DE69735307T2

DE69735307T2 - Vorrichtung und verfahren zur kodierung von bilddaten sowie verfahren zur bilddatenübertragung

Info

Publication number: DE69735307T2
Application number: DE69735307T
Authority: DE
Inventors: Nobuhisa-Sony Corporation OBIKANE; Kanji Sony Corporation MIHARA; Takuya-Sony Corporation KITAMURA
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2017-12-13
Also published as: KR100571685B1; WO1998026599A1; EP0888009B1; KR19990082486A; EP0888009A4; EP0888009A1; DE69735307D1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Videodaten-Codierungsvorrichtung und auf ein Videodaten-Codierungsverfahren, wobei die betreffende Vorrichtung und das betreffende Verfahren imstande sind, eine Codierung auszuführen, um eine Multiplexverarbeitung einer Mehrzahl, wie beispielsweise einer Anzahl n (n ≥ 2) von Videoprogrammen vorzunehmen und zu ermöglichen, dass die Übertragungsrate der Mehrzahl n von Videoprogrammen einen bestimmten Wert aufweist oder darunter liegt, sowie auf ein Videodaten-Übertragungsverfahren, welches imstande ist, verschiedene Zielcodierungsraten einer Mehrzahl n (n ≥ 2) von Videoprogrammen zuzuordnen, um auf einen bestimmten Wert oder darunter festgelegt zu werden, derart, dass Videoprogramme danach multiplexmässig verarbeitet werden, um deren Übertragung auszuführen.
Hintergrund-Technik
In den vergangenen Jahren sind zur Kompressionscodierung von Videodaten in weitem Umfang MPEG-(Bewegtbild-Expertengruppe)- oder MPEG2-Codierungen angewandt worden, bei denen eine MC-(Bewegungskompensations)-Verarbeitung und eine Redundanz-Reduktionsverarbeitung durch orthogonale Transformation, wie durch eine DCT-Transformation (diskrete Cosinus-Transformation), etc. kombiniert sind. Insbesondere die Videokompressions-Codierungstechnologie der MPEG2-Codierung und die Funktion des Kommunikationssatelliten sind kombiniert worden, um die digitale Bildübertragung zu realisieren. Ferner wird in Zukunft eine digitale Bildübertragung unter Heranziehung einer Bodenwelle realisiert.
Das Verdienst der digitalen Übertragung besteht darin, dass ermöglicht ist, dass eine größere Anzahl von Programmen auf demselben Übertragungspfad im Vergleich zur analogen Übertragung zu übertragen ist. Dies resultiert aus der Tatsache, dass das Bild kompressions-codiert werden kann.
Als Verfahren zur Ausführung einer größeren Anzahl von Programmen ist die als „statistische Multiplexverarbeitung" bezeichnete Technik vorgeschlagen worden. Die Technik der statistischen Multiplexverarbeitung ist ein Verfahren zur dynamischen Änderung von Übertragungsraten der jeweiligen Programme, um die Übertragungsrate, beispielsweise bezüglich des Programms abzusenken, in welchem eine Verschlechterung der Bildqualität sogar dann nicht auffällt, wenn die Übertragungsrate herabgesetzt ist, um dadurch eine größere Anzahl von Programmen auszuführen.
Ein Beispiel der Multiplexverarbeitung mit fester Rate in Bezug auf drei Programme, zum Beispiel einem Wetterbericht, Nachrichten und eines Theaterstücks ist in 1 zum Vergleich dargestellt. Auf der Abszisse ist der Ablauf der Zeit angegeben, und in der Ordinate ist die Zuordnung von Codierungsraten bezüglich der jeweiligen Programme angegeben. In dieser 1 behalten die jeweiligen Programme die beim Ausgangs- bzw. Anfangswert zugewiesene Codierungsrate bei und ändern sie nicht in Abhängigkeit von der Zeit. Die zunächst in diesem Fall zugewiesenen Werte sind solche zugewiesenen (zugeteilten) Werte, dass eine Verschlechterung in den Bereichen (zu den Zeiten), in denen eine Verschlechterung der Bildqualität bei den jeweiligen Programmen auffällt, in einen zulässigen Bereich fallen kann. Es sind nämlich mit Ausnahme jener Bereiche Bereichen mehr bzw. höhere Codierungsraten zugeordnet als erforderlich.
Im Unterschied dazu ist in 2 ein Beispiel gezeigt, bei dem vier Programme dadurch multiplexmässig verarbeitet werden, dass die Technik der statistischen Multiplexverarbeitung angewandt ist. In diesem Fall wird bewirkt, dass die Codierungsraten des Wetterberichts, der Nachrichten, des Theaterstücks 1 und des Theaterstücks 2 dynamisch geändert werden. In diesem Falle wird der Punkt ausgenutzt, dass der Umstand selten auftritt, gemäß dem Teile (Zeiten), in denen Verschlechterungen von Bildqualitäten der jeweiligen Programme auffällig werden, sich zur selben Zeit einander überlappen. Aus diesem Grunde können mit Rücksicht darauf, dass dann, wenn ein bestimmtes Programm der Teil ist, in welchem eine Verschlechterung in der Bildqualität auffällt und eine Verschlechterung in der Bildqualität eines anderen Programms sogar dann nicht auffällt, wenn die Codierungsrate abgesenkt ist, Codierungsraten des betreffenden anderen Programms in einem höheren Ausmaß dem Programm zugeordnet werden, in welchem die Verschlechterung in der Bildqualität auffällt. Auf diese Weise ist ermöglicht, eine größere Anzahl von Programmen als im gewöhnlichen Fall zu übertragen.
Unterdessen wird in konventioneller Weise bei der Speicherung eines Videoprogramms in Bezug auf ein Packungsmedium, wie beispielsweise einer digitalen Videodisk (DVD) oder einer Video-CD, eine Lösung in dem Codierungssystem zur Realisierung einer Kompressionscodierungs-Verarbeitung bezüglich der Videoinformation angewandt, um zuerst eine Codierungsschwierigkeit (Schwierigkeit) eines Bildes aus einem Material (Daten) zu messen, damit auf der Grundlage dessen Codierungsschwierigkeit eine Bit-Zuweisungs-(Verteilungs)-Verarbeitung aller Vollbilder der betreffenden Videoinformation ausgeführt wird, so dass diese in eine vorgegebene Anzahl von Bytes innerhalb der Aufzeichnungskapazität der Packungsmedien fallen.
Es wurde nämlich eine 2-(Zwei)-Durchlasscode-Verarbeitung zur vorläufigen Kompressionscodierung von nicht-komprimierten Videodaten ausgeführt, um die kompressions-codierte Datenmenge abzuschätzen und um danach den Kompressionsfaktor auf der Grundlage der abgeschätzten Datenmenge einzustellen und um die Kompressionscodierung derart auszuführen, dass die Datenmenge nach Vornahme der Kompressionscodierung gleich einem Wert in Übereinstimmung mit der Übertragungskapazität des Übertragungspfades wird.
Wenn eine Kompressionscodierung durch diese 2-Durchlass-Codierungsverarbeitung ausgeführt wird, besteht eine Notwendigkeit dafür, zweimal eine ähnliche bzw. entsprechende Kompressionscodierungsverarbeitung in Bezug auf dieselben nichtkomprimierten Videodaten zu realisieren. Da es unmöglich ist, die schließlich komprimierten Videodaten durch eine Kompressionscodierungsverarbeitung zu berechnen, und zwar sogar in dem Fall, dass versucht wird, eine Kompressionscodierung bei einer Mehrzahl von Programmen durch die statische Multiplexverarbeitung zum Zeitpunkt der digitalen Übertragung auszuführen, so dass diese in eine bestimmte Übertragungsrate fallen, um ihre Übertragung vorzunehmen, beansprucht dies zuviel Zeit. Es ist nämlich unmöglich, Bild-Videodaten auf Echtzeitbasis einer Kompressionscodierung zu unterziehen, wenn deren Übertragung auszuführen ist.
Die Erfindung ist in Anbetracht der tatsächlichen Umstände geschaffen worden, und ihre Aufgabe besteht darin, eine Videodaten-Codierungsvorrichtung, ein Video-Codierungsverfahren und ein Videodaten-Übertragungsverfahren bereitzustellen, um nach Vornahme einer Multiplexverarbeitung eine Übertragung einer Mehrzahl von Programmen im Wesentlichen in Echtzeit auszuführen, so dass diese in eine bestimmte Übertragungsrate fallen.
In EP-A-0 685 971 ist eine Video-Codierungsvorrichtung angegeben, die eine Codemengen-Schätzeinrichtung verwendet. In dieser Video-Codierungsvorrichtung wird eine Vielzahl von Codierern mit variabler Rate verwendet; ein Bild- bzw. Vollbildspeicher in jedem dieser Codierer wird dazu verwendet, eine ausreichende Zeitspanne für die Codemengen-Schätzeinrichtung bereitzustellen, um eine Verarbeitung zu beenden, bevor die Codierung auszuführen ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Aspekt der Erfindung liegt darin, dass – um zuzulassen, dass eine Übertragungsrate, in dem Fall, dass eine Mehrzahl n (n ≥ 2) von Videoprogrammen veranlasst wird, übertragen zu werden, nachdem sie einer Multiplexverarbeitung unterzogen worden sind, in einem bestimmten Wert oder darunter fällt, – eine Videodaten-Codierungsvorrichtung für eine Zuweisung jeweils unabhängiger Zielcodierungsraten für die Mehrzahl n von Videoprogrammen bereitgestellt wird, um die Videoprogramme zu codieren. Die Vorrichtung umfasst eine Zielcodierungsraten-Berechnungseinrichtung zur Berechnung der unabhängigen Zielcodierungsraten auf der Grundlage der auf die Codierungsschwierigkeit bezogenen Information von der Anzahl n der Videoprogramme, derart, dass die Gesamt-Übertragungsrate der Mehrzahl n von Videoprogrammen die bestimmte Übertragungsrate ist oder darunter liegt. Ferner ist eine Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen zur Codierung der Mehrzahl n von Videoprogrammen auf der Grundlage der Zielcodierungsraten vorgesehen, die durch die Zielcodierungsrate-Berechnungseinrichtung berechnet sind. Dabei wird die auf die Codierungsschwierigkeit bezogene Information vor der Videocodierung aus einer Parameterinformation berechnet. Die betreffende Codierungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Codierungseinrichtungen der Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen eine Parameterinformation erhalten, welche zumindest eine Flachheit, Intra-Wechselspannungsdaten, einen Gleichspannungswert, eine ME-Rest durch eine Vorab-Leseoperation als auf die Codierungsschwierigkeit bezogene Information enthält.
In diesem Fall ist die auf die Codierungsschwierigkeit bezogene Information, welche die Videodaten-Codierungsvorrichtung nutzt, eine Parameterinformation, die vorab durch die Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen gelesen worden ist, welche mit Verzögerungseinrichtungen versehen sind. Als Verzögerungseinrichtungen werden FIFO-Einrichtungen verwendet, um die jeweiligen Programme um die Zeit zu verzögern, die zur Berechnung der Parameterinformation erforderlich ist.
Aus diesem Grunde können codierte Daten weitgehend in Echtzeit erhalten werden, bei denen die Gesamt-Übertragungsrate in dem Fall, dass eine Mehrzahl n von Programmen, welche die Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen jeweils abgibt, multiplexmässig verarbeitet wird, nicht die bestimmte Übertragungsrate überschreitet, und zwar auch nicht an irgendeiner Stelle bei Betrachtung von der Zeitfolge her.
Darüber hinaus werden Flachheits- und Intra-Wechselspannungsdaten oder die einen Daten dieser Daten aus dem Bild, welches in ein intraframe-codiertes Bild codiert ist, aus den Videodaten der Videoprogramme als Parameterinformation berechnet, um einen ME-Rest als Parameterinformation des Bildes zu berechnen, welches in ein in Vorwärtsrichtung prädiktiv codiertes Interframe-Bild und bidirektional prädiktiv codiertes Bild komprimiert ist.
Ferner ist die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information, welche die Videodaten-Codierungsvorrichtung verwendet, eine Codemenge, die durch Realisierung bzw. Implementierung der Quantisierungsverarbeitung bei einem festliegenden Quantisierungsschritt für die Mehrzahl n von Videoprogrammen erhalten wird. Diese Codemenge kann durch eine Mehrzahl n von anderen Codierungseinrichtungen erhalten werden, die in Bezug auf die Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen parallelgeschaltet sind.
In diesem Fall ist in den jeweils vorangehenden Stufen der Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen eine Mehrzahl n von Verzögerungseinrichtungen zur Verzögerung der Videoprogramme um die Zeitspanne vorgesehen, die benötigt wird, um der Mehrzahl n der anderen Codierungseinrichtungen zu ermöglichen, die Codemenge aus der Mehrzahl von Videoprogrammen zu berechnen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung stellt – um einer Übertragungsrate zu ermöglichen, wenn eine Mehrzahl n (n ≥ 2) von Videoprogrammen veranlasst wird, übertragen zu werden, nachdem sie einer Multiplexverarbeitung unterzogen sind, bei einem bestimmten Wert oder darunter zu liegen – ein Videodaten-Codierungsverfahren für eine Zuweisung, jeweils unabhängiger Zielcodierungsraten für die Mehrzahl n von Videoprogrammen bereit. Das Verfahren umfasst einen Zielcodierungsraten-Berechnungsschritt zum Berechnen der unabhängigen Zielcodierungsraten auf der Grundlage einer auf eine Codierungsschwierigkeit bezogenen Information von der Mehrzahl von Videoprogrammen, derart, dass die Gesamtübertragungsrate der Mehrzahl n von Videoprogrammen die bestimmte Übertragungsrate ist oder darunter liegt, und einen Codierungsschritt zum Codieren der Mehrzahl n von Videoprogrammen auf der Grundlage der beim Zielcodierungsraten-Berechnungsschritt berechneten Zielcodierungsraten, wobei die auf die Codierungsschwierigkeit bezogene Information aus einer Parameterinformation vor der Videocodierung berechnet wird. Dieses Videodaten-Codierungsverfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Codierungsschritt eine Parameterinformation erhalten wird, die zumindest eine Flachheit, Intra-Wechselspannungsdaten, einen Gleichspannungswert, einen ME-Rest durch eine Vorab-Leseoperation als auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information enthält.
Demgemäß wird eine Lösung angewandt, um die unabhängige Zielcodierungsrate auf der Grundlage einer auf eine Codierungsschwierigkeit bezogenen Information zu berechnen, die vorab von der Mehrzahl der Videoprogramme gelesen worden ist, so dass die Gesamtübertragungsrate der Mehrzahl n der Videoprogramme die bestimmte Übertragungsrate ist oder darunter liegt, um die Mehrzahl der Videoprogramme auf der Grundlage der Zielcodierungsrate zu codieren.
Aus diesem Grunde kann bei der Codierung von Daten, bei der die Gesamtübertragungsrate in dem Fall, dass die Mehrzahl n von Programmen multiplexmässig verarbeitet wird, bei Betrachtung des Zeitablaufs nicht die bestimmte Übertragungsrate an irgendeiner Stelle überschreitet, im Wesentlichen in Echtzeit erhalten werden.
Es wird ein Videodaten-Übertragungsverfahren bereitgestellt, welches das obige Videodaten-Codierungsverfahren umfasst, und welches die codierten Videoprogramme von dem Codierungsschritt vor einer Übertragung einer Multiplexverarbeitung unterzieht.
Aus diesem Grunde gibt es keine Möglichkeit dafür, dass die Gesamtübertragungsrate der multiplexmäßig verarbeiteten Ausgangssignale, in bzw. zu denen eine Mehrzahl n von Programmen, welche die Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen im Wesentlichen in Echtzeit codiert haben, multiplexmäßig verarbeitet sind, die bestimmte Übertragungsrate sogar an irgendeiner Stelle bei Betrachtung des Zeitablaufs überschreitet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Multiplexverarbeitung mit fester Rate.
2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Multiplexverarbeitung mit statistischer Multiplexverarbeitung.
3 zeigt ein Blockdiagramm einer Videodaten-Übertragungsvorrichtung, die ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellt.
4 zeigt in einem Blockdiagramm den detaillierten Aufbau eines Codierers, der in der in 3 dar gestellten Videodaten-Übertragungsvorrichtung verwendet wird.
5 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Flachheit, welche eine in dem in 4 dargestellten Codierer verwendete Flachheits-Detektierschaltung ermittelt.
6 zeigt in einem Blockdiagramm den detaillierten Aufbau der Flachheit-Detektierschaltung.
7 zeigt in einem Blockdiagramm den detaillierten Aufbau einer Intra-Wechselspannungs-Detektierschaltung, die in dem in 4 dargestellten Codierer verwendet ist.
8 veranschaulicht in einem Blockdiagramm den detaillierten Aufbau einer Steuereinrichtung, die in der in 3 dargestellten Videodaten-Übertragungsvorrichtung verwendet ist.
9 zeigt ein Fluss- bzw. Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines in der Steuereinrichtung ausgeführten Algorithmus.
10 veranschaulicht in einem Blockdiagramm den Aufbau einer Videodaten-Übertragungsvorrichtung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
11 veranschaulicht in einem Blockdiagramm den detaillierten Aufbau eines Codierers der in 10 dargestellten Videodaten-Übertragungsvorrichtung.
12 zeigt ein Fluss- bzw. Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Algorithmus, den die in 10 dargestellte Steuereinrichtung der Videodaten-Übertragungsvorrichtung ausführt.
Beste Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung
Nunmehr erfolgt eine Erläuterung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen in Verbindung mit Ausführungsbeispielen einer Videodaten-Codierungsvorrichtung und eines Videoda ten-Codierungsverfahren sowie eines Videodaten-Übertragungsverfahrens gemäß der Erfindung.
Dieses Ausführungsbeispiel ist eine Videodaten-Übertragungsvorrichtung, die imstande ist, eine Kompressionscodierung von Videodaten einer Vielzahl von Videoprogrammen vorzunehmen, um danach derartige Videodaten einer Multiplexverarbeitung zu unterziehen, damit deren Übertragung ausgeführt wird. In diesem Falle weist diese Videodaten-Übertragungsvorrichtung einen Aufbau auf, der eine Multiplexeinrichtung in der Videodaten-Codierungsvorrichtung umfasst, bei der das Videodaten-Codierungsverfahren gemäß der Erfindung angewandt wird.
Diese Videodaten-Codierungsvorrichtung enthält, wie in 3 gezeigt, eine Mehrzahl, beispielsweise eine Anzahl n von Codierern 2₁ , 2₂ ... 2_n zur Ausführung einer Lesoperation vor einer Parameterinformation in Bezug auf die jeweilige Anzahl n von Programmen 1, 2 ... n, die über I₁, I₂ ... und I_n geliefert werden, um einer Steuereinrichtung 3, die später beschrieben wird, zu ermöglichen, eine auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information (Schwierigkeit) abzuschätzen, wenn ein Bild codiert wird, und um die Mehrzahl n der Programme auf der Grundlage einer Zielcodierungsrate, welche die Steuereinrichtung 3 auf der Grundlage der Parameterinformation berechnet hat, einer Kompressionscodierung zu unterziehen. Die oben beschriebene Steuereinrichtung 3 dient zur Berechnung einer Zuweisungs-Codemengen-Zielrate Ziel_Rate #1, #2 ... #n für die jeweiligen Programme aus der Parameterinformation PAR. #1, #2 ... #3 von der Mehrzahl n der Codierer 2₁ , 2₂ ... 2_n , um diese Rate an die Codierer 2₁ , 2₂ ... 2_n abzugeben. Ferner ist ein Multiplexer 4 zur Multiplexverarbeitung von Strömen „STROM" #1, #2 ... #n vorgesehen, welche die Codierer 2₁ , 2₂ ... 2_n entsprechend der Zuweisungs-Codemengen-Zielrate Ziel_Rate #1, #2 ... #n codiert haben. Das multiplexmäßig verarbeitete Ausgangssignal MUX aus wird von diesem Multiplexer 4 an einem Ausgangsanschluss 5 abgegeben.
Die Codierer 2₁ , 2₂ ... 2_n lesen vorab als die oben erwähnte Parameterinformation von den jeweiligen Programmen Prog. 1, 2 ... n eine Flachheits-Gesamtsumme einer Rahmen- bzw. Bildeinheit, eine Intra-Wechselspannungsgesamtsumme, einen Gleichspannungswert und einen ME-Rest, um diese an die Steuereinrichtung 3 abzugeben.
Bei diesem Beispiel codieren die Codierer 2₁ , 2₂ ... 2_n die Videodaten der Videoprogramme in Bildcodierungsgruppen-(GOP)-Einheiten, die eine bestimmte Anzahl von intraframe-codierten Bildern (I-Bild), in Vorwärtsrichtung prädiktiv codierte Interframe-Bilder (P-Bild) und bidirektional prädiktiv codierte Bilder (B-Bild) durch das gewöhnliche MPEG-System enthalten. Bei dieser Codierung wird die oben erwähnte Parameterinformation erhalten.
Die Codemenge kann, wenn ein Bild codiert wird, in gewissem Grad sogar dann geschätzt werden, wenn dieses tatsächlich nicht durch eine festliegende Quantisierung, etc. codiert wird. Als Parameterinformation zur Schätzung werden bei dieser Erfindung die Flachheit, eine Intra-Wechselspannung, ein Gleichspannungswert und ein ME-Rest, wie oben beschrieben, verwendet.
Unter Bezugnahme auf 4 wird der Aufbau der Codierer 2₁ , 2₂ ... 2n beschrieben. Bei diesem Beispiel ist ein derartiger Decoder durch den Decoder 2₁ dargestellt. Wie in 4 gezeigt, umfasst der Codierer 2₁ eine Bildablauf-Steuerschaltung 7, eine Abtastumsetzungs-/Makroblock-Umsetzungsschaltung 8, eine FIFO-Einrichtung 9, eine Addierschaltung 10, eine DCT-Schaltung 11, eine Quantisierungsschaltung 12, eine mit variabler Längencodierung arbeitende Codierungsschaltung (VLC) 13, einen Puffer 14, eine Codemenge-Steuerschaltung 15, eine eine inverse Quantisierung vornehmende Invers-Quantisierungsschaltung 16, eine Invers-DCT-Schaltung 17, eine Addierschaltung 18, eine Bewegungs-Kompensationsschaltung 19, eine FIFO-Einrichtung 30 und eine Bewegungs-Detektierschaltung 28. Fer ner umfasst der betreffende Codierer eine Flachheits-Detektierschaltung 23 zur Ermittlung der Flachheit, einen Akkumulator 24 zur Berechnung der Gesamtsumme je Rahmen bzw. Bild der Flachheit, eine Intra-Wechselspannungs-Detektierschaltung 25 zur Ermittlung einer Intra-Wechselspannung, einen Akkumulator 26 zur Berechnung der Gesamtsumme je Rahmen bzw. Vollbild der Intra-Wechselspannung, einen Akkumulator 27 zur Berechnung eines Gleichspannungswertes je Rahmen bzw. Vollbild und einen Akkumulator 29 zur Berechnung einer Gesamtsumme je Rahmen bzw. Vollbild vom ME-Rest von der Bewegungs-Detektierschaltung 28.
Ein Videosignal, das von einem Eingangsanschluss 6 her eingangsseitig zugeführt wird, wird veranlasst, sich einer Folge- bzw. Ablaufsteuerung zu unterziehen, um durch die Bild-Ablaufsteuerschaltung 7 codiert zu werden. Das Videosignal, welches veranlasst wird, codiert zu werden, wird einer Teilbild-/Vollbild-Umsetzung in der Abtastungs-Umsetzungs-/Makroblock-Umsetzungsschaltung 8 unterzogen, so dass Makroblöcke bereitgestellt werden. Das Videosignal, welches veranlasst worden ist, in Makroblöcke geändert zu werden, wird an die Flachheits-Detektierschaltung 23, die Intra-Wechselspannungs-Detektierschaltung 25, den Akkumulator 27 und die Bewegungs-Detektierschaltung 28 zum Zwecke der Ermittlung der Parameterinformation abgegeben. Ferner wird ein derartiges Videosignal außerdem an die FIFO-Einrichtung 9 abgegeben.
Da es erforderlich ist, die oben erwähnte Parameterinformation in diesem Codierer 2₁ vorab zu lesen, ist es für Daten erforderlich, dass diese tatsächlich codiert werden, um eine Zeiteinstellung auszuführen. In Anbetracht der obigen Situation werden die Bilddaten durch die FIFO-Einrichtung 9 verzögert.
Die Verzögerung in dieser FIFO-Einrichtung 9 ist diejenige Zeitspanne, die etwa verschiedenen der oben erwähnten GOPs entspricht. Da die zeitliche Länge der GOP-Gruppe, die bei spielsweise durch 16 Bilder gebildet ist, etwa 0,5s beträgt, beträgt die Verzögerungszeit günstigstenfalls etwa 2~3s. Sogar in dem Fall, dass ein vom Studio live gesendetes Programm vorliegt, ist in dem Fall, dass die Verzögerung von im Wesentlichen 2~3s sichergestellt ist, eine derartige Sendung dieselbe wie die Sendung, die im Wesentlichen in Echtzeit gesendet wird.
Darüber hinaus wird ein Bewegungsvektor durch die FIFO-Einrichtung 30 verzögert. Da in diesem Fall der Bewegungsvektor über eine Informationsmenge verfügt, die geringer ist als jene der die Bilddaten, genügt es, dass die FIFO-Einrichtung 30 über eine Kapazität verfügt, die geringer ist als die der FIFO-Einrichtung 9.
Die Flachheit, welche die Flachheits-Detektierschaltung 23 von dem Bildsignal ermittelt, das veranlasst wird, in Makroblöcke geändert zu werden, ist eine Parameterinformation, welche die räumliche Flachheit des Bildes repräsentiert. Wie in 5 veranschaulicht, teilt die Flachheits-Detektierschaltung 23 das Bild in kleine Blöcke von 2×2 auf, um einen kleineren Differenzwert, in welchem Pixelwerte in dem betreffenden kleinen Block kreuzweise multipliziert sind, mit einem Schwellwert zu vergleichen. Die Flachheits-Detektierschaltung 23 berechnet, wie viele Werte, die kleiner sind als der Schwellwert, innerhalb des Makroblockes existieren, um deren Gesamtsummen der jeweiligen Rahmen- bzw. Vollbilder heranzuziehen. Da das Bild räumlich kompliziert ist, wird demgemäß der numerische Wert kleiner.
In 6 ist der detaillierte Aufbau dieser Flachheits-Detektierschaltung 23 dargestellt. In diesem Falle sind die Videosignale, die an die Flachheits-Detektierschaltung 23 abgegeben werden, in Makroblockform verbunden. Wenn das Videosignal um einen Makroblock verschoben wird, können nämlich Daten, die um eine Zeile oberhalb oder unterhalb liegen, erhalten werden. Der Luminanzwert des eingangsseitigen Video signals von einem Eingangsanschluss 40 her wird an eine FIFO-Einrichtung 41 und ein Register 42 abgegeben. Die FIFO-Einrichtung 41 verzögert den Luminanzwert des eingangsseitigen Videosignals um eine Makroblock-Zeile. Das Register 42 verzögert den Luminanzwert des eingangsseitigen Videosignals um ein Pixel.
Eine Subtrahiereinrichtung 43 bildet eine Differenz zwischen dem Luminanzwert, der in dem Register 42 um ein Pixel verzögert ist, und dem Luminanzwert, der in der FIFO-Einrichtung 41 um eine Makroblock-Zeile verzögert ist, um die betreffende Differenz an ein Absolutwert-Element (ABS) 46 abzugeben.
Ein Register 44 verzögert den in der FIFO-Einrichtung 41 um eine Makroblock-Zeile verzögerten Luminanzwert um ein Pixel. Eine Subtrahiereinrichtung 45 bildet eine Differenz zwischen dem Ausgangssignal von dem Register 44, das heißt zwischen dem um eine Zeile + Pixel verzögerten Luminanzwert und dem Eingangs-Videosignal, um die betreffende Differenz an ein Absolutwert-Element 47 abzugeben.
Der von dem Absolutwert-Element 46 abgegebene Absolutwert und der von dem Absolutwert-Element 47 abgegeben Absolutwert werden einer Minimalwert-Auswahleinrichtung (MIN) 48 eingangsseitig zugeführt. Diese Minimalwert-Auswahleinrichtung 48 wählt den kleineren abgegebenen Absolutwert aus, um ihn an einen Komparator (CMP) 49 abzugeben. Dieser Komparator 49 vergleicht den ausgewählten Wert und den Schwellwert, der von einem Anschluss 50 abgegeben wird. Dadurch gibt der Komparator dann, wenn der ausgewählte Wert kleiner ist als der Schwellwert, eine „1" an einen Akkumulator ab, der durch einen Addierer 51 und ein Register 52 gebildet ist.
Da die Operation in der Praxis am Ende einer Zeile nicht geeignet ist, ist es notwendig, Daten durch den Komparator 49, etc. zu korrigieren. Falls bezüglich der jeweiligen Makroblöcke berechnete Flachheitswerte über die Zeit entsprechend dem Vollbild im Akkumulator 24 akkumuliert werden, wird die Flachheits-Gesamtsumme bestimmt. Diese Flachheits-Gesamtsumme wird von dem Ausgangsanschluss 31 gemäß 4 an die Steuereinrichtung 3 abgegeben. Dort gibt es eine solche Neigung, dass demgemäß dann, wenn die Flachheit abnimmt, die Codemenge in einem höheren Ausmaß zunimmt.
Eine Intra-Wechselspannung, welche die Intra-Wechselspannungs-Detektierschaltung 25 von dem Videosignal ermittelt, welches veranlasst ist, in Makroblöcke geändert zu werden, -stellt einen Wert dar, der, wie durch die folgende Formel (1) angegeben, dadurch erhalten wird, dass Mittelwerte von Luminanzsignalen der jeweiligen Makroblöcke bestimmt werden, um Absolutwerte von Differenzen zwischen den jeweiligen Pixelwerten und diesen Mittelwerten innerhalb des Makroblocks zu akkumulieren.
Der Aufbau der Intra-Wechselspannungs-Detektierschaltung 25 ist in 7 veranschaulicht. Ein Luminanzwert des eingangsseitigen Videosignals, welches von einem Eingangsanschluss 60 zugeführt wird, wird an eine FIFO-Einrichtung 61 und einen Akkumulator abgegeben, der aus einem Addierer 62 und einem Register 63 besteht. Der von dem Akkumulator akkumulierte Wert wird in einem Schieberegister 64 derart verschoben, dass eine Teilung ausgeführt wird. Somit kann ein Mittelwert von Luminanzwerten erhalten werden. Dieser Mittelwert wird von einem Register 65 mit einem Freigabesignal (Anschluss) festgehalten.
Die FIFO-Einrichtung 61 kompensiert eine Verzögerung über eine Zeitspanne, während der der Mittelwert bestimmt wird. Der Luminanzwert des Videosignals durch diese FIFO-Einrichtung 61 und der Mittelwert, der in dem Register 65 mit der Freigabe festgehalten ist, werden an eine Subtrahiereinrichtung 66 abgegeben. Diese Subtrahiereinrichtung 66 subtrahiert den Mittelwert von dem verzögerten Luminanzwert, um den Subtraktionswert an ein Absolutwert-Element 67 abzugeben.
Der Differenz-Absolutwert, den das Absolutwert-Element 67 abgegeben hat, wird an einen Akkumulator abgegeben, der aus einem Addierer 68 und einem Register 69 besteht, und er wird über einen Ausgangsanschluss 70 abgegeben.
Wenn diese Intra-Wechselspannungen über die einem Vollbild entsprechende Zeit im Akkumulator 26 akkumuliert sind, wird die Intra-Wechselspannungs-Gesamtsumme bestimmt. Diese Intra-Wechselspannungs-Gesamtsumme wird von dem in 4 dargestellten Ausgangsanschluss 32 an die Steuereinrichtung 3 abgegeben. Dabei gibt es eine solche Neigung, dass dann, wenn die Intra-Wechselspannungs-Gesamtsumme zunimmt, demgemäß die Codemenge in einem stärkeren Ausmaß ebenfalls zunimmt.
Der Gleichspannungswert, den der Akkumulator 27 aus dem Videosignal berechnet, welches veranlasst ist, in Makroblöcke geändert zu werden, um diese vom Ausgangsanschluss 33 an die Steuereinrichtung 3 abzugeben, stellt einen Wert dar, der durch Summierung der Luminanzsignale der jeweiligen Vollbilder in Bezug auf das Bild erhalten wird. Der Gleichspannungswert DC sum wird wie folgt ausgedrückt:
Bezüglich des Gleichspannungswertes ist eine besonders komplizierte Operation nicht erforderlich. Der Aufbau zur Bestimmung des Gleichspannungswertes kann durch einen einfachen Akkumulator 27 realisiert werden. Dabei gibt es eine solche Neigung, dass dann, wenn der Gleichspannungswert abnimmt, eine Verschlechterung in der Bildqualität unter einem Gesichtspunkt des visuellen Empfindens auffällig wird.
Bewegungsvektoren von der Bewegungs-Detektierschaltung 28 werden in dem Akkumulator 29 akkumuliert, und der von dem Ausgangsanschluss 34 an die Steuereinrichtung 3 abgegebene ME-Rest stellt die Gesamtsumme der Absolutwerte von Differenzen zwischen Luminanzsignalen der entsprechenden Blöcke bezüglich Bewegungsvektoren, die für die jeweiligen Makroblöcke erhalten werden und einem Referenzblock dar. Wenn nämlich der entsprechende Block angenommen wird mit momentan (x, y) {x₃ ≤ x ≤ x_c, y₃ ≤ y ≤ y_c} und der Bewegungsvektor angenommen wird mit (mv_x, mv_y), dann wird der ME-Rest wie folgt ausgedrückt:
Da es sich bei dem ME-Rest um Daten handelt, die erhalten werden, wenn ME in der Bewegungs-Detektierschaltung 28 ausgeführt wird, kann dieser ME-Rest erhalten werden, ohne dass neuerlich spezielle Hardware oder Operationen zusätzlich zu dem Akkumulator 29 entsprechend einem Vollbild erforderlich sind. Dabei gibt es eine solche Tendenz, dass dann, wenn der ME-Rest zunimmt, demgemäß die Codemenge ebenfalls in einem stärkeren Ausmaß zunimmt.
Diese Parameterinformation PAR. 1 wird von dem Codierer 2₁ , wie oben beschrieben, an die Steuereinrichtung 3 abgegeben. Die Steuereinrichtung 3 berechnet für die jeweiligen Programme die Zuweisungs-Codemengen-Zielrate aus den so erhaltenen Parameterinformation PAR. 1, um die betreffende Zielrate an den Codierer 2₁ abzugeben.
Die Steuereinrichtung 3 besteht, wie beispielsweise in 8 veranschaulicht ist, aus einem ROM-Speicher 71, einer CPU 72 und einem RAM-Speicher 73. Der CPU 72 werden die Parameterinformationen PAR. #1, #2 ... #n von den jeweiligen Codierern 2₁ , 2₂ ... 2_n als Eingangssignale über einen Eingangsanschluss 74 zugeführt, und die Zielraten #1, #2 ... #n werden den jeweili gen Codierern 2₁ , 2₂ ... zu 2_n als Ausgangssignale von der CPU 72 über einen Ausgangsanschluss 75 zugeführt. Die CPU 72 führt einen Algorithmus und eine Tabelle aus, die im ROM-Speicher 71 gespeichert sind, während der RAM-Speicher 73 als Arbeitsbereich genutzt wird.
Ein Beispiel des in dem ROM-Speicher 71 gespeicherten Algorithmus ist in 9 veranschaulicht. Bei diesem Algorithmus werden Zielcodierungsraten Ziel_Rate proportional verteilt, indem die Codemenge rr herangezogen wird, die von der Parameterinformation PAR. #i nach erfolgter Abschätzung erhalten wird. Es wird nunmehr angenommen, dass die Rate der Gesamtheit des Kommunikationspfades eine Kanalrate Kanal_Rate ist und dass die Anzahl der Programme n beträgt.
Zunächst wird beim Schritt S1 die Variable „Total" durch eine 0 als Anfangswert ersetzt; in der betreffenden Variablen ist die Gesamtsumme der geschätzte Codemengen enthalten (gespeichert). Sodann wird beim Schritt S2 als Anfangs- bzw. Ausgangswert für einen Schleifenzähler i eine 1 gesetzt bzw. ersetzt. Falls beim Schritt S3 der Wert des Schleifenzählers i größer ist als n, wird die Verarbeitungsoperation sodann weitergeleitet zum Schritt S8.
Sodann wird beim Schritt S4 eine Codemenge rr aus dem Parameter PAR. #i abgeschätzt, der von dem Codierer 2_i übertragen wird. Ferner wird beim Schritt S5 rr in die Anordnung trate [i] gesetzt bzw. ersetzt, in der die Schätzmenge gespeichert ist.
Beim Schritt S6 wird rr zu einer Gesamtsumme „Total" von Schätzmengen addiert. Sodann wird beim Schritt S7 der Schleifenzähler i inkrementiert, um zum Schritt S3 zurückzukehren, der den führenden Teil der Schleife darstellt.
Sodann wird beim Schritt S8 in den Schleifenzähler i eine 1 als Anfangs- bzw. Ausgangswert gesetzt bzw. ersetzt. Falls der Wert des Schleifenzählers i beim Schritt S9 größer ist als n, wird die Verarbeitungsoperation durch die Schleife geleitet. Damit ist die Verarbeitungsoperation abgeschlossen.
Beim Schritt S10 werden Kanalraten Kanal_Rate bei der Schätzmenge trate [i] als Zielcodemenge Ziel_Rate #i des i-ten Codierers proportional verteilt. Diese Menge wird so angenommen, wie sie durch die folgende Formel angegeben ist.
Beim Schritt S11 wird die Zielrate Ziel_Rate #i an den Decoder abgegeben. Ferner wird der Schleifenzähler i beim Schritt S12 inkrementiert, um zu dem vorderen Schritt S9 dieser Schleife zurückzukehren. Wie oben beschrieben, wird in der Videodaten-Übertragungsvorrichtung, welche das Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellt, die Detektierschaltung zur Ermittlung einer Parameterinformation, die als Ersatz für die eine Codierungsschwierigkeit betreffende Information dient, dem konventionellen Codierer hinzugefügt, um dadurch eine Vielzahl von Videoprogrammen im Wesentlichen in Echtzeit zu codieren, um so in eine bestimmte Übertragungsrate hineinzufallen, woraufhin eine Multiplexverarbeitung der betreffenden Programme erfolgt, um eine Übertragung der multiplexmäßig verarbeitenden Daten auszuführen.
Da es genügt, einen einzelnen Codierer bezüglich eines Programmsystems bereitzustellen, ist es überdies unnötig, in Bezug auf die jeweiligen Programmsysteme zwei Codierer mit hohen Kosten vorzubereiten bzw. bereitzustellen. Aus diesem Grunde kann bei diesem Ausführungsbeispiel eine Codierung durch statistische Multiplexverarbeitung unter geringen Kosten realisiert werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel zwar vier Parameter eines ME-Restes, eines Gleichspannungswertes, einer Intra-Wechselspannung und einer Flachheit als Parameterinformation verwendet worden sind, dass es jedoch unnötig ist, alle diese Parameter zu nutzen. Überdies kann irgendeine andere Information angewandt werden, die aus einem Originalbild erhalten wird.
Während eine Parameterinformation zum Zwecke der Abschätzung der Codierungsschwierigkeit genutzt wird, können diese Parameter darüber hinaus als Parameter zum Zeitpunkt einer Codierung genutzt werden, um eine weitere zufriedenstellende Bildqualität zu erzielen. In diesem Falle ist eine FIFO-Einrichtung zur Ausführung einer Zeiteinstellung zwischen Parametern erforderlich.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Videodaten-Codierungsvorrichtung und eines Videodaten-Codierungsverfahrens sowie eines Videodaten-Übertragungsverfahrens gemäß der Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Dieses weitere Ausführungsbeispiel ist ebenfalls auf eine Videodaten-Übertragungsvorrichtung gerichtet, die zur Ausführung einer Kompressionscodierung von Videodaten einer Vielzahl von Videoprogrammen gerichtet ist, um danach eine Multiplexverarbeitung vorzunehmen, damit deren Übertragung ausgeführt wird. Bei diesem Beispiel ist diese Videodaten-Übertragungsvorrichtung von einem Aufbau, der eine Multiplexeinrichtung in der Videodaten-Codierungsvorrichtung aufweist, bei der das Videodaten-Codierungsverfahren gemäß der Erfindung angewandt wird.
Dieses weitere Ausführungsbeispiel ist auf eine Videodaten-Übertragungsvorrichtung gerichtet, die imstande ist, eine Übertragung von codierten Ausgangssignalen von einer Codierungsvorrichtung nach erfolgter Multiplexverarbeitung auszuführen, wobei ein Videodaten-Codierungsverfahren zur Berechnung einer Schwierigkeit von nicht-komprimierten Videodaten aus einer Codemenge von komprimierten Videodaten angewandt wird, die durch eine vorläufige Kompressionscodierung von nicht-komprimierten Videodaten erhalten werden, um auf der Grundlage einer Schwierigkeit, die aus der vorläufigen Kompressionscodierung berechnet ist, einen Kompressionsfaktor von nicht-komprimierten Videodaten adaptiv zu steuern, die um eine bestimmte Zeitspanne, beispielsweise durch einen FIFO-Speicher, etc. verzögert sind.
Da den nicht-komprimierten Videodaten ebenfalls ermöglicht ist, eine adaptive Kompressionscodierung auf der Grundlage der Schwierigkeit eines Musters der nicht-komprimierten Videodaten im Wesentlichen in Echtzeit durch diese Videodaten-Übertragungsvorrichtung zu erfahren, kann diese Vorrichtung dazu angewandt werden, die Zweckbestimmung zu nutzen für die die Echtzeiteigenschaft, wie bei der Sofort-Fernsehsendung erforderlich ist, und sie ist für die Übertragung einer Vielzahl von Programmen unter Anwendung der Technik bzw. des Verfahrens der statistischen Multiplexverarbeitung geeignet.
Wie in 10 veranschaulicht, nimmt diese Videodaten-Übertragungsvorrichtung eine Multiplexverarbeitung einer Anzahl n von Eingangsprogrammen Prog. 1, 2 ... n vor, um deren Übertragung auszuführen. Die jeweiligen Programme werden den Codierern #A 102₁ , 102₂ ... und 102_n über Eingangsanschlüsse 101₁ , 101₂ ... 101_n zugeführt. Die jeweiligen Codierer #A 102₁ , 102₃ und 102_n messen die Codemengen „Schwierigkeit" #1, #2 ... #n, wenn eine Quantisierung bei einem festliegenden Quantisierungsschritt „Festes Q" erfolgt. Diese gemessenen Codemengen „Schwierigkeit" #1, #2 ... #n werden zu einer Steuereinrichtung 103 übertragen. Die Steuereinrichtung 103 berechnet Zuweisungsraten Ziel_Rate #1, #2 ... #n der jeweiligen Programme Prog. 1, 2 ... n auf der Grundlage der jeweiligen Codemengen „Schwierigkeit" #1, #2 ... #n, um die betreffenden Raten zu den jeweiligen Codierern #B 104₁ , 104₂ ... 104_n zu übertragen.
Daten, die durch die Codierer #B 104₁ , 104₂ ... 104_n tatsächlich codiert werden, werden durch die FIFO-Einrichtungen 105₁ , 105₂ ... 105_n um die Zeit der Leseoperation vorab verzögert.
Die Verzögerungen dieser jeweiligen FIFO-Einrichtungen hinsichtlich der Zeit entsprechen etwa mehreren der oben erwähnten GOP-Gruppen. Da beispielsweise die Zeitdauer einer GOP-Gruppe, die durch 16 Bilder gebildet ist, etwa 0,5s beträgt, beträgt die Verzögerungszeit bestenfalls etwa 2~3s. Sogar dann, wenn ein derartiges Programm direkt bzw. live aus dem Studio gesendet wird, ist eine derartige Sendung dieselbe Sendung, wie die Sendung, die im Wesentlichen auf Echtzeitbasis gesendet wird, falls die Verzögerung im Wesentlichen etwa 2~3s beträgt.
Die Codierer #B 104₁ , 104₂ ... 104_n codieren Eingangsprogramme Prog. 1, Prog. 2, ...Prog.n auf der Grundlage von vorgegebenen Raten Ziel_Rate #1, #2 ... #n. Die codierten jeweiligen Ströme „Strom" #1, #2 ...#n werden durch einen Multiplexer 106 multiplexmäßig verarbeitet und als multiplexmäßig verarbeitetes Ausgangssignal MUX aus an einem Ausgangsanschluss 107 abgegeben.
Der detaillierte Aufbau der Codierer #A 102₁ , 102₂ ... und 102_n sowie der Codierer #B 104₁ , 104₂ ... und 104_n ist in 11 veranschaulicht. Bei diesem Beispiel ist ein derartiger Codierer durch den Codierer #B 104₁ dargestellt. Dieser Schaltungsaufbau zeigt einen typischen Videodaten-Kompressionscodierer, der aus einer Bild-Ablaufsteuerschaltung 109, einer Abtastungs-Umsetzungs-/Makroblock-Umsetzungsschaltung 110, einer Addierschaltung 111, einer DCT-Schaltung 112, einer Quantisierungsschaltung 113, einer mit variabler Längencodierung arbeitenden Codierungsschaltung (VLC) 114, einem Puffer 115, einer Codemengen-Steuerschaltung 116, einer Invers-Quantisierungsschaltung 117, einer Invers-DCT-Schaltung 118, einer Addierschaltung 119, einer Bewegungs-Kompensations schaltung 120 und einer Bewegungs-Detektierschaltung 121 aufgebaut ist.
Die Bild-Ablaufsteuerschaltung 109 führt eine Ablaufsteuerung des Videosignals aus, welches von einem Eingangsanschluss 108 für eine Codierung eingangsseitig zugeführt ist. Die Abtastungs-Umsetzungs-/Makroblock-Umsetzungsschaltung 110 dient dazu, eine Teilbild-/Vollbild-Umsetzung auszuführen, um Makroblöcke zu bilden. In dem Fall, dass beispielsweise das eingangsseitige Videosignal ein Kino-Videosignal ist, wird eine 3:2-Herabsetzungs-Verarbeitung, etc. ausgeführt.
Die Addierschaltung 111 subtrahiert Abgabedaten der Addierschaltung 119 von dem eingangsseitigen Videosignal von der Abtastungs-Umsetzungs-/Makroblock-Umsetzungsschaltung 110, um es an die DCT-Schaltung 112 abzugeben.
Die DCT-Schaltung 112 führt eine diskrete Cosinus-Transformations-Verarbeitung (DCT) der Videodaten aus, die ihr eingangsseitig von der Addierschaltung 111 zugeführt sind, beispielsweise in Makroblockeinheiten von 16 Pixeln × 16 Pixeln, um eine Umsetzung von den Daten des Zeitbereichs in Daten des Frequenzbereichs auszuführen und um die betreffenden Daten an die Quantisierungsschaltung 113 abzugeben.
Die Quantisierungsschaltung 113 quantisiert die von der DCT-Schaltung 112 eingangsseitig zugeführten Daten des Frequenzbereichs bei einem festliegenden oder beliebigen Quantisierungsschritt, um sie als quantisierte Daten an die eine variable Längencodierung vornehmende Codierungsschaltung 114 und die Invers-Quantisierungsschaltung 117 abzugeben.
Die eine variable Längencodierung vornehmende Codierungsschaltung 114 ermöglicht quantisierten Daten, die von der Quantisierungsschaltung 113 eingangsseitig zugeführt sind, eine variable Längencodierung zu erfahren, um komprimierte Videodaten, die als Ergebnis der variablen Längencodierung erhalten werden, an den Puffer 115 abzugeben. Der Puffer 115 führt eine Pufferung der komprimierten Videodaten aus, um einen Bitstrom an einem Ausgangsanschluss 123 abzugeben.
Die Invers-Quantisierungsschaltung 117 nimmt eine inverse Quantisierung der quantisierten Daten vor, die ihr eingangsseitig von der Quantisierungsschaltung 113 zugeführt sind, um sie an die Invers-DCT-Schaltung 118 als invers quantisierte Daten abzugeben.
Die Invers-DCT-Schaltung 118 nimmt eine inverse DCT-Verarbeitung bezüglich der invers quantisierten Daten vor, die ihr von der Invers-Quantisierungsschaltung 117 eingangsseitig zugeführt sind, um sie an die Addierschaltung 119 abzugeben.
Die Addierschaltung 119 addiert die Abgabedaten der Bewegungs-Kompensationsschaltung 120 und die Abgabe- bzw. Ausgangsdaten der Invers-DCT-Schaltung 118, um sie an die Addierschaltung 111 und die Bewegungs-Kompensationsschaltung 120 abzugeben.
Die Bewegungs-Kompensationsschaltung 120 führt bezüglich der Ausgangs- bzw. Abgabedaten der Addierschaltung 119 eine Bewegungs-Kompensationsverarbeitung auf der Grundlage des Bewegungsvektors durch, den die Bewegungs-Detektierschaltung 121 unter Bezugnahme auf ein Referenz-Vollbild berechnet hat, um die betreffenden Daten an die Addierschaltung 111 abzugeben.
Die Codierer #A 102₁ , 102₂ und 102_n ermöglichen der Quantisierungsschaltung 113, eine Quantisierung mit einem Quantisierungsschritt auszuführen, der in der Codemengen-Steuerschaltung 116 als fester Wert bestimmt ist, um die erzeugte Codemenge des Puffers 115 zu messen. Diese Daten werden als auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information „Schwierigkeit" an die Steuereinrichtung 103 abgegeben.
Darüber hinaus wird von den Codierern #B 104₁ , 104₂ ... 104_n eine Zielcodemenge, die durch die Steuereinrichtung 103 bestimmt ist, an die Codemengen-Steuerschaltung 116 abgegeben. Die Codemengen-Steuerschaltung 116 steuert einen beliebigen Quantisierungsschritt in der Quantisierungsschaltung 113.
Die Steuereinrichtung 103 berechnet die Zielcodemenge auf der Grundlage der auf eine Codierungsschwierigkeit bezogenen Information „Schwierigkeit" von den Codierern #A 102₁ , 102₂ ... und 102_n . Entsprechend dem in 8 dargestellten Fall besteht diese Steuereinrichtung 103 aus einem ROM-Speicher 71, einer CPU 72 und einem RAM-Speicher 73. Der CPU 72 wird die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information „Schwierigkeit" #1, #2 ... und #n von den Codierern #A 102₁ , 102₂ ... und 102_n als Eingangssignal über einen Eingangsanschluss 74 zugeführt, und die Ziel_Raten #1, #2 ... #n werden den Codierern #B 104₁ , 104₂ ... und 104_n als Ausgangssignal über einen Ausgangsanschluss 75 von der CPU 72 zugeführt. Die CPU 72 führt einen Algorithmus und eine Tabelle aus, die in dem ROM-Speicher 71 gespeichert sind, während der RAM-Speicher 73 als Arbeitsbereich genutzt wird.
Ein Beispiel des in dem ROM-Speicher 71 gespeicherten Algorithmus ist in 12 dargestellt. Bei diesem Algorithmus wird die Codierungsschwierigkeit „Schwierigkeit" #i dazu genutzt, Zielcodierungsraten Ziel_Rate proportional zu verteilen. Die Rate der Gesamtheit des Kommunikationspfades wird veranlasst, Kanal_Rate zu sein, und die Anzahl der Programme wird veranlasst, n zu sein.
Zunächst wird beim Schritt S1 als Anfangs- bzw. Ausgangswert in die Variable Total eine 0 gesetzt bzw. ersetzt; in der betreffenden Variablen ist die Gesamtsumme der Schätz-Codemenge enthalten (gespeichert). Sodann wird beim Schritt S2 als Anfangswert in den Schleifenzähler i eine 1 gesetzt bzw. ersetzt. Falls der Wert des Schleifenzählers beim Schritt S3 größer ist als n, wird die Verarbeitungsoperation durch die Schleife weitergeleitet, um zum Schritt S8 weiterzugehen.
Sodann wird beim Schritt S4' die Codierungsschwierigkeit „Schwierigkeit" #i, die vom Codierer 102_i übertragen ist, dazu herangezogen, die Schwierigkeit. #i in der Anordnung trate [i] zu ersetzen, in die beim Schritt S5' die Schätzmenge gespeichert wird.
Beim Schritt S6' wird die Schwierigkeit. #i der Gesamtsumme „Total" der Schätzmengen hinzuaddiert. Ferner wird beim Schritt S7 der Schleifenzähler i inkrementiert, um zum Schritt S3 zurückzukehren, bei dem es sich um den führenden Teil der Schleife handelt.
Beim Schritt S8 wird eine 1 als Anfangswert in dem Schleifenzähler i ersetzt. Falls der Wert des Schleifenzählers i beim Schritt S9 größer ist als n, gelangt die Verarbeitungsoperation durch die Schleife. Damit ist die Verarbeitungsoperation abgeschlossen.
Beim Schritt S10 werden als Zielcodemenge Ziel_Rate #i des i-ten Codierers Werte von Kanal_Rate bei der Schätzmenge trate [i] proportional verteilt. Eine derartige Schätzmenge wird nämlich veranlasst, dieselbe zu sein wie bei der oben erwähnten Formel (4).
Beim Schritt S11 wird Ziel_Rate #i an den Codierer abgegeben. Ferner wird der Schleifenzähler i beim Schritt S12 inkrementiert, um zum einleitenden Teil (Schritt) S9 der Schleife zurückzukehren.
Wie oben beschrieben, werden in der Videodaten-Übertragungsvorrichtung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel dieser Erfindung darstellt, Codierer #A 102₁ , 102₂ ... und 102_n zur Messung der Codierungsschwierigkeit sowie FIFO-Einrichtungen 105₁ , 105₂ ... und 105_n verwendet, um dadurch zu ermöglichen, Daten vorab zu lesen. Somit kann die statistische Multiplexverarbeitung durch Ratenzuweisung mit hoher Genauigkeit weitgehend in Echtzeit vorgenommen werden. In diesem Fall sind bei einem anderen Ausführungsbeispiel zwei Codierer in Bezug auf ein Programmsystem erforderlich.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Erfindung zwar eine FIFO-Einrichtung verwendet wird, um eine Leseoperation von Daten vorab auszuführen; indessen kann eine Codierungsschwierigkeitsinformation „Schwierigkeit" durch einen Codierer mit fester Quantisierung vorab bestimmt werden, um sie in Bezug auf einen geeigneten Aufzeichnungsträger aufzubewahren, damit darauf Bezug genommen werden kann, wenn eine Multiplexverarbeitung erfolgt.
Falls eine derartige Lösung angewandt wird, kann ein Codierer in Bezug auf ein Programmsystem in entsprechender Weise eingesetzt werden, wie bei der in 3 dargestellten Videodaten-Übertragungsvorrichtung. Damit ist es unnötig, dass zwei teure Codierer benötigt werden. Unter einem Kostengesichtspunkt stellt dies kein Problem dar.
Industrielle Anwendbarkeit
Mit der Videodaten-Codierungsvorrichtung und dem Videodaten-Codierungsverfahren gemäß dieser Erfindung kann eine Mehrzahl von Videoprogrammen in einer solchen Weise codiert werden, dass die Fähigkeit gegeben ist, deren Übertragung nach Ausführen einer solchen Multiplexverarbeitung auszuführen, dass sie in eine bestimmte Übertragungsrate fallen.
Darüber hinaus wird mit bzw. bei dem Videodaten-Übertragungsverfahren gemäß dieser Erfindung einer Mehrzahl von Videoprogrammen ermöglicht, im Wesentlichen in Echtzeit übertragen zu werden, nachdem sie einer Multiplexverarbeitung unterzogen sind, um in eine bestimmte Übertragungsrate zu fallen.

Claims

Videodaten-Codierungsvorrichtung für eine Zuweisung von entsprechenden unabhängigen Zielcodierungsraten zu einer Mehrzahl n von Videoprogrammen zur Codierung der Videoprogramme, um einer Übertragungsrate zu ermöglichen, wenn die Mehrzahl n (n ≥ 2) von Videoprogrammen veranlasst wird, sich einer Übertragung zu unterziehen, nachdem sie einer Multiplexverarbeitung unterzogen ist, auf eine bestimmte Übertragungsrate oder darunter zu fallen, mit einer Zielcodierungsraten-Berechnungseinrichtung (3) zur Berechnung der unabhängigen Zielcodierungsraten auf der Grundlage einer auf eine Codierungsschwierigkeit bezogenen Information bezüglich der Anzahl n von Videoprogrammen, derart, dass die Gesamtübertragungsrate der Mehrzahl n von Videoprogrammen die bestimmte Übertragungsrate ist oder darunter liegt, und mit einer Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen (2₁ –2_n ) zum Codieren der Mehrzahl n von Videoprogrammen auf der Grundlage der durch die Zielcodierungsraten-Berechnungseinrichtung (3) berechneten Zielcodierungsraten, wobei die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information aus einer Parameterinformation vor einer Videocodierung berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Codierungseinrichtungen der Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen (2₁ –2_n ) eine Parameterinformation erhalten, welche zumindest eine Flachheit, Intra-Wechselspannungsdaten, einen Gleichspannungswert, einen ME-Rest durch eine Vorab-Leseoperation als auf die Codierungsschwierigkeit bezogene Information enthält.
Videodaten-Codierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen (2₁ –2_n ) jeweils Videodaten der Videoprogramme in Bildcodierungsgruppeneinheiten codiert, welche eine bestimmte Anzahl von Intraframe-codierten Bildern, in Vorwärtsrichtung prädiktiv Intraframe-codierte Bilder und bidirektional prädiktiv codierte Bilder umfassen.
Videodaten-Codierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die jeweiligen Codierungseinrichtungen der Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen (2₁ –2_n ) die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information durch die Vorab-Leseoperation unter Verwendung einer Verzögerungseinrichtung erhalten.
Videodaten-Codierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information eine Codemenge ist, die durch Ausführen einer Quantisierungsverarbeitung bezüglich der Mehrzahl n von Videoprogrammen mit einem festen Quantisierungsschritt erhalten wird, und wobei diese Codemenge durch andere Codierungseinrichtungen der Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen (2₁ –2_n ) erhalten wird, die parallel mit der jeweiligen Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen verbunden sind.
Videodaten-Codierungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei eine Mehrzahl n von Verzögerungseinrichtungen zur Verzögerung der Videoprogramme um eine Zeitspanne, die benötigt wird, um den anderen Codierungseinrichtungen der Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen (2₁ –2_n ) zu ermöglichen, die Codemenge aus der Mehrzahl n von Videoprogrammen zu berechnen, in jeweiligen vorangehenden Stufen der Mehrzahl n von Codierungseinrichtungen vorgesehen ist.
Videodaten-Codierungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information durch Ausführen einer Quantisierungsverarbeitung mit einem festen Quantisierungsschritt bezüglich der Mehrzahl n von Vi deoprogrammen erhalten und in Bezug auf einen Aufzeichnungsträger aufgezeichnet wird.
Videodaten-Codierungsverfahren für eine Zuweisung von entsprechenden unabhängigen Zielcodierungsraten zu einer Mehrzahl n von Videoprogrammen, um einer Übertragungsrate zu ermöglichen, wenn die Mehrzahl n (n ≥ 2) von Videoprogrammen veranlasst wird, einer Übertragung unterzogen zu werden, nachdem sie einer Multiplexverarbeitung unterzogen worden ist, eine bestimmte Übertragungsrate zu sein oder darunter zu liegen, umfassend einen Zielcodierungsraten-Berechnungsschritt zum Berechnen der unabhängigen Zielcodierungsrate auf der Grundlage einer auf eine Codierungsschwierigkeit bezogenen Information der Mehrzahl n von Videoprogrammen, derart, dass die Gesamtübertragungsrate der Mehrzahl n von Videoprogrammen die bestimmte Übertragungsrate ist oder darunter liegt, und einen Codierungsschritt zum Codieren der Mehrzahl n von Videoprogrammen auf der Grundlage der beim Zielcodierungsraten-Berechnungsschritt berechneten Zielcodierungsraten, wobei die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information aus einer Parameterinformation vor der Videocodierung berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Codierungsschritt eine Parameterinformation erhalten wird, die zumindest eine Flachheit, Intra-Wechselspannungsdaten, einen Gleichspannungswert, einen ME-Rest durch eine Vorab-Leseoperation als auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information enthält.
Videodaten-Codierungsverfahren nach Anspruch 7, wobei bei dem Codierungsschritt eine Prozedur zum Codieren von Videodaten der Videoprogramme in Bildcodierungstruppeneinheiten herangezogen wird, die eine bestimmte Anzahl von Intraframe-codierten Bildern, in Vorwärtsrichtung prädiktiv Intraframe-codierte Bilder und bidirektional prädiktiv codierte Bilder umfassen.
Videodaten-Codierungsverfahren nach Anspruch 7, wobei bei dem Codierungsschritt die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information der jeweiligen Videoprogramme durch eine Vorab-Leseoperation unter Anwendung eines Verzögerungsschritts erhalten wird.
Videodaten-Codierungsverfahren nach Anspruch 7, wobei die auf eine Codierungsschwierigkeit bezogene Information eine Codemenge ist, die durch Ausführen einer Quantisierungsverarbeitung mit einem festen Quantisierungsschritt bezüglich der Mehrzahl von Videoprogrammen erhalten wird, und wobei diese Codemenge durch andere Codierungsschritte erhalten wird, welche in Bezug auf den Codierungsschritt parallel ausgeführt werden.
Videodaten-Codierungsverfahren nach Anspruch 10, wobei bei dem Codierungsschritt eine Prozedur zur Ausführung der Codierungsverarbeitung bezüglich des Videoprogramms herangezogen wird, welches um eine Zeitspanne verzögert ist, die zur Berechnung der Codemenge aus der Mehrzahl n von Videoprogrammen bei den anderen Codierungsschritten benötigt wird.
Videodaten-Übertragungsverfahren, umfassend ein Videodaten-Codierungsverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11 und einen Multiplexverarbeitungsschritt zur Multiplexverarbeitung der codierten Videoprogramme von dem Codierungsschritt.
Videodaten-Übertragungsverfahren nach Anspruch 12, wobei bei dem Codierungsschritt eine Prozedur zur Berechnung einer Flachheit und von Intra-Wechselspannungsdaten oder der einen dieser Daten als Parameterinformation eines Bildes herangezogen wird, welches in ein Intraframe-codiertes Bild von Videodaten der Videoprogramme komprimiert ist, um einen ME-Rest als Parameterinformation des Bildes zu berechnen, welches in ein in Vorwärtsrichtung prädiktiv Intraframe-codiertes Bild und bidirektional prädiktiv codiertes Bild komprimiert ist.