DE68921949T2

DE68921949T2 - System zur Kodierung eines Bildsignals.

Info

Publication number: DE68921949T2
Application number: DE68921949T
Authority: DE
Inventors: Kenji Sugiyama
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1988-09-16
Filing date: 1989-09-15
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2009-09-16
Also published as: EP0360502A1; JPH0671237B2; EP0360502B1; DE68921949D1; US5184316A; JPH0281525A

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein effizientes Codiersystem und insbesondere auf ein hocheffizientes Codiersystem, welches hocheffizientes Codieren eines kleinen Blockes eines Eingangsbildes durchführen kann.
Halbtonbildsignale, für welche ein typisches Beispiel Fernsehsignale sind, umfassen große Mengen an Information. Daher ist eine Breitbandübertragungsleitung für die Übertragung derartiger Halbtonbildsignale notwendig. Weiter ist ein Volumenspeicher zum Aufnehmen derartiger Halbtonbildsignale notwendig.
Auf der anderen Seite ist die Redundanz, das heißt die Selbst-Korrelation eines derartigen Bildsignales hoch. So sind effiziente Codiersysteme und Verfahren zum Verringern der Redundanz des Bildsignales und zum effizienten Übertragen und Aufnehmen des Bildes untersucht und entwickelt worden.
Typische und fundamentale Verfahren zum Wiedergeben der Redundanz sind eine vorhersagende Codierung und eine Transformations-Codierung und so weiter.
Zuerst ist das vorhersagende Codieren, das heißt die prädiktive Codierung, auf welche auch als eine Differentialcodierung oder eine differentielle Pulscode-Modulation (PCM) Bezug genommen wird, ein Verfahren, welches den augenblicklichen abgetasteten Wert eines Pixels oder Bildelementes aus dem tatsächlichen abgetasteten Wert eines schon codierten Pixels vorhersagt und dann das Codieren eines Vorhersagefehlers bewirkt, das heißt, einer Differenz zwischen dem vorhergesagten Wert und dem tatsächlichen Wert.
Weiter ist das Transformationscodieren ein Verfahren, worin zuerst abgetastete Werte von Daten, die durch ursprüngliche Bildsignale angedeutet werden, mit Bezug auf "Basen" transformiert werden, welche unabhängig voneinander sind oder einander orthogonal schneiden, das heißt eine orthogonale Transformation jedes Blockes von ursprünglichen Bilddaten, die durch ursprüngliche Signale repräsentiert werden, bewirkt, um Komponenten zu erhalten, welche an Charakteristiken der ursprünglichen Bilddaten angepaßt sind und voneinander unabhängig sind und dann Codieren der Komponenten bewirkt wird.
Im nachfolgenden wird die Transformationscodierung im Detail beschrieben werden.
Zuerst wird es bemerkt, daß im allgemeinen niederfrequente Komponenten von Bildsignalen großen Anteil elektrischer Leistung der Bildsignale aufweisen und so Hochfrequenzkomponenten der Bildsignale einen kleinen Anteil der elektrischen Leistung davon aufweisen, aber die letzteren Komponenten eine wichtige Rolle im repräsentieren von Information spielen.
Daher kann die Codierung der ursprünglichen Bildsignale auf effiziente Weise als ein ganzes durchgeführt werden, indem die Bildsignale zuerst in derartige Komponenten transformiert werden, dann Quantisierung von jeder derartigen Komponenten in einer dafür auf geeignete Weise angepassten Art durchgeführt wird, weiter das Resultat der Quantisierung codiert wird, danach die resultierenden Codes an ein empfangendes System übertragen werden und schließlich eine inverse Transformation der übertragenen Codes in dem empfangenen System durchgeführt wird, um das ursprüngliche Bild wiederherzustellen.
So wird in der Transformationscodierung ein ursprüngliches Bild oder Abbild zuerst in Blöcke geteilt, die jeder aus einer geeigneten Anzahl an Pixeln zusammengesetzt ist. Dann wird hinsichtlich jedes der Blöcke eine orthogonale Transformation einer Sequenz von abgetasteten numerischen Werten bewirkt. Das heißt, eine lineare Transformation der Sequenz der abgetasteten Werte wird mit Bezug auf "Basen" durchgeführt, welche an Charakteristiken der ursprünglichen Bildsignale angepaßt sind und voneinander unabhängig sind.
So werden die resultierenden Komponenten (das heißt, die Werte, die durch die Transformation erhalten werden) voneinander unabhängiger, das heißt stärker miteinander unkorreliert, im Vergleich zu den ursprünglichen abgetasteten Werten. Dadurch kann redundante Information verringert werden.
In Kürze ist das prädiktive Codieren ein Verfahren, die Korrelation zwischen den abgetasteten Daten durch einen transformierenden Arbeitsgang in einer "Zeitdimension" zu verringern, und auf der anderen Seite ist das Transformationscodieren ein Verfahren, um die Korrelation durch einen transformierenden Arbeitsgang in einer "Frequenzdimension" zu eliminieren.
Als eine Folge wird die elektrische Leistung auf spezifische Komponenten verteilt, das heißt einen begrenzten Bereich von Komponenten der Bildsignale aufgrund statistischer Eigenschaften der Bildsignale. Dann werden, wobei weiter visuelle Charakteristiken des wiederhergestellten Bildes in Betracht gezogen werden, eine größere Anzahl von Bits den Komponenten zugeordnet, deren elektrische Leistung groß ist und im Gegensatz werden die Komponenten, deren elektrische Leistung klein ist, grob durch die Verwendung einer kleineren Anzahl von Bits quantisiert. Dadurch kann eine Bitrate, das heißt eine Anzahl von Bits pro Block als ein Ganzes verringert werden.
Im allgemeinen ist die Fouriertransformation der orthogonalen Transformation ähnlich. Jedoch wird in dem technischen Gebiet der Bildsignalverarbeitung, hauptsächlich diskrete Cosinustransformation (DCT) verwendet.
Weiter wird die Ordnung der Transformation im allgemeinen als zum Beispiel 4, 8 oder 16 eingestellt. Im allgemeinen wird, je höher die Ordnung der Transformation wird, die Effizienz des Codierens um so größer.
Es sei erwähnt, daß es eine große Menge von Literatur über Transformationscodieren gibt. Zum Beispiel wird das Transformationscodieren detailliert erklärt in "Digital Image Signal Processing" von T. Fukinuki, veröffentlicht von Nikkan Kogyo Shinbunsha, Seiten 179 - 196. Daher werden weitere detaillierte Beschreibungen des Transformationscodierens hierin weggelassen.
Die US-A-4 707 738 offenbart auch ein System, welches das Bild in Blöcke teilt, um eine DCT-Transformation auf jedem durchzuführen. Der Gleichstromkoeffizient wird linear quantisiert und durch einen Neun-Bit-Code codiert. Von den anderen Koeffizienten wird eine Schwelle abgezogen; sie werden durch Division durch einen Parameter D normalisiert, der durch eine Ausgangsraten-regulierende Vorrichtung berechnet wird; und in Übereinstimmung mit einem Huffman-Code codiert.
Jedoch weist herkömmliches Transformationscodieren das folgende Problem auf. In der Tat wird die numerische Effizienz des Codierens höher, wenn die Ordnung der Transformation erhöht wird, aber die subjektive Bildqualität, das heißt die Bildqualität, die durch die tatsächliche visuelle Evaluierung eines wiederhergestellten Bildes erhalten wird, wird nicht immer verbessert.
Die Ursachen hierfür lauten wie folgt. Zuerst wird, wenn die Ordnung der Transformation zunimmt, die Gestalt einer Blockverzerrung eine große, blockähnliche, zu dem Ausmaß, in dem wiederhergestellten Bild auffällig zu sein. Weiter treten Fehler in einem breiten Bereich von peripheren Teilen der Ränder eines Objektes zu einem flachen Teil auf, in welchem das Grauniveau im wesentlichen nicht geändert ist, und so wird die Bildgualität oft verschlechtert.
Weiter werden durch die orthogonale Transformation feine Figuren oder Muster wie dünne Segmente in Komponenten davon zersetzt, um so aus einem Bild zu verschwinden. So wird in dieser Hinsicht die Bildqualität verschlechtert.
Darüber hinaus wird, in dem Fall, wo die Ordnung der Transformation hoch ist, falls nicht die Präzision der Berechnung in einem Codierungssystem jenem der Berechnung in dem decodierenden (empfangenden) System gleich ist, die Bildqualität verschlechtert. Daher ist es in einem derartigen Fall zum Verbessern der Bildqualität notwendig, die Präzision der Berechnung in sowohl dem codierenden System als auch dem empfangenden System hoch auszulegen.
Um die Präzision der Berechnung hoch zu machen, gibt es die Notwendigkeit, die in der Verarbeitung in der Hardware verwendete Wortlänge zu erhöhen. So weist das herkömmmliche Transformationscodieren ein anderes Problem dadurch auf, daß die Größe der Hardware groß wird und die Kosten erhöht werden.
Je höher die Ordnung der Transformation wird, desto augenfälliger sind die Nachteile geworden.
Die vorliegende Erfindung wird ausgeführt, um die Nachteile des herkömmlichen Codiersystems zu mildern.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein in hohem Maß effizientes Codiersystem zu schaffen, welches sehr effizientes Codieren mit einer relativ niedrigen Ordnung der orthogonalen Transformation durchführen kann, einer einfachen Konfiguration und niedrigen Kosten, und ohne die Verschlechterung der subjektiven Bildqualität, wie sie in dem herkömmlichen System verursacht wird, indem die Normalisierung zumindest zweimal durchgeführt wird, das heißt Interblock-Normalisierung und Normalisierung von Daten in jedem Block.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein effizientes Bildsignalcodiersystem geschaffen mit:
einem blockbildenden Mittel, zum Teilen von Eingangssignalen, die abgetastete Werte darstellen, in eine Vielzahl von Blöcken;
einem Orthogonaltransformationsmittel zum Durchführen einer orthogonalen Transformation auf jedem Block von Signalen, die aus dem blockbildenden Mittel ausgegeben werden, Teilen der Resultate der orthogonalen Transformation, die jeden Block darstellen, in eine erste Komponente, die den Mittelwert der Eingangssignale des Blockes repräsentiert, und die anderen Komponenten und Ausgeben der ersten und anderen Komponenten; und
einem ersten normalisierenden Mittel zum Bewirken von Normalisierung des Komponentenausgangs aus dem Orthogonaltransformationsmittel;
dadurch gekennzeichnet, daß für eine Vielzahl von Blöcken das erste normalisierende Mittel zum Bewirken von Interblock-Normalisierung dient, worin eine erste Normalisierung von jedem der ersten Komponenten jedes Blockes der Vielzahl bewirkt wird, und eine zweite Normalisierung von jeder der anderen Komponenten von jedem Block der Vielzahl bewirkt wird, und
dadurch, daß das System weiter ein zweites normalisierendes Mittel zum Bewirken weiterer Normalisierung der anderen Komponenten von jedem Block, der aus dem ersten normalisierenden Mittel ausgegeben ist, umfaßt, worin das zweite normalisierende Mittel die Normalisierung von jedem Block separat bewirkt.
Die erste und zweite Normalisierung werden auf den resultierenden Komponenten (im nachfolgenden manchmal einfach als "Koeffizienten" bezeichnet) der orthogonalen Transformation bewirkt.
Zuerst wird die erste Normalisierung auf allen der Sätzen der "Koeffizienten" bewirkt, wobei jeder Satz der "Koeffizienten" durch die Orthogonaltransformation von jedem der Vielzahl der Blöcke erhalten wird. Weiter werden, durch die erste Normalisierung, die mittleren Komponenten und die Variationskomponenten, welche enge Interblock-Korrelation aufweisen, gemeinsam normalisiert, und so wird eine Normalisierung, die Interblock-Korrelation verwendet, auf den "Koeffizienten" bewirkt.
Weiter wird die zweite Normalisierung auf nur den Variationskomponenten von jedem Block abgetasteter Werte, die orthogonal transformiert sind, bewirkt. So wird, im Vergleich mit der ersten Normalisierung, die zweite Normalisierung auf kleineren Blöcken bewirkt. Dadurch können nutzlose Bereiche von "Koeffizienten" eliminiert werden. Weiter kann Quantisierung mit einer Präzision, die den visuellen Charakteristiken angemessen ist, bewirkt werden.
Dadurch wird die Effizienz des Codierens wesentlich erhöht. Weiter kann die Ordnung der Transformation relativ niedrig sein. Darüber hinaus kann die Verschlechterung der subjektiven Bildqualität, wie sie in dem herkömmlichen System verursacht wird, eliminiert werden. Überdies kann das Codieren mit einer einfachen Konfiguration bei niedrigen Kosten bewirkt werden.
Andere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines exemplarischen Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen ersichtlich werden, in welchen ähnliche Bezugszeichen ähnliche oder entsprechende Teile über verschiedene Ansichten hindurch bezeichnen, und in welchen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm ist, das ein in hohem Maß effizientes Codiersystem zeigt, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 2 ein Blockdiagramm ist, das ein erstes normalisierendes Mittel des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3(A), (B) und (C) Diagramme jeweils zum Veranschaulichen einer Operation des normalisierenden Mittels von Fig. 2 sind;
Fig. 4 ein Blockdiagramm ist, das ein zweites normalisierendes Mittel des Ausführungsbeispiels von Fig. 1 zeigt; und
Fig. 5 ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Operation des zweiten normalisierenden Mittels von Fig. 3 ist.
Im nachfolgenden wird ein exemplarisches Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, in dem auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
In Fig. 1 ist ein hocheffizientes Codiersystem gezeigt, das die vorliegende Erfindung veranschaulicht. Wie in dieser Figur gezeigt ist, werden Eingangssignale (im nachfolgenden manchmal als eingebende Signale mit abgetastetem Wert bezeichnet), die abgetastete Werte darstellen, aus einem Eingangsanschluß 1 eingegeben und zu einer blockbildenden Vorrichtung 2 geliefert. Diese blockbildende Vorrichtung 2 teilt die Eingangssignale der abgetasteten Werte, welche üblicherweise aus Bildsignalen in der Reihenfolge von Pixeln abgetastet werden, die durch eine Rasterabtastung abgetastet werden, in eine Vielzahl von Blöcken durch den Gebrauch von Zeilenspeichern, dann gibt die Vorrichtung 2 die Eingangssignale der abgetasteten Werte in der Reihenfolge von Blöcken aus.
Weiter werden die Ausgangssignale der blockbildenden Vorrichtung 2 zu einer orthogonal transformierenden Vorrichtung 3 gespeist, welche jeden Block orthogonal transformiert und "Koeffizienten" der Anzahl ausgibt, welche die gleiche wie jene der abgetasteten Werte ist, die darin eingegeben werden. Einer der "Koeffizienten" ist eine mittlere Komponente (das heißt eine Gleichstromkomponente oder "-Koeffizient") , und alle der anderen sind Variationskomponenten (Wechselstromkomponenten oder "-Koeffizienten").
Darüber hinaus werden die Ausgangssignale der orthogonal transformierenden Vorrichtung 3, die die Gleichstrom- und die Wechselstrom-"Koeffizienten" repräsentieren, an eine erste normalisierende Vorrichtung 4 geliefert, deren Operation im nachfolgenden detailliert beschrieben werden wird.
Die erste normalisierende Vorrichtung 4 bewirkt die Interblock-Normalisierung der eingegebenen Gleichstrom-"Koeffizienten" und der eingegebenen Wechselstrom-"Koeffizienten", indem respektive verschiedene Verfahren verwendet werden. Überdies gibt die erste normalisierende Vorrichtung 4 die Gleichstrom-"Koeffizienten" und Wechselstrom-"Koeffizienten" aus, die wie oben beschrieben normalisiert sind.
Es sei erwähnt, daß die konkreten normalisierenden Verfahren auf detaillierte Weise in den japanischen provisorischen Patentanmeldungsveröffentlichungen Nr. 63-56867 und 63-62417 beschrieben sind. Daher werden detaillierte Beschreibungen der normalisierenden Verfahren hierin weggelassen.
Als nächstes werden die Ausgangssignale der ersten normalisierenden Vorrichtung 4, die die Gleichstrom-"Koeffizienten" und die Wechselstrom-"Koeffizienten" darstellen, an die quantisierende Vorrichtung 5 geliefert, worauf die Gleichstrom-"Koeffizienten" quantisiert werden. Weiter werden die quantisierten Signale aus der quantisierenden Vorrichtung 5 durch einen Ausgangsanschluß 6 zu einem decodierenden System als Gleichstrominformation geliefert.
Auf der anderen Seite werden die Ausgangssignale der ersten normalisierenden Vorrichtung 4, die die Wechselstrom-"Koeffizienten" darstellen, an eine zweite normalisierende Vorrichtung 7 geliefert, deren Operation im nachfolgenden beschrieben werden wird. Die zweite normalisierende Vorrichtung 7 normalisiert die Wechselstrom-"Koeffizienten" jedes Blockes und gibt die normalisierten Wechselstrom-"Koeffizienten" aus.
Dann werden die Ausgangssignale der zweiten normalisierenden Vorrichtung 7, die die normalisierten Wechselstrom-"Koeffizienten" darstellen, an eine quantisierende Vorrichtung 8 gespeist. Weiter werden Ausgangssignale der Vorrichtung 8, die die quantisierten Signale darstellen, durch einen Anschluß 9 zu dem decodierenden System als Wechselstrominformation gespeist.
Zusätzlich ist Information bezüglich des maximalen Wertes und des minimalen Wertes der "Koeffizienten" für das decodierende System notwendig. So wird quantisierte normalisierende Information, die aus der ersten normalisierenden Vorrichtung 4 und der zweiten normalisierenden Vorrichtung 7 ausgegeben wird, durch die jeweiligen Ausgangsanschlüsse 10 und 11 zu dem decodierenden System geliefert.
Als nächstes wird der Betrieb der ersten normalisierenden Vorrichtung 4 im nachfolgenden mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 beschrieben werden.
Zuerst werden, wie in Fig. 2 gezeigt, die Ausgangssignale der orthogonal transformierenden Vorrichtung 3, die die Gleichstrom-"Koeffizienten" und die Wechselstrom- "Koeffizienten" darstellen, an Eingangsanschlüsse 12 bzw. 13 eingegeben. Dies ist der Fall, weil die Eigenschaften der Gleichstrom-"Koeffizienten" von jenen der Wechselstrom-"Koeffizienten" verschieden sind, und so ein Verfahren zur Verarbeitung der Gleichstrom-"Koeffizienten" von einem Verfahren zum Verarbeiten der Wechselstrom-"Koeffizienten" verschieden sein sollte, wie unten beschrieben werden wird.
Ein Gleichstrom-"Koeffizient" stellt einen Mittelwert der abgetasteten Werte innerhalb eines Blockes dar und wird daher verarbeitet, indem die maximalen und die minimalen Werte in einem Verfahren verwendet werden, welches das gleiche wie ein Verfahren zum Normalisieren der gemeinsamen abgetasteten Werte ist.
Auf der anderen Seite wird in dem Fall der Wechselstrom-"Koeffizienten" ein Mittelwert der Vielzahl der Wechselstrom-"Koeffizienten" näherungsweise 0 betragen und nicht in Betracht gezogen. So werden die absoluten Werte der Wechselstrom-"Koeffizienten" verarbeitet.
Zum Beispiel werden, in dem Fall einer eindimensionalen orthogonalen Transformation vierter Ordnung ein Gleichstrom-"Koeffizient" und drei Wechselstrom-"Koeffizienten" aus der orthogonal transformierenden Vorrichtung 3 mit Bezug auf jeden einer Vielzahl von Blöcken (in diesein Fall vier Blöcken) wie in Fig. 3(A) gezeigt ausgegeben.
Im nachfolgenden wird eine Betätigung der normalisierenden Vorrichtung 4 in einem derartigen Fall beispielsweise beschrieben werden. Fig. 3(B) zeigt nur die Gleichstrom-"Koeffizienten". Weiter werden die Gleichstrom- "Koeffizienten" an eine Minimalwert nachweisende Vorrichtung 14 und an eine Maximalwert nachweisende Vorrichtung 15 geliefert, worauf der minimale Wert und der maximale Wert der Gleichstrom-"Koeffizienten" von Blökken seriell eingegeben werden. Auf den Abschluß des Nachweises werden die nachweisenden Vorrichtungen 14 und 15 durch ein zurücksetzendes Signal zum Verarbeiten von Signalen zurückgesetzt, die die abgetasteten Werte repräsentieren, welche Signale an die normalisierende Vorrichtung 4 das nächste Mal eingegeben werden.
Weiter werden die so nachgewiesenen maximalen und minimalen Werte an einen Subtrahierer 16 geliefert, worauf der minimale Wert von dem maximalen Wert subtrahiert wird, um einen Differenzwert d&sub1; zwischen ihnen wie in Fig. 3(B) gezeigt zu erhalten.
Auf der anderen Seite werden die Signale, die die Wechselstrom-"Koeffizienten" darstellen, an eine Absolutwert berechnende Vorrichtung 17 geliefert, worauf die zwölf Wechselstrom-"Koeffizienten" (die erhalten werden, indem drei Wechselstrom-"Koeffizienten" von jedem der Blöcke Nr. 1 bis 4 zusammengenommen werden) übertragen werden, um absolute Werte davon zu erhalten. Da die Spitzenwerte der Wechselstrom-"Koeffizienten", die zu den absoluten Werten übertragen sind, zur Hälfte im Vergleich mit den Spitze-zu-Spitze-Werten der nicht übertragenen Wechselstrom-"Koeffizienten" verringert sind, werden die Werte, die durch Verdopplung derartiger Spitzenwerte erhalten werden, aus der Vorrichtung 17 ausgegeben, wie in Fig. 3(C) gezeigt.
Die Ausgangssignale der Absolutwert berechnenden Vorrichtung 17 werden dann an eine Maximalwert nachweisende Vorrichtung 18 geliefert, worauf ein Maximalwert d&sub2; der Wechselstrom-"Koeffizienten" von seriell eingegebenen Blöcken Nr. 1 bis 4 nachgewiesen wird. Danach wird die Vorrichtung 18 durch ein zurücksetzendes Signal zur Eingabe der nächsten Signale zurückgesetzt, die abgetastete Werte repräsentieren.
Sowohl der Wert der Differenz d&sub1; der Gleichstrom-"Koeffizienten" als auch der Maximalwert d&sub2; der Wechselstrom-"Koeffizienten" stellt Variationswerte dar. Daher haben die Werte d&sub1; und d&sub2; ähnliche Eigenschaften und können gemeinsam miteinander behandelt werden. So werden beide der Signale, die die Werte d&sub1; und d&sub2; repräsentieren, an einen nichtadditiven Mischer (NAM) 19 gespeist, worauf ein größerer von ihnen als ein Variationswert d&sub3; ausgewählt wird. Das NAM wirkt in einer derartigen Weise, um einen größeren der Werte, die durch zwei Eingangssignale dargestellt sind, die simultan daran eingegeben werden, auszuwählen, und ein Signal auszugeben, das den ausgewählten Wert repräsentiert.
Der Variationswert d&sub3; und der Minimalwert (das heißt der repräsentative Niveauwert), der durch die Minimalwert nachweisende Vorrichtung 14 erfaßt wird, werden an eine Vektorquantisierungsvorrichtung 20 geliefert, welche Vektorquantisierung der darin eingegebenen Werte durchführt. Daher kann die Menge der Daten auf substantielle Weise verringert werden.
Es sei erwähnt, daß die Anzahl der Bits, die für die Quantisierung erforderlich ist, durch ein zweidimensionales Vektorquantisierungssystem weiter verringert werden kann, das durch den Anmelder der vorliegenden Anmeldung in der japanischen provisorischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 63-62417 vorgeschlagen worden ist.
Weiter werden der repräsentative Niveauwert und der Variationswert, die durch die Vektorquantisierungsvorrich- tung 20 quantisiert sind, vermöge des Ausgangsanschlusses 10 zu dem decodierenden System als die normalisierende Information geliefert, und auch an eine das ursprüngliche Signal regenerierende Vorrichtung 21, worauf die ursprünglichen Signale aus den quantisierten Signalen regeneriert werden, und der minimale Wert (das heißt, der Wert des repräsentativen Niveaus) m und der Variationswert Vd, dessen Daten verringert sind, werden erhalten.
Darüber hinaus werden Ausgangssignale der regenerierenden Vorrichtung 21, die den Minimalwert m repräsentieren, an einen Subtrahierer 22 geliefert.
Überdies werden die Signale, die aus dem Eingangsanschluß 12 eingegeben werden, die den Gleichstrom-"Koeffizienten" repräsentieren, an eine Verzögerungsvorrichtung 23 gespeist. So werden Ausgangssignale der Verzögerungsvorrichtung 23 um eine geeignete Zeit verzögert, bis Verarbeitung aller der "Koeffizienten" abgeschlossen ist, und dann an den Subtrahierer 22 geliefert, welcher den minimalen Wert m subtrahiert, der durch das Ausgangssignal der regenerierenden Vorrichtung 21 aus den Gleichstrom-"Koeffizienten", die durch das Ausgangssignal der Verzögerung 23 angedeutet sind, angezeigt sind, und erhält so Gleichstrom-"Koeffizienten" Ca.
Durch diese Operation wird der Minimalwert des Gleichstrom-"Koeffizienten" 0 und die Niveaus der Gleichstrom-"Koeffizienten" durchweg verschoben. So werden exzessive oder überflüssige Daten reduziert.
Weiter werden die Ausgangssignale des Subtrahierers 22, die die Gleichstrom-"Koeffizienten" Ca repräsentieren, und jene der regenerierenden Vorrichtung 21, die den Variationswert Vd repräsentieren, an einen Dividierer 24 geliefert, worauf die folgende Division bewirkt wird: Ca ÷ Vd. So werden die Gleichstrom-"Koeffizienten" derart normalisiert, daß die Größe der Gleichstrom-"Koeffizienten" innerhalb eines Bereichs von 0 bis 1 gelegt wird. Signale, die die normalisierten Gleichstrom-"Koeffizienten" repräsentieren, werden aus einem Ausgangsanschluß 25 ausgegeben.
Auf der anderen Seite werden die Signale, die die Wechselstrom-"Koeffizienten" darstellen, aus dem Eingangsanschluß 13 zu einer Verzögerungsvorrichtung 26 geliefert und um eine geeignete Zeit verzögert, bis zur Verarbeitung aller der "Koeffizienten".
Überdies werden die Ausgangssignale der Verzögerungsvorrichtung 26, die die Wechselstrom-"Koeffizienten" Cb repräsentieren, an einen Teiler 27 geliefert, worauf die folgende Division durch die Verwendung des Variationswertes Vd bewirkt wird, der durch die Ausgangssignale der regenerierenden Vorrichtung 21 angezeigt wird: Cb ÷ Vd. So werden die Wechselstrom-"Koeffizienten" derart normalisiert, daß die Größen der Wechselstrom-"Koeffizienten" innerhalb eines Bereiches von 0 bis 1 gebracht werden. Signale, die die normalisierten Wechselstrom-"Koeffizienten" repräsentieren, werden aus einem Ausgangsanschluß 28 ausgegeben.
Als nächstes wird eine Operation der zweiten normalisierenden Vorrichtung 7 im nachfolgenden beschrieben werden, indem auf Fig. 4 und 5 Bezug genommen wird.
Wie in Fig. 4 gezeigt, werden die Ausgangssignale der ersten normalisierenden Vorrichtung 4, die die Wechselstrom-"Koeffizienten" repräsentieren, aus einem Eingangsanschluß 29 zu einer Absolutwert berechnenden Vorrichtung 30 eingegeben, worauf die absoluten Werte der Wechselstrom-"Koeffizienten" berechnet werden.
Weiter werden Ausgangssignale der Absolutwert berechnenden Vorrichtung 30 an eine Maximalwert berechnende Vorrichtung 31 geliefert, worauf die maximalen Werte d&sub4; der Wechselstrom-"Koeffizienten" von jedem der Blöcke Nr. 1 bis 4 nachgewiesen werden. Dann wird die Maximalwert nachweisende Vorrichtung 31 zurückgesetzt, indem die Signale zum Empfangen der nächsten abgetasteten Werte zurückgesetzt werden.
Überdies werden die Signale, die die maximalen Werte d&sub4; repräsentieren, an eine quantisierende Vorrichtung 32 gespeist, wodurch exzessive oder überflüssige Daten verringert werden.
Es sei erwähnt, daß in dem Fall der zweiten normalisierenden Vorrichtung 7 nur Wechselstrom-"Koeffizienten" verarbeitet werden. Weiter gibt es nur einen Wert Pro Block als die normalisierende Information. So ist in diesem Fall die Quantisierung keine Vektorquantisierung, sondern Skalarquantisierung. Dadurch kann der Aufbau des Systems vereinfacht werden.
Ausgabesignale der quantisierenden Vorrichtung 32 werden durch den Ausgangsanschluß 11 zu dem decodierenden System als Signale geliefert, die durch die normalisierende Information angedeutet werden, und werden auch an eine das ursprüngliche Signal regenerierende Vorrichtung 33 geliefert, worauf die ursprünglichen Signale aus den quantisierten Signalen regeneriert oder wiedergegeben werden. So wird ein Variationswert Ve erhalten, dessen Daten reduziert sind. Die Ausgabesignale der regenerierenden Vorrichtung 33, die den Variationswert Ve andeuten, werden an einen Teiler 35 gespeist.
Unterdessen werden die Signale, die an dem Eingangsanschluß 29 eingegeben werden, die die Wechselstrom-"Koeffizienten" repräsentieren, an eine Verzögerungsvorrichtung 34 geliefert und um eine geeignete Zeit verzögert.
Die Ausgangssignale der Verzögerungsvorrichtung 34, die die Wechselstrom-"Koeffizienten" Cf andeuten, werden an den Teiler 35 geliefert, worauf die folgende Division bewirkt wird, indem der Variationswert Ve verwendet wird, der durch die Ausgabesignale der regenerierenden Vorrichtung 33 angezeigt wird: Cf ÷ Ve. So werden die Wechselstrom-"Koeffizienten" normalisiert, indem der Variationswert Ve verwendet wird. Signale, die die normalisierten Wechselstrom-"Koeffizienten" repräsentieren, werden aus einem Ausgangsanschluß 36 ausgegeben.
Daher wird das obige Verarbeiten durch die zweite norinalisierende Vorrichtung derart bewirkt, daß das Maximum der absoluten Werte von "Koeffizienten" von jedem Block konstant ist. Dadurch wird im Vergleich mit dem herkömmlichen Codieren akkuratere Normalisierung der "Koeffizienten" von jedem Block erreicht, indem das erste und zweite normalisierende Verarbeiten, wie oben beschrieben, bewirkt wird.
Als eine Folge wird im Fall des hocheffizienten Codiersystems der vorliegenden Erfindung die Normalisierung zweimal auf den Variationskomponenten bewirkt. Weiter kann die Präzision der Normalisierung, die durch jede der ersten und zweiten normalisierenden Vorrichtungen bewirkt werden soll, niedriger als jene der Normalisierung in dem Fall sein, wo die Normalisierung nur einmal bewirkt wird, wie in dem herkömmlichen Codiersystem. So ist in dem Fall des hocheffizienten Codiersystems der vorliegenden Erfindung die Menge an Daten oder Information, die zur Normalisierung erforderlich ist, nicht so groß.
Weiter wird, wie oben beschrieben, in dem Ausführungsbeispiel der ersten normalisierenden Vorrichtung von Fig. 2 der Minimalwert an die Vektorquantisierungsvorrichtung als der repräsentative Wert geliefert. Es ist jedoch ersichtlich für Fachleute, daß der Maximalwert oder der mittlere Wert anstelle des Minimalwertes an die Vektorquantisierungsvorrichtung als der repräsentative Wert geliefert werden kann.
Überdies kann das hocheffiziente codierende System der vorliegenden Erfindung hohe Effizienz erreichen, welche im wesentlichen der Effizienz des herkömmlichen Codiersystems selbst in dem Fall der Verwendung von Blöcken einer Größe, die kleiner als die Größe von Blöcken ist, die für eine orthogonale Transformation in dem herkömmlichen Codiersystem verwendet wird, gleicht.
Überdies kann ein hocheffizientes Codiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das Blöcke einer derartigen Größe für Orthogonaltransformation verwendet, normalisierende Information aufweisen und adaptive Quantisierung realisieren, die normalisierende Information verwendet.

Claims

1. Ein effizientes Bildsignal codierendes System mit:

einem blockbildenden Mittel (2) zum Teilen von Eingangssignalen, die abgetastete Werte repräsentieren, in eine Vielzahl von Blöcken;

einem orthogonalen Transformationsmittel (3) zum Durchführen einer orthogonalen Transformation auf jedem Block von Signalen, die aus dem blockbildenden Mittel (2) ausgegeben werden, Teilen der Resultate der orthogonalen Transformation, die jeden Block repräsentieren, in eine erste Komponente, die den mittleren Wert der Eingangssignale des Blockes repräsentiert, und die anderen Komponenten, und Ausgeben der ersten und anderen Komponenten; und

einem ersten normalisierenden Mittel (4) zum Bewirken von Normalisierung der Komponenten, die aus dem orthogonalen Transformationsmittel (3) ausgegeben sind,

dadurch gekennzeichnet, daß für eine Vielzahl von Blöcken das erste normalisierende Mittel (4) zur Bewirkung von Interblock-Normalisierung dient, worin eine erste Normalisierung von jeder der ersten Komponenten jedes Blockes der Vielzahl bewirkt ist, und eine zweite Normalisierung von jeder der anderen Komponenten von jedem Block der Vielzahl bewirkt ist, und

dadurch, daß das System weiter ein zweites normalisierendes Mittel (7) zum Bewirken weiterer Normalisierung der anderen Komponenten von jedem Block, die aus dem normalisierenden Mittel ausgegeben sind, umfaßt, worin das zweite normalisierende Mittel die Normalisierung von jedem Block separat bewirkt.

2. Ein System nach Anspruch 1, worin die ersten Komponenten der Blöcke der Vielzahl normalisiert sind, indem ein konstanter Wert (m) abgezogen ist, welcher für die ersten Komponenten der Blöcke der Vielzahl repräsentativ ist, und durch einen Variationswert (Vd) skaliert ist, und die anderen Komponenten der Blöcke der Vielzahl nur normalisiert sind, indem durch den gleichen Variationswert (Vd) skaliert ist.

3. Ein System nach Anspruch 1 oder 2, worin das erste normalisierende Mittel (4) ein Vektorquantisierungsmittel (20) zum Quantisieren eines repräsentierenden Wertes (m) und eines Variationswertes (Vd) umfaßt, welcher der größere von auf der einen Seite zweimal dem maximalen absoluten Wert der anderen Komponenten aller der Blöcke der Vielzahl und der Differenz zwischen den maximalen und minimalen Werten der ersten Komponenten aller Blöcke der Vielzahl ist.

4. Ein System nach Anspruch 2 oder 3, worin der konstante repräsentierende Wert (m) der minimale Wert der ersten Komponenten aller Blöcke der Vielzahl ist.

5. Ein System nach einem der Ansprüche 2, 3 und 4, worin das erste normalisierende Mittel (4) weiter ein regenerierendes Mittel (21) zum Regenerieren des ursprünglichen des konstanten repräsentierenden Wertes und des ursprünglichen des Variationswertes aus dem quantisierten repräsentativen Wert und dem quantisierten Variationswert und Ausgeben der regenerierten Werte umfaßt, und ein subtrahierendes Mittel (22) zum Subtrahieren des regenerierten repräsentativen Wertes aus dem Wert der ersten Komponenten.

6. Ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das zweite normalisierende Mittel (7) ein quantisierendes Mittel (32) zum Quantisieren des maximalen absoluten Wertes der anderen Komponenten von jedem der Blöcke umfaßt.