DE3788687T2

DE3788687T2 - Codiersystem zum Übertragen von Daten.

Info

Publication number: DE3788687T2
Application number: DE87306488T
Authority: DE
Inventors: Tetsujiro Kondo
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-07-30
Filing date: 1987-07-22
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2007-07-23
Also published as: EP0255289A3; JPS6335093A; EP0255289B1; KR880002395A; US4802005A; EP0255289A2; KR950005665B1; DE3788687D1; JP2540809B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hochleistungscodiersystem, insbesondere auf ein Hochleistungscodiersystem zum Komprimieren einer zu übertragenen Datenmenge verglichen mit den Originaldaten bei der Übertragung von Bilddaten wie ein digitales Videosignal.
Zur Übertragung eines digitalen Videosignals ist es bekannt, ein Verfahren zu verwenden, bei dem Bildelemente durch Subabtasten vermindert werden, um die Abtasthäufigkeit zu reduzieren, um die Datenübertragungsmenge zu komprimieren. Für das Subabtasten ist es bekannt, ein Verfahren zu verwenden, bei dem Bilddaten auf die Hälfte vermindert werden und bei dem Subabtastpunkte und Flags zum Anzeigen der Positionen der Subabtastpunkte, die bei der Interpolation verwendet werden (d. h. zum Anzeigen, welche Daten bei den Abtastpunkten, die oberhalb oder unterhalb der Interpolationspunkte und links und rechts davon liegen, verwendet werden), übertragen werden.
Die Anmelderin hat ein Hochleistungscodiersystem vorgeschlagen, um das Codieren durchzuführen, das für einen dynamischen Bereich geeignet ist, wobei ein dynamischer Bereich erhalten wird, der durch den Maximalwert und den Minimalwert vieler Bildelemente bestimmt wird, die in einem zweidimensionalen Block enthalten sind, wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 59-266407 (Offenlegungsnr. 61-144989) beschrieben ist.
Bei diesen Codierungsverfahren, die an den dynamischen Bereich angepaßt sind, werden alle Bildelementedaten eines Blocks ungeachtet der Bewegung eines Bildes im Block codiert. Wenn jedoch ein bewegtes Bild fehlt, kann die Komprimierungsrate verbessert werden, wenn man nur Bildelementedaten von einem Bild im Block codiert; dies ist die sogenannte Bildunterdrückungsverarbeitung (frame-dropping processing), wie in der EP-A 0222 592 (Art. 54(3) EPÜ) beschrieben.
Beim Codieren zur Reduzierung der Abtasthäufigkeit, wobei ein Subabtasten verwendet wird, werden die Daten von verminderten Bildelementen auf der Empfangsseite interpoliert. Es ist jedoch nachteilig, daß die interpolierten Bildelementedaten bei einem bewegungslosen Teil, bei dem eine hohe Bildqualität erforderlich ist, eine wesentliche Verschlechterung mit sich bringen. Ein weiterer Nachteil ist, daß man eine ausreichende Komprimierungsrate nur mit der Subabtastungs- und der anpassungsfähigen dynamischen Bereichscodierung nicht erhalten kann.
Erfindungsgemäß ist eine Hochleistungscodiervorrichtung zum Codieren von digitalen Videodaten in einem Format, das aus Blöcken von digitalen Videodaten besteht, und zum Zulassen einer Komprimierung von Videodaten vorgesehen, die umfaßt:
Bewegungsunterscheidungsmittel zum Unterscheiden des Vorhandenseins einer Bewegung in jedem Block und zur Erzeugung eines Bewegungssignals;
Subabtastungsmittel zum Subabtasten eines jeden Blocks der digitalen Videodaten, um die Zahl der Bildelemente in jedem Block auf 1/n der Originalanzahl der Bildelemente zu reduzieren; und
Übertragungsmittel zum Übertragen des Ausgangssignals der Subabtastungsmittel und des Unterscheidungscodes; dadurch gekennzeichnet, daß
die Vorrichtung für Codedaten in einem Format angepaßt ist, das fortlaufend dreidimensionale Blöcke von Bildelementen dargestellt, daß die Subabtastungsmittel angepaßt sind, so zu arbeiten, daß die Phasen des Subabtastens von zeitlich aufeinanderfolgenden Blöcken zyklisch mit einer Periode von n Bildern verschoben werden, und daß das Bewegungssignal einen Unterscheidungscode enthält, der lediglich das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Bewegung in einem Block anzeigt.
Die Erfindung sieht weiterhin eine Decodiervorrichtung zur Decodierung von Daten vor, die durch eine Codiervorrichtung zum Codieren von digitalen Videodaten in einem Format übertragen werden, das aus fortlaufenden Blöcken von digitalen Videodaten besteht, die eine dreidimensionale Gruppe von Bildelementen darstellen, wobei die Codiervorrichtung Bewegungsunterscheidungsmittel zum unterscheiden des Vorhandenseins einer Bewegung in jedem Block und zum Bilden eines Unterscheidungscodes hat; Subabtastungsmittel zum Subabtasten eines jeden Blocks der digitalen Videodaten, um so die Anzahl der Bildelemente auf 1/n der Originalanzahl der Bildelemente zu reduzieren, wobei die Phasen der Subabtastung der zeitlich aufeinanderfolgenden Blöcke zyklisch mit einer Periode von n Teilbildern verschoben wird; und Übertragungsmittel zum Übertragen eines Ausgangssignals der Subabtastungsmittel und des Unterscheidungscodes, wobei die Decodierervorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie enthält:
Unterscheidungscodetrennungsmittel zum Trennen des Unterscheidungscodes von den subabgetasteten Daten, und anpassungsfähige Interpolationsmittel zum Interpolieren von verminderten Daten der gerade übertragenen Daten, wobei das Interpolationssystem, das durch die Interpolationsmittel verwendet wird, aus einer Vielzahl solcher Systeme ausgewählt wird, je nach dem, ob der Unterscheidungscode anzeigt, daß der gerade betrachtete Block eine Bewegung enthält oder nicht.
Bei der gezeigten Ausführungsform wird die Summe der absoluten Werte der Bildunterschiede in einem Block eines digitalen Videosignals mit einem Schwellenwert verglichen. Wenn die Summe der absoluten Werte kleiner als der Schwellenwert ist, wird entschieden, daß er ein bewegungsloser Block ist. Die Bildelementezahl eines jeden Blocks wird subabgetastet zu (1/m), beispielsweise 1/2. Die Phasen des Subabtastens werden nachher in Bezug auf zwei Blöcke verschoben. In anderen Worten hat die Phase des Subabtastens beim i-ten Block eine Verschiebung eines Bildelements gegenüber der des Subabtastens beim (i+1)-ten Blocks. Ein Unterscheidungscode von einer Bewegungsunterscheidungsschaltung und die Ausgangssignaldaten einer Subabtastschaltung werden in den Bildsegmentierungsschaltungen in Übertragungsdaten umgewandelt. Bei einem bewegungslosen Block, der durch den Code gezeigt wird, wird der Durchschnittswert von Bildelementen von n Bereichen in einem Block anstelle der Originaldaten übertragen. Mit der Kombination dieser Bildunterdrückungsverarbeitung und einer Codierung, bei denen ein anpassungsfähiger Dynamikbereichscode mit einem Subabtasten verwendet wird, wird eine hohe Komprimierungsrate erzielt.
Wenn verminderte Bildelemente auf der Empfangsseite interpoliert werden, werden die verminderten Bildelemente in einem Block mit Bildelementen eines vorhergehenden Blocks interpoliert, wobei zwei Blöcke kombiniert werden, wenn diese Blöcke zeitlich fortlaufende bewegungslose Blöcke sind. Als Folge davon wird die Qualität des reproduzierten Bildes bei einem bewegungslosen Teil vergrößert, die sich von der Interpolation von Umgebungsbildelementen unterscheidet.
Wie aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, kann die Erfindung ein Hochleistungscodiersystem vorsehen, das verminderte Bildelementedaten in einem bewegungslosen Block auf der Empfangsseite interpolieren kann und das die Komprimierungsrate durch die Kombination mit einem Codierungsverfahren verbessern kann, das an einen dynamischen Bereich eines dreidimensionalen Blocks anpassungsfähig ist. Es kann diese Komprimierung mit einer weniger großen Verschlechterung der Bildqualität liefern.
Die Erfindung wird nun weiter anhand der nun folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm ist, das den Aufbau auf der Empfangsseite zeigt;
Fig. 3, 4, 5 und 6 schematische Diagramme sind, um die die Gesamtarbeitsweise auf der Übertragungs- und der Empfangsseite zu zeigen;
Fig. 7 ein schematisches Diagramm ist, das einen Block zeigt, der eine Verarbeitungseinheit zum Codieren bildet;
Fig. 8 und 9 ein Beispiel eines Aufbaus und einer Arbeitsweise einer Segmentierungsschaltung ist;
Fig. 10 ein Blockdiagramm eines Beispiels einer Bewegungsunterscheidungsschaltung ist;
Fig. 11 ein schematisches Diagramm ist, um das Subabtasten zu zeigen;
Fig. 12 ein Blockdiagramm ist, das den Aufbau eines Codierers zeigt;
Fig. 13 ein schematisches Diagramm ist, um den Aufbau von Übertragungsdaten zu zeigen;
Fig. 14 ein Blockdiagramm ist, um den Aufbau eines zweidimensionalen Decodierers zu zeigen;
Fig. 15 ein Blockdiagramm einer Dynamikbereich-Ermittlungsschaltung ist;
Fig. 16 ein schematisches Diagramm ist, um eine variable Längencodierung zu zeigen;
Fig. 17 ein schematisches Diagramm ist, um einen Weichzeichnungsvorgang zu zeigen; und
Fig. 18 ein schematisches Diagramm ist, das ein anderes Beispiel einer Quantisierung zeigt.
In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen Bezugszeichen durchwegs die gleichen strukturellen Elemente.
Es wird nun eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Beschreibung wird in der folgenden Reihenfolge vorgenommen:
a. Aufbau auf der Übertragungsseite
b. Aufbau auf der Empfangsseite
c. Datenverarbeitung auf der Übertragungsseite und auf der Empfangsseite
d. Block und Blocksegmentierungsschaltung
e. Bewegungsunterscheidungsschaltung
f. Subabtasten
g. Codierer
h. Decodierer
i. Ermittlungsschaltung für einen dynamischen Bereich
j. variable Längencodierung
k. Modifikationen

a. Aufbau auf der Übertragungsseite

Fig. 1 zeigt den Gesamtaufbau der Übertragungsseite (Aufzeichnungsseite im Falle eines Videobandrecorders). Ein digitales Videosignal (Luminanzsignal), von dem eine Einheit beispielsweise in einen 8-Bit-Wert quantisiert ist, wird an einen Eingangssignalanschluß 1 angelegt. Das digitale Videosignal wird zu einer Blocksegmentierungsschaltung 2 geliefert. In der Schaltung 2 wird das digitale Videosignal in ein Signal so konvertiert, daß Blöcke, von denen jeder eine Codierungseinheit bildet, in der Zeitrichtung einander benachbart sind. Das Ausgangssignal der Blocksegmentierungsschaltung 2 wird zu einer Bewegungsunterscheidungsschaltung 3 geliefert. Diese Schaltung 3 ist eine Schaltung zur Erzeugung eines Zweibit-Unterscheidungscodes SJ zur Unterscheidung eines bewegungslosen Blocks, eines quasibewegungslosen Blocks und eines Bewegungsblocks aus den Daten der Bildelemente bei der gleichen Position in entsprechenden Bereichen jedes Bildes eines dreidimensionalen Blocks (in diesem Beispiel 6 Zeilen · 6 Bildelemente · 2 Bilder). Für einen bewegungslosen Block ist der Unterscheidungscode SJ (0 0); für einen quasibewegungslosen Block, wo eine leichte Bewegung herrscht, ist der Unterscheidungscode SJ (0 1); und für einen Bewegungsblock ist der Code SJ (1 1).
Das digitale Eingangsvideosignal von der Blocksegmentierungsschaltung 2 wird zu einem Eingangssignalanschluß einer Schalterschaltung 4 und zu einer Durchschnittswertbildungsschaltung 5 zwischen Bildern (danach als IAVD-Schaltung bezeichnet) geliefert. Das Ausgangssignal der IAVD-Schaltung 5 wird an den anderen Eingangssignalanschluß der Schalterschaltung 4 angelegt. Wenn der Unterscheidungscode SJ (0 O) oder (0 1) ist, d. h. bei einem bewegungslosen Block oder einem quasibewegungslosen Block, wird das Ausgangssignal der IAVD-Schaltung 5 selektiv an einem Ausgangssignalanschluß der Schalterschaltung 4 erhalten. Bei einem Code SJ (1 1), d. h. bei einem Bewegungsblock, wird das digitale Eingangsvideosignal von der Blocksegmentierungsschaltung 2 vom Ausgangssignalanschluß der Schalterschaltung 4 wählbar hergeleitet.
Die IAVD-Schaltung 5 berechnet den Durchschnittswert von 36 Bildelementen, die in der gleichen Position zwischen zwei Bereichen liegen, die einen Block bilden, und sie gibt den Durchschnittswert der 36 Elemente anstelle der Bildelementedaten des Blocks aus. Deshalb hat das Ausgangssignal der IAVD-Schaltung 5 einen zweidimensionalen Blockaufbau, bei dem der Durchschnittswert in der Form von 6 Zeilen · 6 Bildelementen aufgebaut ist. Das Ausgangssignal der Schalterschaltung 4 wird zu einer Subabtastschaltung 6 geliefert.
Die Subabtastschaltung 6 führt das Abtasten so aus, daß sie die Bildelemente eines jeden Blocks auf die Hälfte reduziert. Ein Abtastimpuls mit einer Frequenz, die halb so groß wie die Originalfrequenz ist, wird zu einem Eingangssignalanschluß 7 geliefert. Dieser Abtastimpuls und der Abtastimpuls, der durch einen logischen Pegelinverter 10 invertiert wurde, werden durch eine Schalterschaltung 9 ausgewählt. Die Schalterschaltung 9 wird bei jeden n-ten Bild (n = 2 in diesem Beispiel) eines dreidimensionalen Blocks durch einen Schaltersteuerungsimpuls von einem Anschluß 11 geschaltet. Als Folge davon haben Bildelemente in den Abtastmustern von zwei Blöcken, die die gleiche Position im Bild einnehmen und zeitlich benachbart sind, welche dem Subabtasten unterworfen werden, eine Verschiebung von einem Bildelement voneinander. In anderen Worten sind die Abtastmuster zwischen diesen beiden Blöcken komplementär.
Das Ausgangssignal der Subabtastschaltung 6 wird an eine Schalterschaltung 12 angelegt. Die Schaltung 12 wird durch den Unterscheidungscode SJ in einer Weise ähnlich der Schalterschaltung 4 gesteuert. Die Daten eines bewegungslosen Blocks und eines quasibewegungslosen Blocks, die durch die Schalterschaltung 12 ausgewählt wurden, werden zu einem zweidimensionalen 2-D-Codierer 13 geliefert, während die Daten eines Bewegungsblocks, die durch die Schalterschaltung 12 ausgewählt wurden, zu einem dreidimensionalen 3-D-Codierer 14 geliefert werden.
Im 2-D-Codierer 13 und im 3-D-Codierer 14 wird eine Codierung mit einer variablen Anzahl von Bits passend zum dynamischen Bereich eines jeden Blocks durchgeführt. Von diesen Codierern 13 und 14 wird ein dynamischer Bereich DR eines jeden Blocks, ein Minimalpegel MIN und ein Codesignal DT von null bis fünf Bits geliefert.
Die Ausgangssignale des 2-D-Codierers und des 3-D-Codierers 14 werden jeweils zu einer Bildsegmentierungsschaltung 15 und 16 geliefert. Der Unterscheidungscode SJ wird über eine Verzögerungsschaltung 17 zur Phaseneinstellung an die Bildsegmentierungsschaltungen 15 und 16 angelegt. Bei dieser Ausführungsform werden der Code SJ, das Codesignal DT, die Daten des dynamischen Bereichs DR und des Minimalwerts MIN übertragen. Diese Daten werden in den Schaltungen 15 und 16 in Übertragungsdaten konvertiert. Die Übertragungsdaten können durch Anlegen eines separaten Fehlerkorrekturcodes an jeden der Datenteile formatiert werden, die aus einem Unterscheidungscode SJ, dem dynamischen Bereich DR, dem Minimalwert und dem Codesignal DT bestehen, wobei ein Paritycode jedem Fehlerkorrekturcode hinzugefügt wird. Das Codieren mit einem separaten Fehlerkorrekturcode kann auch für jeden Unterscheidungscode SJ, den dynamischen Bereich DR und den Minimalwert MIN anders als für das Codesignal DT ausgeführt werden. Weiter kann die Codierung eines gemeinsamen Fehlerkorrekturcodes für den Unterscheidungscode SJ, den dynamischen Bereich DR und den Minimalwert MIN durch die Hinzufügung eines Paritys durchgeführt werden. Die Ausgangssignale der Bildsegmentierungsschaltungen 15 und 16 werden an ein ODER-Gatter 18 geliefert, und die Übertragungsdaten können von einem Ausgangssignalanschluß 19 des ODER-Gatters 18 abgenommen werden. Die Übertragungsdaten werden in Form von seriellen Daten gesendet oder auf einem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet (nicht gezeigt).

b. Aufbau auf der Empfangsseite

Fig. 2 einen Aufbau auf der Empfangs- oder Wiedergabeseite. Die Empfangsdaten von einem Eingangssignalanschluß 21 werden einer Unterscheidungscodetrennungsschaltung 22 geliefert, so daß der Unterscheidungscode SJ abgetrennt wird. Die hinzugefügten Daten DR und MIN und das Codesignal DT, die anders als der Unterscheidungscode SJ sind, werden an eine Schalterschaltung 23 angelegt. Der Code SJ wird zur Schaltung 23 geliefert. Das Codesignal und die hinzugefügten Daten der Durchschnittswertinformation eines bewegungslosen Blocks und eines quasibewegungslosen Blocks werden durch die Schalterschaltung 23 getrennt. Die Durchschnittswertinformation wird zu einer Bildtrennungsschaltung 24 geliefert. Das Codesignal und die hinzugefügten Daten eines Bewegungsblocks, die von der Schalterschaltung 23 getrennt wurden, werden einer Bildtrennungsschaltung 27 zugeführt. Das Codesignal DT und die hinzugefügten Codes DR und MIN werden durch die Bildtrennungsschaltungen 24 und 27 getrennt und einer Fehlerkorrekturverarbeitung unterworfen. Dieses Codessignal DT und die hinzugefügten Codes werden entsprechend zu einem 2-D-Decodierer 25 und einem 3-D-Decodierer 28 geliefert.
Die Decodierer 25 und 28 führen die umgekehrte Verarbeitung gegenüber den Codierern 13 und 14 auf der Übertragungsseite aus. Die Daten PDI werden nämlich nach der Entfernung des Minimalpegels von 8 Bits als repräsentativer Pegel reproduziert. Die Daten werden dem 8-Bit Minimalwert MIN hinzugefügt, um Originalbildelementedaten zu reproduzieren.
Im 2-D-Decodierer 25 werden decodierte Ausgangssignale eines bewegungslosen Blocks und eines quasibewegungslosen Blocks, für welche die Bildunterdrückungsverarbeitung gemacht wurde, gebildet. Das Ausgangssignal des 2-D-Decodierers wird an eine Blocktrennungsschaltung 26 angelegt. Im 3-D- Decodierer 28 wird das decodierte Ausgangssignal eines Bewegungsblocks gebildet. Das Ausgangssignal des 3-D-Decodierers 28 wird zu einer Blocktrennungsschaltung 29 geliefert. Die Ausgangssignale der Schaltungen 26 und 29 werden an ein ODER- Gatter angelegt. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 30 wird zu einer anpassungsfähigen Interpolationsschaltung 31 geliefert. Das Ausgangssignal der Schaltung 31 wird am Ausgangssignalanschluß 32 abgenommen.
Die Blocktrennungsschaltungen 26 und 29 sind Schaltungen zum Konvertieren decodierter Daten in der Reihenfolge eines Blocks, die ähnlich dem Abtasten eines Fernsehsignals sind.
In der anpassungsfähigen Interpolationsschaltung 31 werden Bildelementedaten, die nicht übertragen worden sind (d. h., die durch das Subabtasten weggelassen wurden), interpoliert. In der Schaltung 31 wird eines der drei Interpolationssysteme in Abhängigkeit von der Zugehörigkeit des Unterscheidungscodes SJi-1 des vorherigen Blocks und eines Unterscheidungscodes des vorhandenen Blocks in Begriffen in zeitlichen Schritten ausgewählt. Ein Interpolationssteuerungssignal SI zur Auswahl eines Interpolationssystems wird durch einen Decodierer 34 gebildet. Der Unterscheidungscode SJ (SJi) von der Entscheidungscodetrennungsschaltung 22 und der Unterscheidungscode SJi-1 des zeitlich vorhergehenden Blocks von einem Speicher 33 werden zum Decodierer 34 geliefert. Das Interpolationssteuerungssignal SJ vom Decodierer 34 wird über eine Verzögerungsschaltung 35 zur Phaseneinstellung an eine Blocktrennungsschaltung 36 angelegt.
Das Steuerungssignal SJ ist ein Zweibitcode, der sich nach jeweils sechs zeitlich benachbarten Bildelementen ändert. In der anpassungsfähigen Interpolationsschaltung 31 werden drei Interpolationssysteme, beispielsweise eine Zeitrichtungsinterpolation, eine bildinterne Interpolation oder eine feldinterne Interpolation passend ausgewählt. Die Zeitrichtungsinterpolation steht im Gegensatz zur bildinternen Interpolation und der feldinternen Interpolation, die in der Raumrichtung ist, um die Interpolation durch Verbinden der Bildelemente von zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Blöcken durchzuführen. Bei dieser Zeitrichtungsinterpolation wird die Tatsache, daß das Abtastmuster durch ein Bild zwischen aufeinanderfolgenden Blöcken verschoben wird, wirkungsvoll genutzt. Eine bildinterne Interpolation ist eine Interpolation, bei der Daten innerhalb des gleichen Bildes verwendet werden. Beispielsweise wird die Interpolation durch den Durchschnittswert der subabgetasteten Daten durchgeführt, die über und unter Interpolationspunkten sowie auf deren rechten und linken Seite positioniert werden. Eine feldinterne Interpolation ist eine Interpolation, bei der Daten innerhalb des gleichen Feldes verwendet werden. Beispielsweise wird die Interpolation über den Durchschnittswert der subabgetasteten Daten durchgeführt, die auf der linken und rechten Seite der Interpolationspunkte auf der gleichen Zeile positioniert sind. Das Interpolationssystem wird durch ein Interpolationssteuersignal SI wie folgt ausgewählt:
wenn SI = 00 ist : Zeitrichtungsinterpolation
wenn SI = 10 ist : feldinterne Interpolation
Wie oben ausgeführt, ist der Unterscheidungscode SJ wie folgt definiert:
bewegungsloser Block: SJ = 00; quasibewegungsloser Block : SJ = 01; Bewegungsblock : SJ = 11.
Im Decodierer 34 wird das Interpolationssteuersignal SI aus dem Unterscheidungscode SJi-1 eines vorherigen Blocks und dem Unterscheidungscode SJi des augenblicklichen Blocks wie folgt gebildet:
In dem Fall, wo beispielsweise der augenblickliche Block ein bewegungsloser Block ist und der vorhergehende Block ein bewegungsloser Block oder ein quasibewegungsloser Block ist, wird mit SI = 00 die Interpolation in der Zeitrichtung festgesetzt. Wenn der augenblickliche Block ein Bewegungsblock ist, wird mit SI = 11 ungeachtet der Unterscheidung der Bewegung im vorherigen Block die feldinterne Interpolation festgesetzt.

c. Datenverarbeitung auf der Übertragungsseite und der Empfangsseite

Fig. 3 ist ein Beispiel eines digitalen Videosignals, das zum Eingangssignalanschluß 1 der Übertragungsseite geliefert wird. Um die Erklärung zu vereinfachen, ist ein Vollbild in vier Bereiche A, B, C und D geteilt. In Fig. 3 sind vier Bilder, die in Bezug auf die Zeit fortlaufend sind, gezeigt, und zwei Bereiche (A1, A2), (B1, B2) . . . (D3, D4), die zu zwei Bildern gehören, bilden jeweils Blöcke. Weiter ist in Fig. 3 ein Beispiel eines Zweibitbewegungsunterscheidungscodes SJ in Bezug auf jeden Block gezeigt. Beispielsweise ist der Block, der aus (A1, A2) besteht, gleich SJ = 00, d. h. er ist ein bewegungsloser Block. Der Block, der aus (B1, B2) besteht, ist SJ = 01, d. h. er ist ein quasibewegungsloser Block. Der Block, der aus (C1, C2) besteht, ist SJ = 00, d. h. er ist ein bewegungsloser Block, und der Block, der aus (D1, D2) besteht, ist SJ = 11, d. h. er ist ein Bewegungsblock.
Auf der Übertragungsseite wird eine Bildunterdrückungsverarbeitung, ein Subabtasten und ein Codieren entsprechend dem dynamischen Bereich durchgeführt. Wenn man annimmt, daß die Ausgangssignaldaten, die durch den Codierungsprozeß passend zu dem dynamischen Bereich für die Bereiche A, B, C und D durchgeführt werden, durch a, b, c und d dargestellt werden, werden die codierten Daten auf der Übertragungsseite so wie in Fig. 4 gezeigt. Das heißt, der Durchschnittswert (A1 + A2)/2 zwischen Bildern von zwei Bereichen, beispielsweise A1 und A2, wird bei einem bewegungslosen Bereich und einem quasibewegungslosen Bereich gebildet. Dieser Durchschnittswert zwischen Bildern wird im 2-D-Codierer 13 codiert, um codierte Daten (a1 + a2)/2 zu liefern. Weiterhin werden Bereiche eines Bewegungsblocks, beispielsweise D1 und D2, entsprechend in d1 und d2 codiert.
Die codierten Daten werden auf der Empfangsseite decodiert, so daß an einem ODER-Gatter 30 decodierte Daten wie in Fig. 5 gezeigt erhalten werden. Bei einem bewegungslosen Block und einem quasibewegungslosen Block wird der Durchschnittswert von zwei Bereichen decodiert. Bei einem Bewegungsblock werden die Bildelementedaten eines jeden Bereichs decodiert. Die in Fig. 5 gezeigten decodierten Daten, die Daten enthalten, die auf die Hälfte durch Subabtasten vermindert wurden, werden in der anpassungsfähigen Interpolationsschaltung 31 interpoliert.
Der Interpolationsmodus wird durch das Interpolationssteuersignal SI bestimmt, das durch den Unterscheidungscode SJi-1 des vorherigen Blocks und den Unterscheidungscode SJi des vorliegenden Blocks gebildet wird, wie oben erwähnt. Wenn man annimmt, daß vier Blöcke, die durch die acht Bereiche A3, B3 . . . C4, D4 gebildet werden, die augenblicklichen Blöcke sind, wird das Interpolationssteuersignal 51, das den decodierten Daten (siehe Fig. 5) entspricht, wie in Fig. 6 gezeigt gebildet. Beispielsweise hat der Bereich (A3 + A4)/2 SI = 00 aus SJi-1 = 00, SJi = 00 mit der Interpolation in der Zeitrichtung. Die Bereiche D3 und D4 haben SI = 11 aus SJi-1 = 11, SJi = 11 mit der feldinternen Interpolation.

d. Block und Blocksegmentierungsschaltung

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 wird nun ein Block, der eine Einheit zum Codieren bildet, beschrieben. Bei dieser Ausführungsform besteht ein dreidimensionaler Block aus zweidimensionalen Bereichen An und An+1, die zu entsprechenden Bereichen von zwei zeitlich fortlaufenden Bildern gehören. In Fig. 7 zeigen durchgezogene Linien Zeilen in einem ungeraden Feld, während gebrochene Linien Zeilen in einem geraden Feld zeigen. Sechs Bildelemente, die jeweils in sechs Zeilen eines jeden Bildes enthalten sind, bilden die Bereiche An und AN+1 (6 Zeilen x 6 Bildelemente). Daher besteht ein Block aus (6 · 6 · 2 = 72) Bildelementen.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines Aufbaus der oben erwähnten Blocksegmentierungsschaltung 2. Ein Bildspeicher 42 ist mit einem Eingangssignalanschluß 41 verbunden. Bildelementedaten eines augenblicklichen Bildes werden zu einer Abtastumwandlungsschaltung 43 geliefert, und Bildelementedaten des vorherigen Bildes werden an eine Abtastumwandlungsschaltung 44 geliefert. Die jeweiligen Ausgangssignale der Schaltungen 43 und 44 werden an eine Kombinationsschaltung 45 geliefert, die aus einer Verzögerungsschaltung und einer Schalterschaltung besteht. Ein digitales Videosignal, das in der Reihenfolge der Blöcke konvertiert ist, erscheint am Ausgangssignalanschluß 46 der Schaltung 45.
Wenn, um es zu vereinfachen, ein Bild eines Vollbildes beispielsweise in vier Bilder geteilt wird, wird das vorherige Bild in die Bereiche A1, B1, C1 und D1 geteilt, wie in Fig. 9A gezeigt ist. Das augenblickliche Bild wird in die Bereiche A2, B2, C2 und D2 geteilt. Die Abtastumwandlungsschaltung 43 wandelt die Reihenfolge der Daten in einem Bild in eine Reihenfolge eines jeden Bereichs eines Blocks um, wie in Fig. 9B gezeigt ist. Die andere Abtastumwandlungsschaltung 44 wandelt die Reihenfolge der Daten in einem Bild in eine Reihenfolge eines jeden Bereichs eines Blocks in einer ähnlichen Weise um, wie in Fig. 9C gezeigt ist.
Am Ausgangssignalanschluß 46 der Kombinationsschaltung 45 werden Bildelementedaten der vier Bereiche, die jeweils in zwei fortlaufenden Bildern enthalten sind, als Ausgangssignaldaten erhalten, die in der Reihenfolge der Blöcke konvertiert wurden.

c. Bewegungsunterscheidungsschaltung

Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Bewegungsunterscheidungsschaltung 3. In Fig. 19 bezeichnen die Bezugszeichen 47 und 48 Eingangssignalanschlüsse, an die Bilddaten der Bereiche An und An+1 angelegt werden, die zu zeitlich aufeinanderfolgenden Bildern eines Blocks gehören. Die Eingangssignaldaten werden durch Anordnen der Ausgangssignaldaten der Blocksegmentierungsschaltung 2 parallel in jedem Block gebildet. Zu den Anschlüssen 49a und 49b werden jeweils Schwellenwertdaten THa und THb geliefert, und ein Reset-Impuls PR wird an den Anschluß 50 angelegt. Der Schwellenwert THb ist größer als der Schwellenwert THa. Der absolute Wert einer Pegeldifferenz (Bilddifferenz) von Bildelementen der entsprechenden Positionen zwischen dem Bereich An und dem Bereich An+1 wird durch einen Subtrahierer 51 und eine Schaltung 52 zur Bildung eines Absolutwertes gebildet. Der Absolutwert der Bilddifferenz wird zu einer Summierschaltung 53 geliefert. Das Ausgangssignal der Summierschaltung 53 wird an die Komparatoren 54a und 54b angelegt. Ein summierter Wert der absoluten Werte der Bilddifferenzen in Bezug auf einen Block wird mit den Schwellenwertdaten THa im Komparator 54a verglichen. Zusätzlich wird dieser summierte Wert mit dem Schwellenwert THb im Komparator 54b verglichen. Es wird ein binärer Vergleich entsprechend dem Pegel durchgeführt. Das Verhältnis zwischen jedem summierten Wert der absoluten Werte der Bilddifferenzen und den Schwellenwertdaten THa und THb wird zu einem Codierer 55 geliefert. Wenn der summierte Wert der absoluten Werte der Bilddifferenzen gleich oder kleiner als die Schwellenwertdaten THa ist, entscheidet der Codierer 55, daß es zwischen beiden keine Änderung gibt, oder daß ein bewegungsloser Block vorhanden ist. Wenn der summierte Wert der absoluten Werte der Bilddifferenzen die Schwellenwertdaten THa übersteigt und gleich oder kleiner als die Schwellenwertdaten THb ist, wird entschieden, daß er ein quasibewegungsloser Block ist. Wenn der summierte Wert größer als die Schwellenwertdaten THa und THb ist, wird entschieden, daß er ein Bewegungsblock ist. Der Reset-Impuls PR jedes Blocks wird zum Codierer 55 geliefert. Das Zweibit-Ausgangssignal des Codierers 55 wird am Ausgangssignalanschluß 56 als Unterscheidungscode SJ abgenommen.
Da die Bilder der Bereiche An und An+1 im Block fast gleich sind, wird bei SJ = 00 oder SJ = 01 nur der Durchschnittswert von beiden, d. h. (An + An+1)/2 durch den 2-D- Codierer 13 codiert. Bei SJ = 11 werden die Bildelementedaten in beiden Bereichen An und An+1 durch den 3-D-Codierer 14 codiert.
Wie oben erwähnt kann durch die Entscheidung, ob ein bewegungsloser Teil in einem Block vorhanden ist oder nicht, die Übertragung eines Codesignals des bewegungslosen Teils, der einen großen Teil des Bildes einnimmt, reduziert werden, wodurch die Datenkomprimierungsrate erheblich gesteigert wird.
Es sei angemerkt, daß ein anderer Aufbau zum Entscheiden, ob der Maximalwert der absoluten Werte von Bilddifferenzen zwischen zwei Bildern gleich oder kleiner als der Schwellenwert ist, als Bewegungsunterscheidungsschaltung 3 verwendet werden kann.

f. Subabtasten

Das Subabtasten in der Subabtastschaltung 6 wird wie in Fig. 11 gezeigt durchgeführt, so daß die Abtastmuster des (i-1)ten Blocks und die des i-ten Blocks komplementär zueinander sind. Die oben erwähnte Zeitrichtungsinterpolation in der anpassungsfähigen Interpolationsschaltung 31 wird durch Kombinieren der komplementären Abtastmuster durchgeführt. Wenn sowohl der (i-1)te Block als auch der i-te Block bewegungslose Blöcke sind, kann ein ausgezeichnetes reproduziertes Bild lediglich durch Überlagern erhalten werden, da die Blöcke das gleiche Bild haben.

g. Codierer

Sowohl der 2-D-Codierer 13 als auch der 3-D-Codierer 14 führen eine variable Längencodierung entsprechend dem dynamischen Bereich DR durch. Die Codierer 13 und 14 weisen den gleichen Aufbau auf mit der Ausnahme, daß eine unterschiedliche Anzahl von Bildelementen in einem Block vorhanden ist. Fig. 12 zeigt ein Beispiel eines Codierers, der als 3-D- Codierer 14 verwendbar ist.
In Fig. 12 werden die Bildelementedaten PD eines Blocks zu einer Ermittlungsschaltung 62 für den dynamischen Bereich geliefert, so daß der dynamische Bereich DR und der Minimalwert MIN von allen Bildelementedaten in einem Subtrahierer 61 abgezogen werden, um die Daten PDI nach der Entfernung des Minimalwertes zu bilden. Die Daten PDI und die Daten des dynamischen Bereichs DR werden zu einer Quantisierungsschaltung 63 geliefert. Ein Codesignal DT der komprimierten Bitzahl wird von der Schaltung 63 erhalten. Die Daten DR des dynamischen Bereichs, die Daten des Minimalwertes MIN und das Codesignal DT werden zur Bildsegmentierungsschaltung 16 geliefert. In der Bildsegmentierungsschaltung 16 wird der Unterscheidungscode SJ, die Daten des dynamischen Bereichs DR, die Daten des Minimalwertes MIN und das Codesignal DT in serielle Daten wie in Fig. 13 gezeigt konvertiert.
Der 3-D-Codierer 13 hat den gleichen Aufbau wie der oben erwähnte in Fig. 12 gezeigte Codierer, und die Durchschnittswertdaten werden als Eingangssignaldaten der oben erwähnten IAVD-Schaltung 5 ausgegeben.
Die Quantisierungsschaltung 63 besteht beispielsweise aus einem ROM. Im ROM sind Datenumwandlungstabellen zum Konvertieren der Bildelementedaten PDI (8 Bits) nach der Entfernung der Daten des Minimalwertes in die komprimierte Bitzahl gespeichert. Im ROM sind die Datenumwandlungstabellen abhängig von der Größe der Daten des dynamischen Bereichs DR sortiert, und das Fünfbitcodesignal DT wird als ausgelesenes Ausgangssignal entnommen. Die Bitzahl des Codesignals DT ändert sich innerhalb des Bereichs zwischen 0 und 5 Bits. Als Folge davon variiert die effektive Bitlänge des Codeausgangssignals vom ROM. Die effektiven Bits werden in den Bildsegmentierungsschaltungen 15 und 16 sortiert.

h. Decodierer

Der 2-D-Decodierer 25 und der 3-D-Decodierer 28 sind Schaltungen zur Durchführung der umgekehrten Verarbeitung im Vergleich den Codierern 13 und 14. Fig. 14 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des Decodierers 25. Die Daten des dynamischen Bereichs DR und das Codesignal DT von der Bildsegmentierungsschaltung 24 des vorherigen Zustandes werden zu einer Decodierschaltung 64 geliefert. Diese Schaltung 64 besteht beispielsweise aus einem ROM, und es werden Daten eines Decodiererpegels, die den Durchschnittswertdaten nach der Entfernung des Minimalwertes entsprechen, erhalten. Diese Daten werden zu einer Addierschaltung 65 geliefert und zu den Minimaldaten MIN addiert. Als Ergebnis wird ein Signal mit einem Decodierpegel gebildet, das dem der Durchschnittswertdaten entspricht.
Wenn die Komprimierung bei einem bewegungslosen Block durch Bildunterdrückung durchgeführt wird, wird das Ausgangssignal der Additionsschaltung 65 in einen Speicher 66 eingeschrieben, so daß die Durchschnittswertdaten der Bereiche, deren Übertragung weggelassen wird, dem Speicher 66 entnommen werden können.
Der 3-D-Decodierer 28 hat den gleichen Aufbau wie der 2-D-Decodierer 25. Bei einem Bewegungsblock werden jedoch alle Bildelementedaten decodiert, und aus diesem Grund ist es nicht notwendig, einen Speicher vorzusehen.

i. Ermittlungsschaltung für einen dynamischen Bereich

Die Fig. 15 zeigt ein Beispiel für einen Aufbau einer Ermittlungsschaltung 62 für einen dynamischen Bereich, die im 2-D-Codierer 13 und im 3-D-Codierer 14 vorgesehen ist. In Fig. 15 werden Bildelementedaten eines Bereichs, der zur Codierung eines jeden Blocks notwendig ist, der Reihe nach zu einem Eingangssignalanschluß 71 von der oben erwähnten Blocksegmentierungsschaltung 2 geliefert. Die Bildelementedaten vom Eingangssignalanschluß 71 werden zu einem Selektor 72 und 73 geliefert. Der eine Selektor 72 wählt als Ausgangssignal das größere der Bildelementedaten eines digitalen Videoeingangssignals und die Ausgangssignaldaten eines Signalspeichers 74. Der andere Selektor 73 wählt als Ausgangssignal das kleinere der Bildelementedaten des digitalen Videoeingangssignals und die Ausgangssignaldaten eines Signalspeichers 75.
Die Ausgangssignaldaten des Selektors 72 werden zu einem Subtrahierer 76 geliefert und im Signalspeicher 74 gespeichert. Die Ausgangssignaldaten des Selektors 73 werden zum Subtrahierer 76 und einem Signalspeicher 78 geliefert und im Signalspeicher 75 gespeichert. Ein Signalimpuls von einer Steuerungseinheit 79 wird an die Signalspeicher 74 und 75 abgegeben. Zeitsteuerungssignale wie ein Abtasttakt, die synchron zum digitalen Videoeingangssignal sind, werden zur Steuerungseinheit 79 über einen Anschluß 80 geliefert. Die Steuerungseinheit 79 liefert Signalimpulse zu den Signalspeichern 74 und 75 sowie zu den Signalspeichern 77 und 78 mit einem vorgegebenen zeitlichen Ablauf. Der Inhalt der Signalspeicher 74 und 75 wird jeweils zuerst am Anfang eines jeden Blocks gesetzt. Alle "0"-Daten werden zuerst im Signalspeicher 74 gesetzt, wogegen alle "1"-Daten zuerst im Speicher 75 gesetzt werden. Der maximale Pegel unter den Bildelementedaten des gleichen Blocks, die der Reihe nach geliefert werden, wird im Signalspeicher 74 gespeichert. Der minimale Pegel der Bildelementedaten des gleichen Blocks, die der Reihe nach geliefert werden, wird im Signalspeicher 75 gespeichert.
Sobald die Ermittlung des maximalen Pegels und des minimalen Pegels in Bezug auf einen Block abgeschlossen ist, erscheint der maximale Pegel des Blocks am Ausgang des Selektors 72, während der minimale Wert des Blocks am Ausgang des Selektors 73 erscheint. Als Antwort auf den Abschluß der Ermittlung für einen Block wird das Anfangssetzen für die Signalspeicher 74 und 75 ausgeführt.
Am Ausgang des Subtrahierers 76 werden die Daten des dynamischen Bereichs eines jeden Blocks, die durch Subtrahieren des minimalen Pegels MIN vom Selektor 73 vom maximalen Pegel MAX vom Selektor 72 erzeugt werden, erhalten. Diese Daten des dynamischen Bereichs DR und der minimale Pegel MIN werden in Signal speichern 77 und 78 jeweils mittels Speicherimpulse von der Steuerungseinheit 79 gespeichert. Die Daten des dynamischen Bereichs DR von jedem Block werden am Ausgangssignalanschluß 81 des Signalspeichers 77 erhalten, und am Ausgangssignalanschluß 82 des Signalspeichers 78 wird der minimale Wert MIN erhalten.

j. Variable Längencodierung

Fig. 16 soll das Codieren einer variablen Bitzahl passend zum dynamischen Bereich zeigen, der in der oben erwähnten Quantisierungsschaltung 63 festgelegt wurde. Dieses Verschlüsseln ist ein Prozeß zur Konvertierung von Bildelementedaten nach der Entfernung des Minimalwerts in einen repräsentativen Pegel. Der tolerierbare Maximalwert (genannt Maximalverschlechterung) der Quantisierungsverschlechterungen, die bei dieser Quantisierung vorkommen, wird auf einen vorbestimmten Wert festgelegt, z. B. 4.
Fig. 16A zeigt den Fall für einen dynamischen Bereich von 8 (Differenz zwischen dem Maximalwert MAX und dem Minimalwert MIN). Wenn DR gleich 8 ist, wird ein mittlerer Pegel 4 auf einen repräsentativen Pegel L0 auf die Maximalverschlechterung E gleich 4 gebracht. Wenn 0 ≤ DR ≤ 8 ist, wird der mittlere Pegel des dynamischen Bereichs als repräsentativer Pegel bestimmt, und es besteht keine Notwendigkeit, quantisierte Daten zu übertragen. Demzufolge ist die notwendige Bitlänge Nb gleich 0. Auf der Empfangsseite wird das Decodieren zum Bringen des repräsentativen Pegels L0 auf einen decodierten Wert auf der Basis des Minimalwertes MIN und des dynamischen Bereichs DR eines Blocks durchgeführt.
Fig. 16B zeigt den Fall für DR gleich 17, und die repräsentativen Pegel werden jeweils als (L0 = 4) (L1 = 13) definiert, mit der Maximalverschlechterung E gleich 4. Da es zwei repräsentative Pegel L0 und L1 gibt, wird (Nb = 1) festgesetzt. Wenn 9 ≤ DR ≤ 17 ist, wird (Nb = 1) festgesetzt.
Die Maximalverschlechterung E wird in dem Maße klein wie der dynamische Bereich DR eng wird.
Fig. 16C zeigt den Fall, wo DR gleich 35 ist und wo die repräsentativen Pegel jeweils definiert sind als (L0 = 4) (L1 = 13) (L2 = 22) (L3 = 31), und es wird (E = 4)) festgesetzt. Da es vier repräsentative Pegel L0 bis L3 gibt, wird (Nb = 2) festgesetzt. Bei 18 ≤ DR ≤ 35 wird Nb = 2 festgesetzt.
Bei 36 ≤ DR ≤ 71 werden acht repräsentative Pegel (L0 bis L7) verwendet. Fig. 16D zeigt den Fall, wo DR gleich 71 ist, wo die repräsentativen Pegel jeweils festgesetzt werden auf (L0 = 4) (L1 = 13) (L2 = 22) (L3 = 31) (L4 = 40) (L5 = 49) (L6 = 58) (L7 = 67). Um die acht repräsentativen Pegel L0 bis L7 zu unterscheiden, wird Nb = 3 festgesetzt.
Wenn 72 ≤ DR ≤ 143 ist, werden 16 repräsentative Pegel L0 bis L15 verwendet. Fig. 16E zeigt den Fall, wo DR gleich 143 ist, wo die repräsentativen Pegel festgesetzt werden auf (L8 = 76) (L9 = 85) (L10 = 94) L11 = 103) (L12 = 112 (L3 = 121) (L14 = 130) (L15 = 139) (L0 bis L7 sind gleich den obigen Werten). Um die 16 repräsentativen Pegel (L0 bis L15) zu unterscheiden, wird Nb = 4 festgesetzt.
Wenn 144 ≤ DR ≤ 287 ist, werden 32 repräsentative Pegel (L0 bis L31) verwendet. Fig. 16F zeigt den Fall, wo DR = 287 ist, wo die repräsentativen Pegel festgesetzt werden auf (L16 = 148) (L17 = 157) (L18 = 166) (L19 = 175) . . . (L27 = 247) (L28 = 256) (L29 = 265) (L30 = 274) (L0 bis L15 sind gleich den oben erwähnten Werten). Um die repräsentativen Pegel voneinander zu unterscheiden, wird Nb = 5 festgesetzt. Da die Eingangssignalbildelementedaten mit 8 Bits quantisiert sind, ist der Maximalwert des dynamischen Bereichs DR gleich 255, so daß keine Quantisierung bei den repräsentativen Pegeln (L28 bis L31) durchgeführt wird.
Da ein Fernsehsignal in einem Block eine dreidimensionale Korrelation in der zweidimensionalen Richtung der horizontalen und der vertikalen Richtung und der Zeitrichtung hat, ist die Amplitude der Pegeländerung der Bildelementedaten, die in dem gleichen Block enthalten sind, bei einem stationären Teil des Bildes klein. Als Folge kommen, sogar wenn der dynamische Bereich der Daten DTI nach der Entfernung des minimalen Pegels MIN geteilt durch Bildelementedaten im Block mit einer Quantisierungsbitzahl quantisiert wird, die kleiner als die ursprüngliche Quantisierungsbitzahl ist, Quantisierungsverschlechterungen selten vor. Aufgrund der Quantisierungsbitzahl kann die Datenübertragungsbandbreite kleiner als die ursprüngliche Bandbreite gemacht werden.

k. Modifikationen

Bei der vorliegenden Erfindung ist die Subabtastrate nicht auf die Hälfte begrenzt und sie kann gleich oder größer als ein Drittel sein. Beispielsweise werden beim Subabtasten von 1/3 die Subabtastpunkte durch ein einziges Bildelement über drei Blöcke zeitlich aufeinanderfolgend verschoben.
Wenn man daher einen Block eines Bildes aufmerksam beobachtet, kann eine glättende Verarbeitung zur Aufnahme von Bilddaten eines vorherigen Blocks in Bilddaten des ersten von zwei Bereichen, der einen bewegungslosen Block bildet, in der anpassungsfähigen Interpolationsschaltung 31 durchgeführt werden. Wenn nämlich der Bereich A2 des vorherigen Blocks zum Bereich (A3 + A4)/2 des Durchschnittswertes zwischen Bildern, wie in Fig. 17 gezeigt, bewegt wird, wird der Durchschnittswert (2A2 + A3 + A4)/4 der Daten dieses Bereichs und der Daten des vorherigen Blocks anstelle der Daten (A3 + A4)/2 verwendet. Auf ähnliche Weise wird anstelle der Daten (AS + A6)/2 des nächsten Blocks, der an dem vorherigen Block angrenzt, (A3 + A4 + A5 + A6)/4 verwendet.
Da ein Bild, bei dem eine Bildinformation des vorherigen Blocks mit der des augenblicklichen Blocks gemischt wird, zwischen verschiedenen, zeitlich aufeinanderfolgenden Blöcken erscheint, wird durch die oben erwähnte glättende Verarbeitung eine ruckweise Bewegung, bei der die Bewegung eines Objekts im Bild unstetig werden würde, reduziert.
Weiter ist die Erfindung nicht nur auf ein variables Längencodierungssystem, sondern auch auf ein festes Längencodierungssystem anwendbar. Beim festen Längencodierungssystem wird der dynamische Bereich DR eines jeden Blocks in den Pegelbereich der Anzahl aufgeteilt, der durch die Quantisierungsbitzahl bestimmt ist, und es wird in ein Codesignal einer vorgegebenen Bitzahl, die dem Pegelbereich entspricht, zu den Daten nach der Entfernung des Minimalwertes gehören, gebildet.
Bei dieser einen Ausführungsform werden die Mittelwerte L0, L1, L2, L3 . . . eines jeden Bereichs, die durch Teilung des dynamischen Bereichs erhalten wurden, als Werte mit der Decodierzeit verwendet, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Durch dieses Codierungsverfahren ist es möglich, daß die Quantisierungsverschlechterungen gering sind.
Eine Anzahl von Bildelementedaten, die entsprechende Pegel des Minimalpegels MIN und des Maximalpegels MAX haben, sind zwischenzeitlich notwendigerweise in einem Block vorhanden. Um aus diesem Grund eine Anzahl von Codesignalen zu bilden, die keinen Fehler haben, wird der dynamische Bereich DR zu (&sub2;m-1), wobei m die Quantisierungsbitzahl ist, wie in Fig. 18 gezeigt aufgeteilt, um den Minimalpegel MIN als den repräsentativen Minimalpegel L0 und den Maximalpegel MAX als den repräsentativen Maximalpegel L3 festzulegen. Das Beispiel von Fig. 18 zeigt den Fall einer Quantisierungsbitzahl von zwei.
Bei der obigen Darstellung werden das Codesignal DT, die Daten DR für den dynamischen Bereich, der Minimalwert MIN und der Unterscheidungscode SJ übertragen. Als hinzugefügte Codes können jedoch der Maximalwert MAX, der Quantisierungsschritt oder die Maximalverschlechterung anstelle der Daten DR für den dynamischen Bereich übertragen werden.
Weiter können auch Daten eines Blocks simultan durch eine Schaltung für eine Kombination eines Bildspeichers, einer Zeilenverzögerungsschaltung und einer Abtastverzögerungsschaltung herausgenommen werden.
Weiter kann ein dreidimensionaler Block aus n-Bilddaten oder mehr als drei Bildern zusammengesetzt sein, ohne auf zwei Bilder beschränkt zu sein.
Erfindungsgemäß wird die Phase eines Subabtastens in einer Periode von m Blöcken zusätzlich zur Reduzierung der Subabtastungshäufigkeit der übertragenen Daten durch eine 1/m Subabtastung verschoben. Als Folge davon kann die Interpolation eines bewegungslosen Blocks, dessen Verschlechterung andererseits dazu tendiert, bemerkt zu werden, in einfacher Weise ausgezeichnet durchgeführt werden, und es können decodierte Bilder einer guten Qualität erhalten werden.

Claims

1. Hochleistungscodiervorrichtung zum Codieren von digitalen Videodaten in einem Format, das aus Blöcken von digitalen Videodaten besteht, und zum Zulassen einer Komprimierung von Videodaten, die umfaßt:

Bewegungsunterscheidungsmittel (3) zum Unterscheiden des Vorhandenseins einer Bewegung in jedem Block und zur Erzeugung eines Bewegungssignals (SJ);

Subabtastungsmittel (5, 6) zum Subabtasten eines jeden Blocks der digitalen Videodaten, um die Zahl der Bildelemente in jedem Block auf 1/n der Originalanzahl der Bildelemente zu reduzieren; und

Übertragungsmittel (12-19) zum Übertragen des Ausgangssignals der Subabtastungsmittel (5, 6) und des Unterscheidungscodes (SJ); dadurch gekennzeichnet, daß

die Vorrichtung für Codedaten in einem Format angepaßt ist, das fortlaufend dreidimensionale Blöcke von Bildelementen dargestellt, daß die Subabtastungsmittel (5, 6) angepaßt sind, so zu arbeiten, daß die Phasen des Subabtastens von zeitlich aufeinanderfolgenden Blöcken zyklisch mit einer Periode von n Bildern verschoben werden, und daß das Bewegungssignal einen Unterscheidungscode (SJ) enthält, der lediglich das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Bewegung in einem Block anzeigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Übertragungsmittel (12-19) Komprimierungscodierungsmittel (13, 14) zum Codieren von Ausgangsdaten der Subabtastungsmittel (5, 6) in komprimierte Daten enthalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Subabtastungsmittel (6) mittelnde Mittel (5, 6) zum Mitteln von digitalen Daten von mehreren Videofeldern und Mittel (4) zum Subabtasten eines Ausgangs der mittelnden Mittel (5) aufweisen, wenn der Unterscheidungscode (SJ) anzeigt, daß keine Bewegung zwischen mehreren Videofeldern vorhanden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Komprimierungscodierungsmittel (13, 14) erste (13) und zweite (14) Codierungsmittel für jeweils zweidimensionale und dreidimensionale Blöcke enthalten, wobei Ausgangssignaldaten der Subabtastungsmittel (5, 6) zu den ersten (13) und zweiten (14) Codierungsmitteln wahlweise geliefert und durch den Unterscheidungscode (SJ) gesteuert werden.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bewegungsunterscheidungsmittel (3) enthalten: einen ersten Komparator (51) zum Vergleichen der digitalen Daten eines Bildelementes in einem ersten Videofeld mit den digitalen Daten eines entsprechenden Bildelements in einem zweiten Videofeld; Absolutwerterzeugungsmittel (52), die mit einem Ausgangssignal des ersten Komparators (51) beliefert werden, um daraus den absoluten Wert zu bilden; einen zweiten Komparator (54a) zum Vergleichen eines Ausgangssignals der Absolutwerterzeugungsmittel (52) mit einem Referenzwert; und Unterscheidungsmittel (55) zum Unterscheiden eines Ausgangssignals des zweiten Komparators (54a), um dadurch den Unterscheidungscode zu bilden.

6. Decodiervorrichtung zur Decodierung von Daten, die durch eine Codiervorrichtung zum Codieren von digitalen Videodaten in einem Format übertragen werden, das aus fortlaufenden Blöcken von digitalen Videodaten besteht, die eine dreidimensionale Gruppe von Bildelementen darstellen, wobei die Codiervorrichtung Bewegungsunterscheidungsmittel zum Unterscheiden des Vorhandenseins einer Bewegung in jedem Block und zum Bilden eines Unterscheidungscodes hat; Subabtastungsmittel zum Subabtasten eines jeden Blocks der digitalen Videodaten, um so die Anzahl der Bildelemente auf 1/n der Originalanzahl der Bildelemente zu reduzieren, wobei die Phasen der Subabtastung der zeitlich aufeinanderfolgenden Blöcke zyklisch mit einer Periode von n Teilbildern verschoben wird; und Übertragungsmittel zum Übertragen eines Ausgangssignals der Subabtastungsmittel und des Unterscheidungscodes, wobei die Decodierervorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie enthält:

Unterscheidungscodetrennungsmittel (22) zum Trennen des Unterscheidungscodes (SJ) von den subabgetasteten Daten, und anpassungsfähige Interpolationsmittel (31) zum Interpolieren von verminderten Daten der gerade übertragenen Daten, wobei das Interpolationssystem, das durch die Interpolationsmittel (31) verwendet wird, aus einer Vielzahl solcher Systeme ausgewählt wird, je nach dem, ob der Unterscheidungscode (SJ) anzeigt, daß der gerade betrachtete Block eine Bewegung enthält oder nicht.

7. Decodiervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Arbeit der Interpolationsmittel durch ein Ausgangssignal der Decodiermittel (34) gesteuert wird, um n Unterscheidungscodes der zeitlich aufeinanderfolgenden n Blöcke zu decodieren.

8. Decodiervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Interpolationsmittel (31) eingerichtet sind, verminderte Daten durch Kombinieren von Daten der n Blöcke zu interpolieren, wenn alle Unterscheidungscodes anzeigen, daß keine Bewegung in den Blöcken vorhanden ist und die Interpolationsmittel verminderte Daten aus Daten in dem gleichen Videofeld interpolieren, zu dem diese verminderten Daten gehören, wenn der Unterscheidungscode eines laufenden Blocks anzeigt, daß eine Bewegung im laufenden Block vorhanden ist.

9. Hochleistungscodiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiter enthält:

erste und zweite Ermittlungsmittel (72, 74; 73, 75 in Fig. 15), um jeweils den Maximal- und Minimalwert der subabgetasteten digitalen Daten in jedem der Blöcke zu ermitteln;

Mittel (76-78) zum Erzeugen einer Information (DR) über einen dynamischen Bereich-für jeden Block entsprechend der Differenz zwischen dem Maximal- und Minimalwert des entsprechenden Blocks;

Mittel (61 in Fig. 12) zur Bildung von modifizierten digitalen Videodaten (PDI) für jeden der Blöcke, die die Differenz zwischen jedem der subabgetasteten digitalen Videodaten und jeden einen der Maximal- und Minimalwerte der entsprechenden Blöcke darstellen; und

Mittel (63 in Fig. 12) zum Codieren der modifizierten digitalen Videodaten, wobei weniger Bits als in den digitalen Originalvideodaten verwendet werden, um so codierte Daten (DT) mit einer reduzierten Bitlänge zu liefern; wobei

die Übertragungsmittel (15-19) die codierten Daten (DT) mit einer reduzierten Bitlänge und einen zusätzlichen Code für jeden der entsprechenden Blöcke liefern, die durch wenigstens zwei der Maximal- und Minimalwerte und durch ein Signal, das der Information (DR) über den dynamischen Bereich entspricht, gebildet sind.