DE3789074T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Kodieren/Übertragen von Bildern. - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kodieren/Übertragen von Bildern.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bildcodier- und -decodiersystem mit einer Sendeeinrichtung zum Codieren und Komprimieren der auszusendenden Daten sowie einer Empfangseinrichtung zum Decodieren und Reproduzieren der Daten.
  • Die Erfindung nutzt die sogenannte Vektorquantisierungstechnik und ist in Gebieten wie Fernsehkonferenzsystemen und Bildschirmtelephonsystemen einsetzbar.
  • Als Folge der bemerkenswerten Fortschritte, die auf dem Gebiet der Bildverarbeitung in den letzten Jahren erzielt wurden, sind verschiedene Versuche für den praktischen Einsatz von Fernsehkonferenzsystemen und Bildschirmtelephonsystemen unternommen worden, bei denen Bildinformationen zueinander und in zwei Richtungen übertragen werden. Auf diesen technischen Gebieten ist die Quantisierungstechnik eingesetzt worden, bei der die Bildsignale als Analogwerte in eine endliche Anzahl von Werten eingeteilt werden, die sich auf diskrete Weise innerhalb einer festgelegten Breite verändern, und jedem dieser Werte wird ein ihm allein zugehöriger Wert zugeordnet. Besonders große Fortschritte hat es im Bereich der Vektorquantisierung gegeben, wo eine Mehrzahl von Abtastwerten der Bildsignale zu Blöcken zusammengefaßt werden und jeder dieser Blöcke in einem Muster abgebildet wird, das ihm in einem mehrdimensionalen Signalbereich am ehesten entspricht. Dadurch wird die Quantisierung erreicht.
  • Die Vektorquantisierungstechnik ist beispielsweise in den nachfolgend aufgeführten Schriften beschrieben worden:
  • 1.) "An Algorithm for Vector Quantizer Design", Verf. Y.Linde, A.Buzo und R.M.Gray (IEEE TRANSACTION ON COMMUNICATIONS, Band COM.28, Nr. 1, Januar 1980, Seiten 84-95),
  • 2.) "On the Structure of Vector Quantizers", Verf. A.Gersho (IEEE TRANSACTION ON INFORMATION THEORY, Band IT28, Nr. 2, März 1982, Seiten 157-166),
  • 3.) "Speech Coding Based Upon Vector Quantization", Verf. A.Buzo, A.H.Gray jr., R.M.Gray und J.D.Markel (IEEE TRANSACTION ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING, Band ASSP28, Nr. 5, Oktober 1980, Seiten 562-574).
  • Weiterhin sind dem Anmelder der vorliegenden Erfindung die folgenden U.S.-Patente erteilt worden:
  • 4.) US-A-4 558 350 "VECTOR QUANTIZER", Murakami
  • 5.) US-A-4 560 977 "VECTOR QUANTIZER", Murakami et al.
  • Weiter wird sich bezogen auf
  • 6.) US-A-4 562 468 und
  • 7.) DE-A-33 31 426,
  • in denen Differentialpulscodemodulationssysteme (DPCM-Systeme) beschrieben werden.
  • Endlich ist die Vektorquantisierungstechnik, wie sie in (1) bis (5) beschrieben wird, von der Anmelderin in einem Bildcodiergerät angewendet und in EP-A-188 269 beschrieben worden und gemäß Artikel 54(3) EPC zu berücksichtigen. Nachfolgend wird ein Sender und ein Empfänger für ein Bildcodier-/Bilddecodiersystem unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3D der beigefügten Zeichnungen beschrieben, das Details des in EP-A-188 269 beschriebenen Systems verwendet.
  • Die konventionelle Bildcodier-Sendeeinrichtung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, enthält ein Subtraktonsglied 1, um eine Differenz zwischen einem Eingangssignal S&sub1;, z. B. einem Bildsignal, und einem Prädiktionssignal S&sub9; zu erzeugen, um ein Prädiktionsfehlersignal S&sub2; auszugeben; eine Bewegungsdetektorschaltung 2 zum Vergleich eines Schwellwertes T mit einem Prädiktionsfehlersignal S&sub2;, um eine Bewegung oder Änderung festzustellen und ein Bewegungserkennungssignal S&sub3; und ein Differentialsignal S&sub4; zu erzeugen und auszugeben; eine Quantisierungsschaltung 3 zum Quantisieren des Bewegungserkennungssignals S&sub3; und des Differentialsignals S&sub4;, um ein Quantisierungssignal S&sub5; auszugeben; einen Längenvariabilitätscodierer 4 zum Erzeugen eines codierten Signals S&sub6; variabler Länge aus dem Quantisierungssignal S&sub5; und Ausgabe des codierten Signals S&sub6;; eine Sendedatenpufferschaltung 5 zum temporären Speichern des codierten Signals S&sub6; und Ausgabe dieses codierten Signals S&sub6; an den Sender; eine lokale Decodierschaltung 6 zum Erzeugen eines reproduzierten Differentialsignals S&sub7; aus dem Quantisierungssignal S&sub5;, das von der Quantisierungsschaltung 3 ausgegeben wird, und zur Ausgabe des reproduzierten oder regenerierten Differentialsignals S&sub7;; einen Addierer 7 zur Erzeugung einer Summe aus dem reproduzierten Differentialsignal S&sub7; und dem Prädiktionssignal S&sub9; und zur Ausgabe eines reproduzierten Eingangssignales S&sub8;; eine Prädiktionsschaltung 8 zur Ausgabe eines Prädiktionssignals S&sub9;, das auf dem reproduzierten Eingangssignal S&sub8; basiert; und eine einen Schwellwert erzeugende Schaltung 9 zur Überwachung des Wertes des codierten Signals S&sub6;, das in der Sendedatenpufferschaltung 5 gespeichert wird, und zum Erzeugen eines entsprechenden Schwellwertes T.
  • Die Bewegungsdetektorschaltung 2 enthält, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Schaltung 10 zum Berechnen des absoluten Wertes S&sub2; des Prädiktionsfehlersignals S&sub2;, eine Vergleichsschaltung 11 zur Durchführung eines Vergleiches zwischen dem absoluten Wert S&sub2; des Prädiktionsfehlersignals S&sub2; und dem Schwellwert T und zur Ausgabe des Bewegungserkennungssignals S&sub3;, sowie einen Null-Zuweiser 12 zum Zuteilen von 0 und zur Ausgabe von 0 als Differentialsignal S&sub4;, wenn als Ergebnis des Vergleiches in der Vergleichsschaltung 11 keine Bewegung oder Änderung festgestellt wurde. Das Bewegungserkennungssignal S&sub3; wird mit Hilfe der Lauflängencodiertabelle 4a zum Erzeugen von Seriendaten in einen laufenden Speicherwert R umgewandelt. Zusätzlich wird nur, wenn das Bewegungserkennungssignal S&sub3; Gültigkeit anzeigt, das Quantisierungssignal S&sub5; anhand der Längenvariabilität-Codiertabelle 4b in einen Speicherwert variabler Länge umgewandelt, um serielle Daten zu erzeugen (Fig. 2B-2C). Mit 4C ist ein Steuerabschnitt bezeichnet, der im Multiplexbetrieb arbeitet.
  • Der Anordnung auf der Sendeseite, die in den Fig. 1-2B dargestellt ist, ist die Anordnung der Empfangsseite in den Fig. 3A-3B gegenübergestellt. Aus Fig. 3A geht hervor, daß die Einrichtung auf der Empfangsseite eine Empfangsdatenpufferschaltung 13 zum Empfang und vorläufigen Speichern des von der Sendedatenpufferschaltung 5 der Sendeseite ausgegebenen codierten Signals S&sub6; enthält; einen Längenvariabilitätsdecodierer 14 zum Decodieren des in der Empfangsdatenpufferschaltung 13 gespeicherten codierten Signals S&sub6;, um ein reproduziertes Quantisierungssignal S&sub1;&sub1; auszugeben; eine lokale Decodierschaltung 15 zur Ausgabe eines reproduzierten Differentialsignals S&sub1;&sub2;, das auf dem reproduzierten Quantisierungssignal S&sub1;&sub1; basiert; eine Addierschaltung 16, um die Differenz zwischen dem reproduzierten Differentialsignal S&sub1;&sub2; und dem reproduzierten Prädiktionssignals S&sub1;&sub3; zu erzielen und ein Eingangssignal S&sub1;&sub4; zu erzeugen, das dem reproduzierten Eingangssignal S&sub8; der Sendeseite entspricht; und eine Prädiktionsschaltung 17 zur Ausgabe des reproduzierten Prädiktionssignals S&sub1;&sub3;.
  • Nachdem das codierte Signal S&sub6; (das im Längenvariabilitätscodierer 4 im Multiplexbetrieb verschachtelt wurde) von der Empfangspufferschaltung 13 empfangen wurde, werden die Daten an von einer Multiplextrennsteuerschaltung 14d gesteuerte entsprechende Decodiertabellen für variable Codes verteilt. Der Decodiervorgang ergibt das Bewegungserkennungssignal und das Quantisierungssignal. Zeigt das decodierte Bewegungserkennungssignal Ungültigkeit an (= "0"), wird das Quantisierungssignal von einem Flip-Flop 14c auf " " zurückgestellt, was zu einem Ausgangssignal S&sub1;&sub1; (Fig. 3B) führt.
  • Nachfolgend wird der Betrieb auf der Sendeseite unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 2 beschrieben.
  • Es sei angenommen, der unwirksame Fehler in der Bewegungsdetektorschaltung 2 sei d, der auf das reproduzierte Eingangssignal S&sub8; in der Prädiktionsschaltung 8 anzuwendende Prädiktionskoeffizient sei A und die Verzögerung der Zeit t sei Z-t, so wird den folgenden Beziehungen Genüge getan:
  • S&sub2; = S&sub1;-S&sub9;
  • S&sub4; = S&sub2; + d
  • S&sub7; = S&sub4; + Q
  • S&sub8; = S&sub7; + S&sub9; = S&sub1; + Q + d
  • S&sub9; = A · S&sub8; · Z-t
  • Der Subtraktor 1 berechnet das Prädiktionsfehlersignal S&sub2;, das die Differenz zwischen dem Eingangssignal S&sub1; und dem Prädiktionssignal S&sub9; darstellt, während die Bewegungsdetektorschaltung 2 das Bewegungserkennungssignal S&sub3; und das Differentialsignal S&sub4; ausgibt das auf dem vom Subtraktor 1 berechneten Prädiktionsfehlersignal S&sub2; basiert. Unter Hinweis auf die Fig. 2 wird nachfolgend die Betriebsweise der Bewegungsdetektorschaltung 2 im einzelnen beschrieben. Eine Schaltung 10 für die Zuordnung eines absoluten Wertes erhält den absoluten Wert des Prädiktionsfehlersignals S&sub2;, und danach führt eine Vergleichsschaltung 11 einen Vergleich zwischen dem absoluten Wert S&sub2; und dem von einer schwellwerterzeugenden Schaltung 9 erzeugten Schwellwert T durch.
  • Treffen die folgenden Bedingungen zu, wird ein Bewegungserkennungssignal S&sub3; ausgegeben:
  • S&sub3; = 0 (ungültig) S&sub2; < T
  • S&sub3; = 1 (gültig) S&sub2; &ge; T
  • Wird keine Bewegung oder Änderung festgestellt, d. h. "S&sub3; = 0", gibt ein Nullzuteiler 12 für das Differentialsignal S&sub4; "0" aus.
  • Andererseits konvertiert eine Quantisierungsschaltung 3 das eingegebene Differentialsignal S&sub4; entsprechend einer beliebigen Charakteristik. Eine variable Codierschaltung 4 empfängt das Quantisierungssignal S&sub5; nur dann, wenn das Bewegungserkennungssignal S&sub3; gültig ist, d. h. wenn "S&sub3; = 1" ist, und führt beispielsweise am Bewegungserkennungssignal S&sub3; eine Lauflängencodierung durch. Für das Quantisierungssignal S&sub5; wird ein Code mit einer kleineren Codelänge einem Wert in der Nähe von "0" zugewiesen, für den die Erzeugungsfrequenz hoch ist; der Code wird dann in einer Sendedatenpufferschaltung 5 gespeichert. Die Sendedatenpufferschaltung 5 gibt das akkumulierte Datum als codiertes Signal S&sub6; an eine Sendeleitung. Die Schwellwerterzeugungsschaltung 9 überwacht die akkumulierte Menge in der Sendedatenpufferschaltung 5 und steuert die Erzeugungsmenge der codierten Daten, indem sie einen entsprechenden Schwellwert erzeugt.
  • Bezugnehmend auf die Fig. 3 wird nachfolgend die Betriebsweise der Empfangsseite beschrieben. Eine Empfangsdatenpufferschaltung 13 empfängt zuerst das codierte Signals S&sub6; (das einer längenvariablen Codierung des Sendesignals unterzogen wurde) und gibt das Signal S&sub6; an einen Längenvariabilitätsdecodierer 14. Nur wenn das Bewegungserkennungssignal S&sub3; (das der Decodierung unterzogen wurde) Gültigkeit anzeigt, gibt der Längenvariabilitätsdecodierer 14 das reproduzierte Quantisierungssignal S&sub1;&sub1; aus. Zeigt das Bewegungserkennungssignal S&sub3; Ungültigkeit an, gibt der Längenvariabilitätsdecodierer 14 "0" aus. Anschließend decodiert eine lokale Decodierschaltung 15 das reproduzierte Quantisierungssignal S&sub1;&sub1; und gibt das reproduzierte Differentialsignal S&sub1;&sub2; an einen Addierer 16. Der Addierer 16 addiert das reproduzierte Differentialsignals S&sub1;&sub2; mit dem reproduzierten Prädiktionssignal S&sub1;&sub3; aus einer Prädiktionsschaltung 17, um dadurch das Eingangssignal S&sub1;&sub4; zu reproduzieren.
  • Die Betriebsweise, eine Datenkompression und -Übermittlung über das Differentialsignal zu bewirken, wird Differentialpulscodemodulation genannt (nachfolgend als DPCM abgekürzt).
  • Bei der Bildcodier-/-Sendeeinrichtung, bei der das DPCM-System eingesetzt wird, wird die längenvariable Codierung an dem Datum durchgeführt, das bei dem Schritt der längenvariablen Codierung als wirksam eingestuft wird. Folglich kann, wenn der Schwellwert größer wird, ein Code mit einer kleinen Codelänge, der in der Nähe von "0" angesiedelt wurde, nicht erzeugt werden, was die Effizienz des Decodiervorganges verschlechtert. Außerdem ist das Problem aufgetaucht, daß, wenn der Schwellwert größer wird, die Quantisierungsgenauigkeit der Quantisierungscharakteristik der Quantisierungsschaltung auf der Sendeseite selbst dann nicht verbessert wird, wenn der dynamische Bereich des wirksamen Datums eingeschränkt wird.
  • Es ist darum eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildcodier/Bilddecodiersystem vorzuschlagen, das eine Sendeeinrichtung zum Codieren und Komprimieren von zu sendenden Daten enthält sowie eine Empfangseinrichtung zum Decodieren und Reproduzieren von Daten, die einen Code mit kurzer Codelänge unabhängig von der Größe des Schwellwertes verwenden, und bei der der Quantisierungsfehler durch Verwendung einer Quantisierungscharakteristik minimiert wird, die dem Schwellwert angepaßt ist.
  • Nach der Erfindung enthält die Sendeeinrichtung eines solchen Systems folgende Einheiten: eine Sendedatenpufferschaltung zum Speichern der auszusendenden Daten, eine Schwellwertschaltung zum Erzeugen eines Schwellwertes für eine Bewegungserkennung gegenüber einem Mengenwert in der Sendedatenpufferschaltung, eine Bewegungsdetektorschaltung zur Ausgabe eines Differentialsignals basierend auf einem Prädiktionsfehlersignal und eines Bewegungserkennungssignals basierend auf einem Vergleichsergebnis zwischen dem Prädiktionsfehlersignal und dem Schwellwert, eine Quantisierungsschaltung zum Quantisieren von Eingangssignalen und einen Längenvariabilitätscodierer zum Codieren des Ausgangssignals der Quantisierungsschaltung und des Bewegungserkennungssignals und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertkompensationsschaltung vorgesehen ist zum Feststellen der Polarität des Differentialsignals, zum Ändern des Schwellwertes in einen modifizierten Schwellwert mit einer Polarität entsprechend der festgestellten Polarität und zum Ausgeben eines kompensierten Differentialsignals, das die Differenz zwischen dem Wert des Differentialsignals und dem Wert des modifizierten Schwellwertes angibt, und daß die Quantisierungsschaltung das kompensierte Differentialsignal quantisiert und der Längenvariabilitätscodierer das Ausgangssignal der Quantisierungsschaltung, das Bewegungserkennungssignal und den Schwellwert codiert.
  • Nach der Erfindung enthält die Empfangseinrichtung des Systems eine Empfangsdatenpufferschaltung zum Speichern der empfangenen Daten; einen Längenvariabilitätsdecodierer zum Decodieren codierter Bewegungserkennungssignale und codierter Quantisierungssignale, die in den empfangenen Daten enthalten sind, und zur Ausgabe regenerierter Quantisierungssignale für den Fall, daß das Bewegungserkennungssignal aktiv ist; eine lokale Decodierschaltung zum Decodieren des regenerierten Quantisierungssignals und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertkompensations-Regenerierschaltung vorgesehen ist zum Feststellen der Polarität eines regenerierten Kompensationsdifferenzsignals, das durch die lokale Decodierschaltung regeneriert wurde, und zum Regenerieren eines Differentialsignals durch Addieren eines regenerierten modifizierten Schwellwertes mit der zugeordneten erkannten Polarität zu einem Wert des regenerierten Kompensationsdifferenzsignals; und daß der Längenvariabilitätsdecodierer ein Bewegungserkennungssignal, ein Quantisierungssignal und einen Schwellwert für die Schwellwertkompensations-Regenerierschaltung regeneriert und der lokale Decodierer das kompensierte Differentialsignal durch Decodieren des Quantisierungssignals regeneriert.
  • Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung auf der Senderseite der bekannten Bildcodier-/Sendereinrichtung mit DPCM-System darstellt,
  • Fig. 2A ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Bewegungsdetektorschaltung der Fig. 1 im Detail darstellt,
  • Fig. 2B ist ein Blockdiagramm, das einen Aufbau der längenvariablen Codierschaltung 4 im Detail darstellt,
  • Fig. 2C ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel für den Betrieb der Schaltung nach Fig. 1 im Multiplexbetrieb darstellt,
  • Fig. 3A ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Empfängerseite der Einrichtung nach dem Stand der Technik darstellt,
  • Fig. 3B ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten der längenvariablen Decodierschaltung nach Fig. 3A zeigt,
  • Fig. 4A ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung der Einrichtung auf der Senderseite der ersten Ausführungsform der Bildcodier-/Sendereinrichtung mit DPCM-System nach der Erfindung darstellt,
  • Fig. 4B ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten der längenvariablen Codierschaltung 4 darstellt,
  • Fig. 4C ist eine schematische Darstellung, die ein Beispiel des Codierformates nach Fig. 4A zeigt,
  • Fig. 5A ist ein Blockdiagramm, das Details der Schwellwertkompensationsschaltung nach Fig. 4A darstellt,
  • Fig. 5B ist ein Blockdiagramm, das die Polaritätserkennungsschaltung 19 nach Fig. 5A im Detail darstellt,
  • Fig. 5C ist ein Blockdiagramm, das die Polaritätsaddierschaltung nach Fig. 5A im Detail darstellt,
  • Fig. 6A ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Einrichtung auf der Empfängerseite nach der ersten Ausführungsform der Fig. 4A darstellt,
  • Fig. 6B ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung des Längenvariabilitätsdecodierers als Einrichtung auf der Empfängerseite darstellt,
  • Fig. 7A ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung der Schwellwertkompensation-Regenerierschaltung nach Fig. 6A darstellt,
  • Fig. 7B-7C sind eine Tabelle von Schwellwerten mit Polarität bzw. charakteristischem Diagramm als Erklärung für den Betrieb der Schwellwertkompensations-Regenerierschaltung.
  • In Fig. 4A ist eine Schwellwertkompensationsschaltung 18 dargestellt, die dem Schwellwertausgangssignal T von der Schwellwerterzeugerschaltung 9 entsprechend dem von der Bewegungsdetektorschaltung 2 ausgegebenen Differentialsignal S&sub4; eine Polarität zuordnet, um ein kompensiertes Differentialsignal S&sub1;&sub5; zu erzeugen, indem eine Subtraktion von Schwellwert T, dem die Polarität zugeordnet wurde, und dem Differentialsignal S&sub4; durchgeführt wird, und um das kompensierte Differentialsignal S&sub1;&sub5; auszugeben.
  • Wie aus Fig. 4B hervorgeht, wird das Bewegungserkennungssignal S&sub3; auf der Basis einer Lauflängencodiertabelle 4a in einen Lauflängencode R konvertiert, um die seriellen Daten zu erzeugen. Zeigt das Bewegungserkennungssignal S&sub3; Gültigkeit an, werden der Schwellwert T bzw. das Quantisierungssignal S&sub5; in längenvariable Speicherwerte konvertiert, und zwar auf der Basis von Längenvariabilitäts-Codiertabellen 4b-4c; danach werden die Speicherwerte in serielle Daten konvertiert. Jede Codiertabelle ist in einem Speicher, beispielsweise einem ROM, enthalten. Mit 4d ist ein Multiplex-Steuerabschnitt bezeichnet. In diesem Fall wird der Multiplex-Vorgang wie in Fig. 4C dargestellt vorgenommen.
  • In Fig. 5A ist eine Polaritätserkennungsschaltung 19 dargestellt, die die Polarität des Differentialsignals S&sub4; feststellt und das Polaritätssignal S&sub1;&sub6; ausgibt. Mit 20 ist eine Polaritätsaddierschaltung bezeichnet, die dem von der Schwellwerterzeugerschaltung 9 ausgegebenen Schwellwert T die Polarität entsprechend dem Polaritätssignal S&sub1;&sub6; zuordnet. 21 ist eine Subtrahiereinrichtung, die eine Subtraktion zwischen dem Schwellwert T&sub1; mit der Polarität und dem Differentialsignal S&sub4; durchführt und das kompensierte Differentialsignal S&sub1;&sub5; ausgibt. Die Polaritätserkennungsschaltung 19 enthält eine Vergleichseinrichtung 19a, wie sie in Fig. 5B dargestellt ist. Außerdem enthält die Subtrahiereinrichtung 20 einen Flip-Flop 20a, wie er in Fig. 5C dargestellt ist. In Fig. 5B ist die nachfolgende Bedingung erfüllt:
  • wenn A < B (= "0") dann S&sub1;&sub6; = "1"
  • sonst S&sub1;&sub6; = "0"
  • In Fig. 5C wird das Polaritätssignals S&sub1;&sub6; als Vorzeichen-Bit des Schwellwertes T verwendet, um von dem Flip-Flop abgerufen zu werden. Der Flip-Flop wird auf "0" zurückgestellt, wenn das Bewegungserkennungssignal S&sub3; Gültigkeit anzeigt (= "0").
  • In Fig. 6A ist eine Schwellwertkompensation-Regenerierschaltung 22 dargestellt, die das regenerierte Differentialsignal S&sub2;&sub1; aus dem Erkennungssignal S&sub1;&sub7; - dem Ausgangssignal der Längenvariabilität-Decodierschaltung 14 -, dem Schwellwert T und dem regenerierten, kompensierten Differentialsignal S&sub2;&sub0; - dem Ausgangssignal der lokalen Decodierschaltung 15 -, erzeugt und das regenerierte Differentialsignal S&sub2;&sub1; ausgibt. In Fig. 6B ist eine Schwellwertregenerierschaltung 14 dargestellt, die über eine Empfangspufferschaltung 13 das codierte Signal S&sub6; empfängt, das in einer Längenvariabilitäts-Codierschaltung 4 der Sendeseite einem Multiplex-Vorgang unterzogen wurde; sie verteilt die Daten an die jeweiligen Decodiertabellen des Längenvariabilitäts-Codes, gesteuert von einer Multiplex-Trennsteuerschaltung, und erlangt als Ergebnis der Längenvariabilitäts-Decodierung das Bewegungserkennungssignal S&sub1;&sub7;, den Schwellwert T und das Quantisierungssignal S&sub1;&sub9;. Zeigt das Bewegungserkennungssignal Ungültigkeit an, werden weder der Schwellwert T noch das Quantisierungssignal S&sub1;&sub9; erzeugt. Die Decodiertabellen werden im übrigen aus einem Speicher wie einem ROM erstellt.
  • In Fig. 7A ist eine Polaritätserkennungsschaltung 23 dargestellt, die die Polarität des regenerierten, kompensierten Differentialsignals S&sub2;&sub0; erkennt und das Polaritätssignal S&sub2;&sub3; ausgibt. Eine Polaritätsaddierschaltung 24 ordnet dem Schwellwert T entsprechend dem Polaritätssignal S&sub2;&sub3; die Polarität zu und gibt den Schwellwert T&sub1; mit der Polarität aus. Ein Addierer 25 gibt das regenerierte Differentialsignal S&sub2;&sub1; aus, indem der Schwellwert T&sub1; mit der Polarität und das regenerierte, kompensierte Differentialsignals S&sub2;&sub0; addiert werden.
  • Nachfolgend wird der Betrieb auf der Sendeseite entsprechend der Erfindung beschrieben. Dabei wird Bezug genommen auf die Fig. 4A-5C.
  • Es sei angenommen, der unwirksame Fehler in der Bewegungsdetektorschaltung 2 sei , der auf das regenerierte Eingangssignal S&sub8; in einer Prädiktionsschaltung 8 anzuwendende Prädiktionskoeffizient sei A und die Verzögerung der Zeit t sei Z-t, dann gelten die folgenden Beziehungen:
  • S&sub2; = S&sub1; - S&sub9;
  • S&sub4; = S&sub2; +
  • S&sub1;&sub5; = S&sub4; - T
  • S&sub7; = S&sub7; + Q
  • S&sub6; = S&sub9; + S&sub7; + T = S&sub1; + Q +
  • S&sub9; = A · S&sub8; · Z-t
  • Eine Subtrahiereinrichtung 1 berechnet hier das Prädiktionsfehlersignal S&sub2;, das die Differenz zwischen dem Eingangssignal S&sub1; und dem Prädiktionssignal S&sub9; darstellt, wohingegen die Bewegungsdetektorschaltung 2 das Bewegungserkennungssignal S&sub3; und das Differentialsignal S&sub4; auf der Basis des von der Subtrahiereinrichtung 1 berechneten Prädiktionsfehlersignals S&sub2; ausgibt.
  • Der Betrieb der Bewegungsdetektorschaltung 18 ist in diesem Falle der gleiche wie bei dem konventionellen System.
  • Andererseits gibt eine Schwellwertkompensationsschaltung 18 auf der Basis des Bewegungserkennungssignals S&sub3; und des Differentialsignals S&sub4; den Schwellwert T&sub1; mit der Polarität und das kompensierte Differentialsignal S&sub1;&sub5; aus.
  • Der Betrieb der Schwellwertkompensationsschaltung 18 wird im Zusammenhang mit Fig. 5 im Detail beschrieben.
  • In Fig. 5A ist dargestellt, daß eine Polaritätserkennungsschaltung 19 die Polarität des Differentialsignals S&sub4; erkennt und das Polaritätssignal sie an die Polaritätsaddierschaltung 20 ausgibt. Nach Empfang des Polaritätssignals S&sub1;&sub6; ordnet die Polaritätsaddierschaltung 20 dem Schwellwert T aus der Schwellwerterzeugerschaltung 9 die Polarität zu und gibt das sich ergebende Signal als Schwellwert T&sub1; mit Polarität aus. Zeigt jedoch das Bewegungserkennungssignal S&sub3; Ungültigkeit an, wird der Schwellwert T&sub1; mit Polarität auf 0 gestellt. In diesem Fall existiert auch ein Verfahren, mit dem die 0 in einer Polaritätserkennungsschaltung 19 erkannt wird, und die Polaritätsaddierschaltung 20 setzt den Schwellwert S&sub1; mit der Polarität entsprechend dem Erkennungsvorgang auf 0. Indem der Schwellwert S&sub1; mit der Polarität von dem Differentialsignal S&sub4; in einer Subtrahiereinrichtung 21 subtrahiert wird, wird der Schwellwert kompensiert, und es wird darum das kompensierte Differentialsignal S&sub1;&sub5; ausgegeben. Das kompensierte Differentialsignal S&sub1;&sub5; wird in einer Quantisierschaltung 3 in das Quantisiersignal S&sub5; konvertiert und an die Längenvariabilität-Codierschaltung 4 und die lokale Decodierschaltung 6 ausgegeben. Ist das Bewegungserkennungssignal S&sub3; gültig, empfängt die Längenvariabilität-Codierschaltung 4 das Quantisiersignal S&sub5; und den Schwellwert T und bewirkt, beispielsweise, eine Lauflängencodierung des Bewegungserkennungssignals S&sub3;. Dem Quantisierungssignal S&sub5; ordnet die Längenvariabilität-Codierschaltung 4 einen Code mit einer kurzen Codelänge und einen Wert zu, der in der Nähe von 0 liegt, für den die Erzeugungsfrequenz hoch ist; der Code wird in einer Sendedatenpufferschaltung 5 akkumuliert; es wird dann das Signal als codiertes Signal S&sub6; an eine Sendeleitung ausgegeben. In der Schwellwerterzeugerschaltung 9 werden die in dem Sendedatenpuffer 5 akkumulierten Daten überwacht, um einen passenden Schwellwert T zur Steuerung der Erzeugungsmenge an codierten Daten zu erzeugen. Die lokale Decodierschaltung 6 decodiert das Quantisierungssignal S&sub5; in das regenerierte, kompensierte Differentialsignal S&sub7;, das einem Addierer 7 zugeführt wird. Der Addierer 7 addiert den Schwellwert T, das Prädiktionssignal S&sub8; und das regenerierte, kompensierte Differentialsignal S&sub7;, um das regenerierte Eingangssignal S&sub8; zu erzielen. Die Prädiktionsschaltung 8 verzögert das regenerierte Eingangssignal S&sub8; um eine vorbestimmte Zeitspanne , multipliziert das Signal mit dem Koeffizienten und gibt das resultierende Signal als Prädiktionssignal S&sub9; aus. Wenn Zeit als Zeitdauer eine Bildes eingestellt ist - und das Eingangssignal S&sub1; ein Bildsignal ist -, wird eine Bildzu-Bild DPCM-Sendeeinrichtung implementiert. Ist die Zeit jedoch als Zeitdauer eines Halbbildes gesetzt, wird eine Halbbild-zu-Halbbild DPCM-Sendeeinrichtung geschaffen.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform kann die gleiche Wirkung erzielt werden, wenn der Sende-Schwellwert auf dem Wege einer Steuerung verringert wird, durch die die Erzeugung und Aktualisierung des Schwellwertes in einem beliebig gesetzten Zeitintervall Ta durchgeführt werden.
  • Als nächstes wird der Betrieb auf der Empfangsseite anhand der Fig. 6A-6B beschrieben. Das auf der Sendeseite einer längenvariablen Codierung unterzogene Signal S&sub6; wird von einer Empfangsdatenpufferschaltung 13 empfangen. Nur wenn das decodierte Bewegungserkennungssignal S&sub1;&sub7; gültig ist, gibt eine Längenvariabilität-Decodierschaltung 14 den Schwellwert T und das regenerierte Quantisierungssignal S&sub1;&sub9; aus. Ist das Signal S&sub1;&sub7; ungültig, wird 0 ausgegeben. Eine lokale Decodierschaltung 15 decodiert das regenerierte Quantisierungssignal S&sub1;&sub9; zu einem regenerierten, kompensierten Differentialsignal. Weiterhin wird das regenerierte Differentialsignal S&sub2;&sub1; in einer Schwellwertkompensations- Regenerierschaltung 22 regeneriert. Dieser Vorgang wird anhand der Fig. 7A beschrieben. Die Polarität des regenerierten, kompensierten Differentialsignals S&sub2;&sub0; wird von einer Polaritätserkennungsschaltung 23 festgestellt; abhängig von dem Polaritätssignal S&sub2;&sub3;, das die positive oder negative Polarität darstellt, wird dem Schwellwert T die Polarität zugeordnet. Das daraus resultierende Signal wird als Schwellwert T&sub1; mit Polarität ausgegeben. Zeigt jedoch das Bewegungserkennungssignal S&sub1;&sub7; Ungültigkeit an, wird der Schwellwert T&sub1; mit Polarität auf 0 gesetzt. Ein Addierer 25 addiert das regenerierte, kompensierte Differentialsignal S&sub2;&sub0; zu dem Schwellwert T&sub1; mit Polarität, was zum regenerierten Differentialsignal S&sub2;&sub1; führt. Ein Addierer 16 addiert das Prädiktionssignal S&sub2;&sub2; aus einer Prädiktionsschaltung 17 zu dem regenerierten Differentialsignal S&sub2;&sub1;, um das zu erzielende Eingangssignal S&sub1; der Sendeseite zu regenerieren.
  • Der Betrieb der Schwellwertkompensationsschaltung kann, wie in Fig. 7B gezeigt, durch numerische Werte dargestellt werden. In diesem Beispiel ist T = 5. In Fig. 7C ist eine diesem Beispiel entsprechende Graphik der Eingabe/Ausgabe-Charakteristika dargestellt. Die gestrichelten Linien deuten das konventionelle Beispiel, die durchgezogenen Linien die Charakteristika eines erfindungsgemäßen Beispiels an.
  • Wie beschrieben, kann selbst dann, wenn die Bewegungsdetektorschaltung eine ungültige Datenperiode (-T-O-T) verursacht, diese ungültige Datenperiode aufgehoben werden, indem der Schwellwert entsprechend der Erfindung kompensiert wird, was die Präzision der Quantisierung gegenüber dem Stand der Technik verbessert.
  • Wie weiter beschrieben, wird nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Polarität des Differentialsignals erkannt, entsprechend diesem Erkennungsvorgang dem Schwellwert eine Polarität zugeordnet, die Kompensation des Differentialsignals entsprechend dem Schwellwert, dem die Polarität zugeordnet wurde, ausgeführt und das kompensierte Differentialsignal nach der Quantisierung zum Senden und Empfangen verwendet. Das Erzeugen eines Codes mit kurzer Codelänge, der in der Nähe von 0 angesiedelt ist, wird folglich unterdrückt, die Effizienz der Verbindung damit verbessert.

Claims (2)

1. Bildcodier- und -decodiersystem mit einer Sendeeinrichtung zum Codieren und Komprimieren der auszusendenden Daten sowie einer Empfangseinrichtung zum Decodieren und Reproduzieren der Daten; bei dem die Sendeeinrichtung folgende Einheiten enthält:
eine Sendedatenpufferschaltung (5) zum Speichern der auszusendenden Daten (S6);
eine Schwellwertschaltung (9) zum Erzeugen eines Schwellwertes (T) für eine Bewegungserkennung gegenüber einem Mengenwert in der Sendedatenpufferschaltung (5);
eine Bewegungsdetektorschaltung (2) zur Ausgabe eines Differentialsignals (S4) basierend auf einem Prädiktionsfehlersignal (S2) und eines Bewegungserkennungssignals (S3) basierend auf einem Vergleichsergebnis zwischen dem Prädiktionsfehlersignal (S2) und dem Schwellwert (T);
eine Quantisierungsschaltung (3) zum Quantisieren von Eingangssignalen; und
einen Längenvariabilitätscodierer (4) zum Codieren des Ausgangssignais (S5) der Quantisierungsschaltung (3) und des Bewegungserkennungssignals (S3);
dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertkompensationsschaltung (18) vorgesehen ist zum Feststellen der Polarität des Differentialsignals (S4), zum Ändern des Schwellwertes (T) in einen modifizierten Schwellwert (T1) mit einer Polarität entsprechend der festgestellten Polarität und zum Ausgeben eines kompensierten Differentialsignals (S15), das die Differenz zwischen dem Wert des Differentialsignals (S4) und dem Wert des modifizierten Schwellwertes (T1) angibt; und
daß die Quantisierungsschaltung (3) das kompensierte Differentialsignal (S15) quantisiert und der Längenvariabilitätscodierer (4) das Ausgangssignal (S5) der Quantisierungsschaltung (3), das Bewegungserkennungssignal (S3) und den Schwellwert (T) codiert.
2. Bildcodier- und -decodiersystem mit einer Sendeeinrichtung zum Codieren und Komprimieren der auszusendenden Daten sowie einer Empfangseinrichtung zum Decodieren und Reproduzieren der Daten;
bei dem die Empfangseinrichtung folgende Einheiten enthält:
eine Empfangsdatenpufferschaltung (13) zum Speichern der empfangenen Daten (S6);
einen Längenvariabilitätsdecodierer (14) zum Decodieren codierter Bewegungserkennungssignale und codierter Quantisierungssignale, die in den empfangenen Daten (S6) enthalten sind, und zur Ausgabe regenerierter Quantisierungssignale (S11) für den Fall, daß das Bewegungserkennungssignal aktiv ist;
eine lokale Decodierschaltung (15) zum Decodieren des regenerierten Quantisierungssignals (S11);
dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellwertkompensations-Regenerierschaltung (22) vorgesehen ist zum Feststellen der Polarität eines regenerierten Kompensationsdifferenzsignals (S20), das durch die lokale Decodierschaltung (15) regeneriert wurde, und zum Regenerieren eines Differentialsignals (S21) durch Addieren eines regenerierten modifizierten Schwellwertes (T1) mit der zugeordneten erkannten Polarität (S23) zu einem Wert des regenerierten Kompensationsdifferenzsignals (20); und
daß der Längenvariabilitätsdecodierer (14) ein Bewegungserkennungssignal (S17), ein Quantisierungssignal (S19) und einen Schwellwert (T) für die Schwellwertkompensations-Regenerierschaltung (22) regeneriert, und der lokale Decodierer (15) das kompensierte Differentialsignal (S20) durch Decodieren des Quantisierungssignals (S19) regeneriert.
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