PL175445B1

PL175445B1 - Sposób i urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego

Info

Publication number: PL175445B1
Application number: PL94310055A
Authority: PL
Inventors: Teruhiko Suzuki
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1994-11-07
Publication date: 1998-12-31
Also published as: BR9406469A; AU8067294A; EP0679031B1; EP0679031A1; KR960700609A; DE69428034D1; AU687915B2; DE69428034T2; US5748243A; EP0679031A4; CA2153407A1; WO1995013682A1; ES2159575T3; PL310055A1; CN1076934C; ATE204690T1; CN1116480A

Abstract

1. S p o s ó b k o d o w a n ia s y g n a lu w iz y jn e g o , z w la s z c z a d la z a p is u s y g n a lu w iz y j n e g o n a n o s n ik u d a n y c h o r a z n a d a - w a n ia s y g n a lu w iz y jn e g o p o p r z e z tra s e t r a n s m is y jn a i je g o o d b io r u d la o d t w o r z e n ia o b r a z u p o s t r o n ie o d b io r c z e j, w k t ó r y m s y g n a l w e js c io w y p o r o z d z ie le n iu n a s y g n a l lu m i- n a n c ji i s y g n a ly r ó z n ic o w e k o lo r u i p o d d a n iu ic h p r z e t w a - r z a n iu a n a lo g o w o - c y f r o w e m u p o d d a je s ie k o n w e r s ji fo r m a tu n a f o r m a t b lo k o w y , n a s te p n ie s y g n a l w iz y j n y p o d - d a je s ie p r z e t w a r z a n iu w w y b r a n y m t r y b ie p r e d y k c ji, a p o n a d t o s y g n a l te n p o d d a je s ie p r z e t w a r z a n iu w w y b r a n y m t r y b ie d y s k r e t n e j tr a n s fo r m a c ji c o s in u s , k w a n t y z a c ji o ra z k o - d o w a n iu z m ie n n o d lu g o s c io w e m u , znamienny tym, z e g e - n e r u je s ie p ie r w s z y w s p ó lc z y n n ik k w a n ty z a c ji, p o p r z e z k w a n t y z a c je s y g n a lu p r z y n a jm n ie j w c z e s c i p a s m a d a n e g o s y g n a lu w iz y jn e g o , n a p o d s t a w ie c h a r a k t e r y s t y k n ie lin io - w y c h . p o n a d t o g e n e r u je s ie w s p ó lc z y n n ik k o n w e r s ji p o w y - k o n a n iu o k r e s lo n e g o p r z e t w a r z a n ia k o n w e r s y jn e g o p r z y p ie r w s z y m w s p ó lc z y n n ik u k w a n t y z a c y jn y m w o k r e s lo n y c h je d n o s t k a c h b lo k o w y c h , n a s te p n ie g e n e r u je s ie d ru g i w s p ó lc z y n n ik k w a n t y z a c ji, p o p r z e z k w a n ty z a c je w s p ó lc z y n - n ik a k o n w e r s ji o r a z p o d d a je s ie k o d o w a n iu z m ie n n o d lu g o - s c io w e m u d r u g i w s p ó lc z y n n ik k w a n t y z a c ji. F I G . 1(A) PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego, zwłaszcza do zapisu sygnału wizyjnego na zapisowym nośniku danych, korzystnie dysku optycznym lub taśmie magnetycznej, w celu odtworzenia obrazu ruchomego na urządzeniu wyświetlającym oraz

175 445 do nadawania sygnału wizyjnego za pośrednictwem trasy transmisyjnej, w celu odbioru i wyświetlania obrazu ruchomego po stronie odbiorczej, zwłaszcza w przypadku telewizyjnego systemu konferencyjnego, telewizyjnego systemu telefonicznego oraz sprzętu rozsiewczego.

W przypadku systemów do nadawania sygnału wizyjnego do telewizyjnego systemu konferencyjnego i telewizyjnego systemu telefonicznego, sygnał wizyjny poddawany jest kompresji i kodowaniu przy wykorzystaniu korelacji liniowej, czyli korelacji między ramkami sygnału wizyjnego w celu efektywnego wykorzystywania trasy transmisyjnej. W przypadku, kiedy wykorzystuje się korelację liniową, objętość informacji może zostać skomprymowana, na przykład przez przetwarzanie sygnału wizyjnego zgodnie ze sposobem konwersji ortogonalnej, korzystnie za pomocą dyskretnej transformacji cosinus DCT. Poza tym, kiedy wykorzystuje się korealcję między ramkami, można stosować dalszą kompresję i kodowanie sygnału wizyjnego.

Znane z opisu patentowego JP-A, 3-46483 rozwiązanie dotyczy ulepszenia efektywności kodowania przez wybranie określonej niepłaskiej charakterystyki jako charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowej każdego filtru wchodzącego w skład bloku rozdziału pasma i bloku syntezy, w odpowiedzi na charakterystykę amplitudowo-częstotliwościową widma energetycznego w pasmie przepustowym sygnału wejściowego każdego filtru. Filtry dolno i górnoprzepustowy bloku rozdziału pasma mająniepłaskie charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe, aby doprowadzić widmo energetyczne sygnałów rozdzielonych pasm będących sygnałami wejściowymi koderów z modulacją impulsowo-kodową(PCM) do poziomu szumu białego. Odwrotne do wspomnianych niepłaskie charakterystyki amplitudowo-częstotliwościowe mają filtry dolno i górnoprzepustowy bloku syntezy. Sygnały rozdzielonych pasm, uzyskane w procesie sub-próbkowania sygnałów wyjściowych filtrów dolno i górnoprzepustowego bloku rozdziału pasm, odpowiednio przez układ sub-próbkowania niskiej częstotliwości i układ sub-próbkowania wysokiej częstotliwości, mają widma energetyczne poddane przetwarzaniu do poziomu szumu białego.

Z opisu patentowego JP-A, 62-166680 znany jest sposób kodowania sygnału o bardzo dużej ilości informacji, tak że ma on zaledwie pogorszonąjakość, z zastosowaniem uszczuplenia ilości informacji wejściowych przez dokonanie ograniczenia pasma za pomocą filtru, jednocześnie z kodowaniem sygnału przez dzielenie go na sub-pasma. Sygnał wizyjny jest podzielony na sub-pasma i kodowany przez urządzenie łączenia zapisów w bloki, jednostkę arytmetyczno-logiczną dyskretnej transformacji cosinus do przeprowadzenia dwuwymiarowej konwersji cosinus, urządzenie kwantujące oraz koder zmiennodługościowy, a wyprowadzony zostaje na wyjściu bufora. Podzielony sygnał w pasmach dolnym i górnym przechodzi przez przełącznik i zostaje zakodowany w ten sam wspomniany sposób, przy czym przełącznik jest sterowany przez sygnał wyjściowy drugiego bufora. W przypadku dużej ilości informacji sygnał wejściowy jest poddany ograniczeniu pasma w obwodzie największej częstotliwości prawdopodobnej i jako uszczuplony zostaje zakodowany. W takim rozwiązaniu nie powstają szumy wywołane przez kwantyzację wstępną.

Rozwiązanie znane z opisu patentowego JP-A, 3-209988 dotyczy redukcji szybkości transmisji bitów przy zachowaniu wysokiej jakości charakterystyki przy eliminacji redundancji zawartej w każdym sygnale pasmowym, na ile jest to możliwe. Sygnał wejściowy zostaje podzielony na dwa przez filtr poziomy i następnie podzielony na dwa w kierunku pionowym, aby uzyskać cztery sygnały pasmowe. Następnie sygnał niskoczęstotliwościowy czterech sygnałów pasmowych zostaje poddany konwersji dyskretnej transformacji cosinus w obszarze pola, a poddany adaptacyjnej predykcji sygnał różnicowy zostaje zakodowany w trybie predykcji przez przełączanie: polowej/międzypolowej/międzyramkowej. Sygnał o niskiej częstotliwości w kierunku poziomym i pionowym, wynika z przejścia przez dolnoprzepustowe filtry poziomy i pionowy, przy czym obraz wizyjny reprezentowany przez sygnał luminancji jest podobny do oryginału i zawiera składową korelacji w kierunku osi czasu, a wynik zostaje zakodowany zgodnie z dyskretną transformacją cosinus z zastosowaniem predykcji międzypolowej lub międzyramkowej. W układzie różniczkowej modulacji kodowo-impulsowej (DpCM) koduje się sygnał różnicowy pomiędzy sąsiednimi elementami obrazu, jako sygnał, w którym kierunek poziomy

175 445 zawiera najniższe częstotliwości, a kierunek pionowy nie zawiera najniższych częstotliwości, aby zredukować ilość informacji.

Kolejne rozwiązanie znane z opisu patentowego JP-A, 4-152782 dotyczy zabezpieczenia przed wzrostem błędu predykcyjnego sygnałów różnicowych koloru i poprawienia współczynnika zagęszczenia bitów przez przeprowadzenie kodowania predykcyjnego sygnałów różnicowych koloru pomiędzy sygnałami zmodulowanymi przy tej samej fazie modulacji w czasie kodowania predykcyjnego. Filtr predykcyjny zaopatrzony jest w urządzenie predykcyjne dla sygnału limunancji oraz urządzenie predykcyjne dla sygnału różnicowego koloru. Jeden układ opóźnienia linii jest dołączony do urządzenia predykcyjnego dla sygnału luminancji i do jednego z dwóch układów opóźnienia linii, które są dołączone szeregowo do urządzenia predykcyjnego dla sygnału różnicowego koloru. Te dwa systemy są przełączane i wybierane przez przełącznik. Dane predykcyjne są otrzymane przy zastosowaniu transformacji Hudamarcfa dla sygnałów różnicowych koloru, na podstawie danych o dwie linie wstecz, a odpowiednio, proces kodowania predykcyjnego zostaje przeprowadzony pomiędzy danymi przekształconymi zgodnie z kodem Hadamard'a dla sygnałów różnicowych koloru zmodulowanych przy tej samej fazie modulacji, to znaczy pomiędzy sygnałami różnicowymi koloru.

Sposób według wynalazku stosowany jest do kodowania sygnały wizyjnego, zwłaszcza dla zapisu sygnału wizyjnego na nośniku danych oraz nadawania sygnału wizyjnego poprzez trasę transmisyjną i jego odbioru dla odtworzenia obrazu po stronie odbiorczej. Zgodnie z tym sposobem, sygnał wejściowy po rozdzieleniu na sygnał luminancji i sygnały różnicowe koloru i poddaniu ich przetwarzaniu analogowo-cyfrowemu, poddaje się konwersji formatu na format blokowy, następnie sygnał wizyjny poddaje się przetwarzaniu w wybranym trybie predykcji, a ponadto sygnał ten poddaje się przetwarzaniu w wybranym trybie dyskretnej transformacji cosinus, kwantyzacji oraz kodowaniu zmiennodługościowemu. Sposób tego rodzaju charakteryzuje się tym, że generuje się pierwszy współczynnik kwantyzacji, poprzez kwantyzację sygnału przynajmniej w części pasma danego sygnału wizyjnego, na podstawie charakterystyk nieliniowych, ponadto generuje się współczynnik konwersji po wykonywaniu określonego przetwarzania konwersyjnego przy pierwszym współczynnik kwantyzacyjnym w określonych jednostkach blokowych, następnie generuje się drugi współczynnik kwantyzacji, poprzez kwantyzację współczynnika konwersji oraz poddaje się kodowaniu zmiennodługościowemu drugi współczynnik kwantyzacji.

Korzystnym jest, że kwantyzację na podstawie charakterystyki nieliniowej przeprowadza się dla jednostek blokowych. W czasie kwantyzacji wykonywanej na podstawie charakterystyki nieliniowej rozdziela się sygnał wizyjny na sygnał wysokoczęstotliwościowy i sygnał niskoczęstotliwościowy, następnie przeprowadza się kwantyzację sygnału wysokoczęstotliwościowego na podstawie określonej charakterystyki nieliniowej i przeprowadza się syntezę skwantyzowanego sygnału wysokoczęstotliwościowego i sygnału niskoczęstotliwościowego.

Korzystnym jest, że w czasie kwantyzacji wykonywanej na podstawie charakterystyki nieliniowej rozdziela się sygnał wizyjny na sygnał wysokoczęstotliwościowy i sygnał niskoczęstotliwościowy, następnie przeprowadza się kwantyzację sygnału wysokoczęstotliwościowego na podstawie charakterystyki nieliniowej adaptacyjnie przełączanej w zależności od parametrów sygnału wizyjnego ewentualnie sygnału wysokoczęstotliwościowego oraz przeprowadza się syntezę skwantyzowanego sygnału wysokoczęstotliwościowego i sygnału niskoczęstotliwościowego.

W innym korzystnym rozwiązaniu, w czasie kwantyzacji wykonywanej na podstawie charakterystyki nieliniowej rozdziela się sygnał wizyjny na zespół składowych częstotliwościowych, przeprowadza się kwantyzację zespołu składowych częstotliwościowych na podstawie charakterystyk nieliniowych, w której im wyższej częstotliwości odpowiada składowa, tym wyższe stosuje się uwydatnienie oraz przeprowadza się syntezę zespołu skwantyzowanych składowych częstotliwościowych.

Korzystnym jest, że oblicza się różnicę między wejściowym sygnałem wizyjnym i sygnałem reprezentującym obraz predykcyjny dla wytworzenia określonego sygnału wizyjnego. Ponadto adaptacyjnie przełącza się charakterystyki nieliniowe w jednostkach blokowych oraz

175 445 przeprowadza się kodowanie informacji dyskryminacyjnej do dyskryminacji przełączanej charakterystyki nieliniowej.

Urządzenie według wynalazku jest stosowane do kodowania sygnału wizyjnego, zwłaszcza dla zapisu sygnału wizyjnego na nośniku danych oraz nadawania sygnału wizyjnego poprzez trasę transmisyjnąi jego odbioru dla odtworzenia obrazu po stronie odbiorczej. Jest ono zaopatrzone na wejściu w układ przetwarzania wstępnego dla rozdzielania sygnału wizyjnego na sygnał luminancji i sygnały różnicowe koloru, połączony, poprzez przetworniki analogowo-cyfrowe, z układem konwersji formatu na format blokowy, połączonym z układem wyznaczania i komutacji trybu predykcji, do którego, poprzez układ komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus, jest dołączony układ dyskretnej transformacji cosinus. Ponadto urządzenie jest zaopatrzone w układ kwantyzacji, układ kodowania zmiennodługościowego i bufor transmisji. Urządzenie tego rodzaju charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzone w układ kwantyzacji nieliniowej do generowania pierwszego współczynnika kwantyzacji, którego wejście jest dołączone do układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus, a wyjście do układu dyskretnej transformacji cosinus dla generowania współczynnika konwersji po określonym przetworzeniu konwersyjnym pierwszego współczynnika kwantyzacyjnego w określonych jednostkach blokowych, który, poprzez drugi układ kwantyzacji do generowania drugiego współczynnika kwantyzacji, jest połączony z układem kodowania zmiennodługościowego dla kodowania drugiego współczynnika kwantyzacji.

Korzystnym jest, że układ kwantyzacji nieliniowej stanowi kwantyzerjednostek blokowych.

W korzystnym rozwiązaniu układ kwantyzacji nieliniowej jest na swoim wejściu zaopatrzony w zespół rozdzielania sygnału wizyjnego na sygnał wysokoczęstotliwościowy i sygnał niskoczęstotliwościowy, do którego, poprzez obwód nieliniowej kwantyzacji sygnału wysokoczęstotliwościowego, jest dołączony sumator do syntezowania skwantyzowanego sygnału wysokoczęstotliwościowego i sygnału niskoczęstotliwościowego, który to sumator jest również dołączony do wyjścia filtru dolnoprzepustowego wspomnianego zespołu rozdzielania sygnału wizyjnego.

Korzystnym jest, że układ kwantyzacji nieliniowej jest na swoim wejściu zaopatrzony w zespół rozdzielania sygnału wizyjnego na sygnał wysokoczęstotliwościowy i sygnał niskoczęstotliwościowy, którego wyjście jest połączone z wejściem obwodu nieliniowej kwantyzacji sygnału wysokoczęstotliwościowego i wejściem sterownika, którego wyjście adaptacyjnego przełączania charakterystyki nieliniowej jest dołączone do drugiego wejścia obwodu nieliniowej kwantyzacji, którego wyjście jest połączone z sumatorem do syntezowania skwantyzowanego sygnału wysokoczęstotliwościowego i sygnału niskoczęstotliwościowego, który to sumator jest również dołączony do wyjścia filtru dolnoprzepustowego wspomnianego zespołu rozdzielania sygnału wizyjnego.

W korzystnym rozwiązaniu do zacisku wejściowego układu kwantyzacji nieliniowej jest dołączony zespół filtrów pasmowoprzepustowych do rozdzielania danego sygnału wizyjnego na zespół składowych częstotliwościowych, rozmieszczonych równolegle względem siebie, a do każdego z tych filtrów pasmowo-przepustowych jest szeregowo dołączony jeden z zespołu obwodów kwantyzacji nieliniowej, przy czym wyjścia tych obwodów kwantyzacji nieliniowej są dołączone do sumatora, który stanowi syntezator zespołu skwantyzowanych składowych częstotliwościowych.

Korzystnym jest, że wejście układu komutacji trybu dyskretnej transforacji cosinus jest dołączone do kalkulatora obliczenia predykcji obrazu, połączonego z układem kompensacji przemieszczenia flagi dyskretnej transformacji cosinus dla obliczenia różnicy między wejściowym sygnałem wizyjnym i sygnałem reprezentującym obraz predykcyjny.

Ponadto korzystnym jest, że układ kodowania zmiennodługościowego stanowi układ kodowania informacji dyskryminacyjnej przełączanej adaptacyjnie charakterystyki nieliniowej.

Sposób i urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego, według wynalazku, zapewniają zmniejszenie do minimum osłabienia drobnych szczegółów odtwarzanego obrazu, przy obniżeniu szumów nawet w pasmie sygnału, w którym stosunek sygnału do szumu jest niski.

175 445

Sygnał odpowiadający obrazowi ruchomemu jest kodowany z użyciem danego sygnału wizyjnego z predykcją, na zakodowanym sygnale wykonuje się określone obliczenia, sygnał otrzymany w wyniku obliczeń poddaje się kwantyzacji i, w przypadku kodowania zmiennodługościowego, skwantyzowany sygnał jest uwydatniany z wykorzystaniem charakterystyki nieliniowej pasma sygnału wizyjnego o niskim stosunku sygnału do szumu. Po stronie dekodowania, zdekodowany sygnał jest kwantowany inwersyjnie i demodulowany z wykorzystaniem charakterystyki nieliniowej, odwrotnej do charakterystyki po stronie kodowania. Zatem nawet w przypadku kiedy występują trudności z rozróżnieniem między zniekształceniami obrazu i drobnymi jego strukturami, możliwe jest zmniejszenie pogorszenia odtwarzania struktur na płaskiej części sygnału wizyjnego. W wyniku tego możliwe jest stłumienie informacji o strukturach drobnych obrazu, kiedy zmniejsza się szum, a poprawienie stosunku sygnału do szumu i wrażenia wizualnego.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1(A) przedstawia schemat blokowy pierwszego przykładu wykonania urządzenia do kodowania sygnału wizyjnego, fig. 1(B) - schemat blokowy drugiego przykładu wykonania urządzenia do kodowania sygnału wizyjnego, fig. 2(A) i 2(B) przedstawiają schematy blokowe układu kwantyzacji nieliniowej, fig. 3 przedstawia nieliniową charakterystykę kwantyzacji, fig. 4(A) i 4(B) przedstawiają schematy blokowe układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej, fig. 5 przedstawia wykres ilustrujący nieliniowość charakterystyki kwantyzacji, fig. 6 - wykresy objaśniające przemiany sygnału w układzie kwantyzacji nieliniowej, fig. 7 - wykres ilustrujący nieliniowość charakterystyki kwantyzacji, fig. 8 - wykresy objaśniające przemiany sygnału w układzie inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej, fig. 9 - wykres ilustrujący nieliniowość inwersyjnej charakterystyki kwantyzacji, fig. 10(A) - schemat blokowy urządzenia do dekodowania sygnału wizyjnego zakodowanego zgodnie z wynalazkiem, fig. 10(B) - schemat blokowy drugiego przykładu wykonania urządzenia do dekodowania sygnału wizyjnego zakodowanego zgodnie z wynalazkiem, fig. 11 - schemat blokowy układu kwantyzacji nieliniowej w drugim przykładzie wykonania, fig. 12 - schemat blokowy układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej w drugim przykładzie wykonania, fig. 13(A) i 13(B) przedstawiają wykresy ilustrujące charakterystyki kwantyzacji układu kwantyzacji nieliniowej, fig. 14(A) i 14(B) - wykresy ilustrujące inwersyjne charakterystyki kwantyzacji układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej, fig. 15(A) przedstawia schemat blokowy kolejnego odmiennego przykładu urządzenia do kodowania sygnału wizyjnego, fig. 15 (B) - schemat blokowy następnego odmiennego przykładu urządzenia do kodowania sygnału wizyjnego, fig. 16(A) - schemat blokowy odmiennego przykładu wykonania urządzenia do dekodowania sygnału wizyjnego zakodowanego zgodnie z wynalazkiem, fig. 16(B) - schemat blokowy następnego przykładu wykonania urządzenia do dekodowania sygnału wizyjnego zakodowanego zgodnie z wynalazkiem, fig. 17 - schematyczne ilustracje objaśniające zasadę kompresyjnego kodowania sygnału wizyjnego reprezentującego obraz ruchomy przy wykorzystaniu korelacji wewnątrzramkowej, fig. 18 - schematycznąilustrację rodzajów obrazów przy komprymowanych danych obrazowych, fig. 19 - schemat objaśniający zasadę kodowania sygnału wizyjnego reprezentującego obraz ruchomy, fig. 20 - schemat blokowy znanego urządzenia do kodującego i dekodowania sygnału wizyjnego, fig. 21 - schemat działania układu konwersji formatu z fig. 20, fig. 22 - schemat blokowy kodera z fig. 20, fig. 23 - schemat działania układu przełączania trybu predykcji z fig. 22, fig. 24 - schemat działania układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus, z fig. 22, a fig. 25 przedstawia schemat blokowy przykładu dekodera z fig. 20.

Pierwszy przykład wykonania urządzenia do kodowania sygnału wizyjnego przedstawiono na fig. 1(A). Urządzenie to ma tę samą strukturę jak konwencjonalne urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego, przedstawione na fig. 22, przy czym dodatkowo zastosowane zostały tu układ kwantyzacji nieliniowej 70 (NLQ) i układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 (NLIQ), przedstawione szczegółowo na fig. 2A i B.

Jak przedstawiono na fig. 1(A), sygnał danych obrazowych BD do kodowania jest doprowadzony do odpowiednich jednostek makrobloku, do układu detekcji wektora przemieszczenia 50 (MV-det), w którym przeprowadza się przetwarzanie danych obrazowych każdej kolejnej ramki, jako obrazu I, obrazu P i obrazu B, zgodnie z zadaną uprzednio kolejnością. Wstępnie zadaje

175 445 się informację, jako który z obrazów, I, P czy B, ma być kolejno obrabiana ramka wchodząca do przetwarzania.

Dane obrazowe ramki przekazane do przetwarzania jako obraz I, są przekazywane do części wyprzedzającego obrazu oryginalnego 5 la pamięci ramki 51 z układu detekcji wektora przemieszczenia 50, a następnie są w niej zapamiętywane. Dane obrazowe ramki przeznaczonej do przetwarzania jako obraz B, są przekazywane do części obrazu oryginalnego 51b pamięci ramki 51, i zapisywane w niej. Dane obrazowe ramki przeznaczonej do przetwarzania jako obraz P, są przekazywane do części opóźnionego obrazu z predykcją 51 c i są w niej zapamiętywane.

W następnym takcie, kiedy wprowadzany jest obraz ramki przeznaczonej do przetwarzania jako obraz B, lub jako obraz P, dane obrazowe pierwszego obrazu P, które dotychczas były zapamiętywane w części opóźnionego obrazu oryginalnego 51c pamięci ramki 51, zostają przekazane do części wyprzedzającego obrazu oryginalnego 51 a. Następnie w części obrazu oryginalnego 51b zapamiętywane są dane obrazowe kolejnego obrazu B, a następnie dane obrazowe następnego obrazu P, zapisywane są w części opóźnionego obrazu oryginalnego 51 c. Takie operacje powtarzają się w sposób sekwencyjny.

Sygnały odpowiednich obrazów, zapamiętywane w pamięci ramki 51 odczytywane są z niej w celu dokonania przetwarzania w trybie predykcji ramkowej, lub predykcji polowej, w układzie komutacji trybu predykcji 52 (Mode-SW). Następnie, pod kontroląukładu wyznaczania predykcji 54, w kalkulatorze 53 wykonywane są obliczenia predykcji obrazu, predykcji w przód, predykcji wstecz lub predykcji dwukierunkowej. To, który spośród rodzajów przetwarzania ma być wykonywany, określone jest w jednostkach makrobloków, odpowiednio do sygnału błędu predykcji, stanowiącym różnicę między obrazem odniesienia, przeznaczonym do przetwarzania i odpowiadającym mu obrazem predykcyjnym. Układ detekcji wektora przemieszczenia 50 generuje sumę bezwzględnych wartości sygnałów błędu predykcji wykorzystywanych w jednostkach makrobloku do tego wyznaczenia. W przypadku, kiedy ustawiony jest tryb predykcji ramkowej, układ komutacji trybu predykcji 52 przeprowadza bezpośrednio bloki jaskrawości podawane w kolejnym kroku z układu detekcji wektora przemieszczenia 50, do kalkulatora 53. W tym przypadku dane linii pól o numerach nieparzystych i dane linii pól o numerach parzystych mieszane są w każdym z bloków jaskrawości.

Układ detekcji wektora przemieszczenia 50 wyprowadza do układu wyznaczania predykcji 54 wartość parametru oceny kodowania obrazu, sumę bezwględnych wartości każdego z błędów predykcji w przód, predykcji wstecz i predykcji dwukierunkowej w trybie predykcji ramkowej, oraz sumę bezwzględnych wartości każdego z błędów predykcyjnych przy predykcji w przód, predykcji wstecz i predykcji dwukierunkowej w trybie predykcji polowej. Układ wyznaczania predykcji 54 porównuje wartość parametru oceny kodowania w obrazie i sumę bezwględnych wartości i odpowiednich błędów predykcji i wydaje rozkaz do układu komutacji trybu predykcji 52 włączenia trybu predykcji ramkowej bądź polowej, odpowiadający trybowi predykcji, w którym porównywana wartość jest najmniejsza. Układ komutacji trybu predykcji 52 wykonuje wspomniane powyżej przetwarzanie sygnału wejściowego, i następnie podaje go do kalkulatora 53. Ogólnie biorąc, w przypadku, kiedy ruch w obrazie ruchomym jest szybki, to wybrany zostaje tryb predykcji polowej, a przy ruchu powolnym wybieranyjest tryb predykcji ramkowej.

Ponadto, w układzie wyznaczania predykcji 54, w wyniku wysterowania z układu detekcji wektora przemieszczenia 50, generuje się sumę bezwględnych wartości błędów predykcji, w celu określenia, który z rodzajów predykcji powinien być realizowany, predykcja wewnątrzobrazowa, predykcja w przód, predykcja wstecz, czy predykcja dwukierunkowa, i czy powinien być realizowany tryb predykcji ramkowej, czy polowej. Ponadto, zarówno w przypadku predykcji ramkowej, jak i predykcji polowej, wyznacza się sumę bezwzględnych wartości błędów predykcji.

Sumy bezwględnych wartości podawane są do układu wyznaczania predykcji 54, który wybiera wartość najmniejszą spośród sum bezwględnych wartości błędów predykcji dla predykcji w przód, predykcji wstecz i predykcji dwukierunkowej, dla trybu predykcji ramkowej i trybu predykcji polowej, odpowiednio, jako suma bezwględnych wartości predykcji w predykcji międzyobrazowej. Następnie układ wyznaczania predykcji 54 porównuje sumę bezwględnych war175 445 tości błędów predykcji w tej predykcji międzyobrazowej z wartością parametru oceny przy kodowaniu obrazu, a następnie wybiera najmniejsze z nich w celu dobrania trybu odpowiadającego wybranej wartości jako trybu predykcji P-mode. To znaczy, jeżeli jest mniejsza wartość parametru oceny kodowania wewnątrzobrazowego, to ustawiany jest tryb kodowania wewnątrzobrazowego. Jeżeli mniejsza jest suma bezwzględnych wartości błędów predykcji dla kodowania międzyobrazowego, to ustawiony zostaje ten z trybów: predykcji w przód, predykcji wstecz lub predykcji dwukierunkowej, dla którego odpowiednia suma bezwzględnych wartości jest najmniejsza.

Jak to już opisano, układ komutacji trybu predykcji 52 podaje sygnał bloku sygnału odniesienia, o strukturze odpowiadającej albo trybowi predykcji ramkowej, albo trybowi predykcji polowej, wybranemu przez układ wyznaczania predykcji 54, do kalkulatora 53. Układ detekcji wektora przemieszczenia 50 wykrywa wektor MV przemieszczenia między obrazem predykcyjnym odpowiadającym trybowi predykcji P-mode wybranemu przez układ wyznaczania predykcji 54 ' i obrazem odniesienia, a następnie wyprowadza go do układu kodowania zmiennodługościowego 58 (VLC) i układu kompensacji przemieszczenia 64 (M-comp). Wybrany zostaje wektor przemieszczenia, którego suma bezwzględnych wartości odpowiednich błędów predykcji jest najmniejsza.

Kiedy układ detekcji wektora przemieszczenia 50 odczytuje dane obrazowe obrazu I, z części 51 wyprzedzającej obraz oryginalny, to układ wyznaczania predykcji 54 ustawia tryb kodowania wewnątrzobrazowego (tryb realizacji bez kompensacji przemieszczenia) w charakterze trybu predykcji i powoduje przestawienie przełącznika kalkulatora 53 w położenie styku a. Tak więc dane obrazowe obrazu I podawane są do układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55 (DCT CTL). Układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55 (DCT CTL) jest poprzez układ kwantyzacji nieliniowej 70 połączony z układem dyskretnej transformacji cosinus 56.

Do układu dyskretnej transformacji cosinus 56 doprowadzony jest sygnał danych obrazowych w celu przetwarzania za pomocą dyskretnej transformacji cosinus, a następnie zostająprzetworzone na współczynnik dyskretnej transformacji cosinus. Ten współczynnik dyskretnej transformacji cosinus jest wprowadzany do układu kwantyzacji 57 w celu jego skwantowania z krokiem kwantyzacji odpowiadającym objętości zawartości pamięci danych lub bufora transmisji 59, a następnie wchodzi do układu kodowania zmiennodługościowego 58. Układ kodowania zmiennodługościowego 58 przetwarza dane obrazowe podawane z układu kwantyzacji 57 przy kodowaniu zmiennodługościowym, na przykład w postaci kodu Huffmana, odpowiadającego krokowi kwantyzacji podawanego z układu kwantyzacji 57, a następnie doprowadzany jest do bufora transmisji 59.

Sygnał wejściowy danych obrazowych z układu kwantyzacji 57 podawany jest do układu kwantyzacji inwersyjnej 60, w celu dokonania odwrotnej kwantyzacji na podstawie kroku kwantyzacji podanego z układu kwantyzacji 57. Sygnał wyjściowy z układu kwantyzacji inwersyjnej 60 doprowadzony jest do układu inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 61 (IDCT) w celu dokonania odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus, a następnie bloki są zestawiane ponownie, odpowiednio do trybu dyskretnej transformacji cosinus (ramkowy/polowy) przez układ rekonfiguracji bloku 65, który dołączony jest do układu inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 61 poprzez układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71. Sygnał wyjściowy układu rekonfiguracji bloku 65 podawany jest za pośrednictwem kalkulatora 62 do obszaru predykcji obrazu w przód 63a (F-P) pamięci ramki 63, i następnie w niej zapamiętywany.

Układ kwantyzacji nieliniowej 70 jest przedstawiony szczegółowo na fig. 2(A). W układzie kwantyzacji nieliniowej 70, wartość punktu obrazu pierwotnego w przypadku makrobloku kodowanego wewnątrzobrazowo i wartość różnicy międzyramkowej lub międzypolowej po kompensacji przemieszczenia, w przypadku międzyramkowego bądź międzypolowego kodowania makrobloku, podawane są odpowiednio na zacisk wejściowy 200 w jednostkach blokowych, to znaczy jednostkach 8x8 punktów. Sygnał wizyjny S201 podawany na zacisk wejściowy 200 doprowadzany jest do filtru dolnoprzepustowego 201 i sumatora 202. Filtr dolnoprzepustowy 201

175 445 wydziela składową niskoczęstotliwościową wejściowego sygnału wizyjnego S201 dla każdej jednostki blokowej. Sygnał wyjściowy filtru dolnoprzepustowego 201 jest doprowadzony do sumatorów 202 i 204.

Sumator 202 oblicza różnicę między wejściowym sygnałem wizyjnym S201 i wartością wyjściowego sygnału S202 filtru dolnoprzepustowego 202 dla punktów odpowiadających każdemu blokowi, a sygnał wynikowy S203 występuje na jego wyjściu. Ponieważ wartość wyjściowego sygnału S202 filtru dolnoprzepustowego 201 jest składową niskoczęstotliwościową sygnału wizyjnego, to sygnał wynikowy S203 sumatora 202 jest sygnałem reprezentującym amplitudę składowej wysokoczęstotliwościowej sygnału wizyjnego. Sygnał wynikowy §203 jest wprowadzony do obwodu kwantyzacji nieliniowej 203.

Obwód kwantyzacji nieliniowej 203 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego dokonuje kwantyzacji nieliniowej przy wykorzystaniu charakterystyk nieliniowych przedstawionych na fig. 3. Oś odciętych na rysunku odpowiada wartościom sygnału wynikowego S203 (wartościom amplitudy), a oś rzędnych stanowi wartości sygnału wyjściowego S204 obwodu kwantyzacji nieliniowej 203 (wartości amplitudy). W tym przypadku zamieszczono tylko charakterystyki dodatnie. Charakterystyki ujemne są symetryczne względem początku układu. Linia przerywana reprezentowana funkcją y = x przedstawia liniową charakterystykę kwantyzacji. W przypadku wykorzystywania liniowych charakterystyk kwantyzacji, sygnał wejściowy i wyjściowy S203 i S204 obwodu kwantyzacji nieliniowej 203 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego stają się tym samym sygnałem, tak że sygnały wyjściowe i wejściowe układu kwantyzacji nieliniowej 70 przechodzą w ten sam sygnał. Na fig. 3 przedstawiono jeden z przykładów, odnoszący się do charakterystyk nieliniowych, jak NC, lecz można przyjąć również jedną z kilku innych charakterystyk kwantyzacji. Zatem w przypadku charakterystyk z fig. 3, jako sygnał wyjściowy S204 obwodu kwantyzacji nieliniowej 203 wyprowadzona jest wartość większa od sygnału wynikowego S203.

Wysokoczęstotliwościowy sygnał wyjściowy S204 obwodu kwantyzacji nieliniowej 203 doprowadzonyjest do sumatora 204. Sumator 204 sumuje wspomniany sygnał S204 z sygnałem wyjściowym S202 filtru dolnoprzepustowego 201 dla punktów odpowiadających każdemu blokowi i wyprowadza sygnał sumy S205 dwóch doprowadzonych wspomnianych sygnałów S204 i S202.

Wyjściowy sygnał S202 filtru dolnoprzepustowego 201 stanowi niskoczęstotliwościową składową wejściowego sygnału wizyjnego S201 wprowadzonego do układu kwantyzacji nieliniowej 70, natomiast sygnał wyjściowy S204 obwodu kwantyzacji nieliniowej 203 jest składową wysokoczęstotliwościową sygnału wizyjnego S201 po kwantyzacji nieliniowej. Zatem, sygnał wyjściowy S205 układu kwantyzacji nieliniowej 70 stanowi sygnał, w którym uwydatniony jest wejściowy sygnał wizyjny S201 składowej wysokoczęstotliwościowej. Sygnał wizyjny, którego zakres wysokoczęstotliwościowy uwydatniony jest w układzie kwantyzacji nieliniowej 70 zostaje doprowadzony do układu dyskretnej transformacji cosinus 56.

Jak w przypadku konwencjonalnym, układ dyskretnej transformacji cosinus 56 dokonuje konwersji dyskretnej transformacji cosinus dla bloków 8x8 punktów, i wprowadza wartość po konwersji do układu kwantyzacji 57. Wartość po kwantyzacji wprowadzonajest do układu kodowania zmiennodługościowego 58. Sygnał wyjściowy układu kwantyzacji 57 doprowadzany jest również do układu kwantyzacji inwersyjnej 60. Układ kwantyzacji inwersyjnej 60 dokonuje operacji przeciwnej do operacji wykonywanej przez układ kwantyzacji 57. Układ odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus 61 dokonuje odwrotnego przetworzenia wartości wyjściowej z układu kwantyzacji inwersyjnej 60, a następnie wprowadza odtworzony sygnał do układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71.

Układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 zestawiony jest, jak przedstawiono na fig. 4(A) i wykonuje operacje przeciwne do operacji wykonywanych przez układ kwantyzacji nieliniowej 70. Sygnał wizyjny S401 jednostki blokowej wprowadzony przez zacisk wejściowy 400 układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 jest doprowadzony do filtru dolnoprzepustowego 401 i sumatora 402. Filtr dolnoprzepustowy 401 wybiera składową niskoczęstotliwościową sygnału wizyjnego S401. Sygnał wyjściowy S402 filtru dolnoprzepustowego 401 jest doprowa175 445 dzony do sumatorów 402 i 404. Sumator 402 oblicza różnicę między sygnałami wizyjnym S401 i wartością sygnału wyjściowego S402 dla punktów odpowiadających każdemu blokowi i wyprowadza ją jako sygnał wynikowy S403. Tak więc sygnał wyjściowy S402 filtru dolnoprzepustowego 401 reprezentuje składową niskoczęstotliwościową sygnału wizyjnego S401, natomiast sygnał wynikowy S403 reprezentuje składową wysokoczęstotliwościową sygnału wizyjnego S401. Sygnał wynikowy S403 jest doprowadzony do obwodu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego.

Obwód inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego dokonuje inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej przy wykorzystaniu charakterystyki nieliniowej INC przedstawionej na fig. 5. Składowa nieliniowa INC przedstawiona na fig. 5 ma przebieg symetryczny do charakterystyki nieliniowej NC z fig. 3. Znaczy to, że odpowiednie charakterystyki, przedstawione na fig. 3 i 5 są symetryczne względem linii prostej y = x. Na rysunku przedstawiono tylko dodatnie części charakterystyk. Charakterystyki ujemne są symetryczne względem początku układu.

Osi odciętych na rysunku odpowiadają wartości sygnału wynikowego S403 (wartości amplitudy), a oś rzędnych stanowią wartości sygnału wyjściowego S404 obwodu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 (wartości amplitudy). Linia przerywana reprezentowana funkcją y=x przedstawia liniową charakterystykę kwantyzacji. W przypadku stosowania inwersyjnej charakterystyki kwantyzacji, sygnał wynikowy S403 i sygnał wyjściowy S404 obwodu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego stają się tym samym sygnałem, tak że sygnały wyjściowe i wejściowe układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 stanowią ten sam sygnał.

Charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej przeznaczone do wykorzystania w obwodzie inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego muszą być odwrotnymi charakterystykami kwantyzacyjnymi, zapewniającymi wykonywanie operacji przeciwnej, niż charakterystyki kwantyzacyjne wykorzystywane w obwodzie kwantyzacji nieliniowej 203 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego. Sygnał wyjściowy obwodu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego wprowadzany jest do sumatora 404. Sumator 404 sumuje sygnały wyjściowy S404 i wyjściowy S402 dla punktów odpowiadających każdemu blokowi i podaje sumę na wyjście jako sygnał wyjściowy S405 układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71. W ten sposób, układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 wykonuje operacje powodujące przywrócenie składowych wysokoczęstotliwościowych uwydatnionych w układzie kwantyzacji nieliniowej 70 do stanu pierwotnego.

Obecnie objaśniona zostanie zasada, na podstawie której kwantyzacja nieliniowa powoduje zmniejszenie szumu, zwłaszcza szumu moskitowego, występującego przy kodowaniu konwersyjnym. Na fig. 6 zobrazowano przemiany sygnałów w układzie kwantyzacji nieliniowej 70 z fig. 2(A). Wykres (a) przedstawia przykład wejściowego sygnału wizyjnego S201, z którego wydzielana jest składowa niskoczęstotliwościową, podobnie jak przedstawia wykres (b), za pomocą filtru dolnoprzepustowego 201, z otrzymaniem sygnału wyjściowego S202 filtru dolnoprzepustowego 201.

Ponadto, sumator 202 oblicza różnicę między sygnałami S201 i S202, i otrzymany jest sygnał wynikowy S203 jako wysokoczęstotliwościową składowa przedstawiona na wykresie (d). W tym przypadku przyjmuje się, że różnica między maksymalną wartości sygnału i obszarem płaskim wynosi A,. W takim przypadku, w wyniku kwantyzacji nieliniowej, składowa wysokoczęstotliwościowa jest uwydatniona. Sygnał wejściowy S204 sumatora 204 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego, przedstawiono na wykresie (e). W tym przypadku, różnica między wartością maksymalną sygnału i obszarem płaskim wynosi A₂ (A₂> Aj). Sumator 204 sumuje sygnały S202 i S204, i generuje sygnał wyjściowy S205 przedstawiony na wykresie (f).

Na fig. 7 przedstawiono nieliniowe charakterystyki kwantyzacji. Osi odciętych odpowiadają wartości sygnału wejściowego, natomiast na osi rzędnych odmierzane są wartości sygnału wyjściowego. Na rysunku przedstawiono tylko dodatnie części charakterystyk. Charakterystyki ujemne sąsymetryczne względem początku układu. W tym przypadku zakłada się, że maksymal12

175 445 na wartość zniekształceń i składowych szumu powstających przy konwersji i kodowaniu wynosi 50% wartości maksymalnych wprowadzanych do układu konwersji. To znaczy, pozostają one w zależności liniowej względem wartości maksymalnych sygnału wejściowego do układu konwersji. Poniżej opisano przypadek, w którym maksymalną wartością sygnału wejściowego jest A₍. Zakłada się, że wartość maksymalna zniekształceń powodowanych przez kodowanie konwersyjne wynosi N„ jeżeli nie dokonuje się kwantyzacji nieliniowej (fig. 7). Przy dokonywaniu kwantyzacji nieliniowej, A, przechodzi w A' = a x Aj. W tym przypadku, ponieważ maksymalna wartość zniekształceń wynosi 50% sygnału wprowadzanego do dyskretnej transformacji cosinus, to wynika stąd, że maksymalna wartość zniekształceń powodowanych konwersją dyskretnej transformacji cosinus kwantyzownnej nieliniowo wartości, wynosi N₂ = a x N_b

Na fig. 8 zilustrowano przemiany sygnałów w układzie inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71, przedstawionym na fig. 4(A). Wykres (a) przedstawia sygnał wizyjny S401 powstający w wyniku przetwarzania sygnału przedstawionego na wykresie (f), z fig. 6, przez układ konwersji dyskretnej transformacji cosinus 56, układ kwantyzacji 57, układ kwantyzacji inwersyjnej 60 oraz układ odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus 61, a następnie wprowadzony do układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71. Z sygnału wizyjnego S401 wydzielana jest jego składowa niskoczęstotliwościowa stanowiąca sygnał wyjściowy S402 filtru dolnoprzepustowego 401, który to sygnał został przedstawiony na wykresie (b).

Sumator 402 oblicza różnicę między sygnałami S401 i S402 w celu wydzielenia składowej wysokoczęstotliwościowej stanowiącej sygnał wynikowy S403, który to sygnał przedstawiony jest na wykresie (d) z fig. 8. Sygnał ten wprowadza zniekształcenie powodowane kodowaniem konwersyjnym. Przy tym przyjmuje się, że maksymalna wartość sygnału wynosi A₂', a maksymalna wartość zniekształceń wynosi N₂'.

Wysokoczęstotliwościowy sygnał wynikowy S403 stanowi sygnał wyjściowy obwodu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403, przedstawiony na wykresie (e). Na fig. 9 przedstawiono inwersyjne charakterystyki kwantyzacji. Inwersyjna kwantyzacja nieliniowa powoduje powstanie wartości maksymalnej sygnału A₃ = A//n. W tym przypadku, maksymalna wartość zniekształceń wynosi N₃. Kiedy nie wykonuje się inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej, maksymalna wartość zniekształceń wynosi N'7a. W porównaniu z przypadkiem dokonywania kwantyzacji inwersyjnej, maksymalna wartość zniekształceń zmniejsza się o N| - N₃.

W omówionym przypadku, zostnje uwydatniona składowa wysokoczęstotliwościowa przeznnczona do kodowania, tak że możliwe jest zmniejszenie zniekształceń. Jak to opisano, operacja kwantyzacji nieliniowej jest wykonywana na blokowym sygnale wejściowym do układu konwersji ( w tym przykładzie wykonania, układu dyskretnej transformacji cosinus). Jest to spowodowane tym, że pogorszenie spowodowane przez kodowanie konwersyjne jest ograniczone do bloku. Umożliwia to zapobieżenie stratom w poszczególnych blokach większej ilości informacji, niż to jest konieczne.

Nn fig. 10(A) przedstawiono urządzenie do dekodowania sygnału wizyjnego reprezentującego obraz ruchomy, zakodowanego zgodnie z wynalazkiem, w pierwszym przykładzie wykonania. Urządzenie to jest podobne do urządzenia konwencjonalnego, z wyjątkiem układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91 (NLIQ), pominięto więc opis jego struktury. Obecnie opisany zostanie układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91. Układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91 jest przyporządkowany układowi inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71, opisanemu w odniesieniu do fig. 1 i 4(A), i służy do dokonywania operacji odwrotnej do operacji wykonywanej przez układ kwantyzacji nieliniowej 70. W tym przypadku, układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91 ma charakterystyki inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej odwrotnej względem charakterystyk układu kwantyzacji nieliniowej 70.

W tym przykładzie wykonania, układ kwantyzacji nieliniowej znajduje się bezpośrednio przed układem dyskretnej transformacji cosinus lub bezpośrednio za układem odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus, tak że możliwe jest zachowanie koordynacji między urządzeniem do kodowania sygnału wizyjnego i urządzeniem do dekodowania sygnału wizyjnego. Również w przypadku sposobu według wynalazku, możliwe jest odtworzenie minimalnego obrazu, nawet

175 445 wówczas kiedy urządzenie do dekodowania sygnału obrazu nie jest zaopatrzone w układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej. W przypadku, kiedy urządzenie dekodujące sygnału wizyjnego nie jest zaopatrzone w układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej, sygnał zostaje zdekodowany z uwydatnioną składową wysokoczęstotliwościową, i wyświetlony w tej postaci. Urządzenie do dekodowania obrazu w takim przypadku jest podobne do urządzenia konwencjonalnego.

Poza tym, układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91 urządzenia do dekodowania, niekoniecznie musi mieć charakterystyki dokładne przeciwstawne do charakterystyk układu kwantyzacji nieliniowej 70 urządzenia do kodowania. Jeżeli deemfaza charakterystyk kwantyzacji inwersyjnej jest większa od emfazy charakterystyk kwantyzacyjnych, to można otrzymać efekt filtracji dolnoprzepustowej zdekodowanego sygnału wizyjnego. W przeciwnym przypadku można otrzymać obraz wykazujący efekt uwydatnienia konturów.

W powyższej strukturze, możliwe jest skuteczne poprawienie stosunku sygnału do szumu przez skojarzone zastosowanie obróbki wstępnej i obróbki końcowej z charakterystykami nieliniowymi, na pasmie sygnału, którego stosunek sygnału do szumu ma tendencję do pogarszania się przy kodowaniu. To znaczy, w pasmie sygnału o złym stosunku sygnału do szumu można zredukować -szum moskitowy, przy równoczesnym osłabieniu efektu zaniku informacji o drobnej strukturze obrazu, przy czym możliwe staje się osłabienie zaniku struktury w płaskim obszarze sygnałów wizyjnych, przy czym ze względu na to, że zniekształcenia obrazu przy stosowaniu sposobów konwencjonalnych są zwykle trudne do odróżnienia od tej drobnej struktury obrazu, można w ten sposób poprawić stosunek sygnału do szumu i wrażenie wizualne.

Ponadto, ze względu na to, że zniekształcenia obrazu przy kodowaniu konwersyjnym występują przy zawężeniu go do bloku wykorzystywanego do konwersji, to staje się możliwe zmniejszenie rozprzestrzeniania się szumu typu moskitowego wzdłuż osi czasu przez ograniczenie działania obróbki wstępnej i obróbki końcowej w bloku, w którym wykonywane jest kodowanie konwersyjne. Umożliwia to zmniejszenie fluktuacji szumu od zniekształceń spowodowanych zwykle propagacją szumów wzdłuż osi czasu, ze względu na zastosowanie predykcji kompensacji przemieszczenia, tak że istnieje możliwość poprawienia wrażenia wizualnego.

Obecnie objaśniona zostanie druga odmiana wykonania urządzenia do kodowania, które stanowi modyfikację pierwszego przykładu wykonania, i ma taką samą strukturę, jak to już opisano, z wyjątkiem układu kwantyzacji nieliniowej 70 (NLQ) i układów 71 i 91 inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej (NLIQ). Mówiąc dokładniej, struktura wewnętrzna układu kwantyzacji nieliniowej 70 w drugiej odmianie wykonania jest objaśniona na fig. 11. Sygnał wizyjny S1100 wprowadzony do układu kwantyzacji nieliniowej 70 doprowadzony zostaje do filtrów pasmowoprzepustowych 1 (1101) - n (110n) w jednostce blokowej.

Filtry pasmowoprzepustowe 1 (1101) - n (110n) są filtrami o różnych częstotliwościach pasm przepuszczania. Filtr pasmowy 1 (1101) ma pasmo przepuszczania o najniższej częstotliwości, a więc stanowi filtr dolnoprzepustowy, natomiast filtr pasmowy n (110n) ma pasmo przepuszczania o najwyższej częstotliwości, a więc stanowi filtr górnoprzepustowy.

Sygnały wyjściowe S1101 - S 110n filtrów pasmowych wprowadzone są do układów kwantyzacji nieliniowej, odpowiednio, od układu pierwszego 1121 do n-tego 112n. Dokonuje się kwantyzacji nieliniowej przy różnych charakterystykach kwantyzacyjnych dla każdej składowej częstotliwościowej sygnału wejściowego S1100, odpowiadającego tej częstotliwości.

Na fig. 13(A) przedstawiono przykłady charakterystyk kwantyzacji dla każdego układu kwantyzacji nieliniowej, przedstawionego na fig. 11. Charakterystyki częstotliwościowe pierwszego układu kwantyzacji nieliniowej 1121 są oznaczone jako charakterystyki 1, natomiast charakterystyki częstotliwościowe n-tego układu kwantyzacji nieliniowej 112n oznaczono jako charakterystyki n. Wykorzystuje się charakterystyki kwantyzacji bliskie charakterystykom kwantyzacji liniowej (y = x) tym bardziej, im mniejsza jest składowa częstotliwościowa. Zatem, im wyższa jest częstotliwość składowej, tym stosuje się wyższą emfazę. Sygnały wyjściowe S1121 - SU2n z układów kwantyzacji nieliniowej są wprowadzane do sumatora 1130. Sumator 1130 oblicza sumę i wyprowadza każdąskładowączęstotliwościowąpo kwantyzacji nieliniowej jako sygnał wyjściowy S1130.

175 445

Obecnie, w odniesieniu do fig. 12, omówione zostaną układy inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 i 91 w tej odmianie wykonania. Tak więc, sygnał wej ściowy S1200 układu odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus jest doprowadzony do filtrów pasmowych, od pierwszego 1201 don-tego 120n. Filtry pasmowe, od pierwszego 1201 don-tego 120n są filtrami o różnych częstotliwościach pasm przepuszczania. Pierwszy filtr pasmowy 1101 ma pasmo przepuszczania o najniższej częstotliwości, a więc stanowi filtr dolnoprzepustowy, natomiast n-ty filtr pasmowy 110n ma pasmo przepuszczania o najwyższej częstotliwości, a więc stanowi filtr górnoprzepustowy.

Sygnały wyjściowe S1201 - S120n filtrów pasmowych 1201 do 120n, są doprowadzone do układów inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej, odpowiednio, od pierwszego układu 1221 don-tego układu 122n. Dla każdej składowej częstotliwościowej sygnału wyjściowego S1200 układu inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus wykonuje się inwersyjną kwantyzację nieliniową, z inną charakterystyką kwantyzacji, odpowiednio do częstotliwości.

Na fig. 14(A) przedstawiono przykłady charakterystyk kwantyzacji inwersyjnej dla każdego układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej, przedstawionego na fig. 12. Charakterystyki częstotliwościowe pierwszego układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 1221 są charakterystykami oznaczonymi jako charakterystyki 1, na fig. 14(A), natomiast charakterystyki kwantyzacji n-tego układu kwantyzacji nieliniowej 122n oznaczono jako charakterystyki n. Wykorzystuje się charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej bliskie charakterystykom kwantyzacji liniowej (y = x) tym bardziej, im mniejsza jest składowa częstotliwościowa. W tym przypadku, odpowiednie charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej muszą oddziaływać odwrotnie do charakterystyk kwantyzacji. Na przykład inwersyjne charakterystyki kwantyzacji 1 muszą realizować operacje przeciwstawne do charakterystyk kwantyzacji 1. To znaczy, że charakterystyki 1 powinny być symetryczne do charakterystyk 1 względem linii y = x.

Sygnały wyjściowe S1221 - S122n układów inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej są wprowadzone do sumatora 1230. Sumator 1230 dodaje i wyprowadza każdą ze składowych częstotliwościowych po inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej S1231. Układy inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 i 91 przywracająuwydatnioną składową wysokoczęstotliwościową do jej pierwotnego poziomu. Jak to opisano, w drugiej odmianie wykonania, kwantyzacja nieliniowa i inwersyjna kwantyzacja nieliniowa wykonywane są z różnymi nieliniowymi charakterystykami kwantyzacji, odpowiednio do składowej częstotliwościowej w wejściowym sygnale wizyjnym. Tak więc w przypadku drugiej odmiany wykonania, stosuje się różne charakterystyki kwantyzacji, odpowiednio do składowej częstotliwościowej sygnału wejściowego, tak aby otrzymać dalszą poprawę stosunku sygnału do szumu i wrażenia wizualnego.

Obecnie objaśniona zostanie trzecia odmiana wykonania urządzenia do kodowania, które stanowi modyfikację pierwszego przykładu wykonania, i ma taką samą strukturę, jak to już opisano, z wyjątkiem układu kwantyzacji nieliniowej 70 i układu kodowania zmiennodługościowego 58. Urządzenie do kodowania obrazu w trzeciej odmianie wykonania, ma ogólnie biorąc, strukturę przedstawioną na fig. 1 (B). Strukturę układu kwantyzacji nieliniowej 70, przedstawiono na fig. 2(B). W trzeciej odmianie wykonania sterownik 206 układu kwantyzacji adaptacyjnie przełącza charakterystyki kwantyzacji wykorzystywane przez układ kwantyzacji nieliniowej 203 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego.

Sterownik 206 układu kwantyzacji sprawdza charakterystykę wejściowego sygnału wizyjnego S201 lub wysokoczęstotliwościowego sygnału wynikowego S203 dla każdego bloku, i określa charakterystykę kwantyzacji odpowiednio do powyższej charakterystyki. W tym przypadku sygnał OL wskazujący charakterystyki kwantyzacyjne, które mają być wykorzystywane, jest doprowadzony do obwodu kwantyzacji nieliniowej 203 sygnału wysokoczęstotliwościowego. Charakterystyki kwantyzacji zamieszczono na przykład na fig. 13(B). Charakterystyki wejściowego sygnału wizyjnego oznaczają na przykład informację o krawędziach, informację o amplitudzie sygnału wejściowego lub korelacji między sygnałami luminancji i sygnałem różnicowym koloru. Mówiąc dokładniej, kiedy w bloku występuje część konturowa obrazu, dobierana jest charakterystyka kwantyzacji w celu uwydatnienia tej części, mianowicie charakterystyka kwantyzacji nieliniowej odpowiadająca większej wartości n z fig. 13(B). Poza tym, im większa

175 445 jest amplituda sygnału w bloku, tym większa jest dobierana wartość n na fig. 13(B) charakterystyki kwantyzacji nieliniowej. Poza tym, kiedy proces obróbki nieliniowej wykonywany jest na blokach o małej wartości luminancji, i w których jeden z odpowiednich sygnałów kolorów różnicowych, Cb lub Cr, jest duży, pojawia się tendencja do występowania szumu w obrazie pierwotnym. Zatem wybierana jest liniowa charakterystyka kwantyzacji, charakterystyka Q na fig. 13(B). Do układu kodowania zmiennodługościowego 58 doprowadzony jest również sygnał QL wskazujący charakterystykę kwantyzacji. Układ kodowania zmiennodługościowego 58 koduje zmiennodługościowo sygnał QL wskazujący charakterystyki kwantyzacji i nadaje go do trasy transmisyjnej.

Ogólna struktura urządzenia do dekodowania sygnału wizyjnego w trzecim odmiennym przykładzie wykonania jest taka sama, jak w pierwszym przykładzie wykonania, z wyjątkiem układu dekodowania zmiennodługościowego 82 i układu kwantyzacji inwersyjnej 91, jak to przedstawiono na fig.10(B). Strukturę układów inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 i 91 przedstawiono na fig.4(B). W trzeciej odmianie wykonania urządzenia według wynalazku, sterownik 406 układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej adaptacyjnie przełącza charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej przeznaczone do wykorzystania przez obwód inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 dla sygnału wysokoczęstotliwościowego w jednostkach blokowych. Sygnał QL wskazujący charakterystyki kwantyzacji, nadawany z urządzenia do kodowania sygnału wizyjnego jest dekodowany w układzie dekodowania zmiennodługościowego 82 i jest wyprowadzony do układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91 jako sygnał QL’ wskazujący charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej.

Sterownik 406 układu kwantyzacji inwersyjnej wyznacza charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej w zależności od sygnału QL’, wskazującego charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej w jednostkach blokowych, i doprowadza go do obwodu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 dla sygnałów wysokoczęstotliwościowych. Obwód inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 403 dla sygnałów wysokoczęstotliwościowych komutuje charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej w zależności od sygnału QL’, wskazującego charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej w jednostkach blokowych. Charakterystyki kwantyzacji inwersyjnej zamieszczono na przykład na fig,14(B). W ten sposób, w przypadku trzeciej odmiany wykonania urządzenia, charakterystyki kwantyzacji są komutowane adaptacyjnie, odpowiednio do typu wejściowego sygnału wizyjnego, tak że można uzyskać poprawę stosunku sygnału do szumu i wrażenia wizualnego.

Jak to już opisano, w tej odmianie wykonania urządzenia według wynalazku, charakterystyka kwantyzacji inwersyjnej jest adaptacyjnie komutowana, odpowiednio do przekazywanego sygnału QL’. Jednak w przypadku, kiedy konieczne jest dodanie do zdekodowanego sygnału wizyjnego efektów takich jak akcentowanie konturów odtwarzanego obrazu, to możliwe jest adaptacyjne sterowanie charakterystyką kwantyzacji inwersyjnej, odpowiednio do zdekodowanego sygnału wizyjnego S401 lub składowej wysokoczęstotliwościowej stanowiącej sygnał wynikowy S403 zdekodowanego sygnału wizyjnego, zamiast sterowania w uzależnieniu od sygnału QL’.

Obecnie objaśniona zostanie czwarta odmiana wykonania urządzenia do kodowania według wynalazku, która jest skuteczna w działaniu w przypadku, kiedy układ kwantyzacji nieliniowej i układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej nie mogą być zainstalowane przed i za układem konwersji. Struktura urządzenia do kodowania sygnału wizyjnego w czwartej odmianie wykonania została przedstawiona na fig. 15(A). Ten przykład wykonania różni się od pierwszego przykładu wykonania tym, że układ kwantyzacji nieliniowej 70 umieszczony jest na początku urządzenia do kodowania. Na fig. 15(A) układ kwantyzacji nieliniowej 70 umieszczony jest przed układem detekcji wektora przemieszczenia 50. Jednak może on być umieszczony za układem detekcji wektora przemieszczenia 50, to znaczy między układem detekcji wektora przemieszczenia 50 i układem komutacji trybu predykcji 52.

Struktura układu kwantyzacji nieliniowej 70 została przedstawiona na fig. 2(A), jak w pierwszym przykładzie wykonania. W tej odmianie wykonania, ponieważ kwantyzacja nieliniowa odbywa się przed kompensacjąprzemieszczenia, to sam sygnał wprowadzany do układu dyskretnej transformacji cosinus nie może być przetwarzany. Kwantyzacja nieliniowa jest wykonywana

175 445 w jednostkach blokowych przeznaczonych do wprowadzenia do układu konwersji, korzystnie układu dyskretnej transformacji cosinus, jak w pierwszym przykładzie wykonania. W tym przypadku, kiedy nie jest wykonywane kodowanie międzyramkowe lub międzypolowe, to znaczy w przypadku makrobloku z kodowaniem wewnątrzramkowym, możliwe jest osiągnięcie tego samego wyniku, jak w pierwszym przykładzie wykonania.

Urządzenie do dekodowania sygnału wizyjnego, zakodowanego za pomocą urządzenia do kodowania według czwartego przykładu wykonania, przedstawiono na fig,16(A). Rozwiązanie to różni się od pierwszego przedstawionego przykładu tym, że układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91 umieszczony jest na końcu układu dekodowania. Sygnał wizyjny jest dekodowany w układzie dekodowania 90, a następnie odbywa się inwersyjna kwantyzacja nieliniowa w układzie inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91. Struktura układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91 została przedstawiona na fig. 4(A), a jest ona taka sama jak w pierwszej odmianie wykonania. Działanie układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 91 jest podobne do jego działania w pierwszym przykładzie wykonania.

W czwartym przykładzie wykonania, jakkolwiek nie zawsze zachowana jest koordynacja między kwantyzacją nieliniową i inwersyjną kwantyzacją nieliniową w urządzeniu do kodowania i urządzeniu do dekodowania, ze względu na to, że układ kwantyzacji nieliniowej znajduje się w stopniu poprzedzającym układ kompensacji przemieszczenia, to jest możliwa eliminacja zniekształceń spowodowanych konwersyjnym kodowaniem, według zasady podobnej do zasady opisanej w przypadku pierwszego przykładu wykonania. Tak więc, w przypadku czwartego przykładu wykonania, nawet jeżeli układ kwantyzacji nieliniowej i układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej mogą być umieszczone bezpośrednio przed i za układem konwersji, to układ inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej znajduje się na początku urządzenia do kodowania i na końcu urządzenia do dekodowania, tak że możliwe jest zmniejszenie szumu typu moskitowego w paśmie sygnałowym o złym stosunku sygnału do szumu, i zapobieżenie utracie informacji o szczegółach obrazu.

Obecnie objaśniony zostanie piąty przykład wykonania, który stanowi również modyfikację czwartego i drugiego przykładu. Jest on taki sam jak czwarty przykład wykonania, z wyjątkiem układu kwantyzacji nieliniowej i układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej. Ogólna budowa urządzenia do kodowania sygnału wizyjnego i urządzenia do dekodowania sygnału wizyjnego w piątym przykładzie wykonania jest taka sama, jak w czwartym przykładzie wykonania i przedstawiona została na fig,15(A), 15(B), 16(A) i 16(B). Strukturę układu kwantyzacji nieliniowej 70 w piątym przykładzie wykonania przedstawiono na fig. 11, jak w drugim przykładzie wykonania. Ponadto, na fig. 12, przedstawiono budowę układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 w piątym przykładzie wykonania, który jest taki sam jak w przykładzie drugim. Piąty przykład wykonania jest podobny do czwartego, z modyfikacją, w celu umożliwienia adaptacyjnej zmiany charakterystyk kwantyzacji nieliniowej, odpowiednio do składowej częstotliwościowej wejściowego sygnału wizyjnego, jak w drugim przykładzie wykonania.

Obecnie objaśniony zostanie szósty przykład wykonania urządzenia według wynalazku, który stanowi modyfikację czwartego i trzeciego przykładu wykonania. Jest on taki sam jak czwarty przykład wykonania, z wyjątkiem układu kwantyzacji nieliniowej, układu kodowania zmiennodługościowego, układu dekodowania zmiennodługościowego i układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej. Urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego i urządzenie do dekodowania sygnału wizyjnego w szóstej odmianie wykonania przedstawiono na fig. 15(B) i 16(B). Budowa układu kwantyzacji inwersyjnej 70 w szóstym przykładzie wykonania została przedstawiona na fig. 2(B), i jest taka jak w pierwszym przykładzie wykonania.

Ponadto, na fig. 4(B), przedstawiono strukturę układu inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej 71 w szóstym przykładzie wykonania, i jest ona taka jak w trzecim przykładzie wykonania. Szósty przykład wykonania odpowiada czwartemu przykładowi wykonania, z modyfikacją w celu umożliwienia adaptacyjnej zmiany charakterystyk kwantyzacji nieliniowej w jednostkach bloków, odpowiednio do charakterystyk wejściowego sygnału wizyjnego, jak w trzecim przykładzie wykonania. Sygnał sterujący kodowany jest zmiennodługościowo, zgodnie z chara175 445 kterystykąkwantyzacji nieliniowej i doprowadzany jest do urządzenia dekodującego sygnał wizyjny. Na podstawie sygnału wskazującego nadawane charakterystyki kwantyzacji nieliniowej urządzenie do dekodowania sygnału wizyjnego wyznacza charakterystyki inwersyjnej kwantyzacji nieliniowej.

Na fig. 17 przedstawiono przykłady, w których sygnały odpowiadające obrazowi ruchomemu sąkomprymowane i kodowane z wykorzystaniem korelacji między ramkami. Na figurze tej, trzy obrazy przedstawione w rzędzie A reprezentują obrazy ramek PC 1, PC2 i PC3 w momentach, odpowiednio t1, t2 i t3. Oblicza się różnicę między sygnałami wizyjnymi obrazów PC1 i PC2, tak że powstaje sygnał reprezentujący obraz ramki PC12, a obliczenie różnicy między ramkami PC2 i PC3 daje sygnał reprezentujący obraz ramki PC23. W rzędzie B przedstawiono różne obrazy, a dla wygody, różnice oznaczono przez zaczernienie.

Ogólnie biorąc, obrazy bądź ramki, sąsiadujące ze sobą w czasie nie różnią się w sposób istotny. Zatem przy obliczaniu różnicy między tymi dwoma obrazami, otrzymany obraz różnicowy ma wartość niewielką. Kiedy ten sygnał różnicowy zostaje zakodowany, to treść tego sygnału można skomprymować. Na przykład według tej figury, można kodować tylko części rzędu B zaznaczone na czarno. Jednakże, kiedy nadaje się wyłącznie różnicę sygnałów, oryginalny obraz nie może być odtworzony, jeżeli między ramkami nie występuje korelacja, jak na przykład przy zmianie sceny itp.

W celu uniknięcia tych kłopotów, obraz w każdej ramce zalicza się do jednej z trzech kategorii obrazów, to znaczy jest obrazem I z kodowaniem wewnątrzobrazowym, obrazem P z predykcją w przód, lub obrazem B z predykcją dwukierunkową, przy czym sygnały wizyjne takich obrazów poddaje się kompresji i kodowaniu. Mianowicie, jak to przedstawiono na fig. 18, sygnały wizyjne 18 ramek, F1-F17, uważa się za grupę obrazów i zajednostkę przetwarzania. Sygnał wizyjny ramki początkowej F1 (ramki przedstawionej w kolorze czarnym) kodowany jest przy założeniu, że stanowi on obraz I. Sygnał wizyjny drugiej ramki F2 (przedstawionej jako biała) przetwarzany jest jako obraz B, a sygnał wizyjny trzeciej ramki (ramki zakreskowanej skośnymi liniami) przetwarzany jestjako obraz P. Następnie sygnały wizyjnej ramek, czwartej ramki F4 do siedemnastej ramki F17, są przetwarzane naprzemiennie jako obrazy B lub obrazy P.

Jako sygnał wizyjny obrazu I, sygnał wizyjny jest nadawany dla jednej ramki. Natomiast dla sygnału wizyjnego obrazu P, jak to pokazano odnośnikiem A na fig. 18, różnica sygnału wizyjnego obrazu I lub obrazu P, który nadawany jest wcześniej, niż sygnał wizyjny obrazu P, jest nadawana w całości. Następnie, kiedy sygnał wizyjny obrazu B, jak to zaznaczono na fig. 18, otrzymuje się różnicę średniej wartości w stosunku do ramki poprzedniej, ramki następnej lub obu ramek, a następnie poddaje się ją kodowaniu.

Na fig. 19 objaśniono znaną zasadę sposobu kodowania sygnału obrazu ruchomego. Na tej figurze rząd A przedstawia obrazy oryginalne, a rząd B przedstawia obrazy zakodowane. Pierwsza ramka F1 przetwarzana jest jako obraz I, tak że sygnał wizyjny obrazu I nadawany jest bezpośrednio trasą transmisyjną jako dane nadawane F1x (kodowane w obrazie). Jednocześnie, ponieważ druga ramka F2 jest przetwarzana jako obraz B, to otrzymuje się różnicę między ramką F2 i poprzednią ramką F1 lub następną ramką F3, lub też wartością średnią między ramką F1 i F3, i różnicę przekazuje się jako daną nadawaną F2x. Przy takim założeniu, jak to zostanie objaśnione bardziej szczegółowo, w przypadku obrazu B można dobrać cztery rodzaje przetwarzania w jednostkach makrobloków.

W pierwszym rodzaju przetwarzania, dane pierwotnej ramki F2 przekazywane sąw całości jako dane nadawane F2x, przy czym strzałka SP1 odpowiada kodowaniu wewnątrzramkowemu, co odbywa się podobnie, jak przetwarzanie obrazu I. W drugim rodzaju przetwarzania oblicza się różnicę między ramkąF2 i następną ramkąF3, a następnie nadaje się otrzymaną w ten sposób różnicę, przy czym strzałka SP2 odpowiada kodowaniu z predykcją wstecz. W trzecim rodzaju przetwarzania nadaje się różnicę między ramką F2 i ramką F1, przy czym strzałka SP3 odpowiada kodowaniu z predykcjąw przód. W czwartym rodzaju przetwarzania generuje się różnicę między ramkąF2 i średnią wartościąpoprzedniej ramki F1 i następnej ramki F3 i następnie nadaje się

175 445 je jako dane nadawane F2x, przy czym strzałka SP4 odpowiada kodowaniu z predykcją dwukierunkową.

Jako dane nadawane makrobloku przyjmuje się ten obraz, otrzymany z czterech obrazów przez przetwarzanie za pomocą wspomnianych sposobów, który daje najmniejszą objętość danych transmisyjnych. Przy nadawaniu danych dotyczących różnicy, wraz z danymi różnicowymi nadawany jest wektor przemieszczenia x1. to znaczy wektor przemieszczenia między ramkąF1 i ramką F2 w przypadku predykcji w przód, lub wektor przemieszczenia x2, to znaczy wektor przemieszczenia między ramkąF3 i ramkąF2 w przypadku predykcji wstecz, lub obydwa wektory przemieszczenia xl i x2, w przypadku predykcji dwukierunkowej, występujące przy przejściu między obrazem ramki F2 i obrazem (predykcyjnym) ramki, dla której obliczana jest różnica względem ramki F2.

W przypadku ramki F2 z obrazem P, jako obraz predykcyjny przyjmuje się ramkę poprzednią F1 oraz oblicza się sygnał różnicy między ramką F1 a ramką F3 oraz wektor przemieszczenia x3, które są przekazywane jako dane nadawane F3x, przy czym strzałka SP3 odpowiada kodowaniu z predykcjąw przód. W przeciwnym przypadku dane oryginalnej ramki F3 przekazuje się bezpośrednio jako dane nadawane F3x, przy czym strzałka SP1 odpowiada kodowaniu wewnątrzramkowemu. Kiedy następuje nadawanie danych według jednej z podanych metod, korzystniejsze jest wybranie w jednostkach makroblokowych tej metody, dla której objętość danych nadawanych jest mniejsza, na przykład obrazu B.

Na fig. 20 przedstawiono przykład konkretnej struktury urządzenia do kodowania i nadawania sygnału wizyjnego reprezentującego obraz ruchomy oraz do dekodowania w oparciu o opisaną zasadę. W urządzeniu do kodowania 1 przeprowadza się kodowanie wejściowego sygnału VD reprezentującego obraz ruchomy i przekazuje do nośnika danych 3 jako trasy transmisyjnej. W urządzeniu do dekodowania dokonuje się reprodukcji sygnału zapisanego na nośniku danych 3, a odtwarzany sygnał poddaje się dekodowaniu, w celu jego wyprowadzenia w charakterze sygnału wizyjnego.

W urządzeniu do kodowania 1, wejściowy sygnał wizyjny VD wprowadzany jest do układu przetwarzania wstępnego 11, i rozdzielany jest na sygnał luminancji i sygnał koloru, korzystnie sygnał różnicowy koloru, który przetwarzany jest przez przetworniki analogowo-cyfrowe 12 i 13. Sygnały wizyjne, po przetwarzaniu analogowo-cyfrowym w przetwornikach analogowo-cyfrowych 12, 13 na sygnały cyfrowe, zostają doprowadzone i zapisane w pamięci ramki 14. Sygnał luminancji zapisany jest w pamięci ramki sygnału luminancji 15, a sygnał różnicowy koloru zapisywany jest w pamięci ramki sygnału różnicowego koloru 16.

W układzie konwersji formatu 17 przetwarza się sygnał konwersji ramki, zapisany w pamięci ramki 14, na sygnał w formacie bloku. To znaczy, jak to pokazano na fig. 21, sygnał wizyjny zapisany w pamięci ramki 14 traktuje się jak dane w formacie ramki, w którym każda z linii składa się z punktów (pikseli) i zawiera H punktów (pikseli) na linię w V liniach. Układ konwersji formatu 17 dzieli sygnał jednej ramki naN segmentów, z których każdy jest złożony z 16 linii na jednostkę.

Każdy segment dzieli się na M makrobloków. Każdy z makrobloków składa się z sygnału luminancji odpowiadającego 16 x 16 punktom (pikselom). Sygnał luminancji dzielony jest poza tym na bloki Y[1] do Y[4] jako j^ ^dno^t^lci, z których każda składa się z 8x8 purkttów. Sygnał różnicowy koloru zawiera dwa bloki, sygnału Cb zawierającego 8x8 punktów oraz sygnału Cr zawierającego 8x8 punktów, co odpowiada sygnałowi jaskrawości złożonemu z 16 x 16 punktów. Przetwarzanie dyskretnej transformacji cosinus, które już opisano, wykonywane jest na punktach w ilości 8x8.

W ten sposób sygnał danych obrazowych BD przetworzony na format blokowy podawany jest z układu konwersji formatu 17 do kodera 18, w którym następuje kodowanie poddanego konwersji sygnału danych obrazowych BD. Podany szczegółowy opis pracy odnosi się do fig. 22. Sygnał zakodowany w koderze 18 jest zapisywany na nośniku danych 3 jako strumień bitów, czyli sygnał wyjściowy do trasy transmisji.

175 445

Dane odtwarzane z nośnika danych 3 podawane są do dekodera 31 urządzenia do dekodowania 2 w celu ich zdekodowania. Szczegółowe objaśnienie dekodera 31 podano w odniesieniu do fig. 25. Dane zdekodowane w dekoderze 31 są podawane do układu konwersji formatu 32, w którym dane przetwarzane są z formatu blokowego na format ramkowy. Następnie, sygnał jaskrawości w formacie ramkowym podawany jest, w celu zapisania, do pamięci ramki sygnału luminancji 34 w pamięci ramki 33, natomiast sygnał różnicowy koloru podawany jest w celu zapisania do pamięci ramki sygnału różnicowego koloru 35. Sygnał jaskrawości i sygnał różnicowy koloru, odczytane z pamięci ramki sygnału luminancji 34 i z pamięci ramki sygnału różnicowego koloru 35 są poddawane przetwarzaniu cyfrowo-analogowemu w przetwornikach cyfrowo-analogowych 36 i 37 oraz podawane do układu przetwarzania końcowego 38, do syntezy. Następnie zsyntetyzowany sygnał wizyjny zostaje doprowadzony do urządzenia wyświetlającego (nie przedstawione), na przykład kineskopu.

Poniżej, w odniesieniu do fig. 22 opisano konstrukcję kodera 18. Sygnał danych obrazowych BD do kodowania jest doprowadzony do odpowiednich jednostek makrobloków układu detekcji wektora przemieszczenia 50 (MV-det). Układ detekcji wektora przemieszczenia 50 dokonuje przetwarzania danych obrazowych każdej kolejnej ramki, jako obrazu I, obrazu P i obrazu B, zgodnie z zadaną uprzednio kolejnością. Wstępnie zadaje się informację, którego z obrazów I, P czy B, ma być kolejno przetwarzana ramka wchodząca do przetwarzania. Na przykład, jak to przedstawiono na fig. 18, grupa obrazów składająca się z ramek F1 do F17 przetwarzana jest zgodnie z sekwencją: I, B, P, B, P,...., B, P.

Dane obrazowe ramki przekazane do przetwarzania jako obraz I (na przykład ramka F1) są przekazywane do części wyprzedzającego obrazu oryginalnego 51a pamięci ramki 51 z układu detekcji wektora przemieszczenia 50, i następnie są w niej zapamiętywane. Dane obrazowe ramki przeznaczonej do przetwarzania jako obraz B (na przykład ramki F2) są przekazywane do części obrazu oryginalnego 51b, i zapisywane w niej. Dane obrazowe ramki przeznaczonej do przetwarzania jako obraz P (np. ramki F3) są przekazywane do części opóźnionego obrazu 51c z predykcją i są w niej zapamiętywane.

W następnym takcie, kiedy wprowadzany jest obraz ramki przeznaczonej do przetwarzaniajako obraz B (ramki F4), lub jako obraz P (ramki F5), dane obrazowe pierwszego obrazu P (ramki F3), które dotychczas były zapamiętane w części opóźnionego obrazu oryginalnego 51c, zostają przekazane do części wyprzedzającego obrazu oryginalnego 5 la. Następnie w części obrazu oryginalnego 51b zapamiętywane są (z zamazaniem starej treści) dane obrazowe kolejnego obrazu B (ramki F4), a następnie dane obrazowe następnego obrazu P (ramki F5) zapisywane są (z zamazaniem poprzedniej zawartości) w części opóźnionego obrazu oryginalnego 51c. Takie operacje powtarzają się w sposób sekwencyjny.

Sygnały odpowiednich obrazów, zapamiętane w pamięci ramki 51 odczytywane są z niej w celu dokonania przetwarzania w trybie predykcji ramkowej, lub predykcji polowej, w układzie komutacji trybu predykcji 52 (Mode-SW). Następnie, pod kontrolą układu wyznaczania predykcji 54, w kalkulatorze 53 wykonywane są obliczenia predykcji obrazu, predykcji w przód, predykcji wstecz lub predykcji dwukierunkowej. To, który spośród rodzajów przetwarzania ma być wykonywany, określone jest w jednostkach makrobloków, odpowiednio do sygnału błędu predykcji, to jest różnicy między obrazem odniesienia, przeznaczonym do przetwarzania i odpowiadającym mu obrazem predykcyjnym. Zatem, układ detekcji wektora przemieszczenia 50 generuje sumę bezwzględnych wartości sygnałów błędu predykcji (można wykorzystywać sumę kwadratów) wykorzystywanych w jednostkach makrobloków do tego wyznaczenia. Poniżej omówiony zostanie typ predykcji ramkowej i typ predykcji polowej w układzie komutacji trybu predykcji 52. W przypadku, kiedy ustawiony jest tryb predykcji ramkowej, układ komutacji trybu predykcji 52 przeprowadza bezpośrednio cztery bloki jaskrawości Y[1] do Y[4] podawane w kolejnym kroku z układu detekcji wektora przemieszczenia 50, do kalkulatora 53. To znaczy w tym przypadku, jak to przedstawiono na fig. 23(A), dane linii pól o numerach nieparzystych i dane linii pól o numerach parzystych mieszane są w każdym z bloków jaskrawości. W tym trybie

175 445 predykcji ramkowej, predykcja realizowana jest na czterech blokach jaskrawości jako jednej jednostce (makrobloku) i jeden wektor przemieszczenia odpowiada czterem blokom jaskrawości.

Natomiast w trybie predykcji polowej, układ komutacji trybu predykcji 52 wytwarza sygnał wejściowy układu predykcji wektora przemieszczenia o strukturze przedstawionej na fig. 23(A), umieszczając bloki jaskrawości Y[1] i Y[2] między czterema blokami jaskrawości punktów, na przykład wyłącznie linii pól nieparzystych, oraz inne dwa bloki jaskrawości Y[3] i Y[4] danych linii pól parzystych, jak to przedstawiono na fig. 23(B), a następnie wyprowadza się je do kalkulatora 53. W tym przypadku, pierwszy wektor przemieszczenia odpowiada dwóm blokom jaskrawości Y[1] i Y[2], a drugi wektor przemieszczenia odpowiada pozostałym dwóm blokom jaskrawości Y[3] i Y[4],

Układ detekcji wektora przemieszczenia 50 wyprowadza do układu wyznaczania predykcji 54 wartość parametru oceny kodowania obrazu, sumę bezwzględnych wartości każdego z błędów predykcji w przód, predykcji wstecz i predykcji dwukierunkowej w trybie predykcji ramkowej, oraz sumę bezwzględnych wartości każdego z błędów predykcyjnych przy predykcji w przód, predykcji wstecz i predykcji dwukierunkowej w trybie predykcji polowej. Układ wyznaczania predykcji 54 porównuje wartość parametru oceny kodowania w obrazie i sumę bezwzględnych wartości odpowiednich błędów predykcji i do układu komutacji trybu predykcji 52 wydaje rozkaz włączenia trybu predykcji ramkowej, bądź polowej, odpowiadający trybowi predykcji, w którym porównywana wartość jest najmniejsza. Układ komutacji trybu predykcji 52 wykonuje wspomniane powyżej przetwarzanie sygnału wejściowego, i następnie podaje go do kalkulatora 53. Ogólnie biorąc, w przypadku, kiedy ruch w obrazie ruchomym jest szybki, to wybrany zostaje tryb predykcji polowej, a przy ruchu powolnym wybieranyjest tryb predykcji ramkowej.

W przypadku trybu predykcji ramkowej, jak to przedstawiono na fig. 23(A), sygnał różnicowy koloru podawany jest do kalkulatora 53 w stanie, kiedy dane dla linii pól nieparzystych i dane linii pól parzystych podlegają mieszaniu. Poza tym, w przypadku trybu predykcji polowej, jak to przedstawiono na fig. 23(B), górne połówki (cztery linie) odpowiednich bloków Cb i Cr odpowiednich kolorów różnicowych są wykorzystywane w charakterze sygnału różnicowego koloru pól o numerach nieparzystych odpowiadających blokom jaskrawości Y[1] i Y[2], a dolne połówki (cztery linie) odpowiednich bloków różnicowych Cb i Cr koloru są traktowane jak sygnał różnicowy koloru pól o numerach parzystych odpowiadających blokom Y[3]i Y[4] jaskrawości.

Ponadto, układ detekcji wektora przemieszczenia 50 generuje sumę bezwzględnych wartości błędów predykcji, w celu określenia, który z rodzajów predykcji powinien być realizowany, predykcja wewnątrzobrazowa, predykcja w przód, predykcja wstecz, czy predykcja dwukierunkowa, i czy powinien być realizowany tryb predykcji ramkowej, czy polowej. Odbywa się to w następujący sposób: w charakterze parametru oceny odpowiadającego sumie bezwzględnych wartości błędów predykcji przy kodowaniu obrazu, otrzymuje się sumę bezwzględnych wartości Σ | Aij - (średnia z Aij) |, która stanowi różnicę między sygnałem Aij makrobloku obrazu odniesienia, kodowanego później, ijego wartości średniej. Poza tym jako sumę bezwzględnych wartości błędów predykcji w przód, otrzymuje się Σ |Aij - Bij|, co stanowi sumę bezwzględnych wartości |Aij - Bij| różnicy Aij - Bij między sygnałem Aij makrobloku obrazu odniesienia i sygnałem odniesienia Bij makrobloku obrazu predykcyjnego, w przypadku obrazu predykcyjnego. Poza tym, w przypadku predykcji wstecz i predykcji dwukierunkowej otrzymuje się sumę bezwzględnych wartości błędów predykcji w taki sam sposób, jak w przypadku predykcji w przód, co oznacza, że obrazy predykcyjne zostają zamienione na takie, które różnią się od obrazów z predykcją w przód. Ponadto, zarówno w przypadku predykcji ramkowej, jak i predykcji polowej wyznacza się sumę bezwzględnych wartości błędów predykcji.

Te sumy bezwzględnych wartości podawane są do układu wyznaczania predykcji 54. Układ wyznaczania predykcji 54 wybiera wartość najmniejszą spośród sum bezwzględnych wartości błędów predykcji dla predykcji w przód, predykcji wstecz i predykcji dwukierunkowej, dla trybu predykcji ramkowej i trybu predykcji polowej, odpowiednio, jako suma bezwzględnych wartości predykcji w predykcji międzyobrazowej. Następnie układ wyznaczania predykcji 54 porównuje sumę bezwzględnych wartości błędów predykcji w tej predykcji międzyobrazowej z

175 445 wartością parametru oceny przy kodowaniu obrazu, n następnie wybiera najmniejsze z nich w celu dobrania trybu odpowiadającego wybranej wartości jnko trybu predykcji P-mode. To znaczy, jeżeli jest mniejsza wartość parametru oceny kodowania wewnątrzobrazowego to ustawiany jest tryb kodowania wewnątrzobrazowego. Jeżeli mniejsza jest suma bezwzględnych wartości błędów predykcji dla kodowania mięWeyobrazowego, to ustawiony zostaje ten z trybów: predykcji w przód, predykcji wstecz lub predykcji dwukierunkowej, dla którego odpowiednia suma bezwzględnych wartości jest najmniejsza.

Jak to opisano powyżej, układ komutacji trybu predykcji 52 podaje sygnał bloku sygnału odniesienia, o strukturze odpowiadającej albo trybowi predykcji ramkowej, albo trybowi predykcji potowej, wybranemu przez układ wyznaczania predykcji 54, do kalkulatora 53. Układ detekcji wektora przemieszczenia 50 wykrywa wektor przemieszczenia MV między obrazem predykcyjnym odpowiadającym trybowi predykcji P-mode wybranemu przez układ wyznaczania predykcji 54 i obrazem odniesienia, a następnie wyprowadza go do układu kodowania zmiennodługościowego 58 (VLC) i układu kompensacji przemieszczenia 64 (M-comp). Wybrany zostaje wektor przemieszczenia, którego suma bezwzględnych wartości odpowiednich błędów predykcji jest najmniejsza.

Kiedy układ detekcji wektora przemieszczenia 50 odczytuje dane obrazowe obrazu I, z części wyprzedzającego obrazu oryginalnego 51, to układ wyznaczania predykcji 54 ustawia tryb kodowania wewnątrzobrazowego (tryb realizacji bez kompensacji przemieszczenia) w charakterze trybu predykcji i powoduje przestawienie przełącznika kalkulatora 53 w położenie styku a. Tak więc dane obrazowe obrazu I podawane są do układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55 (DCT CTL).

Jak to przedstawiono na fig. 24 (A) lub 24(B), układ komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55 wprowadza dane czterech bloków jaskrawości w stanie, kiedy linie pól o numerach nieparzystych mieszane są z liniami pól o numerach parzystych (tryb ramkowy dyskretnej transformacji cosinus) lub w stanie, kiedy są one rozdzielone (tryb połowy dyskretnej transformacji cosinus), w celu wyprowadzenia do układu dyskretnej transformacji cosinus 56. Mówiąc dokładniej, układ komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55 porównuje sprawność kodowania w przypadku, kiedy dane pól o numerach parzystych i dane pól o numerach nieparzystych są przemieszane, i wykonywane jest przetwarzanie dyskretnej transformacji cosinus ze sprawnością kodowania, w przypadku kiedy są one rozdzielone i wykonywane jest na nich przetwarzanie dyskretnej transformacji cosinus, a następnie wybrany zostaje tryb zapewniający lepszą sprawność kodowania.

Na przykład, jak to przedstawiono na fig. 24(A), przy założeniu, że sygnał wejściowy ma strukturę, w której linie pól o numerach nieparzystych i pól o numerach parzystych są zmieszane. Wtedy różnice między sygnałami linii pól nieparzystych i linii pól parzystych, które sąsiadująze sobą w pionie, są odpowiednio obliczane w celu otrzymania sumy lub sumy kwadratów wartości bezwzględnych. Poza tym, jak to przedstawiono na fig. 24(B), zakładając, że sygnał wejściowy, który ma strukturę, której linie pól o numerach nieparzystych i linie pól o numerach parzystych oddzielone są od siebie, wtedy obliczane są odpowiednie różnice między sygnałami linii pól o numerach nieparzystych sąsiadujących bezpośrednio ze sobą i różnice między sygnałami linii pól o numerach parzystych sąsiadujących w pionie ze sobą. Przy tym otrzymuje się sumę (lub sumę kwadratów) odpowiednich wartości bezwzględnych.

Następnie obie te wartości (sumy bezwzględnych wartości) są porównywane i następuje ustawienie trybu dyskretnej transformacji cosinus, odpowiadającego wartości mniejszej. W szczególności, kiedy mniejsza jest wartość pierwsza, ustawiany jest tryb ramkowy DCT; kiedy mniejsza jest druga wartość, ustawiony jest tryb połowy dyskretnej transformacji cosinus. Następnie do układu dyskretnej transformacji cosinus 56 wprowadzane są dane, mające strukturę odpowiadającą wybranemu trybowi dyskretnej transformacji cosinus i równocześnie wyprowadzana jest do układu kodowania zmiennodługościowego 58 i układu kompensacji przemieszczenia 64 flaga dyskretnej transformacji cosinus DCT-FLG, wskazująca wybrany tryb dyskretnej transformacji cosinus.

Porównanie trybów predykcji (fig. 23) w układzie komutacji trybu predykcji 52 z trybem dyskretnej transformacji cosinus (fig. 24) w układzie komutacji trybu dyskretnej transformacji

175 445 cosinus 55 definitywnie wykazuje, że struktury danych w obu trybach są w zasadzie takie same w odniesieniu do bloków jaskrawości. Ogólnie biorąc, kiedy wybrany jest typ predykcji ramkowej w układzie komutacji trybu predykcji 52, to większe jest prawdopodobieństwo, że w układzie 55 komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55 również jest wybrany tryb predykcji ramkowej dyskretnej transformacji cosinus.

Poza tym, kiedy w układzie komutacji trybu predykcji 52 wybrany jest tryb predykcji polowej, to najprawdopodobniej okaże się, że w układzie komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55 wybranyjest tryb połowy dyskretnej transformacji cosinus. Jednak wspomniane przetwarzanie nie zawsze jest wykonywane. W układzie komutacji trybu predykcji 52 tryb wyznaczany jest w ten sposób, że następuje minimalizacja sumy bezwzględnych wartości błędów predykcji. Natomiast, w układzie komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55, tryb wyznaczany jest tak, aby zwiększyć sprawność kodowania.

Dane obrazowe sygnału wizyjnego obrazu I na wyjściu układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55 sąpodawane do układu dyskretnej transformacji cosinus 56 w celu przetwarzania za pomocą dyskretnej transformacji cosinus, a następnie zostają przetworzone na współczynnik dyskretnej transformacji cosinus. Ten współczynnik dyskretnej transformacji cosinus jest wprowadzony do układu kwantyzacji 57 (Q) w celu jego skwantowania z krokiem kwantyzacji odpowiadającym objętości zawartości pamięci danych, a więc zawartości pamięci buforowej B-full lub bufora transmisji 59 i następnie wchodzi do układu kodowania zmiennodługościowego 58. Układ kodowania zmiennodługościowego 58 przetwarza dane obrazowe podawane z układu kwantyzacji 57 (w tym przypadku danych obrazu I) przy kodowaniu zmiennodługościowym, na przykład w postaci kodu Huffmana, odpowiadającego krokowi kwantyzacji (skali QS) podawanego z układu kwantyzacji 57, a następnie doprowadzany jest do bufora transmisji 59.

Do układu kodowania zmiennodługościowego 58 wprowadzany jest krok kwantyzacji (skala QS) z układu kwantyzacji 57, tryb predykcji, czyli informacja o tym, czy ustawiony jest tryb predykcji wewnątrzobrazowej, predykcji wprzód, predykcji wstecz, czy predykcji dwukierunkowej (P-mode) z układu wyznaczania predykcji 54, wektor przemieszczenia mV z układu detekcji wektora przemieszczenia 50, flaga predykcji P-FLG (flaga wskazująca, czy ustawiony jest tryb predykcji ramkowej, czy polowej) z układu komutacji trybu predykcji 52, oraz flaga dyskretnej transformacji cosinus DCT-FLG (flaga wskazująca, czy ustawiony jest tryb ramkowy dyskretnej transformacji cosinus, czy połowy dyskretnej transformacji cosinus), wychodzące z układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55. Są one również kodowane zmiennodługościowo.

Bufor transmisji 59 tymczasowo zapamiętuje dane wejściowe i wyprowadza dane odpowiadające zawartości pamięci, do obwodu kwantyzacji 57. Kiedy objętość pozostających w nim danych narośnie powyżej wyznaczonej granicy górnej, bufor transmisji 59 zwiększa skalę kwantyzacji układu kwantyzacji 57 za pomocą sygnału sterowania kwantyzacją B-full, tak że ilość skwantyzowanych danych się zmniejsza. Natomiast, kiedy ta objętość danych zmniejsza się poniżej granicy dolnej, bufor transmisji 59 zmniejsza skalę kwantyzacji układu kwantyzacji 57 za pomocą sygnału sterowania kwantyzacją B-full, a ilość skwantyzowanych danych wzrasta. W ten sposób zapobiega się przepełnieniu lub niedopełnieniu bufora transmisji 59. Dane zapamiętywane w buforze transmisji 59 są odczytywane w zadanej skali taktowania, i są wyprowadzane na trasę transmisyjną lub zapisywane w nośniku danych 3.

Natomiast dane, w przypadku sygnału wejściowego obrazu I z układu kwantyzacji 57 podawane są do układu inwersyjnej kwantyzacji 60, w celu dokonania odwrotnej kwantyzacji na podstawie kroku kwantyzacji podanego z układu kwantyzacji 57. Sygnał wyjściowy układu kwantyzacji inwersyjnej 60 doprowadzony jest do układu inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 61 (IDCT) w celu dokonania odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus, a następnie bloki są zestawiane ponownie, odpowiednio do trybu dyskretnej transformacji cosinus (ramkowy/polowy) przez układ rekonfiguracji bloku 65. Sygnał wyjściowy układu rekonfiguracji blo175 445 ku 65 podawany jest za pośrednictwem kalkulatora 62 do obszaru predykcji obrazu w przód 63a (F-P) pamięci ramki 63, i następnie w niej zapamiętywany.

W przypadku, kiedy dane obrazowe odpowiednich ramek wprowadzonych sekwencyjnie przetwarzane sąjako na przykład sekwencja obrazów: I, B, P, B, P, B....., układ detekcji wektora przemieszczenia 50 przetwarza dane obrazowe sygnału wejściowego ramki najpierw jako obraz I, Następnie przed przetwarzaniem następnego sygnału ramki jako obrazu B, układ 50 detekcji wektora przemieszczenia przetwarza dane obrazowe sygnału wejściowego ramki w dalszym ciągu jako obraz P. Ponieważ obrazowi B towarzyszy predykcja wsteczna, to obraz B nie może być dekodowany, jeżeli uprzednio nie został przygotowany obraz P, jak obraz z predykcją wsteczną.

Zatem, układ detekcji wektora przemieszczenia 50 rozpoczyna przetwarzanie danych obrazowych obrazu P, zapamiętanych w części opóźnionego obrazu oryginalnego 51 c pamięci ramki 51 po zakończeniu przetwarzania obrazu I. Następnie, podobnie jak w przypadku opisanym, z układu detekcji wektora przemieszczenia 50 do układu wyznaczania predykcji 54 podawana jest suma bezwzględnych wartości różnic (błędów predykcji) między ramkami bądź polami, w jednostkach makrobloków. Układ wyznaczania predykcji 54 ustawia ramkowy lub połowy tryb predykcji i kodowanie wewnątrzobrazowe lub kodowanie z predykcją w przód, zależnie od sumy bezwzględnych wartości błędów predykcji makrobloku obrazu P.

Kiedy ustawiony jest tryb kodowania wewnątrzramkowego, kalkulator 53 przełącza się w położenie odpowiadające stykowi a, jak to już opisano. Zatem w tym czasie dane są przekazywane na trasę transmisyjną za pośrednictwem układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55, układu dyskretnej transformacji cosinus 56, układu kwantyzacji 57, układu kodowania zmiennodługościowego 58 oraz bufora transmisji 59, podobnie jak w przypadku obrazu I. Dane te podawane są również do obszaru (B-P) 63b obrazu z predykcją wsteczną 63b (B-P) pamięci ramki 63, za pośrednictwem układu kwantyzacji inwersyjnej 60, układu inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 61, układu rekonfiguracji bloku 65 oraz kalkulatora 62, i są w niej zapamiętywane.

W czasie włączenia trybu predykcji w przód, przełącznik jest przestawiony w położenie odpowiadające stykowi b, i są odczytywane dane obrazowe (w typ przypadku obrazu I) zapamiętane w obszarze obrazu z predykcją w przód 63a pamięci ramki 63 i odbywa się kompensacja przemieszczenia za pomocą układu kompensacji przemieszczenia 64, odpowiednio do sygnału wejściowego sygnału przemieszczenia, z układu detekcji wektora przemieszczenia 50. To znaczy, kiedy układ wyznaczania predykcji 54 daje rozkaz ustawienia trybu predykcji w przód, to układ kompensacji przemieszczenia 64 przesuwa adres odczytu z obszaru obrazu z predykcją w przód 63a, z położenia odpowiadającego makroblokowi wyprowadzanemu aktualnie z układu detekcji wektora przemieszczenia 50 o określoną wartość odpowiadającą wektorowi przemieszczenia, w celu odczytania danych, i generuje dane obrazu z predykcją.

Sygnał wyjściowy danych obrazu z predykcją, z układu kompensacji przemieszczenia 64 podawany jest do kalkulatora 53a. Kalkulator 53a odejmuje dane obrazu predykcyjnego odpowiadające makroblokowi obrazu odniesienia, które podawane sąz układu kompensacji przemieszczenia 64 od danych makrobloku obrazu odniesienia, podawanych z układu komutacji trybu predykcji 52, i wyprowadza na wyjście różnicę (błąd predykcji). Dane różnicowe podawane sąna trasę transmisyjną za pośrednictwem układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55, układu dyskretnej transformacji cosinus 56, układu kwantyzacji 57, układu kodowania zmiennodługościowego 58 oraz bufora transmisji 59. Poza tym, dane różnicowe kodowane są również lokalnie przez układ kwantyzacji inwersyjnej 60 i układ inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 61, i wprowadzane do kalkulatora 62 za pośrednictwem układu rekonfiguracji bloku 65.

Do kalkulatora 62 podawane sąte same dane obrazu predykcyjnego, co do kalkulatora 53a. Kalkulator 62 dodaje dane obrazu predykcyjnego wyprowadzane przez układ kompensacji przemieszczenia 64 do danych różnicowych wyprowadzanych z układu inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 61. Tak więc otrzymuje się dane obrazowe dla oryginalnego (zdekodowanego) obrazu P. Dane obrazowe dla obrazu P podawane są do obszaru obrazu z predykcją wsteczną63b pamięci ramki 63 i zostają w niej zapamiętane.

175 445

Po odpowiednim zapamiętaniu danych dla obrazu I i danych dla obrazu P, odpowiednio, w obszarze obrazu z predykcją w przód 63a i obszarze obrazu z predykcjąwstejzną63b, układ detekcji wektora przemieszczenia 50 dokonuje przetwarzania obrazu B. Układ wyznaczania predykcji 54 ustawia tryb ramkowy/połowy odpowiednio do amplitudy sumy bezwzględnych wartości różnic (błędu predykcji) między ramkami bądź polami w jednostkach makrobloków, i ustawia tryb predykcji na tryb predykcji wewnątrzramkowej, tryb predykcji w przód, tryb predykcji wstecz lub tryb predykcji dwukierunkowej. Jak już wspomniano, w czasie włączenia trybu predykcji wewnątrzramkowej lub trybu predykcji w przód, przełącznik jest w położeniu odpowiadającym stykom a lub b. W tym czasie, przy transmisji danych odbywa się przetwarzanie danych podobne do przetwarzania w przypadku obrazu P.

Natomiast, kiedy ustawiony jest tryb predykcji wstecz lub tryb predykcji dwukierunkowej, przełącznik znajduje się w położeniu odpowiadającym stykom c lub d. W trybie predykcji wstecz, w którym przełącznik znajduje się w położeniu styku c, są odczytywane dane obrazowe zapamiętane w obszarze obrazu z predykcją wsteczną 63b, w tym przypadku obrazu P, i dokonuje się kompensacji przemieszczenia w układzie kompensacji przemieszczenia 64, zgodnie z sygnałem wejściowym wektora przemieszczenia układu detekcji wektora przemieszczenia 50. To znaczy, kiedy układ wyznaczania predykcji 54 daje rozkaz ustawienia trybu predykcji wstecz, to układ kompensacji przemieszczenia 64 przesuwa adres odczytu z obszaru obrazu z predykcją wstecz 63b, o określoną wartość odpowiadającą wektorowi przemieszczenia, z położenia odpowiadającego położeniu makrobloku wyprowadzanego aktualnie· z układu detekcji wektora przemieszczenia 50 w celu odczytania danych, i generuje dane obrazu z predykcją.

Sygnał wyjściowy danych obrazu z predykcją, z układu kompensacji przemieszczenia 64 podawany jest do kalkulatora 53b. Kalkulator 53b odejmuje dane obrazu predykcyjnego odpowiadające makroblokowi obrazu odniesienia, które podawane sąz układu kompensacji przemieszczenia 64 od danych makrobloku obrazu odniesienia, podawanych z układu przełączania trybu predykcji 52. Dane różnicowe podawane są na trasę transmisyjną za pośrednictwem układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55, układu dyskretnej transformacji cosinus 56, układu kwantyzacj i 57, układu kodowania zmiennodługościowego 5 8 oraz bufora transmisji 59.

W czasie włączenia trybu predykcji dwukierunkowej, przełącznik jest przestawiony w położenie odpowiadające stykowi d i są odczytywane dane obrazowe, w tym przypadku obrazu I, zapamiętane w obszarze pamięci ramkowej obrazu z predykcją w przód 63a i dane obrazowe, w typ przypadku obrazu P, zapamiętane w obszarze pamięci ramkowej obrazu z predykcją wsteczną 63b i odbywa się kompensacja przemieszczenia za pomocą wektora przemieszczenia wyprowadzanego z układu detekcji wektora przemieszczenia 50 w układzie kompensacji przemieszczenia 64.

To znaczy, kiedy układ wyznaczania predykcji 54 daje rozkaz ustawienia trybu predykcji dwukierunkowej, to układ kompensacji przemieszczenia 64 przesuwa adres odczytu obszaru obrazu z predykcją w przód 63a, i obszaru obrazu z predykcją wstecz 63b, o określoną wartość odpowiadającą wektorowi przemieszczenia (w tym przypadku dwom wektorom przemieszczenia, jednemu dla obrazu z predykcją w przód i jednemu dla obrazu z predykcją wstecz), odpowiadających położeniom makrobloków wyprowadzanych aktualnie z układu detekcji wektora przemieszczenia 50, w celu odczytania danych, i generuje dane obrazu z predykcją.

Sygnał wyjściowy danych obrazu z predykcją, z układu kompensacji przemieszczenia 64 podawany jest do kalkulatora 53c. Kalkulator 53c odejmuje średnią wartość danych predykcyjnych, które podawane sąz układu kompensacji przemieszczenia 64 od danych makrobloku obrazu odniesienia, podawanych z układu detekcji wektora przemieszczenia 50 i wyprowadza na wyjście dane różnicowe. Dane różnicowe podawane są na trasę transmisyjną za pośrednictwem układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus 55, układu dyskretnej transformacji cosinus 56, układu kwantyzacji 57, układu kodowania zmiennodługościowego 58 oraz bufora transmisji 59.

Obraz B nie jest dobierany w charakterze obrazu predykcyjnego dla innego obrazu predykcyjnego, tak więc nie jest zapamiętywany w pamięci ramki 63. W pamięci ramki 63, w razie do175 445 raźnej potrzeby dokonuje się przełączania banków na obszar obrazu z predykcją w przód 63a i obszar obrazu z predykcją wstecz 63b. Obraz zapamiętany w jednym lub drugim obszarze predykcyjnym obrazu może być przełączony zależnie od wstępnie określonego obrazu odniesienia, i wyprowadzony jako obraz z predykcją w przód lub obraz z predykcją wstecz.

Opisane przetwarzanie uwzględnia głównie bloki jaskrawości, przy czym bloki sygnału różnicowego koloru są przetwarzane w podobny sposób, przy użyciu makrobloku przedstawionego na fig. 23 i 24 jako jednostki. W niektórych przypadkach, przy przetwarzaniu blokówróżnicowych koloru, stosowanyjest wektor przemieszczenia o rozmiarze wynoszącym 1/2 wymiarów w kierunku pionowym i poziomym wektora przemieszczenia odpowiednich bloków jaskrawości.

Na fig. 25 przedstawiono schemat blokowy przykładu struktury dekodera 31 z fig. 20. Dane obrazowe podawane trasątransmisyjnąlub za pośrednictwem nośnika danych, zostająodebrane przez nie przedstawiony układ odbiorczy, bądź odtworzone w urządzeniu odtwarzającym i następnie tymczasowo zapamiętane w buforze odbiorczym 81. Następnie, odtworzone dane obrazowe sąpodawane do układu dekodowania zmiennodługościowego 82 (IVLC) układu dekodowania 90.

Układ dekodowania zmiennodługościowego 82 dekoduje zmiennodługościowo dane podawane z bufora odbiorczego 81, i podaje wektor przemieszczenia MV, tryb predykcji P-mode i flagę predykcji P-FLG do układu kompensacji przemieszczenia 87 (M-comp). Następnie flaga dyskretnej transformacji cosinus DCT-FLG i krok kwantyzacji QS sąodpowiednio doprowadzone do układu inwersyjnej rekonfiguracji bloku i do układu kwantyzacji inwersyjnej 83 (IQ). Zdekodowane dane obrazowe są wyprowadzane do układu kwantyzacji inwersyjnej 83, w którym poddaje się kwantyzacji inwersyjnej dane obrazowe podawane z układu dekodowania zmiennodługościowego 82, odpowiednio do kroku kwantyzacji podawanego w podobny sposób z układu dekodowania zmiennodługościowego 82 w celu wyprowadzania ich do układu odinwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 84. Dane stanowiące współczynnik dyskretnej transformacji cosinus, wyprowadzone z układu inwersyjnej kwantyzacji 83 przetwarzane są w procesie inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus w układzie odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus 84, i sąpodawane do kalkulatora 85.

W przypadku, kiedy dane obrazowe podawane do układu inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 84 są danymi obrazu I, są one wyprowadzane z kalkulatora 85, podawane do obszaru obrazu z predykcją w przód 86a (F-P) pamięci ramki 86 w celu wygenerowania danych obrazu predykcyjnego (danych obrazu P lub B) przeznaczonych do wprowadzenia do kalkulatora 85, i są w niej zapamiętywane. Poza tym, dane te są wyprowadzane do układu konwersji formatu 32 (fig. 20).

W przypadku, kiedy dane obrazowe podawane z układu odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus 84 sądanymi obrazu P wykorzystującymi dane obrazowe poprzedzające je o jedną ramkę w charakterze danych obrazu predykcyjnego i danych trybu predykcji w przód, dane obrazowe obrazu I, poprzedzające o jedną ramkę dane obrazu P, który jest zapamiętany w obszarze obrazu z predykcją w przód 86a pamięci ramki 86, zostają odczytane, i w układzie kompensacji przemieszczenia 87 dokonuje się tej kompensacji w zależności od wektora przemieszczenia wyprowadzonego z układu dekodowania zmiennodługościowego 82.

W kalkulatorze 85, dane obrazowe, stanowiące dane różnicowe, podawane z układu odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus 84 są sumowane, a zsumowane dane są wyprowadzane. Te zsumowane dane, to znaczy zdekodowane dane obrazu P, w celu zapamiętania podawane są do obszaru obrazu z predykcją wsteczną 86b (B-P) pamięci ramki 86, w celu wygenerowania danych obrazu z predykcją, czyli danych obrazu B lub P, które są następnie doprowadzone do kalkulatora 85.

Dane trybu predykcji w obrazie, jakkolwiek sądanymi obrazu P, nie sąpoddawane żadnemu przetwarzaniu w kalkulatorze 85, jak w przypadku danych obrazu I, i są zapamiętywane w obszarze obrazu z predykcją wsteczną 86b bez zmiany. Będąc obrazem przeznaczonym do wyświetlenia po następnym obrazie B, obraz P w tym momencie nie jest jeszcze wyprowadzony do układu konwersji formatu 32. Jak to już opisano, dane wejściowe obrazu P wchodzące po obrazie B są przetwarzane i przekazywane przed obrazem B.

175 445

W przypadku, kiedy dane obrazowe podawane z układu odwrotnej dyskretnej transformacji cosinus 84 stanowiądane obrazu B, dane obrazowe obrazu I, w tym przypadku trybu predykcji w przód, zapamiętane w obszarze obrazu z predykcją w przód 86a pamięci ramki 86, dane obrazowe obrazu P, w tym przypadku trybu predykcji wstecz, zapamiętane w obszarze obrazu z predykcją wstecz 86b, lub obydwa rodzaje danych obrazowych, w przypadku trybu predykcji dwukierunkowej, są odczytywane odpowiednio do trybu predykcji, przekazywanego z układu dekodowania zmiennodługościowego 82. I następnie, w układzie kompensacji przemieszczenia 87, dokonuje się kompensacji przemieszczenia odpowiednio do wektora przemieszczenia wyprowadzanego z układu dekodowania zmiennodługościowego 82, tak że generowany jest obraz predykcyjny. W przypadku, kiedy kompensacja przemieszczenia nie jest konieczna, to znaczy w przypadku predykcji wewnątrzobrazowej, obraz predykcyjny nie jest generowany.

Dane, na których dokonuje się kompensacji przemieszczenia w układzie kompensacji przemieszczenia 87, dodawane są do sygnału wyjściowego układu inwersyjnej dyskretnej transformacji cosinus 84, w kalkulatorze 85. Ten zsumowany sygnał wyjściowy podawany jest do układu konwersji formatu 32. W tym przypadku, zsumowany sygnał stanowi dane obrazu B i nie jest wykorzystywany do generacji obrazu predykcyjnego dowolnego innego obrazu, a zatem nie jest zapamiętywany w pamięci ramki 86. Po wyprowadzeniu sygnału odpowiadającego obrazowi B, następuje odczyt danych obrazowych dla obrazu P, zapamiętanych w obszarze pamięci obrazu z predykcją wsteczną 86b, i podanie ich za pośrednictwem układu kompensacji przemieszczenia 87 do kalkulatora 85. W tym przypadku, nie dokonuje się kompensacji przemieszczenia.

Opisany sposób przetwarzania uwzględnia głównie bloki jaskrawości, przy czym bloki sygnału różnicowego koloru są przetwarzane w podobny sposób. W tym przypadku, przy użyciu makrobloku przedstawionego na fig. 23 i 24 jako jednostki, stosowanyjest wektor przemieszczenia o rozmiarze wynoszącym 1/2 wymiarów w kierunku pionowym i poziomym wektora przemieszczenia dla sygnału jaskrawości.

Kodowanie z konwersjaw opisanym przypadku zapewnia kompresję objętości informacji przy wykorzystaniu korelacji sygnału wejściowego i koncentracji mocy elektrycznej sygnału wokół określonych współrzędnych. Dyskretna transformacja cosinus stanowi jeden z przykładów systemu konwersji, wykorzystywanego do tego rodzaju przetwarzania z kodowaniem konwersyjnym, zwłaszcza transformacji ortogonalnej. Według dyskretnej transformacji cosinus wykorzystuje się dwuwymiarowe charakterystyki korelacyjne sygnału obrazowego w celu skupienia mocy sygnału wokół konkretnej składowej częstotliwościowej i tylko te skupione i odpowiednio rozmieszczone współczynniki poddaje się kodowaniu, tak że możliwe jest skomprymowanie objętości informacji. Na przykład w obszarze, w którym charakter obrazu jest gładki i współczynnik autokorelacji sygnału obrazowego jest duży, współczynniki dyskretnej transformacji cosinus są rozmieszczone w sposób skupiony w zakresie dolnych częstotliwości, a pozostałe składowe mająwartości małe. Zatem w takim przypadku koduje się tylko współczynniki w sposób skupiony rozmieszczone w dolnym paśmie częstotliwości, tak że można osiągnąć kompresję objętości informacji.

Jednak w przypadku sygnału wizyjnego reprezentującego obraz zawierający określone kształty, włącznie z ich konturami i na przykład krawędziami obrazu, współczynniki dyskretnej transformacji cosinus są rozmieszczone w szerokich granicach i zawierają składowe o częstotliwościach od dolnych do górnych. W celu umożliwienia obrazowania oddzielnych punktów zawartych w sygnałe, na przykład konturu, za pośrednictwem współczynników dyskretnej transformacji cosinus, z dobrą dokładnością, potrzebna jest bardzo duża liczba współczynników, co prowadzi do pogorszenia sprawności kodowania. Wtedy, jeżeli charakterystyki kwαntyzncyJne współczynników mająmniejsząrozdzielczość lub też stosuje się obcięcie składowych wielkoczęstotliwościowych, dla osiągnięcia dużego stopnia kompresji przy kodowaniu, jak w przypadku konwencjonalnym, to występuje pogorszenie sygnału obrazu, i ewentualnie wokół konturu powstają zniekształcenia lub fluktuacje, zwłaszcza efekt koronowy, szum moskitowy, lub podobny, nazywany ogólnie szumem.

175 445

Ponieważ w procesie kodowania obrazu wykorzystuje się predykcję kompensacji przemieszczenia, to opisany szum kolejno przenosi się na ramki predykcyjne i rozprzestrzenia się w kierunku upływu czasu. W wyniku tego w odtworzonym obrazie widać, że szumy fluktuują nieregularnie, a zatem powoduje to przykry efekt wizualny. Do rozwiązania tego problemu stosuje się filtry wstępne i filtry końcowe. Skuteczność kodowania poprawia się przez zastosowanie na przykład filtru dolnoprzepustowego jako filtru wstępnego, w wyniku stłumienia generacji szumu. Filtr dolnoprzepustowy wykorzystywany jest również jako filtr końcowy, tak że generowany szum podlega eliminacji. W charakterze tego rodzaju filtrów końcowych stosowane są na przykład filtry e i filtr uśredniający.

Jednakże w ten sposób, filtr wstępny lub filtr końcowy, wykorzystywane w celu zmniejszenia szumu moskitowego, powodująnie tylko zmniejszenie tego szumu, lecz również utratę ważnej informacji wizualnej w sygnale wizyjnym. To znaczy, w pasmie sygnału, w którym niski jest stosunek sygnału do szumu, trudne jest rozróżnienie między zniekształceniami obrazu i drobnymi jego szczegółami. Istnieje problem polegający na tym, że obraz może przejść w obraz nieostry, w którym z powodu zastosowania filtru dolnoprzepustowego stłumiony jest wzór obrazu w częściach płaskich.

W rozwiązaniu według niniejszego wynalazku, jak to już opisano, można skutecznie poprawić stosunek sygnału do szumu przez zastosowanie przetwarzania wstępnego i przetwarzania końcowego, przy charakterystykach nieliniowych w pasmie sygnału, przy czym stosunek sygnału do szumu ma tendencję do pogarszania się przy kodowaniu. Znaczy to, że w pasmie sygnału o złym stosunku sygnału do szumu, można zredukować szumy typu moskitowego bez utraty informacji o szczegółach obrazu, przy tym, że staje się możliwe wyeliminowanie zjawiska zaniku szczegółów na płaskich częściach sygnałów, nawetjeżeli zniekształcenia obrazu są trudne do odróżnienia w sposób konwencjonalny od drobnych szczegółów obrazu, tak że sposób kodowania obrazu ruchomego i sposób dekodowania obrazu ruchomego, nośnik zapisu danych reprezentujących obraz ruchomy, oraz urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego odpowiadającego obrazowi ruchomemu, może być realizowane, tak że poprawia się stosunek sygnału do szumu oraz wrażenie wizualne.

Ponadto, ponieważ przy kodowaniu konwersyjnym występują zniekształcenia, i są one ograniczone do bloku wykorzystywanego do konwersji, to staje się możliwe zmniejszenie propagacji szumu moskitowego wzdłuż osi czasu, przez dokonywanie operacji wspomnianej obróbki wstępnej oraz obróbki końcowej przy ograniczeniu się przy konwersji i kodowaniu do jednostek blokowych. Powoduje to zmniejszenie fluktuacji szumu powodowanego propagacją szumu od zniekształceń wzdłuż osi czasu, z powodu konwencjonalnego stosowania predykcji kompensacji przemieszczenia, tak że sposób kodowania obrazu ruchomego, sposób dekodowania obrazu ruchomego, nośnik danych obrazowych dla obrazu ruchomego oraz urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego odpowiadającemu obrazowi ruchomemu, mogą być realizowane przy poprawie wrażenia wizualnego.

Sposób kodowania sygnału wizyjnego i urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego według wynalazku są wykorzystywane w urządzeniach obróbki programowej obrazu telewizyjnego do kompresji cyfrowego sygnału wizyjnego, realizowane w celu zapisania go na nośniku danych, na przykład dysku lub taśmie. Ponadto sposób kodowania sygnału wizyjnego i urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego według wynalazku mogą być wykorzystane w urządzeniu dystrybucji sygnałów, do kompresji cyfrowego sygnału wizyjnego nadawanego torem transmisyjnym przewodowym lub bezprzewodowym w systemach takich, jak CATV, radiodyfuzja satelitarna, telewizja konferencyjna, telefon telewizyjny, systemy magnetowidowe na zamówienie.

Ponadto, przedstawione urządzenie do dekodowania sygnału wizyjnego można wykorzystywać w urządzeniach odtwarzających do reprodukcji dysków lub taśm ze skomprymowanym sygnałem wizyjnym, jak również w urządzeniach odbiorczych dla odtwarzanych i nadawanych skomprymowanych sygnałów wizyjnych w systemach takich, jak CATV, radiodyfuzja satelitarna, telewizja konferencyjna, telefon telewizyjny, wideo na zamówienie.

175 445

CO o

LL

175 445

~Ί

S202 (A)

FIG.2

175 445

FIG.3

FIG.5

175 445

403

(A)

(Β)

FIG.4

175 445

CO

Ο

Lł_

175 445

FIG.7

SKOS — a

FIG.9

175 445

σ 'ί

GO

175 445

FIG. 10(B)

175 445

FIG.11

FIG.12

175 445

(A)

(Β)

F IG. 13

175 445

WYJŚCIE WYJŚCIE

LINIOWA INWERSYJNĄ CHARAKTERYSTYKA KWANTYZACJI

WEJŚC/E (A)

LIK (CHARAKTERYSTYKA 0)

FIG.14 (B)

175 445

FIG. 15(A)

FIG.15(B)

175 445 z 90

FIG.16( A)

FIG.16(B)

175 445 t =ti ΐ = Ϊ2 ΐ = ΐ3

FIG.17

175 445

GRUPA OBRAZÓW

FI P2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F1O Fil F12 F13 F14 F15 F16 F17

Β Ρ Β P B P Β Ρ Β P ( A ) OBRAZ P Z PREDYKCJĄ W PRZÓD

FIG.18 ( B ) OBRAZ B 2 PREDYKCJĄ DWUKIERUNKOWĄ

175 445

RAMKA BEZ INTERPOLACJI (KODOWANIE WEWNATRiRAMKOWE)

RAMKA bez INTERPOLACJI (kodowanie WEWNĄWRAMKOWE}

RAMKA BEZ INTERPOLACH (KODOWANIE UEWNĄTRZRAMKOWE) . 5Y6NAŁ VD ^A 08RAZU R0CHO

ME6O

I J

DANE WMKI DANE RAMKI

NADAWANE NADAWANE β£Ζ INTERPOLACJI Z INTERPOLACJĄ

DANE nadawane ( I ) (B) (P) (B) (P)

FIG. 19

175 445

8P-7T%J 8P-IÓW

PUN' krów

PUNKTÓW'

8PUNKTÓH\^

YC13	YC2]
YC33	YE4J
CbE5]	CrC6J

XM (C)MAKROBLOK

SEGMENT 2

SEGMENT 3

SEGMENT N (A) RAMKA

H

PUNKTY

LINII segment 1 sl6

1

2

3

4

5

6

7

8

M

(B) SEGMENT

FIG.21

175 445

CM

Ο ll

175 445

JEDNOSTKA KOMPENSACJI PRZEMIESZCZENIA

I cO >

i*

LU

X

Γ“)

O !

h m O & a g s 2 3 <=- A

LU LU «<

¢=)

IG. 23

LL

175 445 (A) (B)

TRYB RAM ROWY DCT TRYL POLOWY DCT

- DANE PIERWSZEGO POLA

....................... DANE DRUGIEGO POLA

FIG.24

175 445 z 90

FIG.25

175 445

FIG. 1 (A)

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 6,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób kodowania sygnału wizyjnego, zwłaszcza dla zapisu sygnału wizyjnego na nośniku danych oraz nadawania sygnału wizyjnego poprzez trasę transmisyjną i jego odbioru dla odtworzenia obrazu po stronie odbiorczej, w którym sygnał wejściowy po rozdzieleniu na sygnał luminancji i sygnały różnicowe koloru i poddaniu ich przetwarzaniu analogowo-cyfrowemu poddaje się konwersji formatu na format blokowy, następnie sygnał wizyjny poddaje się przetwarzaniu w wybranym trybie predykcji, a ponadto sygnał ten poddaje się przetwarzaniu w wybranym trybie dyskretnej transformacji cosinus, kwantyzacji oraz kodowaniu zmiennodługościowemu, znamienny tym, że generuje się pierwszy współczynnik kwantyzacji, poprzez kwantyzację sygnału przynajmniej w części pasma danego sygnału wizyjnego, na podstawie charakterystyk nieliniowych, ponadto generuje się współczynnik konwersji po wykonaniu określonego przetwarzania konwersyjnego przy pierwszym współczynniku kwantyzacyjnym w określonych jednostkach blokowych, następnie generuje się drugi współczynnik kwantyzacji, poprzez kwantyzację współczynnika konwersji oraz poddaje się kodowaniu zmiennodługościowemu drugi współczynnik kwantyzacji.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kwantyzację na podstawie charakterystyki nieliniowej przeprowadza się dla jednostek blokowych.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w czasie kwantyzacji wykonywanej na podstawie charakterystyki nieliniowej rozdziela się sygnał wizyjny na sygnał wysokoczęstotliwościowy i sygnał niskoczęstotliwościowy, następnie przeprowadza się kwantyzację sygnału wysokoczęstotliwościowego na podstawie określonej charakterystyki nieliniowej i przeprowadza się syntezę skwantyzowanego sygnału wysokoczęstotliwościowego i sygnału niskoczęstotliwościowego.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w czasie kwantyzacji wykonywanej na podstawie charakterystyki nieliniowej rozdziela się sygnał wizyjny na sygnał wysokoczęstotliwościowy i sygnał niskoczęstotliwościowy, następnie przeprowadza się kwantyzację sygnału wysokoczęstotliwościowego na podstawie charakterystyki nieliniowej adaptacyjnie przełączanej w zależności od parametrów sygnału wizyjnego ewentualnie sygnału wysokoczęstotliwościowego oraz przeprowadza się syntezę skwantyzowanego sygnału wysokoczęstotliwościowego i sygnału niskoczęstotliwościowego.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w czasie kwantyzacji wykonywanej na podstawie charakterystyki nieliniowej rozdziela się sygnał wizyjny na zespół składowych częstotliwościowych, przeprowadza się kwantyzację zespołu składowych częstotliwościowych na podstawie charakterystyk nieliniowych, w której im wyższej częstotliwości odpowiada składowa, tym wyższe stosuje się uwydatnienie oraz przeprowadza się syntezę zespołu skwantyzowanych składowych częstotliwościowych.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym,, że oblicza się różnicę między wejściowym sygnałem wizyjnym i sygnałem reprezentującym obraz predykcyjny dla wytworzenia określonego sygnału wizyjnego.
7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że adaptacyjnie przełącza się charakterystyki nieliniowe w jednostkach blokowych oraz przeprowadza się kodowanie informacji dyskryminacyjnej do dyskryminacji przełączanej charakterystyki nieliniowej.
8. Urządzenie do kodowania sygnału wizyjnego, zwłaszcza dla zapisu sygnału wizyjnego na nośniku danych oraz nadawania sygnału wizyjnego poprzez trasę transmisyjną i jego odbioru dla odtworzenia obrazu po stronie odbiorczej, zaopatrzone na wejściu w układ przetwarzania wstępnego dla rozdzielania sygnału wizyjnego na sygnał luminancji i sygnały różnicowe koloru, połączony, poprzez przetworniki analogowo-cyfrowe, z układem konwersji formatu na format blokowy, połączonym z układem wyznaczania i komutacji trybu predykcji, do którego, poprzez

175 445 układ komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus, jest dołączony układ dyskretnej transformacji cosinus, ponadto zaopatrzone w układ kwantyzacji, układ kodowania zmiennodługościowego i bufor transmisji, znamienne tym, że jest zaopatrzone w układ kwantyzacji nieliniowej (70) do generowania pierwszego współczynnika kwantyzacji, którego wejście jest dołączone do układu komutacji trybu dyskretnej transformacji cosinus (55), a wyjście do układu dyskretnej transformacji cosinus (56) do generowania współczynnika konwersji po określonym przetworzeniu konwersyjnym pierwszego współczynnika kwantyzacyjnego w określonych jednostkach blokowych, który, poprzez drugi układ kwantyzacji (57) do generowania drugiego współczynnika kwantyzacji, jest połączony z układem kodowania zmiennodługościowego (58) do kodowania drugiego współczynnika kwantyzacji.
9. Urządzenie według zestrz. z, znamienne tym, że ykłaż kwantyzacji nieliniowej (70) stanowi kwantyzer jednostek blokowych.
10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że układ kwantyzacji nieliniowej (70) jest na swoim wejściu zaopatrzony w zespół (201,202) rozdzielania sygnału wizyjnego na sygnał wysokoczęstotliwościowy i sygnał niskoczęstotliwościowy, do którego, poprzez obwód nieliniowej kwantyzacji (203) sygnału wysokoczęstotliwościowego, jest dołączony sumator (204) do syntezowania skwantyzowanego sygnału wysokoczęstotliwościowego i sygnału niskoczęstotliwościowego, który to sumator (204) jest również dołączony do wyjścia filtru Solnoprzepustowego (201) zespołu (201, 202) rozdzielania sygnału wizyjnego.
11. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że układ kwantyzacji nieliniowej (70) jest na swoim wejściu zaopatrzony w zespół (201,202) rozdzielania sygnału wizyjnego na sygnał wysokoczęstotliwościowy i sygnał niskoczęstotliwościowy, którego wyjście jest połączone z wejściem obwodu nieliniowej kwantyzacji (203) sygnału wysokoczęstotliwościowego i wejściem sterownika (206), którego wyjście adaptacyjnego przełączania charakterystyki nieliniowej jest dołączone do drugiego wejścia obwodu nieliniowej kwantyzacji (203), którego wyjście jest połączone z sumatorem (204) do syntetyzowania skwantyzowanego sygnału wysokoczęstotliwościowego i sygnału niskoczęstotliwościowego, który to sumator (204) jest dołączony do wyjścia filtru dolnoprzepustowego (201) zespołu (201, 202) rozdzielania sygnału wizyjnego.
12. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że do zacisku wejściowego (1100) układu kwantyzacji nieliniowej (70) jest dołączony zespół filtrów pasmowoprzepustowych (1101 - 110n) do rozdzielania danego sygnału wizyjnego na zespół składowych częstotliowściowych, rozmieszczonych równolegle względem siebie, a do każdego z tych filtrów pasmowoprzepustowych (1101 - 110n) do rozdzielania danego sygnału wizyjnego na zespół składowych częstotliwościowych, rozmieszczonych równolegle względem siebie, a do każdego z tych filtrów pasmowoprzepustowych (1101 - 110n) jest szeregowo dołączony jeden z zespołu obwodów kwantyzacji nieliniowej (1121 - 112n), przy czym wyjścia obwodów kwantyzacji nieliniowej (1121 - 112n) są dołączone do sumatora (1130), który stanowi syntezator zespołu skwantyzowanych składowych częstotliwościowych.
13. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że wejście układu komutacji trybu dyskretnej transforacji cosinus (55) jest dołączone do kalkulatora (53) obliczenia predykcji obrazu, połączonego z układem kompensacji przemieszczenia (64) flagi dyskretnej transformacji cosinus (DCT-FLG) dla obliczenia różnicy między wejściowym sygnałem wizyjnym i sygnałem reprezentującym obraz predykcyjny.
14. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że układ kodowania zmiennoWługościowego (58) stanowi układ kodowania informacji dyskryminacyjnej przełączanej adaptacyjnie charakterystyki nieliniowej.