeffizientensignalfolge CF versorgt, um das Codiersteuersignal CD zu erzeugen, wie bereits erwähnt. In dem dargestellten Beispiel werden die Gültig- und die Ungültigblocksignale und die Quantisierungsindizes von der codierten Signalfolge transportiert, wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. Das heißt, eine Informationsmenge, die von der codierten Signalfolge transportiert wird, ist in erster Linie von den Mengen der Gültig- und der Ungültigblocksignale und der Quantisierungsindizes abhängig. Demzufolge werden die Menge der Gültig- und der Ungültigblocksignale sowie die Menge der Quantisierungsindizes von der dargestellten Codiersteuerschaltung 21 gemessen. Unter diesen Umständen wird die Koeffizientensignalfolge CF parallel an einen Maximalkoeffizientendetektor 46 und an einen Koeffizientenhistogrammkalkulator 47 geliefert, um die Mengen der Gültig- und der Ungültigblocksignale bzw. die Mengen der Quantisierungsindizes zu messen und zu schätzen. Die Mengen der Gültig- und der Ungültigblocksignale können als erste Informationsmenge bezeichnet werden, während die Mengen der Quantisierungsindizes als zweite Informationsmengen bezeichnet werden können.
Zunächst ermittelt der Maximalkoeffizientendetektor 46 nacheinander einen maximalen Koeffizienten der DCT-Koeffizienten in jedem Block, der von den DCT-Koeffizienten gebildet wird, die der Anzahl A × B entsprechen. Eine solche Ermittlung des Maximalkoeffizienten kann in jedem der Blöcke durchgeführt werden, wie später noch beschrieben wird.
Betrachtet man Fig. 6 zusammen mit Fig. 5, so weist der Maximalkoeffizientendetektor 46 einen Absolutwertkalkulator 51 auf zum Berechnen eines absoluten Wertes jedes DCT-Koeffizienten als Antwort auf die Koeffizientensignalfolge CF, um nacheinander ein Absolutwertsignal zu erzeugen, das den absoluten Wert darstellt. Das Absolutwertsignal wird vom Absolutwertkalkulator 51 sowohl an einen Komparator 52 als auch an einen Selektor 53 geliefert. Wenn der Komparator 52 mit dem vorherigen Maximalwert, der in einer ersten Flipflop- Schaltung 54 gespeichert ist, versorgt wird, vergleicht er den absoluten Wert mit dem vorherigen Maximalwert, um ein Vergleichsergebnissignal zu erzeugen, das ein Vergleichsergebnis darstellt. Das Ergebnis des Vergleichs zeigt die Tatsache an, daß der absolute Wert größer oder nicht größer ist als der vorherige Maximalwert. Das Vergleichsergebnissignal wird an den Selektor 53 übergeben, dem der vorherige Maximalwert und der absolute Wert übergeben wird. Der größere Wert des vorherigen Maximalwerts und des absoluten Werts wird vom Selektor 53 als Antwort auf das Vergleichsergebnissignal gewählt und als aktueller Maximalwert an die erste Flipflop-Schaltung 54 einerseits und an eine zweite Flipflop-Schaltung 56 andererseits übergeben. Die erste Flipflop-Schaltung 54 wird mit dem aktuellen Maximalwert geladen und bei jedem Block von einer Blocktaktsignalschaltung 57 zurückgesetzt. Dadurch hält die erste Flipflop-Schaltung 54 einen Maximalwert der absoluten Werte in jedem Block. Der absolute Maximalwert wird als Antwort auf ein Blocktaktsignal von der Blocktaktsignalschaltung 57 in der zweiten Flipflop-Schaltung 56 gespeichert. Ein einziger Wert der absoluten Maximalwerte wird also in jedem Block an eine Quantisierungsschrittabelle 58 übergeben, die Datensignale einer ersten Art speichert, die die erste bis achte Quantisierungscharakteristik Nr. 1 bis Nr. 8 gemäß Fig. 3(A) bis (H) beschreiben, und die ein Festwertspeicher (ROM) sein kann. Die Art-Datensignale, können die Charakteristiknummer, die der ersten bis achten Quantisierungscharakteristik zugewiesen sind, darstellen.
In diesem Fall kann bewirkt werden, daß jeder der absoluten Maximalwerte den Quantisierungsschritten der ersten bis achten Quantisierungscharakteristik Nr. 1 bis Nr. 8 entspricht. Die Quantisierungsschritte können jeweils als minimale Quantisierungsschritte betrachtet werden, wenn die Quantisierungsschritte in jeder der ersten bis achten Quantisierungscharakteristik verändert werden. Demzufolge ist es möglich, anzuzeigen, welchen der Quantisierungsschritte jeder absolute Maximalwert überschreitet. Das heißt, jeder absolute Maximalwert zeigt einen der Quantisierungsschritte an, der als das erste Art-Datensignal anhand der Quantisierungsschrittabelle 58 erzeugt wird. Der Maximalkoeffizientendetektor 46 dient also dazu, zu entscheiden, ob die Blöcke in den entsprechenden vorbestimmten Intervallen in bezug auf die Quantisierungscharakteristik Nr. 1 bis Nr. 8 gültig sind oder nicht, um die ersten Art-Datensignale zu erzeugen, die die Ergebnisse der Entscheidung darstellen.
Gemäß Fig. 5 und 6 wird das erste Art-Datensignal in jedem Block nacheinander aus der Quantisierungsschrittabelle 58 des Maximalkoeffizientendetektors 46 an eine Blockhistogrammschaltung 61 übergeben. Die Blockhistogrammschaltung 61 weist einen Speicher 62 auf, auf den das Art-Datensignal zugreift, das als ein Adreßsignal betrachtet werden kann. Der Speicher 62 hat mehrere Adressen, die der ersten bis achten Quantisierungscharakteristik entsprechen und die die Häufigkeiten des Auftretens, und zwar Zählwerte als Antwort auf das erste Art-Datensignal, speichern.
Es wird angenommen, daß die erste bis achte Adresse jeweils der ersten bis achten Quantisierungscharakteristik zugewiesen ist. Wenn z.B. das erste Art-Datensignal die achte Quantisierungscharakteristik Nr. 8 anzeigt, wird ein vorheriger Inhalt oder Zählwert aus der Adresse oder Speicherstelle ausgegeben, die vom ersten Art-Datensignal beschrieben wird, und an ein Inkrementierungselement 63 übergeben, das um eins erhöht wird. Das Inkrementierungselement 43 addiert also den vorherigen Zählwert und eins, um ein Summensignal zu erzeugen, das die Summe darstellt. Das Summensignal wird in den Speicher 62 zurückgeführt und als ein aktueller Inhalt in die Adresse eingegeben, die vom Art-Datensignal beschrieben wird. Der vorherige Inhalt wird also durch den aktuellen Inhalt ersetzt. Ein ähnlicher Vorgang wird nacheinander für jedes der vorbestimmten Zeitintervalle durchgeführt.
Im Ergebnis dessen wird anhand der Maximalkoeffizienten im Speicher 62 ein Histogramm in bezug auf die erste bis achte Quantisierungscharakteristik Nr. 1 bis Nr. 8 in jedem der vorbestimmten Intervalle gebildet und als erstes Teilhistogramm bezeichnet, das eine erste Verteilung von gültigen und ungültigen Blöcken darstellt. Nach Bildung des ersten Teilhistogramms wird zunächst der Inhalt aus der achten Adresse für die achte Quantisierungscharakteristik Nr. 8 ausgegeben und an einen Addierer 64 übergeben, der mit einer dritten Flipflop- Schaltung 65 verbunden ist. Die dritte Flipflop-Schaltung 65 hält anfänglich Null als Akkumulationsergebnis. Deshalb wird die dritte Flipflop-Schaltung 65 mit dem Inhalt versorgt, der als erstes Ergebnis der Akkumulation über den Addierer 64 aus der achten Adresse ausgegeben wird. Danach wird der Inhalt der siebenten Adresse des Speichers 62 ausgegeben. In diesem Fall wird der Inhalt der siebenten Adresse vom Addierer 64 zu dem Inhalt der achten Adresse addiert. Eine Summe der Inhalte, die in der achten und in der siebenten Adresse gespeichert sind, wird als zweites Ergebnis der Akkumulation in der dritten Flipflop-Schaltung 65 gespeichert und kann einer Informationsmenge, nämlich einer geschätzten Anzahl von gültigen Blöcken, die bei einer Quantisierung nach der siebenten Quantisierungscharakteristik Nr. 7 auftreten, entsprechen.
Danach werden die Inhalte der achten, siebenten und sechsten Adressen vom Addierer 64 miteinander auf die oben beschriebene Art und Weise addiert, um in der dritten Flipflop- Schaltung 65 als drittes Akkumulationsergebnis gespeichert zu werden. Ebenso werden ein viertes bis achtes Akkumulationsergebnis nacheinander in der dritten Flipflop-Schaltung 65 gehalten, wenn die Inhalte jeweils aus der fünften bis ersten Adresse ausgegeben werden.
Das erste bis achte Akkumulationsergebnis beschreiben das erste Teilhistogramm und werden als erstes Teilhistogrammsignal erzeugt, das geschätzte Anzahlen von gültigen Blöcken darstellt, die bei der Quantisierung nach der achten bis ersten Quantisierungscharakteristik Nr. 8 bis Nr. 1 erscheinen. Das erste Teilhistogrammsignal kann als ein Blockakkumulationsergebnissignal AC bezeichnet werden und wird mit dem ersten bis achten Taktsignal synchronisiert, die von einem Zähler 66 erzeugt werden. Das erste bis achte Taktsignal TM werden jeweils der achten bis ersten Quantisierungscharakteristik Nr. 8 bis Nr. 1 zugewiesen und werden als Quantisierungsnummernsignale bezeichnet, die die Charakteristiknummern der achten bis ersten Quantitisierungscharakteristik Nr. 8 bis Nr. 1 darstellen.
Gemäß Fig. 5 werden das Blockakkumulationsergebnissignal AC und die Taktsignale TM an eine erste Berechnungsschaltung 71 übergeben zum aufeinanderfolgenden Berechnen der ersten Informationsmengen in bezug auf die achte bis erste Quantisierungscharakteristik Nr. 1 bis N. 8. In diesem Fall werden gültige und ungültige Codelängen für einen einzelnen gültigen Block bzw. für einen einzelnen ungültigen Block in der ersten Berechnungsschaltung 71 bestimmt. Da jedes Akkumulationsergebnis die Anzahl der gültigen Blöcke darstellt und in jedem der vorbestimmten Intervalle eine Gesamtanzahl der Blöcke bestimmt wird, kann die Anzahl der ungültigen Blöcke in der ersten Berechnungsschaltung 71 berechnet werden, indem die Anzahl der gültigen Blöcke von der Gesamtanzahl der Blöcke subtrahiert wird. Unter diesen Umständen werden die gültigen und die ungültigen Codelängen mit der Anzahl der gültigen und der ungültigen Blöcke in bezug auf jede der achten bis ersten Quantisierungscharakteristik Nr. 8 bis Nr. 1 multiplexiert. Die Informationsmengen werden also für die achte bis erste Quantisierungscharakteristik berechnet, um die gültigen und die ungültigen Blöcke zu beschreiben, und werden als ein erstes Mengensignal FA erzeugt.
Wenn man weiterhin Fig. 5 betrachtet, so wird der Koeffizientenhistogrammkalkulator 47 mit der Koeffizientensignalfolge CF versorgt und hat einen ähnlichen Aufbau und eine ähnliche Betriebsweise wie eine Kombination aus dem Maximalkoeffizientendetektor 46 und der Histogrammschaltung 61, außer daß kein maximaler Koeffizient im Koeffizientenhistogrammkalkulator 47 ermittelt wird. In diesem Zusammenhang kann jeder Koeffizient der Koeffizientensignalfolge CF über einen Absolutwertkalkulator, z.B. 51 in Fig. 6, an eine Quantisierungsschrittabelle, z.B. 58 in Fig. 6, übergeben werden. Daraufhin bildet die Koeffizientenhistogrammschaltung 47 ein zweites Teilhistogramm, das sich auf die Koeffizienten in jedem der vorbestimmten Zeitintervalle bezieht, wie im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben wird. Dies zeigt, daß die Koeffizienten im Koeffizientenhistogrammkalkulator 47 in bezug auf die achte bis erste Quantifizierungscharakteristik Nr. 8 bis Nr. 1 in jedem der vorbestimmten Intervalle nacheinander akkumuliert werden. Daraufhin werden ein erstes bis achtes Ergebnis der Koeffizientenakkumulation als Koeffizientenakkumulationsergebnissignal CA aus dem Koeffizientenhistogrammkalkulator 47 ausgegeben, und zwar wie das Blockakkumulationsergebnissignal AC. Das Koeffizientenakkumulationsergebnissignal CA wird als ein zweites Teilhistogrammsignal jeweils synchron mit einem ersten bis achten zusätzlichen Taktsignal AT entsprechend der achten bis ersten Quantisierungscharakteristik Nr. 8 bis Nr. 1 an eine zweite Berechnungsschaltung 77 übergeben. Das erste bis achte zusätzliche Taktsignal werden jeweils mit dem ersten bis achten Taktsignal synchronisiert.
Das erste und das zweite Teilhistogrammsignal können gemeinsam als ein Histogramm bezeichnet werden, das eine Kombination aus dem ersten und dem zweiten Teilhistogramm darstellt. In diesem Zusammenhang kann der Maximalkoeffizientendetektor 46, die Blockhistogrammschaltung 61 und der Koeffizientenhistogrammkalkulator 47 als eine Histogrammbildungsschaltung bezeichnet werden.
In der zweiten Berechnungsschaltung 77 wird eine durchschnittliche Codelänge für die gültigen Koeffizienten bestimmt, während eine ungültige Koeffizientencodelänge für die ungültigen Koeffizienten bestimmt wird. Die durchschnittliche Codelänge wird in der zweiten Berechnungsschaltung 77 mit dem ersten bis achten Koeffizientenakkumulationsergebnis multipliziert, um jeweils Mengen der gültigen Koeffizienten in bezug auf die achte bis erste Quantisierungscharakteristik zu erhalten. Ebenso wird die ungültige Koeffizientencodelänge mit den Anzahlen der ungültigen Koeffizienten multipliziert, um jeweils Mengen der ungültigen Koeffizienten in bezug auf die achte bis erste Quantisierungscharakteristik zu erhalten. Auf jeden Fall werden die Mengen der gültigen und der ungültigen Koeffizienten von der zweiten Berechnungsschaltung 77 als ein zweites Mengensignal SA erzeugt.
In dem dargestellten Beispiel wird eine zusätzliche Informationsmenge von einer dritten Berechnungsschaltung 78 berechnet und als ein drittes Mengensignal TA erzeugt. Solche Informationen können z.B. Zusatzinformationen sein, die für eine Klassifizierung bei einer adaptiven Steuerung notwendig sind. Die dritte Berechnungsschaltung 78 kann somit als eine Zusatzinformationsberechnungsschaltung bezeichnet werden.
Das erste bis dritte Mengensignal werden von der ersten bis dritten Berechnungsschaltung 71, 77 bzw. 78 an einen Quantisierungscharakteristikselektor 81 übergeben.
Wenn man Fig. 7 zusätzlich zu Fig. 5 betrachtet, so wird der Quantisierungscharakteristikselektor 81 mit den Taktsignalen TM des Zählers 66 versorgt (Fig. 6). Die Taktsignale TM zeigen die Charakteristiknummern der achten bis ersten Quantisierungscharakteristik Nr. 8 bis Nr. 1 an und werden synchron mit dem ersten bis dritten Mengensignal FA, SA und TA an den Quantisierungscharakteristikselektor 81 übergeben. Das erste bis dritte Mengensignal FA, SA und TA werden von einer Addiererschaltung 82 addiert, um nacheinander Gesamtinformationsmengen in bezug auf jede der achten bis ersten Quantisierungscharakteristik zu berechnen, um synchron mit dem achten bis ersten Taktsignal TM jeweils Gesamtmengensignale zu erzeugen.
Der dargestellte Quantisierungscharakteristikselektor 81 weist eine Übertragungsratenberechnungsschaltung 83 auf zum Erzeugen eines Referenzmengensignals, das eine Referenzinformationsmenge darstellt, die mit einer Übertragungsrate in jedem Intervall der vorbestimmten Intervalle über die Übertragungsstrecke 13 übertragen werden kann. Die Referenzinformationsmenge kann z.B. 10 kbits für jedes Vollbild sein, wenn 30 Vollbilder mit einer Übertragungsrate von 300 kbits/s übertragen werden.
Ein Komparator 84 vergleicht nacheinander jedes der Gesamtmengensignale mit dem Referenzmengensignal, um bei der Ermittlung der der Referenzmenge am nächsten liegenden Menge der Gesamtmengen ein lokales Taktsignal zu erzeugen. Als Antwort auf das lokale Taktsignal wird ein Ausgangsflipflop 86 freigegeben, um ein Taktsignal des achten bis ersten Taktsignals TM zu speichern, das nach Erzeugung des lokalen Taktsignals empfangen wird. Daraufhin wird eine Nummer der achten bis ersten Quantisierungsnummern im Ausgangsflipflop 86 gehalten und zu dem Codiersteuersignal CD gesandt. Das Codiersteuersignal CD schätzt also die Informationsmenge in jedem vorbestimmten Intervall und kann als ein Schätzsignal bezeichnet werden. In diesem Zusammenhang erzeugt eine Kombination aus der ersten bis dritten Berechnungsschaltung 71, 77 und 78 und dem Quantisierungscharakteristikselektor 81 das Schätzsignal als Antwort auf das erste und das zweite Teilhistogrammsignal und kann als eine Schätzschaltung bezeichnet werden.
Wie oben beschrieben, wird in jedem der vorbestimmten Intervalle von der Codiersteuerschaltung 21 eine der Quantisierungscharakteristiken gewahlt. Dies zeigt, daß die Quantisierungscharakteristiken beim Codieren entsprechend der Gesamtinformationsmenge, die in jedem Vollbild transportiert wird, gewählt werden. Das heißt, eine solche Wahl der Quantisierungscharakteristiken ist in jedem Vollbild unabhängig von dem nächst folgenden Vollbild möglich. Demzufolge kann eine Szenenverschiebung oder eine Szenensteuerung vorzugsweise oder stabil ohne schädlichen Einfluß auf ein folgendes Vollbild gesteuert werden. Außerdem kann eine stabile Steuerung durchgeführt werden, indem eine identische Charakteristik der Quantisierungscharakteristiken für eine lange Zeit gewählt wird, und ermöglicht eine Verbesserung der Qualität eines reproduzierten Bildes.
Obwohl die Erfindung bisher in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden ist, ist es dem Fachmann ohne weiteres möglich, die Erfindung auf verschiedene andere Art und Weise in die Praxis umzusetzen. Zum Beispiel kann jedes vorbestimmte Zeitintervall eine Halbbilddauer sein. Orthogonaltransformationen können z . B. Hadamard-Transformationen, Fourier-Transformationen, Slant-Transformationen oder KL-Transformationen sein. Außerdem kann das Histogramm lediglich anhand der Koeffizienten gebildet werden. Die Bildsignale können direkt von der Codiersteuerschaltung 21 zusammengestellt werden, um ein Histogramm der Bildsignale zu bilden. In diesem Fall kann die Codiersteuerschaltung 21 gemäß Fig. 5 mit der Bildsignalfolge IM anstelle der Koeffizientensignalfolge versorgt werden. Die Bildsignalfolge IM kann eine Folge von prädiktiven Fehlersignalen sein.

Claims

1. Bildcodiersystem zur Verwendung beim Codieren einer Folge von digitalen Bildsignalen in eine Folge von codierten Signalen, wobei die digitale Bildsignalfolge in vorbestimmte Zeitintervalle (Vollbilder oder Halbbilder) teilbar ist, wobei das Bildcodiersystem (11) aufweist:

eine Teilungseinrichtung (16), die anspricht auf die digitale Bildsignalfolge, zum Teilen der digitalen Bildsignalfolge in eine Folge von Blöcken in jedem vorbestimmten Intervall, um dadurch jedes vorbestimmte Intervall in mehrere Blöcke zu teilen;

eine Umwandlungseinrichtung (17), die an die Teilungseinrichtung (16) gekoppelt ist, zum aufeinanderfolgenden Durchführen einer vorbestimmten orthogonalen Transformation der digitalen Bildsignale der Blöcke in jedem vorbestimmten Intervall, um eine Folge von Koeffizientensignalen zu erzeugen, die Koeffizienten darstellen, die aus der vorbestimmten orthogonalen Transformation resultieren;

eine steuerbare Codiereinrichtung (20), die mehrere Quantisierungscharakteristiken hat und die auf die Koeffizientensignalfolge und auf ein Charakteristikwahlsignal anspricht, zum Codieren der Koeffizientensignalfolge in die codierte Signalfolge entsprechend einer gewählten Charakteristik der Quantisierungscharakteristiken, die von dem Charakteristikwahlsignal angezeigt wird;

eine Codiersteuereinrichtung (21), die anspricht auf die Koeffizientensignalfolge, zum Erzeugen eines Codiersteuersignals, das in bezug auf eine Informationsmenge bestimmt wird, die von der Koeffizientensignalfolge transportiert wird; und

eine Liefereinrichtung zum Liefern des Codiersteuersignals an die steuerbare Codiereinrichtung (20) als das Charakteristikwahlsignal;

dadurch gekennzeichnet, daß die Codiersteuereinrichtung (21) aufweist:

eine Histogrammbildungseinrichtung (46, 61, 47), die auf die Koeffizientensignalfolge anspricht, zum Bilden eines Histogramms, das eine Häufigkeitsverteilung der Koeffizienten in jedem vorbestimmten Intervall in bezug auf jede der Quantisierungscharakteristiken darstellt, um die Informationsmenge in bezug auf jede der Quantisierungscharakteristiken zu messen, indem die Koeffizienten in jedem der Blöcke in bezug auf die Quantisierungscharakteristiken nacheinander beobachtet werden, wobei die Histogrammbildungseinrichtung ein Histogrammsignal erzeugt, das das Histogramm darstellt; und

eine Schätzeinrichtung (71, 77, 78, 81), die an die Histogrammbildungseinrichtung (46, 61, 47) gekoppelt ist und auf das Histogrammsignal anspricht, zum Schätzen der Informationsmenge, die von der Koeffizientensignalfolge in jedem der vorbestimmten Intervalle transportiert wird, um in jedem der vorbestimmten Intervalle als das Codiersteuersignal ein Schätzsignal zu erzeugen, das ein Ergebnis der Schätzung darstellt.

2. Bildcodiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß:

die Blöcke in gültige und ungültige unterteilt werden in Abhängigkeit davon, ob Koeffizientensignale, die Nicht-Null-Koeffizienten darstellen, in den Koeffizientensignalen jedes Blocks enthalten sind, wobei die Koeffizientensignale auch in gültige und ungültige unterteilt werden in Abhängigkeit davon, ob sie Nicht-Null-Koeffizienten darstellen; und däß:

die Histogrammbildungseinrichtung aufweist:

eine erste Teilhistogrammbildungseinrichtung, die auf die Koeffizientensignalfolge anspricht, zum Bilden eines ersten Teilhistogramms, das sich auf die gültigen und die ungültigen der Blöcke in jedem der vorbestimmten Intervalle bezieht, um ein erstes Teilhistogrammsignal zu erzeugen, das das erste Teilhistogramm darstellt;

eine zweite Teilhistogrammbildungseinrichtung, die auf die Koeffizientensignalfolge anspricht, zum Bilden eines zweiten Teilhistogramms, das sich auf die gültigen und ungültigen der Koeffizientensignale in jedem der vorbestimmten Intervalle bezieht, um ein zweites Teilhistogrammsignal zu erzeugen, das das zweite Teilhistogramm darstellt; und

eine Einrichtung zum Liefern des ersten und des zweiten Teilhistogrammsignals als das Histogrammsignal an die Schätzeinrichtung.

3. Bildcodiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Codiereinrichtung aufweist:

eine Quantisierungseinrichtung, die mehrere Quantisierungscharakteristiken als die mehreren Codiercharakteristiken hat und die auf die Koeffizientensignalfolge und das Schätzsignal anspricht, wobei die Quantisierungseinrichtung zum Quantisieren der Koeffizientensignalfolge in eine Folge von quantisierten Signalen entsprechend einer gewählten Charakteristik der Quantisierungscharakteristiken dient, die als die gewählte Charakteristik der Codiercharakteristiken von dem Schätzsignal angezeigt wird; und

eine Codiereinrichtung für variable Länge, die an die Quantisierungseinrichtung gekoppelt ist, zum Durchführen einer Codierung variabler Länge der quantisierten Signal folge in die codierte Signalfolge.

4. Bildcodiersystem zur Verwendung beim Codieren einer Folge von digitalen Bildsignalen in eine Folge von codierten Signalen, wobei die digitale Bildsignalfolge in vorbestimmte Zeitintervalle (Vollbilder oder Halbbilder) teilbar ist, wobei das Bildcodiersystem (11) aufweist:

eine Teilungseinrichtung (16), die auf die digitale Bildsignalfolge anspricht, zum Teilen der digitalen Bildsignalfolge in eine Folge von Blöcken in jedem vorbestimmten Intervall, um dadurch jedes vorbestimmte Intervall in mehrere Blöcke zu teilen;

eine steuerbare Codiereinrichtung (20), die mehrere Quantisierungscharakteristiken hat und die auf die digitale Bildsignalfolge und ein Charakteristikwahlsignal anspricht, zum Codieren der digitalen Bildsignalfolge in die codierte Signalfolge entsprechend einer gewählten Charakteristik der Quantisierungscharakteristiken, die von dem Charakteristikwählsignal angezeigt wird;

eine Codiersteuereinrichtung (21), die auf die digitale Bildsignalfolge anspricht, zum Erzeugen eines Codiersteuersignals, das in bezug auf eine Informationsmenge bestimmt wird, die von der digitalen Bildsignalfolge transportiert wird; und

eine Liefereinrichtung zum Liefern des Codiersteuersignals an die steuerbare Codiereinrichtung (20) als das Charakteristikwahlsignal,

dadurch gekennzeichnet, daß die Codiersteuereinrichtung (21) aufweist:

eine Histogrammbildungseinrichtung (46, 61, 47), die auf die digitale Bildsignalfolge anspricht, zum Bilden eines Histogramms, das eine Frequenzverteilung der digitalen Bildsignale in jedem vorbestimmten Intervall in bezug auf jede der Quantisierungscharakteristiken darstellt, um die Informationsmenge in bezug auf jede der Quantisierungscharakteristiken zu messen, indem die digitale Bildsignalfolge in jedem der Blöcke in bezug auf die Quantisierungscharakteristiken nacheinander beobachtet wird, wobei die Histogrammbildungseinrichtung ein Histogrammsignal erzeugt, das das Histogramm darstellt; und

eine Schätzeinrichtung (71, 77, 78, 81), die an die Histogrammbildungseinrichtung (46, 61, 47) gekoppelt ist und auf das Histogrammsignal anspricht, zum Schätzen der Informationsmenge, die von der digitalen Bildsignalfolge in jedem der vorbestimmten Intervalle transportiert wird, um in jedem der vorbestimmten Intervalle als das Codiersteuersignal ein Schätzsignal zu erzeugen, das ein Ergebnis der Schätzung darstellt.