DE69521238T2

DE69521238T2 - Bilddatenquantisierung in Bildkomprimierung

Info

Publication number: DE69521238T2
Application number: DE69521238T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Ohtsuki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 2002-01-10
Anticipated expiration: 2015-03-31
Also published as: EP0680221A2; KR950035434A; EP0680221B1; US5654760A; US5739863A; EP0680221A3; CA2145834A1; DE69521238D1

Description

Die Erfindung betrifft die Bilddatenquantisierung bei der Bildkomprimierung.
Das System der Moving Picture Experts Group (MPEG 1, MPEG 2) wurde als internationaler Standard für die hocheffiziente Kodierung und Dekodierung von Bewegtbildern vorgeschlagen. In dem MPEG-System sind drei Bildtypen definiert: 1-Bilder, die für sich, d. h. isoliert kodiert werden, P-Bilder, die durch Vorwärtsprädiktion aus einem Referenzbild kodiert werden, wobei das Referenzbild ein I-Bild oder ein P-Bild sein kann, und B-Bilder, die bidirektional durch Vorwärts- und Rückwärtsprädiktion aus zwei Referenzbildern kodiert werden. Eine typische Sequenz kodierter Bilder in zeitlicher Reihenfolge ist z. B. I B B P B B P B B I B B...
Ein Bild wird in Makroblöcke unterteilt. Ein I-Bild enthält lntra-Makroblöcke. P-Bilder bzw. B-Bilder enthalten Makroblöcke, die keine Intra-Makroblöcke sind (Non-Intra-Makroblöcke).
Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Videokodierer nach dem MPEG-System. Datenblöcke, die ein I-Bild repräsentieren, werden dem Eingang 100 und dann dem Subtrahierer 107 zugeführt. Da ein I-Bild nicht aus einem Referenzbild prädiziert wird, leitet der Subtrahierer 107 die I-Bild-Datenblöcke einfach weiter zu der DCT-Schaltung 101, die die Bilddatenblöcke orthogonal in Koeffizientendatenblöcke transformiert und diese Koeffizientendatenblöcke dem Quantisierer 102 zuführt.
Der Quantisierer 102 quantisiert die I-Bild-Koeffizientendaten mit einer Quantisierungsstufenhöhe, die von der Quantisierungs-Steuerschaltung 102 ausgewählt wird. Die Quantisierungsstufenhöhe kann auch als Quantisierungsskala bezeichnet werden. Die quantisierten Koeffizientendaten werden in der VLC-Schaltung 103 mit variabler Länge kodiert, z. B. mit einem zweidimensionalen Huffman-Code, und dem Puffer 110 zugeführt. Eine Pufferbelegungs-Detektorschaltung 117 überwacht den Prozentsatz der Pufferkapazität, der von den kodierten Daten benutzt wird, und liefert eine Pufferbelegungsinformation an die Quantisierungs-Steuerschaltung 108, die die Quantisierungsstufenhöhe so auswählt, daß die Menge der kodierten Daten in dem Puffer 110 dessen Kapazität nicht übersteigt, d. h. daß der Puffer 110 nicht überläuft. Die kodierten Daten werden dem Ausgang 114 zur Übertragung oder Aufzeichnung zugeführt.
Die quantisierten Koeffizientendaten werden außerdem der inversen Quantisierschaltung 109 zugeführt, die die quantisierten Daten dequantisiert, um rekonstruierte Koeffizientendaten zu erzeugen. Die inverse DCT-Schaltung 111 unterzieht die rekonstruierten Koeffizientendaten einer inversen orthogonalen Transformation, um rekonstruierte Bilddatenblöcke zu erzeugen, und führt diese Bilddatenblöcke dem Vollbildspeicher 105 zu, in dem sie als lokal dekodiertes Referenzbild gespeichert werden.
Anschließend werden dem Eingang 100 und damit der Bewegungsdetektorschaltung 104 Datenblöcke zugeführt, die entweder ein B-Bild oder ein P-Bild repräsentieren. Die Bewegungsdetektorschaltung 104 detektiert die Bewegung innerhalb der zugeführten Datenblöcke und erzeugt Bewegungsvektoren zwischen den eingegebenen B- oder P-Bildblöcken und den gespeicherten Referenzbildblöcken. Die Bewegungsvektoren werden der Bewegungskompensationsschaltung 113 zugeführt. Das in dem Vollbildspeicher 105 gespeicherte Referenzbild wird in der Schaltung 113 einer Bewegungskompensation unterzogen, d. h. unter Verwendung der Bewegungsvektoren modifiziert, um prädizierte Bilddaten zu erzeugen, die dem Subtrahierer 107 und dem Addierer 112 zugeführt werden. Der Subtrahierer 107 subtrahiert die prädizierten Bilddaten von den Eingangsbilddaten, um Differenzdaten zu erzeugen, die orthogonal transformiert, quantisiert und einer variablen Längen kodierung unterzogen werden, wie dies oben allgemein beschrieben wurde. Die quantisierten Eingangsbilddaten werden außerdem der inversen Quantisierschaltung 109 und der inversen DCT- Schaltung 111 zugeführt, um rekonstruierte Differenzdaten zu erzeugen, die in dem Addierer 112 zu den Bilddaten des bewegungskompensierten Referenzbilds addiert werden. Das Ergebnis wird in den Vollbildspeicher 105 als neues Referenzbild gespeichert.
Um aus dem Puffer 110 Daten mit einer vorbestimmten Rate zu erzeugen, ist es notwendig, daß in dem Kodierer von Fig. 1 die Menge der kodierten Daten pro vorbestimmter Zeitperiode auf eine vorbestimmte Menge begrenzt wird. Der Begrenzungsprozeß arbeitet so, daß eine grobe Quantisierungsstufenhöhe gewählt wird, wenn die Menge der kodierten Daten in dem Puffer 110 groß ist, und eine feine Quantisierungsstufenhöhe, wenn die Menge der kodierten Daten in dem Puffer 110 klein ist.
Die Vergrößerung der Quantisierungsstufenhöhe auf einen groben Wert verringert die Menge der kodierten Daten, beeinträchtigt aber auch die Qualität des rekonstruierten Bildes. Für Bilder, die eine Menge an Information enthalten, stellt diese Qualitätsverschlechterung ein ernstes Problem dar.
Die Verkleinerung der Quantisierungsstufenhöhe auf einen feinen Wert vergrößert die Menge der kodierten Daten und reduziert auch die Qualitätsverschlechterung des rekonstruierten Bildes. Für Bilder, die wenig Information enthalten, ist die Qualitätsverschlechterung kein so ernstes Problem, und die Reduzierung der Menge der kodierten Daten ist wünschenswert.
Für die Wahl der optimalen Quantisierungsstufenhöhe ist es also notwendig, sowohl die Bildqualität als auch die Pufferbelegung in Rechnung zu stellen.
Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 490 539 beschreibt eine Vorrichtung zur Quantisierungssteuerung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Quantisierungssteuerung, ein Verfahren zur Quantisierungssteuerung und eine Kodiervorrichtung zur Verfügung, wie sie in Anspruch 1, 10 bzw. 19 angegeben sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der anliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben, in denen gleiche Teile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Videobildkodierer als Blockdiagramm,
Fig. 2 und 3 zeigen Blockdiagramme von Videobildkodierern nach Ausführungsbeispielen der Erfindung,
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm einer Rauschschätzschaltung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm einer Quantisierungsstufenhöhen-Steuerschaltung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 6 und 7 zeigen Ouantisierungstabellen, die bei der Quantisierung von Intra-Makroblöcken bzw. von Non-Intra-Makroblöcken benutzt werden,
Fig. 8A und 8B zeigen Grafiken von Quantisierungsrauschen ohne Sättigung,
Fig. 9A und 9B zeigen Grafiken von Quantisierungsrauschen mit Sättigung,
Fig. 10A bis 10C zeigen Grafiken, auf die bei der Erläuterung der Prädiktion einer Quantisierungsrauschkurve für Quantisierungsrauschen ohne Sättigung Bezug genommen wird,
Fig. 11A bis 11C zeigen Grafiken, auf die bei der Erläuterung der Prädiktion einer Quantisierungsrauschkurve für Quantisierungsrauschen mit Sättigung Bezug genommen wird,
Fig. 12A bis 12D zeigen Grafiken, auf die bei der Erläuterung der Auswahl einer Quantisierungsstufenhöhe in Abhängigkeit von der prädizierten Quantisierungsrauschkurve und einem spezifizierten Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) Bezug genommen wird.
In einem Kodierer nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Quantisierungsrauschkurve, die aus der Quantisierung eines Koeffizientendatenblocks resultiert, geschätzt und zusammen mit einem spezifizierten minimalen Rauschwert dazu benutzt, die Quantisierungsstufenhöhe auszuwählen, die zur Quantisierung des Koeffizientendatenblocks tatsächlich verwendet wird. Da die Bildqualität in die Auswahl der Quantisierungsstufenhöhe einbezogen wird, haben die rekonstruierten Bilder eine bessere Bildqualität.
Im folgenden werden Kodierer gemäß der Erfindung beschrieben, die dem MPEG 2-System entsprechen. Es sei hier angemerkt, daß auch Kodierer in Betracht gezogen werden, die nach anderen Systemen arbeiten.
Es sei nun auf die Zeichnungen und insbesondere auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein Kodierer gemäß der Erfindung dargestellt ist. Das in Fig. 2 dargestellte Gerät gleicht dem in Fig. 1 dargestellten Gerät, enthält aber zusätzlich die Rauschschätzschaltung 15. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Beschreibung von Elementen der Anordnung von Fig. 2, die Elementen von Fig. 1 entsprechen, verzichtet.
Die Schätzschaltung 15 von Fig. 2 nimmt aus der DCT-Schaltung 1 einen Koeffizientendatenblock auf, um das Rauschen bei verschiedenen Quantisierungsstufenhöhen abzuschätzen, wie dies oben beschrieben wurde, und der Quantisierungs-Steuerschaltung 8 eine prädizierte Rauschkurve zuzuführen. In anderen Ausführungsbeispielen kann das Quantisierungsrauschen auch direkt aus den Eingangsbilddaten statt aus den Koeffizientendaten geschätzt werden.
Die Quantisierungs-Steuerschaltung 8 wählt auf der Basis der prädizierten Rauschkurve und der Belegung des Puffers 10 eine Quantisierungsstufenhöhe aus. Die Pufferbelegung wird mit Hilfe der Pufferbelegungs-Detektorschaltung 17 an die Quantisierungs-Steuerschaltung 8 zurückgemeldet.
Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Kodierers. In dem Kodierer von Fig. 3 wird nicht die tatsächliche Pufferbelegung zurückgemeldet, die Pufferbelegungs-Schätzschaltung 17A prädiziert vielmehr die Pufferbelegung aus den Eingangsbilddaten und meldet die prädizierte Pufferbelegung vorwärts an die Quantisierungs-Steuerschaltung 8.
Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der Rauschschätzschaltung 15. Ein Koeffizientenblock wird generell einer Sättigungsrausch-Schätzschaltung und einer Sättigungs-Quantisierungsstufen- Schätzschaltung zugeführt. Die Funktion dieser Schätzschaltung wird weiter unten erläutert. Eine Rauschkurven-Schätzschaltung benutzt das geschätzte Sättigungsrauschen und die geschätzte Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe zur Erzeugung einer prädizierten Rauschkurve. Die Rauschdetektorschaltung kann in der Praxis in Hardware oder in Software realisiert werden.
Fig. 6 und 7 zeigen Quantisierungsmatrizen, die in dem MPEG-Kodierer von Fig. 2 für lntra- Makroblock- bzw. für Non-Intra-Makroblock-Koeffizienten benutzt werden. Die Matrix von Fig. 6 wird als wI(i,j) bezeichnet, die Matrix von Fig. 7 als wN(i,j).

Quantisierungsrauschen

Im folgenden wird das durch die Quantisierung von Koeffizientenblöcken eingeführte Rauschen diskutiert.
Hierbei werden für mathematische Symbole die folgenden Übereinkünfte benutzt:
/ Teilen einer ganzen Zahl und Runden (Weglassen) des Bruchteils auf Null.
// Teilen einer ganzen Zahl und Runden des Bruchteils auf die nächste ganze Zahl. Ein Bruchteil von 0,5 wird von 0 weggerundet.
% Wert des Restes der Division von ganzen Zahlen.
sign(ARG) Falls ARG eine positive Zahl ist, ist sign(ARG) = 1.
Falls ARG gleich Null ist, ist sign(ARG) = 0.
Falls ARG eine negative Zahl ist, ist sign(ARG) = -1.
Die Quantisierung eines Koeffizienten umfaßt die Division durch die Quantisierungsstufenhöhe und das Runden des Ergebnisses auf eine ganze Zahl und wird durch die folgende Gleichung beschrieben:
(1) Q_COEF = COEF // QS,
worin COEF ein unquantifizierter Koeffizient, QS eine Quantisierungsstufenhöhe und Q_COEF ein quantisierter Koeffizient ist.
Die inverse Quantisierung oder Dequantisierung umfaßt das Multiplizieren eines quantisierten Koeffizienten mit einer Quantisierungsstufenhöhe und wird durch die folgende Gleichung beschrieben:
(2) COEF_RECON = Q_COEF · QS,
worin COEF_RECON ein rekonstruierter Koeffizient ist.
Das durch die Quantisierung eingeführte Rauschen ist die Differenz zwischen dem unquantisierten Koeffizienten COEF und dem rekonstruierten Koeffizienten COEF_RECON,
Q_NOISE = C OEF_RECON - COEF
Wenn der unquantifizierte Koeffizient COEF größer oder gleich der halben Ouantisierungsstufenhöhe QS/2 ist, d. h. wenn COEF ≥ OS/2 enthält das Quantisierungsrauschen Q_NOISE in dem Bereich von 0 bis QS/2 Werte gleicher Wahrscheinlichkeit. Der Mittelwert des Quantisierungsrauschens ist deshalb QS/4. Somit ist für genügend große Koeffizienten das mittlere Rauschen eine Funktion der Quantisierungsstufenhöhe QS.
Wenn der unquantifizierte Koeffizient COEF kleiner ist als die halbe Quantisierungsstufenhöhe QS/2, d. h. COEF < QS/2, ist der quantisierte Koeffizient Q_COEF immer gleich Null. Deshalb ist auch der rekonstruierte Koeffizient COEF_RECON immer gleich Null, und das Ouantisierungsrauschen Q_NOISE ist gleich dem unquantifizierten Koeffizienten COEF, d. h. Q_NOISE = 0 - COEF = COEF.
Das Quantisierungsrauschen wird hier als "gesättigt" bezeichnet, wenn die Quantisierungsstufenhöhe die Ungleichung COEF < QS/2 befriedigt.
Im Allgemeinen wächst das Quantisierungsrauschen mit wachsender Quantisierungsstufenhöhe. Wenn der unquantifizierte Koeffizient jedoch ein Vielfaches der Quantisierungsstufengröße ist, wird das Quantisierungsrauschen für diese Quantisierungsstufenhöhe gleich Null. Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für das Quantisierungsrauschen als Funktion der wachsenden Quantisierungsstufenhöhe.
Der quadratische Mittelwert NRMS des Rauschens für einen Koeffizientenblock ist grundsätzlich der Quantisierungsstufenhöhe proportional, bis das Quantisierungsrauschen bei COEF < QS/2 gesättigt wird. Wenn das Ouantisierungsrauschen für alle Koeffizienten in einem Block gesättigt ist, wird NRMS auf einen konstanten Wert gesetzt.
Fig. 8A und 8B zeigen die Beziehung zwischen der Ouantisierungsstufenhöhe QS (Abszisse) und dem quadratischen Mittelwert des Rauschens NRMS für einen Koeffizientenblock (Ordinate). Wenn man eine maximale Quantisierungsstufenhöhe QS_MAX annimmt, zeigt Fig. 8A den Fall, bei dem Sättigung für NRMS für eine Ouantisierungsstufenhöhe bis zu der maximalen Ouantisierungsstufenhöhe nicht eintritt, QS ≤ QS_MAX. Der mögliche Bereich von NRMS ist der schraffierte Teil in Fig. 8A. Es liegen jedoch fast alle Werte von NRMS auf der in Fig. 8B dargestellten Kurve. Fig. 8B zeigt den Fall, daß bei einer Vergrößerung der Ouantisierungsstufe QS der Wert von NRMS fast proportional hierzu anwächst. Die Quantisierungsstufe erreicht ihren maximalen Wert bei der oder vor der Sättigung von NRMS.
Fig. 9A zeigt den Fall, daß Sättigung von NRMS auftritt, bevor die Ouantisierungsstufenhöhe QS die maximale Quantisierungsstufenhöhe QS_MAX erreicht. Der mögliche Bereich von NRMS ist der schraffierte Teil von Fig. 9A. Es liegen jedoch fast alle Werte von NRMS auf der in Fig. 9B dargestellten Kurve. Fig. 9B zeigt den Fall, daß bei größer werdender Quantisierungsstufe QS der Wert von NRMS gesättigt wird, bevor die Quantisierungsstufe QS ihren Maximalwert erreicht.
Der Minimalwert der Quantisierungsstufenhöhe, bei der Sättigung von NRMS auftritt, wird hier als Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe bezeichnet.
In MPEG 2 ist der Maximalwert der Quantisierungsstufenhöhe QS_MAX gleich 31.

Quantisierung von Koeffizienten in MPEG 2

Obwohl MPEG 2 eine lineare Quantisierungsskala und eine nichtlineare Ouantisierungsskala vorsieht, wird hier nur der Fall einer linearen Ouantisierungsskala diskutiert.
In MPEG 2 wird der DC-Koeffizient eines lntra-Makroblocks (I-Bild) in Abhängigkeit von der geforderten Genauigkeit mit einer von vier Stufenhöhen (8, 4, 2,1) folgendermaßen quantisiert:
(3) ODC = dc // O_dc
worin dc ein unquantisierter Intra-Makroblock-DC-Koeffizient ist, Q_dc eine der vier oben genannten Ouantisierungsstufenhöhen und ODC ein quantisierter Intra-Makroblock-DC- Koeffizient ist.
In MPEG 2 werden die AC-Koeffizienten eines lntra-Makroblocks folgendermaßen mit den jeweiligen in der Quantisierungsstufenhöhen-Matrix wl(i,i) von Fig. 6 dargestellten Quantisierungsstufenhöhen quantisiert:
(4) q_ac(i,j) = (16 · ac(i,j)) // wl(i,j)
worin ac(i,j) die unquantisierten Intra-Makroblock-AC-Koeffizienten bezeichnet und q_ac(i,j) zwischenliegende quantisierte Intra-Makroblock-AC-Koeffizienten bezeichnet. Die zwischenliegenden Intra-Makroblock-AC-Koeffizienten q_ac(i,j) sind auf einen Wert in einem Bereich von -2048 bis 2047 begrenzt und werden weiter quantisiert mit der Quantisierungsstufenhöhe QS, die für jeden Makroblock folgendermaßen gewonnen wird:
(5) QAC(i,j) = (q_ac(i,j) + sign(q_ac(i,j)) · ((3 · QS) // 4)) / (2 · QS)
worin QAC(i,j) die quantisierten Intra-Makroblock-AC-Koeffizienten bezeichnet. In Übereinstimmung mit dem Wert eines MPEG 2-Parameters, tcoef-escape-flag, werden die Koeffizienten QAC(i,j) auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von -255 bis 255 begrenzt, wenn tcoef-escape-flag gleich Null ist und auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von -2047 bis 2047, wenn tcoef-escape-flag gleich 1 ist.
In MPEG 2 werden die DC- und AC-Koeffizienten eines Non-Intra-Makroblocks (P- oder B- Bild) nach dem selben Verfahren unter Verwendung der Quantisierungsmatrix wN(i,j) von Fig. 7 quantisiert. Das Quantisierungsergebnis QAC(i,j) wird nach den folgenden Gleichungen berechnet:
(6) q_ac(i,j) = (16 · ac(i,j)) // wN(i,j)
(7) QAC(i,j) = q_ac(i,j) / (2 · QS)
In dem Intra-Makroblock wird die inverse Quantisierung des DC-Koeffizienten folgendermaßen durchgeführt:
(8) dct_recon(0, 0) = Q_dc x QDC
worin dct_recon(0, 0) der rekonstruierte DC-Koeffizient ist, der auch als dequantisierter DC- Koeffizient bezeichnet wird.
In dem Intra-Makroblock wird die inverse Quantisierung des AC-Koeffizienten folgendermaßen durchgeführt:
(9) dct_recon(i,j) = (QS · 2 · QAC(i,j) · wl(i,j))/16
worin dct_recon(i,j) die rekonstruierten AC-Koeffizienten bezeichnet. Wenn die Summe, die durch die folgende Gleichung berechnet wird, eine gerade Zahl ist, wird das niedrigstwertige Bit (LSB) in der Vorzeichen-Größendarstellung in dct_recon(7, 7) invertiert:
(10) sum = dct_recon (i,j)
In dem Non-Intra-Makroblock wird die inverse Quantisierung der Koeffizienten folgendermaßen durchgeführt:
(11) für QAC(i,j) > 0, dct_recon(i,j) = ((2 · QAC(i,j) + 1) · QS · wN(i,j)) / 16
(12) für QAC(i,j) = 0, dct_recon(i,j) = 0
(13) für QAC(i,j) < 0, dct_recon(i,j) = ((2 · QAC(i,j) - 1) · QS · wN(i,j)) / 16
Wenn die Summe, die durch die folgende Gleichung berechnet wird, eine gerade Zahl ist, wird das niedrigstwertige Bit (LSB) in der Vorzeichen-Größendarstellung in dct_recon(7, 7) invertiert:
(14) sum = dct_recon(i,j)

Schätzung der Quantisierungsrauschkurve in MPEG 2

Im folgenden wird die Prädiktion des Quantisierungsrauschens unter Verwendung des MPEG 2-Testmodells 5 diskutiert.
Es sei (a) die Sättigungs-NRMS, (b) die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe. Die maximale Quantisierungsstufenhöhe QS_MAX sei gleich 31.
Fig. 10A zeigt den Fall, daß NRMS nicht gesättigt ist, bis die Quantisierungsstufengröße ihren Maximalwert erreicht, d. h. (b) = QS_MAX = 31. Dies bedeutet, daß selbst dann keine Sättigung eintreten kann, wenn die Quantisierungsstufenhöhe ihr Maximum erreicht. Es sei jedoch angenommen, daß bei QS = QS_MAX Sättigung eintritt. Fig. 10B zeigt die Kurve, auf der NRMS im allgemeinen liegt. Zur Vereinfachung ist die NRMS-Kurve als gerade Linie approximiert, die durch den Koordinatenursprung (QS = 0, NRMS = 0) und den Punkt (QS = 31, NRMS = (a)) geht, wie dies in Fig. 10C dargestellt ist.
Fig. 11A zeigt den Fall, daß NRMS vollständig gesättigt ist, bevor die Quantisierungsstufenhöhe ihr Maximum erreicht, d. h. (b) < QS_MAX. Für eine Quantisierungsstufenhöhe QS im Bereich (b) bis QS_MAX ist NRMS = (a). Fig. 11 B zeigt die Kurve, auf der NRMS im allgemeinen liegt. Zur Vereinfachung ist hier die NRMS-Kurve als polygonale Kurve approximiert, die aus einer geraden Linie besteht, die durch den Koordinatenursprung (QS = 0, NRMS = 0) und den Punkt (QS = (b), NRMS = (a)) verläuft, gefolgt von einem konstanten Abschnitt ((b) < QS ≤ 31, NRMS (a)).
Die Approximationen von Fig. 10C und 11C enthalten beide den Punkt (QS = 31, NRMS (a)).
Die Quantisierungsrauschkurve wird folgendermaßen geschätzt.
Zunächst wird die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe (b) prädiziert.
Wenn (b) > QS_MAX, ist (b) begrenzt auf QS_MAX = 31.
Als nächstes wird die Sättigung NRMS (a) bei QS = QS_MAX prädiziert.
In dem Bereich, in welchem QS < (b), wird die Quantisierungsrauschkurve durch eine gerade Linie approximiert, die den Koordinatenursprung (QS = 0, NRMS = 0) und den Punkt (QS (b), NRMS = (a)) miteinander verbindet. Falls (b) = QS_MAX, ist eine Fortsetzung nicht notwendig.
Falls (b) < QS_MAX, wird in dem Bereich, in welchem QS > (b), die Quantisierungsrauschkurve durch eine Konstante (NRMS = (a)) approximiert.
Somit sind für die Approximierung der Quantisierungsrauschkurve in MPEG 2 nur der Sättigungswert (a) von NRMS und die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe (b) erforderlich.
Das Signal/Rausch-Verhältnis (SNR) ist folgendermaßen definiert
(15) SNR = 20 log (255/NRMS)
Prädizieren der Sättigungs-NRMS (a)
Im folgenden wird eine Prozedur zum Schätzen der Sättigungs-NRMS bei der maximalen Quantisierungsstufenhöhe QS_MAX beschrieben. Die Prozedur besteht allgemein darin, daß der Teil jedes Koeffizienten in einem Block, der durch die Quantisierung verlorengeht (wegfällt) näherungsweise berechnet wird, die verlorengegangenen Teile in dem Block summiert werden und die Summe mit einer Konstanten multipliziert wird, die z. B. aus statistischer Beobachtung von Kodiersequenzen ermittelt wird. Die multiplizierte Summe ist die Prädiktion der Sättigungs-NRMS(a).
Für einen Intra-Makroblock wird die Quantisierung folgendermaßen aus den Gleichungen (4) und (5) approximiert:
(16) QAC(i,j) = (16 · ac(i,j)) / (wI(i,j) · 2 · 31)
Der Teil jedes Koeffizienten in einem Intra-Makroblock, der durch die Quantisierung verlorengeht, wenn QS = QS_MAX = 31, wird folgendermaßen approximiert:
(17) rmdI(i,j) = dc % 8, (i,j) = (0, 0)
(18) rmdI(i,j) = (16 · ac(i,j)) % (wI(i,j) · 2 · 31), (i,j) ≠ (0, 0)
worin dc = ac(0, 0) ist und angenommen wird, daß Q_dc = 8. Während der Kodierung ist es möglich, den Wert Q_dc anzupassen, der aus (4, 2, 1) ausgewählt ist. Die Summe der Koeffiziententeile, die während der Quantisierung eines Intra-Makroblocks verlorengehen, ist folgendermaßen definiert:
(19) P1I = rmdI(i,j)
Die Multiplikatorkonstante sollte durch Statistiken aus der Beziehung zwischen P 1I und NRMS für ein Quellenbild, das kodiert wird, gewonnen werden. Für eine MPEG-Testsequenz ist die Intra-Makroblock-Konstante
(20) cI = 1/(903.297)
Für einen Intra-Makroblock wird die Sättigungs-NRMS aus (a) = cI · P1I prädiziert.
Für einen Non-Intra-Makroblock wird die Quantisierung folgendermaßen aus den Gleichungen (6) und (7) approximiert:
(21) QAC(i,j) = (16 · ac(i,j)) / (wN(i,j) · 2 · 31)
Der Teil jedes Koeffizienten in einem Non-lntra-Makroblock, der durch die Quantisierung verlorengeht, wenn QS = QS_MAX = 31, wird folgendermaßen approximiert:
(22) rmdN(i,j) = (16 · ac(i,j)) / (wN(i,j) · 2 · 31)
Die Summe der Koeffiziententeile, die während der Quantisierung eines Non-Intra-Makroblocks verlorengehen, ist folgendermaßen definiert:
(23) P1N = rmdN(i,j)
Die Multiplikatorkonstante sollte durch Statistiken in der Beziehung zwischen P1N und NRMS für ein Quellenbild, das kodiert wird, gewonnen werden. Für eine MPEG-Testsequenz ist die Non-Intra-Makroblock-Konstante:
(24) cN = 1/(734.522)
Für einen Non-Intra-Makroblock wird die Sättigungs-NRMS aus (a) = cN · P1N prädiziert.

Prädizieren der Sättigungs-Ouantisierungsstufenhöhe (b)

Im folgenden wird eine Prozedur zum Schätzen der Säftigungs-Quantisierungsstufenhöhe (b) beschrieben. Die Prozedur besteht allgemein darin, die kleinste Quantisierungsstufenhöhe zu ermitteln, die sich in den quantisierten AC-Koeffizienten für einen Block mit Werten Null ergibt, und diese kleinste Quantisierungsstufenhöhe als Prädiktion der Sättigungs- Quantisierungsstufenhöhe zu benutzen.
Für einen Intra-Makroblock-AC-Koeffizienten ac(i,j) wird die kleinste Ouantisierungsstufenhöhe MIN_QSI(i,j), die sich in dem quantisierten AC-Koeffizienten OAC(i,j) ergibt, der einen Wert Null hat, in der folgenden Weise auf der Basis der Gleichungen (4) und (5) ermittelt:
(25) QAC(i,j) = (((16 · ac(i,j)) / wI(i,j)) + ((3 · QS) / 4)) / (2 · OJS)
Der quantisierte Koeffizient QAC(i,j) ist gleich Null, wenn
(26) 1 > (((16 · ac(i,j)) / wI(i,j)) + ((3 · QS) / 4)) / (2 · QS)
Durch Neuanordnung der Ausdrücke erhält man
(27) OS > (64 · ac(i,j)) / (5 · wI(i,j))
Die kleinste ganzzahlige Quantisierungsstufenhöhe, die die Gleichung (27) befriedigt, ist
(28) MIN +_QSI(i,j) = (64 · ac(i,j)) / (5 · wI(i,j)) + 1
Ähnlich ist die kleinste ganzzahlige Quantisierungsstufenhöhe, die die Gleichung (27) befriedigt, wenn ac(i,j) < 0 ist, gleich
(29) MIN_QSI(i,j) = -(64 · ac(i,j)) / (5 · wI(i,j)) + 1
Wenn ac(i,j) = 0, ist das Quantisierungsergebnis immer gleich 0. Da jedoch der mögliche Bereich der Quantisierungsstufenhöhe von 1 bis 31 reicht, ist die kleinste ganzzahlige Quantisierungsstufenhöhe gleich 1, MINO_QSI(i,j) = 1. Zusammenfassend wird die kleinste Quantisierungsstufenhöhe MIN_QSI aus der folgenden Gleichung gewonnen:
(30) MIN_QSI(i,j) = (64 · ac(i,j)) / (5 · wI(i,j)) + 1
Für alle AC-Koeffizienten in einem Intra-Makroblock ist die kleinste Quantisierungsstufenhöhe P2I, bei der alle quantisierten AC-Koeffizienten in dem Block den Wert Null haben,
(31) P2I = max(MIN_QSI(i,j)), (i,j) ≠ 0
Für einen Intra-Makroblock wird die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe aus (b) = P2I prädiziert.
Für einen Non-Intra-Makroblock wird, ähnlich wie für den Intra-Makroblock, die oben beschriebene Prädizierungsprozedur auf die Gleichungen (6) und (7) angewendet, um die kleinste Quantisierungsstufenhöhe P2N zu gewinnen, bei der alle quantisierten Koeffizienten in dem Block den Wert Null haben:
(32) P2N = max( 8 · ac(i,j)) / wN(i,j) + 1), 0 ≤ i ≤ 7, 0 ≤ j ≤ 7
Für einen Non-Intra-Makroblock wird die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe aus (b) = P2N prädiziert.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 4 dargestellten Rauschschätzschaltung 15 beschrieben.
Die Rauschschätzschaltung 15 besitzt einen Eingang 50, einen Schalter 54, Schätzschaltungen 51A, 51B für das Sättigungsrauschen, Multiplizierer 52A, 52B, Schätzschaltungen 53A, 53B für die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe, eine Schaltung 55 zum Prädizieren der Quantisierungrauschkurve und einen Ausgang 56.
Aus der DCT-Schaltung 1 von Fig. 2 werden Koeffizientendatenblöcke dem Eingang 50 von Fig. 4 zugeführt, der diese Blöcke dem Schalter 54 zuführt. Der Schalter 54 wird von einem (nicht dargestellten) Steuersignal betätigt und führt dem Schalteranschluß 54A Intra-Makroblöcke und dem Schalteranschluß 54B Non-Intra-Makroblöcke zu.
Die Sättigungs-Rauschschätzschaltung 51A und die Schaltung 53A zum Schätzen der Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe sind mit dem Schalteranschluß 54A verbunden und nehmen von diesem Intra-Makroblöcke auf. Die Schaltungen 51A, 53A können außerdem die in Fig. 6 dargestellte Quantisierungsmatrix wI aufnehmen.
Die Sättigungs-Rauschschätzschaltung 51A berechnet den oben beschriebenen Wert P1I und führt diesen dem Multiplizierer 52A zu, der den Wert P1I, wie oben beschrieben, mit einer Intra-Makroblock-Konstanten cI multipliziert, um eine prädizierte Sättigungs-NRMS (a) zu erzeugen und den prädizierten Wert (a) der Schaltung 55 zum Prädizieren der Quantisierungsrauschkurve zuzuführen.
Die Schätzschaltung 53A für die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe berechnet den Wert P2I, wie dies oben beschrieben wurde, und führt diesen Wert P2I als prädizierte Sättigungs- Quantisierungsstufe (b) der Schaltung 55 zum Prädizieren der Quantisierungsrauschkurve zu.
Die Schaltung 51B zum Schätzen des Sättigungsrauschens und die Schaltung 53B zum Schätzen der Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe sind mit dem Schalteranschluß 54B verbunden und können von diesem Non-Intra-Makroblöcke aufnehmen. Die Schaltungen 51B, 53B können außerdem die in Fig. 7 dargestellte Quantisierungsmatrix wN aufnehmen.
Die Schätzschaltung 51B für das Sättigungsrauschen berechnet den Wert P1N wie oben beschrieben und führt diesen Wert P1N dem Multiplizierer 52B zu, der den Wert P1N mit einer Intra-Makroblock-Konstanten cN multipliziert, wie dies oben beschrieben wurde, um eine prädizierte Sättigungs-NRMS (a) zu erzeugen und den prädizierten Wert (a) der Schaltung 55 zum Prädizieren der Quantisierungsrauschkurve zuzuführen.
Die Schätzschaltung 53B für die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe berechnet den Wert P2N wie oben beschrieben und führt diesen Wert P2N als prädizierte Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe (b) der Schaltung 55 zum Prädizieren der Quantisierungsrauschkurve zu.
Die Schaltung 55 zum Prädizieren der Quantisierungsrauschkurve schätzt eine Quantisierungsrauschkurve nach der oben beschriebenen Prozedur und führt das Ergebnis dem Ausgang 56 zu.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der in Fig. 5 dargestellten Quantisierungs-Steuerschaltung 8 beschrieben.
Die geschätzte Quantisierungsrauschkurve wird von der in Fig. 2 und 4 dargestellten Rauschschätzschaltung 15 der in Fig. 5 dargestellten Quantisierungs-Steuerschaltung 8 zugeführt, die die geschätzte Kurve einer Schaltung 66 zur Erzeugung einer ersten Quantisierungsstufenhöhe zuführt. Dem Eingang 62 und damit der Schaltung 66 zur Erzeugung einer ersten Quantisierungsstufenhöhe wird ein minimaler NRMS-Wert (A) zugeführt. Der Wert (A) wird aus einem gewünschten Signal/Rausch-Verhältnis und der Gleichung (15) gewonnen.
Die Schaltung 66 zur Erzeugung einer ersten Quantisierungsstufenhöhe benutzt die prädizierte Rauschkurve und den spezifizierten kleinsten NRMS-Wert (A) um eine erste Quantisierungsstufenhöhe QS_N zu erzeugen, und führt diese Stufenhöhe QS_N dem Komparator 70 zu.
Anhand von Fig. 12A bis 12D wird die Erzeugung der Stufenhöhe QS_N erläutert. Zunächst stellt die Schaltung 66 fest, ob der minimale NRMS-Wert (A) kleiner ist als der Wert der Sättigungs-NRMS (a). Wenn dies nicht der Fall ist, d. h. wenn (A) ≥ (a) ist, wie dies in Fig. 12A und 12B dargestellt ist, wird die Stufenhöhe QS_N auf QS_MAX = 31 gesetzt. In dem Fall von Fig. 12B kann die Stufenhöhe QS_N praktisch irgendwo in dem Bereich von (b) bis QS_MAX gewählt werden.
Wenn (A) < (a) ist, wird QS_N auf (A/a) x (b) gesetzt. Wenn (b) = QS_MAX ist, wie dies in Fig. 12C dargestellt ist, wird QS_N auf (Ala) · 05 MAX gesetzt. Wenn (b) < QS_MAX, wie dies in Fig. 12D dargestellt ist, wird QS_N auf (A/a) x (b) gesetzt. Wenn in einem dieser Fälle eine Rundung erforderlich ist, wird QS_N auf die nächste ganze Zahl aufgerundet.
Die Pufferbelegungs-Detektorschaltung 17 von Fig. 2 oder die Pufferbelegungs-Schätzschaltung 17A von Fig. 3 führen dem Eingang 64 der in Fig. 5 dargestellten Quantisierungs-Steuerschaltung 8 einen Pufferbelegungswert (B) zu. Die Pufferbelegung (B) kann z. B. einfach der Prozentsatz der Pufferkapazität sein, der von kodierten Daten belegt ist, die auf die Übertragung warten, d. h. (B) = D/Y, worin D die Menge der auf die Übertragung wartenden kodierten Daten und Y die Kapazität des Puffers bedeuten. Der Eingang 64 führt die Pufferbelegung der zweiten Quantisierungsstufenhöhenschaltung 68 zu.
Die zweite Quantisierungsstufenhöhenschaltung 68 benutzt die Pufferbelegung (B), um eine zweite Quantisierungsstufenhöhe QS_B zu erzeugen, und führt diese Stufenhöhe QS_B dem Komparator 70 zu. Die Stufenhöhe QS_B kann z. B. das Produkt aus der Pufferbelegung und der maximalen Quantisierungsstufenhöhe sein, QS_B = (B) x (QS_MAX). In den MPEG-Testmodellen sind verschiedene Methoden für die Bestimmung von QS_B angegeben.
Der Komparator 70 nimmt die erste und die zweite Quantisierungsstufenhöhe QS_N, QS_B auf und wählt für die tatsächliche Quantisierung eines Koeffizientendatenblocks die größere von ihnen aus. Er liefert die ausgewählte Stufenhöhe an den Ausgang 72.
Auf diese Weise maximiert die Quantisierungs-Steuerschaltung 8 den Wert des Signal/- Rausch-Verhältnisses des Videobildes und verhindert ein Überlaufen des Pufferspeichers. Da die ausgewählte Quantisierungsstufenhöhe immer wenigstens QS_B ist, kann niemals ein Überlauf stattfinden.
Wenn auf einen Koeffizientenblock, der eine große Informationsmenge repräsentiert, ein Koeffizientenblock folgt, der eine kleine Informationsmenge repräsentiert, wird die rekonstruierte Bildqualität verbessert, wenn man den maximalen Wert des Signal/Rausch-Verhältnisses des Blocks, der die geringe Informationsmenge repräsentiert, begrenzt. Eine solche Begrenzung entspricht der Zuteilung von zusätzlichem Pufferplatz an den Block, der die große Informationsmenge repräsentiert. Das heißt, die subjektiv wahrgenommene Bildqualität wird durch Reduzierung des Quantisierungsrauschens in dem Block, der eine große Informationsmenge repräsentiert, in stärkerem Maße verbessert als durch Reduzierung des Quantisierungsrauschens in dem Block, der eine geringe Informationsmenge repräsentiert.
Wenn die Kodierung ohne Berücksichtigung der Pufferbelegung durchgeführt werden kann, wird QS_N zu der ausgewählten Quantisierungsstufenhöhe, und das Signal/Rausch-Verhältnis des Bildes wird im allgemeinen konstant.
Da bei der vorliegenden Erfindung das Quantisierungsrauschen geschätzt werden kann, kann die Quantisierungsstufenhöhe zusammen mit der Pufferbelegung unter Berücksichtigung des Signal/Rausch-Verhältnisses gewählt werden. Das heißt beispielsweise, daß die Quantisierung so durchgeführt werden kann, daß das Signal/Rausch-Verhältnis im wesentlichen konstant gehalten wird. Wenn die gleiche Coderate benutzt wird wie bei dem Stand der Technik, wird deshalb das rekonstruierte Bild stabil, und man erzielt eine höhere Qualität.
Da bei dem Verfahren zum Schätzen des Quantisierungsrauschens gemäß der Erfindung das Quantisierungsrauschen geschätzt werden kann, bevor die Quantisierung tatsächlich durchgeführt wird, bereiten der Aufbau der Rauschschätzschaltung und die Auswahl der optimalen Quantisierungsstufenhöhe keine Probleme.
Zusammenfassend läßt sich deshalb feststellen, daß die Ausführungsbeispiele der Erfindung ein Kodiergerät und ein Kodierverfahren darstellen, die die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik vermeiden, bei denen die Quantisierungsstufenhöhe unter Berücksichtigung der Bildqualität gesetzt wird, und/oder ein Verfahren und ein Gerät zur Steuerung der Quantisierungsstufenhöhe, bei denen die Quantisierungsstufenhöhe in Abhängigkeit von dem durch die Quantisierung eingeführten Rauschen ausgewählt wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Quantisierungssteuerung

mit einer Quantisierungsrauschkurven-Schätzeinrichtung (15) zum Schätzen einer Quantisierungsrauschkurve, die das Quantisierungsrauschen zu der Quantisierungsstufenhöhe für einen Block von Bilddaten in Beziehung setzt,

und mit einer Auswahleinrichtung (8) zum Auswählen einer tatsächlichen Quantisierungsstufenhöhe nach Maßgabe der geschätzten Quantisierungsrauschkurve, dadurch gekennzeichnet,

daß die Quantisierungsrauschkurven-Schätzeinrichtung (15) die Quantisierungsrauschkurve bei einer Quantisierungsstufenhöhe begrenzt, bei der Sättigung eintritt, so daß das Quantisierungsrauschen für größere Werte der Quantisierungsstufenhöhe ein Maximum wird,

und daß die Auswahleinrichtung (8) die genannte tatsächliche Quantisierungsstufenhöhe nach Maßgabe der geschätzten Quantisierungsrauschkurve so auswählt, daß bei dieser tatsächlichen Quantisierungsstufenhöhe keine Sättigung eintritt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Quantisierungsrauschkurven-Schätzeinrichtung (15) aufweist:

eine Einrichtung zum Prädizieren eines Sättigungswerts des Quantisierungsrauschens, bei dem das Quantisierungsrauschen ein Maximum ist,

eine Einrichtung zum Prädizieren einer dem Sättigungswert des Quantisierungsrauschens entsprechenden Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe,

und eine Einrichtung zum Prädizieren der geschätzten Quantisierungsrauschkurve nach Maßgabe des Sättigungswerts des Quantisierungsrauschens und der Sättigungs- Quantisierungsstufenhöhe.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Einrichtung zum Prädizieren die geschätzte Quantisierungsrauschkurve als gerade Linie prädiziert, wenn die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe eine maximale Quantisierungsstufenhöhe ist, und die geschätzte Quantisierungsrauschkurve als polygonale Linie prädiziert, wenn die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe kleiner ist als die maximale Quantisierungsstufenhöhe.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Einrichtung zum Prädizieren eines Sättigungswerts des Quantisierungsrauschens die Teile des genannten Blocks von Bilddaten, die durch Quantisierung verloren gehen, approximativ berechnet, die verlorenen Teile in dem Block von Bilddaten summiert und die Summe mit einer Konstanten multipliziert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Einrichtung zum Prädizieren der Sättigungs- Quantisierungsstufenhöhe eine minimale Quantisierungsstufenhöhe ermittelt, die für den Block von Bilddaten quantisierte Bilddaten mit den Werten Null ergibt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Auswahleinrichtung (8) die tatsächliche Quantisierungsstufenhöhe außerdem in Abhängigkeit von der Belegung eines Puffers auswählt, der quantisierte Bilddaten speichert.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der Auswahleinrichtung (8) aufweist:

eine erste Einrichtung (66) zur Erzeugung einer ersten Quantisierungsstufenhöhe in Abhängigkeit von der geschätzten Quantisierungsrauschkurve,

eine zweite Einrichtung (68) zur Erzeugung einer zweiten Quantisierungsstufenhöhe in Abhängigkeit von der Pufferbelegung

und eine dritte Einrichtung (70) zum Auswählen der jeweils größeren aus der ersten und der zweiten Quantisierungsstufenhöhe als tatsächliche Quantisierungsstufenhöhe.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der die erste Einrichtung (66) die erste Quantisierungsstufenhöhe außerdem in Abhängigkeit von einem spezifizierten Rauschen erzeugt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die erste Einrichtung (66) die erste Quantisierungsstufenhöhe als maximale Quantisierungsstufenhöhe erzeugt, wenn A ≥ a ist, und die erste Quantisierungsstufenhöhe als (A/a) x (b) erzeugt, wenn A < a ist, wobei

A das genannte spezifizierte Rauschen,

a einen Sättigungsrauschwert und

b eine Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe

bedeuten.

10. Verfahren zur Quantisierungssteuerung mit den Verfahrensschritten:

Schätzen (15) einer Quantisierungsrauschkurve, die das Quantisierungsrauschen zu der Quantisierungsstufenhöhe für einen Block von Bilddaten in Beziehung setzt,

und Auswählen (8) einer tatsächlichen Quantisierungsstufenhöhe nach Maßgabe der geschätzten Quantisierungsrauschkurve,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Verfahrensschritt des Schätzens (15) das Begrenzen der Quantisierungsrauschkurve bei einer Quantisierungsstufenhöhe umfaßt, bei der Sättigung eintritt, so daß das Quantisierungsrauschen für größere Werte der Quantisierungsstufenhöhe ein Maximum wird,

und daß der Verfahrensschritt des Auswählens (8) das Auswählen der genannten tatsächlichen Quantisierungsstufenhöhe nach Maßgabe der geschätzten auantisierungsrauschkurve umfaßt, so daß bei dieser tatsächlichen Quantisierungsstufenhöhe keine Sättigung eintritt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei der der Verfahrensschritt des Schätzens (15) umfaßt:

das Prädizieren eines Sättigungswerts des Quantisierungsrauschens, bei dem das Quantisierungsrauschen ein Maximum ist,

das Prädizieren einer dem Sättigungswert des Quantisierungsrauschens entsprechenden Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe und

das Prädizieren der geschätzten Quantisierungsrauschkurve nach Maßgabe des Sättigungswerts des Quantisierungsrauschens und der Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei der der Verfahrensschritt des Prädizierens der geschätzten Quantisierungsrauschkurve die Quantisierungsrauschkurve als gerade Linie prädiziert, wenn die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe eine maximale Quantisierungsstufenhöhe ist, und die geschätzte Quantisierungsrauschkurve als polygonale Linie prädiziert, wenn die wenn die Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe kleiner ist als die maximale Quantisierungsstufenhöhe.

13. Verfahren nach Anspruch 11, bei der der Verfahrensschritt des Prädizierens eines Sättigungswerts das approximative Berechnen des Quantisierungsrauschens der Teile des genannten Blocks von Bilddaten umfaßt, die durch Quantisierung verloren gehen, sowie das Summieren der verlorenen Teile in dem Block von Bilddaten und das Multiplizieren der Summe mit einer Konstanten.

14. Verfahren nach Anspruch 11, bei der der Verfahrensschritt des Prädizierens der das Ermitteln einer minimalen Quantisierungsstufenhöhe der Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe, die für den Block von Bilddaten quantisierte Bilddaten mit den Werten Null ergibt.

15. Verfahren nach Anspruch 10, bei der in dem Verfahrensschritt des Auswählens die tatsächliche Quantisierungsstufenhöhe außerdem in Abhängigkeit von der Belegung eines Puffers ausgewählt wird, der quantisierte Bilddaten speichert.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei der der Verfahrensschritt des Auswählens (8) umfaßt:

das Erzeugen (66) einer ersten Quantisierungsstufenhöhe in Abhängigkeit von der geschätzten Quantisierungsrauschkurve,

das Erzeugen (68) einer zweiten Quantisierungsstufenhöhe in Abhängigkeit von der Pufferbelegung und

das Auswählen (70) der jeweils größeren aus der ersten und der zweiten auantisierungsstufenhöhe als tatsächliche Quantisierungsstufenhöhe.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei der in dem Verfahrensschritt des Erzeugens (66) der ersten Quantisierungsstufenhöhe diese erste Quantisierungsstufenhöhe außerdem in Abhängigkeit von einem spezifizierten Rauschen erzeugt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem in dem Verfahrensschritt des Erzeugens (66) der ersten Quantisierungsstufenhöhe diese erste Quantisierungsstufenhöhe als maximale Quantisierungsstufenhöhe erzeugt, wenn A ≥ a ist, und die erste Quantisierungsstufenhöhe als (A/a) x (b) erzeugt wird, wenn A < a ist, wobei

A das genannte spezifizierte Rauschen,

a einen Sättigungsrauschwert und

b eine Sättigungs-Quantisierungsstufenhöhe

bedeuten.

19. Codiervorrichtung

mit einer Auswahleinrichtung (8) zum Auswählen einer tatsächlichen Quantisierungsstufenhöhe nach Maßgabe der geschätzten Quantisierungsrauschkurve,

und mit einer Quantisiereinrichtung (2) zur Quantisieren des Blocks von Bilddaten unter Verwendung der tatsächlichen Quantisierungsstufenhöhe, dadurch gekennzeichnet,