DE68926802T2

DE68926802T2 - Videofernmeldesystem und -verfahren zur Kompression und Dekompression von digitalen Farbvideodaten

Info

Publication number: DE68926802T2
Application number: DE68926802T
Authority: DE
Inventors: John Music; Gordon H Smith; James L Thomas
Original assignee: BIL FAR EAST HOLDING Ltd A HON
Current assignee: BIL FAR EAST HOLDING Ltd A HON
Priority date: 1988-04-27
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2009-04-26
Also published as: PT90391B; AU3540889A; EP0343790A2; NZ228809A; EP0343790A3; JP2619091B2; BR8906931A; ZA892800B; IL90026A0; MX166516B; CA1323094C; EP0343790B1; US4847677A; ATE140357T1; KR900701129A; WO1989010674A1; PT90391A; JPH03500599A; DE68926802D1; AU617478B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Fachgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft allgemein die Verarbeitung von Informationssignalen und insbesondere das Gebiet der Verarbeitung zeitsequentieller Informationssignale, wie beispielsweise Videosignale, zum Zweck der Reduzierung der von einer Codier- Stelle zu einer Decodier-Stelle zu übertragenden Informationsmenge. Eine spezielle Anwendung der Erfindung liegt im Austausch von Farbvideodaten über Telefonleitungen für Video- Telekommunikationszwecke.

Stand der Technik:

Die Codierung digitaler Fernsehsignale erfordert gewöhnlich eine Übertragungsrate von ungefähr 200 Mbit/s. Neuere Entwicklungen bei Codiersystemen haben es ermöglicht, die Übertragungsrate auf weniger als 2 Mbit/s zu drücken. Codiersysteme, die eine blockorientierte Analyse der Videobilder und eine Verarbeitung mittels eines Koeffizienten einer herkömmlichen hybriden diskreten Kosinustransformation (DCT) anwenden, ermöglichen eine Übertragung mit Raten zwischen 64 kbit/s und 384 kbit/s. Ein solches System ist beschrieben in Gerken und Schiller: "A Low Bit-Rate Image Sequence Coder Combining A Progressive DPCM On Interleaved Rasters With A Hybrid DCT Technique", IEEE Journal on Selected Areas in Communications, Band SAC-5, Nr. 7, August 1987. Adaptive Codierverfahren, die auf eine derartige DCT-Verarbeitung angewendet wurden, haben eine Videodatenübertragung mit Raten so niedrig wie 1 bis 2 Bit pro Pixel erlaubt, wie etwa beschrieben in Chen und Smith: "Adaptive Coding of Monochrome and Color Images", IEEE Transactions on Communications, Band COM-25, Nr. 11, 19. November 1977. Informationen, die mit derart niedrigen Datenraten übertragen werden, beeinträchtigen jedoch erheblich die Fähigkeit, eine ausreichende Zahl von Bildern pro Sekunde zu rekonstruieren, damit ein Echtzeitbild für einen Betrachter akzeptabel ist. Es stehen Hochleistungs-Telefonleitungen zur Verfügung, die Übertragungen mit einer Rate von bis zu 1,544 Mbit/s schaffen; solche Leitungen sind aber extrem teuer bei einer dedizierten Nutzungsrate (engl.: "dedicated use rate") und immer noch ziemlich teuer bei einer planmäßigen Nutzungsrate (engl.: "scheduled use rate"). Es stehen Telefonleitungen geringerer Kapazität zur Verfügung, die eine Übertragung mit Raten von bis zu 56 kbit/s und 64 kbit/s«erlauben. Es sind relativ teure digitale und codierende Videogeräte handelsüblich erhältlich, die ein Videosignal mit 56.000 Bit pro Sekunde übertragen, so daß es notwendig ist, eine Kombination eines Geräts dieser Art mit der 1,544-Mbit/s-Hochleistungs-Telefonleitung zu benutzen, um eine Bildgeschwindigkeit zu erlauben, die deutlich schneller als etwa ein Bild pro Sekunde ist. Die gegenwärtige Grenze der Übertragungsrate üblicher Telefonleitungen liegt bei 18.000 Bit pro Sekunde, so daß die Übertragung einer Echtzeit-Abfolge von Videobildern über gewöhnliche Telefonleitungen im Stand der Technik als nicht möglich angesehen wurde.
Es wurden verschiedene Konzepte angewendet, um die Redundanzmenge der in einem digitalen Videosignal zu übertragenden Information zu reduzieren. Eine Methode ist, eine langsam abtastende Kamera zu benutzen; eine andere Methode ist, jede n-te Abtastzeile für jedes Bild zu übertragen. Eine weitere Methode beinhaltet das Senden von nur den Teilen eines Bilds, die für wichtig gehalten werden oder die sich in gewisser signifikanter Weise geändert zu haben scheinen, indem das Bild in eine Anzahl von Segmenten oder Blöcken aufgeteilt wird, die typischerweise Gruppen von 3 x 3 oder 4 x 4 Pixeln sind, und der Inhalt dieser Blöcke analysiert wird. Diese Methoden neigen dazu, auch die Auflösung des Videobilds zu reduzieren.
Eine weitere Methode zur Reduzierung der Übertragungszeit, die die Auflösung eines übertragenen Bilds nicht reduziert, ist die Lauflängencodierung. Bei der Lauflängencodierung werden die Abastzeilen eines Bilds als Wert des Farbinhalts einer Reihe von Pixeln und als Länge der Folge von Pixeln, die diesen Wert oder Wertebereich haben, codiert. Die Werte können ein Maß für die Amplitude eines Videosignals oder für andere Eigenschaften solcher Videosignale sein, wie beispielsweise die Luminanz oder Chrominanz. Ein Beispiel eines Systems, das die Lauflängencodierung der Amplitude von Videosignalen verwendet, ist das U.S.-Patent US-A-3,609,244 (Mounts). Bei diesem System bestimmt ein Bildspeicher darüber hinaus.Unterschiede von Bild zu Bild, so daß nur diese Unterschiede von einem Bild zum nächsten übertragen werden müssen. Ein weiteres Beispiel eines Verfahrens zur Übertragung von Videosignalen als komprimierte Lauflängenwerte, das zusätzlich die statistische Codierung häufiger Werte benutzt, um die Anzahl der zur Datendarstellung erforderlichen Bits zu reduzieren, ist das U.S.-Patent US-A-4,420,771 (Pirsch)
Idealerweise wäre eine Komprimierung der Farbvideoinformation wünschenswert, die eine Echtzeit-Abfolge der Bilder mit einer Rate von bis zu 15 Bilder pro Sekunde und mit Bit-Raten so niedrig wie 11.500 Bit pro Sekunde erlaubt, um den Austausch von Farbvideodaten über gewöhnliche Telefonleitungen zu ermöglichen. Außerdem wäre ein Videodatenkompressionssystem wünschenswert, das gleichwertige Datenübertragungsraten wie Systeme schaffen kann, welche mit höherwertigen Telefonleitungen arbeiten, und zwar mit einer leistungsfähigeren und weniger kostspieligen Ausstattung, als sie gegenwärtig zur Verfügung steht.
In der FR-A-2524740 ist ein Kompressionsverfahren offenbart, bei dem Videosignale als Segmente in zwei Dimensionen codiert werden, um einen Block zu bilden, wobei nicht nur Pixel der gleichen Abtastzeile, sondern auch Pixel benachbarter Abtastzeilen berücksichtigt werden. Die Farbvideodaten werden unter Verwendung dieses Verfahrens komprimiert, um den Luminanzwert Y und die zwei Chrominahzwerte B-Y und R-Y gesondert zu codieren. Es findet sich keine Offenbarung hinsichtlich der Vorsehung einer Kompression kombinierter Farben, noch hinsichtlich des Konzepts einer weiteren Komprimierung der Farbcodesegmente.

ABRISS DER ERFINDUNG

Nach einem Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Komprimieren von digitalen Farbvideodaten vor, welche ein Farbvideosignal für eine Mehrzahl von Videobildern umfassen, wobei jedes Bild eine Mehrzahl von Abtastzeilen umfaßt, die aus einer Mehrzahl von Pixeln aufgebaut sind, und wobei jedes Pixel in dem Bild drei digitale Farbkomponenten umfaßt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
a) Ermitteln eines Luminanzwerts für jedes Pixel als Funktion wenigstens einer der drei digitalen Farbkomponenten,
b) Auswerten mindestens eines Entscheidungsparameters für jedes Pixel von jeweils zumindest einem wesentlichen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines momentanen Bilds, und zwar dadurch, daß die Differenz zwischen dem Luminanzwert jedes Pixels und dem Luminanzwert wenigstens eines anderen Pixels derselben Abtastzeile ermittelt wird,
c) Vergleichen des mindestens einen Entscheidungsparameters für jedes Pixel mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert, um festzustellen, welche Pixel einen Luminanzwert besitzen, der sich gegenüber dem Luminanzwert des wenigstens einen anderen Pixels um mehr als einen vorbestimmten Betrag geändert hat, wobei jedes der Pixel, das einen solchen geänderten Luminanzwert besitzt, entweder ein Startpixel oder ein Endpixel für eine Lauflänge von sequentiell zusammenhängenden Pixeln in einer Abtastzeile ist, wobei diese Lauflänge als erster Teil eines digitalen Signals dargestellt wird, wobei dieser erste Teil eine erste Digitalwortgröße besitzt, wobei jedes Pixel in jeder Lauflänge mit den selben drei digitalen Farbkomponenten definiert wird, wobei die drei digitalen Farbkomponenten ein zweiter, dritter und vierter Teil des digitalen Signals mit einer zweiten, dritten bzw. vierten Digitalwortgröße sind,
d) Codieren der drei digitalen Farbkomponenten jeder Lauflänge in dem Bild nach Maßgabe einer Nachschlagetabelle von komprimierten digitalen Farbcodes, welche eine fünfte Digitalwortgröße besitzen, die kleiner als die Summe der zweiten, dritten und vierten Digitalwortgröße ist, wobei die komprimierten digitalen Farbcodes eine ausgewählte Zahl von Farbkombinationen darstellen, wobei diese ausgewählte Zahl im voraus nach den visuell bedeutsamsten Farbkombinationen, die voraussichtlich in dem Bild vorkommen, festgelegt wird, wobei der Codierungsschritt den Schritt des Auswählens derjenigen komprimierten digitalen Farbcodes umfaßt, welche die beste Übereinstimmung zwischen den digitalen Farbkomponenten jeder Lauflänge und der ausgewählten Zahl von Farbkombinationen darstellen,
e) Codieren der drei digitalen Farbkomponenten jeder Gruppe von sequentiell zusammenhängenden Pixeln als Kombination der Lauflänge und der zugeordneten komprimierten digitalen Farbcodes,
f) Vergleichen der Lauflängen und der komprimierten digitalen Farbcodes des momentanen Bilds mit den Lauflängen und komprimierten digitalen Farbcodes eines vorherigen Bilds, um Veränderungen vom vorherigen Bild zum momentanen Bild zu ermitteln, und
g) Codieren dieser Veränderungen von dem vorherigen Bild zum momentanen Bild für zumindest einen Teil der Bilder, wodurch lediglich Veränderungen in nachfolgenden Bildern codiert werden, sobald ein Anfangsbild codiert ist.
Nach einem zweiten Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein System zum Komprimieren von digitalen Farbvideodaten vor, welche ein Farbvideosignal für eine Mehrzahl von Videobildern umfassen, wobei jedes Bild eine Mehrzahl von Abtastzeilen umfaßt, die aus einer Mehrzahl von Pixeln aufgebaut sind, und wobei jedes Pixel in dem Bild drei digitale Farbkomponenten umfaßt, wobei das System umfaßt:
a) Mittel zum Ermitteln eines Luminanzwerts für jedes Pixel unter Verwendung wenigstens einer der drei digitalen Farbkomponenten,
b) Mittel zum Auswerten mindestens eines Entscheidungspararneters für jedes Pixel von jeweils zumindest einem wesentlichen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines momentanen Bilds, und zwar dadurch, daß die Differenz zwischen dem Luminanzwert jedes Pixels und dem Luminanzwert wenigstens eines anderen Pixels derselben Abtastzeile ermittelt wird,
c) Mittel zum Vergleichen des mindestens einen Entscheidungspararneters für jedes Pixel mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert, um festzustellen, welche Pixel einen Luminanzwert besitzen, der sich gegenüber dem Luminanzwert des wenigstens einen anderen Pixels um mehr als einen vorbestimmten Betrag geändert hat, wobei jedes der Pixel, das einen solchen geänderten Luminanzwert besitzt, entweder ein Startpixel oder ein Endpixel für eine Lauflänge von sequentiell zusammenhängenden Pixeln in einer Abtastzeile ist, wobei diese Lauflänge als erster Teil eines digitalen Signals dargestellt wird, wobei dieser erste Teil eine erste Digitalwortgröße besitzt, wobei jedes Pixel in einer Lauflänge mit den selben drei digitalen Farbkomponenten definiert wird, wobei die drei digitalen Farbkomponenten ein zweiter, dritter und vierter Teil des digitalen Signals mit einer zweiten, dritten bzw. vierten Digitalwortgröße sind,
d) Mittel zum Codieren der drei digitalen Farbkomponenten jeder Lauflänge in dem Bild nach Maßgabe einer Nachschlagetabelle von komprimierten digitalen Farbcodes, welche eine fünfte Digitalwortgröße besitzen, die kleiner als die Summe der zweiten, dritten und vierten Digitalwortgröße ist, wobei die komprimierten digitalen Farbcodes eine ausgewählte Zahl von Farbkombinationen darstellen, wobei diese ausgewählte Zahl im voraus nach den visuell bedeutsamsten Farbkombinationen, die voraussichtlich in dem Bild vorkommen, festgelegt wird, wobei die Codierungsmittel Mittel zum Auswählen derjenigen komprimierten digitalen Farbcodes umfassen, welche die beste Übereinstimmung zwischen den digitalen Farbkomponenten jeder Lauflänge und der ausgewählten Zahl von Farbkombinationen darstellen,
e) Mittel zum Codieren der drei digitalen Farbkomponenten jeder Gruppe von sequentiell zusammenhängenden Pixeln als Kombination der Lauflänge und der zugeordneten komprimierten digitalen Farbcodes,
f) Mittel zum Vergleichen der Lauflängen und der komprimierten digitalen Farbcodes des momentanen Bilds mit den Lauflängen und komprimierten digitalen Farbcodes eines vorherigen Bilds, um Veränderungen von dem vorherigen Bild zu dem momentanen Bild zu ermitteln, und
g) Mittel zum Codieren der Veränderungen von dem vorherigen Bild zu dem momemtanen Bild für wenigstens einen Teil der Bilder, wodurch lediglich Veränderungen in nachfolgenden Bildern codiert werden, sobald ein Anfangsbild codiert ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens und des Systems zur Datenkompression sind die digitalen Farbkomponentensignale RGB und die Wortgrößen der Farbkomponenten gleich. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Änderungsrate der Differenzen in der Luminanz zwischen Pixeln ermittelt und mit einem vorbestimmten, adaptiven Schwellenwert verglichen. Die Digitalwortgröße der digitalen Farbkomponenten beträgt anfangs vorzugsweise jeweils 6 Bit pro Teilfarbe. Die Luminanzfunktion wird mit einer Genauigkeit ermittelt, welche auf den digitalen Farbwerten von 6 Bit basiert. Danach wird die Wortgröße der digitalen Farbkomponenten auf jeweils 4 Bit reduziert, und die Lauflänge und die Farbkomponenten werden zusammen als Bitstrom kombinierter Lauflängen- und Farbinformation in Digitalworten von 16 Bit codiert. Vorzugsweise werden anschließend benachbarte Lauflängen in jeder Abtastzeile, für die die benachbarten Lauflängen zugeordnete Farbkomponenten aufweisen, welche um weniger als einen vorbestimmten Betrag variieren, zu einer Digitalwortgröße verkettet, welche größer als die ursprüngliche Digitalwortgröße der Lauflängen ist. Der Lauflängenabschnitt und/oder der komprimierte Farbkomponentencodeabschnitt der Kombinationen von Lauflängen und komprimierten Farbcodes werden vorzugsweise statistisch codiert, indem die Häufigkeit des Auftretens der Werte eines oder beider Abschnitte bestimmt wird. Mehrere verschiedene Codetabellen werden bereitgestellt. Das häufigste Auftreten von Werten in einem Abschnitt wird in einer ersten Codetabelle durch ein Digitalwort der Größe ein Bit statistisch codiert. Die drei nächsthäufigsten Auftretensfälle werden ausgewählt und in einer zweiten Codetabelle durch ein Wort der digitalen Größe 2 Bit codiert. Alle anderen Werte werden in analoger Weise in wenigstens einer zusätzlichen Codetabelle mittels einer Digitalwortgröße codiert, welche größer als 2 Bit ist. Bei der Codierung einer Tabelle von Veränderungen werden auch Vorkehrungen zur Codierung von Unterschieden von Zeile zu Zeile, Unterschieden von Bild zu Bild und zur Ermittlung und Codierung einer Bewegung von unterscheidungskräftigen bzw. auffälligen Kanten von Folgen von Kombinationen aus Lauflängen und komprimierten Farbcodes von Bild zu Bild getroffen.
Nach einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Dekomprimieren von digitalen Farbvideodaten vor, die unter Verwendung eines Kompressionsverfahrens komprimiert wurden, wobei die Videodaten eine erste Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfassen, welche Kombinationen von Pixellauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes für wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines ersten Videobilds darstellen, sowie Kombinationen von Pixellauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes umfassen, welche sich für nachfolgende Videobilder verändert haben, wobei das Kompressionsverfahren eine erste Nachschlagetabelle von komprimierten digitalen Farbcodes für drei entsprechende digitale Farbkomponenten verwendet, wobei die komprimierten digitalen Farbcodes eine ausgewählte Zahl von Farbkombinationen für die drei digitalen Farbkomponenten darstellen, wobei diese ausgewählte Zahl im voraus nach den visuell bedeutsamsten Farbkombinationen, welche voraussichtlich in dem Bild vorkommen, festgelegt wird, wobei jede Lauflänge diejenige Zahl von aufeinanderfolgenden Pixeln umfaßt, welche die selben komprimierten digitalen Farbcodes aufweisen, wobei die entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes ausgewählte der komprimierten digitalen Farbcodes der ersten Nachschlagetabelle darstellen, wobei die Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes eine erste Digitalwortgröße besitzen, und die entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes eine zweite Digitalwortgröße besitzen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
a) Empfangen der ersten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche Lauflängen und entsprechende komprimierte digitale Farbcodes für wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines ersten Bilds darstellen,
b) Empfangen von Veränderungen in Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes, und zwar Veränderungen von dem Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen des ersten Bilds zu einem entsprechenden Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines momentanen Bilds,
c) Erstellen einer zweiten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche das momentane Bild definieren, anhand der ersten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche das erste Bild definieren, und der Veränderungen von dem ersten Bild zu dem momentanen Bild,
d) Decodieren der entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes der zweiten Mehrzahl von digitalisierten Signalen nach Maßgabe einer zweiten Nachschlagetabelle, welche der ersten Nachschlagetabelle ähnlich ist, um die entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten für jede Lauflänge zu erhalten, wobei die entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten eine dritte, vierte bzw. fünfte Digitalwortgröße besitzen,
e) Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten in einem Feld in einer Pufferspeichereinrichtung,
f) Erzeugen eines Farbvideoanzeigesignals aus den Lauflängen und den entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten für das momentane Bild durch Erzeugen der Pixel in jeder Lauflänge von einem Startpixel für die Lauflänge zu einem Endpixel für die Lauflänge und
g) Wiederholen der Schritte b) bis f) für nachfolgende Videobilder.
Nach einem weiteren Aspekt sieht die vorliegende Erfindung ein System zum Dekomprimieren von Farbvideodaten vor, die eine erste Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfassen, welche Kombinationen von Pixellauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes für wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines ersten Videobilds darstellen, und Kombinationen von Pixellauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes umfassen, welche sich für nachfolgende Videobilder geändert haben, wobei das Kompressionssystem eine erste Nachschlagetabelle von komprimierten digitalen Farbcodes für drei entsprechende digitale Farbkomponenten umfaßt, wobei die komprimierten digitalen Farbcodes eine ausgewählte Zahl von Farbkombinationen für die drei digitalen Farbkomponenten darstellen, wobei die ausgewählte Zahl im voraus nach den visuell bedeutsamsten Farbkombinationen, die voraussichtlich in dem Bild vorkommen, festgelegt wird, wobei jede Lauflänge diejenige Zahl von aufeinanderfolgenden Pixeln umfaßt, welche die selben komprimierten digitalen Farbcodes aufweisen, wobei die entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes ausgewählte der komprimierten digitalen Farbcodes der ersten Nachschlagetabelle darstellen, wobei die Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbkomponentencodes eine erste Digitalwortgröße besitzen und wobei die entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes eine zweite Digitalwortgröße besitzen, wobei das System ferner umfaßt:
a) Empfangsmittel zum Empfangen der ersten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche Lauflängen und entsprechende komprimierte digitale Farbcodes für wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines ersten Bilds darstellen,
b) Mittel zum Empfangen von Veränderungen in Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes, nämlich Veränderungen von dem Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen des ersten Bilds zu einem entsprechenden Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines momentanen Bilds,
c) Mittel zum Erstellen einer zweiten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche das momentane Bild definieren, anhand der ersten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, die das erste Bild definieren, und der Veränderungen von dem ersten Bild zu dem momentanen Bild,
d) Mittel zum Decodieren der entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes der zweiten Mehrzahl von digitalisierten Signalen nach Maßgabe einer zweiten Nachschlagetabelle, welche der ersten Nachschlagetabelle ähnlich ist, um die entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten für jede Lauflänge zu erhalten, wobei die entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten eine dritte, vierte bzw. fünfte Digitalwortgröße besitzen,
e) Mittel zum Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten in einem Feld in einer Pufferspeichereinrichtung und
f) Mittel zum Erzeugen eines Farbvideoanzeigesignals aus der Lauflänge und den entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten für das momentane Bild durch Erzeugen der Pixel in jeder Lauflänge von einem Startpixel für die Lauflänge zu einem Endpixel für die Lauflänge und zum analogen Erzeugen von Farbvideoanzeigesignalen für alle nachfolgenden Bilder.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Systems und des Verfahrens der Erfindung zum Dekomprimieren von digitalen Farbvideodaten werden die Lauflängenabschnitte der drei Farbkomponenten für die Abtastzeilen des Bilds in einer Anzeigepufferspeichereinrichtung gespeichert, welche eine komprimierte Codierung der digitalen Farbkomponenten für jedes Pixel des Bilds darstellt. Die in der Lauflänge und den Farbkomponenten repräsentierten Pixel werden anhand der komprimierten Daten in dem Anzeigepufferspeicher von einem Startpixel für die Lauflänge bis zu dem Endpixel der Lauflänge auf einen Pixelgenerator weich bzw. glatt abgebildet, und zwar bis zu dem Ende des abzubildenden Abschnitts bei jeder Abtastzeile in dem Bild. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Farbabschnitt des codierten digitalisierten Signals in drei digitale Farbkomponenten umgewandelt, von denen jede eine Wortgröße von 6 Bit aufweist. Bei einer am meisten bevorzugten Ausführungsform werden die Lauflängenabschnitte und die zugehörigen Farbabschnitte abwechselnd in einem ersten Pufferspeicher gespeichert, bis ein Bild in diesem Pufferspeicher vollständig ist, der Pixelgenerator so geschaltet, daß dieses Bild angezeigt wird, die Lauflängen und die zugehörigen Farbkomponenten eines nächsten Bilds in einem zweiten Pufferspeicher gespeichert, bis das Bild in dem zweiten Pufferspeicher vollständig ist, und die Abspeicherung in dem ersten und dem zweiten Pufferspeicher für nachfolgende Bilder wiederholt. In dem Fall, daß der Lauflängenabschnitt des digitalisierten Signals verkettet bzw. verknüpft worden ist, beinhalten das Verfahren und das System der Erfindung darüber hinaus die Aufteilung der Kombinationen von verketteten Lauflängen und Farbkomponenten in Kombinationen von kleineren, unverketteten Lauflängen und digitalen Farbkomponenten, bevor die Speicherung der Lauflängen- und Farbkomponenteninformation stattfindet. Jeder vervollständigte, in einem der Pufferspeicher gespeicherte Bilddatenpunkt wird ausgelesen und von einer Zeichenmaschine in eine sich gleichmäßig verändernde Gruppe von Farben in einem Anzeigeformat synchron zur Videoanzeige umgewandelt, um wiederholt ein Bild zu erzeugen, bis der zweite Puffer gefüllt ist. Die Zeichenmaschine schaltet dann auf den zweiten Puffer um, um das nächste Bild zu zeichnen, während der erste Puffer mit dem nächsten Bild in der Sequenz neu geladen wird.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen werden nun Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist ein schematisches Diagramm des Systems und Verfahrens zum Komprimieren von Farbvideodaten in einem Videokommunikationssystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 ist eine Luminanzdarstellung über eine Abtastzeile in einem Videobild,
Figur 3 zeigt eine Lauflängendarstellung von Merkmalen in einer Videoabtastzeile,
Figur 4 zeigt eine Lauflängendarstellung von Übergängen um Steigungsentscheidungspunkte einer Videoabtastzeile,
Figur 5 zeigt eine Darstellung der rekonstruierten Videoabtastzeile zur Anzeige,
Figur 6 zeigt eine Darstellung, wie die Lauflängendaten in Anzeigedaten mit Übergängen zwischen Läufen umgewandelt werden, und
Figur 7 ist ein schematisches Diagramm des Verfahrens und Systems zum Dekomprimieren von Farbvideodaten in einem Video- Kommunikationssystem nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 8 zeigt das System und das Verfahren zum Komprimieren von Farbvideodaten in einem Video-Kommunikationssystem mit einem zusätzlichen Prozessorsubsystem nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 9 ist ein mehr ins Detail gehendes schematisches Diagramm einer kombinierten E/A-Steuersektion, einer Prozessorsektion sowie einer Eingangskonstruktionsmaschine und einer Rekonstruktionsmaschine,
Figur 10 ist ein Flußdiagramm, das die Komprimierung der Digitalwortgrößen der Lauflänge und der Farbkomponenten darstellt,
Figur 11 ist ein Flußlaufplan, der die zusätzliche Signalbearbeitung der Farbvideodaten darstellt,
Figur 12 zeigt das System und das Verfahren zum Dekomprimieren der Farbvideodaten in einem Video-Kommunikationssystem mit einem zusätzlichen Prozessorsubsystem nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 13 ist ein Flußdiagramm der Decodierung der zusätzlichen Datenkompressionsbearbeitung aus Figur 11,
Figur 14 ist ein Flußdiagramm, das die Dekomprimierung der bearbeiteten Digitalworte aus Lauflängen und Farbkomponenten der Figur 10 darstellt,
Figur 15 ist eine Darstellung eines dreidimensionalen Farbwürfels.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Wie in den Zeichnungen veranschaulichungshalber gezeigt, ist die Erfindung in einem Verfahren und einem System zum Komprimieren von Farbvideodaten in einem Video-Telekommunikationssystem ausgestaltet, welches Mittel zum Erzeugen eines Farbvideosignals für eine Mehrzahl von Bildern (englisch: "picture frames") aufweist, wobei jedes Bild eine Mehrzahl von Abtastzeilen umfaßt, die aus einer Mehrzahl von Pixeln bzw. Bildpunkten aufgebaut sind. Für jedes Pixel wird auf Basis wenigstens eines der drei digitalen Farbkomponentensignale eine Luminanzfunktion ermittelt, und zwar für zumindest einen wesentlichen Teil der Pixel in den Abtastzeilen des Bilds. Darüber hinaus werden für zumindest einen wesentlichen Teil der Pixel in den Abtastzeilen des Bilds ein oder mehr Entscheidungsparameter auf Basis der Differenz der Luminanzfunktion zwischen Pixeln ermittelt, welche einen vorbestimmten Abstand von einem anderen Pixel in der Abtastzeile aufweisen. Es wird der Wert der Änderung eines oder mehrerer der Entscheidungspararneter für jedes der Pixel ermittelt und mit entsprechenden adaptiven Schwellenwerten verglichen, um festzustellen, welche der Pixel in den Abtastzeilen Orte für signifikante Änderungen in der Luminanzfunktion von Pixel zu Pixel sind, dies zur Festlegung von Lauflängen sequentiell zusammengehöriger Pixel.
Es wird ein digitalisiertes Farbvideosignal erzeugt, welches drei digitale Farbkomponenten sowie einen Lauflängenabschnitt aufweist, wobei der Lauflängenabschnitt eine erste Digitalwortgröße besitzt und die drei digitalen Farbkomponenten eine zweite, dritte bzw. vierte Digitalwortgröße besitzen. Von bis zu einer vorbestimmten Anzahl der am häufigsten auftretenden Kombinationen der Farbkomponenten in wenigstens einem Teil des Bilds wird ein Histogramm erstellt. Alle digitalen Farbkomponenten in dem Bild werden anhand einer Nachschlagetabelle von digital komprimierten Farbcodes einer fünften Digitalwortgröße codiert, welche kleiner als die Summe der zweiten, dritten und vierten Digitalwortgröße ist. Außerdem wird die Mehrzahl von Lauflängen in Kombination mit den digital komprimierten Farbcodes codiert. Die Farbdarstellung mit einer derart beschränkten Zahl von Codes erlaubt eine merkliche Reduzierung der Bitgröße, die zur Darstellung der Farbdaten erforderlich ist. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung von Lauflängen eine weitere merkliche Reduzierung der zur Darstellung der Pixel in einem Bild benötigten Dat enmenge.
Wie in den Zeichnungen veranschaulichungshalber gezeigt, ist die Erfindung auch in einem Verfahren und einem System zum Dekomprimieren von Farbvideodaten in einem Video-Informationskomrnunikationssystem ausgestaltet, welches eine Mehrzahl der digitalisierten Signale, die die Pixellauflängen und die digital komprimierten Farbkomponentencodes darstellen, sowie eine Nachschlagetabelle der digital komprimierten Farbkomponentencodes für drei entsprechende digitale Farbkomponenten benutzt. Die digital komprimierten Farbcodes werden nach Maßgabe der Nachschlagetabelle decodiert, um eine Tabelle der drei digitalen Farbkomponenten für jede der Lauflängen zu bilden. Darüber hinaus werden die Lauflängen und die entsprechenden Farbkomponenten in einem Feld in einem Pufferspeicher abgespeichert, um Lauflängen- und Farbkomponentendaten für die Abtastzeilen in einem Videobild zu repräsentieren.
Die Signale aus Lauflänge und digitaler Farbe werden in einem Pixelgenerator auf ein Anzeigeformat abgebildet, welches die Pixel in den Abtastzeilen des Videobildes darstellt. Außerdem wird der Farbabschnitt der digitalisierten Signale in drei digitale Farbkomponenten geeigneter Digitalwortgrößen umgewandelt, um einzelne Punkte in einem Bild darzustellen.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, ist bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung das Video-Kommunikationssystem in der Lage, ein Farbvideobild mit Hilfe einer RGB-Videokamera zu erzeugen, welche ein analoges RGB-Signal mit den üblichen 60 Halbbildern pro Sekunde erzeugt, wobei jedes Halbbild die Hälfte des Bildnisses in einem Zeilensprungmodus darstellt. Das von der Kamera 10 erzeugte Signal für die Videobilder wird von einem Analog/Digital-Wandler 12 empfangen, welcher die analogen Rot-, Grün- und Blau-Komponenten (RGB) in digitale RGB-Komponenten umwandelt, die jeweils als Digitalworte von 6 Bit digitalisiert werden, dies unter Bildung von 18 Bit langen Bitpaketen für die RGB-Komponenten jedes Pixels des Farbvideobilds.
Die Art der zur Erzeugung des quellenseitigen Farbvideobilds verwendeten Vorrichtung ist nicht entscheidend für die Erfindung, da eine Kamera, die ein standardmäßiges NTSC- Kompositsignal erzeugt, das in ein digitales RGB-Ausgangssignal umgewandelt wird, genauso geeignet wäre wie eine Halbbildrate, die von den standardmäßigen 60 Halbbildern pro Sekunde abweicht. Auch der Ausgang der Kamera muß nicht notwendigerweise RGB sein, da andere Gruppen dreier Farbkomponenten verwendet werden können, um Farbvideobilder zu erzeugen und zu übertragen. Die drei digitalen Farbkomponentensignale können beispielsweise Cyan, Magenta und Gelb sein oder Farbton, Sättigung und Intensität oder sogar zwei verschiedene Farben und ein dritter, auf dem gesamten Videosignal basierender Parameter, wie beispielsweise Farbton, Sättigung oder Intensität eines ursprünglichen analogen Videosignals, so daß sich eine gewisse automatische Gewichtung der von der Kamera erzeugten Farbinformation ergeben würde.
Es ist auch nicht wesentlich, daß die drei Farbkomponenten durch die gleiche Anzahl von Bits dargestellt werden, da es in der Fernsehindustrie bekannt ist, daß gewisse Farbbereiche nicht gleichermaßen leicht vom menschlichen Auge wahrgenommen werden. Eine derartige Gewichtung der Information könnte z.B. eine Reduzierung der Zahl von Bits beinhalten, die bei einem RGB-Schema für die Rot-Komponente verwendet werden, wodurch die Übertragung von mehr Abstufungen der restlichen Farbinformation möglich ist, die tatsächlich wahrnehmbar sind.
Außerdem kann die Quelle der zu komprimierenden Farbvideobilder eine Speichereinrichtung sein, wie beispielsweise eine Bildplatte, ein Speichermedium für Computerdateien, ein Videoband oder dergleichen, von dem aus die Farbvideoinformation verarbeitet werden kann, um sie in das Farbvideodatenkompressionssystem der Erfindung einzugeben.
Das digitalisierte RGB-Signal wird von dem Übergangsmaschinenteil 14 der Bilderfassungsmaschine 16 empfangen, welche vorzugsweise integrierte Schaltungsmittel und zugeordnete Speichermittel umfaßt. Der erste Hauptteil der Bilderfassungsmaschine ist die Übergangsmaschine, die Schaltkreise zur Ermittlung einer Luminanzfunktion auf Basis des die drei Farbkomponenten beinhaltenden Videosignals für jedes Bildelement - oder Pixel - jeder Abtastzeile in der von der analogen Eingangsstufe des Systems erzeugten Folge von Videobildern umfaßt. Bei dem bevorzugten Modus summiert der Luminanzkonverter 18 für jedes Pixel in den Abtastzeilen des Videobilds die Bits jeder der drei digitalen Farbkomponten, um einen Luminanzwert (oder Intensitätswert) zu erhalten, und führt eine weitere Verarbeitung der erhaltenen Daten durch. Bei dem System der vorliegenden Erfindung enthält jede Abtastzeile vorzugsweise 480 Pixel, was der Auflösung der Kamera entspricht und für eine bessere Auflösung sorgt, als sie typischerweise beim Stand der Technik erreichbar ist, bei dem im allgemeinen nur 256 Pixel pro Abtastzeile verwendet werden. Zur Bereitstellung der Luminanzfunktion kann die Luminanz der drei Farbkomponenten gewichtet werden, um einer Farbe oder zwei Farben eine größere Wertigkeit zu verleihen; sie kann auch zum Teil auf einem ursprünglichen quellenseitigen analogen Videosignal basieren. Vorzugsweise basiert die Luminanzfunktion jedoch zum Teil zumindest auf der Summe der drei digitalen Farbkomponenten. Die aus der Summe der drei 6-Bit- Farbkomponenten abgeleitete Luminanzfunktion weist daher eine Digitalwortgröße von 8 Bit auf. Diese Luminanzfunktion für jedes Pixel wird in der Eingangserfassungsmaschine benutzt, um einen oder mehr Entscheidungsparameter auf Basis der Luminanzfunktion zur Bestimmung solcher Pixel auszuwerten, die als Entscheidungspunkte dienen, bei denen der eine oder die mehreren der Entscheidungsparameter als von einem voreingespeicherten Satz von Schwellenwerten abweichend befunden werden.
Die Luminanzfunktion ist ein hervorragender Indikator für Farbänderungen in dem Bildnis oder für Bewegungen von Objekten in dem Bildnis. In der Bilderfassungsmaschine kann der auf der Luminanzfunktion basierende eine oder mehr Entscheidungsparameter darüber hinaus als Basis verwendet werden zur Ermittlung von Unterschieden von Zeile zu Zeile und von unterscheidungskräftigen bzw. charakteristischen Pixelfolgen, die Kanten von Objekten festlegen, welche als sich von Bild zu Bild bewegend festgestellt werden können. Im allgemeinen unterliegt die Luminanz oder eine andere Kombination von Farbkomponenten, welche die Luminanzfunktion umfassen, signifikanten Änderungen dort, wo sich die Eigenschaften des Bildnisses ändern.
Bedingt durch Rauschen in der Farbschaltauflösung (engl.: "color sampling resolution") bringt die Kamera ferner Anomalien oder Künstlichkeiten in das Videobild ein, die idealerweise eliminiert werden sollten, um die zu übertragende Datenmenge zu reduzieren, da sie nichts nützliches zu dem Bildnis beitragen. Wenn das Bildnis mit einem neuen Halbbild zu jedem sechzigsten Teil einer Sekunde angezeigt wird, wird die Wirkung solcher Anornalien durch das menschliche Auge herausgemittelt. Bereiche, die gleichmäßig erscheinen und wenige echte Details haben, scheinen bei naher Betrachtung zu "kriechen". Diese Erscheinung ist auch als "Moskito-Effekt" bekannt. Wenn ein Bildnis eingefroren wird, so daß nur ein Halb- oder Vollbild untersucht wird, nimmt das Bildnis ein körniges, gesprenkeltes Aussehen an. Auf die Luminanzdaten wirkt sich das Rauschen in Form sehr kleiner Änderungen in der berechneten Luminanz aus. Wenn das Bildnis digitalisiert wird, wandelt der Digitalisierungsprozeß auch alle diese Künstlichkeiten in digitale Darstellungen um, obwohl sie eigentlich kein Bilddetail darstellen. Die Luminanzverarbeitung in der Bilderfassungsmaschine arbeitet dahingehend, solche bedeutungslosen Details zu eliminieren.
Eine bevorzugte Methode zur Eliminierung der durch Rauschen in den Luminanzdaten hervorgerufenen unwesentlichen Details ist, die Punkte der Änderung wenigstens zum Teil anhand der Luminanzfunktion für Pixel in den Abtastzeilen dadurch festzustellen, daß Differenzen in einem oder mehreren Entscheidungsparametern mit entsprechenden adaptiven Schwellen verglichen werden. Vorzugsweise setzen sich die Entscheidungsparameter zusammen aus Differenzen der Luminanzfunktion zwischen Pixeln, die zwischen nahegelegenen Pixeln in einer Abtastzeile ermittelt werden (Diff-1), welche n plus eins, n plus zwei oder auch weiter entfernt sind, wobei n die Position des auf Luminanzänderungen hin untersuchten Pixels in einer Abtastzeile ist, aus Differenzen zwischen benachbarten ersten Differenzen (Diff-2) und aus einem kumulativen Parameter (Cum-diff), welcher eine Summe der einzelnen Differenzfunktionen Diff-1 und Diff-2 ist. Jeder Entscheidungsparameter weist seine eigene entsprechende adaptive Schwelle auf, welche einen Voreinstellungswert hat, der Modifikationen durch das System in Antwort auf bedienerseitige Einstellungen zugänglich ist. Vorzugsweise weist die adaptive Schwelle einen Voreinstellungswert auf, der durch die Eingangserfassungsmaschine ansprechend auf bediener- oder prozessorseitige Wahlen für die Auflösung eingestellt werden kann. Die Wahl der Schwellenparameter für die Bestimmung entweder der Merkmalsoder der Übergangsentscheidungspunkte ist ziemlich subjektiv. Die Wahl der Parameter bestimmt die Zahl der zur Definition des Bildnisses erforderlichen Datenpunkte und bestimmt letztendlich auch die Wahrnehmungsqualität des Bildnisses.
Typischerweise werden für die Merkmalslauflängenbestimmung zwei Schwellen verwendet. Eine ist die kumulative Änderung der Luminanz seit dem letzten Entscheidungspunkt, Cumdiff. Cumdiff setzt einen Entscheidungspunkt, wenn es größer als 6 war und die Anzahl der Pixel seit dem letzten Entscheidungspunkt mehr als 5 betrug. Ein weiterer Entscheidungsparameter ist die Summe zweier benachbarter Differenzwerte, Diff2 (dies ist das gleiche wie die Differenz zwischen Luminanzwerten, welche zwei Pixel voneinander entfernt sind). Wenn die Berechnung des Diff2-Werts ergibt, daß er größer als typischerweise 32 ist, gibt die Logik zu erkennen, daß die Zeile eine Kante erreicht, welche mit einem Entscheidungspunkt gleichgesetzt wird, und verbleibt in dieser Kanten-Charakteristik, bis der Diff2-Wert unter 20 fällt. Wenn der Kanten-Modus angeregt ist, wird die Farbe des nächsten Pixels auf dasjenige Pixel zurückgeführt, an dem die Feststellung des Beginns der Kante getroffen wurde. Wenn außerdem Diff2 das Vorzeichen wechselt, bedeutet dies einen neuen Entscheidungspunkt. Eine Änderung der Werte für die Cumdiff-Schwellen beeinflußt in hohem Maße die Qualität und Datenkomplexität des Bildnisses.
Bei der Steigungsbestimmung von Entscheidungspunkten (Scheitelpunkten bzw. Spitzenpunkten) werden drei allgemeine Bedingungen verwendet. An dem Entscheidungspunkt wird eine Anfangssteigung ermittelt, und alle Messungen basieren auf dieser Steigung. Die Anfangssteigung, INITS, wird ermittelt, indem die folgende, NDIFF2 genannte Funktion berechnet wird:
NDIFF2 = (Luminanz (i+2) - Luminanz(i))/2
INITS ist der Wert von NDIFF2 unmittelbar nach dem Entscheidungspunkt.
CUMDIFF ist im Steigungsfall in der folgenden Weise definiert:
CUMDIFF = CUMDIFF (i-1) + NDIFF2(i)
Wenn der Absolutwert von CUMDIFF typischerweise größer als 20 ist und die Zahl der Pixel in der Lauflänge typischerweise größer als 10 ist, wird ein Entscheidungspunkt ausgelöst. In ähnlicher Weise wird, wenn der Absolutwert von NDIFF2 kleiner oder gleich typischerweise 4 ist und die Lauflänge typischerweise größer als 5 ist, ein Entscheidungspunkt ausgelöst, sofern nicht auch der letzte Entscheidungspunkt in dieser Weise ausgelöst wurde. Auch der dritte Entscheidungsparameter basiert auf NDIFF2:
TRIGVAL(i) = NDIFF2 (i) - INITS
Die Schwelle für TRIGVAL wird üblicherweise in den Bereich von 4 bis 10 gelegt und löst einen Entscheidungspunkt jedesmal dann aus, wenn der Absolutwert den festgelegten Wert erreicht oder übersteigt und die Lauflänge wenigstens zwei Pixel beträgt. Es können andere Methoden angewendet werden; diese scheinen aber bei einer akzeptablen Zahl von Datenpunkten Bilder mit guter Qualität zu ergeben.
Eine graphische Darstellung eines typischen Verlaufs der Luminanz über eine Zeile eines Videobilds ist in Figur 2 gezeigt. Die Luminanzfunktion der von der Abtastzeile 36 gekreuzten Pixel ist durch die Linie 38 graphisch dargestellt. Wie in Figur 3 gezeigt, resultiert ein Graph der auf einem Vergleich eines der Entscheidungspararneter mit der entsprechenden adaptiven Differenzschwelle bei einer Merkmalscodiertechnik basierenden Entscheidungspunkte in einer Stufenlinie 40, einer Folge horizontaler gerader Linien längs des Luminanzmusters. Jede horizontale Linie stellt eine gesonderte Länge einer speziellen Farbe dar.
Ein zweiter Weg, der zur Eliminierung der unwesentlichen Details verwendet werden kann, ist eine Übergangs- oder Steigungscodiertechnik, die in Figur 4 veranschaulicht ist. Bei dieser Technik wird die Änderungsrate der Differenzen in dem Entscheidungsparameter zwischen Pixeln ermittelt, und die Änderungsraten dieser Differenzen werden mit einer adaptiven, voreingespeicherten Differenzänderungsratenschwelle verglichen, um Entscheidungspunkte oder Scheitelpunkte zu bestimmen. Diese Änderungspunkte oder Entscheidungspunkte sind als X auf der Linie 39 angezeigt. Sie geben den Ort des nächsten Scheitelpunkts an. Sowohl für die Merkmalscodier- als auch für die Steigungscodiertechnik ist eine "Lauflänge" als die Pixeldistanz zwischen Entscheidungspunkten definiert. Gemäß der Übergangs- oder Steigungscodiertechnik resultieren die Luminanzdaten in einer Linie 42, welche eine Reihe von Scheitelpunkten oder Steigungsentscheidungspunkten darstellt, die verwendet werden können, um die Farbsegmente zwischen Ent&cheidungspunkten zu steuern. Eine Zeichenmaschine kann einen weichen Übergang von Farbwerten für die Lauflänge zwischen Entscheidungspunkten erzeugen, wenn die codierte Information wiedergewonnen werden soll. Bei dieser Methode wird für jede Abtastzeile eine Anfangsfarbe übertragen, gefolgt von so vielen Folgen von Lauflänge und Farbwerten, wie zur Darstellung des Bildinhalts notwendig sind. Bei jeder Ausbildung wird die Information als Reihe von Steigungen angezeigt. Für die lauflängencodierten Daten werden künstliche Farbsteigungen in die Anzeigezeile eingefügt, wie in Figur 5 gezeigt. In diesem Fall werden die Steigungen als Funktion der Luminanzverschiebung zwischen Läufen und der Länge der benachbarten Läufe erzeugt, wie in Figur 6 gezeigt.
In der Bilderfassungsmaschine der Figur 1 kann der Entscheidungspunktdetektor 26 zur Bestimmung von Entscheidungspunkten alternativ in der Lage sein, jede dieser Methoden zur Festlegung der Entscheidungspunkte in der Farbe der Pixel im Bild zu benutzen, da jede Methode ihre jeweiligen Vor- und Nachteile hat. Die Merkmalscodiertechnik ist typischerweise eher für Bildnisse mit einer Vielfalt an Objekten mit unterscheidungskräftigen Kanten oder Linien geeignet. Auf der anderen Seite eignet sich die Steigungscodiertechnik am meisten für die Codierung langsamer Schattierungsübergänge oder langsamer Farbwechsel, kann jedoch eine zusätzliche Codierung erfordem, um komplexe Bildnisse mit Figuren darzustellen, welche viele Kanten und Linien aufweisen. Bei der bevorzugten Ausbildung der Steigungscodiertechnik wird eine Folge von Schwellen mit Entscheidungsparametern verglichen, und es werden bei der Bestimmung der Entscheidungspunkte auch der kumulative Parameter (cum-diff) und eine adaptive kumulative Schwelle benutzt, um jenen langsamen, allmählichen Änderungsraten der Luminanz Rechnung zu tragen, die noch in einer akkumulierten Luminanzänderung resultieren, welche signifikant genug ist, um die Identifizierung eines Entscheidungspunkts zu verdienen.
Die drei Teilfarbencodes werden außerdem in dem Lauflängenprozessor 28 bearbeitet. Die Übergangsmaschine enthält eine vorbestimmte Farbkartendarstellung von Dreikomponenten-Farben, wobei ein Code von n Bit einer bestimmten Farbkombination entspricht. Die Figurenfarben werden hier so nah wie möglich in Entsprechung zu den Farben in der Farbkarte gebracht.
Die Farbcodes können auch gerundet werden. Diese abgeschnittenen oder reduzierten digitalen Farbkomponenten werden dann mit den Lauflängen zwischen Entscheidungspunkten im Lauflängenprozessor 28 codiert. Obwohl die bevorzugte Bitgröße für die reduzierten Farbkomponenten 4 Bit ist, können die reduzierten digitalen Farbkomponenten auch verschiedener Größen sein, genauso wie auch die eingangsseitige Digitalwortgröße für die Farbkomponenten der analogen Eingangsstufe zur Varuerung des Informationsgehalts von unterschiedlichen Größen sein kann. Eine spezielle Kombination von Digitalwortgrößen für die Farbkomponenten kann eine reduzierte Größe für die Rot-Komponente wegen der in der Industrie erkannten reduzierten Wahrnehmbarkeit dieser Komponente beinhalten.
Die Merkmals- und Steigungscodiertechniken erlauben es, eine variable Anzahl von Bits zur Darstellung eines Anfangsbildes und dann von Änderungen in nachfolgenden Bildern zu verwenden, um die minimale Zahl von Bits für jedes Bild zu codieren. Dies ist eine wesentliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik, der typischerweise einen Block von 4 x 4 oder 3 x 3 Pixeln analysiert, um die Information in einem solchen Block zu komprimieren, was stets in der gleichen Anzahl zur Darstellung des Informationsgehalts in dem Bild benutzter Bits resultiert, egal ob Anderungen außerhalb des Segments aufgetreten sind oder nicht.
Der zweite Hauptteil der Bilderfassungsmaschine ist der Erfassungspufferspeicher (CBM) 29, der die codierten Lauflängen und reduzierten Farbkomponenten empfängt, welche etwa 200 Datenzeilen von dem Bild darstellen. Alternativ können kleinere Anzahlen von Abtastzeilen gespeichert werden, beispielsweise 150 oder 100 Zeilen, wenn die benötigte Datenrate zu hoch wird, um Bilder mit einer gewünschten Geschwindigkeit zu senden. Die Lauflängen- und Farbkomponenteninformation in dem Erfassungspufferspeicher wird dann zum Videodatenprozessor 30 übertragen, welcher mittels einer Zugriffssteuerung 35 auf die Lauflängen- und Farbdaten in dem Erfassungspufferspeicher zugreift und als Schnittstelle arbeitet, um die Videoinformation in ein zur Übertragung durch das Modem 32, das an das Telefon 34 angeschlossen ist, geeignetes Format zu transformieren und sie zu übertragen, und welcher Mittel zur weiteren Komprimierung der Videodaten - bei 33 - umfassen kann. Die Videodaten können auch mit einem in einem Altbildspeicher 31 gespeicherten, früheren Bild verglichen werden.
In einem Vereinfachungsprozessor 33 eines Videodatenprozessors 30 ist es möglich, den Unterschied zwischen Farbwerten von Pixeln weiter zu analysieren, nachdem die Farbcodes zwecks Bereitstellung der reduzierten Farbkomponentencodes gekürzt worden sind, und Lauflängen von solchen reduzierten Farbkomponentencodes zu verketten bzw. verknüpfen, die um weniger als einen gegebenen Schwellenwert variieren, oder Lauflängen der reduzierten Farbcodes auf Basis der Abweichung eines oder mehrerer der Entscheidungsparameter bezüglich einer entsprechenden Schwelle weiter zu verknüpfen. Da der Lauflängencode typischerweise maximal 4 Bit lang ist, um mit Lauflängen- und Farbcode-Kombinationen von 16 Bit - bei 16- Bit-Computerbussen in der gegenwärtigen Ausgestaltung - kompatibel zu sein, würde die Verknüpfung einer Folge von Pixeln für jede Lauflänge der Erwartung nach die Codierung von bis zu 16 Pixeln pro Lauflänge ermöglichen. Allerdings werden bei der gegenwärtigen Ausgestaltung die Werte 0 bis 15 verwendet, um Lauflängen von 2 bis 17 Pixel darzustellen, da Lauflängen von 0 und 1 bedeutungslos sind. Alternativ können zu Anfang auch längere Lauflängen festgelegt werden, wie sie mit Computerbussen verschiedener Kapazität kompatibel sein können, um Lauflängen von mehr als 4 Bit und Lauflängen-Farbcode-Kombinationen von mehr als 16 Bit zu ermöglichen.
Wie zuvor erwähnt, werden die Grenzen der Komprimierung, die zur adäquaten Glättung der Information bei einer Echtzeit- Abfolge der Videobilder in der Telekommunikation erforderlich sind, bei etwa 15 Bildern pro Sekunde für die Übertragung über herkömmliche Telefonleitungen erwartet. Es wäre möglich, ein Modem mit 1200 Bit pro Sekunde (bps) zu verwenden; dies würde aber die in dem Kommunikationssystem mögliche Zahl von Bildern pro Sekunde erheblich herabsetzen. Idealerweise ist das System für einen Halbduplex-Modus ausgelegt; bei einer Auslegung für Vollduplex-Modus würde man erwarten, daß zwei Telefonleitungen erforderlich sind. Idealerweise ist das zu verwendende Modem eines, das die größtmögliche Bandbreite ausnutzt; es kann ein konventionelles Modem mit 2400 bps oder 9600 bps sein oder es können spezielle Modems verwendet werden, die höhere Bitraten bereitstellen.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einem Video-Telefonkonferenzsystem beschrieben wurde, kann die Erfindung auch zur Verwendung bei der Komprimierung von Farbvideodaten auf magnetischen Medien, beispielsweise magnetischen Floppy- Disks, welche bei der Speicherung und dem Austausch solcher Daten über Computersysteme verwendet werden, magnetischen Festplatten zur Bildspeicherung oder für kurze Videofilmsequenzen oder auf Bildplatten für Bildplattenabspielgeräte ausgelegt sein, welche die Information in Form eines Films voller Länge übertragen können.
Mit Bezug auf Figur 7 empfängt bei der bevorzugten Ausführungsform ein Telefon 43 ein übertragenes Signal von einem Sender-Modem über gewöhnliche Telefonleitungen; das Empfänger-Modem 44 wandelt diese Signale in ein von einem Videodatenprozessor 46 empfangbares, elektronisch digitalisiertes Format um. Der Videodatenprozessor paßt die digitalisierten Signale, die die codierte Lauflängen- und Farbinformation darstellen, dann an ein Format an, das zum Empfang durch die Zeichenmaschine 62 geeignet ist. Die Zeichenmaschine der Rekonstruktionsmaschine 48 wandelt die Lauflängendaten in Steigungsform um und übergibt sie Pixel für Pixel dem Digital/Analog-Wandler zur Verwendung durch den Monitor. Alternativ könnte die Videoprozessorschnittstelle dazu ausgelegt sein, die komprimierten Farbvideodaten von einem Computersystem 66 zu empfangen, das die Information von magnetischen Medien, beispielsweise einer Festplatte oder Disketten hoher Kapazität, oder von einem Bildplattenabspielgerät bezieht, um eine viel längere Reihe von Videobildern - in einer Form wie beispielsweise für einen Videofilm - anzuzeigen. Der Videodatenprozessor umfaßt vorzugsweise Mikroprozessormittel und zugehörige Speichermittel (nicht gezeigt), welche zur Ausführung verschiedener Funktionen programmiert sind. Eine bevorzugte Funktion ist, eine Darstellung der Daten des gesamten Bilds anhand von Lauflängen und Farbcodes der Daten des letzten Bilds aus einem Altbildspeicher 52 und anhand eines Felds derjenigen Lauflängen und Farbcodes zu rekonstruieren, welche sich gegenüber dem letzten Bild geändert haben. Diese Differenzrekonstruktionsfunktion 45 bereitet Bilddaten zur Lauflängenrekonstruktion bei 50 und zur Farbcoderekonstruktion bei 56 vor, und zwar unter Verwendung von Steuersignalen, welche in die Lauflängen- und Farbdaten eingebettet sind.
Bei Empfang der Lauflängen- und Farbinformation durch den Videodatenprozessor 46 der Rekonstruktionsmaschine 48 besitzen die digitalisierten Signale typischerweise eine Digitalwortgröße von 16 Bit. Die Zahl kann abhängig von der Art der verwendeten statistischen Codierung variieren. Ein Farbcode (der 4 bis 8 Bit lang sein kann) wird verwendet, um spezielle Farben aus einer Karte oder Palette auszuwählen, so daß weniger Bits gesendet werden müssen. Von einer Eingangskonstruktionsmaschine komprimiert und codiert, wie zuvor beschrieben, würde die Digitalwortgröße des tatsächlich verarbeiteten Lauflängenabschnitts typischerweise 4 Bit betragen und die Digitalwortgröße des Farbcodeabschnitts 12 Bit betragen. Wie zuvor erwähnt, ist die bevorzugte Aufteilung der Bitgrößen der Codes für die drei Farbkomponenten derart, daß jede digitale Farbcodekomponente eine Digitalwortgröße von 4 Bit hat. Wie dem auch sei, können nur kleine Teile des Bilds, die sich tatsächlich geändert haben, tatsächlich codiert sein, wobei geeignete Steuerdaten zum Überspringen von Lauflängen, die sich nicht geändert haben, in die übertragene Information eingebettet werden. Die Lauflängenrekonstruktions- oder -decoderfunktion 50 des Videodatenprozessors wirkt dahingehend, den Lauflängenabschnitt aus dem digitalisierten Signal zu separieren, und die Farbcoderekonstruktionsfunktion 56 des Videodatenprozessors kann zur Decodierung der Farbcodes die digitalen Farbkomponenten aus den eingehenden digitalisierten Signalen separieren. Eine höhere bzw. fortschrittliche Signalverarbeitung und Datenkomprimierung kann jedoch darüber hinaus die Verknüpfung bzw. Verkettung von Lauflängen zu einer Digitalwortgröße von 8 oder 9 Bit beinhalten, so daß die Lauflängendecoderfunktion dann auch dahingehend wirken würde, die Digitalwortgröße von 8 oder 9 Bit in Digitalwortabschnitte von 4 Bit aufzuteilen. In dem Fall, daß die Lauflängencodes zu einer Digitalwortgröße von 8 oder 9 Bit verknüpft werden, würde auch der Farbcodeabschnitt fortschrittlichen Datenkompressionstechniken unterworfen worden sein, um die drei digitalen Farbcodes von jeweils 4 Bit auf einen kombinierten Farbcodeabschnitt zu reduzieren, welcher eine Digitalwortgröße von 8 Bit aufweist. Die Farbrekonstruktionsfunktion 56 würde dann auch dahingehend wirken, die digitalen Farbcodes von 8 Bit in drei digitale Farbcodes der Digitalwortgröße 4 Bit umzuwandeln.
Von dem Lauflängendecoder und den Farbcodesektionen der Rekonstruktionsmaschine aus wird die Lauflängen- und Farbcodeinformation von dem Videodatenprozessor über die Zugriffsund Zeitsteuerungsschaltung 54 in der Zeichenmaschine 62 zu einem Zeichenmaschinen-Anzeigepufferspeicher 57 übertragen, welcher idealerweise einen doppelten Speicherpuffer umfaßt, nämlich Pingpong A 58 und Pingpong B 60. Die Zugriffs- und Zeitsteuerung 54 sendet unter Leitung des Videoprozessors die rekonstruierte Lauflängen- und Farbinformation zur Speicherung in einem der Pingpong-Pufferspeicherabschnitte, bis die Information für ein einzelnes Bild vollständig ist; dieses Bild wird dann angezeigt, während die nächste, von dem System empfangene sequentielle Bildinformation gesendet und in ähnlicher Weise in dem zweiten Abschnitt des Anzeigepufferspeichers gespeichert wird. Jeder Block des Anzeigepufferspeichers muß eine ausreichende Kapazität haben, um ein Überlaufen des Speichers durch die Lauflängen- und Farbcodeinformation zu vermeiden; es hat sich herausgestellt, daß ein Schreib-Lese-Speicher einer Kapazität von 32 K 16-Bit-Digitalworten für die Bildrekonstruktion angemessen ist.
Die Zeichenmaschine 62 umfaßt einen Pixelgenerator 61 zum Umwandeln der in den einzelnen Pingpong-Speichern gespeicherten Lauflängen und Farbcodes in einzelne Punkte zur Anzeige auf einem Monitor 64. Die Zugriffs- und Zeitsteuerung 54 der Zeichenmaschine ist verantwortlich für den gesamten Anzeigezeitablauf und die Steuerung für den Pixelgenerator. Die Zeichenmaschine erzeugt einen Schreibtaktimpuls, um die Läufe von Farbinformation in die Reihe von Punkten zu schreiben, die zur Anzeige von digital nach analog zu wandeln sind.
Bei der bevorzugten Ausführungsform zur Pixelerzeugung aus merkrnalscodierten Lauflängendaten wird jedes Ende einer Lauflänge einer bestimmten Farbkombination wesentlich abgeschwächt, um einen weichen Farbübergang von einer Lauflänge zu einer anderen vorzusehen. Die resultierende, geglättete rekonstruierte Videozeile 41 ist in Figur 6 dargestellt. Wenn eine Lauflänge kurz ist, ist dies üblicherweise ein Hinweis darauf, daß sich das Farbniveau schnell ändert. Wenn die Lauflänge lang ist, zeigt dies üblicherweise an, daß sich das Farbniveau langsam ändert. Wenn die Änderung der Luminanzfunktion - gegeben durch einen der Entscheidungsparameter -groß ist, zeigt dies üblicherweise eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Rand bzw. eine Kante in einem Bildnis an; wenn dagegen die Änderung klein ist, ist dies wahrscheinlich ein Hinweis auf einen Schattierungseffekt. Auf Basis der Lauflängen und eines oder mehrerer Entscheidungsparameter bestimmt der Pixelgenerator, wo Zwischenentscheidungspunkte gesetzt werden sollen und interpoliert weiche Farbübergänge für jede der RGB-Farbkomponenten von einem Zwischenentscheidungspunkt zum nächsten. Die Enden jeder Abtastzeile machen in ähnlicher Weise einen Übergang durch, wenn sie mit einer anderen Farbe in Berührung stehen, so daß der Beginn und das Ende einer Abtastzeile dem Ende benachbart einen einzelnen Zwischenentscheidungspunkt haben können, um einen relativ scharfen Übergang vom Rand des Bilds zur benachbarten Farbe zu definieren. Die Interpolation wird vorzugsweise linear durchgeführt, kann alternativ aber auch besonders gestaltet sein, um gekrümmte Flächen getreuer darzustellen. Wenn das Bildnis steigungscodiert ist, erzeugt das Pixel einen weichen Übergang von einem Scheitelpunkt zum nächsten, ohne einen Zwischenentscheidungspunkt einzufügen.
Der Pixelgenerator der Zeichenmaschine umfaßt alle notwendigen funktionalen Sektionen, um die Farbinterpolation zwischen Paaren von durch die Lauflängen bezeichneten Punkten auszuführen, und wandelt bevorzugt die Farbkomponenten von 4 Bit in drei separaten Kanälen - einen für jede der RGB-Komponenten - in Digitalworte von entweder 6 oder 8 Bit für eine Genauigkeit von 6 oder 8 Bit um. Eine Erhöhung der Bitgröße erlaubt es dem Pixelgenerator, weichere Abstufungen der Farbübergänge zwischen Pixeln unterschiedlicher Farben zu erzeugen. Obwohl beispielsweise Digitalwortgrößen von 4 Bit bis zu 4096 Farbkombinationen von Rot-, Grün- und Blau-Komponenten erlauben, wären nur bis zu 16 Abstufungen jeder der Farbkomponenten möglich. Eine Erhöhung der Bitgröße auf 6 läßt bis zu 64 Abstufungen jeder einzelnen Komponente und bis zu 262.144 Gesamtkombinationen zu. Eine Digitalwortgröße von 8 Bit ermöglicht einen noch größeren Bereich der Abstufungen für eine einzelne Komponente. Wie zuvor erörtert, müssen die vollen Digitalwortgrößen für die Farbkomponenten jedoch nicht gleich sein; sie können nämlich so ausgelegt sein, daß sie einen weiteren Farbbereich für eine oder zwei der Farbkomponenten erlauben, auf Kosten einer der Farbkomponenten, die nur eine kleinere Digitalwortgröße erfordern würde, um ihrer Wahrnehmbarkeit Rechnung zu tragen. Der Pixelgenerator erzeugt daher dynamisch eine vollständige digitale Darstellung der Pixel eines anzuzeigenden Bilds auf einer Pixel-für- Pixel-Basis; diese Information wird auf drei RGB-Kanälen von dem Pixelgenerator zu dem Digital/Analog-Wandler 63 übertragen, welcher das Videosignal zur Anzeige auf dem Monitor 64 in analoge Form umwandelt.
Bezugnehmend auf die Figuren 1 - 9 entsprechen Elemente, die die Bezugsziffern 110 bis 134 tragen, den die Bezugsziffern 10 bis 34 tragenden Elementen. Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform mit einer Bilderfassungsmaschine 116, welche einen Videoprozessor 130 aufweist, der dahingehend wirkt, die Daten von der Übergangsmaschine 114 weiter zu vereinfachen und zu komprimieren. Die Ausgabe vom Erfassungspufferspeicher 129 wird von dem Prozessorsubsystem 130 empfangen, das eine standardmäßige Ein- und Ausgabe und Steuerung 166 aufweist. Die Standard-E/A 166 kann typischerweise eine Tastatur, eine Diskettensteuerung, einen Datums- und Zeittakt sowie einen Monitorausgang und eine Monitorsteuerung umfassen. Der Ausgang vom Prozessorsubsystem ist typischerweise mit einem Modern 132 verbunden, das wiederum mit einem Telefon 134 zu übertragung der komprimierten Information über gewöhnliche Telefonleitungen verbunden ist. Es kann mehr als ein Modem verwendet werden, um schnellere Bildanzeigeraten oder höherwertige Farbbilder vorzusehen.
Mit Bezug auf Figur 9 ist das Videodaten-Prozessorsubsystem 168, das die nachfolgend weiter zu erläuterenden Komprimierungs- und Dekomprimierungsfunktionen des Videoprozessors 130 und des Videoprozessors 146 ausführt, höchstvorzugsweise dazu ausgelegt, sowohl mit einer Bilderfassungsmaschine (I.C.E.), als auch mit einer Rekonstruktionsmaschine (R.C.E.) zur Verwendung bei der Komprimierung und Dekomprimierung von Videofarbdaten in einem dialogfähigen Kommunikationssystem verbunden zu werden. Wo jedoch das Prozessorsubsystem zur Komprimierung der Farbvideoinformation verwendet wird, sollte es einleuchtend sein, daß die Rekonstruktionsmaschine nicht mit dem gleichen Prozessorsubsystem verbunden sein muß, das mit der Bilderfassungsmaschine verbunden ist. Wenn ein Video- Kommunikationssystem so aufgebaut ist, daß die Schaltung für das Bilderfassungssystem Teil einer Kamera ist und die Schaltung für die Rekonstruktionsmaschine Teil eines Anzeigemonitors ist, würden von der Bilderfassungsmaschine und der Rekonstruktionsmaschine im allgemeinen verschiedene Prozessorsubsysteme 130 und 146 verwendet werden.
Wie in Figur 9 dargestellt ist, empfängt das gemeinschaftliche Videodaten-Prozessorsubsystem eine Eingabe von einem gemeinschaftlichen Erfassungsspeicherpuffer 170 zum Empfang einer Eingabe von der Bilderfassungsmaschine und sendet vorzugsweise auch eine Ausgabe an einen gemeinschaftlichen Anzeigespeicherpuffer 172, welcher Sektionen 154, 158 und 160 der Zeichenmaschine enthält, zur Ausgabe an die Rekonstruktionsmaschine. Jeder dieser Speicherpuffer benötigt ausreichende Kapazität, um ein Überlaufen der codierten Information zu vermeiden; in der Praxis hat sich herausgestellt, daß ein Speicherplatz von 32 K mal 16 Bit für diese Zwecke adäquat ist. Vorzugsweise wird der Speicherpuffer 170 auch zur Eingabe und Ausgabe zwischen der Bilderfassungsmaschine und dem Videodatenprozessor gemeinschaftlich benutzt; der Speicherpuffer 172 mit seiner doppelten Pingpong-Speichersektion wird in ähnlicher Weise zur Eingabe und Ausgabe zwischen der Rekonstruktionsmaschine und dem Videodatenprozessor gemeinschaftlich benutzt. Das Prozessorsubsystem umfaßt zwei Mikroprozessoren, welche vorzugsweise Motorola 68020 32-Bit- Prozessoren sind, nämlich einen Prozessor "A" 174 und einen Prozessor "B" 176. Da der Prozessor "A" typischerweise die meisten der Verarbeitungsunktionen des Prozessorsubsystems ausführt, ist er mit einem eigenen Datenspeicher "A" 178 von 512 KByte versehen. Der Prozessor "B" ist mit einer geringe ren Speichermenge in einem Speicher "B" 180 von 256 KByte ausgestattet. Zwischen dem Prozessor "A" und dem Prozessor "B" ist zur Kommunikation zwischen den Prozessoren darüber hinaus ein Doppeltor-RAM 182 von 16 KByte vorgesehen. Zusätzlich sind Doppeltor-RAMS 184 und 186 von 32 KByte als Puffer zwischen den Prozessoren "A" und "B" und der E/A-Prozessorsektion 166 vorgesehen.
Der Mikroprozessor "C" 188 für die E/A-Steuersektion 166 ist vorzugsweise ein Intel 80286 mit DRAM-Auffrischung und einem Direktspeicherzugriff 190 zur Diskettensteuerung und einem DRAM 192 von 512 KByte. Eingabe/Ausgabe-Tore 194 sind allgemein für die Standard-Ein/Ausgabe bestimmt, die Plattenlaufwerke, eine Tastatur, einen Monitor u.dgl. umfassen kann.
Die Arbeitsweise der Bilderfassungsmaschine und des Prozessorsubsystems 130 mit Vereinfachungs- und Komprimierungsfunktion wird mit Bezug auf die Figuren 8, 10 und 11 beschrieben. Die Lauflängen 200 einer Folge von Pixeln in einer Abtastzeile mit gleichen Farbwerten werden als 9-Bit-Digitalworte bestimmt, welche in der Bilderfassungsmaschine als 4- Bit-Digitalworte 201 aufgeteilt werden. Die zur Bestimmung der Luminanzfunktionen in der Sektion 118 verwendeten RGB- Farbkomponenten 202a, b, c sind Digitalworte von 6 Bit, die zur Bestimmung von Entscheidungspunkten für Lauflängen in der Entscheidungspunktlogik 126 verwendet werden. Diese Farben werden gekürzt, indem die zwei niedrigstwertigen Bits von jedem 6-Bit-Wort in der Farbcodekürzungsschaltung 120 entfernt werden oder es gerundet wird, um Digitalworte 204a, b, c von 4 Bit zu bilden. Der Lauflängencodierer 128 bildet eine Reihe von Lauflängen- und RGB-Farbcode-Kombinationen 205 in den Erfassungspufferspeicher 129 ab, als Vorbereitung der weiteren Verarbeitung des Prozessorsubsystems 130. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ordnet eine vorbestimmte Voreinstellungsfarbkarte 214 in der Farbcodesektion 120, die aus einer Nachschlagetabelle einzelner Kombinationen der drei Farbkomponenten, beispielsweise RGB-Werten, und entsprechender 8-Bit-Codes besteht, 256 der visuell signifikantesten Farbkombinationen aus 4096 möglichen zu, die aus den drei gekürzten RGB-Codes von 4 Bit erhalten werden. Vorzugsweise ist die Farbkarte durch das Videodaten-Prozessorsubsystem veränderbar.
Die 256 in die Farbkarte aufzunehmenden Farbcodekombinationen werden auf der folgenden Grundlage bestimmt. Unter der Annahme, daß jede RGB-Farbkomponente als 4-Bit-Code dargestellt ist, ist ein Bereich von 16 Abstufungen jeder Farbkomponente möglich. In der Praxis treten in den von einer Videokamera einfangenen Bildern die Farben an den Rändern jedes Abstufungsbereichs jedoch selten auf. Statistische Auswertungen einer breiten Vielfalt von Videokameras festgehaltener Szenerien lassen eine gemeinsame Verteilung der Farben erkennen. Zur Veranschaulichung dieser Verteilung ergibt eine zweidirnensionale Darstellung eines von 0 bis 16 nach unten längs einer vertikalen Achse verlaufenden Grün-Bereichs - bei einem Blau-Bereich von 0 bis 16 nach rechts auf einer horizontalen Achse - ein ovalförmiges Muster in der Mitte entlang einer Achse von 0,0 bis 15,15. Wenn man eine dritte Rot- Dimension hinzufügt, ergibt sich eine wurstförmige Verteilung der visuell signifikantesten Farbkombinationen aus einer breiten Vielfalt möglicher Szenerien und Bildnisse. Eine aus einem Randbereich dieser wurstförmigen Verteilung ausgewählte Kombination hat sich als praktisch nicht unterscheidbar von einer Farbkombination an einem nahegelegenen Randbereich des dreidimensionalen Farbblocks herausgestellt; innerhalb der wurstförmigen Verteilung sind nahe beiemanderliegende Farbkombinationen ebenfalls praktisch ununterscheidbar. Durch sorgfältige Auswahl von 256 repräsentativen Farbkombinationen aus Blöcken innerhalb dieser wurstförmigen Verteilung kann somit eine Farbkarte der visuell signifikantesten Farbkombinationen erstellt werden, die aller Wahrscheinlichkeit nach auftreten. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß ein RGB-Verhältnis von 4:3:2 Farben in den Hauttonbereichen erzeugt; diese Information kann verwendet werden, um die Farbverhältnisverteilung auszubalancieren, wobei der primäre Faktor das subjektive Erscheinungsbild ist.
Der Farbabbildungs- bzw. -zuordnungsprozeß macht Verwendung von der Beobachtung, daß die meisten in der Natur vorkommenden Farben nicht sehr rein sind. Figur 15 zeigt einen Farbwürfel, bei dem Farblos - Schwarz - in der vorderen unteren linken Ecke liegt und Weiß, das maximales Rot, Grün und Blau ist, in der oberen rechten hinteren Ecke liegt. Grün nimmt vorn Schwarz-Ursprung, wo alles Null ist, nach rechts zu. Blau nimmt von Schwarz in Richtung zur unteren linken hinteren Ecke hin zu und Rot ist durch eine Anzahl von Ebenen dargestellt, welche konstante Rot-Niveaus repräsentieren. Rot nimmt in Richtung zur Oberseite des Würfels zu. Auf diese Weise können alle möglichen Farben in dem Würfel bis zu einer Genauigkeit dargestellt werden, die von der Zahl der Bits abhängt, die jeder Farbkomponente zugeordnet sind. Jede spezielle Farbe kann durch die Koordinaten eines Punkts innerhalb des Würfels dargestellt werden.
Alle in der Realität vorkommenden Farben scheinen in starkem Maße längs einer Wurstform gebündelt zu sein, welche von der Schwarz-Ecke in einem Aufwärtsbogen zur Weiß-Ecke verläuft. Aufgrund der Konzentration der Farben, wobei in den reinen Rot-, Grün-, Blau-, Magenta-, Cyan- oder Gelb-Ecken keine in der Natur vorkommenden Farben auftreten, ist es möglich, die Zahl der Farbcodes von den 4096 möglichen und durch jeweils 4 Bit für Rot, Grün und Blau dargestellten zu reduzieren. Die durch 260 dargestellten Ovale identifizieren diejenigen Bereiche, die mit einiger Genauigkeit wiedergegeben werden müssen, weil sich hier die in der Realität vorkommenden Farben konzentrieren.
Es ist in der Tat nur erforderlich, für Fleischtöne eine getreue Wiedergabe vorliegen zu haben, wobei geringe Fehlfarben in anderen Bereichen durchaus akzeptabel sind, weil die Personen auf der Ernpfangsseite nicht genau wissen, welche Farben auf der Sendeseite des Systems vorhanden waren; trotzdem kann ein Korrekturprozeß Anwendung finden, falls dies von Bedeutung ist. Der Weg zur Erzeugung der Farbkarte war, feine Farbabstufungen in den Fleischtönen festzulegen, bei umso gröberen Abstufungen, je weiter die erfaßte Farbe von der zentralen "Wurst" entfernt ist. Die Karte wurde empirisch aus einer Untersuchung der Farbverteilungen bei einer großen Anzahl von Bildern und einer Anpassung der Kartenparameter zur Erzielung akzeptabler Ergebnisse hergeleitet. Der Korrekturprozeß besteht darin, die aktuellen Farben, die in jedem der Kartenbereiche auftreten, zu analysieren und das Kartensegment zu korrigieren, so daß es die detektierten Farben in der Szenerie getreuer repräsentiert. Der Prozeß ist ziemlich subjektiv, scheint aber gut zu funktionieren.
Im Prozessorsubsystem wird ein Histograrnm der RGB-Farbcodes 212 für sämtliche Lauflängenkombinationen statistisch verarbeitet, um die als Nachschlagetabelle zu verwendende Farbkarte 214 zu aktualisieren. Selbst mit den 4-Bit-Farbcodes für jede der RGB-Komponenten würden theoretisch bis zu 4096 verschiedene Farbkombinationen erzielbar sein. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß eine Gruppe von 256 sorgfältig ausgewählten Farbkombinationen durchaus genügt, um als Scheitelfarben (engl. : "apex colors") für die Zeichenmaschine zu dienen, um das Bild mit bis zu 262.144 Farben bei einer 6- Bit-Farbrekonstruktion jeder der drei Farbkomponenten aufzubauen. Alternativ sind weitere Abstufungen möglich, indem jede der drei Farbkomponenten als 8-Bit-Code rekonstruiert wird. Daher kann das Histogramm der 256 häufigsten RGB- Farbkombinationen verwendet werden, um die als Reihe von 8- Bit-Digitalworten codierten Farben in der Farbcode-Nachschlagetabelle oder Farbkarte 214 zu modifizieren. Da jede Farbkombination in der Farbkarte einen Farbbereichsblock darstellt, kann das Farbhäufigkeitshistogramm verwendet werden, um zwecks einer getreueren Farbwiedergabe eine häufiger auftretende Farbkombination innerhalb ihres Farbblocks als repräsentative Farbkombination einzusetzen bzw. zu substituieren. Da diese repräsentativen Farben innerhalb des Farbblocks für diese Farben liegen, sind die von dem System bestimmten substituierten Farben visuell signifikant und sind nicht lediglich nach der Häufigkeit des Auftretens im Bild ausgewählt.
Das Erfordernis der RGB-Farbinformation nach 12 Bits zur Darstellung des Maxmimums von 4096 Farben ist so auf eine Tabelle von 256 Digitalworten von 8 Bit reduziert, um die 256 visuell signifikantesten Farben darzustellen. Weniger häufig auftretende Farben, die jenseits der Grenze von 256 Farben liegen können, können außerdem in Zwangsübereinstimmung mit der gleichen Färbung wie die nächste Farbcodekombination in der Farbkarte gebracht werden, ohne die Genauigkeit der Farben in dem zu übertragenden Bildnis wesentlich zu verringern. Sobald die Farbcodes in Form von 8-Bit-Digitalworten 206 vorliegen, welche mit dem 4-Bit-Lauflängenabschnitt 200 kombiniert werden können, kann der 4-Bit-Lauflängencode, der bei der bevorzugten Ausbildung der Lauflängencodierung eigentlich eine Lauflänge von 2 bis 17 Pixeln darstellt, statistisch verarbeitet werden, um ein längenveränderliches Digitalwort 208 bereitzustellen, das in der schließlich vollständig verarbeiteten Lauflängen-Farbcode-Kombination 210 zusammenzutragen ist. Die Lauflängencodes können von einem Bit für häufigste Längen bis zu 8 oder 10 für selten auftretende Längen variieren. Somit kann die Lauflänge 2 bis 257 Pixel darstellen, was theoretisch ausreichen würde, um eine ganze Abtastzeile von 512 Pixeln in zwei Lauflängen-Farbcode- Kombinationen darzustellen. Folglich werden die 4-Bit-Lauflängen - wo möglich - bei 216 verknüpft, bevor schließlich die Lauflängen- und Farbcode-Kombinationen bei 218 codiert werden. Um der Codierung der 8-Bit-RGB-Farbkomponenten in den Lauflängenkombination Rechnung zu tragen, ist es außerdem notwendig, die Farbcode-Nachschlagetabelle 214 als Tabelle von 256 einzelnen 4-Bit-Farbcodes für jede der RGB-Komponenten zu konstruieren und zu codieren, die mit den Farbcode- Lauflängen-Kombination übertragen wird, um einem Empfänger oder Übersetzer der Bildinformation die Decodierung der komprimierten Farbinformation zu ermöglichen.
Eine höhere Verarbeitung und Komprimierung der Lauflängen- Farbcode-Kombinationen kann zusätzlich in der Sektion 220 für höhere Verarbeitung stattfinden. Ähnlich der Differenzbetrachtung und dem Vergleich von Pixel zu Pixel zur Bestimmung der Entscheidungspunkte in der Eingangskonstruktionsmaschine können benachbarte Abtastzeilen verglichen werden, um eine Tabelle von Abtastzeilen aufzustellen, welche sich von der in Abtastrichtung vorherigen Abtastzeile nicht unterscheiden, so daß die Zeilen oder Zeilenabschnitte lediglich dupliziert werden können. Dies würde eine weitere Komprimierung der Lauflängen- und Farbcode-Kombinationen 210 als Differenzentabelle 222 erlauben. Eine weitere, Subbildverarbeitung (engl.: "subframe processing") genannte Technik kann verwendet werden, um die Datenmenge zu reduzieren, welche gesendet werden muß, um auf der Empfangsseite eines Systems ein neues Bild zu aktualisieren. Diese Subbildverarbeitungstechnik fragt jede n-te Zeile ab und setzt für jedes Bild die Verarbeitung nur mit diesen Zeilen fort. Unterscheidungskräftige Segmente von Lauflängen-Kombinationen, die eine Kante bzw. einen Rand zu bilden scheinen, können in einem Kantendetektor 224 erfaßt werden, um die Verschiebung solcher Segmente von Bild zu Bild mit Hilfe einer Bewegungsanalyse 226 zu überwachen, die vorzugsweise die Bewegung solcher Abtastzeilensegmente in Gruppen von Abtastzeilensegmenten verfolgen kann, und zwar gemäß einer Horizontalverschiebung, einem Schrumpfen, einem Wachsen oder einer Vertikalverschiebung solcher Segmente oder nahezu jeder Kombination solcher Bewegungen. Ein weiterer Grad der Komprimierung beinhaltet eine Differenzbetrachtung von Bild zu Bild durch Vergleich der in den Lauflängen- und Farbcode-Kombinationen enthaltenen Information vom letzten Bild mit dem momentanen Bild und die Codierung eines Sprungcodes, um jene Bereiche zu identifizieren, die sich nicht geändert haben, so daß nur diejenigen Lauflängen- und Farbcodekombinationen bei 228 codiert werden, die sich geändert haben.
Schließlich codiert das Prozessorsubsystem vorzugsweise auch die vom Prozessorsubsystem zu übertragenden Lauflängen- und Farbcode-Kombinationen durch Ermittlung eines Histogramms des Auftretens der Lauflängen- und Farbcode-Kombinationen. Die bevorzugte Form der statistischen Codierung in dieser Phase ist der Huffman-Codierung ähnlich und beinhaltet die Zuordnung der am häufigsten vorkommenden Kombination zu einer Tabelle von 1-Bit-Digitalworten bei 230. Diese Tabelle ist auf der Empfangsseite des Systems durch Bezugnahme auf einen oder den anderen der Bitzustände des 1-Bit-Digitalworts zu benutzen, um diese am häufigsten vorkommende Lauflängen- Kombination in einer entsprechenden Lauflängen-Farbcode- Tabelle einzutragen. Wenn beispielsweise die Tabelle eine binäre Eins anzeigt, würde in die Empfangstabelle die Lauflängen-Farbcode-Kombination eingetragen werden und sie ansonsten mit einer Null-Markierung belassen bleiben, die anzeigt, daß die Stelle in der Tabelle später einzutragen ist. Die drei nächsthäufigsten Kombinationen werden dann als Digitalworte der Länge 2 Bit dargestellt, wobei einer der binären Bitzustände wiederum anzeigt, daß die Empfangstabellenposition später zu füllen ist, und die drei am nächsthäufigsten auftretenden Kombinationen werden an ihren jeweiligen Positionen in die entsprechende Empfangstabelle eingetragen. Eine Tabelle für 3-Bit-Digitalworte kann dann in ähnlicher Weise konstruiert werden, um die sieben am nächsthäufigsten auftretenden Werte zu bezeichnen, wobei einer der binären Bitzustände später einzutragende Werte darstellt, usw., bei einer Digitalwortgröße von am Ende 8 Bit, die zur Darstellung der verbleibenden Farbcodekombinationen verwendet wird. Dieser Prozeß kann auf andere Gruppierungen als die vorbeschriebenen 1, 2, 3, n Bit Gruppierungsfolgen angewendet werden. Höchstvorzugsweise wird diese statistische Codierung der komprimierten Lauflängen-Farbcode-Information zumindest einzeln für die Farbcodes durchgeführt, wobei die Lauflängenabschnitte dann als separate Liste bzw. Tabelle von 8-Bit-Digitalworten codiert und empfangen werden; es ist aber auch möglich, die 8-Bit-Lauflängenabschnitte in ähnlicher Weise gesondert statistisch zu codieren und eine separate, statistisch codierte Tabelle für die Lauflängenanteile der Lauflängen- Farbcode-Kombinationen zu übertragen. Als Alternative können auch andere ähnliche Wege der statistischen Codierung geeignet sein.
Bezugnehmend auf Figur 12, in der Elemente 143 bis 166 im wesentlichen identisch zu jenen sind, die vorher beschrieben wurden und die Bezugsziffern 43 bis 66 tragen, empfängt bei der bevorzugten Ausbildung der Erfindung das Telefon 143 vom Sendermodern über gewöhnliche Telefonleitungen die digitalisierten Audiosignale, die wiederum von dem Empfangsmodern 144 und dem Videodatenprozessor 146 aufgenommen werden, welcher das digitalisierte Videosignal in eine Form und ein Format aufbereitet, die zum Empfang durch die Zeichenmaschine 162 geeignet sind. Der Videodatenprozessor 146 ist mit der Eingabe/Ausgabe- und Steuersektion 166 verbunden. Die Architektur des Prozessorsubsystems ist im allgemeinen so, wie sie beschrieben und in Figur 9 dargestellt worden ist. Das digitalisierte Signal, das Kombinationen einer Vielzahl von Lauflängen einer ersten Digitalwortgröße und eines digital komprimierten Farbkomponentencodes von zumindest einem Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines Videobilds darstellt, sowie eine Nachschlagetabelle der digital komprimierten Farbkomponentencodes werden der Decodierung der Farbkomponentencodes nach Maßgabe der Nachschlagetabelle unterworfen, um in dem Speicher der Prozessorfarbrekonstruktion bei 156 eine Liste der drei digitalen Farbkomponenten zu bilden; die Lauflänge und die Farbkomponenten werden zum Anzeigepufferspeicher 157 geschickt, welcher den doppelten Speicherraum 172, die Zugriffszeitsteuerung mit Zugriffssteuerung 154 und die zwei Pingpong-Puffer 158 und 160 umfaßt.
Wie bei dem durch die Rekonstruktionsmaschine, die mit Bezug auf Figur 7 erläutert wurde, verarbeiteten Signal empfängt der Lauflängen-Decoder 150 die dekomprimierte Lauflängeninformation; zur Decodierung der Lauflängeninformation wird in 156 die Farbkomponenteninformation rekonstruiert. Die Farb- und Längeninformation wird mit dem vorherigen Bild 152 zur Abbildung bei 150 und 156 in den Anzeigepufferspeicher 157 verglichen, welcher den Pingpong-Speicher "A" 158 und den Pingpong-Speicher "B" 160 umfaßt. Der Pixelgenerator 161 wird durch den Anzeigepufferspeicher 157 abwechselnd von den Pingpong-Speichern in Anspruch genommen, um die Abtastzeilen des übertragenen Bilds Pixel für Pixel zu rekonstruieren, die dann von digitaler Form in analoge Form in dem Digital/Analog-Wandler 163 zur Anzeige auf dem Monitor 164 umgewandelt werden.
Mit Bezug auf die Figuren 13 und 14 wird bei der bevorzugten Ausführungsform des Prozessorsubsystems 146 der Erfindung vor der im Videodatenprozessor stattfindenden Differenzrekonstruktion die statistische Codierung bei 232 und gegebenenfalls auch bei 234 decodiert durch Aufstellung einer Tabelle der Lauflängen und zugehörigen Farbcodes im Speicher des Prozessorsubsystems, die bei 156 entsprechend der Nachschlagetabelle zu füllen ist, wie zuvor erläutert. Bei den höheren Differenzrekonstruktionsoperationen 145 werden die Tabellen für die Differenzen von Bild zu Bild und die Differenzen von Zeile zu Zeile bei 234 decodiert, um die Differenzen von Bild zu Bild bei 236 oder Änderungen von Zeile zu Zeile bei 238 unter Berücksichtigung des Altbildspeichers 152 zu decodieren. Im Rahmen der Differenzrekonstruktionsoperation werden auch die Tabellen, die die Kanten und Bewegungen darstellen, bei 240 und 242 decodiert, wobei die Bildinformation zwischen den Kanten durch Interpolation konstruiert wird. Die Aufteilung der Lauflängen der verknüpften Digitalwortgröße in Lauflängen einer 4-Bit-Digitalwortgröße bei 246 erfolgt im Rahmen der Lauflängenrekonstruktionsoperation 150. Die Decodierung der komprimierten Farbcodes im Rahmen der Farbrekonstruktionsoperation 156 gemäß der Nachschlagetabelle erfolgt bei 248, was die Zuordnung der Farbkomponentencodes von 4 Bit, 6 Bit oder 8 Bit zu den Lauflängen zur Speicherung bei 250 im Anzeigepufferspeicher 157 erlaubt.
Somit sind mit Bezug auf Figur 14 bei der statistischen Decodierung des vollständig komprimierten digitalisierten Signals die rekonstruktierten Tabellen diejenigen der Lauflänge 256 der Digitalwortgröße 4 Bit und des komprimierten RGB-Farbcodes 254 der Digitalwortgröße 8 Bit. Der Lauflängen- Farb-Decoder behandelt den Lauflängenabschnitt separat, um die Lauflängenabschnitte 256 der Digitalwortgröße 4 Bit vorzusehen; die komprimierten RGB-Farbcodes der Digitalwortgröße 8 Bit werden decodiert, um die einzelnen RGB-Komponenten 256a, 256b und 256c der Digitalwortgröße 4 Bit vorzusehen. Die Lauflänge von 4 Bit und die digitalen RGB-Farbcodes von 4 Bit werden in den Pufferspeicher zur Verarbeitung durch die Rekonstruktionsmaschine und Übertragung zum Pixelgenerator abgebildet, wo die digitalen Farbkomponenten von 4 Bit als Interpolation von digitalen RGB-Komponenten 258a, 258b und 258c von 6 Bit für einzelne Pixel zwischen Start- und Stop- Punkten ausgedrückt werden, welche die Lauflänge darstellen.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einem Video-Telefonkonferenzsystem beschrieben wurde, kann die Erfindung auch zur Verwendung bei der Dekomprimierung von Farbvideodaten von magnetischen Medien, wie beispielsweise Festplatten oder magnetischen 3-1/2-Zoll Floppy-Disks hoher Kapazität, welche bei der Speicherung und beim Austausch solcher Daten über Computersysteme verwendet werden können, oder von Bildplatten für Bildplattenabspielgeräte, welche die Information in Form eines Videofilms übertragen können, ausgelegt sein.
In der vorangehenden Beschreibung wurde gezeigt, daß das Verfahren und das System nach Ausführungsformen der Erfindung die Codierung, Übertragung und Wiedergewinnung von Farbvideodaten erlauben und zwar durch Abschneiden der am wenigsten signifikanten Information von den Farbkomponentencodes und durch statistisches Codieren der visuell signifikantesten Farbcodekombinationen. Die Ausführungsformen sehen darüber hinaus eine weitere Bearbeitung der Farbvideodaten mit Hilfe einer weiteren Komprimierung der Daten vor, indem verkettete Lauflängen, Differenzen von Zeile zu Zeile, eine Bewegung von Segrnenten der Bilder und solche Teile der Bilder, die sich verändert haben, codiert werden, um die zu codierende Informationsmenge auf das Minimum zu reduzieren. Die Ausführungsformen sehen ferner eine zusätzliche Komprimierung der Farbvideodaten mit Hilfe einer Art von statistischer Codierung vor, welche eine weitere Reduzierung der Informationsmenge erlaubt, die von dem System übertragen werden muß.

Claims

1. Verfahren zum Komprimieren von digitalen Farbvideodaten, welche ein Farbvideosignal für eine Mehrzahl von Videobildem umfassen, wobei jedes Bild eine Mehrzahl von Abtastzeilen umfaßt, die aus einer Mehrzahl von Pixeln aufgebaut sind, und wobei jedes Pixel in dem Bild drei digitale Farbkomponenten umfaßt, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) Ermitteln eines Luminanzwerts für jedes Pixel als Funktion wenigstens einer der drei digitalen Farbkomponenten,

b) Auswerten mindestens eines Entscheidungsparameters für jedes Pixel von jeweils zumindest einem wesentlichen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines momentanen Bilds, und zwar dadurch, daß die Differenz zwischen dem Luminanzwert jedes Pixels und dem Luminanzwert wenigstens eines anderen Pixels derselben Abtastzeile ermittelt wird,

c) Vergleichen des mindestens einen Entscheidungsparameters für jedes Pixel mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert, um festzustellen, welche Pixel einen Luminanzwert besitzen, der sich gegenüber dem Luminanzwert des wenigstens einen anderen Pixels um mehr als einen vorbestimmten Betrag geändert hat, wobei jedes der Pixel, das einen solchen geänderten Luminanzwert besitzt, entweder ein Startpixel oder ein Endpixel für eine Lauflänge von sequentiell zusammenhängenden Pixeln in einer Abtastzeile ist, wobei diese Lauflänge als erster Teil eines digitalen Signals dargestellt wird, wobei dieser erste Teil eine erste Digitalwortgröße besitzt, wobei jedes Pixel in jeder Lauflänge mit den selben drei digitalen Farbkomponenten definiert wird, wobei die drei digitalen Farbkomponenten ein zweiter, dritter und vierter Teil des digitalen Signals mit einer zweiten, dritten bzw. vierten Digitalwortgröße sind,

d) Codieren der drei digitalen Farbkomponenten jeder Lauflänge in dem Bild nach Maßgabe einer Nachschlagetabelle von komprimierten digitalen Farbcodes, welche eine fünfte Digitalwortgröße besitzen, die kleiner als die Summe der zweiten, dritten und vierten Digitalwortgröße ist, wobei die komprimierten digitalen Farbcodes eine ausgewählte Zahl von Farbkombinationen darstellen, wobei diese ausgewählte Zahl im voraus nach den visuell bedeutsamsten Farbkombinationen, die voraussichtlich in dem Bild vorkommen, festgelegt wird, wobei der Codierungsschritt den Schritt des Auswählens derjenigen komprimierten digitalen Farbcodes umfaßt, welche die beste Übereinstimmung zwischen den digitalen Farbkomponenten jeder Lauflänge und der ausgewählten Zahl von Farbkombinationen darstellen,

e) Codieren der drei digitalen Farbkomponenten jeder Gruppe von sequentiell zusammenhängenden Pixeln als Kombination der Lauflänge und der zugeordneten komprimierten digitalen Farbcodes,

f) Vergleichen der Lauflängen und der komprimierten digitalen Farbcodes des momentanen Bilds mit den Lauflängen und komprimierten digitalen Farbcodes eines vorherigen Bilds, um Veränderungen vom vorherigen Bild zum momentanen Bild zu ermitteln, und

g) Codieren dieser Veränderungen von dem vorherigen Bild zum momentanen Bild für zumindest einen Teil der Bilder, wodurch lediglich Veränderungen in nachfolgenden Bildern codiert werden, sobald ein Anfangsbild codiert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vergleichens des mindestens einen Entscheidungsparameters mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert die Schritte umfaßt: Ermitteln der Änderungsraten der Differenzen des mindestens einen Entscheidungsparameters zwischen Pixeln des wesentlichen Teils der Abtastzeile für jedes der Pixel und Vergleichen jeder Änderungsrate mit einer entsprechenden einstellbarenänderungsratenschwelle, um festzustellen, welche der Pixel eine vorbestimmte Luminanzänderung aufweisen und die Start- und Endpixel umfassen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vergleichens des mindestens einen Entscheidungsparameters für jedes Pixel mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert den Schritt umfaßt: Vergleichen der Werte einer Mehrzahl der Entscheidungsparameter mit einer entsprechenden Mehrzahl von Schwellen, um festzustellen, welche Pixel eine vorbestimmte Luminanzänderung aufweisen und die Startpixel und die Endpixel umfassen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend nach Schritt e) die Schritte: Vergleichen von Pixeln benachbarter Abtastzeilen und Aufstellen einer Tabelle von Lauflängen und komprimierten digitalen Farbcodes, welche solche Abtastzeilen darstellt, die sich von einer Abtastzeile in einem Bild zu der in Abtastrichtung nächsten benachbarten Abtastzeile nicht unterscheiden, und zwar für jedes Bild.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vergleichens des mindestens einen Entscheidungspararneters mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert ferner der Schritt umfaßt: Erfassen von Kanten einer bildhaften Darstellung als aufeinanderfolgende Kombinationen der Lauflängen und komprimierten digitalen Farbcodes in wenigstens einer Abtastzeile für jedes Bild, wobei die aufeinanderfolgenden Kombinationen nach Maßgabe eines im voraus definierten Kriteriums in Zusammenhang stehen, welches die aufeinanderfolgenden Kombinationen als eine Kante dernarkiert, und bei dem der Schritt des Codierens der Veränderungen von dem vorherigen Bild zu dem momentanen Bild ferner das Speichern der Veränderungen in den aufeinanderfolgenden Kombinationen in einer Tabelle umfaßt, um so eine Bewegung der Kante von einem Bild zu einem anderen Bild sequentiell darzustellen.

6. System zum Komprimieren von digitalen Farbvideodaten, welche ein Farbvideosignal für eine Mehrzahl von Videobildern umfassen, wobei jedes Bild eine Mehrzahl von Abtastzeilen umfaßt, die aus einer Mehrzahl von Pixeln aufgebaut sind, und wobei jedes Pixel in dem Bild drei digitale Farbkomponenten umfaßt, wobei das System umfaßt:

a) Mittel (18; 118) zum Ermitteln eines Luminanzwerts für jedes Pixel unter Verwendung wenigstens einer der drei digitalen Farbkomponenten,

b) Mittel (26; 126) zum Auswerten mindestens eines Entscheidungsparameters für jedes Pixel von jeweils zumindest einem wesentlichen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines momentanen Bilds, und zwar dadurch, daß die Differenz zwischen dem Luminanzwert jedes Pixels und dem Luminanzwert wenigstens eines anderen Pixels derselben Abtastzeile ermittelt wird,

c) Mittel (29; 129) zum Vergleichen des mindestens einen Entscheidungsparameters für jedes Pixel mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert, um festzustellen, welche Pixel einen Luminanzwert besitzen, der sich gegenüber dem Luminanzwert des wenigstens einen anderen Pixels um mehr als einen vorbestimmten Betrag geändert hat, wobei jedes der Pixel, das einen solchen geänderten Luminanzwert besitzt, entweder ein Startpixel oder ein Endpixel für eine Lauflänge von sequentiell zusammenhängenden Pixeln in einer Abtastzeile ist, wobei diese Lauflänge als erster Teil eines digitalen Signals dargestellt wird, wobei dieser erste Teil eine erste Digitalwortgröße besitzt, wobei jedes Pixel in einer Lauflänge mit den selben drei digitalen Farbkomponenten definiert wird, wobei die drei digitalen Farbkomponenten ein zweiter, dritter und vierter Teil des digitalen Signals mit einer zweiten, dritten bzw. vierten Digitalwortgröße sind,

d) Mittel (212; 214) zum Codieren der drei digitalen Farbkomponenten jeder Lauflänge in dem Bild nach Maßgabe einer Nachschlagetabelle (120) von komprimierten digitalen Farbcodes, welche eine fünfte Digitalwortgröße besitzen, die kleiner als die Summe der zweiten, dritten und vierten Digitalwortgröße ist, wobei die komprimierten digitalen Farbcodes eine ausgewählte Zahl von Farbkombinationen darstellen, wobei diese ausgewählte Zahl im voraus nach den visuell bedeutsamsten Farbkombinationen, die voraussichtlich in dem Bild vorkommen, festgelegt wird, wobei die Codierungsmittel (212; 214) Mittel zum Auswählen derjenigen komprimierten digitalen Farbcodes umfassen, welche die beste Übereinstimmung zwischen den digitalen Farbkomponenten jeder Lauflänge und der ausgewählten Zahl von Farbkombinationen darstellen,

e) Mittel (218) zum Codieren der drei digitalen Farbkomponenten jeder Gruppe von sequentiell zusammenhängenden Pixeln als Kombination der Lauflänge und der zugeordneten komprimierten digitalen Farbcodes,

f) Mittel (222) zum Vergleichen der Lauflängen und der komprimierten digitalen Farbcodes des momentanen Bilds mit den Lauflängen und komprimierten digitalen Farbcodes eines vorherigen Bilds, um Veränderungen von dem vorherigen Bild zu dem momentanen Bild zu ermitteln, und

g) Mittel (228) zum Codieren der Veränderungen von dem vorherigen Bild zu dem momemtanen Bild für wenigstens einen Teil der Bilder, wodurch lediglich Veränderungen in nachfolgenden Bildern codiert werden, sobald ein Anfangsbild codiert ist.

7. System nach Anspruch 6, bei dem die Mittel (222) zum Vergleichen des mindestens einen Entscheidungsparameters mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert Mittel zum Ermitteln der Änderungsraten der Differenzen des mindestens einen Entscheidungsparameters zwischen Pixeln des wesentlichen Teils der Abtastzeile für jedes der Pixel umfassen sowie Mittel zum Vergleichen jeder Änderungsrate mit einer entsprechenden Änderungsratenschwelle umfassen, um festzustellen, welche der Pixel eine vorbestimmte Luminanzänderung aufweisen und die Startpixel und die Endpixel umfassen.

8. System nach Anspruch 6, bei dem die Mittel (222) zum Vergleichen des mindestens einen Entscheidungspararneters für jedes Pixel mit einer entsprechenden einstellbaren Schwelle Mittel zum Vergleichen der Werte einer Mehrzahl der Entscheidungsparameter mit einer entsprechenden Mehrzahl von Schwellen umfassen, um festzustellen, welche Pixel eine vorbestimmte Luminanzänderung aufweisen und die Startpixel und die Endpixel darstellen.

9. System nach Anspruch 6, ferner umfassend Mittel (228) zum Empfangen der Ausgabe der Mittel (218) zum Codieren der drei digitalen Farbkomponenten und zum Vergleichen von Pixeln benachbarter Abtastzeilen sowie Mittel zum Aufstellen einer Tabelle von Lauflängen und komprimierten digitalen Farbcodes, welche solche Abtastzeilen darstellt, die sich von einer Abtastzeile in einem Bild zu der in Abtastrichtung nächsten benachbarten Abtastzeile nicht unterscheiden, und zwar für jedes Bild.

10. System nach Anspruch 6, bei dem die Mittel (29, 129) zum Vergleichen des mindestens einen Entscheidungsparameters mit einem entsprechenden einstellbaren Schwellenwert Mittel zum Erfassen von Kanten einer bildhaften Darstellung als aufeinanderfolgende Kombinationen der Lauflängen und komprimierten digitalen Farbcodes in wenigstens einer Abtastzeile für jedes Bild umfassen, wobei die aufeinanderfolgenden Kombinationen nach Maßgabe eines vorbestimmten Kriteriums in Zusammenhang stehen, welches die aufeinanderfolgenden Kombinationen als eine Kante demarkiert, und wobei die Mittel (228) zum Codieren der Veränderungen von dem vorherigen Bild zu dem momentanen Bild Mittel zum Speichern der Veränderungen in den aufeinanderfolgenden Kombinationen als Tabelle umfassen, um so eine Bewegung der Kante von einem Bild zu einem anderen Bild sequentiell darzustellen.

11. Verfahren zum Dekomprimieren von digitalen Farbvideodaten, die unter Verwendung eines Kompressionsverfahrens komprimiert wurden, wobei die Videodaten eine erste Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfassen, welche Kombinationen von Pixellauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes für wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines ersten Videobilds darstellen, sowie Kombinationen von Pixellauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes umfassen, welche sich für nachfolgende Videobilder verändert haben, wobei das Kompressionsverfahren eine erste Nachschlagetabelle (120) von komprimierten digitalen Farbcodes für drei entsprechende digitale Farbkomponenten verwendet, wobei die komprimierten digitalen Farbcodes eine ausgewählte Zahl von Farbkombinationen für die drei digitalen Farbkomponenten darstellen, wobei diese ausgewählte Zahl im voraus nach den visuell bedeutsamsten Farbkombinationen, welche voraussichtlich in dem Bild vorkommen, festgelegt wird, wobei jede Lauflänge diejenige Zahl von aufeinanderfolgenden Pixeln umfaßt, welche die selben komprimierten digitalen Farbcodes aufweisen, wobei die entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes ausgewählte der komprimierten digitalen Farbcodes der ersten Nachschlagetabelle (120) darstellen, wobei die Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes eine erste Digitalwortgröße besitzen, und die entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes eine zweite Digitalwortgröße besitzen, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

a) Empfangen der ersten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche Lauflängen und entsprechende komprimierte digitale Farbcodes für wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines ersten Bilds darstellen,

b) Empfangen von Veränderungen in Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes, und zwar Veränderungen von dem Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen des ersten Bilds zu einem entsprechenden Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines momentanen Bilds,

c) Erstellen einer zweiten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche das momentane Bild definieren, anhand der ersten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche das erste Bild definieren, und der Veränderungen von dem ersten Bild zu dem momentanen Bild,

d) Decodieren der entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes der zweiten Mehrzahl von digitalisierten Signalen nach Maßgabe einer zweiten Nachschlagetabelle (248), welche der ersten Nachschlagetabelle (120) ähnlich ist, um die entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten für jede Lauflänge zu erhalten, wobei die entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten eine dritte, vierte bzw. fünfte Digitalwortgröße besitzen,

e) Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten in einem Feld in einer Pufferspeichereinrichtung (58, 60, 158, 160),

f) Erzeugen eines Farbvideoanzeigesignals aus den Lauflängen und den entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten für das momentane Bild durch Erzeugen der Pixel in jeder Lauflänge von einem Startpixel für die Lauflänge zu einem Endpixel für die Lauflänge und

g) Wiederholen der Schritte b) bis f) für nachfolgende Videobilder.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt der Erzeugung eines Farbvideoanzeigesignals aus den Lauflängen und den entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten die Schritte umfaßt: Erzeugen des Startpixels für jede Lauflänge unter Verwendung der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten und Erzeugen der verbleibenden Pixel in der Lauflänge durch Interpolieren eines weichen Farbübergangs zu dem Startpixel der nächsten Lauflänge.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der Schritt des Speicherns der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten in einem Feld in einer Pufferspeichereinrichtung (58, 60, 158, 160) die Schritte umfaßt: Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten in einem ersten Pufferspeicher (58, 158) bis ein erster Satz von Daten für ein erstes Bild vollständig ist, Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten eines nächsten Satzes von Bilddaten in einem zweiten Pufferspeicher (60, 160) bis dieses nächste Bild vollständig ist, und Wiederholen der Schritte des Speicherns in dem ersten und dem zweiten Pufferspeicher (58, 60, 158, 160) für nachfolgende Bilddaten.

14. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem im Rahmen des Kompressionsverfahrens die Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes der digitalisierten Signale in einer Tabelle formuliert worden sind, welche Abtastzeilen darstellt, die sich von einer Abtastzeile in einem Bild zu der in Abtastrichtung nächsten benachbarten Abtastzeile nicht unterscheiden, und dies für jedes Bild, wobei das Verfahren weiter die Schritte umfaßt: Decodieren der Tabelle von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes und Erzeugen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten Farbcodes für die benachbarten Abtastzeilen.

15. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem im Rahmen des Kompressionsverfahrens charakteristische Kanten einer bildhaften Darstellung, die sich bewegt haben und als aufeinanderfolgende Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes in wenigstens einer Abtastzeile bestimmt wurden, in eine Tabelle für jedes Bild eingefügt worden sind, welche Veränderungen in den aufeinanderfolgenden Kombinationen darstellt, um so eine Bewegung der Kanten von einem Bild zu einem anderen Bild darzustellen, wobei das Verfahren ferner den Schritt der Speicherung dieser Veränderungen in den aufeinanderfolgenden Kombinationen in einem Feld umfaßt.

16. System zum Dekomprimieren von in einem Kompressionssystem komprimierten Farbvideodaten, wobei die Videodaten eine erste Mehrzahl von digitalisierten Signalen umfassen, welche Kombinationen von Pixellauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes für wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines ersten Videobilds darstellen, und Kombinationen von Pixellauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes umfassen, welche sich für nachfolgende Videobilder geändert haben, wobei das Kompressionssystem eine erste Nachschlagetabelle (120) von komprimierten digitalen Farbcodes für drei entsprechende digitale Farbkomponenten umfaßt, wobei die komprimierten digitalen Farbcodes eine ausgewählte Zahl von Farbkombinationen für die drei digitalen Farbkomponenten darstellen, wobei die ausgewählte Zahl im voraus nach den visuell bedeutsamsten Farbkombinationen, die voraussichtlich in dem Bild vorkommen, festgelegt wird, wobei jede Lauflänge diejenige Zahl von aufeinanderfolgenden Pixeln umfaßt, welche die selben komprimierten digitalen Farbcodes aufweisen, wobei die entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes ausgewählte der komprimierten digitalen Farbcodes der ersten Nachschlagetabelle darstellen, wobei die Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbkomponentencodes eine erste Digitalwortgröße besitzen und wobei die entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes eine zweite Digitalwortgröße besitzen, wobei das System ferner umfaßt:

a) Empfangsmittel (52) zum Empfangen der ersten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche Lauflängen und entsprechende komprimierte digitale Farbcodes für wenigstens einen Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines ersten Bilds darstellen,

b) Mittel (236) zum Empfangen von Veränderungen in Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes, nämlich Veränderungen von dem Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen des ersten Bilds zu einem entsprechenden Teil einer Mehrzahl von Abtastzeilen eines momentanen Bilds,

c) Mittel (45, 145) zum Erstellen einer zweiten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, welche das momentane Bild definieren, anhand der ersten Mehrzahl von digitalisierten Signalen, die das erste Bild definieren, und der Veränderungen von dem ersten Bild zu dem momentanen Bild,

d) Mittel (56, 248) zum Decodieren der entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes der zweiten Mehrzahl von digitalisierten Signalen nach Maßgabe einer zweiten Nachschlagetabelle (248), welche der ersten Nachschlagetabelle (120) ähnlich ist, um die entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten für jede Lauflänge zu erhalten, wobei die entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten eine dritte, vierte bzw. fünfte Digitalwortgröße besitzen,

e) Mittel (54, 154, 250) zum Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten in einem Feld in einer Pufferspeichereinrichtung (58, 60, 158, 160) und

f) Mittel (61, 161) zum Erzeugen eines Farbvideoanzeigesignals aus der Lauflänge und den entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten für das momentane Bild durch Erzeugen der Pixel in jeder Lauflänge von einem Startpixel für die Lauflänge zu einem Endpixel für die Lauflänge und zum analogen Erzeugen von Farbvideoanzeigesignalen für alle nachfolgenden Bilder.

17. System nach Anspruch 16, bei dem die Mittel (61, 161) zum Erzeugen eines Farbvideoanzeigesignals aus der Lauflänge und den entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten Mittel zum Erzeugen des Startpixels für jede Lauflänge unter Verwendung der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten umfassen sowie Mittel zum Erzeugen der verbleibenden Pixel in der Lauflänge durch Interpolieren eines weichen Farbübergangs zum Startpixel der nächsten Lauflänge umfassen.

18. System nach Anspruch 16, bei dem die Mittel (54, 154, 250) zum Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten in einem Feld in einer Pufferspeichereinrichtung (58, 60, 158, 160) Mittel zum Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten in einem ersten Pufferspeicher (58, 158), bis ein erster Satz der Daten für ein erstes Bild vollständig ist, zum Speichern der Lauflängen und der entsprechenden drei digitalen Farbkomponenten eines nächsten Satzes von Buddaten in einem zweiten Pufferspeicher (60, 160), bis das nächste Bild vollständig ist, und zum Wiederholen der Schritte des Speicherns in dem ersten und dem zweiten Pufferspeicher (18, 60, 158, 160) für nachfolgende Bilddaten umfassen.

19. System nach Anspruch 16, bei dem in dem Kompressionssystem die Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes der digitalisierten Signale in einer Tabelle formuliert worden sind, welche Abtastzeilen darstellt, die sich von einer Abtastzeile in einem Bild zu der in Abtastrichtung nächsten benachbarten Abtastzeile nicht unterscheiden, und zwar für jedes Bild, wobei das System ferner Mittel (24) zum Decodieren der Tabelle von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes umfaßt sowie Mittel zum Erzeugen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten Farbcodes für die benachbarten Abtastzeilen umfaßt.

20. System nach Anspruch 16, bei dem in dem Kompressionssystem charakteristische Kanten einer bildhaften Darstellung, die sich bewegt haben und als aufeinanderfolgende Kombinationen von Lauflängen und entsprechenden komprimierten digitalen Farbcodes in wenigstens einer Abtastzeile bestimmt wurden, in eine Tabelle für jedes Bild eingefügt worden sind, welche Veränderungen in den aufeinanderfolgenden Kombinationen darstellt, um so eine Bewegung der Ränder von einem Bild zu einem anderen Bild darzustellen, wobei das System ferner Mittel (242) zum Speichern der Veränderungen in den aufeinanderfolgenden Kombinationen in einem Feld umfaßt.