DE69321896T2

DE69321896T2 - Gerät und Verfahren zur Verarbeitung von digitalen Bildsignalen

Info

Publication number: DE69321896T2
Application number: DE69321896T
Authority: DE
Inventors: Yanagihara C/O Sony Corporation Tokyo Naofume
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2013-06-26
Also published as: EP0582819A3; CA2099627C; EP0582819B1; JPH0622292A; US5374958A; KR100299202B1; KR940001728A; JP3245977B2; EP0582819A2; DE69321896D1; CA2099627A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Komprimierung und Übertragung von digitalen Bildsignalen unter Verwendung eines orthogonalen Transformationsverfahrens und einer Quantisierung der so erhaltenen Transformationskoeffizienten zur Erzeugung komprimierter Daten.
Ein digitaler VTR, welcher ein digitales Videosignal mittels z. B. rotierenden Köpfen auf ein Magnetband aufzeichnet, komprimiert vor der Aufzeichnung der Daten auf typische Weise die digitalen Daten unter Verwendung einer hochwirksamen Codierungstechnik. Eine derartige Codierungstechnik ist eine diskrete Cosinustransformation (DCT), bei welcher ein Einzelbild eines Bildes in Blöcke von z. B. 8 · 8 Elemente umgesetzt wird. Jeder dieser Bilddatenblöcke wird dann in einen Block von 8 · 8 Koeffizientendaten transformiert, welche unter Verwendung eines Codierungsverfahrens mit einem Code variabler Länge komprimiert werden, wie z. B. ein Codierungsverfahren mit einem Code von laufender Länge, gefolgt von einem Codierungsprozeß mittels eines Huffman-Codes. Die so komprimierten Daten weisen ein Codesignal auf, welches einer Einzelbildsegmentation unterzogen wird, d. h. das Codesignal wird in Datenbereichen einer vorgegebenen Anzahl von Synchronisationsblöcken plaziert und mit einem Synchronisationssignal und einem ID-Signal kombiniert. Das in Einzelbilder segmentierte Signal wird zur Aufzeichnung an die rotierenden Köpfe übertragen.
Um die auf einer Spur aufgezeichnete Datenmenge zu steuern, damit diese einen vorgegebenen Betrag annimmt, werden vor der Codierung der Koeffizientendaten mit einem Code variabler Länge die Koeffizientendaten unter Verwendung einer Quantisie rungsschrittgröße quantisiert, welche ausgewählt worden ist, um einen bestimmten Betrag von quantisierten Daten zu erzeugen. Es wird bevorzugt, daß die Steuerung der Datenmenge, welche auch als Pufferverarbeitung bezeichnet wird, die Frequenzverteilung der Koeffizientendaten und die Wirkung der Quantisierung auf die Bildqualität des wiedergegebenen Bildes berücksichtigt.
Insbesondere werden in der Regel die Transformationskoeffizienten mit einer hohen Frequenz mit einer großen Quantisierungsschrittgröße quantisiert, was ein grob quantisiertes Bild ergibt, wohingegen die Transformationskoeffizienten mit einer niedrigen Frequenz mit einer kleinen Quantisierungsschrittgröße quantisiert werden, was zu einem fein quantisierten Bild führt. Dieses Verfahren führt zu einer größeren Quantisierungsverzerrung bei den hochfrequenten Komponenten eines wiedergegebenen Bildes als bei dessen niederfrequenten Komponenten, was akzeptabel ist, da die Quantisierungsverzerrung bei den hochfrequenten Komponenten eines Bildes weniger wahrnehmbar ist als die Quantisierungsverzerrung bei den niederfrequenten Komponenten eines Bildes.
Um das Quantisierungsrauschen bei den hochfrequenten Komponenten zu verringern, ist bereits die Verwendung sowohl eines Abrundungsverfahrens als auch eines Abschneideverfahrens vorgeschlagen worden, wobei ein Abrundungsverfahren verwendet wird, wenn die hochfrequenten Koeffizienten quantisiert werden, und ein Abschneideverfahren verwendet wird, wenn die niederfrequenten Koeffizienten quantisiert werden. Bei dieser Methode kann, da das bildhafte Muster eines Blocks berücksichtigt wird, in gewissem Grade die Qualitätsverschlechterung eines wiedergegebenen Bildes verhindert werden. Jedoch wirkt sich das Abrundungsverfahren nachteilig auf das Signal-Rausch- Verhältnis des wiedergegebenen Signals aus.
Die Quantisierungsverzerrung ist weniger wahrnehmbar bei einem feinem bildhaften Muster als bei einem Muster, welches einen Rand abbildet. Ein Block mit einem feinen bildhaften Muster besitzt hochfrequente Komponenten. Wenn jedoch die hochfrequente Komponenten in einem Block einen Rand abbilden, dann ist die Verzerrung aufgrund der Quantisierung der hochfrequenten Koeffizientendaten wahrnehmbar.
Die EP-A-239 076 offenbart eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals mit den Merkmalen der Oberbegriffe der beigefügten Patentansprüche 1 und 7. Diese bekannte Vorrichtung ist ein Codierer, welcher auf eine Folge von Koeffizientenblöcken reagiert, von denen jeder aus einer Vielzahl von orthogonal transformierten Koeffizienten zusammengesetzt ist, welche einer vorhersagenden Codierung und einer orthogonalen Transformation unterworfen wurden, wobei die Koeffizientenblöcke mittels einer Klassifizierungsschaltung in eine Vielzahl von Sätzen klassifiziert werden, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches repräsentativ für die Sätze ist. Eine Quantisierungseinheit, eine Codeumsetzungseinheit und eine Koeffizientenauswahleinheit werden durch das Steuersignal gesteuert, um die Quantisierungscharakteristiken, die Codeumsetzungscharakteristiken und die Koeffizientenauswahlcharakteristiken auszuwählen.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein digitales Bildsignal in einer Weise zu komprimieren, welche die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die hochfrequenten Komponenten, welche einen Bildblock repräsentieren, mit einer weniger wahrnehmbaren Verzerrung zu komprimieren.
Es ist noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein digitales Bildsignal in einer Weise zu komprimieren, welche die Information über Ränder in dem Bild sichert, wodurch die bemerkbare Auflösung in einem dekomprimierten Bild verbessert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die die Farbe eines Bildes repräsentierenden Daten stärker als die die Luminanz eines Bildes repräsentierenden Daten zu komprimieren, so daß die durch die Komprimierung eingebrachte Verzerrung weniger wahrnehmbar ist.
Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, und ein Verfahren, wie es im Anspruch 7 beansprucht ist, gelöst.
Gemäß einem Aspekt wird ein digitales Bildsignal in Blöcke von Bilddaten segmentiert, welche mittels einer orthogonalen Transformation in Blöcke von Koeffizientendaten transformiert werden, welche einen Gleichstrom-Koeffizienten und eine Vielzahl von Wechselstrom-Koeffizienten aufweisen. Die Wechselstrom-Koeffizienten werden unter Verwendung eines ausgewählten Quantisierungsschritts quantisiert, um quantisierte Daten zu erzeugen, welche mit einem Code variabler Länge codiert werden. Der Quantisierungsschritt wird entsprechend eines Aktivitätscodes durch Vergleich der Wechselstrom-Koeffizienten mit einer Vielzahl von Schwellenwerten ausgewählt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein digitales Bildsignal in Blöcke von Bilddaten segmentiert, welche mittels einer orthogonalen Transformation in Blöcke von Koeffizientendaten transformiert werden, welche einen Gleichstrom-Koeffizienten und eine Vielzahl von Wechselstrom-Koeffizienten besitzen. Der Wert von jedem Wechselstrom-Koeffizienten wird mit einem ersten Schwellenwert verglichen, um ein Detektionsflag zu erzeugen. Die Werte von Wechselstrom-Koeffizienten in einem vorherbestimmten Teil von diesem Block werden mit zusätzlichen Schwellenwerten verglichen, um einen Satz von Vergleichsergebnissen zu erzeugen. Es wird in Übereinstimmung mit dem Satz von Vergleichsergebnissen und dem Detektionsflag ein Aktivitätscode erzeugt. Der Aktivitätscode entspricht einer hohen Aktivität, wenn das Detektionsflag anzeigt, daß der Wert von mindestens einem der Wechselstrom-Koeffizienten den ersten Schwellenwert überschritten hat. Gemäß diesem Aktivitätscode wird ein Quantisierungsschritt ausgewählt. Die Wechselstrom- Koeffizienten werden unter Verwendung des ausgewählten Quantisierungsschritts quantisiert, um quantisierte Daten zu erzeugen, welche mit einem Code variabler Länge codiert werden.
Die oben genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich in der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden, in welchen entsprechende Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.
Fig. 1A und 1B sind schematische Darstellungen, welche Makroblöcke nach verschiedenen Videoübertragungssystemen darstellen;
Fig. 2 ist eine Darstellung, welche eine Abtastfolge für Koeffizienten in einem Standbildblock darstellt;
Fig. 3A bis 3C stellen dar, wie Rändern in einem Bild mittels Koeffizientendaten dargestellt werden;
Fig. 4 ist eine Darstellung, welche einen Aktivitätsdetektionsbereich in einen Block von Koeffizientendaten veranschaulicht;
Fig. 5 ist eine Darstellung, welche die Bereichszahlen für die Koeffizienten in einem Standbildblock veranschaulicht;
Fig. 6 ist eine Tabelle, welche die Sätze von Quantisierungsschritten zeigt;
Fig. 7A und 7B stellen Abbildungsverfahren dar, welche jeweils bei einer typischen Quantisierungstätigkeit und einer Quanti sierungstätigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden;
Fig. 8 ist eine Darstellung, welche die Formation eines Blocks von Koeffizientendaten, welche eine Bewegung repräsentieren, zeigt;
Fig. 9 ist eine Darstellung, welche eine Abtastfolge für Koeffizienten in einem Block von Koeffizienten darstellt, welcher eine Bewegung repräsentiert;
Fig. 10 ist eine Darstellung, welche die Bereichszahlen für die Koeffizienten in einem Block von Koeffizienten, welcher eine Bewegung repräsentiert, veranschaulicht;
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, welches eine Aufzeichnungsschaltung für einen digitalen VTR zeigt, bei welchem die vorliegende Erfindung angewendet wird;
Fig. 12 ist ein Blockschaltbild einer Quantisierungsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild einer Aktivitätsdetektionsschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild einer Schätzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 15 ist eine Darstellung, welche das Format eines Synchronisationsblocks gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird ein Quantisierungsschritt für einen Koeffizienten als eine Funktion ausgewählt, ob der Block, zu welchem der Koeffizient gehört, ein Standbild oder ein eine Bewegung enthaltendes Bild repräsentiert, und als eine Funktion der Frequenz, welche der Koeffizient repräsentiert.
Der Quantisierungsschritt wird außerdem ausgewählt als eine Funktion der Feinheit des bildhaften Musters des Bildes, welches der Block darstellt. Hochfrequente Koeffizienten, welche ein feines bildliches Muster ohne eine Bewegung repräsentieren, werden mit einer großen Quantisierungsschrittgröße quantisiert, um die Menge der quantisierten hochfrequenten Koeffizientendaten zu beschränken, wodurch eine größere Kapazität eines festen Aufzeichnungsformats für niederfrequente Koeffizientendaten bereitgestellt wird.
Der Quantisierungsschritt wird ferner als eine Funktion davon ausgewählt, ob der Block einen Rand abbildet. Wenn das der Fall ist, wird der Block mit einer kleinen Quantisierungsschrittgröße quantisiert, um zu verhindern, daß durch den Quantisierungsprozeß eine Randinformation verlorengeht.
Darüber hinaus wird der Quantisierungsschritt auf der Basis ausgewählt, ob der Koeffizient eine Luminanz- oder Chrominanz- (Farb-)Information in einem Bild darstellt. Da eine grobe Quantisierung der Farbinformation weniger wahrnehmbar ist als eine große Quantisierung der Luminanzinformation, benutzt die vorliegende Erfindung ein Bereichsverschiebungsverfahren, um die Chrominanzinformation gröber zu quantisieren, wodurch eine größere Kapazität eines festen Aufzeichnungsformat für die Luminanzinformation verfügbar gemacht wird und die wahrgenommene Auflösung eines wiedergegebenen Bildes verbessert wird.
Ein Makroblock umfaßt eine Vielzahl von Blöcken, von denen jeder eine Anordnung von Koeffizientendaten aus 8 Elementen · 8 Reihen darstellt. Zum Beispiel bilden in dem Fall von Videodaten entsprechend dem 525/60-Komponentensystem mit vier Blöcken von Luminanzdaten Y für die zwei Blöcke von Chrominanzdaten U und V, d. h. Y : U : V = 4 : 1 : 1, wie in Fig. 1A gezeigt ist, vier Y-Blöcke, ein U-Block und ein V-Block an derselben Position in einem Einzelbild einen Makroblock. Wenn die Abtastfrequenz 4 fsc (fsc ist eine Farbunterträgerfrequenz) beträgt, umfaßt ein Einzelbild eines Bildes 910 Abtastproben · 525 Zeilen. Der sichtbare Teil von diesem Bild beträgt 720 Abtastproben · 525 Zeilen. Der sichtbare Teil von diesem Bild beträgt 720 Abtastproben · 480 Zeilen. Bei diesem System beträgt die Gesamtanzahl der Blöcke in einem Einzelbild ((720 · 6/4) · 480)/ (8 · 8) = 8100. Die Anzahl von Makroblöcken in einem Einzelbild beträgt 8100/6 = 1350.
In dem Fall von Videodaten, welche dem 625/50-Komponentensystem mit Luminanz- und Chrominanzdaten in dem in Figur iß gezeigten Verhältnis entsprechen, bildet eine Summe von 6 Blöcken, welche 4 Y-Blöcke, einen U-Block und einen V-Block in derselben Position in einem Einzelbild aufweisen, einen Makroblock.
Wenn die Bilddaten für einen Block ein Standbild repräsentieren oder ein Block nur einen kleinen Bewegungswert enthält, dann wird der Block unter Verwendung eines innerhalb des Einzelbildes stattfindenden Verfahrens komprimiert, welches nachfolgend beschrieben wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist besitzt ein Block von Koeffizientendaten in der oberen linken Ecke einen Gleichstrom-(DC-) Koeffizienten und in sämtlichen anderen Positionen Wechselstrom-Koeffizienten. Der 8 · 8-Block repräsentiert die gleiche Position in 2 Teilbildern eines Einzelbildes, d. h. in einem 4 · 8-Block für jedes der 2 Teilbilder. Ungerade numerierte Zeilen in dem Block entsprechen den Pixeldaten für das erste Teilbild, während geradzahlig numerierte Zeilen in dem Block den Pixeldaten für das zweite Teilbild entsprechen. Die Wechselstrom-Koeffizienten werden in einer Zickzackfolge von niederfrequenten Wechselstrom-Komponenten zu hochfrequenten Wechselstrom-Komponenten abgetastet, um ein Koeffizientensignal zu bilden.
Um die Quantisierungsschrittgröße zu bestimmen, welche bei einem Block von Koeffizientendaten benutzt werden soll, berücksichtigt die vorliegende Erfindung zwei Aspekte der Wech selstrom-Koeffizientendaten in einem Block, nämlich ob die Koeffizienten einen Rand eines Bildes repräsentieren oder ob die Koeffizienten ein feines bildhaftes Muster repräsentieren. Wenn der Block einen Rand repräsentiert, dann sollte er fein quantisiert werden, d. h. unter Verwendung einer kleinen Quantisierungsschrittgröße quantisiert werden, da die Quantisierungsverzerrung bei einem wiedergegebenen Rand besonders wahrnehmbar ist. Wenn der Block ein feines bildhaftes Muster repräsentiert, dann sollte er grob quantisiert werden, d. h. unter Verwendung einer großen Quantisierungsschrittgröße quantisiert werden, da die Quantisierungsverzerrung bei einem feinen bildhaften Muster nicht besonders wahrnehmbar ist.
Wie in Fig. 3A gezeigt ist, sind, wenn ein Block, welcher einen Rand in vertikaler Richtung repräsentiert, DCT-transformiert wird, die Koeffizientendaten, welche dem vertikalen Rand entsprechen, nur in der ersten Reihe des Koeffizientenblocks angeordnet. Wie in Fig. 3B gezeigt ist, sind, wenn ein Block, welcher einen Rand in der horizontalen Richtung repräsentiert, DCT-transformiert wird, die Koeffizientendaten, welche dem horizontalen Rand entsprechen, nur in der ersten Spalte des Koeffizientenblocks angeordnet. Wie in Fig. 3C gezeigt ist, sind, wenn ein Block, welcher einen Rand in der vertikalen Richtung mit einem kleinen Bewegungsbetrag repräsentiert und welcher DCT-transformiert wird, als ob es sich um ein Standbild handeln würde, die Koeffizientendaten in der ersten Reihe und der ersten Spalte des Koeffizientenblocks und außerdem in der oberen linken und unteren linken Ecke des Blocks angeordnet.
Aus diesem Grunde werden, um zu bestimmen, ob ein Block ein feines bildhaftes Muster im Unterschied zu einem vertikalen Rand, einem horizontalen Rand oder einem Rand mit einem kleinen Bewegungsbetrag repräsentiert, nur die Koeffizienten, welche im allgemeinen in der unteren rechte Ecke eines Koeffizientenblocks angeordnet sind, betrachtet. Speziell werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die in der unteren rechte Ecke angeord neten durch eine Schattierung gekennzeichneten Koeffizienten verwendet, um die Feinheit des bildhaften Musters in einem Block festzustellen, hier als der Aktivitätscode oder die Klasse des Blocks bezeichnet.
Insbesondere wird der absolute Wert von jedem der Koeffizienten, welche in dem schattierten Bereich eines Koeffizientenblocks angeordnet sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist, mit einem ersten Schwellenwert TH1 verglichen, um die Anzahl der Koeffizienten NH in dem schattierten Bereich zu erhalten, welche einen absoluten Wert aufweisen, der den ersten Schwellenwert TH1 überschreitet. Je höher der Wert von NH ist, um so feiner ist das bildhafte Muster, welches durch den Block repräsentiert wird.
Zusätzlich hängt der Aktivitätscode eines Blocks davon ab, ob irgendein Koeffizient eine vorgegebene Größe überschreitet, da der Bereich der Koeffizientenwerte in einer Huffman-Tabelle eingeschränkt ist, welche bei dem Codierungsprozeß mit einer variablen Länge verwendet wird, was nachfolgend detailliert diskutiert wird. Insbesondere wird der absolute Wert von jedem der Wechselstrom-Koeffizienten in dem gesamten Koeffizientenblock mit einem zweiten Schwellenwert TH2 verglichen, um zu bestimmen, ob irgendeiner von diesen Wechselstrom-Koeffizienten den zweiten Schwellenwert TH2 überschreitet. Wenn irgendein Wechselstrom-Koeffizient den zweiten Schwellenwert TH2 überschreitet, dann wird ein Flag NF auf "1" gesetzt. Andernfalls besitzt das Flag NF einen Wert von "0".
Der Aktivitätscode AT eines Blockes, welcher hier auch als die Aktivitätsklasse bezeichnet wird, ist in Tabelle 1 definiert. Tabelle 1
Die Klasse 0 repräsentiert die niedrigste Aktivität, die Klasse 1 repräsentiert die zweitniedrigste Aktivität, die Klasse 2 repräsentiert die zweithöchste Aktivität und die Klasse 3 repräsentiert die höchste Aktivität. Die Quantisierungsschrittgröße, welche für einen Block verwendet wird, ist proportional zu seinem Aktivitätscode, d. h. ein Block mit einer Aktivitätsklasse von 0 wird fein quantisiert, während ein Block mit einer Aktivitätsklasse von 3 grob quantisiert wird.
Die vorliegende Erfindung quantisiert niederfrequente Koeffizienten mit einer relativ kleinen Quantisierungsschrittgröße und hochfrequenten Koeffizienten mit einer relativ großen Quantisierungsschrittgröße. Insbesondere werden die Wechselstrom-Koeffizienten in einem Block mittels einer Bereichszahl klassifiziert, wobei die Bereichszahl generell proportional der Frequenz der Koeffizienten ist, d. h. eine hohe Bereichszahl zeigt einen Koeffizienten mit einer höheren Frequenz an. Der Grund, weshalb Koeffizienten in Bereiche aufgeteilt werden, liegt darin, daß Koeffizienten mit höheren Frequenzen mit geringer Auswirkung auf die Qualität des wiedergegebenen Bildes gröber quantisiert werden können als Koeffizienten mit niedrigen Frequenzen.
Fig. 5 zeigt jeden der Koeffizienten in einem Block und seine entsprechende Bereichszahl, ausgewählt aus den Bereichszahlen 0 bis 7. Während der Quantisierung der Koeffizienten wird ein Satz von Quantisierungsschrittgrößen verwendet, eine Schritt größe für jede Bereichszahl. Wie weiter unten im Detail erklärt wird, bestimmt für jeden Koeffizienten seine Position in einem Block seine Bereichszahl, welche dann wieder die Schrittgröße bestimmt, ausgewählt aus dem Satz von Quantisierungsschrittgröße, welcher verwendet wird, um den Koeffizienten zu quantisieren.
Die vorliegende Erfindung stellt die Quantisierungsschrittgröße q für einen Koeffizienten abhängig von seiner Aktivitätsklasse ein. Die eingestellte Quantisierungsschrittgröße ist die Originalschrittgröße plus einer Quantisierungsschrittgrößenanpassung, welche gleich der Aktivitätsklasse minus 1, AT - 1, ist. Auf diese Weise wird für einen Koeffizienten mit einem Aktivitätscode von 0 seine Quantisierungsschrittgröße auf q-1 verringert, so daß die Auflösung des entsprechenden Bildes vergrößert wird. Für einen Koeffizienten mit einem Aktivitätscode von 3 wird seine Quantisierungsschrittgröße auf q+2 vergrößert, so daß die Auflösung des entsprechenden Bildes relativ grob wird.
Im allgemeinen ist die Verschlechterung der Auflösung von Farbsignalen weniger wahrnehmbar als die Verschlechterung bei der Auflösung Luminanzsignale. Um aus dieser Tatsache Nutzen zu ziehen, verschiebt, d. h. vergrößert die vorliegende Erfindung die Bereichszahlen der Koeffizienten, welche einen Chrominanz-Information darstellen in einem Verfahren, welches hier als ein Bereichsverschiebungsverfahren bezeichnet wird. Die Koeffizienten, welche eine Luminanz-Information darstellen, werden bereichsmäßig nicht verschoben. Das Ergebnis ist eine Verringerung der Informationsmenge, welche verwendet wird, um die Chrominanz-Information darstellen, was zusätzliche Kapazität in einem Aufzeichnungsformat mit fester Größe für die Darstellung der Luminanz-Information verfügbar macht. Dies ist vorteilhaft, da ein dekomprimiertes Signal gemäß der vorliegenden Erfindung mit verbesserter Auflösung erscheint.
Insbesondere wird, wie in Tabelle 2 gezeigt ist, das Bereichsverschiebungsverfahren nicht bei Koeffizienten durchgeführt, welche das Luminanzsignal repräsentieren. Für die Chrominanzsignale U, V ist die Bereichsverschiebung eine Funktion der Aktivitätsklasse des Koeffizienten. Die Bereichsverschiebungswerte in Tabelle 2 werden zu den ursprünglichen Bereichszahlen addiert. Wenn die verschobene Bereichszahl die maximale Bereichszahl 7 überschreitet, wird die verschobene Bereichszahl auf die maximale Bereichszahl gesetzt. Die Tabelle 2 zeigt außerdem die Einstellung der Quantisierungsschrittgröße für einen Koeffizienten als eine Funktion seines Aktivitätscodes. Tabelle 2
Um die Gesamtmenge der komprimierten Daten, welche ein Bild repräsentieren, zu steuern, verwendet die vorliegende Erfindung eine Vielzahl von Sätzen von Quantisierungsschrittgrößen, wie in Fig. 6 gezeigt ist. In Fig. 6 repräsentiert SQ einen Näherungswert der Quadratwurzel von zwei, nämlich 1 + 1/4 + 1/8 + 1/32 = 1,40625. Die 16 Sätze von Quantisierungsschritten sind gekennzeichnet durch Quantisierungssatznummern 0 bis 15. In Fig. 6 entspricht eine Reihe einem Satz von Quantisierungsschrittgrößen. Jeder Satz besteht aus 8 Quantisierungsschrittgrößen, entsprechend für jede der Bereichszahlen 0 bis 7. Zum Beispiel besteht die Quantisierungssatzzahl 0 aus den folgenden Quantisierungsschrittgrößen:
(1 1 1 SQ 2 2*SQ 4 4*SQ)
Die Quantisierungssatzzahl ist proportional der Quantisierungsschrittgröße. Mit anderen Worten, je größer die Quantisierungssatzzahl um so gröber werden die Koeffizienten quantisiert. Da alle Quantisierungsschrittgrößen einen Wert besitzen, welcher eine Potenz von zwei ist, kann als Quantisierer eine einfache Teilungsschaltung verwendet werden.
Die Quantisierung hat das Abbilden von Bereichswerten auf einen Satz von Quantisierungschrittwerten zur Folge. Es ist typisch, daß die Bereiche über den Quantisierungsschrittwerten zentriert sind. Fig. 7A zeigt ein typisches Verfahren der Quantisierung. In Fig. 7A gibt es 17 Werte 0 bis 16, welche auf zwei quantisierte Werte 0, 16 abgebildet werden. Die Intervallmitte der quantisierten Werte beträgt (0 + 16)/2 = 8. Alle Werte, welche geringer als die Intervallmitte sind, werden auf den unteren quantisierten Wert abgebildet, während alle Werte, welche größer oder gleich der Intervallmitte sind, auf dem oberen quantisierten Wert 16 abgebildet werden. Allgemeiner ausgedrückt, die Koeffizientendaten C werden mittels eines Quantisierungsschritts D aufgeteilt und das Ergebnis wird gemäß der folgenden Gleichung auf eine quantisierte Zahl Q(C) beschnitten:
Q(C) = INT[{C + (D/2)}/D]
Diese Art von Quantisierung resultiert in einer mathematischen Minimierung der Verzerrung aufgrund der Quantisierung. Jedoch minimiert diese Art der Quantisierung nicht notwendigerweise die bildhafte Verzerrung in einem wiedergegebenen Bild.
Normalerweise repräsentieren die hochfrequenten Komponenten ein Bild, welches kleine Werte aufweist. Die Verwendung einer Abbildung unter Benutzung der Intervallmitte während der Quantisierung bewirkt, daß die kleinen Werte der hochfrequenten Komponenten auf einen Wert von 0 abgebildet werden, was die Effizienz des nachfolgenden Codierungsverfahren mit einem Code variabler Länge verbessert. Wenn jedoch das Bild ein bildhaf tes Muster aufweist, in welchem hochfrequente Koeffizienten mit großen Werten vorhanden sind, dann werden während einer typischen Quantisierungstätigkeit die hochfrequenten Komponenten auf eine größere Zahl, nämlich den oberen quantisierten Wert 16, abgebildet. Mit anderen Worten, während einer typischen Quantisierungstätigkeit werden die hochfrequenten Komponenten von großen Werten verstärkt. Auf diese Weise führt die Abbildung eine wahrnehmbare Verzerrung in ein wiedergegebenes Bild ein, was zu einer Wahrnehmung einer herabgesetzten Bildqualtität führt.
Die vorliegende Erfindung verwendet eine spezielle Art der Quantisierung, nämlich eine Abbildung, welche die optische Verzerrung minimiert.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die niederfrequenten Koeffizienten, d. h. die Koeffizienten mit einer Bereichszahl kleiner als 4, unter Anwendung einer konventionellen Abbildung unter Benutzung der Intervallmitte quantisiert, wie oben beschrieben worden ist.
Bei der vorliegenden Erfindung werden jedoch hochfrequente Koeffizienten, d. h. die Koeffizienten mit einer Bereichszahl von 4 oder größer, unter Verwendung einer Abbildung quantisiert, welche weniger Werte auf den oberen Quantisierungswert abbildet, wenn die Quantisierungsschrittgröße groß ist. Zum Beispiel ist eine spezielle Quantisierungsabbildung, hier auch als Abschneiden bezeichnet, durch die folgende Gleichung gegeben:
Q(C) = INT[{C + (D/2)}/D, D < 8
= INT[{C + INT (D/3)}/D], D ≥ 8
Wenn der Werte der Quantisierungsschrittgröße kleiner als 8 ist, wird das normale Abbildungsverfahren durchgeführt. Wenn der Wert der Quantisierungsschrittgröße 8 oder größer ist, wird das spezielle, in Fig. 7B gezeigte Abbildungsverfahren durchgeführt, bei welchem ein quantisierter Koeffizient auf einen niedrigeren quantisierten Wert abgebildet wird, wenn der Quotient aus der Division des Koeffizienten durch den Quantisierungsschritt ein Bruch mit einem Wert kleiner als 2/3 des Wertes des Quantisierungsschritts ist. Mit dieser speziellen Art der Quantisierungsabbildung wird bei großer Quantisierungsschrittgröße eine wahrnehmbare Quantisierungsverzerrung verringert. Da die typische Abbildung verwendet wird, wenn die Aktivitätsklasse des Blocks niedrig ist und wenn die Quantisierungsschrittgröße nicht groß ist, wird das Signal-Rausch- Verhältnis des wiedergegebenen Signals geeignet aufrechterhalten.
Zum Beispiel wird das normale Abbildungsverfahren bei Quantisierungs-Koeffizienten in allen Bereichen verwendet, wenn die Quantisierungssatzzahl 0 ausgewählt wird, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Wenn die Quantisierungssatzzahl 5 ausgewählt ist, wird das normale Abbildungsverfahren bei Quantisierungs- Koeffizienten in den Bereichen 0 bis 3 verwendet, und das spezielle Abbildungsverfahren wird bei der Quantisierung von Koeffizienten in den Bereichen 4 bis 7 verwendet. Wenn die Quantisierungssatzzahl 10 ausgewählt worden ist, wird das spezielle Abbildungsverfahren bei der Quantisierung von Koeffizienten in allen Bereichen verwendet.
Wenn die Bilddaten für einen Block eine Bewegung repräsentieren, wird der Block unter Verwendung eines innerhalb des Teilbildes stattfindenden Prozesses komprimiert, welcher sich von dem innerhalb des Einzelbildes stattfindenden Prozesses, welcher verwendet wird, um ein Standbild zu komprimieren, unterscheidet, wie nachstehend beschrieben wird.
In dem Fall des innerhalb eines Teilbildes stattfindenden DCT- Verfahrens werden 4 · 8 Koeffizientendaten für ein erstes Teilbild und 4 · 8 Koeffizientendaten für ein zweites Teilbild erzeugt. Die Koeffizientendaten des ersten Teilbildes und jene des zweiten Teilbildes bilden jeweils ein oberes und ein unte res Teil von einer 8 · 8-Matrix, wie in Fig. 8 gezeigt ist. Die Koeffizientendaten für das erste Teilbild enthalten eine Gleichstrom-Komponente DC1. Ebenso enthalten die Koeffizientendaten für das zweite Teilbild eine Gleichstrom-Komponente DC2.
Um eine Zunahme des Hardwareaufwandes einer Komprimierungsschaltung zu vermeiden, ist es wünschenswert, trotz der unterschiedlichen Zusammensetzung der 8 · 8-Koeffizientenblöcke in diesen Fällen die gleiche Hardware zur Komprimierung sowohl der Standbildkoeffizienten als auch der BewegtkKoeffizienten zu verwenden. Entsprechend wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Differenz-Wechselstrom-Komponente für das zweite Teilbild ΔDC2 = (DC1 - DC2) anstelle der Gleichstrom- Komponente DC2 für das zweite Teilbild verwendet.
Mit der Ausnahme eines Szenenwechsels zwischen Teilbildern sind die ersten und zweiten in einem Bewegungsblock repräsentierten Teilbilder gewöhnlich korreliert, d. h. der Wert der Differenz-Gleichstrom-Komponente liegt gewöhnlich sehr nahe bei 0. Auf diese Weise verhindert die Verwendung der Differenz-Gleichstrom-Komponente eine große Quantisierung der Koeffizienten in dem Block. Außerdem verringert die Verwendung der Differenz-Gleichstrom-Komponente die Quantisierungsverzerrung.
Es wird ein Bewegtblock betrachtet, welcher einen Aktivitätscode AT von 0 aufweist, d. h. er muß fein quantisiert werden, um eine große Auflösung zur Schau zu stellen.
Bei einem Bewegtblock wird statt der in Fig. 2 gezeigten die in Fig. 9 gezeigte Abtastfolge verwendet, um die Länge eines Durchlaufs von Koeffizienten mit einem Wert von 0 zu maximieren, was die Effizienz des Codierungsprozesses mit einem Code variabler Länge verbessert.
Für einen Bewegtblock wird statt der in Fig. 5 gezeigten Bereichszahldefinition die in Fig. 10 gezeigte Bereichszahldefi nition unter Berücksichtigung der Art, in welcher der Block ausgebildet ist, verwendet.
Es werden nun Beispiele zur Bestimmung eines Quantisierungsschritts für einen Koeffizienten aufgezeigt, welcher z. B. in der linken Spalte und benachbart zu der untersten Reihe eines Blocks von Koeffizientendaten angeordnet ist. Die Beispiele gelten für die Fälle, in welchen der Koeffizient Luminanzdaten für ein Standbild, Chrominanzdaten für ein Standbild, Luminanzdaten für ein Bewegtbild und Chrominanzdaten für ein Bewegtbild darstellt.
Es wird der Aktivitätscode für den Koeffizienten hergeleitet. Für ein Standbild wird der Aktivitätscode gemäß Tabelle 1 bestimmt. Als ein Beispiel wird angenommen, daß der Standbildblock keine Koeffizienten besitzt, welche den Schwellenwert TH2 überschreiten, und 7 Koeffizienten, welche den Schwellenwert TH1 überschreiten. Der Aktivitätscode AT für diesen Standbildblock ist 2. Für einen Bewegtblock ist der Aktivitätscode AT immer 0.
Es die Bereichszahl des Koeffizienten hergeleitet. Für ein Standbild wird die Fig. 5 mit dem Ergebnis verwendet, daß die Bereichszahl gleich 3 ist. Für ein Bewegtbild wird Fig. 10 mit dem Ergebnis verwendet, daß die Bereichszahl 2 ist. Die Beispiele an dieser Stelle sind:
Das Bereichsverschiebungsverfahren wird gemäß Tabelle 2 durchgeführt. Die Luminanzdaten bleiben unberührt. Die Bereichszahl des Chrominanz-Koeffizienten für den Standbildblock wird um 3 verschoben, da der Block eine Aktivitätsklasse von 2 aufweist. Die Bereichszahl des Chrominanz-Koeffizienten für den Be wegtblock wird um 2 verschoben, da der Bewegtblock eine Aktivitätsklasse von 2 aufweist. Die Beispiel nach dem Bereichsverschiebeverfahren sind:
Es wird ein nicht eingestellter Quantisierungsschritt hergeleitet. Die Sätze von Quantisierungsschritten sind in Fig. 6 gezeigt. Es wird angenommen, daß der Quantisierungssatz 5 ausgewählt ist, da er dem Maximalbetrag von quantisierten Daten weniger als ein vorgegebener Betrag entspricht, wie es im Detail weiter unten erklärt wird. Dieser Satz 5 umfaßt die folgenden Quantisierungsschritte:
Die Bereichszahlen der Luminanz-Koeffizienten für die Standbild- und Bewegtblöcke legen fest, daß der Quantisierungsschritt q in diesen Beispielen 4*SQ beträgt. Die Bereichszahl des Chrominanz-Koeffizienten für den Standbildblock beträgt 6, somit beträgt sein Quantisierungsschritt 8*SQ. Die Bereichszahl der Chrominanz-Koeffizienten für den Bewegtblock beträgt 4, somit beträgt sein Quantisierungsschritt 8. An diesem Punkt sind die Beispiele wie folgt:
Der Quantisierungsschritt für den Koeffizienten wird auf der Basis der Aktivitätsklasse des Blocks entsprechend Tabelle 2 eingestellt. Der Standbildblock besitzt eine Aktivitätsklasse von 2, daher werden seine Koeffizienten auf q + 1 eingestellt. Der Bewegtblock besitzt eine Aktivitätsklasse von 0, daher werden seine Koeffizienten auf q - 1 eingestellt. An diesem Punkt werden die Beispiele wie folgt:
Die Bereichszahlen für die Luminanz-Koeffizienten in dem Standbildblock und dem Bewegtblock sind kleiner als 4, somit sind diese Koeffizienten nicht für die spezielle Quantisierungsabbildung oder die in Fig. 7B gezeigte Abschneidung geeignet. Der Chrominanz-Koeffizienten für den Bewegtblock ist für die spezielle Quantisierungsabbildung geeignet, aber sein Quantisierungsschritt, wie er eingestellt ist, besitzt einen Wert kleiner als acht (D < 8), so daß während seiner Quantisierung die normale Abbildung mittels Intervallmitte durchgeführt wird. Der Chrominanz-Koeffizient für den Standbildblock besitzt eine Bereichszahl von mindestens vier, und sein Quantisierungsschritt besitzt einen Wert größer als 8 (D > 8), so daß das in Fig. 7B dargestellte spezielle Abbildungsverfahren während der Quantisierung dieses Koeffizienten verwendet wird, um die Wahrnehmbarkeit des Rauschens, welches durch die Quantisierungsoperation eingebracht wird, zu verringern.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform einer digitalen Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche Teil des Aufzeichnungssystems eines digitalen VTR ist. In Fig. 11 ist ein Eingangsanschluß 1 vorgesehen, um digitalisierte Videodaten zu empfangen und um die digitalisierten Videodaten einer Blocksegmentierungsschaltung 2 zuzuführen.
Die Blocksegmentierungsschaltung 2 ist tätig, um Videodaten mittels einer verschachtelten Abtastfrequenz in einen 8 · 8- Block von Bilddaten zu segmentieren. Mit anderen Worten, es werden zwei 4 · 8-Blöcke, welche an der gleichen Position in ersten und zweiten Teilbildern eines Einzelbildes vorhanden sind, zu einem 8 · 8-Block geformt. Die Blocksegmentierungsschaltung 2 ist außerdem tätig, um die in Blöcken aufgeteilten Bilddaten einer Umsetzungsschaltung 3 zuzuführen, welche dazu dient, die räumlichen Positionen einer Vielzahl von Makroblöcken von einem Einzelbild umzusetzen, um Fehler aufgrund von Signalausfällen, Bandkratzern, Klumpenbildung am Kopf usw. zu beseitigen. Eine derartige Beseitigung verringert die Verschlechterung der Qualität eines wiedergegebenen Bildes. Bei dieser Ausführungsform setzt die Umsetzungsschaltung 3 gleichzeitig fünf Makroblöcke um. Die Umsetzungsschaltung 3 führt die umgesetzten Makroblöcke einer DCT-Schaltung 4 und einer Bewegungs-Detektionsschaltung 5 zu.
Die DCT-Schaltung 4 ist ausgelegt, um 8 · 8-Blöcke von Koeffizientendaten zu erzeugen, wobei jeder Block einen Gleichstromkomponenten-Koeffizienten und Wechselstromkomponenten-Koeffizienten enthält. Die Gleichstrom-Komponenten der 8 · 8-Koeffizientendaten, welche durch die DCT-Schaltung 4 erzeugt werden, werden direkt ohne eine Komprimierung an eine Einzelbild- Segmentierungsschaltung 13 übertragen. Die Wechselstrom- Komponenten werden komprimiert und dann der Einzelbild- Segmentierungsschaltung 13 zugeführt.
Die Bewegungs-Detektionsschaltung 5 ist tätig, um zu bestimmen, ob jeder Block ein Standbild ist oder ob ein Block eine Bewegung enthält. Die Bewegungs-Detektionsschaltung 5 führt bei den ihr zuführten Bilddaten eine Hadamard-Transformation durch und untersucht die Transformations-Koeffizientendaten in der vertikalen Richtung eines 8 · 8-Koeffizientensblocks. Eine Hadamard-Transformation ist insbesondere wirksam bei der Digitalisierung von Bildern mit Rändern, und daher ist es günstig, diese zu benutzen. Alternativ kann die Bewegung eines Blocks aus dem absoluten Wert der Differenz in den Daten an denselben Positionen in aufeinander folgenden Teilbildern festgestellt werden. Die Bewegungs-Detektionsschaltung 5 ist außerdem tätig, um ein Bewegungs-Flagsignal M einer Aktivitäts-Detektionsschaltung 8, einer Schätzschaltung 9 und der Einzelbild- Segmentierungsschaltung 13 zuzuführen.
Die Bewegungs-Detektionsschaltung ist weiterhin tätig, um ein Steuersignal an die DTC-Schaltung 4 zu legen, um ein im Inneren eines Einzelbildes stattfindendes DTC-Verfahren für einen Standbildblock auszuwählen, und ein ein im Inneren eines Teilbildes stattfindendes DTC-Verfahren für einen Block auszuwählen, der eine Bewegung repräsentiert.
Bei dem im Inneren eines Einzelbildes stattfindenden DTC- Verfahren erzeugt die DTC-Schaltung 4 Koeffizientendaten für einen 8 · 8-Block, welcher zwei verschachtelte 4 · 8-Blöcke an derselben Position in zwei Teilbildern repräsentiert, welche zeitlich benachbart sind, d. h. Daten von dem ersten 4 · 8-Block sind ungerade Zeilen des 8 · 8-Blocks und die Daten des zweiten 4 · 8-Blocks befinden sich in geradzahligen Zeilen des 8 · 8- Blocks.
Bei dem inneren Teilbild-DTC-Verfahren erzeugt die DTC- Schaltung 4 Koeffizientendaten für einen 8 · 8-Block, welcher zwei benachbarte oder nicht verschachtelte 4 · 8-Blöcke an derselben Position in einem ersten Teilbild und einem zweiten Teilbilder umfaßt, welche zeitlich benachbart sind, d. h. Daten von dem ersten 4 · 8-Block befinden sich auf den ersten vier Zeilen des 8 · 8-Blocks und Daten von dem zweiten 4 · 8-Block befinden sich auf den letzten vier Zeilen des 8 · 8-Blocks.
Die Wechselstrom-Komponenten werden einem Pufferspeicher 6 zugeführt und von dort an eine Quantisierungsschaltung 7 weitergeleitet. Der Pufferspeicher 6 dient dazu, die Koeffizienten zu verzögern bis die für sie geeignete Quantisierungsschrittgröße bestimmt ist.
Die Quantisierungsschaltung 7 ist geeignet, die Koeffizientendaten, welche Wechselstrom-Komponenten von einem Bildblock repräsentieren, zu quantisieren. Die Quantisierungsschaltung 7 ist im Detail in Fig. 12 dargestellt und wird nachfolgend diskutiert.
Der Quantisierungsschritt wird durch die Schätzschaltung 9 ausgewählt, um den größten Betrag der quantisierten Koeffizientendaten bereitzustellen, d. h. innerhalb eines vorbestimmten Betrags, welcher auf der Kapazität einer Spur eines Aufzeichnungsbandes basiert. Bei der vorliegenden Erfindung ist der Quantisierungsschritt für einen Koeffizienten eine Funktion von mehreren Faktoren, nämlich, ob der Koeffizient ein Standbild oder ein Bild mit einer Bewegung repräsentiert; der Feinheit des bildhaften Musters des Bildes, welches die Koeffizienten repräsentieren, d. h. des Aktivitätscodes des Koeffizienten; der Frequenz, welche der Koeffizient repräsentiert, d. h. der Bereichszahl des Koeffizienten, und ob der Koeffizient einen Luminanz- oder Chrominanz-Information repräsentiert.
Da eine Bildverarbeitung, wie z. B. ein Editieren, Teilbild für Teilbild oder Einzelbild für Einzelbild durchgeführt wird, ist es nützlich für die Datenmenge, welche für jedes Teilbild oder Einzelbild erzeugt wird, daß sie gleich oder kleiner als eine vorgegebene Menge ist. Die Menge der bei dem DTC-Verfahren und einem anschließenden Codierungsverfahren mit einem Code von variabler Länge erzeugten Daten hängt ab von dem bildhaften Muster in dem Bildblock. Es ist für die Quantisierungsschaltung 7 vorteilhaft, die Menge der Daten, welche einem Bild entsprechen, mit einer Einheit, welche kleiner als ein Einzelbild ist, zu steuern, hier als eine Puffereinheit bezeichnet, um die Datenerzeugungsschaltung zu vereinfachen, um z. B. die Verwendung von Speichern mit einer verringerten Kapazität in der Schaltung zu ermöglichen. Eine Puffereinheit besitzt die gleiche Größe wie eine Umsetzungseinheit von z. B. 5 Makroblöcken, wobei jeder Makroblock sechs Koeffizienten- (oder DTC-) Blöcke aufweist, wie in den Fig. 1A und 1B gezeigt ist.
Die Quantisierungsschaltung 7 ist ausgelegt, um die quantisierten Daten einer Codierungsschaltung 11 für einen Code von variabler Länge zuzuführen, welche dazu dient, eine Codierung mit einer laufenden Länge, eine Huffmann-Codierung, wie z. B. eine zweidimensionale Huffmann-Codierung, oder eine andere Art von Codierung zur Komprimierung der quantisierten Daten auszuführen. Bei der zweidimensionalen Huffmann-Codierung werden eine laufende Länge, welche eine Zahl von fortlaufenden quantisierten Koeffizienten mit dem Wert Null ist, und Nicht-Null- Koeffizientendatenwerte auf eine Huffmann-Tabelle angewendet, welche in einem ROM gespeichert ist, wodurch ein Code variabler Länge (codiertes Ausgangssignal) erzeugt wird und der Einzelbild-Segmentierungsschaltung 13 zugeführt wird. Die Wechselstrom-Komponenten eines transformierten Bilddatenblocks werden jeweils der Aktivitätsdetektionsschaltung 8 und der Schätzschaltung 9 zugeführt, welche jeweils in den Fig. 13 und 14 gezeigt sind.
Die Aktivitätsdetektionsschaltung 8 ist tätig, um einen Aktivitätscode AT auf der Basis der Feinheit eines bildhaften Musters in jedem transformierten Block zu erzeugen. Der Aktivitätscode AT besitzt eine Länge von 2 Bit, welche vier Aktivitätsklassen repräsentieren, und er wird verwendet, um die Verzerrung in einem wiedergegebenen Bild aufgrund des Quantisierungsrauschens zu verringern. Die Aktivitätsdetektionsschaltung 8 ist außerdem tätig, um den Aktivitätscode AT der Schätzschaltung 9 zuzuführen. Die Schätzschaltung 9 dient dazu, den Aktivitätscode AT der Einzelbild-Segmentierungsschaltung 13 zuzuführen.
Die Schätzschaltung 9 ist ausgelegt, um die optimalen Quantisierungsschrittgrößen für die Koeffizienten in einer Puffereinheit zu bestimmen und um eine Quantisierungssatzzahl QNo, welche diese Schrittgrößen identifiziert, sowohl der Quantisierungsschaltung 7 als auch der Einzelbild-Segmentierungsschaltung 13 zuzuführen. 16 Sätze von Quantisierungsschrittgrößen, identifiziert als Sätze 0 bis 15, sind in Fig. 6 gezeigt. Die Schätzschaltung 9 ist mit einer Huffmann- Tabelle 12 gekoppelt, welche ähnlich der Huffmann-Tabelle ist, welche in der Codierungsschaltung 11 für einen Code mit variabler Länge verwendet wird. Die Huffmann-Tabelle 12 dient dazu, Daten zu erzeugen, welche die Zahl der codierten Bits, welche durch die Huffmann-Codierung erzeugt werden, repräsentieren, wogegen die Huffmann-Tabelle, welche in der Schaltung 11 verwendet wird, dazu dient, aktuell codierte Daten zu erzeugen.
Die Schätzschaltung 9 führt die Quantisierungssatzzahl für die optimalen Quantisierungsschrittgrößen der Auswahlschaltung 10 zu, welche dazu dient, die Quantisierungsschaltung 7 zu steuern, um die Koeffizienten mit dem geeigneten Satz von Quantisierungsschritten zu quantisieren, und sie dient außerdem dazu die Quantisierungssatzzahl QNo der Einzelbild-Segmentierungsschaltung 13 zuzuführen.
Die Einzelbild-Segmentierungsschaltung 13 ist ausgelegt, um einen Codierungsprozeß für die oben erwähnten Daten, nämlich die Gleichstromkomponentendaten, die Wechselstromkomponentendaten, welche mit einem Code variabler Länge codiert worden sind, die Quantisierungssatzzahl QNo, das Bewegungsflag N und den Aktivitätscode AT mit einem Fehlerkorrekturcode durchzuführen. Die Einzelbild-Segmentierungsschaltung 13 ist außerdem ausgelegt, um die ihr zugeführten Daten in ein Einzelbildformat umzusetzen und um Synchronisationsblöcke, welche die vorher erwähnten Daten enthalten, zu erzeugen. Die Synchronisationsblöcke, welche ein in Fig. 15 gezeigtes Format aufweisen und welche weiter unten diskutiert werden, werden über eine Kanalcode-Codierungsschaltung zwei rotierenden Köpfen (nicht gezeigt) und einem Aufzeichnungsempfänger (ebenfalls nicht gezeigt) zur Aufzeichnung auf ein Magnetband zugeführt.
Die Bereichsdefinition und die Änderung der für einen Bewegungsblock durchgeführten Datenfolge sind der Einfachheit halber in Fig. 11 nicht gezeigt.
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform einer Quantisierungsschaltung 7 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wechselstrom-Koeffizientendaten werden von dem Puffer 6, gezeigt in Fig. 11, einem Eingangsanschluß 71 zugeführt, welcher mit einer Teilerschaltung 72 verbunden ist. Von der Auswahlschaltung 10, gezeigt in Fig. 11, wird der Teilerschaltung 72 ein Quantisierungsschritt zugeführt. Die Teilerschaltung 72 ist tätig, um jeden der Wechselstrom-Koeffizienten in einem DCT-Block mittels eines jeweiligen Quantisierungsschritts aufzuteilen, um jeweilige Quotienten zu erzeugen, und sie ist weiterhin tätig, um diesen Quotienten einer Abschneideschaltung 73 durchzuführen.
Der Quantisierungsschritt wird außerdem der Abschneideschaltung 73 zugeführt. Beim Beginn von jedem DCT-Block wird ein Reset-Signal an die Abschneideschaltung 73 angelegt. Die Abschneideschaltung 73 dient dazu, die Bereichszahl von jedem Koeffizienten auf der Basis der Zahl der Koeffizienten zu bestimmen, welche seit dem Reset-Signal zugeführt worden sind, und um den Quotienten auf einen ganzen Wert zu beschneiden, wobei entweder die normale in Fig. 7A gezeigte Abbildung mittels der Intervallmitte oder, wenn ein Koeffizient eine hohe Bereichszahl besitzt und der Quantisierungsschritt groß ist, die in Fig. 7B gezeigte Abbildung verwendet wird, bei welcher der Quotient der Aufteilung des Koeffizienten durch den Quantisierungsschritt auf einen unteren Wert abgebildet wird, wenn der Bruchwert des Quotienten kleiner als 2/3 des Quantisierungsschritts ist. Der quantisierte Koeffizient wird, wenn er unter Verwendung einer normalen oder einer speziellen Abbildung zu einem ganzzahligen beschnitten worden ist, einem Ausgangsanschluß 74 zugeführt.
Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform einer Aktivitäts- Detektionsschaltung 8 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Ein Eingangsanschluß 21 empfängt die Koeffizienten, welche die Wechselstrom-Komponenten in einem DCT-Block repräsentieren, und führt diese einer Abtastschaltung 22 und einer Berechnungsschaltung 24 für den absoluten Wert zu. Alle Koeffizienten für einen Block werden, im Gegensatz zu dessen Gleichstrom-Koeffizienten, der Berechnungsschaltung 24 für den absoluten Wert zugeführt. Die Abtastschaltung 22 wählt nur die hochfrequenten Koeffizienten, welche in dem schattierten Bereich der Fig. 4 gezeigt sind, aus und führt diese einer Berechnungsschaltung 23 für den absoluten Wert zu.
Die Berechnungsschaltungen 23 und 24 für den absoluten Wert setzten die Koeffizienten in absolute Werte um und führen diese absoluten Werte jeweils Vergleichsschaltungen 25 und 26 zu. Außerdem werden den Vergleichsschaltungen 25 und 26 jeweils Schwellenwerte TH1 und TH2, wie z. B. 4 und 235 zugeführt.
Wenn der Wert eines Koeffizienten TH1 oder größer ist, veranlaßt die Vergleichsschaltung 25 einen Zähler 27 seinen Zählwert NH zu inkrementieren. Wenn der Wert eines Koeffizienten TH2 oder mehr beträgt, erzeugt die Vergleichsschaltung 26 einen Impuls, welcher mittels eines Flip-Flops 28 gespeichert wird und als ein Flag NF verwendet wird. Der Zähler 27 und das Flip-Flop 28 werden bei Empfang eines DTC-Blocks zurückgesetzt.
Der Zählwert NH wird an Vergleichsschaltungen 29, 30 und 31 angelegt, denen jeweils Schwellenwerte TH3, TH4 und TH5 zugeführt werden.
Zum Beispiel können die Werte von TH3, TH4 und TH5 1, 5 und 10 betragen. Wenn der Zählwert NH den Schwellenwert überschreitet, welcher den Vergleichsschaltungen 29, 30 und 31 zugeführt wird, erzeugt jede von diesen Schaltungen jeweils Vergleichsausgangssignale mit einem relativ hohen Pegel. Die Ausgangssignale der Vergleichsschaltungen 29 und 30 werden einer logischen Schaltung 33 zugeführt. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 31 wird einem ODER-Gatter 32 zugeführt. Das Flip-Flop 28 führt das Flag NF dem anderen Eingang des ODER- Gatter 32 zu. Das ODER-Gatter 32 führt ein Ausgangssignal der logischen Schaltung 33 zu.
Der logischen Schaltung 33 wird das Bewegungsflagsignal M zugeführt. Blöcken mit einer Bewegung, wie sie durch die Bewegungs-Selektionsschaltung 5 detektiert worden sind, wird automatisch eine Aktivitätsklasse von 0 zugeteilt. Die logische Schaltung 33 ist tätig, um einen Aktivitätscode AT zu erzeugen, welcher die Klasse der Aktivität eines DCT-Blocks in Übereinstimmung mit Tabelle 1 und dem Bewegungsflagsignal repräsentiert, um den Aktivitätscode AT an einem Ausgangsanschluß 34 auszugeben.
Fig. 14 zeigt eine Ausführungsform einer Schätzschaltung 9 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Quantisierungsschaltungen 40&sub1; bis 40n sind ausgelegt, um die Wechselstrom-Koeffizienten, welche ihnen zuführt werden, unter Verwendung eines jeweiligen Satzes von Quantisierungszahlen von den in Fig. 6 gezeigten Quantisierungssätzen in Übereinstimmung mit einem Steuersignal von einer Steuerung 41 zu quantisieren und die quantisierten Daten Scannerschaltungen 42i bis 42n zuzuführen. Da es 16 Quantisierungssätze gibt, ist bei dieser Ausführungsform N = 16.
Die Steuerung 41 kann ein programmierbarer Mikroprozessor sein, welcher programmiert ist, um das Steuersignal für die Quantisierungsschaltungen 40&sub1; bis 40n auf der Basis des Aktivitätscodes AT und des Bewegungssignals M, welche ihm jeweils von der Aktivitätsdetektionsschaltung 8 und der Bewegungs- Detektionsschaltung 5 zugeführt werden, zu erzeugen. Wie ausgeführt worden ist, bestimmt die Aktivitätsdetektionsschaltung 8 für jeden DCT-Block einen Aktivitätscode 0, 1, 2 oder 3. Die Steuerung 41 stellt den Quantisierungsschritt q entsprechend der Aktivitätsklasse in Übereinstimmung mit Tabelle 2 ein. Wenn der eingestellte Quantisierungsschritt einen negativen Wert oder einen Wert größer als 15 besitzt, wird er jeweils auf 0 oder 15 beschnitten.
Zusätzlich dient die Steuerung 41 dazu, um auf der Basis einer Position in dem DCT-Block und dem Bewegungsflagsignal M zu bestimmen, welche der 8 Bereichszahlen für einen zu quantisierenden Koeffizienten geeignet sind. Da die Folge der Koeffizientendaten bekannt ist, basiert die Bereichsdefinition auf der zeitlichen Folge, in welcher die Koeffizienten zugeführt werden.
Darüber hinaus dient die Steuerung 41, da das Luminanzsignal und die Farbsignale in einer bekannten zeitlichen Folge zugeführt werden, weiterhin dazu, das Bereichsverschiebungsverfahren für die Farbsignale zu steuern. Jede Abtastschaltung 42&sub1; bis 42n ist tätig, um die quantisierten Daten in einer Abtastfolge, welche in Übereinstimmung mit dem ihr zugeführten Bewegungssignal M ausgewählt worden ist, abzutasten, und um die jeweiligen abgetasteten Daten Codierungsschaltungen 43&sub1; bis 43n für einen Code mit variabler Länge zuzuführen. Wenn das Bewegungssignal M anzeigt, daß die quantisierten Daten ein Standbild repräsentieren, dann ist die Abtastfolge so, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, wohingegen, wenn die quantisierten Daten ein Bild mit einer Bewegung repräsentieren, die Abtastfolge so ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist.
Die Codierungsschaltungen 43&sub1; bis 43n für einen Code mit variabler Länge sind jeweils ausgelegt, um bei den ihnen zugeführten Daten unter Verwendung der mit ihnen verbundenen Huffmann-Tabelle 12 eine zweidimensionale Huffmann-Codierung auszuführen. Wie ausgeführt worden ist, liefert die Huffmann- Tabelle 12 die Zahl von Bits, welche bei der Codierung unter Verwendung des gleichen Codes, wie er bei der Codierungsschaltung 11 für einen Code mit variabler Länge verwendet wird, erhalten werden, bei aktuellen Code-Koeffizienten. Die Codierungsschaltungen 43&sub1; bis 43n für einen Code mit variabler Länge führen die jeweiligen Zahlen Pufferspeichern 44&sub1; bis 44n zu, welche dazu dienen, um die ihnen zugeführten Zahlen zu addieren, um eine kumulative Gesamtsumme zu erzeugen und um diese kumulative Gesamtsumme einer Festsetzungsschaltung 45 zuzuführen. Jeder Pufferspeicher 44&sub1; bis 44n wird, nachdem 5 Makroblöcke (z. B.) in Folge empfangen worden sind, zurückgesetzt. Auf diese Weise erzeugt jeder Pufferspeicher eine kumulative Datenmenge, welche man für 5 Makroblöcke erhalten würde, welche mit einem der Quantisierungssätze von Fig. 6 codiert worden sind.
Die Festsetzungsschaltung 45 dient zur Bestimmung, welcher Satz von Quantisierungszahlen der größten Menge von codierten Daten für fünf Makroblöcke entspricht, der gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist, d. h. welcher Satz von Quantisierungszahlen die kleinsten Quantisierungsschritte besitzt, welche in der Praxis benutzt werden können. Die Festsetzungsschaltung 45 führt die geeignete Quantisierungszahl QNo der Auswahlschaltung 10, gezeigt in Fig. 11, über einen Ausgangsanschluß 46 zu.
Die Koeffizienten werden den Quantisierungsschaltungen 401 bis 4% über eine Umschalteschaltung 47 zugeführt. Koeffizienten, welche Wechselstrom-Komponenten von einem transformierten Bildblock repräsentieren, werden einem Ausgangsanschluß a der Umschalteschaltung 47 zugeführt, welche durch ein Steuersignal CT gesteuert wird. Eine Subtraktionsschaltung 48 führt einen Differenz-Gleichstrom-Wert ΔDC2 = (DC2 - DC1), gezeigt in Fig. 8 zu, auf der Basis der ihr zugeführten Signale einem Eingangsanschluß b der Umschalteschaltung 47 zu. Eine Gleichstrom- Komponente DC2 des transformierten Bildblocks in dem aktuellen Teilbild und eine verzögerte Gleichstrom-Komponente DC1 des transformierten Bildblocks in dem vorhergehenden Teilbild werden der Subtraktionsschaltung 48 zugeführt. Wenn der innerhalb des Einzelbildes stattfindende DCT-Prozeß für einen Standbildblock durchgeführt wird, wird der Anschluß a der Umschalteschaltung 47 ausgewählt, während, wenn der innerhalb des Teilbildes stattfindende DCT-Prozeß für einen Block mit einer Be wegung ausgeführt wird, der Anschluß b der Umschalteschaltung 47 ausgewählt wird, wenn der Differenz-Gleichstrom-Wert ΔDC2 zuzuführen ist.
Fig. 15 zeigt ein Format eines Synchronisationsblocks gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Länge eines Synchronisationsblocks beträgt z. B. 5 Bytes. Am Anfang des Synchronisationsblocks steht ein Block-Synchronisierungssignal SYNC mit einer Länge von 2 Bytes, gefolgt von einem ID-Signal, welches zwei Identifizierungs-Bytes umfaßt, ID0 und ID1, und einem Parity- Byte IDP. Ein Datenbereich besetzt 77 der verbleibenden 85 Bytes. Die letzten 8 Bytes des Synchronisationsblocks sind Parity-Bytes für einen inneren Codeteil eines Produktcodes. Alle Synchronisationsblöcke, welche auf einer Vielzahl von Spuren aufgezeichnet sind, sind aufeinanderfolgend adressiert.
Die Identifizierungs-Bytes ID0 und ID1 enthalten ein Einzelbild-ID, ein Formatidentifizierungs-Bit, ein Aufzeichnungs- Datentyp mit einer Länge von 2 Bytes, eine Synchronisationsblockadresse. Das Einzelbild ID wird immer invertiert, wenn ein Synchronisationsblock empfangen wird. Das Identifizierungs-Bit identifiziert gemäß dieser Ausführungsform das Format des digitalen VTR. Wenn der Wert des Identifizierungs-Bits "1" beträgt, repräsentiert dies das Format für den digitalen VTR. Wenn des Wert des Identifizierungs-Bits "0" beträgt, repräsentiert es ein anderes Format. Das Aufzeichnungsdaten- Identifizierungs-Bit repräsentiert den Typ der Aufzeichnungsdaten (wie z. B. Video oder Audio). Die Synchronisationsblockadresse enthält Daten eines Einzelbildes.
Am Anfang des Datenbereichs in dem Synchronisationsblock ist eine Quantisierungszahl QNo mit einer Länge von einem Byte zur Identifizierung des Satzes der Quantisierungsschrittgrößen, welche bei der Komprimierung der Daten verwendet wird, gefolgt von einem Hilfscode AUX mit einer Länge von einem Byte, vorgesehen. Die übrigen 75 Bytes des Datenbereichs sind entweder mit einem Code von variabler Länge codierte Koeffizientendaten oder ein äußerer Codeteil eines Paritäts-Produktcodes.
Der Hilfscode AUX in dem Datenbereich ist eine Art eines ID- Signals. Der Hilfscode AUX enthält Informationen über den Typ des Rundfunksystems eines Videosignals, eines Audiomodus usw. Die Quantisierungssatzzahl QNo und der Hilfscode AUX werden in dem Datenbereich aufgezeichnet, da der Fehlerkorrekturcode für die Daten in dem Datenbereich eine bessere Fehlerkorrekturleistung aufweist als der Fehlerkorrekturcode für das ID-Signal.
Wenn der Datenbereich codierte Koeffizientendaten enthält, wird er in einen Anfangsbereich mit einer Länge von z. B. 3 Bytes, gefolgt von vier Bereichen, von denen jeder eine Länge von d Bytes, z. B. von d = 18, aufweist, aufgeteilt. Der Anfangsbereich wird für hochfrequente Komponenten AC-H verwendet und er wird als ein fester AC-H-Bereich bezeichnet. Jeder Bereich von d Bytes ist aufgeteilt in einen Bereich von a Bytes, z. B. 12 Bytes und einen weiteren Bereich von a/2 Bytes, z. B. 6 Bytes. Die Bereiche von a Bytes werden für die Luminanz- Information in einem Makroblock verwendet. Zwei der Bereiche von a/2 Bytes werden für die Chrominanz-Information in einem Makroblock verwendet, und die anderen zwei Bereiche von a/2 Bytes werden für die hochfrequenten Daten in einem Makroblock verwendet, welche die Kapazität der vier Luminanzbereiche von einer Länge a, die zwei Chrominanzbereiche der Längen a/2 und dem Anfangs-AC-H-Bereich von einer Länge von 3 Bytes überschreiten.
Am Anfang von jedem Intervall von d Bytes in dem Bereich von a/2-Bytes befindet sich eine Luminanz-Gleichstromkomponente mit einer Länge von 9 Bits, welche einem von zwei Chrominanz- DC-Blöcken U, V von einem Makroblock entspricht. Der Gleichstromkomponente folgt unmittelbar ein Bewegungsflag M mit einer Länge von einem Bit, welches anzeigt, ob oder nicht der DCT-Block eine Bewegung repräsentiert, und ein Aktivitätscode AT. Der Rest des Bereiches von einem Byte enthält einen festen Betrag von komprimierten Chrominanzkoeffizientendaten und wird als ein Y AC-L-Bereich bezeichnet.
In den zweiten und vierten Intervallen von d Bytes, in dem Bereich von a/2 Bytes ist eine Chrominanz-Gleichstromkomponente mit einer Länge von neun Bits, welche einem von zwei Chrominanz-DC-Blöcke U, V von einem Makroblock entspricht. Der DC-Komponente folgt unmittelbar ein Bewegungsflag M mit einer Länge von einem Bit, welches anzeigt, ob oder nicht der DCT-Block eine Bewegung repräsentiert, und ein Aktivitätscode AT. Der Rest des Bereiches von a/2 Byte enthält einen festen Betrag von komprimierten Chrominanz-Koeffizientendaten und wird als ein C AC-L-Bereich bezeichnet.
In den ersten und dritten Intervallen von d Bytes wird der Bereich von a/2 Bytes als ein fester AC-H-Bereich bezeichnet und enthält die hochfrequenten Daten in einem Makroblock, welche die Kapazität der vier Luminanzbereiche der Länge a, der zwei Chrominanzbereiche der Länge a/2 und des Anfangs-AC-H- Bereichs von der Länge von 3 Bytes überschreiten.
Wenn ein Y AC-L-Bereich oder ein C AC-L-Bereich nicht vollständig gefüllt ist, enthält er einen unbeschriebenen Bereich, welcher als ein variabler AC-H-Bereich bezeichnet wird, welcher verwendet wird für den Überlauf von hochfrequenten Koeffizientendaten in einem Makroblock, welche die Kapazität der festen AC-H-Bereiche überschreiten.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Verschachtelungschaltung direkt nach der DCT- Schaltung 4 zur Umsetzung von Koeffizeinetendaten eingefügt werden, welche durch einen innnerhalb des Teilbildes stattfindenden DCT-Prozesses in einer Folge ähnlich dem Verschachtelungsabtastverfahren erhalten worden sind. Bei dieser Ausführungsform kann das nachfolgende Verfahren ohne der Notwendigkeit der Unterscheidung zwischen einem Stasndbildblock und einem eine Bewegung repräsentierenden Block durchgeführt wer den. Auf diese Weise können die Steuerungstätigkeiten und der Schaltungsaufbau vereinfacht werden.
Die oben beschriebene Ausführungsform ist für einen digitalen VTR gedacht, welcher digitale Videosignal auf einem Magnetband aufzeichnet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung darüberhinaus bei einem Medium, wie z. B. einer Platte, welches ein anderes als ein Band ist, verwendet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals, welche umfaßt:

eine Blocksegmentierungseinrichtung (2) zum Segmentieren der digitalen Bildsignale in Blöcke von Bilddaten;

eine orthogonale Transformationseinrichtung (4) zur orthogonalen Transformation der Blöcke von Bilddaten in Blöcke von Koeffizientendaten, wobei jeder transformierte Block einen Gleichstrom-Koeffizienten und eine Vielzahl von Wechselstrom- Koeffizienten besitzt;

eine Quantisierungseinrichtung (7) zur Quantisierung der Wechselstrom-Koeffizienten unter Verwendung eines ausgewählten Quantisierungsschritts, um quantisierte Daten zu erzeugen;

und eine Steuerungseinrichtung (9) zur Auswahl des ausgewählten Quantisierungsschritts in Übereinstimmumg mit einem Aktivitätscode,

sowie eine Codiereinrichtung (11) für einen Code variabler Länge zum Codieren der quantisierten Daten;

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Aktivitätsdetektionseinrichtung (8) eine erste Einrichtung zum Vergleichen eines Wertes von jedem der Wechselstrom-Koeffizienten in einem transformierten Block mit einem ersten Schwellenwert, um ein Detektionsflag zu erzeugen, eine zweite Einrichtung zum Vergleichen der Werte der Wechselstrom- Koeffizienten eines vorherbestimmten Teils des transformierten Blocks mit einem zusätzlichen Schwellenwert, um einen Satz von Vergleichsergebnissen zu erzeugen, und eine Einrichtung zur Erzeugung des Aktivitätscodes in Übereinstimmung mit den Vergleichsergebnissen und dem Detektionsflag enthält, wobei der Aktivitätscode einer hohen Aktivität entspricht, wenn das Detektionsflag anzeigt, daß der Wert von mindestens einem der Wechselstrom-Koeffizienten den ersten Schwellenwert überschreitet.

2. Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals nach Anspruch 1,

bei welcher die Steuerungseinrichtung (9) tätig ist, um aus einer Vielzahl von Quantisierungsschritten unterschiedlicher Größe einen Anfangsquantisierungsschritt zu erhalten, und um diesen Anfangsquantisierungsschritt als eine Funktion des Aktivitätscodes einzustellen, um den ausgewählten Quantisierungsschritt zu erzeugen.

3. Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals nach Anspruch 1 oder 2,

bei welcher die Steuerungseinrichtung (9) tätig ist, um eine Bereichszahl zu erzeugen, welche eine Position eines Wechselstrom-Koeffizienten in einem transformierten Koeffizientendatenblock repräsentiert, um diese Bereichszahl zu verschieben, wenn der Koeffizient eine Farbinformation repräsentiert, und um den ausgewählten Quantisierungsschritt als eine Funktion des Aktivitätscodes und der Bereichszahl zu bestimmen.

4. Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals nach Anspruch 1 oder 3,

bei welcher die Quantisierungseinrichtung (7) eine Einrichtung (72) zur Aufteilung des Koeffizienten mittels des ausgewählten Quantisierungsschritts, um einen Quotienten zu erzeugen, und eine Einrichtung (73) zur Umsetzung des Quotienten in eine ganze Zahl, abhängig davon, ob der ausgewählte Quantisierungsschritt größer als ein vorbestimmter Wert ist, enthält.

5. Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals nach Anspruch 4,

bei welcher die Einrichtung (73) zur Umsetzung des Quotienten in eine ganze Zahl zusätzlich auf eine Position reagiert, welche der Koeffizient in einem transformierten Koeffizientendatenblock einnimmt.

6. Vorrichtung zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals nach Anspruch 4,

bei welcher die Einrichtung (73) zur Umsetzung betriebsfähig ist den Quotienten auf einen niedrigeren Wert abzubilden, wenn der Quotient einen Teilwert besitzt, welcher kleiner als zwei Drittel eines Wertes des ausgewählten Quantisierungsschritts ist.

7. Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals, welches folgende Schritte aufweist:

Segmentieren (2) des digitalen Bildsignals in Blöcke von Bilddaten;

orthogonales Transformieren (4) der Blöcke von Bilddaten in Blöcke von Koeffizientendaten, wobei jeder transformierte Block einen Gleichstrom-Koeffizienten und eine Vielzahl von Wechselstrom-Koeffizienten besitzt;

Quantisieren (7) der Wechselstrom-Koeffizienten unter Verwendung eines ausgewählten Quantisierungsschritts, um quantisierte Daten zu erzeugen;

Codieren (11) der quantisierten Daten unter Verwendung eines Codes variabler Länge; und Auswählen (9) eines ausgewählten Quantisierungsschritts in Übereinstimmung mit einem Aktivitätscode,

gekennzeichnet durch die Schritte

Vergleichen (8) eines Wertes von jedem der Wechselstrom-Koeffizienten in einem transformierten Block mit einem ersten Schwellenwert, um ein Detektionsflag (NF) zu erzeugen;

Vergleichen (8) des Wertes des Wechselstrom-Koeffizienten eines vorbestimmten Teils in dem transformierten Block mit einem zusätzlichen Schwellenwert, um eine Satz von Vergleichsergebnissen zu erzeugen;

Erzeugen (8) des Aktivitätscodes in Übereinstimmumg mit dem Satz von Vergleichsergebnissen und dem Detektionsflag, wobei der Aktivitätscode einer starken Aktivität entspricht, wenn das Detektionsflag anzeigt, daß der Wert von mindestens einem der Wechselstrom-Koeffizienten den ersten Schwellenwert überschreitet.

8. Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals nach Anspruch 7,

bei welchem der Schritt des Auswählens das Erhalten eines Anfangsquantisierungsschritts aus einer Vielzahl von Quantisierungsschritten unterschiedlicher Größe, und das Einstellen des Anfangsquantisierungsschritts als eine Funktion des Aktivitätscodes enthält, um den ausgewählten Quantisierungsschritt zu erzeugen.

9. Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals nach Anspruch 7 oder 8,

bei welchem der Schritt des Auswählens das Erzeugen einer Bereichszahl, welche eine Position eines Wechselstrom-Koeffizienten in einem transformierteneffizientendatenblock repräsentiert;

das Verschieben der Bereichszahl, wenn der Koeffizient eine Farbinformation repräsentiert; und

das Bestimmen des ausgewählten Quantisierungsschritts als eine Funktion des Aktivitätscodes und der Bereichszahl enthält.

10. Verfahren zur Verarbeitung eines digitalen Bildsignals nach Anspruch 7 oder 9,

bei welchem der Quantisierungsschritt das Aufteilen des Koeffizienten durch den ausgewählten Quantisierungsschritt, um einen Quotienten zu erzeugen,

und das Umsetzen des Quotienten in eine ganze Zahl, abhängig davon, ob der ausgewählte Quantisierungsschritt größer als ein vorgegebener Wert ist, enthält.