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DE69709914T2 - Vorrichtung zur Bildvorhersage und -decodierung - Google Patents

Vorrichtung zur Bildvorhersage und -decodierung

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Publication number
DE69709914T2
DE69709914T2 DE69709914T DE69709914T DE69709914T2 DE 69709914 T2 DE69709914 T2 DE 69709914T2 DE 69709914 T DE69709914 T DE 69709914T DE 69709914 T DE69709914 T DE 69709914T DE 69709914 T2 DE69709914 T2 DE 69709914T2
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DE
Germany
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prediction
block
image data
dct transform
frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69709914T
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English (en)
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DE69709914D1 (de
Inventor
Choong Seng Boon
Sheng Mei Shen
Thiow Keng Tan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Application granted granted Critical
Publication of DE69709914D1 publication Critical patent/DE69709914D1/de
Publication of DE69709914T2 publication Critical patent/DE69709914T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung.
    • Technischer Hintergrund
  • Zum effizienten Speichern oder Senden digitaler Bilder muss das Bild in kompressionskodierter Weise kodiert werden. Als ein Verfahren zum Kodieren eines digitalen Bildles in einer kompressionskodierten Weise gibt es ein Wellenform-Kodierungsverfahren einer Nebenband-Kodierung, Elementarwellen-Kodierung, fraktale Kodierung oder ähnliches, abweichend von der diskreten Cosinus-Transformation (nachfolgend als DCT- Transformation am bezeichnet), repräsentiert von der JPEG (Joint Photographic Experts Group) und MPEG (Motion Picture Experts Group). Zum Zweck des Entfernens eines redundanten Signals zwischen Bildern wird eine Zwischen-Bild-Vorhersage mit einer Bewegungskompensation ausgeführt, um dadurch ein Differenzialsignal einer Wellenform-Kodierung zu unterwerfen.
  • Gemäß dem MPEG-System wird ein eingegebenes Bild verarbeitet, während es in eine Mehrzahl von 16 · 16 Makroblöcken aufgeteilt wird. Ein Makroblock wird weiterhin aufgeteilt in 8 · 8 Blöcke und quantifiziert, nachdem er einer 8 · 8 DCT-Transformation unterlag. Dies wird als Intra-Volllbild-Kodierung bezeichnet.
  • Andererseits wird gemäß einem Bewegungserfassungsverfahren mit einer Blockübereinstimmung ein Vorhersage-Makroblock mit dem minimalen Fehler, bezogen auf den objektiven Makroblock, aus den anderen, zeitlich benachbarten Bildern erfasst, der erfasste Vorhersage-Makroblock wird von dem objektiven Makroblock subtrahiert, um dadurch einen differenziellen Makroblock auszubilden und dieser Makroblock wird quantifiziert, nachdem er einer 8 · 8 DCT-Transformation unterlag. Dies wird als Zwischen-Bild- Kodierung bezeichnet und der Vorhersage-Makroblock wird als Vorhersagesignal im Zeitbereich bezeichnet. Gemäß dem oben beschriebenen MPEG wird kein Bild aus einem identischen Vollbild vorhergesagt.
  • Ein normales Bild hat räumlich vergleichbare Regionen und ein Bild kann durch Verwenden dieser Merkmale einer räumlichen Region angenähert werden. In einer mit dem Vorhersagesignal einer Zeitregion vergleichbaren Weise kann ein Vorhersagesignal ebenfalls von einem identischen Vollbild erhalten werden. Dies wird als Vorhersagesignal der räumlichen Region bezeichnet.
  • Da räumlich benachbarte zwei Bildpunktwerte dicht beieinander sind, ist das Vorhersagesignal der räumlichen Region allgemein nahe an dem objektiven Signal angeordnet. Andererseits wird an der Empfangseite oder der Wiedergabeseite einen Signal, welches in der Vergangenheit kodiert und wiedergegeben wurde, benötigt zur Verwendung für das Vorhersagesignal, da das ursprüngliche Bild abwesend ist. Wegen dieser zwei Faktoren ist es erforderlich, dass das Vorhersagesignal der räumlichen Region mit hoher Geschwindigkeit erzeugt wird. Dies ist der Fall, weil das Signal für die Erzeugung eines Vorhersagesignals verwendet wird, unmittelbar nachdem der Bildpunktwert dekodiert und wiedergegeben ist.
  • Daher ist es erforderlich, dass das Vorhersagesignal der räumlichen Region einfach mit hoher Genauigkeit erzeugt wird. Weiterhin ist eine schnell betreibbare Anordnung in einer Kodierungsvorrichtung und einer Dekodierungsvorrichtung erforderlich.
  • Die Kodierung von Bilddaten wurde in weitem Umfang verwendet in vielen internationalen Standards wie JPEG, MPEG1, H.261, MPEG2 und H.263. Jeder der letzteren Standards hat eine weiter verbesserte Kodierungs-Effizienz. Das heißt, viele Anstrengungen wurden einer weiteren Verringerung der Anzahl von Bits als bei den konventionellen Standards beim Ausdrücken der gleichen Bildqualität gewidmet.
  • Kodieren von Bilddaten eines dynamischen Bildes umfasst eine Intra-Vollbild-Kodierung und Vorhersage-Vollbild-Kodierung. Unter diesen bezieht sich die Intra-Volllbild- Kodierung auf eine Kodierung innerhalb des Bildschirms eines Vollbildes. In einem repräsentativen Hybrid-Kodierungssystem wie dem MPEG1-Standard können aufeinanderfolgende Vollbilder in die folgenden drei verschiedenen Typen klassifiziert werden:
  • (a) Intra-Vollbild (nachfolgend als ein "I-Vollbild" bezeichnet);
  • (b) Vorhersage-Vollbild (nachfolgend als ein "P-Vollbild" bezeichnet); und
  • (c) bidirektionales Vorhersage-Vollbild (nachfolgend als "B-Vollbild" bezeichnet).
  • Das I-Vollbild wird unabhängig von den anderen Vollbildern kodiert, das heißt, das I- Vollbild wird ohne Verwendung der anderen Vollbilder komprimiert. Das P-Vollbild wird durch Bewegungserfassung und Kompensation unter Verwendung des unmittelbar vorausgehenden Vollbilds zum Zweck der Vorhersage der Inhalte eines kodierten Vollbilds (es ist ein P-Vollbild) kodiert. Das B-Vollbild wird kodiert durch Bewegungserfassung und Kompensation durch Verwenden von Informationen von dem unmittelbar vorausgehenden Vollbild und Informationen von dem nachfolgenden Vollbild zum Vorhersagen der Daten der Inhalte der B-Vollbilder. Das vorausgehende Vollbild und das nachfolgende Vollbild sind das I-Vollbild oder das P-Vollbild. Das I-Vollbild gehört zu einem Intra- Vollbild-Kodierungs-Modus. Das P-Vollbild und das B-Vollbild gehören zu einem Vorhersage-Kodierungs-Modus.
  • Da die Merkmale der Kodierung des I-Vollbilds, des P-Vollbilds und des B-Vollbilds voneinander verschieden sind, unterscheiden sich die Kompressionsverfahren davon voneinander. Das I-Vollbild verwendet keine vorläufige Vorhersage für den Zweck der Verringerung der Redundanz und daher benötigt es mehr Bits als diejenigen der P-Vollbilder und der B-Vollbilder.
  • Eine Beschreibung wird hier gegeben, die MPEG2 als ein Beispiel verwendet. Es wird angenommen, dass die Bitrate 4 MBits/s ist und ein Bild mit 30 Vollbildern/s verwendet wird. Allgemein ist das Verhältnis der Anzahl der für I-, P- und B-Vollbilder verwendeten Bits 6 : 3 : 1. Deshalb verwendet das I-Vollbild etwa 420 kBits/s das B-Vollbild verwendet etwa 70 kBits/s. Dies ist der Fall, weil das B-Vollbild aus beiden Richtungen ausreichend vorhergesagt wird.
  • Fig. 14 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer bekannten Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung zeigt. Da eine DCT-Transformation auf einer Block-Basis ausgeführt wird, basieren die jüngsten Bild-Kodierungsverfahren sämtlich auf der Aufteilung eines Bildes in kleinere Blöcke. Gemäß der Intra-Vollbild-Kodierung ist ein eingegebenes digitales Bildsignal zuerst einem Block-Abtastvorgang 1001 unterworfen, wie in Fig. 14 gezeigt. Als Nächstes werden die nachdem Block-Abtastvorgang 1001 erhaltenen Blöcke einem DCT-Transformationsvorgang 1004 unterworfen und danach einem Quantisierungsvorgang 1005 unterworfen und einem lauflängenveränderlichen Huffman- Längenkodierungsvorgang 1006 (VLC: lauflängenveränderliche Kodierung, Entropiekodierung). Andererseits wird gemäß der Vorhersage-Vollbild-Kodierung ein eingegebenes digitales Bild einem Bewegungskompensationsvorgang 1003 unterworfen und der bewegungskompensierte Block (d. h. der vorhergesagte Block) wird einem DCT- Transfonmationsvorgang 1004 unterworfen. Als Nächstes werden der Quantisierungsvorgang 1005 und der Lauflängen-Huffman-VLC-Kodierungs-(Entropiekodierungs)- Vorgang 1006 ausgeführt.
  • Die Tatsache, dass der blockbasierte DCT-Transformationsvorgang 1004 eine räumliche Redundanz innerhalb des zu verarbeitenden Zielblocks beseitigt oder verringert, und die Tatsache, dass die Bewegungserfassungs-und Kompensations-Vorgänge 1002 und 1003 eine vorübergehende Redundanz zwischen benachbarten Vollbildern beseitigen oder verringern, sind aus den konventionellen Bildkodierungstechniken bekannt. Weiterhin beseitigt die Lauflängen-Huffman-VLC-Kodierung oder ein anderer Entropie- Kodierungsvorgang 1006, der nach dem DCT-Transformationsvorgang 1004 und dem Quantisierungsvorgang 1005 ausgeführt wird, eine statistische Redundanz zwischen quantisierten DCT-Transformationskoeffizienten. Der Vorgang wird jedoch nur mit den Blöcken innerhalb eines Bildschirm-Vollbilds ausgeführt.
  • Ein digitales Bild hat eine räumlich große Redundanz als ein inhärentes Merkmal. Diese Redundanz existiert nicht nur in den Blöcken innerhalb eines Bildschirm-Vollbildes, sondern auch zwischen Blöcken über Blöcken. Aus der obigen Beschreibung ist jedoch die Tatsache erkennbar, dass kein gegenwärtiges Verfahren einen Vorgang zum Beseitigen der Redundanz zwischen Blöcken eines Bildes verwendet.
  • Entsprechend den existierenden Bildkodierungsverfahren wird der DCT- Transformationsvorgang 1004 oder ein anderer Transformationsvorgang auf der Blockbasis infolge der beschränkenden Bedingungen bei der Hardware-Anordnung und Berechnung ausgeführt.
  • Obwohl die räumliche Redundanz durch den blockbasierten Transformationsvorgang verringert wird, ist sie beschränkt auf das Innere eines Blocks. Die Redundanz zwischen zwei benachbarten Blöcken wird jedoch nicht zufriedenstellend berücksichtigt, sie kann weiter verringert werden, wenn die Intra-Vollbild-Kodierung verwendet wird, welche konsistent eine große Anzahl von Bits verbraucht.
  • Weiterhin sind die Tatsache, dass der blockbasierte DCT-Transformationsvorgang die räumliche Redundanz innerhalb des zu verarbeitenden Zielblocks beseitigt oder verringert, und die Tatsache, dass der Bewegungsvorhersage- und Kompensations-Vorgang die vorübergehende Redundanz zwischen zwei benachbarten Vollbildern beseitigt oder verringert, von den bekannten Bildkodierungstechniken bekannt. Eine Zickzack- Abtastung und die Lauflängen-Huffman-VLC-Kodierung oder ein anderer Entropiekodierungsvorgang, welche nach dem DCT-Transformationsvorgang und dem Quantisierungsvorgang ausgeführt werden, beseitigen jedoch die statistische Redundanz in quantisierten DCT-Transformationskoeffizienten, sie sind jedoch auf das Innere eines Blocks beschränkt.
  • Ein digitales Bild beinhaltet inhärent eine große räumliche Redundanz. Diese Redundanz existiert nicht nur innerhalb eines Blocks sondern auch zwischen Blöcken über Blöcken eines Bildschirm-Vollbildes. Daher ist aus den obigen Tatsachen erkennbar, dass kein existierendes Verfahren den Vorgang zum Beseitigen der Redundanz zwischen Blöcken eines Bildes insgesamt verwendet, ausgenommen die DC-Koeffizieritenvorhersage von JPEG, MPEG1 und MPEG2.
  • Gemäß MPEG1 und MPEG2 wird die DC-Koeffizientenvorhersage ausgeführt durch Subtrahieren des DC-Wertes des vorausgehenden kodierten Blockes von dem gegenwärtig kodierten Block. Dies ist ein einfaches Vorhersageverfahren, welches keine Adaptivität oder Modus-Umschaltung aufweist, wenn die Vorhersage ungeeignet ist. Weiterhin enthält es lediglich DC-Koeffizienten.
  • Gemäß dem gegenwärtigen Stand des betroffenen technischen Gebietes wird die Zickzack-Abtastung für sämtliche Blöcke vor der Lauflängenkodierung verwendet. Es wurde kein Versuch unternommen, eine adaptierte Abtastung auf der Basis der Daten der Inhalte des Blocks auszuführen.
  • Fig. 22 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer bekannten Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung zeigt: In Fig. 22 ist die bekannte Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung ausgestattet mit einer Block-Abtasteinheit 2001, einer DCT- Transformationseinheit 2003, einer Quantisierungseinheit 2004, einer Zickzack- Abtasteinheit 2005 und einer Entropiekodierungseinheit 2006. In dieser Beschreibung bedeutet der Begriff "Einheit" eine Schaltungs-Vorrichtung.
  • Gemäß der Intra-Vollbild-Kodierung (d. h., Kodierung innerhalb eines Vollbildes) wird ein eingegebenes Bildsignal einem Block-Abtastvorgang 2001 unterworfen und danach direkt einem DCT-Transformationsvorgang 2003 unterworfen. Dann werden ein Quantisierungsvorgang 2004, ein Zickzack-Abtastvorgang 2005 und ein Entropiekodierungsvorgang 2006 nacheinander ausgeführt. Andererseits werden gemäß der Zwischen-Bild- Kodierung (d. h., Kodierung zwischen Vollbildern, d. h. Vorhersage-Vollbild-Kodierung) eine Bewegungserfassung und ein Kompensationsvorgang in einer Einheit 2011 nach dem Block-Abtastvorgang 2001 ausgeführt und ein Vorhersagefehler wird dann erhalten von einem Addierer 2002 durch Subtrahieren eines von der Einheit 2011 erhaltenen Erfassungswertes von den von der Block-Abtastung 2001 erhaltenen Bilddaten. Weiterhin wird dieser Vorhersagefehler dem DCT-Transformationsvorgang 2003 unterworfen und dann dem Quantisierungsvorgang 2004, dem Zickzack-Abtastvorgang 2005 und dem Entropiekodierungsvorgang 2006, vergleichbar mit der Intra-Vollbild-Kodierung.
  • In einem in der in Fig. 22 gezeigten Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung vorgesehenen, örtlichen Dekodierer werden ein inverser Quantisierungsvorgang und ein inverser DCT-Transformationsvorgang in Einheiten 2007 und 2008 ausgeführt. Gemäß der Intra- Vollbild-Kodierung wird ein durch Bewegungserfassung und Kompensation erhaltener Vorhersagewert durch einen Addierer 2009 zu dem durch die Einheiten 2007 und 2008 wiederhergestellten Vorhersagefehler addiert und der Additionswert betrifft örtlich dekodierte Bilddaten. Die dekodierten Bilddaten werden in einem Vollbild-Speicher 2010 des örtlichen Dekodierers gespeichert. Schließlich wird ein Bitstrom von der Entropiekodierungseinheit 2010 ausgegeben und zu der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung der anderen Seite gesendet.
  • Fig. 23 ist ein Blockschaltbild, dass einen Aufbau einer bekannten Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung zeigt. Der Bitstrom wird von einer längenveränderlichen Dekodierereinheit (VLD: längenveränderliche Dekodierung) (oder einer Entropiedekodierungseinheit) 2021 dekodiert und die dekodierten Bilddaten werden dann einem inversen Quantisierungsvorgang und einem inversen DCT-Transformationsvorgang in Einheiten 2023 und 2024 unterworfen. Gemäß der Zwischen-Bild-Kodierung wird ein Vorhersagewert, welcher durch Bewegungserfassung und Kompensation erhalten wird und von einer Einheit 2027 gebildet wird, durch einen Addierer 2025 zu dem wiederhergestellten Vorhersagefehler addiert und bildet dadurch örtlich dekodierte Bilddaten. Die örtlich dekodierten Bilddaten werden in einem Vollbild-Speicher 1026 des örtlichen Dekodierers gespeichert.
  • Gemäß den existierenden Bildkodierungstechniken wird der DCT- Transfonmationsvorgang oder ein anderer Transformationsvorgang auf der Block-Basis infolge der beschränkenden Bedingungen bei der Hardware-Anordnung und Berechnung ausgeführt. Die räumliche Redundanz wird durch die blockbasierte Transformation verringert. Sie ist jedoch auf das Innere eines Blocks beschränkt. Die Redundanz zwischen benachbarten Blöcken wird nicht ausreichend berücksichtigt. Insbesondere die Intra- Vollbild-Kodierung, welche konsistent eine große Menge von Bits verbraucht, wird nicht ausreichend berücksichtigt.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung angegeben, wie in dem Anspruch definiert.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung;
  • Fig. 2 ist eine vereinfachte Ansicht eines Falles, in welchem ein in die Bild- Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 eingegebenes Eingangsbild in 8 · 8 Blöcke aufgeteilt ist;
  • Fig. 3 ist eine vereinfachte Ansicht eines Falles, in welchem ein in die Bild- Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 eingegebenes Eingangsbild in dreieckige Regionen aufgeteilt ist;
  • Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Vorhersagesignalgenerators zur Verwendung in der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 zeigt;
  • Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer zweiten bevorzugten Ausführungsfarm eines Vorhersagesignalgenerators zur Verwendung in der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 zeigt;
  • Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer dritten bevorzugten Ausführungsfarm eines Vorhersagesignalgenerators zur Verwendung in der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 zeigt;
  • Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines Vorhersagesignalgenerators zur Verwendung in der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 zeigt;
  • Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung zeigt;
  • Fig. 9 ist eine vereinfachte Ansicht, welche ein Beispiel eines eingegebenen Bildes zeigt, welches in die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung von Fig. 1 und Fig. 8 eingegeben wird und einen signifikanten Bildpunkt enthält;
  • Fig. 10 ist eine vereinfachte Ansicht, welche ein Beispiel eines eingegebenen Bildes zeigt, welches in die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung von Fig. 1 und Fig. 8 eingegeben wird und einen signifikanten Bildpunkt enthält;
  • Fig. 11 ist eine vereinfachte Ansicht, welche ein Beispiel eines eingegebenen Bildes zeigt, welches in die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung von Fig. 1 und Fig. 8 eingegeben wird und einen insignifikanten Bildpunkt enthält;
  • Fig. 12 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, welches einen Aufbau einer Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 14 ist ein Blockschaltbild einer Anordnung einer bekannten Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung;
  • Fig. 15 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes zum Erläutern eines adaptiven DCT-Transformations-Bereichs zur Intra-Vollbild-Vorhersage;
  • Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung zeigt;
  • Fig. 17 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung zeigt;
  • Fig. 18 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung von DCT- Transformations-Bereichs-Vorhersageschaltungen von Fig. 16 und Fig. 17 zeigt;
  • Fig. 19 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes, welches ein Beispiel eines DC/AC-Vorhersage-Kodierungsverfahrens der DCT-Transformations- Bereichs-Vorhersageschaltung in Fig. 18 zeigt;
  • Fig. 20 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 21 ist ein Flussdiagramm, welches ein DC/AC-Vorhersage- Dekodierungsverfahren einer Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung in Fig. 20 zeigt;
  • Fig. 22 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer bekannten Bild- Vorhersage-Kodierungsvorrichtung zeigt;
  • Fig. 23 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer bekannten Bild- Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung zeigt;
  • Fig. 24 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung zeigt;
  • Fig. 25 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • Fig. 26 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes, welches Anordnungen eines Makroblocks und Blöcken eines Rahmens eben so wie ein Blockvorhersageverfahren zeigt;
  • Fig. 27 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes zum Erläutern einer horizontalen Abtastfolge, welche für eine Koeffizientenabtastung in einer bevorzugten Ausführungsform verwendet wird;
  • Fig. 28 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes zum Erläutern einer vertikalen Abtastfolge, welche für die Koeffizientenabtastung in einer bevorzugten Ausführungsform verwendet wird;
  • Fig. 29 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes zum Erläutern einer Zickzack- Abtastfolge, welche für die Koeffizientenabtastung in einer bevorzugten Ausführungsform verwendet wird;
  • Fig. 30 ist ein Flussdiagramm, welches einen in einer bevorzugten Ausführungsform verwendeten Modus-Bestimmungsvorgang zeigt; und
  • Fig. 31 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes, welches eine Beziehung zwischen Blöcken gemäß der impliziten Modusbestimmung einer bevorzugten Ausführungsform zeigt.
    • Beste Ausführungsform der Erfindung
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
    • Erste Gruppe bevorzugter Ausführungsformen
  • Die erste Gruppe bevorzugter Ausführungsformen beinhaltet die erste bis vierte Ausführungsform.
    • Erste bevorzugte Ausführungsform
  • Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • In Fig. 1 sind ein Eingangsanschluss 101, ein erster Addierer 102, ein Kodierer 103, ein Ausgabeanschluss 106, ein Dekodierer 107, ein zweiter Addierer 110, ein Zeilenspeicher 111 und ein Vorhersagesignalgenerator 112 gezeigt.
  • Der Aufbau und die Wirkungsweise der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung wird unten beschrieben. Objektive Bilddaten, die einem Kodierungsvorgang zu unterwerfen sind, werden in den Eingangsanschluss 101 eingegeben. In diesem Fall werden die eingegebenen Bilddaten in eine Mehrzahl benachbarter kleiner Regionen aufgeteilt.
  • Fig. 2 zeigt das Bild der eingegebenen Bilddaten in einem Fall, in welchem sie in 8 · 8 kleine Regionen aufgeteilt sind. Fig. 3 zeigt das Bild der eingegebenen Bilddaten in einem Fall, in welchem es in dreieckige, kleine Regionen aufgeteilt ist. Die Bilddaten der Mehrzahl der kleinen Regionen wird aufeinanderfolgend kodiert, wenn die Bilddaten der zu verarbeitenden objektiven kleinen Regionen durch den Eingangsanschluss 101 und eine Leitung 113 in den Addierer 102 eingegeben werden. Andererseits erzeugt der Vorhersagesignalgenerator 112 Bilddaten einer kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region und gibt die erzeugten Bilddaten als Bilddaten einer kleinen, optimalen Vorhersage- Region über eine Leitung 121 zu dem Addierer 102 aus.
  • Der Addierer 102 subtrahiert den entsprechenden Bildpunktwert der optimalen, kleinen Vorhersageregion, erhalten von dem Vorhersagesignalgenerator 112 von dem Bildpunktwert der eingegebenen Bilddaten der zu verarbeitenden objektiven kleinen Region, erzeugt dadurch Bilddaten einer kleinen Differenz-Region des Subtraktionsergebnis und gibt die Bilddaten zu dem Kodierer 103 zur Ausführung eines Kompressions- Kodierungsvorganges aus. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform ist der Kodierer 103 ausgestattet mit einem DCT-Transformierer 104 und einer Quantisierungseinheit (Q) 105 und die Bilddaten der kleinen Differenz-Region werden in ein Bildsignal eines Frequenzbereichs durch den DCT-Transformierer 104 transformiert, so dass DCT-Transformationskoeffizienten erhalten werden. Dann werden die DCT- Transformationskoeffizienten durch die Quantisierungseinheit 105 quantisiert. Die quantisierten Bilddaten der kleinen Region werden durch eine Leitung 116 zu dem Ausgangsanschluss 106 ausgegeben, weiter transformiert in einen Kode veränderlicher Länge oder fester Länge und danach auf einem Aufzeichnungsmedium wie einer optischen Disk gespeichert oder über eine Kommunikationsleitung (nicht dargestellt) gesendet.
  • Gleichzeitig werden die quantisierten Bilddaten der kleinen Region in den Dekodierer 107 eingegeben. In diesem Fall ist der Dekodierer 107 versehen mit einer inversen Quantisierungseinheit 108 und einem DCT-Transformierer 109 und stellt die eingegebenen Bilddaten der kleinen Region in Bilddaten einer erweiterten kleinen Differenz-Region wieder her. In der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform werden die eingegebenen Bilddaten der kleinen Region invers quantisiert durch die Invers- Quantisierungseinheit 108 und danach werden die invers quantisierten Bilddaten in ein Bildsignal einer räumlichen Region durch einen inversen diskreten Cosinus- Transformierer (nachfolgend als ein Invers-DCT-Transformierer bezeichnet) 109 transformiert. Die somit erhaltenen Bilddaten der erweiterten kleinen Differenz-Region werden zu dem Addierer 110 ausgegeben und der Addierer 110 addiert ein optimales Vorhersage-Bildsignal, ausgegeben von dem Vorhersagesignalgenerator 112 über die Leitung 121 und eine Leitung 122 zu den Bilddaten der erweiterten kleinen Differenz-Region, um dadurch Bilddaten einer kleinen Wiedergabe-Region zu erzeugen und einen Wiedergabe-Bildpunktwert zum Erzeugen eines Intra-Vollbild-Vorhersage-Bildsignals aus den Bilddaten der wiedergegebenen kleinen Region in dem Zeilenspeicher 111 zu speichern. Der Vorhersagesignalgenerator 112 erzeugt Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild- Vorhersage-Region wie folgt. Das heißt, der Vorhersagesignalgenerator 112 erzeugt einen Bildpunktwert der wiederhergestellten Bilddaten benachbart zu den Bilddaten der zu verarbeitenden objektiven kleinen Region als ein Bildpunktwert der Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region.
  • In Fig. 2 sind, angenommen, dass ein Block 200 die zu verarbeitende, kleine objektive Region ist, die Bildpunktwerte der benachbarten, wiederhergestellten Bilddaten a&sub0;, a&sub1;, a&sub2;, a&sub6;, a&sub7;, b&sub0;, b&sub1;, b&sub2;, ..., b&sub6;, b&sub7;. In Fig. 3 sind, angenommen, dass ein Dreieck 301 die zu verarbeitende objektive kleine Region ist, die Bildpunktwerte der benachbarten, wiederhergestellten Bilddaten g&sub0;, g&sub1;, ..., g&sub4;, f&sub0;, f&sub1;, f&sub2;, ..., f&sub7;, f&sub8;. Angenommen, dass ein in Fig. 3 gezeigtes Dreieck 300 die zu verarbeitende objektive kleine Region ist, sind die Bildpunktwerte der benachbarten, wiederhergestellten Bilddaten e&sub0;, h&sub0;, h&sub1;, ..., h&sub4;. Diese Bildpunktwerte werden in dem Zeilenspeicher 111 gespeichert. Der Vorhersagesignalgenerator 112 ermöglicht einen Zugriff auf den Zeilenspeicher 111 zum Lesen der Blldpunktwerte der benachbarten Bilddaten als die Bildpunktwerte der Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region.
  • Fig. 4 und Fig. 5 sind Blockschaltbilder, welche Anordnungen des Vorhersagesignalgenerators gemäß der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform zur Verwendung in der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 zeigen.
  • In Fig. 4 sind die Bildpunktwerte a&sub0;, a&sub1;, a&sub2;, ..., a&sub5;, a&sub7; solche, die benachbart zueinander in einer horizontalen Richtung, bezogen auf die zu verarbeitende kleine, objektive Region, von dem Zeilenspeicher 111 in den Vorhersagesignalgenerator 112 eingegeben werden, und ein Generator 401 innerhalb des Vorhersagesignalgenerators 112 erzeugt Bilddaten 403 in der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region durch wiederholtes ausgeben eines identischen Bildpunktes, z. B. acht mal, in der horizontalen Richtung. In diesem Fall werden die Bilddaten 403 der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region in einem Fall verwendet, in welchem kein vertikal benachbarter Bildpunkt vorhanden ist, bezogen auf die zu verarbeitende, kleine, objektive Region.
  • In Fig. 5 sind die Bildpunktwerte b&sub0;, b&sub1;, b&sub2;, ..., b&sub6;, b&sub7; solche, die benachbart zueinander in einer vertikalen Richtung, bezogen auf die zu verarbeitende kleine, objektive Region, von dem Zeilenspeicher 111 in den Vorhersagesignalgenerator 112 eingegeben werden, und ein Generator 402 innerhalb des Vorhersagesignalgenerators 112 erzeugt Bilddaten 404 der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region durch wiederholtes ausgeben eines Bildpunktes, z. B. acht mal, in der vertikalen Richtung. In diesem Fall werden die Bilddaten 404 der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region in einem Fall verwendet, in welchem kein horizontal benachbarter Bildpunkt vorhanden ist, bezogen auf die zu verarbeitende kleine, objektive Region. In einem Fall, in welchem Bildpunkte vorhanden sind, die in der horizontalen Richtung und der vertikalen Richtung benachbart sind, werden Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region erzeugt, wie in einer dritten bevorzugten Ausführungsform in Fig. 6 gezeigt.
  • Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung der dritten bevorzugten Ausführungsform des Vorhersagesignalgenerators zur Verwendung in der Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 zeigt.
  • In Fig. 6 werden die von dem Generator 401 erzeugten Bilddaten 403 der kleinen Intra- Vallbild-Vorhersage-Region (siehe Fig. 5) und die von dem Generator 402 erzeugten Bilddaten 404 der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region in einen Addierer 500 eingegeben und der Addierer 500 mittelt diese zwei Teile der Bilddaten durch Dividieren der Summe der eingegebenen zwei Teile der Bilddaten durch Zwei. Somit werden die benachbart wiedergegebenen Bildpunkte wiederholt durch die Generatoren 401 und 402 ausgegeben und die Mittelwert-Berechnung wird lediglich durch den Addierer 500 ausgeführt und daher können die Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden. Es ist akzeptabel, die Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region durch lineares interpolieren der Bildpunktwerte der benachbarten zwei Teile von Bilddaten zu erzeugen.
  • Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer vierten bevorzugten Ausführungsform eines Vorhersagesignalgenerators zur Verwendung in der Bild- Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 1 zeigt.
  • In Fig. 7 sind die Bildpunktwerte a&sub0;, a&sub1;, a&sub2;, ..., a&sub5;, a&sub7; solche, die benachbart zueinander in einer horizontalen Richtung, bezogen auf die zu verarbeitende kleine, objektive Region, von dem Zeilenspeicher 111 in den Generator 401 eingegeben werden und der Generator 401 erzeugt Bilddaten einer ersten kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region durch wiederholtes ausgeben jedes Bildpunktes in der horizontalen Richtung. Andererseits sind die Bildpunktwerte b&sub0;, b&sub1;, b&sub2;, ..., b&sub5;, b&sub7; solche, die benachbart zueinander in der vertikalen Richtung, bezogen auf die zu verarbeitende kleine, objektive Region, von dem Zeilenspeicher 111 in den Generator 402 eingegeben werden und der Generator 402 erzeugt Bilddaten einer zweiten kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region durch wiederholtes ausgeben jedes Bildpunktes in der vertikalen Richtung. Die Bilddaten der ersten kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region und die Bilddaten der zweiten kleinen Intra- Vollbild-Vorhersage-Region werden in den Addierer 500 eingegeben und Bilddaten einer dritten kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region werden erzeugt durch Bilden der Mittelwerte dieser zwei Teile von Bilddaten.
  • Andererseits werden die Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen, objektiven Region durch eine Leitung 616 in Fehler-Berechner 601, 602 und 603 eingegeben. In diesem Fall werden die oben er wähnten Bilddaten der ersten kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage- Region und die Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region in den Fehler- Berechner 601 eingegeben und der Fehler-Berechner 601 berechnet einen ersten absoluten Fehler, welcher der Absolutwert des Fehlers dieser zwei Teile von Bilddaten ist und gibt denselben zu einem Komparator 604 aus. Die oben erwähnten Bilddaten der zweiten kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region und die Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region werden in den Fehler-Berechner 602 eingegeben und der Fehler-Berechner 602 berechnet einen zweiten Absolutwert, welcher der Absolutwert des Fehlers dieser zwei Teile von Bilddaten ist und gibt denselben zu dem Komparator 604 aus. Weiterhin werden die oben erwähnten Bilddaten der dritten kleinen Intra- Vollbild-Vorhersage-Region und die Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region in den Fehler-Berechner 603 eingegeben und der Fehler-Berechner 603 berechnet einen dritten absoluten Fehler, welcher der Absolutwert des Fehlers dieser zwei Teile der Bilddaten ist, und gibt denselben zu dem Komparator 604 aus.
  • Der Komparator 604 vergleicht die eingegebenen drei absoluten Fehler miteinander, bestimmt den einen mit dem kleinsten absoluten Fehler und steuert einen Schalter 605, um die Bilddaten der diesem entsprechenden kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region zu der Leitung 121 auszugeben. Der Komparator 604 gibt gleichzeitig einen Identifizierer zum Identifizieren der Bilddaten der ersten, zweiten und dritten kleinen Intra-Vollbild- Vorhersage-Region zu der Vorrichtung an der Empfangseite oder der Wiedergabeseite über eine Leitung 615 aus. Mit diesem Identifizierer sind die Bilddaten der kleinen Intra- Vollbild-Vorhersage-Region an der Empfangsseite oder der Wiedergabeseite eindeutig bestimmt. Durch Verwenden der Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region mit dem kleinsten Fehler kann somit ein Differenzsignal in der Kodierungsstufe unterdrückt werden und erlaubt dadurch die Verringerung der Anzahl der zu erzeugenden Bits.
    • Zweite bevorzugten Ausführungsform
  • Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die mit denjenigen in Fig. 1 vergleichbaren Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
  • Die in Fig. 8 gezeigte Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungsdetektor 700, ein Bewegungskompensierer 701, ein Optimal- Modus-Auswähler 703 und ein Vollbild-Speicher 702 in der Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung aus Fig. 1 enthalten sind.
  • Die Anordnung und Wirkungsweise der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 8 wird unten beschrieben.
  • In einer mit derjenigen der ersten bevorzugten Ausführungsform vergleichbaren Weise werden eingegebene Bilddaten der zu verarbeitenden, kleinen objektiven Region durch einen Eingangsanschluss 101 in einen Addierer 102 eingegeben. Der Addierer 102 subtrahiert die Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region von Bilddaten einer kleinen Optimal-Vorhersage-Region, eingegeben von einem Optimal-Modus- Auswähler 703 über eine Leitung 121, und gibt danach die Bilddaten des Subtraktionsergebnis" zu einem Kodierer 103 aus. Der Kodierer 103 gibt die eingegebenen Bilddaten des Subtraktionsergebnis' durch einen Ausgangsanschluss 106 aus, während er die Daten in kompressionskodierter Weise kodiert. Gleichzeitig gibt der Kodierer die kompressionskodierten Bilddaten der kleinen Region zu einem Dekodierer 107 zum Dekodieren der Daten in einer erweiternden Dekodierungsweise aus und gibt danach die resultierenden Daten zu einem Addierer 110 aus zum Addieren der erweiterten dekodierten Bilddaten zu den Bilddaten der kleinen Optimal-Vorhersage-Region.
  • Dann wird in einer mit derjenigen der ersten bevorzugten Ausführungsform vergleichbaren Weise nur der Bildpunktwert der Bilddaten, die zum Erzeugen von Bilddaten einer kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region verwendet werden, in einem Zeilenspeicher 111 gespeichert, während sämtliche Bildpunktwerte des wiederhergestellten Bildes in dem Vollbild-Speicher 702 gespeichert werden.
  • Wenn die Bilddaten des nächsten Bildes durch den Eingangsanschluss 101 eingegeben werden, empfängt der Bewegungsdetektor 700 die Eingaben der Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen, objektiven Region und die in dem Vollbild-Speicher 702 gespeicherten Wiedergabe-Bilddaten und der Bewegungsdetektor 700 erfasst die Bewegung des Bildes durch eine Block-Übereinstimmung oder ein vergleichbares Verfahren und gibt einen Bewegungsvektor durch eine Leitung 705 aus. Der ausgegebene Bewegungsvektor wird zum Beispiel einer längenveränderlichen Kodierung unterworfen, um gespeichert oder gesendet (nicht dargestellt) zu werden und gleichzeitig zu dem Bewegungskompensierer 701 gesendet. Der Bewegungskompensierer 701 erzeugt Bilddaten einer kleinen Zeit-Vorhersage-Region aus dem wiedergegebenen Bild des Vollbild- Speichers 702 auf der Basis des Bewegungsvektors und gibt denselben zu dem Optimall-Modus-Auswähler 703 aus. Der Bewegungs-Erfassungsvorgang und der Bewegungs-Kompensationsvorgang beinhalten eine Vorwärts-Vorhersage, Rückwärts- Vorhersage und bidirektionale Vorhersage und diese Verfahren werden offenbart zum Beispiel in der Beschreibung des US-Patentes Nr. 5,193,004.
  • Andererseits erzeugt der Vorhersagesignalgenerator 112 in einer mit derjenigen der ersten bevorzugten Ausführungsform vergleichbaren Weise Bilddaten der kleinen Intra- Vollbild-Vorhersage-Region, gibt die Daten zu dem Optimal-Modus-Auswähler 703 aus und gibt gleichzeitig die Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region zu dem Optimal-Modus-Auswähler 703 aus. Der Optimal-Modus-Auswähler 703 wählt die Bülddaten mit dem kleinsten Fehler aus (z. B. die Summe der Absolutwerte von Differenzen, die bei jedem Bildpunkt erhalten werden), bezogen auf die Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region aus den Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild- Vorhersage-Region und den Bilddaten einer kleinen Zeit-Vorhersage-Region und gibt die ausgewählten Bilddaten als Bilddaten einer kleinen Optimal-Vorhersage-Region zu dem Addierer 102 aus. Ein Identifizierer, welcher die kleine Vorhersage-Region darstellt, deren Bilddaten ausgewählt wurden, wird ausgewählt, um durch eine Leitung 709 zu der Empfangsseite oder der Wiedergabeseite gesendet zu werden.
  • Wie oben beschrieben, besteht kein Bedarf zum Senden eines Zwischen-Bild- Bewegungsvektors durch Einführen einer Zwischen-Bild-Vorhersage für die mit Zwischen-Bild-Bewegungskompensation kodierten Bilddaten und daher kann die Anzahl von Bits weiter verringert werden.
  • Die erste und zweite bevorzugten Ausführungsform sind Fälle, in welchen signifilkante Bildpunkte über den gesamten Bildschirm vorhanden sind. Es gibt einen Fall, in welchem ein signifikanter Bildpunkt und ein insignifikanter Bildpunkt auf einem Bildschirm vorhanden sind, Zum Beispiel in dem Fall, in dem ein Bild durch ein Farbtonfilter aufgenommen wird, sind Bildpunkte, welche den Gegenstand darstellen, signifikant, und Bildpunkte welche einen Bereich in Blau oder ähnlichem darstellen, welche als Hintergrund dienen, sind insignifikante Bildpunkte. Durch Senden der Textur und Formen des signifikanten Objektes durch Kodieren können Wiedergabe und Anzeige jedes Objektes verwirklicht werden. Beim Erzeugen von Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region durch den Vorhersagesignalgenerator 112 für solch ein eingegebenes Bild können insignifikante Bildpunkte nicht verwendet werden.
  • Fig. 9 bis Fig. 11 zeigen vereinfachte Ansichten eingegebener Bilder mit signifikanten Bildpunkten und insignifikanten Bildpunkten. In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform wird ein Formsignal verwendet zum Ausdrücken, ob der Bildpunkt signifikant ist oder nicht. Das Formsignal wird durch einen vorbestimmtes Verfahren kompressionskodiert und zu der Empfangsseite oder Wiedergabeseite gesendet. Als ein Verfahren zum Kodieren einer Form sind ein Ketten-Kodierungsverfahren und ähnliches vorhanden. Ein komprimiertes Formsignal wird wiedergegeben, indem es erneut erweitert wird und das wiedergegebene Formsignal wird zum Erzeugen eines Intra-Vollbild- Vorhersage-Bildsignals wie folgt verwendet.
  • In Fig. 9 ist eine Formkurve 800 eine Grenzlinie und die durch den Pfeil angezeigte Richtung ist das Innere eines Objektes und die Bilddaten innerhalb des Objektes umfassen signifikante Bildpunkte. Unter den wiedergegebenen Bildpunkten benachbart zu einer zu verarbeitenden kleinen objektiven Region 802 sind b&sub4;, b&sub5;, b&sub5; und b&sub7; die signifikanten Bildpunkte und nur diese Bildpunktwerte werden wiederholt verwendet als die Bildpunktwerte der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region 802.
  • In Fig. 10 ist eine Formkurve 804 eine Grenzlinie und die durch den Pfeil angezeigte Richtung ist das Innere eines Objektes und die Bilddaten innerhalb des Objektes umfassen signifikante Bildpunkte. Unter den wiedergegebenen Bildpunkten benachbart zu einer zu verarbeitenden kleinen objektiven Region 805 sind a&sub4;, a&sub5;, a&sub6; und a&sub7; die signifikanten Bildpunkte und nur diese Bildpunktwerte werden wiederholt verwendet als die Bildpunktwerte der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region 805.
  • Weiterhin ist in Fig. 11 eine Formkurve 808 eine Grenzlinie und die durch den Pfeil angezeigte Richtung ist das Innere eines Objektes und die Bilddaten innerhalb des Objektes umfassen signifikante Bildpunkte. Unter den wiedergegebenen Bildpunkten benachbart zu einer zu verarbeitenden kleinen objektiven Region 810 sind a&sub5;, a&sub6;, a&sub7;, b&sub4;, b&sub5;, b&sub6; und b&sub7; die signifikanten Bildpunkte und nur diese Bildpunktwerte werden wiederholt ausgegeben. An einer Stelle, wo sich zwei Bildpunktwerte überlappen, wird ein durch Mittelwertbildung dieser Bildpunktwerte erhaltener Wert als der Bildpunktwert der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region 810 verwendet.
  • In Fig. 11 ist zum Beispiel der Wert eines Bildpunktes z&sub7;&sub7; der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region 810 der Mittelwert von a&sub7; und b&sub7;. An einer Stelle, an welcher kein Bildpunkt vorhanden ist, wird der Mittelwert der horizontal und vertikal benachbarten zwei Bildpunktwerte verwendet. Der Wert eines Bildpunktes z&sub1;&sub4; ist zum Beispiel der Mittelwert von a&sub5; und b&sub4;. Somit sind die Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage- Region eines Bildes mit einer beliebigen Form erzeugt.
  • Obwohl die oben erwähnte, bevorzugte Ausführungsform auf der Basis einer in quadratischen Formen geteilten kleinen Region beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt und der Bildschirm kann in dreieckige kleine Regionen aufgeteilt sein. In diesem Fall wird die Bildverarbeitung in einer vergleichbaren Weise ausgeführt.
  • Als eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist es akzeptabel, den Mittelwert nur durch signifikante Bildpunktwerte zu erhalten, und die Verwendung des Mittelwertes als der Bildpunktwert in der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region. Konkret wird in Fig. 9 der Mittelwert der Bildpunkte b&sub4;, b&sub5;, b&sub5; und b&sub7; berechnet und der berechnete Mittelwert wird als der Bildpunktwert der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region verwendet. In Fig. 10 wird der Mittelwert der Bildpunkte a&sub4;, a&sub5;, a&sub6; und a&sub7; berechnet und der berechnete Mittelwert wird als der Bildpunktwert der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region verwendet. In Fig. 11 wird der Mittelwert der Bildpunkte a&sub5;, a&sub5;, a&sub7;, b&sub4;, b&sub5;, b&sub5; und b&sub7; berechnet und er wird als der Bildpunktwert der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region verwendet.
    • Dritte bevorzugte Ausführungsform
  • Fig. 12 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.
  • In Fig. 12 sind ein Eingangsanschluss 901, ein Daten-Analysierer 902, ein Dekodierer 903, ein Addierer 906, ein Ausgangsanschluss 907, eine Steuerung 908, ein Bewegungskompensierer 909, ein Vorhersagesignalgenerator 910, ein Zeilenspeicher 911 und ein Vollbild-Speicher 912 gezeigt.
  • Die Anordnung und Wirkungsweise der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung in Fig. 12 wird unten beschrieben. In Fig. 12 werden kompressionskodierte Bilddaten in den Daten-Analysierer 902 eingegeben. Der Daten-Analysierer 902 untersucht die eingegebenen Bilddaten und gibt Bilddaten einer komprimierten kleinen Differenz-Region zu dem Dekodierer 903 durch eine Leitung 915 aus, gibt ein Steuerungssignal zu der Steuerung 908 über eine Leitung 926 aus und gibt weiterhin den oben erwähnten Bewegungsvektor (nur wenn er existiert) zu dem Bewegungskompensierer 909 aus. Der Dekodierer 903 ist ausgestattet mit einer Invers-Quantisierungseinheit 904 und einem Invers-DCT-Transformierer 905 und erweitert die komprimierten Bilddaten einer kleinen Differenz-Region zum Wiederherstellen der Daten als Bilddaten einer erweiterten kleinen Differenz-Region.
  • In der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform werden die komprimierten Bilddaten der kleinen Differenz-Region durch die Invers-Quantisierungseinheit 904 invers quantisiert und danach werden nach der inversen Quantisierung erhaltene Bilddaten eines Frequenzbereichs in Bilddaten eines räumlichen Bereichs durch den Invers-DCT- Transformierer 905 transformiert. Die nach der Transformation erhaltenen Bilddaten der erweiterten kleinen Differenz-Region werden in den Addierer 906 eingegeben und der Addierer 906 addiert die eingegebenen Bilddaten der erweiterten kleinen Differenz- Region zu von einem Bewegungskompensierer 923 oder einem Vorhersagesignalgenerator 922 über einen Schalter 913 und eine Leitung 924 gesendeten Bilddaten einer optimalen kleinen Vorhersage-Region, um dadurch Bilddaten einer kleinen Wiedergabe- Region des Additionsergebnis zu erzeugen. Der Addierer 906 gibt die wiederhergestellten Bilddaten zu dem Ausgangsanschluss 907 über eine Leitung 917 aus und speichert die Daten gleichzeitig in dem Vollbild-Speicher 912. Die Bildpunktwerte der Bildpunktdaten zur Verwendung beim Erzeugen eines Bildes einer kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage- Region werden in dem Zeilenspeicher 911 gespeichert.
  • Die Bilddaten der optimalen kleinen Vorhersage-Region werden bestimmt durch die Steuerung 908 auf der Basis eines Steuerungssignals von dem Daten-Analysierer 902, so dass das Umschalten des Schalters 913 gesteuert wird. In einem Fall, in welchem die Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region durch die Steuerung 908 ausgewählt werden, verbindet der Schalter 913 die Leitung 924 mit der Leitung 922, so dass der Vorhersagesignalgenerator 910 als Reaktion auf das Steuerungssignal von der Steuerung 908 auf den Zeilenspeicher 911 zugreift, um den Wiedergabe-Bildpunktwert als den Bildpunktwert der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region auszugeben. Die Einzelheiten der Wirkungsweise des Vorhersagesignalgenerators 910 wurden detailliert anhand von Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 beschrieben. In einem Fall, in welchem die Bilddaten einer kleinen Zeit-Vorhersage-Region durch die Steuerung 908 ausgewählt werden, verbindet der Schalter 913 die Leitung 924 mit der Leitung 923, so dass der Bewegungskompensierer 909 einen Bewegungs-Kompensationsvorgang mit den Bilddaten aus dem Vollbild-Speicher 912 auf der Basis eines von dem Daten-Analysierer 902 über eine Leitung 925 als Reaktion auf das Steuerungssignal von der Steuerung 908 zu übertragenden Bewegungsvektors ausführt um dadurch Bilddaten der kleinen Zeit- Vorhersage-Region zu erzeugen und die Daten durch den Schalter 913 und die Leitung 924 zu dem Addierer 906 auszugeben.
    • Vierte bevorzugte Ausführungsform
  • Fig. 13 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 13 sind die mit denjenigen in Fig. 12 vergleichbaren Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung in Fig. 13 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Form- Dekodierer 990 in dem Grundaufbau der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung in Fig. 12 enthalten ist. Der grundlegende Betrieb der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung in Fig. 13 ist der Gleiche wie derjenige von Fig. 12 und daher wird nur der unterschiedliche Betrieb unten detailliert beschrieben.
  • In der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform beinhalten die kompressionskodierten Bilddaten kompressionskodierte Formdaten. Der Daten-Analysierer 902 extrahiert die Formdaten und gibt dieselben zu dem Form-Dekodierer 990 aus und als Reaktion darauf gibt der Form-Dekodierer 990 ein Formsignal in einer erweiterten Weise wieder, Das wiedergegebene Formsignal wird zu der Empfangsseite oder der Wiedergabeseite gesendet und gleichzeitig in den Vorhersagesignalgenerator 910 eingegeben. Der Vorhersagesignalgenerator 910 erzeugt Bilddaten aus einer kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage- Region, wie anhand von Fig. 9 bis Fig. 11 beschrieben, basierend auf diesem wiedergegebenen Formsignal. Somit werden die Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild- Vorhersage-Region des Bildes mit einer beliebigen Form erzeugt und die Bilddaten können an der Empfangsseite oder Wiedergabeseite dekodiert und wiedergegeben werden. Die dritte und vierte bevorzugte Ausführungsform sind gekennzeichnet durch das Vorsehen des Zeilenspeichers 911. Bei Abwesenheit des Zeilenspeichers 911 muss ein Zugriff von dem Vollbild-Speicher 912 auf einen Bildpunkt zum Erzeugen der Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region ausgeführt werden. Zu dem Zweck der Erzeugung eines Vorhersagesignals durch den Bildpunkt der benachbarten kleinen Region ist es erforderlich, Schreiben und Lesen mit hoher Geschwindigkeit in dem Vollbild-Speicher auszuführen. Durch Bereitstellen eines besonderen Zeilenspeichers oder eines Puffers können die Bilddaten der kleinen Intra-Vollbild-Vorhersage-Region mit hoher Geschwindigkeit ohne Verwendung eines Hochgeschwindigkeits-Vollbild-Speichers erzeugt werden.
  • In der obigen bevorzugten Ausführungsform kann der Mittelwert der Mehrzahl von Bildpunkten ein besonders gewichteter Mittelwert sein.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der ersten Gruppe bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich durch Verwendung des wiedergegebenen Bildpunktwertes benachbart zu den Bilddaten der zu verarbeitenden kleinen objektiven Region als der Bildpunktwert des Intra-Vollbild-Vorhersagesignals ein Vorhersagesignal hoher Genauigkeit auf einfache Weise mit einem geringeren Berechnungsaufwand als im Stand der Technik erzeugt werden und dieses kann einen einmaligen Effekt herbeiführen, dass die Anzahl von Bits der Intra-Vollbild-Kodierung verringert werden kann. Der Zeilenspeicher 911 ist vorgesehen, um darin den wiedergegebenen Bildpunktwert zur Verwendung beim Erzeugen des Intra-Vollbild-Vorhersagesignals zu speichern und daher kann ein Zugriff auf den Bildpunktwert mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden, um dadurch dem Intra-Vollbild-Vorhersagesignal zu erlauben, mit hoher Geschwindigkeit erzeugt zu werden.
    • Zweite Gruppe bevorzugter Ausführungsformen
  • Die zweite Gruppe bevorzugter Ausführungsformen beinhaltet die fünfte bis siebte Ausführungsform.
  • Angesichts der Probleme des Standes der Technik hat der Erfinder erkannt, dass die Bildkodierungs-Effizienz weiter verbessert werden kann, indem nicht nur die Redundanz zwischen zwei Bildern oder dem Inneren von zwei Blöcken in einem Bild beseitigt wird, sondern auch die Redundanz zwischen zwei Blöcken in einem Bild.
  • Dar Erfinder hat erkannt, dass sich die in den gleichen Positionen benachbarter Blöcke angeordneten DCT-Transformationskoeffizienten in vielen Fällen ähneln. Der Erfinder hat ebenfalls erkannt, dass Die Ähnlichkeit insbesondere in einem Fall groß ist, in welchem die ursprünglichen Bild-Zusammensetzungen von zwei Blöcken sich sehr ähneln, oder wenn ein identisches Bildmuster, zum Beispiel einer geraden Linie, eines Winkels, usw. enthalten ist. Identische Informationen bedeutet eine Redundanz gemäß einer Informationstheorie.
  • Diese Art von in dem DCT-Transformationsbereich über einem Block existierenden Redundanzen kann beseitigt oder merkbar verringert werden durch adaptierte Intra- Vorhersage (Intra-Vollbild-Vorhersage) von einem vorherigen Block. Der folgende VLC- Entropiekodierungsvorgang kann dann eine höhere Kodierungs-Effizienz durch die geringere Entropie der Vorhersage verwirklichen. Als ein Ergebnis der Vorhersage dieses DCT-Transformationsbereichs kann die Eingabe redundanter Daten in eine VLC- Entropiekodierungsschaltung merkbar verringert werden. Dementsprechend kann eine deutliche Einsparung von Bits erwartet werden. Daher wird die Bildqualität der kodierten Bilddaten definitiv verbessert.
  • Die vorliegende bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt ein System zum genauen Vorhersagen von DCT-Transformationskoeffizienten aus einem anderen Block an. Dieses System ist in der Lage, in dem benachbarten Block vorhandene Redundanz zu beseitigen, weiterhin die Entropie der quantisierten DCT- Tnansformationskoeffizienten zu verringern und daraus folgend die Anzahl der für die Kodierung der DCT-Transformationskoeffizienten benötigten Bits zu verringern.
  • Die DCT-Transformationskoeffizienten des objektiven gegenwärtigen, zu verarbeitenden Blockes mit der gegenwärtigen Zeitsteuerung (nachfolgend als gegenwärtiger Block bezeichnet) können aus den DCT-Transformationskoeffizienten der gleichen Positionen in dem vorausgehenden benachbarten Block vorhergesagt werden. Der benachbarte Block wurde in der Verarbeitungsstufe bereits dekodiert. Das heißt, gemäß dem ersten DC- Koeffizienten in einem der vorher dekodierten benachbarten Blöcke wird ein erster DC- Koeffizient vorhergesagt. Ein zweiter Koeffizient AC1 wird aus dem zweiten Koeffizienten AC1 in dem gleichen dekodierten Block vorhergesagt. Der gleiche Vorgang wird nachfolgend ausgeführt. Durch Verwenden dieses Verfahrens können mehrere vorhergesagte Blöcke erhalten werden aus den dekodierten Blöcken, die oberhalb an der linken Seite, diagonal an der linken Seite, oberhalb diagonal an der rechten Seite und oberhalb, bezogen auf den DCT-Transformationsblock angeordnet sind, der zum gegenwärtigen Zeitpunkt kodiert wird. Diese vorhergesagten Blöcke werden geprüft, indem sie der gegenwärtigen Entropiekodierung unterworfen werden. Dann wird ein Vorhersageblock mit einer kleineren Anzahl von Bits ausgewählt, danach der Entropiekodierung unterworfen und zu der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung an der Empfangsseite oder Wiedergabeseite zusammen mit einem zusätzlichen Anzeigebit gesendet. Die Bild- Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung wird über den benachbarten Block informiert, aus welchem der gegenwärtige Block vorhergesagt ist.
  • Ein Verfahren gemäß der vorliegenden, bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die DCT-Transformationskoeffizienten des gegenwärtigen Blockes vorhersagen. Die DCT-Transformationskoeffizienten haben allgemein ausreichende gegenseitige Beziehungen zu den DCT-Transformationskoeffizienten eines weiteren benachbarten Blockes. Der Grund ist, dass die DCT-Transformation dazu neigt, einem vergleichbaren Block-Bild einen identischen Wert oder eine identische Verteilung von DCT- Transformationskoeffizienten zu geben.
  • Eingegebene Bilddaten eines Intra-Vollbildes oder vorübergehend vorhergesagten Vollbildes werden normalerweise zuerst einem blockbasierten DCT-Transformationsvorgang unterworfen. Nachdem die DCT-Transformationskoeffizienten des gegenwärtigen Blockes erhalten werden, kann ein DCT-Transformationsbereichs-Vorhersagevorgang vor der Quantisierung oder nach der Quantisierung ausgeführt werden.
  • Wie in Fig. 15 gezeigt, können die DCT-Transformationskoeffizienten des gegenwärtigen Blockes vorhergesagt werden aus Blöcken, welche die bereits dekodierten Blöcke sind, und benachbarten Blöcken, das heißt, einem oberen linken Block B1, einem oberen Block B2, einem oberen rechten Block B3 und einem linken Block B4. Ein vorhergesagter Block kann erhalten werden durch Subtrahieren sämtlicher DCT- Transformationskoeffizienten des gegenwärtigen Blockes von sämtlichen DCT- Transformationskoeffizienten des vorausgehenden benachbarten, in der gleichen Positionen angeordneten Blockes. Der Block kann ebenfalls erhalten werden durch teilweises Subtrahieren der DCT-Transformationskoeffizienten an Stelle sämtlicher DCT- Transformationskoeffizienten.
  • Die vorhergesagten DCT-Transformationskoeffizienten der verschiedenen vorhergesagten Blöcke werden quantisiert, wenn die Vorhersage vor der Quantisierung ausgeführt wird. Die DCT-Transformationskoeffizienten werden dann dem Entropiekodierungsvorgang unterworfen. Der Entropiekodierungsvorgang ist identisch mit demjenigen der Bild- Vorhersage-Kodierungsvorrichtung und es wird geprüft, welcher vorhergesagte Block als ein Bit niedriger Ordnung verwendet wird.
  • Der Vorhersageblock, welcher zur Verwendung als Bit niedriger Ordnung ausgewählt ist, und der ausgewählte Vorhersageblock werden in einer entropiekodierungsweise zusammen mit einem Anzeigebit zum Informieren der Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung über die Vorhersage-Bestimmung kodiert.
  • Wie in der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung wird der durch das Anzeigebit vorhergesagte Block dekodiert. Das heißt, die für einen Block vorhergesagten DCT- Transformationskoeffizienten werden in einer Invers-Entropie-Dekodierungsweise dekodiert und danach werden die DCT-Transformationskoeffizienten des Blockes erhalten durch Addieren eines Bezugs-DCT-Transformationskoeffizienten des benachbarten Blockes, welcher dekodiert wird, bevor er durch das Anzeigebit für die oben dekodierten DCT-Transformationskoeffizienten ausgedrückt wird. Schließlich wird ein Invers-DCT- Transformationsvorgang angewendet auf die wiederhergestellten DCT-Transformationskoeffizienten jedes Blockes, so dass dekodierte Bilddaten erhalten werden.
  • Die vorliegende, bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt eine Bildkodierungsvorrichtung an, die in der Lage ist, die Redundanz der in dem DCT- Transformationsbereich existierenden anderen Arten über den benachbarten Block zusätzlich zu der räumlichen Redundanz zu verringern, welche normalerweise durch eine Transformation wie eine DCT-Transformation beseitigt wird, die Redundanz, welche zwischen Vollbildern durch Bewegungserfassung und Kompensationen beseitigt wird, und die statistische Redundanz, welche durch die Entropiekodierung in Quantisierungs- Transformationskoeffizienten innerhalb eines Blockes beseitigt wird.
  • Wie aus Fig. 14 erkennbar ist, welche eine bekannte Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung zeigt, ist die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung, welche allgemein zur Kodierung im Stand der Technik verwendet wird (z. B. MPEG) ausgestattet mit einer Block-Abtasteinheit 1001, einer DCT-Transformationseinheit 1004, einer Quantisierungseinheit 1005 und einer Entropiekodierungseinheit 1006.
  • Gemäß der Intra-Vollbild-Kodierung (Kodierung innerhalb eines Vollbildes) wird ein eingegebenes Bildsignal einem Block-Abtastvorgang unterworfen. Als Nächstes wird ein DCT-Transformationsvorgang direkt ausgeführt. Daran anschließend werden ein Quantisierungsvorgang und ein Entropiekodierungsvorgang ausgeführt. Andererseits werden gemäß der Intra-Vollbild-Kodierung (Vorhersage-Vollbild-Kodierung) die Bilddaten des zum gegenwärtigen Zeitpunkt zu verarbeitenden objektiven Vollbildes der Verarbeitung einer Bewegungs-Erfassungseinheit 1002 und einer Bewegungs-Kompensationseinheit 1003 nach einem Block-Abtastvorgang und weiterhin einem DCT- Transformationsvorgang unterworfen. Weiterhin werden ein Quantisierungsvorgang und ein Entropiekodierungsvorgang ausgeführt.
  • In diesem Falle ist der quantisierte Wert in einer Entropiekodierungsweise in der Entropiekodierungseinheit 1006 dekodiert und Kodedaten werden ausgegeben. Die Entropiekodierung ist ein System zur beträchtlichen Verringerung der Gesamtmenge von Kodes, um einen Kodierungsansatz der Entropie auszuführen, oder die durchschnittliche Informationsmenge durch Zuordnen eines kurzen Kodes zu einem Wert, der häufig auftritt, und Zuordnen eines langen Kodes zu einem Wert, der selten auftritt. Dies ist eine reversible Kodierung. Eine Vielzahl von Systemen wird für die Entropiekodierung vorgechlagen und eine Huifman-Kodierung wird in einem Basis-System verwendet. Das Huffman- Kodierungsverfahren unterscheidet sich abhängig von einem quantisierten DC- Koeffizientenwert und einem AC-Koeffizientenwert. Das heißt, der DC-Koeffizient zeigt einen Mittelwert des 8 · 8 Bildpunktblocks, der Mittelwert der benachbarten Blöcke hat jedoch häufig einen vergleichbaren Wert in einem allgemeinen Bild. Daher wird die Entrapiekodierung ausgeführt nach der Erfassung von Unterschieden zwischen einem Block und dem vorausgehenden Block. Bei dieser Anordnung konzentrieren sich Werte in der Umgebung von Null und daher wird die Entropiekodierung effektiv. Die AC-Koeffizienten werden zum Beispiel einer Zickzack-Abtastung unterworfen, um dadurch zweidimensionale Daten in eindimensionale Daten zu transformieren. Weiterhin ergeben AC- Koeffizienten mit insbesondere hochfrequenten Komponenten häufig Null und daher wird die Entropiekodierung ausgeführt durch eine Kombination des AC-Koeffizientenwert mit einem anderen Wert als Null und der Anzahl (Lauflängen) von Nullen davor.
  • Eine Häufigkeits-Steuerung 1007 gibt das für den vorher kodierten Block verwendete Bit zurück, steuert die Verarbeitung in der Quantisierungseinheit 1005 und passt die Kode- Bitgeschwindigkeit an. In diesem Fall steuert die Häufigkeits-Steuerung 1007 die Kode- Bitgeschwindigkeit, um auf der Basis von kodierten Einheiteneigenschaften kodierten Objektdaten verschiedene Beträge von Bits zuzuordnen, und verwendbare Bits ebenso wie für jedes Vollbild und jeden kodierten Block. Der Invers-Quantisierungsvorgang und der Invers-DCT-Transformationsvorgang werden in den Einheiten 1008 und 1009 ausgeführt, welche als Teile des örtlichen Dekodierers dienen. Die von dem örtlichen Dekodierer dekodierten Bilddaten werden in einem örtlichen Dekodierer-Vollbild-Speicher 1010 gespeichert und für einen Bewegungserfassungsvorgang verwendet. Eine Einheit 1011 ist ein Referenz-Vollbild-Speicher zum Speichern des vorausgehenden ursprünglichen Vollbilds zur Bewegungserfassung. Schließlich wird ein Bitstrom von der Entropiekodierungseinheit 1006 ausgegeben und zu der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung an der Empfangsseite oder der Wiedergabeseite gesendet.
  • Fig. 15 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes zum Erläutern eines adaptiven DCT- Transformationsbereichs für eine Intra-Vollbild-Vorhersage.
  • Fig. 15 zeigt eine Anordnung, in welcher vier 8 · 8 DCT-Transformationsblöcke einen Makroblock in dem DCT-Transformationsbereich bilden. In diesem Fall bezeichnet B0 einen gegenwärtigen Block mit der momentanen Zeitsteuerung mit 8 · 8 IDCT- Transformationskoeffizienten. B2 bezeichnet einen an der oberen Seite benachbart angeordneten, bereits dekodierten Block. B1 und B3 bezeichnen bereits dekodierte zwei Blöcke, angeordnet diagonal benachbart an der oberen Seite. B4 bezeichnet den an der linken Seite benachbart angeordneten, vorausgehenden Block. Fig. 15 zeigt die Tatsache, dass der Block mit DCT-Transformationskoeffizienten aus der Mehrzahl der benachbarten dekodierten Blöcke mit den 8 · 8 DCT-Transformationskoeffizienten vorhergesagt werden kann.
  • Dabei muss die Tatsache beachtet werden, dass der für die Vorhersage des gegenwärtigen Blockes verwendete Block stets verschieden ist. Daher wird eine Bestimmung auf der Basis einer Least-Bit-use-Rule (Regel der wenigsten verwendeten Bits) ausgeführt und die Bestimmung wird adaptiv zu verschiedenen Blöcken an der Seite der Bild- Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung gegeben. Die Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung wird durch ein Anzeigebit über die Bestimmung informiert. In diesem Fall wird die Least-Bit-use-Rule zum Bestimmen des Vorhersageverfahrens aus einer Mehrzahl verschiedener Vorhersageverfahren verwendet. Nachdem jedes Vorhersageverfahren angewendet ist, wird die Menge der Bits zur Verwendung bei der Kodierung des Blockes gezählt. Als Ergebnis wird das Verfahren, welches die geringste Bitmenge verwirklicht, als das zu verwendende Vorhersageverfahren ausgewählt.
  • Es ist anzumerken, dass die DCT-Transformationsbereichsvorhersage nach oder vor der Quantisierung ausgeführt werden kann.
    • Fünfte bevorzugte Ausführungsform -
  • Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Fig. 16 gezeigte Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der DCT-Transformationsbereichs-Vorhersagevorgang nach dem Quantisierungsvorgang ausgeführt wird.
  • In Fig. 16 wird ein eingegebenes Bildsignal zuerst einer Blockabtastung durch eine Blockabtasteinheit 1012 unterworfen. Dann werden gemäß der Intra-Vollbild-Kodierung die abgetasteten Block-Bilddaten in eine DCT-Transformationseinheit 1014 durch einen Addierer 1013 eingegeben, ohne dem Vorgang in dem Addierer 1013 zu unterliegen. Andererseits subtrahiert der Addierer 1013 gemäß der Vorhersage-Vollbildkodierung von einer Bewegungserfassungs- und Kompensationseinheit 1025 ausgegebene Bewegungserfassungs-Bilddaten von den abgetasteten Block-Bilddaten und gibt die Bilddaten des Subtraktionsergebnis zu der DCT-Transformationseinheit 1014 aus. Dann wird der DCT- Transformationsvorgang in der Einheit 1014 ausgeführt und danach wird der Quantisierungsvorgang in einer Einheit 1015 ausgeführt.
  • Der DCT-Transformationsbereichs-Vorhersagevorgang wird ausgeführt in einer Einheit 1017, während das Bezugszeichen 1018 einen Block-Speicher zum Speichern eines vorher dekodierten Blockes zur Vorhersage darin bezeichnet. Ein Addierer 1016 subtrahiert den dekodierten, benachbarten Block, ausgegeben von der DCT- Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 1017 von dem DCT-Transformationsblock zum gegenwärtigen Zeitpunkt, ausgegeben von der Quantisierungseinheit 1015. Die Bestimmung des kodierten, benachbarten Blockes wird in der DCT- Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 1017 ausgeführt. Schließlich wird der vorhergesagte DCT-Transformationsblock einem Entropie-VLC-Kodierungsvorgang durch eine Einheit 1020 unterwarfen und die kodierten Bits werden in einen Bitstrom geschrieben.
  • Ein Addierer 1019 stellt den DCT-Transformationsblock zum gegenwärtigen Zeitpunkt durch Hinzufügen des für die Vorhersage für den Vorhersage-Block verwendeten vorausgehenden benachbarten Blocks durch addieren wieder her. Dann wird der wiederhergestellte DCT-Transformationsblock einem Invers-Quantisierungsvorgang unterworfen und einem Invers-DCT-Transformationsvorgang in den Einheiten 1021 und 1022. Die Bilddaten, welche örtlichen dekodiert werden und zu dem von der Invers-DCT- Transformationseinheit 1022 ausgegebenen Block gehören, werden in einen Addierer 1023 eingegeben. Der Addierer 1023 erhält wiederhergestellte Bilddaten durch Addieren der Bilddaten des vorangegangenen Vollbilds zu den Bilddaten des wiederhergestellte Blockes und die Daten werden in einem Vollbild-Speicher 1024 gespeichert. Ein Bewegungserfassungs- und Kompensationsvorgang wird in einer Einheit 1025 ausgeführt. Der Vollbild-Speicher 1024 wird zum Speichern des vorherigen Vollbilds für den Bewegungserfassungs- und Kompensationsvorgang verwendet.
    • Sechste bevorzugte Ausführungsform
  • Fig. 17 ist ein Blockschaltbild, dass die Anordnung einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung gemäß einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 17 ist dadurch gekennzeichnet, dass der DCT-Transformationsbereichs-Vorhersagevorgang vor dem Quantisierungsvorgang ausgeführt wird. Ein eingegebenes Bildsignal wird einem Block-Abtastvorgang in einer Einheit 1026 unterworfen. Dann führt ein Addierer 1027 einen Subtraktionsvorgang zur Vorhersage-Vollbild-Kodierung aus und die Bilddaten des Subtraktionsergebnis werden zu einer Entropie-VLC-Kodierungseinheit 1034 und einer Invers-Quantisierungseinheit 1033 durch eine DCT-Transformationseinheit 1028, einen Addierer 1029 und eine Quantisierungseinheit 1030 ausgegeben.
  • Ein Blockspeicher 1032 speichert darin die Bilddaten des vorausgehenden Blockes für den DCT-Transformationsbereichs-Vorhersagevorgang einer Einheit 1031. Die Bilddaten des DCT-Transformationsblockes, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt von der DCT- Transformationseinheit 1028 ausgegeben werden, werden gemäß der Least-Bit-use- Rule durch den Addierer 1029 von dem durch die DCT-Transformationsbereichs- Vorhersageeinheit 1031 ausgewählten, vorausgehenden DCT-Transformationsblock subtrahiert. Die Bilddaten des DCT-Transformationsblocks des Subtraktionsergebnis werden durch die Quantisierungseinheit 1030 quantisiert und danach zu der Invers- Quantisierungseinheit 1033 und der Entropie-VLC-Kodierungseinheit 1034 ausgegeben. Die Invers-Quantisierungseinheit 1033 stellt die eingegebenen quantisierten Bilddaten des DCT-Transformationsblockes durch inverse Quantisierung wieder her und gibt die resultierenden Daten zu einem Addierer 1055 aus. Der Addierer 1055 addiert die Bilddaten des wiederhergestellten DCT-Transformationsblockes zu den Bilddaten des vorausgehenden DCT-Transformationsblockes von der DCT-Transformationsbereichs- Vorhersageeinheit 1031, speichert die Bilddaten des Additionsergebnis des vorausgehenden Blockes in dem Blockspeicher 1032 und gibt die Daten zu einer Invers-DCT- Transformationseinheit 1036 aus.
  • Die Invers-DCT-Transformationseinheit 1036 führt einen inversen DCT- Transformationsvorgang mit Bilddaten des von einem Addierer 1035 eingegebenen, vorausgehenden Blockes aus und gibt die nach dem Transformatkonsvorgang erhaltenen, wiederhergestellten Bilddaten zu einem Addierer 1037 aus. Der Addierer 1037 addiert die von der Bewegungserfassungs- und Kompensationseinheit 1025 ausgegebenen Bilddaten des vorausgehenden Vollbildes zu den von der Invers-DCT-Transfermationseinheit 1036 ausgegebenen, wiederhergestellten Bilddaten, speichert die Bilddaten des Additionsergebnis vorübergehend in einem Vollbild-Speicher 1038 und gibt danach die Daten zu der Bewegungserfassungs-und Kompensationseinheit 1025 aus.
    • B1. Allgemeine Beschreibung der Modus-Bestimmung
  • Fig. 18 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung von DCT- Transformationsbereichs-Vorhersageschaltungen 1017 und 1031 in Fig. 16 und Fig. 17 zeigt.
  • In Fig. 18 bezeichnet das Bezugszeichen 1040 einen Blockspeicher, um darin die Bilddaten des vorausgehenden, benachbarten Blocks zur Vorhersage zu speichern. Der zu verarbeitende gegenwärtige Block zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird in eine Einheit 1041 eingegeben und die Einheit 1041 subtrahiert die eingegebenen Bilddaten des gegenwärtigen Blocks von dem vorausgehenden, benachbarten DCT- Transformationsblock, gespeichert in dem Blockspeicher 1040, um dadurch die Bilddaten der Vorhersage-DCT-Transformationsblöcke der folgenden vier Arten zu erhalten:
  • (a) Keine-Vorhersage-Block, bezeichnet mit 1042,
  • (b) Oberer-Vorhersage-Block, bezeichnet mit 1043,
  • (c) Linker-Vorhersage-Block, bezeichnet mit 1044, und
  • (d) Anderer-Vorhersage-Block, bezeichnet mit 1045.
  • In diese im Fall werden die obigen vier Arten von Blöcken durch zwei Bits ausgedrückt. Das heißt, zum Beispiel drückt "00" den Keine-Vorhersage-Block aus, "01" drückt den Oberer-/orhersage-Block aus, "10" drückt den Linker-Vorhersage-Block aus und "11" drückt den Anderer-Vorhersage-Block aus.
  • Der Keine-Vorhersage-Block sind die Bilddaten des DCT-Transformationsblockes selbst zum gegenwärtigen Zeitpunkt in Abwesenheit einer Vorhersage. Der Oberer- Vorhersage-Block repräsentiert die Bilddaten eines Vorhersageblocks, der in einem Fall erhalten wird, in welchem der für die Vorhersage verwendete Block der obere, benachbarte DCT-Transformationsblock B2 ist. Der Linker-Vorhersage-Block repräsentiert die Bilddaten eines Vorhersageblocks, der in einem Fall erhalten wird, in welchem der für die Vorhersage verwendete Block der linke benachbarte DCT-Transformationsblock B4 ist. Der Anderer-Vorhersage-Block repräsentiert die Bilddaten eines Vorhersageblocks, der in einem Fall erhalten wird, in welchem die Vorhersage nur mit den DC-Koeffizienten bewirkt wird. In dem Fall des Anderer-Vorhersage-Blockes sind zwei Arten von Vorhersageverfahren vorhanden. Das heißt, eine obere DC-Vorhersage (1046) repräsentiert die Bilddaten eines in einem Fall erhaltenen Vorhersageblocks, in welchem eine Vorhersage nur anhand des DC-Koeffizienten basierend auf dem oberen benachbarten DCT- Transformationsblock B2 ausgeführt wird. Eine linke DC-Vorhersage (1047) repräsentiert die Bilddaten eines Vorhersageblocks, der in einem Fall erhalten wird, in welchem eine Vorhersage nur anhand des DC-Koeffizienten basierend auf dem linken benachbarten DCT-Transformationsblock B4 ausgeführt wird. In diesen zwei Fällen wird ein zusätzliches Bit für die Bezeichnung benötigt. Das Bit wird derart verwendet, dass z. B. "0" die obere DC-Vorhersage (1046) ausdrückt und "1" die linke DC-Vorhersage (1047) ausdrückt.
  • Es ist möglich, eine Vorhersage basierend auf den diagonal benachbarten Blöcken B1 und B3 auszuführen. Das Vorhersageergebnis ist jedoch nicht so gut, wie das anhand der oberhalb oder an der linken Seite angeordneten Blöcke ausgeführte und daher werden sie in der vorliegenden Erfindung nicht verwendet.
  • Sämtliche vorhergesagten Blöcke werden untersucht und geprüft, indem sie dem gegenwärtigen Entropiekodierungsvorgang in einer Einheit 1048 unterworfen werden. Die für die verschiedenen vorhergesagten Blöcke verwendeten Bits werden einem Vergleich in einer Einheit 1049 unterworfen. Schließlich bestimmt eine Einheit 1050 den auf der Basis der Least-Bit-use-Rule vorhergesagten DCT-Transformationsblock und gibt den vorhergesagten DCT-Transformationsblock zusammen mit einem Anzeigebit aus. Das heißt, der vorhergesagte DCT-Transformationsblock mit der kleinsten Anzahl von Bits wird ausgewählt.
    • B2. Ausführung der Modus-Bestimmung
  • Fig. 19 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes, welches ein Beispiel eines DC/AC- Vorhersage-Kodierungsverfahrens der DCT-Transformationsbereichs- Vorhersageschaltung in Fig. 18 zeigt.
  • In Fig. 19 ist eine Teilmenge der vorher bestimmten DC/AC-vorhergesagten Bilddaten zur aktuellen Verwendung gezeigt. Ein gegenwärtiger Block 1101 ist ein 8 · 8 Block, angeordnet an der oberen linken Seite eines gegenwärtigen Makroblocks, während ein gegenwärtiger Block 1102 ein 8 · 8 Block ist, angeordnet an der oberen rechten Seite des gegenwärtigen Makroblocks. Die Bezugszeichen A und B bezeichnen 8 · 8 Blöcke benachbart zu dem gegenwärtigen Block 1101. Die hervorgehobene obere Reihe und linke Spalte des gegenwärtigen Blocks 1101 werden aus den gleichen Positionen der benachbarten Blöcke A und B vorhergesagt. Das heißt, die obere Reihe des gegenwärtigen Blocks 1101 wird aus der oberen Reihe des Blocks A, angeordnet an der oberen Seite von ihm, vorhergesagt und die linke Spalte des gegenwärtigen Blocks 1101 wird aus der linken Spalte des Blockes B, angeordnet an der linken Seite von ihm, vorhergesagt. Gemäß einem vergleichbaren Verfahren wird der gegenwärtige Block 1102 vorhergesagt aus einem Block D, angeordnet an der Oberseite von ihm, und dem gegenwärtigen Block 1101, angeordnet an der linken Seite von ihm.
  • Es wird angenommen das C(u, v) der zu kodierende Block ist, E1(u, v) ist ein Vorhersagefehler in dem Fall eines Modus i und A(u, v) und/oder B(u, v) wird erhalten durch Subtrahieren eines Vorhersagewertes von jedem Block. In einer tatsächlichen Implementierung werden nur die folgenden drei Modi verwendet, welche am häufigsten auftreten, wie in der oben erwähnten Sektion B1 beschrieben.
  • (a) Modus 0: nur DC-Vorhersage
  • E&sub0;(0, 0) = C(0, 0) - (A(0, 0) + B(0, 0))12
  • E&sub0;(u, v) = C(u, v),
  • u ≠ 0; v ≠ 0; u = 0, ...,7; v = 0, ...,7 (1)
  • (b) Modus 1: DC/AC-Vorhersage von dem an der Oberseite angeordneten Block
  • E&sub1;(0, v) = C(0, v) - A(0, v), v = 0, ..., 7,
  • E&sub1;(u, v) = C(u, v),
  • u = 1, ...,7; v = 0, ...,7 (2)
  • (c) Modus 2: DC/AC-Vorhersage von dem an der linken Seite angeordneten Block
  • E&sub2;(u, 0) C(u, 0) - B(u, 0), u = 0, ..., 7,
  • E&sub2;(u, v) = C(u, v),
  • u = 0, ...,7; v = 1, ...,7 (3)
  • Die Modus-Auswahl wird ausgeführt durch Berechnen der Summe SADmodei der Absolutwerte von Fehlern, die für vier Luminanzsignalblöcke in einem Makroblock vorhergesagt werden, und Auswählen des Modus mit dem minimalen Wert.
  • i = 0, ..., 2; b = 0, ...,3; u,v = 1, ...,7 (4)
  • Die Modus-Bestimmung kann abhängig von einer Differenz ausgeführt werden, welche auf eine variierte Kodierungs-Bitrate auf einer Block-Basis und einer Makroblock-Basis zielt. Der Modus wird mit den längenveränderlichen Kodes der folgenden Tabelle 1 kodiert. Tabelle 1: VLC-Tabelle für DC/AC-Modus
  • Beim Ausführen einer DC/AC-Vorhersage nach der Quantisierung hat der vorausgehende horizontal benachbarte Block oder der vertikal benachbarte Block allgemein einen veränderten Quantisierungsschritt zu verwenden und daher sind verschiedene Arten von Gewichtungsfaktoren zum Skalieren der quantisierten DCT-Transformationskoeffizienten erforderlich.
  • Es wird angenommen, dass QacA der quantisierte DCT-Transformationskoeffizient von Block A ist (siehe Fig. 19) und QacB ist der quantisierte DCT- Transformationskoeffizient für den Block B (siehe Fig. 19). Unter der Annahme, dass QstepA der zur Quantisierung des Blockes A verwendete Quantisierungsschritt ist, ist dann QstepB der zur Quantisierung des Blocks B zu verwendende Quantisierungsschritt und QstepC ist der zur Quantisierung des gegenwärtigen Blocks C zu verwendende Quantisierungsschritt. Die Skalierungsgleichungen dafür sind wie folgt:
  • Q'acA = (QacA · QstepA)/QstepC (5)
  • Q'acB = (QacB · QstepB)/QstepC (6)
  • wobei Q'acA der DCT-Transformationskoeffizient von Block A ist, der zum Vorhersagen der oberen Reihe des gegenwärtigen Blocks C zu verwenden ist, während Q'acB der DCT-Transformationskoeffizient von dem Block B ist, der zum Vorhersagen der linken Spalte des gegenwärtigen Blocks C zu verwenden ist.
    • Siebte bevorzugte Ausführungsform
  • Fig. 20 ist ein Blockschaltbild, das eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemäß einer siebten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • In Fig. 20 wird der Bitstrom von der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in eine Entropie-VLD-Dekodierungseinheit 1051 eingegeben und in einer längenveränderlichen Dekodierungsweise dekodiert. Die dekodierten Bilddaten werden zu den Bilddaten des vorausgehenden, benachbarten DCT-Transformationsblockes von einer DCT- Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 1053 addiert um dadurch die Bilddaten des DCT-Transformationsblockes wiederherzustellen. Der vorhergehende, benachbarte DCT-Transformationsblock wird durch ein Anzeigebit identifiziert, das dem Bitstrom entnommen wird und zur Vorhersage in der Einheit 1053 verwendet wird. Das Bezugszeichen 1054 bezeichnet einen Block-Speicher zum Speichern des benachbarten DCT- Transformationsblockes, der zur Vorhersage zu verwenden ist, darin. Der von einem Addierer 1052 erhaltene, wiederhergestellte DCT-Transformationsblock wird zu einer Invers-DCT-Transformationseinheit 1055 ausgegeben. Die Invers-DCT- Transformationseinheit 1055 führt einen inversen DCT-Transformationsvorgang mit dem eingegebenen DCT-Transformationsblock aus, um Bilddaten der wiederhergestellten DCT-Transformationskoeffizienten zu erzeugen und die Daten zu einem Addierer 1056 auszugeben. Der Addierer 1056 addiert die wiederhergestellten Bilddaten von der Invers-DCT-Transformationseinheit 1055 zu den Bilddaten des vorausgehenden Volllbildes von einer Bewegungserfassungs- und Kompensationseinheit 1057, um dadurch Bilddaten zu erzeugen, welche einer Bewegungserfassung, Kompensation und Dekodierung und Ausgabe der Daten unterzogen wurden. Die dekodierten Bilddaten werden vorübergehend in einem Vollbild-Speicher zum Speichern von Bilddaten des vorausgehenden Vollbildes für die Bewegungserfassung und Kompensation darin gespeichert und danach zu der Bewegungserfassungs- und Kompensationseinheit 1057 ausgegeben. Die Bewegungserfassungs- und Kompensationseinheit 1057 führt den Bewegungserfassungs- und Kompensationsvorgang mit den eingegebenen Bilddaten aus.
  • Weiterhin werden die von dem Addierer 1056 ausgegebenen, dekodierten Bilddaten entsprechend den Vorgängen der Blockabtasteinheiten 1012 und 1026 in Fig. 16 und Fig. 17 invers wiederhergestellt, so dass die ursprünglichen Bilddaten wiederhergestellt sind.
  • Weiterhin bezeichnet das Bezugszeichen 1059 eine Invers-Quantisierungseinheit. Wenn der DCT-Transformationsbereichs-Vorhersagevorgang vor dem Quantisierungsvorgang ausgeführt wird, wie in Fig. 17 gezeigt, wird die Invers-Quantisierungseinheit 1059 an einer in Fig. 20 gezeigten Position 1059a eingefügt. Wenn der DCT- Transformationsbereichs-Vorhersagevorgang nach dem Quantisierungsvorgang ausgeführt wird, wie in Fig. 16 gezeigt, wird die Invers-Quantisierungseinheit 1059 an einer in Fig. 20 gezeigten Position 1059b eingefügt.
  • Fig. 21 ist ein Flussdiagramm, welches ein DC/AC-Vorhersage-Dekodierungsverfahren der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung in Fig. 20 zeigt. Das heißt, Fig. 21 zeigt eine Einzelheit der Bitstrom-Dekodierung zum Erhalten eines DC/AC-Vorhersagemodus und zum Wiederherstellen von DCT-Transformationskoeffizienten aus einem benachbarten DC/AC-Vorhersagewert.
  • Zuerst wird in Schritt 1059 das Anzeigebit aus dem eingegebenen Bitstrom dekodiert und das Flag des Anzeigebits wird in Schritt 1060 geprüft. Wenn es "0" ist, wird ein DC- Wert aus dem Mittelwert der Bilddaten des an der oberen Seite angeordneten Blocks und des an der linken Seite angeordneten Blocks in Schritt 1061 berechnet und der Programmablauf geht weiter zu Schritt 1063. Wenn die Antwort in Schritt 1060 NEIN ist, geht der Programmablauf weiter zu Schritt 1062. Wenn das in Schritt 1062 geprüfte Bezeichner-Flag "10" ist, werden die Bilddaten der linken Spalte des an der linken Seite angeordneten Blocks in Schritt 1063 extrahiert und der Programmablauf geht weiter zu Schritt 1065. Wenn die Antwort in Schritt 1062 NEIN ist, geht der Programmablauf weiter zu Schritt 1064. Wenn das in Schritt 1064 geprüfte Anzeige-Flag "11" ist, werden die Bilddaten der oberen Reihe in dem an der Oberseite angeordneten Block in Schritt 1065 extrahiert und der Programmablauf geht weiter zu Schritt 1066. Schließlich werden in Schritt 1066 die in den Schritten 1061, 1063 oder 1065 erhaltenen oder extrahierten DCT-Transformationskoeffizienten addiert zu den entsprechenden DCT- Transformationskoeffizienten des gegenwärtigen Blocks.
  • Weiterhin wird ein Modifikations-Beispiel der vorliegenden Gruppe bevorzugter Ausführungsformen unten beschrieben.
  • (a) Die oben erwähnten Blockabtasteinheiten 1012 und 1026 können einen Verschachtelungsvorgang zum alternierenden Einfügen von Bildpunkten enthalten, so dass auch die Bildpunkte in einer zweidimensionalen Matrix in der Gruppe von vier Blöcken ungeradzahlig nummerierte Bildpunkte umfassen, die in den ungeradzahlig nummerierten Reihen in dem ersten Block angeordnet sind, die Bildpunkte umfassen geradzahlig nummerierte Bildpunkte, die in den ungeradzahlig nummerierten Reihen in dem zweiten Block angeordnet sind, die Bildpunkte umfassen ungeradzahlig nummerierte Bildpunkte, die in den geradzahlig nummerierten Reihen in dem dritten Block angeordnet sind und die Bildpunkte umfassen geradzahlig nummerierte Bildpunkte, die in den geradzahlig nummerierten Reihen in dem vierten Block angeordnet sind.
  • (b) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und benachbart zu dem kodierten, gegenwärtigen Block angeordnet, und sämtliche Transformationskoeffizienten in dem Block auszuwählen.
  • (c) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und benachbart zu dem kodierten, gegenwärtigen Block angeordnet, und eine vorbestimmte Teilmenge als die Transformationskoeffizienten des Blocks auszuwählen.
  • (d) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und oberhalb oder links benachbart zu dem kodierten, gegenwärtigen Block angeordnet, nur die Transformationskoeffizienten der oberen Reihe des Blockes und der äußeren linken Spalte des Blockes zu verwenden und die verbleibenden Transformationskoeffizienten auf Null zu setzen.
  • (e) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und angeordnet in der Nähe des kodierten, gegenwärtigen Blocks und gewichten der Transformationskoeffizienten der Blöcke durch unterschiedliche Gewichtungsfunktionen.
  • (f) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und angeordnet in der Nähe des kodierten, gegenwärtigen Blocks, und ausführen einer Transformationsberechnung mit den Transformationskoeffizienten der Blöcke.
  • (g) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock zu erhalten durch gewichtete Mittellwertbildung einer Mehrzahl von Blöcken, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und angeordnet in der Nähe des kodierten, gegenwärtigen Blocks.
  • (h) Es ist akzeptabel, einen inversen Verschachtelungsvorgang der oben erwähnten dekodierten Bilddaten beim Wiederherstellen der ursprünglichen Bilddaten auszuführen durch Bilden von Bildpunkten in einer zweidimensionalen Matrix aus einer Mehrzahl von Gruppen, die jede vier verschachtelte Blöcke umfassen, basierend auf den dekodierten Bilddaten, so dass die ungeradzahlig nummerierten Bildpunkte, die in ungeradzahlig nummerierten Reihen angeordnet sind, sämtlich aus dem ersten Block erhalten werden, geradzahlig nummerierte Bildpunkte, angeordnet in den ungeradzahlig nummerierten Reihen aus dem zweiten Block erhalten werden, die ungeradzahlig nummerierten Bildpunkte, angeordnet in den geradzahlig nummerierten Reihen, aus dem dritten Block erhalten werden und geradzahlig nummerierte Bildpunkte, angeordnet in geradzahlig nummerierten Reihen, aus dem vierten Block erhalten werden.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden bevorzugten Gruppe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine große Wirkung für die Beseitigung oder Verringerung der Redundanz in dem DCT-Transformationsbereich zwischen benachbarten Blöcken erzeugt werden und demnach wird die zu verwendende Anzahl von Bits verringert und erlaubt schließlich, dass die Kodierungs-Effizienz merklich verbessert wird. In Fig. 18 als ein detailliertes Beispiel der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung wird der Vorhersagevorgang bevorzugt lediglich unter Verwendung des an der oberen Seite oder der linken Seite angeordneten, benachbarten Blocks ausgeführt.
  • Hinsichtlich einer Folge mit QCIF können Bits bei einer Bitraten-Kodierung hoher Ordnung mit 6,4% eingespart werden und bei einer Bitraten-Kodierung niedriger Ordnung können 20% der Bits eingespart werden. Weiterhin können Bits von etwa 10% bei einer anderen QCIF-Folge als der Testfolge eingespart werden, z. B. Akiyo, Mother, Daughter, oder ähnliche. Weiterhin können mehr Bits bei CIF- und CCIR-Folgen eingespart werden.
  • Wie oben beschrieben, können gemäß der zweiten, bevorzugten Gruppe von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine neuartige Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung und Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung angegeben werden, welche die Kodierungs-Effizienz zum gegenwärtigen Zeitpunkt verbessern. Die vorliegenden Vorrichtungen benötigen keine komplizierten Einrichtungen zum Erhöhen der Kodierungs-Effizienz und ihre Schaltungsanordnungen sind sehr einfach und (eicht ausgebildet.
    • Dritte Gruppe bevorzugter Ausführungsformen
  • Die dritte: Gruppe bevorzugter Ausführungsformen beinhaltet eine achte bevorzugte Ausführungsform.
  • Angesichts der Probleme im Stand der Technik hat der Erfinder eine weitere Verbesserung der Redundanz durch Verringern nicht nur der Redundanz zwischen zwei Bildern oder innerhalb eines Blocks in einem Bild sondern auch der Redundanz zwischen den Blöcken in einem Bild und Verbessern des Blockabtastmusters berücksichtigt.
  • Es wurde entdeckt, dass DCT-Transformationskoeffizienten in benachbarten Blöcken sich in vielen Fällen sehr ähneln, wenn sie an den gleichen Positionen angeordnet sind. In einem Fall, in welchem die Eigenschaften der zwei Blöcke des ursprünglichen Bildes einander sehr ähneln, oder wenn sie gleiche horizontale oder vertikale Linien, diagonale Linien oder andere Bildmuster enthalten, kann die oben erwähnte Tatsache als korrekt betrachtet werden. Vom Gesichtspunkt der Informationstheorie bedeutet identische Information eine Redundanz.
  • Die in dem DCT-Transformationsbereich über einen Block vorhandene Redundanz kann durch eine anpassbare Vorhersage des vorhergehenden Blocks beseitigt oder verringert werden. Diese Tatsache führt zu dem Ergebnis, dass die VLC-Entropiekodierung eine höhere Kodierungseffizienz für die kleinere Entropie eines Vorhersage-Fehlersiglnals verwirklichen kann.
  • Gleichzeitig war bekannt, dass wichtige DCT-Transformationskoeffizienten in den in der äußerst linken Spalte und der oberen Reihe angeordneten Transformationsblöcken in den horizontalen und vertikalen Strukturen konzentriert sind. Daher kann die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die oben erwähnten Probleme in der Koeffizientenabtastung lösen, indem die Abtastung basierend auf einem Vorhersagemodus anpassbar gemacht wird.
  • Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt ein Verfahren zum adaptiven Vorhersagen der DCT-Transformationskoeffizienten des gegenwärtigen Blocks aus einem anderen Block an, mit daraus folgendem Beseitigen der Redundanz zwischen benachbarten Blöcken. Vorhersage-Fehlerinformation kann weiter verringert werden, indem ein Abtastverfahren an den Vorhersagemodus anpassbar gemacht wird, in welchem die Entropie der DCT-Transformationskoeffizienten kleiner gemacht wird. Als Ergebnis kann die Anzahl der Bits zum Kodieren der DCT-Transformationskoeffizienten verringert werden.
  • Bei einem Versuch zum Lösen dieses Problems wird ein Verfahren zum Ausführen der Bestimmung des Vorhersagemodus auf der Basis der durch jede Vorhersage und das Abtastverfahren erzeugten tatsächlichen Bitrate erhalten.
  • Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt ein Verfahren an zum Vorhersagen der DCT-Transformationskoeffizienten des gegenwärtigen Blocks. Die DCT-Transformation neigt dazu, einen identischen Wert oder eine identische Verteilung der DCT-Transformationskoeffizienten für die Bilddaten eines identischen Blocks auszugeben und daher behält der gegenwärtige Block normalerweise eine ausreichende gegenseitige Beziehung zu dem DCT-Transformationskoeffizienten in den anderen benachbarten Blöcken.
  • Eingegebene Bilddaten sind von einem Intra-Vollbild oder einem vorübergehend vorhergesagten Vollbild. Zuerst werden die eingegebenen Bilddaten einem DCT- Transformationsvorgang unterworfen, welcher normalerweise auf einem Block basiert.
  • Nachdem die DCT-Transformationskoeffizienten des gegenwärtigen Blocks erhalten sind, kann die Vorhersage des DCT-Transformationsbereichs vor oder nach der Quantisierung ausgeführt werden.
  • Die DCT-Transformationskoeffizienten in dem gegenwärtigen Block können vorhergesagt werden aus dem vorausgehenden benachbarten Block, der diagonal (schräg) an der oberen linken Seite angeordnet ist. Diese wurden zu diesem Zeitpunkt bereits dekodiert, wie in Fig. 23 gezeigt. Für den vorhergesagten Block wird ein vorhergesagtes Fehlersignal erzeugt durch Subtrahieren von einem oder mehreren DCT- Transformationskoeffizienten des vorausgehenden, benachbarten Blocks von den DCT- Transformationskoeffizienten an der gleichen Positionen des gegenwärtigen Blocks.
  • Ein Vorhersage-Fehlersignal in einem variierten Modus wird quantisiert, wenn eine Vorhersage vor dem Quantisierungsvorgang ausgeführt würde. Das quantisierte Vorhersage-Fehlersignal wird für eine Folge (Reihe) von Bilddaten abgetastet, bevor die Entropiekodierung ausgeführt wird. Ein auf der Basis der Least-Bit-use-Rule vorhergesagter Block, das heißt, der Vorhersageblock mit der geringsten Bitmenge, wird ausgewählt. Kodierte Daten dieses Blocks werden zusammen mit einem zu verwendenden Vorhersagemodus zu einer Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung gesendet.
  • Die Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung dekodiert den vorhergesagten Block durch den verwendeten Vorhersagemodus und die kodierten Daten des Blocks. Nachdem die kodierten Daten des Blocks der inversen Entropiedekodierung unterworfen sind, wird der quantisierte Vorhersagefehler gemäß einem zu verwendenden Abtastverfahren invers abgetastet. Wenn der Quantisierungsvorgang nach dem Vorhersagevorgang ausgeführt wird, wird der Block invers quantisiert. Der wiederhergestellte Block kann erhalten werden durch Addieren der DCT-Transformationskoeffizienten in dem vorab dekodierten, benachbarten Block, bezeichnet durch den Vorhersagemodus für die gegenwärtigen DCT-Transformationskoeffizienten. Wenn der Quantisierungsvorgang vor dem Vorhersagevorgang ausgeführt wird, werden die wiederhergestellten Koeffizienten invers quantisiert. Schließlich wird der inverse DCT-Transformationsvorgang auf die für jeden Block wiederhergestellten DCT-Transformationskoeffizienten angewendet, so dass ein dekodiertes Bild erhalten werden kann.
  • Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gibt eine Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung und Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung an, welche die in dem DCT-Transformationsbereich über den benachbarten Block vorhandene Redundanz verringert.
    • Achte bevorzugte Ausführungsform
  • Fig. 24 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Vergleich mit der bekannten Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung in Fig. 22 ist die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in Fig. 24 gekennzeichnet durch das Vorsehen von:
  • (a) einem Addierer 2035;
  • (b) einer H/V/Z-Abtasteinheit 2036;
  • (c) einem Addierer 2038;
  • (d) einem Blockspeicher 2.039; und
  • (e) einer DCT-Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 2040 mit einer Quantisierungs-Skalierung.
  • Gemäß der Intra-Vollbild-Kodierung (Kodierung innerhalb eines Vollbildes) wird ein eingegebenes Bildsignal einem Blockabtastvorgang in einer Einheit 2031 unterworfen und danach direkt einem DCT-Transformationsvorgang in einer Einheit 2033 unterworfen. Dann werden die von der DCT-Transformationseinheit 2033 ausgegebenen DCT- Transformationskoeffizienten einem Quantisierungsvorgang in einer Einheit 2034 unterworfen. Andererseits subtrahiert gemäß der Zwischen-Bild-Kodierung oder Zwischen- Bild-Kodierung (Vorhersage-Vollbild-Kodierung) nach einem Blockabtastvorgang ün der Einheit 2031 ein Addierer 2032 von einer Bewegungserfassungs- und Kompensationseinheit 2045 ausgegebene Bilddaten von den nach dem Blockabtastvorgang erhaltenen Bilddaten, um dadurch Vorhersage-Fehlerdaten zu erhalten. Die Vorhersage- Fehlerdaten werden dann durch die DCT-Transformationseinheit 2033 zu dem Addierer 2035 zum Ausführen des DCT-Transformationsvorganges und zu der Quantisierungseinheit 2034 zum Ausführen des Quantisierungsvorganges ausgegeben. Die DCT- Transformationskoeffizienten werden vorhergesagt durch einen DCT- Transformationsbereichsvorgang in der Einheit 2040 und die vorhergesagten DCT- Transformationskoeffizienten werden in den Addierer 2035 eingegeben. Der Addierer 2035 subtrahiert die von der DCT-Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 2040 erhaltenen DCT-Transformationskoeffizienten von den durch die Quantisierungseinheit 2034 erhaltenen DCT-Transformationskoeffizienten und gibt die DCT- Transformationskoeffizienten des Vorhersagefehlers des Subtraktionsergebnis zu der H/V/Z -Abtasteinheit 2036 und dem Addierer 2038 aus. Die HN/Z-Abtasteinheit 2036 führt adaptiv eine horizontale Abtastung, eine vertikale Abtastung oder eine Zickzack- Abtastung der eingegebenen DCT-Transformationskoeffizienten abhängig von dem ausgewählten Vorhersagemodus aus und gibt die nach dem Abtastvorgang erhaltenen DCT- Transformationskoeffizienten zu der Entropie-VLC-Kodierungseinheit 2037 aus. Die Entropie-VLC-Kodierungseinheit 2037 führt dann den Entropie-VLC-Kodierungsvorgang mit den eingegebenen DCT-Transformationskoeffizienten aus und sendet den kodierten Bitstrom zu der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung an der Empfangsseite oder der Wiedergabeseite.
  • Der Addierer 2038 addiert die von dem Addierer 2035 ausgegebenen DCT- Transformationskoeffizienten zu den vorhergesagten DCT-Transformationskoeffizienten von der DCT-Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 2040, um dadurch wiederhergestellte, quantisierte DCT-Transformationskoeffizientendaten zu erhalten. Die quantisierten DCT-Transformationskoeffizientendaten werden zu dem Blockspeicher 2039 und der Invers-Quantisierungseinheit 2041 ausgegeben.
  • In dem in der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung vorgesehenen örtlichen Dekodierer werden die wiederhergestellten DCT-Transformationskoeffizientendaten von dem Addierer 2038 vorübergehend in dem Blockspeicher 2039 gespeichert, um darin die Daten eines Blocks für die Ausführung der nächsten Vorhersage zu speichern, und da nach zu der DCT-Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 2040 ausgegeben. Die Invers- Quantisierungseinheit 2041 quantisiert die eingegebenen, quantisierten DCT- Transformationskoeffizienten invers und gibt die resultierenden zu einer Invers-DCT- Transformationseinheit 2042 aus. Dann führt die Invers-DCT-Transformationseinheit 2042 den inversen DCT-Transformationsvorgang mit den eingegebenen, wiederhergestellten DCT-Transformationskoeffizienten aus, um dadurch die Bilddaten des Blocks zu diesem Zeitpunkt wiederherzustellen und dann die resultierenden Daten zu einem Addierer 2043 auszugeben.
  • Gemäß der Intra-Vollbild-Kodierung addiert der Addierer 2043 Bilddaten, welche einer Bewegungserfassung und Kompensation in der Bewegungserfassungs- und Kompensationseinheit 2045 unterlagen, zu den wiederhergestellten Bilddaten von der Invers-DCT- Transformationseinheit 2042 zum Erzeugen örtlich dekodierter Bilddaten, um dadurch örtlich dekodierte Bilddaten zu erhalten und die Daten werden in einem Vollbild-Speicher 2044 des örtlichen Dekodierers gespeichert. Es ist anzumerken, dass die Anordnung und die Verarbeitungen des Addierers 2043, des Vollbild-Speichers 2044 und der Bewegungserfassungs-und Kompensationseinheit 2045 vergleichbar mit denjenigen der Einheit 2009, 2010 und 2011 des Standes der Technik in Fig. 22 sind.
  • Schließlich wird ein Bitstrom von der Entropiekodierungseinheit 2037 ausgegeben und zu einer Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung gesendet.
  • Fig. 25 ist ein Blockschaltbild, welches eine Anordnung einer Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemäß der achten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Im Vergleich mit der bekannten Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung in Fig. 23 ist die Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung in Fig. 25 gekennzeichnet durch das Vorsehen von:
  • (a) einer HN/Z-Abtasteinheit 2052;
  • (b) einem Addierer 2053;
  • (c) einer DCT-Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 2055; und
  • (d) einem Blocksspeicher 2054.
  • In Fig. 25 wird der Bitstrom von der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung in einer längenveränderlichen Dekodierereinheit 2051 dekodiert. Die dekodierten Daten werden in die H/V/Z-Abtasteinheit 2052 eingegeben und horizontal in der inversen Richtung abgetastet, vertikal in der inversen Richtung oder in einer Zickzack-Weise in der inversen Richtung, abhängig von dem Abtastmodus. Die nach dem Abtastvorgang erhaltenen Daten werden in den Addierer 2053 eingegeben und der Addierer 2053 addiert die nach dem inversen Abtastvorgang erhaltenen Daten zu Vorhersage-Fehlerdaten aus der DCT- Transformationsbereichs-Vorhersageeinheit 2055, um dadurch dekodierte DCT- Transformationskoeffizientendaten zu erhalten und diese in dem Blockspeicher 2054 zu speichern. Dann quantisiert eine Invers-Quantisierungseinheit 2056 die eingegebenen, kodierten DCT-Transformationskoeffizientendaten invers, um dadurch invers quantisierte DCT-Transformationskoeffizientendaten zu erhalten und gibt die Daten zu einer Invers- DCT-Transformationseinheit 2057 aus. Die Invers-DCT-Transformationseinheit 2057 führt einen inversen DCT-Transformationsvorgang mit den eingegebenen DCT- Transformationskoeffizientendaten aus, um dadurch die ursprünglichen Bilddaten wiederherzustellen und gibt dann die Daten zu einem Addierer 2058 aus. Gemäß der Zwischen-Bild-Kodierung addiert der Addierer 2059 Bilddaten von der Invers-DCT- Transformationseinheit 2057 zu Vorhersage-Fehlerdaten von einer Bewegungserfassungs- und Kompensationseinheit 2060, um dadurch örtlich dekodierte Bilddaten zu erhalten, gibt die Daten zu einer externen Vorrichtung aus und speichert dieselben in einem Vollbild-Speicher 2059.
  • Weiterhin werden die von dem Addierer 2058 ausgegebenen, dekodierten Bilddaten einem inversen Wiederherstellungsvorgang entsprechend dem Vorgang der Blockabtasteinheit 2031 in Fig. 24 unterworfen, so dass die ursprünglichen Bilddaten wiederhergestellt werden.
  • In der obigen, bevorzugten Ausführungsform wird der Quantisierungsvorgang vor dem Vorhersagevorgang ausgeführt. Gemäß einem Modifikations-Beispiel kann der Quantisierungsvorgang nach dem Vorhersagevorgang ausgeführt werden. In diesem Fall wird der inverse Quantisierungsvorgang in dem örtlichen Dekodierer und der Bild- Vorhersage-Dekodierungsvorrichfung ausgeführt, bevor der Vorhersagewert addiert wird. Die anderen Einzelheiten sind sämtlich vergleichbar mit denen der oben erwähnten, bevorzugten Ausführungsform.
  • Fig. 26 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes, welches eine Anordnung eines Makroblocks und von Blöcken eines durch Blockaufteilung erhaltenen Rahmens ebenso wie eines Block-Vorhersageverfahrens gemäß der achten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Die erweiterte Ansicht in Fig. 26 zeigt, wie die Vorhersagedaten für den gegenwärtigen Block kodiert werden. In diesem Fall wird ein Block C(u, v) erhalten von einem oberhalb benachbarten Block A(u, v) und einem links benachbarten Block B(u, v). Diese bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Nächstes detaillierter geschrieben.
    • C1. Zur Vorhersage verwendete Koeffizientenanzahl
  • Die zur Vorhersage verwendete Koeffizientenanzahl hängt von der Folge von Bilddaten ab. Ein Flag AC_Coeff wird zur adaptiven Auswahl der optimalen Anzahl von Koeffizienten verwendet, die für jedes Bild zu verwenden sind. Das Flag ist in Tabelle 2 gezeigt, die unten angegeben ist und wird als Teil einer Nebeninformation von einer Bild- Vorhersage-Kodierungsvorrichtung zu einer Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung gesendet. Der Kode fester Länge und FLC für das Flag AC_Coeff sind in Tabelle 2 gezeigt. In diesem Fall ist FLC (Kodierung fester Länge) eine reversible Kodierung zum Zuordnen von Kodewörtern fester Länge zum Ausdrücken sämtlicher möglichen Ereignisse. Tabelle 2: Kode fester Länge FLC für Flag ACCoeff
  • In diesem Fall ist ACn A(0,n) oder B(n,0) abhängig von dem verwendeten Modus.
  • Gemäß dem besonderen Fall dieser bevorzugten Ausführungsform werden sämtliche AC-Koeffizienten, welche in der oberen Reihe und der äußerst linken Spalte angeordnet sind, für die Vorhersage verwendet. In diesem Fall ist kein Flag erforderlich, wenn die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung und die Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung mit diesem Vorgabewert übereinstimmen.
    • C2. Skalierung des Quantisierungsschrittes
  • Wenn ein benachbarter Block mit einer Quantisierungsschrittgröße quantisiert wird, die sich von derjenigen des gegenwärtigen Blocks unterscheidet, ist die Vorhersage von AC- Koeffizienten nicht so effizient. Daher werden durch das Vorhersageverfahren Vorhersagedaten verformt, um entsprechend dem Verhältnis der Quantisierungsschrittgröße des gegenwärtigen Blockes zum gegenwärtigen Zeitpunkt zu dem Quantisierungsschritt des Vorhersagedatenblocks skaliert zu werden. Diese Beschreibung wird gegeben durch die Gleichungen in dem folgenden Abschnitt C3.
    • C3. Vorhersagemodus
  • Eine Mehrzahl von einzustellenden Modi sind wie folgt.
  • (a) Modus 0: DC-Vorhersage aus dem an der Oberseite des zu verarbeitenden Blockes angeordneten Block (abgekürzt als "Aufwärts-DC-Modus").
  • E&sub0;(0, 0) = C(0, 0) - A(0, 0),
  • E&sub0;(u, v) = C(u, v) (7)
  • (b) Modus 1: DC-Vorhersage aus dem an der linken Seite des zu verarbeitenden Blockes angeordneten Block (abgekürzt als "Linksseitiger-DC-Modus").
  • E&sub1;(0, 0) = C(0, 0) - B(0, 0),
  • E&sub1;(u, v) = C(u, v) (8)
  • (c) Modus 2: DC/AC-Vorhersage aus dem an der Oberseite des zu verarbeitenden Blockes angeordneten Block (abgekürzt als "Aufwärts-DC/AC-Modus").
  • E&sub2;(0, 0) = C(0, 0) A(0, 0),
  • E&sub2;(0, v) = C(0, v) - A(0, v) QA/QC,
  • v = 1, 2, ..., AC_Coeff,
  • E&sub2;(u, v) = C(u, v) (9)
  • (d) Modus 3: DC/AC-Vorhersage aus dem an der linken Seite des zu verarbeitenden Blockes angeordneten Block (abgekürzt als "Linksseitiger-DC/AC-Modus").
  • E&sub3;(0, 0) = C(0, 0) - B (0, 0),
  • E&sub3;(u, 0) = C(u, 0) - B(u, 0) QB/QA,
  • u = 1, 2, ..., AC_Coeff,
  • E&sub3;(u, v) = C(u, v) (10)
    • C4. Adaptive Horizontal/Vertikal/Zickzack-Abtastung
  • Wenn die obigen vier Vorhersagemodi gegeben sind, kann die Effizienz der Intra- Vollbild-Kodierung weiter verbessert werden durch Annehmen einer Koeffizientenabtastung.
  • Fig. 27, Fig. 28 und Fig. 29 sind vereinfachte Ansichten zum Erläutern einer Folge einer horizontalen Abtastung, einer vertikalen Abtastung und einer Zickzack-Abtastung, verwendet für die Koeffizientenabtastung der achten bevorzugten Ausführungsform. In diesem Fall werden diese Abtastungen kollektiv bezeichnet als MN/Z-Abtastung.
    • C5. Bestimmung des expliziten Modus
  • Beim Bestimmen eines expliziten Modus wird die Bestimmung des Vorhersagemodus in der Bild-Vorhersage-Kadierungsvorrichtung ausgeführt und die Bestimmungs- Information wird explizit von der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung zu der Bild- Vorhersage-Dekodierungsvarrichtung gesendet durch mehrere Stücke kodierter Bildinformation des Bitstromes.
  • Fig. 30 ist ein Flussdiagramm, das den für die achte bevorzugte Ausführungsform verwendeten Modus-Bestimmungsvorgang zeigt.
  • In Fig. 30 werden die DCT-Transformationskoeffizientendaten des gegenwärtigen Blocks in eine Einheit 2062 eingegeben und die Einheit 2062 subtrahiert die eingegebenen DCT-Transformationskoeffizientendaten des gegenwärtigen Blocks von den DCT- Transformationskoeffizientendaten des benachbarten Blocks, erhalten aus einem Blockspeicher 2061, um dadurch einen DCT-Transformationsvorhersagevorgang auszuführen. In der Einheit 2062 wird der DCT-Transformationsvorhersagevorgang ausgeführt in den in der Sektion C3 beschriebenen vier Modi. Dann wird der Koeffizientenabtastvorgang in einer H/V/Z-Abtasteinheit 2063 ausgeführt und in diesem Fall wird der in der Sektion C4 beschriebene, entsprechende Abtastvorgang ausgeführt, wie in Fig. 30 gezeigt. Weiterhin werden die nach dem Abtastvorgang erhaltenen DCT- Transfonmationskoeffizientendaten zu einer Entropiekodierung zu Einheit 2064 gesendet, in welcher der längenveränderliche Kodierungsvorgang ausgeführt wird. In einer Einheit 2065 werden dann sämtliche in verschiedenen Modi erzeugten Bits miteinander verglichen und eine Einheit 2066 wählt den Block der DCT-Transformationskoeffizienten des Vorhersagemodus, welcher die geringste Menge von Bits erzeugt. Die Bits dieser DCT- Transformationskoeffizientendaten werden als ein Bitstrom von der Einheit 2066 zu der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung zusammen mit einem Vorhersagemodus-Wert gesendet. Es ist anzumerken, dass der Vorhersagemodus mit in der folgenden Tabelle 3 gezeigten Kodes fester Länge kodiert wird. Tabelle 3: FLC-Tabelle für DC/AC/Abtast-Modus
    • C6. Bestimmung des impliziten Modus
  • Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Modus-Bestimmung besitzen die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung und die Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung gemeinsam eine identische Vorhersagemodus- Bestimmungsfunktion. Die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung und die Bild- Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung bestimmen kooperativ die Richtung hinsichtlich der Bestimmung des Vorhersagemodus basierend auf den DC-Koeffizientenwerten eines dekodierten Blocks benachbart zu dem gegenwärtigen Block. Das heißt, gemäß einer Bestimmung in dem impliziten Modus wird die Bestimmung in dem impliziten Modus in der Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung und der Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung nach mehreren Regeln ausgeführt. Die zusätzlichen Informationsdaten, welche die Modusbestimmung darstellen, werden nicht von der Bild- Vorhersage-Kodierungsvorrichtung zu der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung gesendet.
  • Fig. 31 ist eine vereinfachte Ansicht eines Bildes, welches eine Beziehung zwischen Blöcken gemäß der impliziten Modusbestimmung der achten bevorzugten Ausführungsform zeigt. Das heißt, Fig. 31 zeigt eine Positionsbeziehung zwischen Blöcken und dem vorherzusagenden, objektiven, gegenwärtigen Block.
  • In Fig. 31 ist ein Block C der zu verarbeitende, gegenwärtige Block, welcher gegenwärtig vorhergesagt wird. Ein Block A ist ein an der oberen Seite des gegenwärtigen Blockes C, der vorhergesagt wird, angeordneter Block. Ein Block B ist der an der linken Seite des gegenwärtigen Blockes C angeordnete Block. Ein Block C' ist der Block, der diagonal zu dem gegenwärtigen Block C und zwischen dem Block A und dem Block B angeordnet Ist.
  • Zuerst wird eine DC-Richtung bestimmt. Es wird bestimmt, ob die AC-Koeffizienten vergleichbar gemäß einem individuellen Bestimmungsverfahren vorhergesagt werden oder nicht. Um dieses auszuführen wird die Gesamtsumme der Differenzen zwischen den Absolutwerten der Vorhersagekoeffizienten verglichen mit dem Absolutwert der nicht vorhergesagten Koeffizienten und es wird bestimmt, welcher kleiner ist. Ein Bit wird für diese Bezeichnung für die Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung verwendet, Zum Bestimmen, ob die Richtung der DC-Vorhersage und AC-Koeffizienten vorhergesagt werden, werden die folgenden Gleichungen verwendet. Tabelle 3 zeigt zusammengefasst die möglichen vier Schlüsse.
  • (A1) Wenn
  • (B(0, 0) - C'(0, 0) < C'(0, 0) - A(0, 0)) (11)
  • dann gilt
  • E(0, 0) = C(0, 0) - A(0, 0) (12)
  • und
  • (a1) wenn
  • (13)
  • dann ist
  • E(0, v)
  • = C(0, v) - A (0, v) QA/QB, v = 1, ..., 7, (14)
  • oder
  • (a2) wenn die obige Gleichung (13) nicht gilt, dann ist
  • E(0, v) = C(0, v) (15)
  • (A2) Wenn die obige Gleichung (11) nicht gilt, dann ist
  • E(0, 0) = C(0, 0) - B(0, 0) (16)
  • und
  • (b1) wenn
  • (17)
  • dann ist
  • E(u, 0)
  • = C(u, 0) - B(u, 0) QB/Qc,v = 1, ..., 7, 18)
  • oder
  • (b2) wenn die obige Gleichung (17) nicht gilt, dann ist
  • E(u, 0) = C(u, 0) (19)
  • Weiterhin gilt hinsichtlich aller anderen Koeffizienten
  • E(u, v) = C(u, v) (20) Tabelle 4: FLC-Tabelle für implizite DC/AC-Abtast-Modus-Bestimmung
  • In der obigen achten bevorzugten Ausführungsform wird der DCT- Transformationskoeffizienten-Vorhersagevorgang ausgeführt mit den quantisierten Transformationskoeffizientendaten durch die Einheit 2040. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und der Vorgang kann mit Transformationskoeffizientendaten ausgeführt werden, die nicht quantisiert sind, in einer Weise, die mit derjenigen der sechsten bevorzugten Ausführungsform in Fig. 17 vergleichbar ist. In diesem Fall wird in der in Fig. 25 gezeigten, entsprechenden Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung die Invers-Quantisierungseinheit 2056 zwischen die HIV/Z-Abtasteinheit 2052 und den Addierer 2053 verschoben.
  • Ein Modifikationsbeispiel der achten bevorzugten Ausführungsform wird unten beschrieben.
  • (a) Die Block-Abtasteinheit 2031 kann einen Verschachtelungsvorgang zum alternierenden Einfügung von Bildpunkten enthalten, so dass die Bildpunkte in einer zweidimensionalen Matrix in der Gruppe von vier Blöcken ungeradzahlig nummerierte Bildpunkte umfassen, die in den ungeradzahlig nummerierten Reihen in dem ersten Block angeordnet sind, die Bildpunkte umfassen geradzahlig nummerierte Bildpunkte, angeordnet in den ungeradzahlig nummerierten Reihen in dem zweiten Block, die Bildpunkte umfassen ungeradzahlig nummerierte Bildpunkte, angeordnet in den geradzahlig nummerierten Reihen in dem dritten Block, und die Bildpunkte umfassen geradzahlig nummerierte Bildpunkte, angeordnet in den geradzahlig nummerierten Reihen in dem vierten Block.
  • (b) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und benachbart zu dem kodierten, gegenwärtigen Block angeordnet, und sämtliche Koeffizientendaten in dem Block auszuwählen.
  • (c) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und benachbart zu dem kodierten, gegenwärtigen Block angeordnet, und eine vorbestimmte Teilmenge der Koeffizientendaten des Blocks auszuwählen.
  • (d) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt wurden, gespeichert in dem oben erwähnten Blockspeicher und oberhalb und links benachbart zu dem kodierten, gegenwärtigen Block angeordnet, unter Verwendung nur der Koeffizientendaten der oberen Reihe des Blockes und der äußerst linken Spalte des Blockes und die verbleibenden Koeffizientendaten auf Null zu setzen.
  • (e) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt und in dem oben erwähnten Blockspeicher gespeichert wurden, entsprechend den oben erwähnten Kriterien, und die Verwendung nur einer Teilmenge einschließlich eines oder mehrerer Teile von Koeffizientendaten aus der oberen Reihe oder der äußerst linken Spalte des Blocks zu Bestimmen durch Ausführen einer Kommunikation zwischen der Bild-Vorhersage- Kodierungsvorrichtung und der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung.
  • (f) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt und in dem oben erwähnten Blockspeicher gespeichert wurden, entsprechend den oben erwähnten Kriterien, Bestimmen der Verwendung nur einer Teilmenge einschließlich eines oder mehrerer Teile von Koeffizientendaten aus der oberen Reihe oder der äußerst linken Spalte durch die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung und Informieren der Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung mit einem Flag, welches die vorbestimmte Anzahl von Teilmengen und Teilen der Koeffizientendaten darstellt, durch periodisches Einfügen desselben in die zu der Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung zu sendenden Daten.
  • (g) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt und in dem oben erwähnten Blockspeicher gespeichert wurden, entsprechend den oben erwähnten Kriterien, und die Koeffizientendaten jedes Blocks mit einem Verhältnis gleich dem Verhältnis der Quantisierungsschrittgröße des gegenwärtigen, zu kodierenden Blocks zu der Quantisierungsschrittgröße des Vorhersageblocks zu multiplizieren.
  • (h) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt und in dem oben erwähnten Blockspeicher gespeichert wurden, entsprechend den oben erwähnten Kriterien, und die Koeffizientendaten jedes Blocks durch einen veränderten Gewichtungsfaktor zu gewichten.
  • (i) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt und in dem oben erwähnten Blockspeicher gespeichert wurden, entsprechend den oben erwähnten Kriterien, und eine vorbestimmte Transformationsberechnung mit den Koeffizientendaten jedes Blocks auszuführen.
  • (j) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock durch gewichtete Mittelwertbildung der Blöcke zu erhalten, welche vorher wiederhergestellt und in dem oben erwähnten Blockspeicher gespeichert wurden und dem gegenwärtigen, zu kodierenden Block benachbart angeordnet sind.
  • (k) Das Abtastverfahren kann wenigstens ein Abtastverfahren enthalten aus:
  • (i) einer horizontalen Abtastung, die derart ausgeführt wird, dass die Koeffizientendaten in jeder Reihe von links nach rechts abgetastet werden, beginnend in der oberen Reihen und endend in der untersten Reihe;
  • (ii) einer vertikalen Abtastung, ausgeführt derart, dass die Koeffizientendaten in jeder Spalte abgetastet werden von der oberen Reihe zu der untersten Reihe, beginnend in der äußerst Linken Spalte und endend in der äußerst rechten Spalte; und
  • (iii) einer Zickzack-Abtastung, ausgeführt derart, dass die Koeffizientendaten diagonal abgetastet werden von den äußerst linken Koeffizientendaten in der oberen Reihen zu den äußerst rechten Koeffizientendaten in der untersten Reihe.
  • (I) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt und in dem oben erwähnten Blockspeicher gespeichert wurden, entsprechend den oben erwähnten Kriterien, wobei der Vorhersagemodus des oben erwähnten Vorhersageblockes wenigstens einen Vorhersagemodus enthält aus:
  • (i) einem ersten Modus, in welchem nur die oberen und äußerst linken Koeffizientendaten, die den Mittelwert des Blockes darstellen, bezeichnet als ein DC-Koeffizient, von dem an der Oberseite des objektiven, gegenwärtigen, zu verarbeitenden Blockes angeordneten Blocks zur Vorhersage verwendet werden;
  • (ii) einem zweiten Modus, in welchem nur ein DC-Koeffizient von dem an der linken Seite des objektiven, gegenwärtigen, zu verarbeitenden Blockes angeordneten Blockes zur Vorhersage verwendet wird;
  • (iii) einem dritten Modus, in welchem ein DC-Koeffizient und null oder mehr AC- Koeffizienten mit Hochfrequenz-Komponenten aus der oberen Reihe des an der Oberseite des objektiven, gegenwärtigen, zu verarbeitenden Blockes angeordneten Blockes zur Vorhersage verwendet werden; und
  • (iv) einem vierten Modus, in welchem ein DC-Koeffizient und null oder mehr AC- Koeffizienten mit Hochfrequenz-Komponenten aus der äußerst linken Spalte des an der linken Seite des objektiven, gegenwärtigen, zu verarbeitenden Blockes angeordneten Blockes zur Vorhersage verwendet werden, und
  • Abtasten der Koeffizientendaten des oben erwähnten Vorhersagefehlers gemäß dem Zickzack-Abtasfverfahren.
  • (m) Es ist akzeptabel, den oben erwähnten Vorhersageblock aus den Blöcken auszuwählen, welche vorher wiederhergestellt und in dem oben erwähnten Blockspeicher gespeichert wurden, entsprechend den oben erwähnten Kriterien, Abtasten der Koeffizientendaten des oben erwähnten Vorhersagefehlers gemäß einem der oben erwähnten Abtastverfahren, und
  • wobei der Vorhersagemodus zum Vorhersagen der Koeffizientendaten des oben erwähnten Vorhersagefehlers wenigstens einen der folgenden enthält:
  • (i) einen ersten Modus, in welchem nur der DC-Koeffizient des an der Oberseite des zu verarbeitenden, objektiven, gegenwärtigen Blockes angeordneten Blocks zur Vorhersage verwendet wird und die Koeffizientendaten des oben erwähnten Vorhersagefehlers dem Zickzack-Abtastvorgang unterworfen werden;
  • (ii) einen zweiten Modus, in welchem nur der DC-Koeffizient des an der linken Seite des zu verarbeitenden, objektiven, gegenwärtigen Blockes angeordneten Blocks zur Vorhersage verwendet wird und die Koeffizientendaten des oben erwähnten Vorhersagefehlers dem Zickzack-Abtastvorgang unterworfen werden;
  • (iii) einen dritten Modus, in welchem der DC-Koeffizient und null oder mehr AC- Koeffizienten mit Hochfrequenz-Komponenten der oberen Reihe des an der Oberseite des zu verarbeitenden, objektiven, gegenwärtigen Blockes angeordneten Blockes zur Vorhersage verwendet werden und die Koeffizientendaten des oben erwähnten Vorhersagefehlers dem horizontalen Abtastvorgang unterworfen werden;
  • (iv) einen vierten Modus, in welchem der DC-Koeffizient und null oder mehr AC- Koeffizienten mit Hochfrequenz-Komponenten der äußerst linken Reihe des an der linken Seite des zu verarbeitenden, objektiven, gegenwärtigen Blockes angeordneten Blockes zur Vorhersage verwendet werden und die Koeffizientendaten des oben erwähnten Vorhersagefehlers dem vertikalen Abtastvorgang unterwarfen werden.
  • (n) Es ist akzeptabel, einen inversen Verschachtelungsvorgang mit den oben erwähnten dekodierten Bilddaten beim Wiederherstellen der ursprünglichen Bilddaten auszuführen durch Ausbilden von Bildpunkten in einer zweidimensionalen Matrix aus einer Mehrzahl von Gruppen, die jede vier verschachtelte Blöcke umfassen, basierend auf den oben erwähnten dekodierten Bilddaten, so dass die ungeradzahlig nummerierten Bildpunkte, angeordnet in den ungeradzahlig nummerierten Reihen, sämtlich aus dem ersten Blockes erhalten werden, die geradzahlig nummerierten Bildpunkte, angeordnet in den ungeradzahlig nummerierten Reihen, aus dem zweiten Block erhalten werden, die ungeradzahlig nummerierten Bildpunkte, angeordnet in den geradzahlig nummerierten Reihen, aus dem dritten Block erhalten werden und die geradzahlig nummerierten Bildpunkte, angeordnet in den geradzahlig nummerierten Reihen, aus dem vierten Block erhalten werden.
  • (o) Die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung und die Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung können den oben erwähnten Vorhersagemodus durch eine vorbestimmte identische Regel bestimmen.
  • (p) Die Bild-Vorhersage-Kodierungsvorrichtung und die Bild-Vorhersage- Dekodierungsvorrichtung können das oben erwähnte Abtastverfahren durch eine vorbestimmte identische Regel bestimmen.
  • Wie oben beschrieben, ist die dritte Gruppe bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehr effektiv beim Verringern oder Beseitigen der Redundanz in dem DCT-Transformationsbereich über den benachbarten Block und die Anzahl der zu verwendenden Bits wird verringert und erlaubt demnach, dass die Kodierungs-Effizienz merklich verbessert wird. Dies ist ebenfalls hilfreich als ein Werkzeug eines neuartigen Video-Kompressionsalgorithmus.

Claims (1)

1. Bild-Vorhersage-Dekodierungsvorrichtung zum Dekodieren eines eingegebenen Bitstromes mit längenveränderlich kodierten DCT-Koeffizienten, mit:
einem längenveränderlichen Dekodierer, welcher die längenveränderlich kodierten DCT-Koeffizienten in eine Matrix aus DCT-Koeffizienten dekodiert;
einer Vorhersageeinheit, welche quantisierte AC-Koeffizienten eines gegenwärtigen Blocks aus DCT-Koeffizienten eines unmittelbar benachbarten Blocks, der adaptiv aus entweder einem oberen Block oder einem linken Block ausgewählt ist, vorhersagt; und
einem Invers-Quantisierer, welcher die DCT-Koeffizienten in einen invers quantisierten DCT-Wert invers quantisiert,
wobei die DCT-Koeffizienten des zur Vorhersage der quantisierten AC- Koeffizienten des gegenwärtigen Blocks verwendeten, ausgewählten Blocks durch ein Verhältnis einer Quantisierungs-Schrittweite des gegenwärtigen Blocks und einer Quantisierungs-Schrittweite des ausgewählten Blocks skaliert werden.
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