DE3929280A1 - Video image block coder with comparator - uses specified line function magnitude, related to block and image spacing, system parameter, and number of bits - Google Patents

Video image block coder with comparator - uses specified line function magnitude, related to block and image spacing, system parameter, and number of bits

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DE3929280A1
DE3929280A1 DE3929280A DE3929280A DE3929280A1 DE 3929280 A1 DE3929280 A1 DE 3929280A1 DE 3929280 A DE3929280 A DE 3929280A DE 3929280 A DE3929280 A DE 3929280A DE 3929280 A1 DE3929280 A1 DE 3929280A1
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Abstract

The comparator (SR) processes each input block with a given position within a video image and compares it with image sections of identical size of a preceding video image in a memory. A specified target function is used, from a nagnitude equation a space standard is derived between the block and any arbitrary image section within a search range of the preceding image. From the same magnitude a preset, real, and positive system parameters are derived as well as the number of bits by which a displacement of the given position to the position of the arbitrary image section is to be coded. The min. value of the magnitude is written into a memory. ADVANTAGE - Considerable reduction of reconstruction faults.

Description

Die Erfindung betrifft einen Codierer für die blockweise Codierung von Videobildern, wobei der Codierer Schal­ tungsmerkmale aufweist, die im Oberbegriff des An­ spruchs 1 aufgezählt sind.The invention relates to an encoder for the block Encoding video images, the encoder scarf tion features that in the preamble of An Proverb 1 are listed.

In der DE 37 27 530 A1 ist ein Verfahren zur Bestimmung von Bewegungsvektoren beschrieben, das für Codierer der oben genannten Art geeignet ist. Bei der blockweisen Co­ dierung von Videobildern werden nach deren Decodierung, Rekonstruktion und anschließende Wiedergabe auf dem Bild­ schirm Blockränder störend sichtbar. Besonders stark sind die Blockränder bei Bewegtbildern in der Umgebung der be­ wegten Objekte. Um diese Störungen abzuschwächen, wurde das in der DE 37 27 530 A1 angegebene Verfahren ent­ wickelt.DE 37 27 530 A1 describes a method for determination described by motion vectors, which for encoders of above type is suitable. With the blockwise Co After decoding, video images are Reconstruction and subsequent reproduction on the picture screen block edges disruptively visible. Are particularly strong the block edges of moving images in the vicinity of the be moved objects. To mitigate these disorders, the method specified in DE 37 27 530 A1 ent wraps.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Codierer der eingangs genannten Art anzugeben, durch dessen Funk­ tionsweise eine deutliche Verringerung des Rekonstruk­ tionsfehlers gegenüber dem zitierten Verfahren im ganzen Bild möglich ist.The invention has for its object a coder of the type mentioned at the beginning, by means of its radio a significant reduction in the reconstruction error compared to the cited method as a whole Image is possible.

Diese Aufgabe wird bei einem Codierer der eingangs ge­ nannten Art durch die strukturellen und funkionellen Merkmale gelöst, die im Kennzeichen des Anspruchs 1 ange­ geben sind.This task is ge at a coder named type through the structural and functional Features solved in the characterizing part of claim 1 are given.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous configurations are in the subclaims specified.  

Anhand der Figuren und eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.Based on the figures and an embodiment the invention will be explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Co­ dierers und Fig. 1 is a schematic diagram of a Co dierers and

Fig. 2 eine Codiertabelle. Fig. 2 shows a coding table.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Codierer handelt es sich um einen sogenannten Hybridcodierer. Bei ihm werden zwei Co­ dierungsprinzipien - daher der Name Hybrid-Codierer - an­ gewendet:
Das Inter-Frame-Prinzip, bei dem die Korrelation zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Videobildern (diese Be­ zeichnung wird hier für Voll- und Teilbilder verwendet) ausgenutzt wird und das Intra-Frame-Prinzip, bei dem die Korrelation der Videodaten innerhalb eines Videobildes ausgenutzt wird.
The encoder shown in FIG. 1 is a so-called hybrid encoder. It uses two coding principles - hence the name hybrid encoder -:
The inter-frame principle, in which the correlation between temporally successive video images (this designation is used here for full and partial images) and the intra-frame principle, in which the correlation of the video data within a video image is used.

Vor dem eigentlichen Codierungsprozeß ist eine Aufberei­ tung der Daten erforderlich. Diese Aufbereitung wird bei dem Hybrid-Codierer nach der Fig. 1 durch eine Funk­ tionseinheit PP (preprocessing) übernommen. Die Daten werden in Blöcken an den Codierer übergeben. Ein jeder dieser Videodatenblöcke enthält die Daten bestimmter Bildpunkte eines Videobildes, die als Elemente einer qua­ dratischen Zahlenmatrix aufgefaßt werden und die einen in seiner Position festgelegten Ausschnitt aus einem Video­ bild darstellen (zur Bedeutung der hier verwendeten Be­ griffe im Zusammenhang mit Zahlenmatrizen vgl. Wigner, E.P.: Group Theory; Academic Press New York and London 1959, S. 1-30). Before the actual coding process, the data must be processed. This processing is carried out in the hybrid encoder according to FIG. 1 by a functional unit PP (preprocessing). The data is transferred to the encoder in blocks. Each of these video data blocks contains the data of certain pixels of a video image, which are interpreted as elements of a quadratic number matrix and which represent a section of a video image that is fixed in its position (for the meaning of the terms used here in connection with number matrices see Wigner, EP: Group Theory; Academic Press New York and London 1959, pp. 1-30).

So kann z.B. ein Datenblock aus den Chrominanzwerten der ersten acht Bildpunkte der ersten acht Zeilen eines Vi­ deobildes bestehen. Durch die Funktionseinheit PP wird jedes Videobild in gleich große Datenblöcke, d.h., in gleichgroße Ausschnitte mit vorbestimmter Position, zer­ legt. Die Zerlegungsvorschrift läßt auch die Position - also z.B. die Mittelpunktskoordinaten - eines Datenblocks innerhalb eines gesamten Videobildes erkennen. Der eben als Beispiel angeführte Datenblock könnte z.B. durch b1 symbolisiert werden, wobei der Index 1 als Kurzzei­ chen für die Mittelpunktskoordinaten des Datenblocks auf­ gefaßt werden kann.For example, a data block can consist of the chrominance values of the first eight pixels of the first eight lines of a video image. Through the functional unit PP, each video image is broken down into data blocks of the same size, ie, into sections of the same size with a predetermined position. The decomposition rule also shows the position - for example the center coordinates - of a data block within an entire video image. The data block just given as an example could be symbolized, for example, by b 1 , index 1 being a short character for the center coordinates of the data block.

Bei der Übergabe eines Datenblockes z.B. des Daten­ blockes b1 an einen Eingang eines Subtrahierers SR wird gleichzeitig ein Datenblock aus einem Prädiktor PR an den anderen Eingang des Subtrahierers SR gegeben. Der Subtra­ hierer SR bildet die Differenz zwischen den beiden Blöcken im Sinne der Differenz zwischen zwei Matrizen (vgl. Wigner l.c., S. 7); dieser Differenzblock wird nun weiteren Operationen unterworfen.When a data block, for example data block b 1, is transferred to an input of a subtractor SR, a data block is simultaneously given from a predictor PR to the other input of the subtractor SR. The subtra of this SR forms the difference between the two blocks in the sense of the difference between two matrices (cf. Wigner lc, p. 7); this difference block is now subjected to further operations.

Eine erste Operationseinheit OE1 nimmt mit jedem Diffe­ renzblock eine Ähnlichkeitstransformation im Sinne einer Matrixtransformation vor (vgl. Wigner l.c., S. 9 und die DE 37 27 530 A1). Die Transformation durch die Ein­ heit OE1 entspricht etwa der Fourier-Transformation bei der akustischen Signalübertragung: der transformierte Differenzblock kann meist mit weniger Binärstellen co­ diert werden als der Differenzblock selbst.A first operation unit OE1 takes with each dif renzblock a similarity transformation in the sense of a Matrix transformation (cf.Wigner l.c., p. 9 and the DE 37 27 530 A1). The transformation through the one Unit OE1 corresponds approximately to the Fourier transform acoustic signal transmission: the transformed one Differential block can usually co. With fewer binary digits be dated as the difference block itself.

Anschließend durchläuft das transformierte Signal einen Quantisierer Q, der nochmals für eine Datenreduktion sorgt. Damit das gesamte Signal mit konstanter Bitrate an einen Empfänger übertragen werden kann, ist ein Puffer­ speicher P vorgesehen. Ein Multiplexer MUX verschachtelt das aus dem Pufferspeicher P ausgelesene Nutzsignal mit Steuerinformationen, die im vorliegenden Falle unter an­ derem zur Einstellung eines Quantisierers auf der Empfän­ gerseite dienen (es handelt sich hier um adaptive Quanti­ sierer). Nach der Quantisierung wird das Signal auch über einen Rückkopplungsweg an den Eingang des Hybrid-Codie­ rers zurückgeschleift. Zunächst wird der durch den Quan­ tisierer Q veränderte Block durch eine nicht eingezeich­ nete Regenerationseinheit so weit regeneriert, daß er bis auf Rundungsfehler mit dem ursprünglichen Block überein­ stimmt. Sodann wird er durch eine zweite Operationsein­ heit OE2 zurücktransformiert. Ein Addierer AR addiert zu diesem Block - wegen der Verbindung eines Ausganges A des Prädiktors PR mit einem Eingang des Addierers AR - den schon oben erwähnten Datenblock des Prädiktors PR.The transformed signal then runs through one Quantizer Q, again for data reduction worries. So that the entire signal with constant bit rate on a receiver can be transmitted is a buffer  memory P provided. A MUX multiplexer nested the useful signal read from the buffer memory P with Tax information, which in the present case under which for setting a quantizer on the receiver serve side (these are adaptive quanti sierer). After quantization, the signal is also over a feedback path to the input of the hybrid codie rers looped back. First, the Quan tizer Q changed block by not shown Nete regeneration unit regenerated so far that it up to for rounding errors with the original block Right. Then he will be through a second operation unit OE2 transformed back. An adder AR adds this block - because of the connection of an output A of Predictor PR with an input of the adder AR - den data block of the predictor PR already mentioned above.

Wie sich überprüfen läßt, ergibt sich am Ausgang des Addierers AR der Datenblock b1 (bis auf Rundungsfehler) des gerade über die Funktionseinheit PP zugeführten Vi­ deobildes. Dieser Datenblock wird über einen Eingang E des Bildspeichers BS in ihn eingelesen.As can be checked, the data block b 1 (with the exception of rounding errors) of the video image just supplied via the functional unit PP results at the output of the adder AR. This data block is read into it via an input E of the image memory BS.

Über eine Leitung C erhält der Prädiktor FR von der Ein­ heit PP Blöcke, die aus 32×32 Bildpunkten bestehen. Der Prädiktor PR vergleicht zunächst jeden Eingangsblock bi mit einem gleichgroßen Block des vorangegangenen Video­ bildes, der die gleiche Position i hat wie der Eingangs­ block im aktuellen Videobild. Die Blöcke des vorangegan­ genen Bildes sind im Bildspeicher BS gespeichert. Der Vergleich wird sodann mit Bildausschnitten des vorange­ gangenen Bildes fortgesetzt, die ebenso groß sind wie der Eingangsblock bi jedoch um mindestens einen Bildpunkt ge­ genüber der Position i verschoben sind. Der Prozeß wird solange fortgesetzt, bis alle Bildausschnitte, die zu ei­ nem sogenannten Suchbereich gehören, mit dem Eingangs­ block bi verglichen worden sind.Via a line C, the predictor FR receives from the unit PP blocks, which consist of 32 × 32 pixels. The predictor PR first compares each input block b i with an equally large block of the previous video image, which has the same position i as the input block in the current video image. The blocks of the preceding picture are stored in the picture memory BS. The comparison is then continued with image sections of the previous image, which are the same size as the input block b i but are shifted by at least one pixel compared to the position i. The process continues until all image sections belonging to a so-called search area have been compared with the input block b i .

Vergleichen heißt im vorliegenden Zusammenhang zunächst den Wert der ZielfunktionIn the present context, comparing means first the value of the objective function

Zi=Ri+s×Di Z i = R i + s × D i

zu bestimmen. Hierbei bedeutet Ri die Zahl der Bits, mit der die Verschiebung (genauer: der Verschiebungsvektor) von der Position i zur Position eines mit dem Eingangs­ block bi zu vergleichenden Bildausschnittes des Suchbe­ reiches codiert wird. s ist ein positiver, reeller Sys­ temparameter, der experimentiell zu ermitteln ist und dem Prädiktor PR über eine Leitung S zugeführt wird. Im vor­ liegenden Beispiel wurde s zu 200 bestimmt.to determine. Here, R i means the number of bits with which the shift (more precisely: the shift vector) from position i to the position of an image section of the search area to be compared with the input block b i is encoded. s is a positive, real system parameter that can be determined experimentally and is fed to the predictor PR via a line S. In the previous example, s was determined to be 200.

Di ist eine Abstandsnorm zwischen dem Eingangsblock bi und dem mit ihm zu vergleichender Bildausschnitt des Suchbereiches. Im vorliegenden Fall wird als Abstandsnorm zweier Blöcke die Summe der Quadrate aller der Elemente des Differenzblockes verwendet. Di wird auch Prädiktions­ fehler genannt.D i is a distance standard between the input block b i and the image section of the search area to be compared with it. In the present case, the sum of the squares of all the elements of the difference block is used as the distance standard of two blocks. D i is also called prediction error.

Die Codierung der Verschiebungsvektoren wird durch die Einheit VC vorgenommen. Ihr werden über eine Leitung V die Verschiebungsvektoren zugeführt und über eine Lei­ tung R gibt sie die zugeordneten Codeworte ab.The coding of the displacement vectors is by the Unit VC made. You will be on a line V the displacement vectors are fed and via a lei device R outputs the assigned code words.

Derjenige Verschiebungsvektor und derjenige Bildaus­ schnitt aus dem vorangegangenen Bild, mit denen die Ziel­ funktion Zi bei gegebenen s minimal wird, wird hier Bewe­ gungsvektor vi bzw. ähnlichster Bildausschnitt c des Blocks bi genannt. Ist der Bildausschnitt c und der Bewe­ gungsvektor vi für den Block bi bestimmt - ist also der Vergleich beendet - so werden die ermittelten Daten in einem Speicher des Prädiktors PR festgehalten und der Eingangsblock in vier Teilblöcke bik (k = 1, 2, 3, 4) zu je 16 × 16 Bildpunkten unterteilt. Die in der allgemeinen Lehre erwähnte ganze Zahl K ist im vorliegenden Beispiel also 4.The displacement vector and the image section from the previous image with which the target function Z i is minimal given s is called the motion vector v i or the most similar image section c of the block b i . If the image section c and the motion vector v i are determined for the block b i - if the comparison is ended - the determined data are recorded in a memory of the predictor PR and the input block is divided into four sub-blocks b ik (k = 1, 2, 3, 4) divided into 16 × 16 pixels each. The integer K mentioned in the general teaching is therefore 4 in the present example.

Für jeden Teilblock bik wird nun auf die gleiche Weise durch minimieren der Zielfunktion Zik innerhalb des einem Teilblock bik zugeordneten Suchbereich der ähnlichste Bildausschnitt und der Bewegungsvektor ermittelt. Die Zielfunktion Zik für einen Teilblock bik ist genauso de­ finiert wie die Zielfunktion für den Block bi mit dem Un­ terschied, daß nur Bildpunkte des Teilblocks bik betrof­ fen sind.For each sub-block b ik , the most similar image section and the motion vector are now determined in the same way by minimizing the target function Z ik within the search area assigned to a sub-block b ik . The target function Z ik for a sub-block b ik is just as defined as the target function for block b i with the difference that only pixels of the sub-block b ik are affected.

Der Prädiktor PR bildet nun die Summe der Mininalwerte der vier Zielfunktionen Zik. Ist diese Summe größer als das Minimum der Zielfunktion Zi, wird der Bewegungsvek­ tor vi codiert und als sogenannte Nebeninformation über eine Leitung F an den Multiplexer MUX weitergeleitet und von dort an den Empfänger übertagen. Der dem Block bi ähnlichste Bildausschnitt c wird - gegebenenfalls als Folge von Teilausschnitten, die die passende Größe haben - als Prädiktionssignal an den Subtrahierer SR weiterge­ leitet, der die Differenz seiner beiden Eingangssignale bildet und sie der Einheit OE1 zur Codierung übermit­ telt.The predictor PR now forms the sum of the minimum values of the four target functions Z ik . If this sum is greater than the minimum of the target function Z i , the motion vector v i is encoded and passed on as a so-called secondary information via a line F to the multiplexer MUX and transmitted from there to the receiver. The image section c most similar to block b i is forwarded as a prediction signal to the subtractor SR, possibly as a result of partial sections that have the appropriate size, which forms the difference between its two input signals and transmits them to the unit OE1 for coding.

Ist die Summe der Minimalwerte der vier Zielfunktio­ nen Zik jedoch kleiner als das Miniumun der Zielfunk­ tion Zi, so wird mit jedem der Teilblöcke bik so verfah­ ren, wie mit dem Eingangsblock bi. Das Ergebnis für den Block bi kann also gelöscht werden, weil alle Teilblöcke nacheinander wie Eingangsblöcke behandelt werden. However, if the sum of the minimum values of the four target functions Z ik is smaller than the minimum of the target function Z i , each of the sub-blocks b ik is operated as with input block b i . The result for block b i can therefore be deleted because all sub-blocks are treated one after the other as input blocks.

Auch bei den Teilblöcken bik kann es zu einer weiteren Unterteilung kommen, die dann zu vier Blöcken von je 8 × 8 Bildpunkten führt und so fort. Die unterste Grenze wäre dann erreicht, wenn der letzte zu behandelnde Block nur aus einem Bildpunkt besteht. Es ist jedoch aus Grün­ den der Bearbeitungszeit zweckmäßiger, früher aufzuhören, d.h., keine weitere Unterteilung der Blöcke mehr zuzulas­ sen, wenn eine minimale Blockgröße erreicht ist. Im vor­ liegenden Beispiel sind Blöcke zu je 4 × 4 Bildpunkten als Blöcke mit minimaler Größe festgelegt.The sub-blocks b ik can also be divided further, which then leads to four blocks of 8 × 8 pixels each, and so on. The lowest limit would be reached if the last block to be treated consists of only one pixel. However, it is green for processing time to stop earlier, ie not to allow further subdivision of the blocks when a minimum block size is reached. In the present example, blocks of 4 × 4 pixels are defined as blocks with a minimum size.

Wie die Formel für die Zielfunktion zeigt, hängt ihr Wert von der Zahl der Bits ab, mit dem ein Verschiebungsvektor bzw. Bewegungsvektor codiert wird, also auch von dem ver­ wendeten Code. Im vorliegenden Beispiel wird ein Code verwendet, dessen Codeworte unterschiedliche Länge ha­ ben. Welche Codewortlängen für welche Fälle verwendet werden, zeigt die Tabelle der Fig. 2. Ist der Verschie­ bungsvektor der Nullvektor (VV=0), wird für alle Block­ größen n × n (n = 32, 16, 8, 4) der Binärwert 0 verwen­ det, wie Spalte 1 der Tabelle zeigt. Stimmt der ermittel­ te Bewegungsvektor mit dem des linken Nachbarblocks (VV = L) oder mit dem des oberen Nachbarblocks (VV = U) überein, so wird für 8 × 8, 16 × 16 und 32 × 32 Blöcke ein vierstelliges Binärwort verwendet, das den Zeilen 2 und 3 in Spalte 2 der Tabelle zu entnehmen ist. Für 4 × 4 Blöcke sind dreistellige Codeworte vorgesehen, wie die dritte Spalte (n = 4) erkennen läßt. Der linke und der obere Nachbarblock spielen deshalb eine Sonderrolle, weil die Codierung des gesamten Videobildes in Schreib­ richtung erfolgt und daher der Empfänger alle Daten des linken und des oberen Nachbarblockes schon erhalten hat. As the formula for the target function shows, its value depends on the number of bits with which a displacement vector or motion vector is encoded, that is to say also on the code used. In the present example, a code is used whose code words have different lengths. The table of FIG. 2 shows which code word lengths are used for which cases . If the displacement vector is the zero vector (VV = 0), the binary value 0 becomes n × n (n = 32, 16, 8, 4) for all block sizes used, as shown in column 1 of the table. If the motion vector determined coincides with that of the left neighboring block (VV = L) or that of the upper neighboring block (VV = U), a four-digit binary word is used for 8 × 8, 16 × 16 and 32 × 32 blocks, which corresponds to the Rows 2 and 3 in column 2 of the table can be seen. Three-digit code words are provided for 4 × 4 blocks, as can be seen in the third column (n = 4). The left and the upper neighboring block play a special role because the coding of the entire video image is in the write direction and therefore the recipient has already received all the data of the left and the upper neighboring block.

In allen anderen Fällen (ew) wird der Verschiebungsvektor mit der Kennung 10 versehen und durch weitere acht Bits codiert.In all other cases (ew) the displacement vector provided with the identifier 10 and by a further eight bits coded.

Ein gesondertes Codewort (S) ist für den Fall reserviert, daß ein Block in Unterblöcke zerlegt werden muß. Ist der Codierer auf der 4 × 4-Blockebene angekommen, wird nicht weiter unterteilt. Es fehlt daher das gesonderte Codewort für diesen Fall, wie Zeile 4 der Tabelle zeigt.A separate code word (S) is reserved for the case that a block must be broken down into sub-blocks. Is the Encoder arrived at the 4 × 4 block level will not further divided. The separate code word is therefore missing in this case, as row 4 of the table shows.

Zur hier gewählten Zielfunktion läßt sich folgendes sa­ gen:
Der Codiervorgang soll im allgemeinen so erfolgen, daß das von einer Video-Datenquelle kommende Signal mit mög­ lichst geringem Informationsverlust in ein Signal mit möglichst geringer Bitrate umcodiert wird. Der Informa­ tionsverlust kann auch als Verzerrung bezeichnet werden. Zwischen Verzerrung und Bitrate bestehen Zusammenhänge, die zum Beispiel von T. Berger näher untersucht worden sind (Berger, T.: Rate-Distortion-Theory, Prentice-Hall Incorporation, Englewood Cliffs, N.J., 1971). Unmittelbar einsichtig ist, daß Verzerrung und Bitrate nicht beide gleichzeitig beliebig klein gewählt werden können. Solche Größen sollen im folgenden "komplementär" genannt wer­ den. Die Rate-Distortion-Theory macht nun die Aussage, daß es eine optimale Beziehung zwischen den genannten komplementären Größen gibt und jede Realisierung im all­ gemeinen ungünstiger ist als das theoretische Optimum.
The following can be said about the objective function selected here:
The coding process should generally take place in such a way that the signal coming from a video data source is transcoded with the smallest possible loss of information into a signal with the lowest possible bit rate. The loss of information can also be called distortion. There are correlations between distortion and bit rate, which have been examined, for example, by T. Berger (Berger, T.: Rate-Distortion-Theory, Prentice-Hall Incorporation, Englewood Cliffs, NJ, 1971). It is immediately obvious that the distortion and bit rate cannot both be chosen to be arbitrarily small. Such sizes should be called "complementary" in the following. The rate distortion theory now makes the statement that there is an optimal relationship between the complementary quantities mentioned and that each implementation is generally less favorable than the theoretical optimum.

In Analogie zur Rate-Distortion-Theory wurden hier als komplementäre Grö8en der Prädiktionsfehler bezogen auf eine Anzahl von Bildpunkten und die Zahl der Bits für den codierten Verschiebungsvektor bezogen auf die gleiche Anzahl von Bildpunkten gewählt. Der Parameter s er­ scheintin der Rate-Distortion-Theory als Lagrange-Parame­ ter, der rechnerisch erst dann bestimmbar ist, wenn das Problem mathematisch exakt gelöst worden ist. Wegen des damit verbundenen Aufwandes wurde dieser Parameter hier als Systemparameter eingeführt, der experimentell zu be­ stimmen ist.In analogy to the rate distortion theory, here as complementary sizes of the prediction errors related to a number of pixels and the number of bits for the encoded displacement vector related to the same Number of pixels selected. The parameter s er appears in the rate distortion theory as a Lagrangian parameter  ter that can only be determined mathematically when that Problem has been solved mathematically exactly. Because of the associated effort, this parameter was here introduced as a system parameter that be experimental is true.

Claims (4)

1. Codierer für die blockweise Codierung von Videobildern mit einem Vergleicher (SR), durch den jeder Eingangs­ block bi mit der Position i innerhalb eines Videobildes mit gleichgroßen Bildausschnitten des vorangegangenen, in einem Bildspeicher abgelegten Videobildes verglichen wird, mit Mitteln, durch die für jeden Eingangsblock ein Bewegungvektor vi bestimmt wird, wobei der Bewegungsvek­ tor vi die Verschiebung von der Position i zur Position desjenigen Bildausschnittes c des vorangegangenen Bildes angibt, der eine Zielfunktion zum Minimum macht, dadurch gekennzeichnet, daß als Zielfunktion die Größe Zi=Ri+s×Diverwendet wird, wobei Di eine Abstandsnorm zwischen dem Block bi und einem beliebigen Bildausschnitt innerhalb eines Suchbereiches des vorangegangenen Bildes bedeutet, s ein vorbestimmter, reeller und positiver Systemparame­ ter ist, während Ri die Zahl der Bits darstellt, mit de­ nen eine Verschiebung von der Position i zur Position des beliebigen Bildausschnittes zu codieren ist,
daß der miminale Wert von Zi in einem Speicher abgelegt wird,
daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der Eingangs­ block bi in K Teilblöcke bik unterteilt wird, für jeden Teilblock bik eine ZielfunktionZik=Rik+s×Dik (k = 1,2...K)verwendet wird, wobei die Größen Rik und Dik ebenso be­ rechnet werden wie die Größen Ri und Di,
daß mit den Teilblöcken bik so verfahren wird, wie mit dem Eingangsblock bi, wenn die Summe der Minimalwerte al­ ler Zielfunktionen für die Teilblöcke bik kleiner ist als das Minimum der Zielfunktion für den Block bi, und daß anderenfalls die sich im Minimum der Zielfunktion Zi ergebende Verschiebung als Bewegungsvektor vi codiert an den Empfänger übertragen wird.
1. Encoder for the block-wise coding of video images with a comparator (SR), by means of which each input block b i with the position i within a video image is compared with image segments of the same size of the previous video image stored in an image memory, with means by which for a motion vector v i is determined for each input block, the motion vector v i indicating the displacement from the position i to the position of that image section c of the previous image which makes a target function to a minimum, characterized in that the variable Z i = R i + s × D i is used, where Di is a distance standard between the block b i and an arbitrary image section within a search area of the previous image, s is a predetermined, real and positive system parameter, while R i represents the number of bits, with a shift from position i to the position of any image section to code it
that the minimum value of Z i is stored in a memory,
that means are provided with which the input block b i is divided into K sub-blocks b ik , a target function Z ik = R ik + s × D ik (k = 1,2 ... K) is used for each sub-block b ik , the quantities R ik and D ik are calculated as well as the quantities R i and D i ,
that the subblocks b ik procedure as with the input block b i, if the sum of the minimum values al ler objective functions for the subblocks b ik is less than the minimum of the objective function for the block b i, and that otherwise the in Minimum the shift resulting in the target function Z i is transmitted as a motion vector v i to the receiver.
2. Codierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in seiner Wirkungsweise enthaltene Iteration bei einer minimalen Größe der Teilblöcke beendet wird.2. Encoder according to claim 1, characterized, that the iteration contained in its mode of action at a minimum size of the sub-blocks is terminated. 3. Codierer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Codierung der Verschiebungen ein Code mit Code­ worten unterschiedlicher Länge verwendet wird und daß ein gesondertes Codewort vorgesehen ist, mit dem angegeben wird, ob die Summe der Minimalwerte aller Zielfunktionen für die Teilblöcke bik kleiner ist als das Minimum der Zielfunktion für den Block bi oder nicht.3. Encoder according to claim 1 or 2, characterized in that a code with code words of different lengths is used for coding the shifts and that a separate code word is provided with which it is specified whether the sum of the minimum values of all target functions for the sub-blocks b ik is smaller than the minimum of the objective function for block b i or not. 4. Codierer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, in dem der Bewegungsvektor eines Blocks oder Teilblocks der Nullvektor ist, oder der Bewegungs­ vektor mit dem Bewegungsvektor des links oder oben lie­ genden Blocks oder Teilblocks übereinstimmt, ein kurzes Codewort verwendet wird.4. Encoder according to claim 3, characterized, that in the case where the motion vector of a block or sub-blocks is the zero vector, or the motion vector with the motion vector of the left or top lie corresponding blocks or subblocks, a short one Codeword is used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0533195A2 (en) * 1991-09-20 1993-03-24 Sony Corporation Picture signal encoding and/or decoding apparatus
EP0570127A2 (en) * 1992-05-08 1993-11-18 Samsung Electronics Co., Ltd. A motion estimating device for producing variable length coded motion vector

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0533195A2 (en) * 1991-09-20 1993-03-24 Sony Corporation Picture signal encoding and/or decoding apparatus
EP0533195A3 (en) * 1991-09-20 1994-03-30 Sony Corp
US5510841A (en) * 1991-09-20 1996-04-23 Sony Corporation Encoding apparatus in which flat subblocks are identified in blocks of a motion signal prior to coding the blocks and complementary decoding apparatus
US6064435A (en) * 1991-09-20 2000-05-16 Sony Corporation Motion picture signal compressing apparatus which encodes the motion vector of the block of a motion picture signal picture as a motion vector difference
EP0570127A2 (en) * 1992-05-08 1993-11-18 Samsung Electronics Co., Ltd. A motion estimating device for producing variable length coded motion vector
EP0570127A3 (en) * 1992-05-08 1995-01-04 Samsung Electronics Co Ltd A motion estimating device for producing variable length coded motion vector.

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