DE69120139T2 - Gerät und Verfahren zur adaptiven Kompression von aufeinanderfolgenden Blöcken eines digitalen Videosignals - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft das Komprimieren von digitalen Videosignalen und betrifft im besonderen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten digitalisierter Zeilensprung- Videosignale zur Übertragung in einer komprimierten Form.
• Fernsehsignale werden herkömmlicherweise in analoger Form übertragen, wobei verschiedene, von einzelnen Ländern übernommene Normen zur Anwendung kommen. Beispielsweise gelten in den Vereinigten Staaten die Standards des National Television System Committee (NTSC), während die meisten europäischen Länder entweder die PAL-(Phase Alternating Line)-Norm oder die SECAM-Norm übernommen haben.
• Mit einer digitalen Übertragung von Fernsehsignalen lassen sich Video- und Audio-Dienste von viel höherer Qualität erreichen als mit analogen Techniken. Digitale Übertragungssysteme sind besonders vorteilhaft für Signale, die über Satellit an Kabelfernseh-Stationen und/oder direkt an Satellitenfernseh-Heimempfänger ausgestrahlt werden. Es wird erwartet, daß digitale Fernseh-Sende- und Empfangssysteme an die Stelle bestehender analoger Systeme treten werden, genauso wie in der Audio-Industrie die analoge Schallplatte weitgehend durch die digitale Compact Disc ersetzt worden ist.
• In jedem digitalen Fernsehsystem muß eine beträchtliche Menge an digitalen Daten übertragen werden. Dies gilt insbesondere für hochauflösende Fernsehverfahren oder sogenannte High Definition Television (HDTV). Bei einem digitalen Fernsehsystem, in dem Signale via Satellit übertragen werden, können die Fernsehsignale mit einem nach dem Vierphasen-Umtastungsverfahren (QPSK-) modulierten Datenstrom übertragen werden. Ein Systemteilnehmer empfängt den QPSK-Datenstrom über einen Empfänger/Descrambler, der dem Teilnehmer Video-, Audio- und Datensignale zur Verfügung stellt. Um das verfügbare Hochfrequenz-Spektrum möglichst wirksam zu nutzen, ist es vorteilhaft, die digitalen Fernsehsignale zu komprimieren, um die zu übertragende Datenmenge auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
• Techniken zur Komprimierung von Videosignalen sind bislang für Video-Telekonferenzen und andere spezielle Anwendungen eingesetzt worden. Derartige Systeme sind in der Lage, sehr hohe Kompressionsverhältnisse zu liefern, zeigen im allgemeinen jedoch eine begrenzte räumliche Auflösung und schlechte Wiedergabe von Bewegung. Dies ist in der Regel eine Folge von anfänglichen Beschränkungen, denen die Vollbildrate und die horizontale und vertikale Abtastrate des Systems unterworfen wurden. Ein Video-"Vollbild" läßt sich mit einer Abfolge von Schnappschüssen vergleichen, die zusammengenommen ein bewegtes Bild ergeben. Jedes Vollbild wird in der horizontalen sowie in der vertikalen Richtung abgetastet, um die gesamte darin enthaltene Bildinformation zu gewinnen.
• Videosignal-Kompressionssysteme befinden sich derzeit in der Entwicklung für eine digitale Übertragung bereits bestehender Fernsehsignale und zukünftiger HDTV-Signale. Derartige Fernsehsignale sind wesentlich komplexer als Telekonferenz- Signale und viel schwieriger zu komprimieren. Die Leistung digitaler Kompressionssysteme in TV-Anwendungen ist sehr stark szenenabhängig. Um erfolgreich zu sein, sollte ein Kompressions-Algorithmus zur Anpassung auf spezifische Bedingungen befähigt sein, um die Kompressibilität zu steigern und invariable Fehler in einer Weise zu verschleiern, daß sie für den menschlichen Betrachter nicht wahrnehmbar sind.
• In einem Fernsehbild stellen bewegte Objekte mit feinen Details die größte Herausforderung an ein Kompressionssystem dar. Die leistungsstärksten Kompressionssysteme, die derzeit verfügbar sind (d.h. solche, die die größte Reduktion in der zur Definition von Fernsehbildern erforderlichen Datenmenge erzielen), benutzen eine Bild-zu-Bild- oder sogenannte Interframe-Verarbeitung, um die zeitliche Korrelation zwischen aufeinanderfolgenden Vollbildern auszunutzen.
• In der US-A-4 827 340 ist ein Differenz-Pulscode-modulierter Video-Coder beschrieben, bei dem ein sog. Intraframe- Prädiktor und ein reiner Interframe-Prädiktor verwendet wird, um die Daten zu komprimieren. Die Prädiktoren liefern eine Vorhersage (Prädiktion) darüber, welche Bilddaten in einem aktuellen Fernseh-Vollbild enthalten sind, die auf den Bilddaten in einem vorangegangenen Vollbild beruht. Somit werden die übertragenen Anteile eines aktuellen Fernseh-Vollbildes mit Anteilen an ähnlichen Stellen im unmittelbar vorangehenden Fernseh-Vollbild verglichen, und es wird das Differenzsignal zwischen diesen Anteilen von in den beiden Vollbildern enthaltenen Daten errechnet. Anstatt das komplette aktuelle Fernseh-Vollbild zu übertragen, wird lediglich das Differenzsignal übertragen, was zu einer erheblichen Reduktion in der Datenmenge führt, die übertragen werden muß, insbesondere dann, wenn das in aufeinanderfolgenden Bildschirmen enthaltene Bild relativ konstant ist.
• Folglich offenbart die in Bezug genommene US-A-4 827 340 eine Komprimierung eines Videosignals, die dadurch realisiert wird, daß ein Interframe-Prädiktor in einem ersten Kompressionsweg und ein Intraframe-prädiktor in einem zweiten Kompressionsweg verwendet wird, und mit der im Dokument D1 offenbarten Vorrichtung wird für jedes aufeinanderfolgende Video-Vollbild bestimmt, ob eine bessere Kompression durch Intraframe-Prädiktion oder durch Interframe-prädiktion erzielt wird.
• Zusammenfassend offenbart die US-A-4 827 340 einen ersten Datenweg zur Erzeugung eines ersten komprimierten Videosignals und einen zweiten Datenweg zur Erzeugung eines zweiten komprimierten Videosignals sowie Mittel zur Wertung der Fehler und Mittel, die auf die fehlerwertenden Mittel ansprechen.
• Allerdings ist die Bild-zu-Bild-Korrelation reduziert, wenn Bewegung vorhanden ist. Dies erfordert eine kompliziertere Verarbeitung, um einen hohen Leistungsgrad aufrechtzuerhalten.
• Eine Videosignal-Kompression ist bei Fernsehsignalen ferner deshalb kompliziert, weil zur Definition eines Fernsehbildes das Zeilensprungverfahren angewendet wird. Jedes Vollbild eines Fernsehbildes umfaßt eine Vielzahl von horizontalen Zeilen (z.B. 525 Zeilen bei einem Standard-NTSC-Fernsehsignal), die zusammengenommen ein Bild ergeben. Die horizontalen Zeilen sind aufgeteilt in gerade und ungerade Halbbilder, wobei die geradzahligen Zeilen (Zeilen 2, 4, 6, ...) das gerade Halbbild und die ungeradzahligen Zeilen (Zeilen 1, 3, 5, ...) das ungerade Halbbild bilden. Die geraden und ungeraden Halbbilder werden in alternierender Reihenfolge abgetastet, um die geraden und ungeraden Zeilen ineinander zu verschachteln und die Bildinformation in einer korrekten Abfolge bereitzustellen. Die Anwendung des Zeilensprungverfahrens kompliziert die Kompression von Fernsehsignalen gegenüber bisherigen Telekonferenz-Anwendungen, bei denen die Kompression nicht auf ein Signal mit Zeilensprung angewendet wurde.
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Allzweck-Kompressionssystem zu schaffen, um die Kompression von digitalen Pixel-Daten zu optimieren.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Pixel-Daten von digitalisierten Zeilensprung-Videosignalen zur Übertragung in einer komprimierten Form, umfassend
• einen ersten Datenweg zum Erzeugen eines ersten komprimierten Videosignals,
• einen zweiten Datenweg zum Erzeugen eines zweiten komprimierten Videosignals,
• Mittel, die an den ersten Datenweg angekoppelt sind, um Fehler in dem ersten komprimierten Videosignal zu werten, und die an den zweiten Datenweg angekoppelt sind, um Fehler in dem zweiten komprimierten Videosignal zu werten; und
• Mittel, die auf die fehlerwertenden Mittel ansprechen, um das komprimierte Videosignal auszuwählen, welches den kleinsten Fehler aufweist,
• wobei der erste Datenweg Mittel umfaßt zum Aufteilen der Pixel-Daten in Blöcke in einem Halbbild-Format, wobei jedes Vollbild getrennt ist in sein ungerades und gerades Halbbild zum unabhängigen Verarbeiten, und Mittel zum Komprimieren der Pixel-Daten in dem Halbbild-Format, um das erste komprimierte Videosignal bereitzustellen;
• wobei der zweite Datenweg Mittel umfaßt zum Aufteilen der Pixel-Daten in Blöcke in einem Vollbild-Format, wobei die ungeraden und geraden Halbbilder eines Vollbildes verarbeitet werden als ein einziges Vollbild durch Verschachtelung der Zeilen von zugehörigen ungeraden und geraden Halbbildern, und Mittel zum Komprimieren der Pixel-Daten in dem Vollbild- Format, um ein zweites komprimiertes Videosignal bereitzustellen.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 16.
• Erfindungsgemäß wird die vorstehende Aufgabe ferner durch eine Decoder-Vorrichtung gelöst, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Mittel vorgesehen sind:
• Mittel zum Empfangen komprimierter digitaler Videosignale, die in Blöcken von Vollbild-verarbeiteten Pixel-Daten und Halbbild-verarbeiteten Pixel-Daten übertragen werden;
• Mittel, die an die empfangenden Mittel angekoppelt sind, um zu bestimmen, ob ein bestimmter Datenblock, der in einem empfangenen Signal enthalten ist, Vollbild-verarbeitet oder Halbbild-verarbeitet wurde;
• erste Mittel zum Decodieren von empfangenen Blöcken von Halbbild-verarbeiteten Pixel-Daten, welche die Pixel-Daten in Blöcken in einem Halbbild-Format umfassen, wobei jedes Vollbild getrennt ist in sein ungerades oder gerades Halbbild zum unabhängigen Verarbeiten;
• zweite Mittel zum Decodieren von empfangenen Blöcken von Vollbild-verarbeiteten Pixel-Daten, welche die Pixel-Daten in Blöcken in einem Vollbild-Format umfassen, wobei die ungeraden und geraden Halbbilder eines Vollbildes als ein einziges Vollbild verarbeitet werden durch Verschachtelung der Zeilen von zugehörigen ungeraden und geraden Halbbildern; und
• Mittel, die auf die bestimmenden Mittel ansprechen zum selektiven Kombinieren decodierter Blöcke von den ersten und zweiten Mitteln, um ein unkomprimiertes Videosignal wiederherzustellen.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 18 bis 22.
• Erfindungsgemäß wird die vorstehend genannte Aufgabe ferner gelöst durch ein digitales Fernsehsystem zum Verarbeiten von Pixel-Daten von digitalisieren Zeilensprung-Videosignalen zur Übertragung in einer komprimierten Form, wobei das System umfaßt:
• einen ersten Datenweg zum Erzeugen von ersten komprimierten Daten;
• einen zweiten Datenweg zum Erzeugen von zweiten komprimierten Daten;
• Mittel, die an den ersten Datenweg angekoppelt sind, zum Werten von Fehlern in den ersten komprimierten Daten, und die an den zweiten Datenweg angekoppelt sind, zur Wertung von Fehlern in den zweiten komprimierten Daten; und
• Mittel, die auf die fehlerwertenden Mittel ansprechen, um die komprimierten Daten auszuwählen, die den kleinsten Fehler aufweisen;
• wobei der erste Datenweg Mittel umfaßt zum Aufteilen der Pixel-Daten in Blöcke in einem Halbbild-Format, wobei jedes Vollbild getrennt ist in sein ungerades und sein gerades Halbbild zum unabhängigen Verarbeiten, und Mittel zum Komprimieren der Pixel-Daten in dem Halbbild-Format, um die ersten komprimierten Daten zur Verfügung zu stellen;
• wobei der zweite Datenweg Mittel umfaßt zum Aufteilen der Pixel-Daten in Blöcke in einem Vollbild-Format, wobei die ungeraden und geraden Halbbilder eines Vollbildes als ein einziges Vollbild verarbeitet werden durch Verschachtelung der Zeilen zusammengehöriger gerader und ungerader Halbbilder, und Mittel zum Komprimieren der Pixel-Daten in dem Vollbild-Format, um die zweiten komprimierten Daten bereitzustellen;
• wobei die auf die fehlerwertenden Mittel ansprechenden Mittel für jeden Block die komprimierten Daten auswählen, die den geringsten Fehler aufweisen;
• wobei Mittel um Codieren der ausgewählten Daten für jeden Block vorgesehen sind, um sie als Halbbild-verarbeitete oder Vollbild-verarbeitete Daten zu identifizieren; und
• wobei Mittel zum Kombinieren der codierten ausgewählten Daten vorhanden sind, um einen komprimierten Videodatenstrom bereitzustellen, der verteilte Blöcke von Halbbild-verarbeiteten Pixel-Daten und Vollbild-verarbeiteten Pixel-Daten aufweist, zur Übertragung durch einen Sender.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 24 und 25.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die vorstehend bezeichnete Aufgabe ferner gelöst durch ein Verfahren zum Codieren von Pixel-Daten eines digitalen Videosignals zum Übertragen in einer komprimierten Form, das die Schritte umfaßt:
• Erzeugen eines ersten komprimierten Videosignals in einem ersten Datenweg;
• Erzeugen eines zweiten komprimierten Videosignals in einem zweiten Datenweg;
• Wertung von Fehlern in dem ersten komprimierten Videosignal und Wertung von Fehlern in dem zweiten komprimierten Videosignal zum Auswählen des komprimierten Videosignals, das den kleinsten Fehler aufweist;
• dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten Datenweg die Pixel-Daten in Blöcke in einem Halbbild-Format aufgeteilt sind, wobei jedes Vollbild getrennt ist in sein ungerades und sein gerades Halbbild zum unabhängigen Verarbeiten, und die Pixel-Daten in dem Halbbild-Format komprimiert sind, um ein erstes komprimiertes Videosignal bereitzustellen; und
• für den zweiten Datenweg die Pixel-Daten in Blöcke in einem Vollbild-Format aufgeteilt sind, wobei die ungeraden und geraden Halbbilder eines Vollbildes als ein einziges Vollbild verarbeitet werden durch Verschachtelung der Zeilen von zugehörigen geraden und ungeraden Halbbildern, und die Pixel- Daten in dem Vollbild-Format komprimiert sind, um ein zweites komprimiertes Videosignal bereitzustellen.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 27 bis 30.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein digitalisiertes Zeilensprung-Fernsehsignal in verschiedenen Formaten komprimiert werden. Bei einem Format, hier als "Halbbild-Format" bezeichnet, ist jedes Vollbild aufgeteilt in seine zwei Halbbilder, die unabhängig voneinander verarbeitet werden. Bei einem anderen Format, hier als "Vollbild-Format" bezeichnet, werden die beiden Halbbilder als ein einziges Vollbild verarbeitet, indem die Zeilen zusammengehöriger gerader und ungerader Halbbilder ineinander verschachtelt werden. Von diesen beiden Möglichkeiten ist keine vollständig zufriedenstellend im Hinblick auf eine Videosignal- Kompression. Vollbild-Verarbeitung liefert bessere Ergebnisse als Halbbild-Verarbeitung, wenn wenig oder keine Bewegung vorhanden ist. Da jedes Vollbild die doppelte Anzahl von Zeilen oder Abtastwerten hat als ein Halbbild, bezogen auf eine gegebene Bildhöhe, wird die Korrelation zwischen Abtastwerten größer sein, und folglich wird die Kompressibilität gesteigert. Um die gleiche Genauigkeit wie eine Vollbild-Verarbeitung zu erzielen, erfordert eine Halbbild-Verarbeitung eine höhere Bitrate. Somit erreicht bei gleichen Bitraten eine Vollbild-Verarbeitung höhere Genauigkeit.
• Vollbild-Verarbeitung weist ähnliche Vorteile gegenüber Halbbild-Verarbeitung auf, wenn in horizontal bewegten Merkmalen wenig horizontale Details enthalten sind oder wenn vertikal bewegte Merkmale wenig vertikale Einzelheiten aufweisen. In Bereichen, die in jeglicher Hinsicht arm an Einzelheiten sind, liefert eine Vollbild-Verarbeitung häufig bessere Ergebnisse als eine Halbbild-Verarbeitung, unabhängig davon, wie schnell Veränderungen auftreten.
• In detailreichen bewegten Bereichen ist es im allgemeinen effektiver, Halbbild-formatierte Daten zu komprimieren. In solchen Fällen ist eine Vollbild-Verarbeitung mit störenden hohen Vertikalfrequenzen behaftet, die durch das Ineinanderverschachteln der geraden und ungeraden Halbbilder eingebracht werden. Dies mindert die Korrelation zwischen Zeilen und damit die Effektivität des Kompressions-Algorithmus.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung vereint das Kompressionssystem die Vorzüge einer Vollbild-Verarbeitung für den Fall, daß wenig oder keine Bewegung vorhanden ist, mit den Vorteilen einer Halbbild-Verarbeitung für detailreiche bewegte Bereiche. Das erfindungsgemäße System gestattet es, Videosignale zu komprimieren und sodann zu rekonstruieren, ohne jegliche Verschlechterung der Bewegungswiedergabe, und es optimiert die Kompression digitaler Daten durch Kombination verschiedener Kompressionstechniken oder Datenformate, um maximale Leistung unter verschiedenartigen Bedingungen zu erzielen.
• Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung geschaffen zum Optimieren der Kompression von aufeinanderfolgenden Blöcken von digitalen Videosignalen. Die Videosignalblöcke werden in einem ersten Datenweg komprimiert, um ein erstes komprimiertes Signal zu liefern, und in einem zweiten Datenweg, um ein zweites komprimiertes Signal zu liefern. Fehler in dem ersten und zweiten komprimierten Signal werden gewertet, und für jeden Videosignalblock wird dasjenige komprimierte Signal ausgewählt, welches den kleinsten Fehler aufweist. Die ausgewählten Signale werden sodann kombiniert, um einen komprimierten digitalen Datenstrom zu erhalten.
• Ein jedes ausgewählte Signal wird mit Daten codiert, die den Datenweg bezeichnen, dem das Signal entstammt. Eine Empfänger-Vorrichtung zum Decodieren des komprimierten digitalen Datenstroms umfaßt Mittel zum Detektieren der codierten Daten von jedem ausgewählten Signal, um zu identifizieren, ob das Signal dem ersten oder dem zweiten Datenweg entstammt. Auf die detektierenden Mittel ansprechende Mittel dekomprimieren die ausgewählten Signale von dem ersten Datenweg in einem entsprechenden ersten Dekompressionsweg. In ähnlicher Weise werden aus dem zweiten Datenweg ausgewählte Signale in einem entsprechenden zweiten Dekompressionsweg dekomprimiert. Der erste und zweite Datenweg kann unterschiedliche Kompressions-Algorithmen benutzen. Alternativ kann der gleiche Kompressions-Algorithmus in jedem Weg angewendet werden auf Daten, die den Wegen in unterschiedlichen Formaten zugeführt werden. In jedem Fall verwendet der erste und zweite Dekompressionsweg Dekompressions-Algorithmen oder Datenformate, die mit denen des entsprechenden ersten und zweiten Datenwegs korrespondieren.
• In einer bevorzugten Ausführungsform verarbeiten die Vorrichtung und das Verfahren der vorliegenden Erfindung digitalisierte Zeilensprung-Videosignale zur Übertragung in einer komprimierten Form. Die übertragenen komprimierten Signale werden bei einem Empfänger decodiert, um die ursprünglichen Zeilensprung-Videosignale zu rekonstruieren.
• Ein digitalisiertes Zeilensprung-Videosignal wird beim Sender in Blöcke von Pixel-Daten aufgeteilt. Die Blöcke werden in einem Halbbild-Format formatiert und komprimiert, um ein erstes komprimiertes Videosignal zu erhalten. Die Blöcke werden auch in einem Vollbild-Format formatiert und komprimiert, um ein zweites komprimiertes Videosignal zu erhalten. Fehler in dem ersten und zweiten komprimierten Videosignal werden gewertet und für jeden Block wird das komprimierte Videosignal mit dem kleinsten Fehler ausgewählt. Die ausgewählten Signale werden codiert, um sie als Halbbild-formatierte oder Vollbild-formatierte Signale zu identifizieren.
• Die codierten Signale werden kombiniert, um einen komprimierten Videosignal-Datenstrom zur Übertragung zu erhalten.
• Es kann eine Bewegungskompensation vorgesehen sein, um die Wirksamkeit der Kompression zu steigern. Bei der Bewegungskompensation werden Pixel-Daten für ein aktuelles Video- Vollbild, welches in dem digitalisierten Zeilensprung-Signal enthalten ist, aus Pixel-Daten eines vorangegangenen Vollbildes vorhergesagt. Die vorhergesagten Pixel-Daten werden von den wirklichen Pixel-Daten für das aktuelle Vollbild subtrahiert, um einen abgekürzten Pixel-Datensatz zu erhalten, der zur Erzeugung des ersten und zweiten komprimierten Videosignals verwendet wird. Die ausgewählten Signale werden mit während des Prädiktionsschrittes generierten Bewegungsvektor-Daten codiert.
• Bei einem Empfänger werden die kombinierten und codierten Signale decodiert. Halbbild-formatierte Signale werden in einem Decoder-Pfad verarbeitet, der auf eine Halbbild-Verarbeitung von Daten angepaßt ist. Vollbild-formatierte Signale werden in einem Decoder-Pfad verarbeitet, der für Vollbild- Verarbeitung von Daten angepaßt ist. Sodann werden die geeigneten dekomprimierten Daten (halb- oder vollbildverarbeitet) für jeden Datenblock kombiniert.
• Bewegungsvektor-Daten werden beim Empfänger von codierten ausgewählten Signalen wiedergewonnen, die ein aktuelles Video-Vollbild repräsentieren. Daten, die ein vorangegangenes Video-Vollbild repräsentieren, werden gespeichert. Aus den wiedergewonnenen Bewegungsvektor-Daten und den gespeicherten Daten werden Prädiktionssignale berechnet. Die Prädiktionssignale werden zu den dekomprimierten Signalen addiert, und die resultierenden Signale werden formatiert, um das ursprüngliche digitalisierte Zeilensprung-Videosignal zu rekonstruieren.
• Eine Halbbild-Formatierung von Daten beim Sender läßt sich dadurch bewerkstelligen, daß das digitalisierte Zeilensprung- Videosignal in gerade und ungerade Blöcke von Pixel-Daten aufgeteilt wird, die geraden und ungeraden Halbbildern eines Video-Vollbildes entsprechen. Sodann werden die geraden und ungeraden Blöcke einem ersten Kompressions-Mittel in einer alternierenden Reihenfolge zugeführt, die das Halbbild-Format definiert. Vollbild-formatierte Daten lassen sich gewinnen, indem die Blöcke zu entsprechenden Ungerade/Gerade-Block- Paaren gruppiert und die ungeradzahligen und geradzahligen Zeilen von Pixel-Daten von jedem Paar in einer alternierenden Reihenfolge abgetastet werden. Die resultierenden verschachtelten Zeilen von Vollbild-formatierten Daten von aufeinanderfolgenden Blockpaaren werden einem zweiten Kompressions- Mittel zugebracht.
• Ein Kompressions-Algorithmus, der in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung Anwendung finden kann, ist die Diskrete Cosinus-Transformation (DCT), wobei die ersten und zweiten Kompressions-Mittel entsprechende erste und zweite Transformations-Koeffizientenmatrizen für die Pixel-Daten erzeugen und quantisieren. Die fehlerwertenden Mittel bestimmen den Fehler zwischen den quantisierten Transformations- Koeffizienten und den unquantisierten Transformations- Koeffizienten jeder Matrix. Der Fehler läßt sich aus der Differenz zwischen jedem Koeffizienten in einer Matrix vor und nach der Quantisierung berechnen, und eine Selektion zwischen Halbbild-verarbeiteten und Vollbild-verarbeiteten Daten kann dadurch erfolgen, daß die Summe der Beträge aller Differenzen von Koeffizienten in der ersten Matrix mit der Summe der Beträge aller Differenzen von Koeffizienten in der zweiten Matrix verglichen wird. Die Matrix, welche den kleinsten Gesamtfehler aufweist, wird für eine Übertragung ausgewählt.
• Die fehlerwertenden Mittel können alternativ in der Pixel- Domaine arbeiten, wobei eine inverse Transformation der ersten und zweiten Matrix erfolgt, um die Pixel-Daten wiederherzustellen. In diesem Fall wird der Fehler für die entsprechenden Halbbild- und Vollbild-Verarbeitungswege dadurch bestimmt, daß die aus jeder Matrix wiederhergestellten Pixel- Daten mit dem ursprünglichen Satz von Pixel-Daten, der den Kompressions-Mitteln vorgelegt wurde, verglichen werden.
• Weitere Merkmale und Vorteile sind in der Zeichnung und der nachfolgenden Detailbeschreibung offenbart.
• Fig. 1 zeigt ein in ein ungerades und ein gerades Halbbild aufgeteiltes Video-Vollbild zur Halbbild-Verarbeitung von Pixel-Daten;
• Fig. 2 ist ein Diagramm, welches ein Video-Vollbild veranschaulicht mit ineinander verschachtelten geradzahligen und ungeradzahligen Zeilen zur Vollbild- Verarbeitung von Pixel-Daten;
• Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Daten-Kompressions- Vorrichtung zur Anwendung bei einem Sender gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 4a ist ein Blockschaltbild einer Schaltung, die zur Realisierung der Funktion eines Abtastung-Konverters #1 von Fig. 3 Anwendung finden kann;
• Fig. 4b ist ein Diagramm, welches das Format von Pixel- Datenblöcken zeigt, die vom Abtastung-Konverter #1 ausgegeben werden;
• Fig. 5a ist ein Blockschaltbild einer Schaltung, die zur Realisierung der Funktion eines Abtastung-Konverters #2 von Fig. 3 Anwendung finden kann;
• Fig. 5b ist ein Diagramm, welches das Format eines Ungerade/Gerade-Paares von Pixel-Datenblöcken zeigt, das vom Abtastung-Konverter #2 geliefert wird;
• Fig. 6 ist ein Diagramm, aus dem die Ordnung einzelner Pixel-Datenblöcke innerhalb der Halbbilder eines Video-Vollbildes hervorgeht;
• Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Fehlerwertungs- und Selektionsschaltung, die in der Vorrichtung nach Fig. 3 Anwendung finden kann; und
• Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer Decoder-Vorrichtung zur Verwendung bei einem Empfänger, um übertragene digitale Daten zu komprimieren und ein digitalisiertes Zeilensprung-Videosignal zu rekonstruieren.
• Fig. 1 zeigt ein einzelnes Video-Vollbild 10, welches in seine beiden Teilbilder aufgeteilt ist. Das 1. Halbbild, welches mit der Bezugsziffer 12 bezeichnet ist, umfaßt die ungeradzahligen Zeilen des Video-Vollbildes. Das 2. Halbbild, welches mit der Bezugsziffer 14 bezeichnet ist, umfaßt die geradzahligen Zeilen des Video-Vollbildes. In analogen Fernsehsystemen nach dem Stand der Technik ist jede gerade und ungerade Zeile des Video-Vollbildes durch ein analoges Signal definiert, welches mit Bildinformation moduliert ist. Aufeinanderfolgende Zeilen des geradzahligen und ungeradzahligen Halbbildes werden ineinander verschachtelt, um ein sinnvolles Videobild zu erhalten.
• Ein verschachteltes Video-Vollbild 16 ist in Fig. 2 dargestellt. Ungeradzahlige Zeilen 18 des 1. Halbbildes sind mit geradzahligen Zeilen 20 des 2. Halbbildes verschachtelt. Die geradzahligen und ungeradzahligen Zeilen müssen auf diese Weise ineinander verschachtelt werden, damit auf einem Fernsehbildschirm ein korrektes Bild angezeigt wird.
• Die Erfindung betrifft digital übertragene Daten. In digitalen Fernsehsystemen ist jede Zeile eines Video-Vollbildes durch eine Sequenz von digitalen Datenbits definiert, die als "Pixel" bezeichnet werden. Es ist eine große Datenmenge notwendig, um jedes Video-Vollbild eines Fernsehsignals zu definieren. Beispielsweise sind 7,4 Megabit Daten erforderlich, um ein einziges Video-Vollbild bei NTSC-Auflösung zu erhalten. Hierbei ist unterstellt, daß eine 640 Pixel x 480 Zeilen-Anzeige verwendet wird, mit einem 8- bit-Intensitätswert für jede der Primärfarben Rot, Grün und Blau. Hochauflösendes Fernsehen erfordert wesentlich mehr Daten, um jedes Video-Vollbild bereitzustellen. Um diese Datenmenge zu bewältigen, insbesondere bei HDTV-Anwendungen, müssen die Daten komprimiert werden. Wie bereits erwähnt, können zu verschiedenen Zeitpunkten während der Übertragung eines digitalen Datenstroms verschiedene Daten-Formatierungs- und/oder -Kompressionstechniken effizienter sein als andere. Beispielsweise wird eine Halbbild-Verarbeitung von Videodaten in einem wie in Fig. 1 gezeigten Format im allgemeinen bei detailreichen bewegten Bereichen bevorzugt. Vollbild-Verarbeitung, wie durch das Format von Fig. 2 dargestellt, liefert im allgemeinen bessere Resultate als Halbbild-Verarbeitung, wenn wenig oder keine Bewegung vorhanden ist. Die vorliegende Erfindung schafft ein System, welches die Kompression digitaler Fernsehdaten optimiert, indem zwischen Halbbild-Verarbeitung und Vollbild-Verarbeitung nach Bedarf hin- und hergeschaltet wird.
• Erfindungsgemäß wird ein digitalisiertes Standard-Zeilensprung-Fernsehsignal an einem Anschluß 30 der in Fig. 3 gezeigten Daten-Kompressions-Einrichtung eingespeist. Das Verfahren zur Digitalisierung von Videosignalen ist auf dem Fachgebiet hinreichend bekannt. Es kann eine Vielzahl von separaten digitalisierten Signalen für die verschiedenen Komponenten eines Videosignals, wie Luminanz und Chrominanz, vorhanden sein. Wird die Erfindung in Verbindung mit mehreren Luminanz- und Chrominanz-Komponenten eingesetzt, ist es äußerst wichtig, daß der Luminanz-Anteil des Videosignals die Vorteile der adaptiven Halb- und Vollbild-Verarbeitung ausnutzt.
• Ein durch das Zeilensprung-Videosignal definiertes Bild wird durch einen ersten Abtastung-Konverter 32 in Blöcke von einer für eine Datenkompression geeigneten Größe zerlegt. Eine beliebige der diversen, aus dem Stand der Technik hinreichend bekannten Daten-Kompressionstechniken kann gemäß der vorliegenden Erfindung Anwendung finden. Die am weitesten verbreitete Kompressionstechnik ist als die Diskrete Cosinus- Transformation (DCT) bekannt. Diese Technik ist von Chen und Pratt in "Scene Adaptive Coder", IEEE Transactions on Communications, Vol COM-32, No. 3, March 1984 beschrieben. Die folgende Beschreibung erläutert die Erfindung unter Verwendung einer Blockgröße von 8 x 8 Pixel in Verbindung mit der DCT-Kompressions-Technik.
• Um die Komplexität und Speicheranforderungen für die Kompressions- und nachgeschaltete Dekompressions-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zu minimieren, gruppiert der Abtastung-Konverter 32 das geradzahlige und ungeradzahlige Halbbild jedes Video-Vollbildes zu einem Paar. Daraufhin gibt der Abtastung-Konverter alternierend den gleichen Block von einem Halbbild aus und sodann den anderen. Diese Funktion läßt sich dadurch durch Verwendung der in dem Blockschaltbild nach Fig. 4a dargestellten Komponenten realisieren.
• Das am Anschluß 30 eingespeiste digitalisierte Zeilensprung- Videosignal ist so formatiert, daß alle Zeilen des ungeradzahligen Halbbildes (1. Halbbild) gefolgt von allen Zeilen des geradzahligen Halbbildes (2. Halbbild) geliefert werden. Dies ist in Fig. 4b gezeigt, in dem das 1. Halbbild (160) gefolgt von dem 2. Halbbild (162) dargestellt ist. Die Funktion des Abtastung-Konverters 32 ist es, das 1. Halbbild und das 2. Halbbild in eine Vielzahl von entsprechenden Blöcken zu zerlegen. Jeder Block ist M Pixel breit und N Pixel hoch. Es bedarf j solcher Blöcke, um die Breite des Bildes, und i Blöcke, um die Höhe jedes Halbbildes abzudecken. Nach Herstellung dieses Formats gibt der Abtastung-Konverter 32 sodann die Blöcke in einer alternierenden Ungerade-Gerade- Reihenfolge aus, wie in Fig. 6 veranschaulicht.
• Fig. 6 ist eine detaillierte Darstellung des ungeradzahligen und des geradzahligen Halbbildes 160, 162 von Fig. 4b, nachdem das Bild durch den Abtastung-Konverter 32 in einzelne Pixel-Datenblöcke zerlegt wurde. Das 1. Halbbild umfaßt ungeradzahlige Blöcke von Pixel-Daten, und das 2. Halbbild umfaßt geradzahlige Blöcke von Pixel-Daten. In der dargestellten Ausführungsform enthält jeder 8 x 8-Block 64 Pixel. Der erste Datenblock, den der Abtastung-Konverter 32 pro Halbbild-Paar ausgibt, ist Block 164. Als nächstes wird Block 200 ausgegeben, gefolgt von Blöcken 165, 201, 166, 202 etc. Nach erfolgter Ausgabe von Block 231 durch den Abtastung-Konverter 32 werden die nächsten zwei Halbbilder (die das nächste Video-Vollbild repräsentieren) verarbeitet und in gleicher Weise ausgelesen. Die Daten-Formatierung durch den Abtastung-Konverter 32 wie vorstehend beschrieben wird in der vorliegenden Beschreibung als Halbbild-formatierte Daten bezeichnet.
• Um Halbbild-formatierte Daten bereitzustellen, kann der Abtastung-Konverter 32 einen Dual-Port-RAM 70 umfassen, wie in Fig. 4a gezeigt. Die in einem am Anschluß 30 eingespeisten digitalisierten Zeilensprung-Videosignal enthaltenen Daten werden in der Reihenfolge, in der sie empfangen werden, in den RAM 70 geladen. Es wird eine Leseadresse generiert, um die Daten aus dem RAM 70 in dem Halbbild-Format auslesen zu können. Ein an einem Anschluß 72 eingespeistes Pixel-Taktsignal ist an einen Pixel-Zähler 74 gekoppelt, der ein digitales Signal im Bereich von 0 bis M-1 ausgibt. Diese Zählung bildet die log&sub2;M-niedrigstwertigen Bits der Dual-Port-RAM- Leseadresse. Ein Teiler 76 und Horizontalblock-Zähler 78 erzeugen ein Signal im Bereich von 0 bis j-1 und bilden die nächsten log&sub2;j-Bits der Leseadresse. Eine andere Teiler- Schaltung 80 und Zeilenzähler 82 liefern ein Ausgangssignal im Bereich von 0 bis N-1 und bilden die nächsten log&sub2;N-Bits der Leseadresse. Ein Teiler 84 und Vertikalblock-Zähler 86 liefern ein Ausgangssignal im Bereich von 0 bis i-1, um die nächsten log&sub2;i-Bits zu bilden. Schließlich liefert ein Teiler 88 das höchstwertige Bit der Dual-Port-RAM-Adresse, um zwischen dem 1. Halbbild und dem 2. Halbbild jedes Video- Vollbildes hin- und herzuschalten. Das dem RAM 70 zugeführte zusammengesetzte Adreßsignal erfordert 1 + log&sub2;M + log&sub2;j + log&sub2;N + log&sub2;i Bits. Für eine 8 x 8-Blockgröße werden sowohl für den Pixel- wie den Zeilenzähler 3 Bits benötigt. Die für die Horizontal- und Vertikalblock- Zähler benötigte Bitzahl hängt von der Größe der Halbbilder ab.
• Als Folge des vorstehend Gesagten wird die Leseadresse des RAM 70 inkrementiert, um die Videodaten in einem Halbbild- Format auszugeben. Für den Fachmann wird erkennbar sein, daß die Pixel innerhalb eines jeden Blockes in einer anderen als der durch die Eingabeanforderungen des DCT-Algorithmus oder einer anderen zur Anwendung kommenden Kompressionseinrichtung bestimmten Ordnung abgetastet werden können.
• Es wird nun erneut auf Fig. 3 Bezug genommen, gemäß welcher die Halbbild-formatierten Daten vom Abtastung-Konverter 32 auf einen ersten Kompressionsweg ausgegeben werden, der einen DCT-Transformations-Coder 36 und einen Quantisierer 38 umfaßt. Hierbei handelt es sich um herkömmliche Elemente, die bei der DCT-Kompression Anwendung finden, wie in dem vorstehend genannten Artikel von Chen und Pratt beschrieben. Die Halbbild-formatierten Daten werden auch auf einen zweiten Kompressionsweg gegeben, der einen zweiten Abtastung- Konverter 42, einen Transformations-Coder 44 und einen Quantisierer 46 umfaßt. Der Transformations-Coder 44 und Quantisierer 46 sind mit denen des ersten Kompressionsweges identisch. Vor Eingabe der Halbbild-formatierten Daten in den ersten und zweiten Kompressionsweg kann ein wahlweises Prädiktor-Signal, welches zur Bewegungskompensation verwendet wird, durch eine Subtrahierschaltung 34 subtrahiert werden. Die Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich der Bewegungskompensation ist nachfolgend ausführlicher beschrieben.
• Der Abtastung-Konverter 42 wird verwendet, um die Halbbildformatierten Daten vom Abtastung-Konverter 32 in ein Vollbild-Format zu konvertieren. In diesem Format sind zusammengehörige Block-Paare von den geradzahligen und ungeradzahligen Halbbildern zeilenweise ineinander verschachtelt. Komponenten zur Realisierung dieses Vorganges sind in Fig. 5a dargestellt. Das Vollbild-Format ist in Fig. 5b veranschaulicht, welche ein Paar vertikal benachbarter Blöcke 250 zeigt, die einen ungeradzahligen Block 164 und einen zugehörigen geradzahligen Block 200 umfassen. Es handelt sich hierbei um dieselben Blöcke, die in Fig. 6 in einem Halbbild- Format dargestellt sind. Der Block 164 enthält 64 ungeradzahlige Pixel 252, die Anteile der ungeradzahligen Zeilen repräsentieren, die in einem Video-Vollbild enthalten sind. Der Block 200 enthält 64 geradzahlige Pixel 254, die Anteilen der geradzahligen Zeilen des Video-Vollbildes entsprechen.
• Die Komponenten der Fig. 5a tasten die in Fig. 5b gezeigten Pixel-Zeilen in einer alternierenden Ungerade/Gerade-Zeilenabtastfolge ab, um die ineinander verschachtelten Vollbildformatierten Daten zu erhalten. Die an einem Anschluß 90 eingespeisten Halbbild-formatierten Daten werden von einem Dual- Port-RAM 92 in der Reihenfolge gespeichert, wie sie empfangen werden. Das am Anschluß 72 von Fig. 5a eingespeiste Pixel- Taktsignal wird dazu verwendet, einen Pixel-Zähler 94 zu takten, um ein Ausgangssignal im Bereich von 0 bis M-1 zu erhalten, welches als die log&sub2;M-niedrigstwertigen Bits der Dual-Port-RAM-Adresse dient. Das Pixel-Taktsignal wird bei einem Teiler 96 durch M dividiert und einer anderen Divisionsschaltung 98 zur Teilung durch 2 zugeführt, von der es auf einen Zeilenzähler 100 gelangt. Der Zeilenzähler gibt ein digitales Signal im Bereich von 0 bis N-1 aus, welches die nächsten log&sub2;N-Bits der Dual-Port-RAM-Adresse bildet. Das Ausgangssignal der Divisionsschaltung 96 zur Teilung durch M dient auch als das höchstwertige Bit des Leseadreß-Eingangssignals des RAM 92. Das resultierende Leseadreß-Signal besteht aus 1 + log&sub2;N + log&sub2;M Bits. Dieses Signal bewirkt, daß die im RAM 92 gespeicherten Daten in dem Vollbild-Format ausgelesen werden.
• Wie in Fig. 3 gezeigt, werden die komprimierten Halbbildformatierten Daten des ersten Kompressionsweges vom Quantisierer 38 auf einen Schalter 39 gegeben. Die in dem zweiten Kompressionsweg komprimierten Vollbild-formatierten werden vom Quantisierer 46 auf den Schalter 39 ausgegeben. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Fehler in den komprimierten Daten von den zwei verschiedenen Kompressionswegen gewertet, und es werden die Daten mit dem kleinsten Fehler für jedes Ungerade/Gerade-Block-Paar zur Übertragung ausgewählt. Folglich ist es für den Fall, daß ein Anteil eines Video-Vollbildes mit wenig oder ohne Bewegung komprimiert wird, wahrscheinlich, daß die im Vollbild-Format verarbeiteten Pixel-Daten ausgewählt werden. Stammt der Anteil des gerade gewerteten Video-Vollbildes aus einem detailreichen bewegten Bereich, ist es wahrscheinlich, daß die in einem Halbbild-Format komprimierten Daten ausgewählt werden.
• Fehlerwertung und Selektion von Vollbild-verarbeiteten oder Halbbild-verarbeiteten Daten werden durch eine festverdrahtete Logik erzielt, die insgesamt mit der Bezugsziffer 51 bezeichnet ist. Die Fehlerermittlung erfolgt, indem die quantisierten Transformations-Koeffizienten mit den ursprünglichen unquantisierten Transformations-Koeffizienten in jedem Datenweg verglichen werden. Die in den Quantisierer 38 eingespeisten unquantisierten Koeffizienten werden bei "48" von den vom Quantisierer 38 ausgegebenen quantisierten Koeffizienten subtrahiert. In ähnlicher Weise werden die in den Quantisierer 46 eingespeisten unquantisierten Koeffizienten bei "50" von den vom Quantisierer 46 ausgegebenen quantisierten Koeffizienten subtrahiert. Die Ergebnisse werden in eine Fehlerwertungs- und Selektionsschaltung 52 gegeben, welche die Fehler in den beiden Wegen vergleicht. Selbstverständlich ließe sich die Fehlerwertung und Selektion alternativ als Software implementieren.
• In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zur Anwendung kommende Fehlermetrik die Summe der Beträge aller Differenzen von Koeffizienten. Es lassen sich jedoch auch mit anderen Metriken, beispielsweise mit dem mittleren quadratischen Fehler, zufriedenstellende Ergebnisse erzielen. In jedem Fall wird der durchschnittliche Fehler über einen Zwei-Block- Bereich ausgewertet. Dies ist notwendig, weil die Vollbildformatierten Daten verschachtelte Daten von Ungerade/Gerade- Block-Paaren umfassen, wie in Fig. 5b gezeigt. Ein Vergleich von Halbbild-formatierten Daten mit Vollbild-formatierten Daten muß deshalb über den Zwei-Block-Bereich erfolgen.
• Die Fehlerwertungs- und Selektions-Komponenten 51 sind ausführlicher in Fig. 7 dargestellt. Wie erwähnt, lassen sich diese durch Hardware oder Software realisieren. Quantisierte (Q) und unquantisierte ( ) Daten aus dem Vollbild-Format- Kompressionsweg werden Anschlüssen 104 bzw. 102 einer Subtrahierschaltung 106 zugeführt. Der Betrag der Differenz zwischen diesen Signalen wird durch herkömmliche Mittel 108 bestimmt und bei "110" akkumuliert. In ähnlicher Weise werden die quantisierten und unquantisierten Koeffizienten aus dem Halbbild-Format-Kompressionsweg an Anschlüssen 114 bzw. 112 einer Subtrahierschaltung 116 eingespeist. Es werden die Beträge der Differenzen berechnet, wie bei "118" bezeichnet, und bei "120" akkumuliert. Die akkumulierten Fehler aus den jeweiligen Vollbild- und Halbbild-formatierten Wegen werden bei einem Komparator 122 verglichen, der ein Ausgangssignal an einem Anschluß 124 bereitstellt, welches den Weg bezeichnet, der den kleinsten Fehler für ein bestimmtes Paar von Pixel-Datenblöcken geliefert hat.
• Das Ausgangssignal der Fehlerwertungs- und Selektions-Komponenten betätigt den Schalter 39 (Figur 3) dahingehend, den Kompressionsweg mit dem kleinsten Fehler mit der nachgeschalteten Verarbeitungsschaltung zu verbinden. Eine solche Schaltung umfaßt einen Lauflängen-Coder 56, der Codeworte von variabler Länge zuordnet, um die ausgewählten Sätze von quantisierten Transformations-Koeffizienten darzustellen. Ein Beispiel für einen solchen Lauflängen-Coder ist in dem vorstehend bezeichneten Artikel von Chen und Pratt beschrieben.
• Das Ausgangssignal des Lauflängen-Coders 56 wird einem Multiplexer 58 zugeführt, der die komprimierten Daten mit auf einem Datenweg 68 übertragenen Kontrolldaten kombiniert. Die Kontrolldaten umfassen ein Bit zum Codieren der ausgewählten komprimierten Signale, um diese als Halbbild-formatierte oder Vollbild-formatierte Signale zu identifizieren. Dies kann das gleiche Bit sein wie das zur Betätigung des Schalters 39 verwendete, wobei die Selektion von einem der Kompressionswege durch "1" und der andere Kompressionspfad durch "0" repräsentiert ist.
• Das in Fig. 3 gezeigte adaptive Halbbild/Vollbild-Codiersystem kann wahlweise mit Bewegungskompensation kombiniert werden, um zusätzliche Kompressionswirksamkeit zu gewinnen. Techniken der Bewegungskompensation sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Solche Techniken werden beispielsweise in Staffan Ericsson: "Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding", IEEE Transactions on Communications, Vol COM-33, No. 12, December 1985, und in Ninomiya and Ohtsuka: "A Motion- Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures", IEEE Transactions on Communications, Vol COM-30, No. 1, January 1982 beschrieben, und der Inhalt beider Schriften wird durch Bezugnahme in den Text dieser Beschreibung eingefügt. Zur Schaffung von Bewegungskompensation werden die Pixel-Daten für das aktuelle Video-Vollbild durch eine Bewegungskompensations-Einrichtung 64 und eine Bewegungsschätzungs-Einrichtung 66 aus Pixel-Daten eines vorangegangenen, in einem Vollbildspeicher 62 abgelegten Video- Vollbildes vorhergesagt. Die vorhergesagten Pixel-Daten werden von den tatsächlichen Pixel-Daten für das aktuelle Video-Vollbild beim Subtrahierer 34 abgezogen, um einen Pixel-Datensatz zu erzeugen, der einen Prädiktionsfehler repräsentiert. Die Prädiktionsfehler-Pixel-Daten werden dem ersten und zweiten Kompressionsweg zur Kompression und Selektion wie vorstehend beschrieben vorgelegt.
• Um eine Prädiktion für das nächste Vollbild zu gewinnen, ist eine inverse Transformation des zu verarbeitenden Stroms, der durch die Fehlerwertungs- und Selektions-Komponenten ausgewählt wurde, zu berechnen, gefolgt von der Inversen des zweiten Abtastung-Konverters 42 für die Fälle, in denen Vollbild-Verarbeitung selektiert wurde. Die inverse Transformation wird durch eine Schaltung 40 geliefert und die Inverse des zweiten Abtastung-Konverters durch eine Schaltung 54. Das Ausgangssignal der Fehlerwertungs- und Selektions- Schaltung 52 betätigt einen Schalter 41, um in geeigneter Weise formatierte Daten an die Bewegungskompensations- Schaltung anzukoppeln. Die geeigneten Rücktransformations- Daten werden bei einem Addierer 60 dem Prädiktorsignal wieder aufaddiert, welches anfänglich von dem einlaufenden Videosignal subtrahiert wurde. Das Ergebnis wird in den Vollbildspeicher 62 (z.B. ein Schieberegister oder RAM) geschrieben, in dem es verzögert wird, bis es als Prädiktion für das nächste Vollbild verwendet werden kann.
• Blockverschiebungs-Information, die den Ort eines vorangegangenen Blocks bezeichnet, der am besten auf einen aktuellen Block von Pixel-Daten innerhalb eines vorbestimmten Bereichs paßt, wird durch eine Bewegungsschätzungs-Einrichtung 66 bestimmt, die entsprechende Bewegungsvektor-Daten (X, Y) der Bewegungskompensations-Einrichtung 64 zuführt. Die Bewegungsvektor-Daten gelangen von der Bewegungsschätzungs- Einrichtung 66 via Pfad 68 auch in den Multiplexer 58. Der Multiplexer 58 fügt die Bewegungsvektor-Daten dem codierten Videosignal hinzu, zur Verwendung beim Ableiten eines identischen Prädiktionssignals bei einem Empfänger.
• Da die Aufgabe einer Bewegungskompensation darin liegt, die Kompressionsleistung in bewegten Bereichen eines Videobildes zu verbessern, ist es effektiver, die Blockverschiebungen zu schätzen und die Kompensation unter Verwendung von Halbbildern anstelle von Vollbildern vorzunehmen. Folglich wird die Verschiebung eines jeden Blockes eines gegebenen Halbbildes bezogen auf das gleiche Halbbild des vorangegangenen Vollbildes bestimmt. In einigen Fällen sind bessere Resultate erzielbar, wenn das dem gegebenen Halbbild unmittelbar vorangehende Halbbild für die Bezugnahme gewählt wird. In diesem Fall würde ein geradzahliges Halbbild einem ungeradzahligen Halbbild gegenübergestellt, und ein ungeradzahliges Halbbild würde einem geradzahligen Halbbild gegenübergestellt. Allerdings ist ein solches Vorgehen schwieriger zu realisieren und ist nicht so effektiv, wenn die vertikale Verschiebung null ist.
• Die Ausführung einer Bewegungskompensation erfolgt auf ein- und dieselbe Weise, unabhängig davon, ob Halbbild- oder Vollbild-Verarbeitung für die Codierung gewählt wird. Es wird eine Prädiktion für jeden Block eines gegebenen Halbbildes gewonnen, indem der geschätzte Verschiebungsvektor verwendet wird, um den passenden Block in dem gleichen Halbbild des vorangegangenen Vollbildes zu identifizieren. In den Fällen, wo Vollbild-Verarbeitung zum Codieren gewählt wird, werden die Prädiktionsfehler von zwei verschiedenen Halbbildern schließlich durch den zweiten Abtastung-Konverter 42 verschachtelt.
• Die komprimierten, codierten Signale gelangen vom Multiplexer 58 auf einen Sender (nicht gezeigt). Das übertragene Signal wird von einem digitalen Fernsehempfänger empfangen, und die Signale werden mittels eines Decoders der in Fig. 8 gezeigten Art decodiert. Die empfangenden digitalen Signale werden an einem Anschluß 130 einem Demultiplexer 132 zugeführt, der die codierten Kontrollsignale von den Videodaten- Signalen trennt. Ein Lauflängen-Decoder 134 stellt die quantisierten Transformations-Koeffizienten wieder her. Wiederhergestellte Koeffizienten für Halbbild-verarbeitete Blöcke werden in einem ersten Dekompressionsweg dekomprimiert, der einen inversen Transformations-Coder 136 und einen Schalter 142 umfaßt. Wiederhergestellte Koeffizienten für Vollbild-verarbeitete Blöcke werden in einem zweiten Dekompressionsweg dekomprimiert, der einen inversen Transformations-Coder 136, einen Inversen-Abtastung-Konverter 140 und einen Schalter 142 umfaßt. Der Inversen-Abtastung- Konverter 140 ist eine Speichereinrichtung, welche aus der Pixel-Ordnung, die sich aus der Verwendung des zweiten Abtastung-Konverters 42 beim Codierer ergibt, die ursprüngliche Abtastfolge wiederherstellt. Das Kontrolldatenbit, welches jeden Pixel-Datenblock als Vollbild-verarbeitet oder Halbbild-verarbeitet identifiziert, betätigt den Schalter 142 via Pfad 152, um die geeigneten dekomprimierten Daten aus dem ersten Dekompressionsweg oder zweiten Dekompressionsweg einem Inversen-Abtastung-Konverter 150 einzuspeisen. Dieser Inversen-Abtastung-Konverter ist eine Speichereinrichtung, welche die umgeordneten Pixel, wie sie aus der Anwendung des ersten Abtastung-Konverters 32 beim Codierer resultieren, in die ursprüngliche Rasterabtastfolge zurückbringt. Der Ausgang des Inversen-Abtastung-Konverters 150 ist das wiederhergestellte, rekonstruierte digitalisierte Zeilensprung-Videosignal, welches ursprünglich in den Codierer eingegeben wurde. Dieses Ausgangssignal ist an einen Videobildschirm zur Anzeige des Videoprogramms angekoppelt.
• Bewegungskompensation beim Empfänger wird durch einen Vollbildspeicher 146 und Bewegungskompensationsschaltung 148 bereitgestellt. Pixel-Datenblöcken beim Codierer beigefügte Bewegungsvektor-Daten werden durch den Demultiplexer 132 beim Empfänger wiedergewonnen. Die Bewegungsvektor-Daten werden über den Pfad 152 auf die Bewegungskompensationsschaltung 148 gegeben, welche die Daten, zusammen mit den ein vorangehendes, im Vollbildspeicher 146 abgelegtes Video-Vollbild repräsentierenden Daten, dazu benutzt, die ursprünglichen Prädiktionssignale neu zu berechnen. Die neuberechneten Prädiktionssignale werden den dekomprimierten Pixel-Datenblöcken für das aktuelle Video-Vollbild beim Addierer 144 aufaddiert.
• Da die durch die Bewegungsschätzungs-Einrichtung 66 beim Codierer berechneten Bewegungsvektor-Daten den Pixel-Datenblöcken beigefügt werden, besteht keine Notwendigkeit, Bewegungsschätzungs-Schaltungen beim Decoder vorzusehen, wodurch das resultierende Decoder-System vereinfacht wird.
• Es wird nun erkennbar sein, daß mit der Erfindung verbesserte Datenkompressionstechniken zur Anwendung bei der digitalen Datenübertragung geschaffen werden, im besonderen zur Anwendung bei der Übertragung von digitalen Zeilensprung-Fernsehsignalen. Die Erfindung läßt sich vorteilhaft nutzen bei der Übertragung von HDTV-Signalen und stellt ein Mittel dar zur deutlichen Reduktion der Datenmenge, die übertragen werden muß, um HDTV-Fernsehbilder zu definieren.
• Es wurde gefunden, daß eine Selektion zwischen Vollbild-Verarbeitung und Halbbild-Verarbeitung auf der Grundlage des Erhalts des kleinsten Fehlers gemäß der vorliegenden Erfindung sehr wirksam ist, um die Bildqualität von digital komprimierten Fernsehsignalen zu verbessern. Ruhende oder nur sehr langsam bewegte Bereiche werden viel präziser wiedergegeben, als dies mit einem Halbbild-Verarbeitungssystem möglich wäre. Eine Wiedergabe von Bewegung ist viel besser, als dies in einem Vollbild-Verarbeitungssystem möglich wäre. Da die Selektion auf einer lokalen Basis vorgenommen wird, kann sich das System auf Szenen anpassen, die sowohl bewegte als auch nichtbewegte Merkmale enthalten.
• Bei einer modifizierten und adaptierten Ausführungsform des beschriebenen erfindungsgemäßen Systems kann beispielsweise, um zwischen Vollbild- und Halbbild-verarbeiteten Daten zu wählen, eine Blockfehler-Wertung in der Pixel-Domaine vorgenommen werden. Anstelle des Vergleichs von Transformations- Koeffizienten kann in diesem Fall jeder Datenblock rücktransformiert und sodann mit dem ursprünglichen Pixelblock verglichen werden.

Claims (30)

1. Vorrichtung zum Verarbeiten von Pixel-Daten von digitalisierten Zeilensprung-Videosignalen zum Übertragen in einer komprimierten Form, umfassend

einen ersten Datenweg (32, 36, 38) zum Erzeugen eines ersten komprimierten Videosignals,

einen zweiten Datenweg (42, 44, 46) zum Erzeugen eines zweiten komprimierten Videosignals,

Mittel (51), die an den ersten Datenweg angekoppelt sind, um Fehler in dem ersten komprimierten Videosignal zu werten und die an den zweiten Datenweg angekoppelt sind, um Fehler in dem zweiten komprimierten Videosignal zu werten; und

Mittel (52,39), die auf die fehlerwertenden Mittel ansprechen, um das komprimierte Videosignal auszuwählen, das den kleinsten Fehler aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Datenweg Mittel (32) zum Aufteilen der Pixel-Daten in Blöcke in einem Halbbild-Format umfaßt, bei dem jedes Vollbild (10) getrennt ist in sein ungerades (Zeilen 12) und gerades Halbbild (Zeilen 14) zum unabhängigen Verarbeiten, und Mittel (36, 38) zum Komprimieren der Pixel-Daten in dem Halbbild-Format, um das erste komprimierte Videosignal bereitzustellen;

der zweite Datenweg Mittel (42) umfaßt zum Aufteilen der Pixel-Daten in Blöcke in einem Vollbild- Format, in dem die ungeraden (Zeilen 18) und geraden Halbbilder (Zeilen 20) eines Vollbilds verarbeitet werden als ein einziges Vollbild durch Verschachtelung der Zeilen (18,20) von zugehörigen ungeraden (Zeilen 18) und geraden Halbbildern (Zeilen 20) und Mittel (44, 46) zum Komprimieren der Pixel-Daten in dem Vollbild-Format, um ein zweites komprimiertes Videosignal bereitzustellen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei aufeinanderfolgende Sätze von Pixel-Daten auf sequentielle Weise komprimiert und gewertet werden; und die auswählenden Mittel (51) das komprimierte Videosignal, das für jeden besonderen Satz den kleinsten Fehler aufweist, auswählen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die weiter umfaßt: Mittel (58) zum Kodieren der ausgewählten Signale, um sie als halbbild-formatierte oder vollbild-formatierte Signale zu identifizieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, die weiter umfaßt:

Mittel (58) zum Kombinieren der kodierten ausgewählten Signale, um einen Datenstrom von komprimierten Videosignalen zur Übertragung bereitzustellen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiter umfaßt:

Mittel (32) zum Aufteilen eines digitalisierten Zeilensprung-Videosignals in gerade und ungerade Blöcke von Pixel-Daten, die den geraden und ungeraden Halbbildern eines Video-Vollbilds entsprechen; und

Mittel (32) zum Übergeben der geraden und ungeraden Blöcke an die ersten komprimierenden Mittel (36, 38) in einer abwechselnden Reihenfolge, welche das Halbbild-Format definiert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, die weiter umfaßt:

Mittel (42) zum Gruppieren der Blöcke in entsprechende ungerade/gerade Blockpaare und Abtasten der ungeraden und geraden Zeilen jedes Paars in einer abwechselnden Reihenfolge, um ineinanderverschachtelte Zeilen von Pixel-Daten bereitzustellen; und

Mittel (42) zum Übergeben der ineinanderverschachtelten Zeilen von Pixel-Daten aus aufeinanderfolgenden Blockpaaren an die zweiten komprimierenden Mittel (44,46).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Sätze jeweils zwei vertikal benachbarte Blöcke von Pixel-Daten aus einem Video-Vollbild umfassen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten komprimierenden Mittel (36,38; 44,46) jeweilige erste und zweite Datenfelder von Transformierten-Koeffizienten für den Pixel-Datensatz erzeugen und quantisieren; und

die fehlerwertenden Mittel (51) bestimmen den Fehler zwischen den quantisierten Transformierten- Koeffizienten und den nichtquantisierten Transformierten-Koeffizienten jeden Datenfelds.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das fehlerwertende Mittel (51) den Fehler durch Berechnung der Differenz zwischen jedem Koeffizienten in einem Datenfeld vor und nach Quantisierung bestimmt; und

die auswählenden Mittel (52) den durchschnittlichen Fehler aller Koeffizienten-Differenzen in dem ersten Datenfeld vergleichen mit dem durchschnittlichen Fehler aller Koeffizienten-Differenzen in dem zweiten Datenfeld, um das Datenfeld zu bestimmen, das den kleinsten Gesamtfehler aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste komprimierende Mittel (36,38) ein erstes Datenfeld von Transformierten-Koeffizienten für den Satz von Pixel-Daten erzeugt;

das zweite komprimierende Mittel (44,46) ein zweites Datenfeld von Transformierten-Koeffizienten für den Satz von Pixel-Daten erzeugt; und

das fehlerwertende Mittel (51) umfaßt:

Mittel zur inversen Transformation des ersten und des zweiten Datenfelds, um die Pixel-Daten wiederherzustellen, und Mittel zum Bestimmen des Fehlers zwischen den aus jedem Datenfeld wiederhergestellten Pixel-Daten und dem ursprünglichen Satz von Pixel-Daten, die an die ersten und zweiten komprimierenden Mittel übergeben werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, die weiter umfaßt:

Mittel (30) zum Empfangen eines digitalisierten Zeilensprung-Videosignals, das Pixel-Daten aufweist, die eine Sequenz von Video-Vollbildern definieren;

Mittel (62,64, 66) zum Voraussagen von Pixel-Daten für ein laufendes Video-Vollbild aus Pixel-Daten eines vorhergehenden Video-Vollbilds;

Mittel (34) zum Subtrahieren der vorausgesagten Pixel-Daten von den aktuellen Pixel-Daten für ein laufendes Video-Vollbild, um einen Satz von Pixel- Daten zu erzeugen, welcher einen Voraussagefehler repräsentiert; Mittel (32,34,90) zum Übergeben der Voraussagefehler-Pixel-Daten an die ersten komprimierenden Mittel in einem Halbbild-Format; und

Mittel (34,90,42) zum Übergeben der Voraussagefehler-Pixel-Daten an die zweiten komprimierenden Mittel in einem Vollbild-Format.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, die weiter umfaßt:

Mittel (32) zum Aufteilen jedes Video-Vollbilds des digitalisierten Zeilensprung-Videosignals in aufeinanderfolgende Blöcke von Pixel-Daten zum Verarbeiten auf einer Block-um-Block-Basis durch die voraussagenden, subtrahierenden und übergebenden Mittel.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, die weiter umfaßt:

Mittel (58) zum Kodieren des ausgewählten Signals mit Bewegungsvektor-Daten, die durch das voraussagende Mittel erzeugt werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, die weiter umfaßt:

Mittel (58) zum Kodieren der ausgewählten Signale, um sie als halbbild-formatierte oder vollbildformatierte Signale zu identifizieren.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, die weiter umfaßt:

Mittel (58) zum Kombinieren der kodierten ausgewählten Signale, um einen Datenstrom von komprimierten Videosignalen für die Übertragung bereitzustellen.

16. Ein Empfänger zum Dekodieren des komprimierten Digitaldatenstroms von der Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, der umfaßt:

Mittel (132) zum Detektieren der kodierten Daten aus jedem ausgewählten Signal, um zu identifizieren, ob das Signal aus dem ersten Datenweg oder dem zweiten Datenweg stammt; und Mittel, die auf die detektierenden Mittel (142) ansprechen, zum Verarbeiten der ausgewählten Signale von dem ersten Datenweg in einem zugehörigen ersten Dekomprimierungsweg (134,136) und zum Verarbeiten der ausgewählten Signale von dem zweiten Datenweg in einem zugehörigen zweiten Dekomprimierungsweg (134,136,140).

17. Dekodiervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden Mittel bereitgestellt sind:

Mittel (130) zum Empfangen von komprimierten Digital-Videosignalen, die in Blöcken von vollbildverarbeiteten Pixel-Daten und halbbild-verarbeiteten Pixel-Daten übertragen werden;

Mittel (132), die an die empfangenden Mittel angekoppelt sind, um zu bestimmen, ob ein besonderer Datenblock, der in einem empfangenen Signal enthalten ist, vollbild-verarbeitet oder halbbild-verarbeitet war; erste Mittel (134, 136) zum Dekodieren von empfangenen Blöcken von halbbild-verarbeiteten Pixel-Daten, wobei die halbbild-verarbeiteten Pixel-Daten die Pixel-Daten in Blöcken in einem Halbbild-Format umfassen, in welchem jedes Vollbild (10) getrennt ist in ein ungerades (Zeilen 12) oder gerades Halbbild (Zeilen 14) zum unabhängigen Verarbeiten;

zweite Mittel (134,136,140) zum Dekodieren der empfangenen Blöcke von vollbild-verarbeiteten Pixel-Daten, wobei die vollbild-verarbeiteten Pixel-Daten die Pixel-Daten in Blöcken in einem Vollbild-Format zu umfassen, in welchem die ungeraden (Zeilen 18) und geraden Halbbilder (Zeilen 20) eines Vollbildes als ein einziges Vollbild (10) verarbeitet werden durch Verschachtelung der Zeilen (18, 20) von zugehörigen ungeraden Zeilen 18) und geraden Halbbildern (Zeilen 20); und

Mittel (142), die ansprechen auf die bestimmenden Mittel, zum selektiven Auswählen von dekodierten Blöcken von den ersten und zweiten Mitteln, um ein unkomprimiertes Videosignal wiederherzustellen.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, die weiter umfaßt:

Mittel (150) zum Konvertieren des wiederhergestellten Signals in ein digitalisiertes Zeilensprung-Videosignal.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei das bestimmende Mittel (132) Mittel zum Lesen von halbbild- und vollbild-verarbeiteten Identifikationsdaten umfaßt, welche an die Blöcke angehängt sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Blöcke Datenfelder von Transformierten- Koeffizienten umfassen und die ersten und zweiten Mittel zur inversen Transformation (136) der Koeffizienten umfassen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei die Mittel zur inversen Transformation durch die ersten und zweiten Mittel gemeinsam benutzt werden.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, die weiter umfaßt:

Mittel (132) zum Zurückgewinnen von Bewegungsvektor-Daten, die an die empfangenen Blöcke von Pixel-Daten, die ein laufendes Video-Vollbild darstellen, angehängt werden;

Mittel (146) zum Speichern von Daten, die ein vorhergehendes Video-Vollbild repräsentieren;

Mittel (148) zum Berechnen von Voraussagesignalen aus den zurückgewonnenen Bewegungsvektor-Daten und den gespeicherten Daten; und

Mittel (144) zum Addieren der Voraussagesignale zu den empfangenen Blöcken für das laufende Video- Vollbild.

23. Ein Digitalfernsehsystem zum Verarbeiten von Pixel- Daten von digitalisierten Zeilensprung-Videosignalen zum Übertragen in einer komprimierten Form, das umfaßt:

einen ersten Datenweg (32,36,38) zum Erzeugen von ersten komprimierten Daten;

einen zweiten Datenweg (42,44,46) zum Erzeugen von zweiten komprimierten Daten;

Mittel (51), die an den ersten Datenweg angekoppelt sind, zum Werten von Fehlern in den ersten komprimierten Daten und die an den zweiten Datenweg angekoppelt sind zur Wertung von Fehlern in den zweiten komprimierten Daten; und

Mittel (52, 39), die auf die fehlerwertenden Mittel ansprechen, um die komprimierten Daten auszuwählen, die den kleinsten Fehler aufweisen; dadurch gekennzeichnet, daß der erste Datenweg Mittel (32) umfaßt zum Aufteilen der Pixel-Daten in Blöcke in einem Halbbild-Format, bei dem jedes Vollbild (10) getrennt ist in seine ungeraden (Zeilen 12) und geraden Halbbilder (Zeilen 14) zum unabhängigen Verarbeiten und Mittel (36, 38) zum Komprimieren der Pixel-Daten in dem Halbbild-Format, um die ersten komprimierten Daten zur Verfügung zu stellen;

der zweite Datenweg umfaßt Mittel (42) zum Aufteilen der Pixel-Daten in Blöcke in einem Vollbild- Format, in dem die ungeraden (Zeilen 18) und geraden Halbbilder (Zeilen 20) eines Vollbildes als ein einziges Vollbild (16) verarbeitet werden durch Verschachtelung der Zeilen (18,20) von zugehörigen ungeraden und geraden Halbbildern und Mittel (44,46) zum Komprimieren der Pixel-Daten in dem Vollbild-Format, um die zweiten komprimierten Daten bereitzustellen;

die Mittel (52,39), die auf die fehlerwertenden Mittel ansprechen, wählen die komprimierten Daten für jeden Block aus, der den geringsten Fehler aufweist;

Mittel (58) zum Kodieren der ausgewählten Daten für jeden Block, um sie als halbbild-verarbeitet oder vollbild-verarbeitete Daten zu identifizieren, sind bereitgestellt; und

Mittel (58) zum Kombinieren der kodierten ausgewählten Daten, um einen komprimierten Videodatenstrom bereitzustellen, der verteilte Blöcke von halbbild-verarbeiteten Pixel-Daten und vollbildverarbeiteten Pixel-Daten aufweist, zum Übertragen durch einen Sender sind bereitgestellt.

24. System des Anspruchs 23, das weiter umfaßt:

Empfangsmittel zum Empfangen eines komprimierten Videodatenstroms von dem Sender;

Mittel, die in wirksamer Weise mit den Empfängermitteln (132) in Verbindung stehen, zum Dekodieren der kodierten Daten in dem Datenstrom, um die halbbild-verarbeiteten Blöcke und vollbild-verarbeiteten Blöcke zu identifizieren;

erste Mittel (134,136) zum Verarbeiten der empfangenen Blöcke von halbbild-verarbeiteten Daten;

zweite Mittel (134,136,140) zum Verarbeiten der empfangenen Blöcke von vollbild-verarbeiteten Daten; und

Mittel (142), die auf die Dekodierungsmittel (132) ansprechen, zum Kombinieren der Blöcke von dem ersten und zweiten verarbeitenden Mittel auf selektive Weise, um ein nichtkomprimiertes digitalisiertes Zeilensprung-Videosignal wiederherzustellen.

25. System nach Anspruch 24, wobei das digitalisierte Zeilensprung-Videosignal eine Sequenz von Video- Vollbildern definiert, wobei das System weiter umfaßt:

Mittel (62,64,66) zum Voraussagen der Pixel-Daten für ein laufendes Video-Vollbild aus Pixel-Daten eines vorhergehenden Video-Vollbilds;

Mittel (34) zum Subtrahieren der vorausgesagten Pixel-Daten von den aktuellen Pixel-Daten für das laufende Video-Vollbild, um einen Satz von Pixel- Daten zu erzeugen, die einen Voraussagefehler repräsentieren;

Mittel (90) zum Übergeben der Voraussagefehler- Pixel-Daten an die ersten Mittel (36,38) zur Datenkompression als halbbild-formatierte Blöcke;

Mittel (90,42) zum Übergeben der Voraussagefehler- Pixel-Daten an die zweiten Mittel zur Datenkompression als vollbild-formatierte Blöcke;

Mittel (66), die in wirksamer Weise in Verbindung stehen mit den voraussagenden Mitteln zum Erzeugen von Bewegungsvektor-Daten für das laufende Video- Vollbild;

Mittel (58), die in wirksamer Weise in Verbindung stehen mit den erzeugenden Mitteln zur Kodierung der ausgewählten Daten für jeden Block mit zugehörigen Bewegungsvektor-Daten;

Mittel (132), die in wirksamer Weise in Verbindung stehen mit den Empfangsmitteln zum Zurückgewinnen der Bewegungsvektor-Daten von jedem Block eines laufenden Video-Vollbilds;

Mittel (146), die in wirksamer Weise in Verbindung stehen mit dem Empfänger zum Speichern von Daten, die ein vorhergehendes Video-Vollbild repräsentieren;

Mittel (148) zum Berechnen von Voraussagesignalen aus den zurückgewonnenen Bewegungsvektor-Daten und den gespeicherten Daten; und

Mittel (144) zum Addieren der Voraussagesignale zu den empfangenen Blöcken für das laufende Video- Vollbild.

26. Ein Verfahren zum Kodieren von Pixel-Daten eines digitalen Videosignals zum Übertragen in einer komprimierten Form, das die Schritte umfaßt:

Erzeugen eines ersten komprimierten Videosignals in einem ersten Datenweg;

Erzeugen eines zweiten komprimierten Videosignals in einem zweiten Datenweg;

Wertung von Fehlern in dem ersten komprimierten Videosignal und Wertung von Fehlern in dem zweiten komprimierten Videosignal zum Auswählen des komprimierten Videosignals, das den kleinsten Fehler aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß für den ersten Datenweg die Pixel-Daten in Blöcke in einem Halbbild-Format aufgeteilt sind, bei welchem jedes Vollbild (10) getrennt ist in seine ungeraden (Zeilen 12) und gerades Halbbild (Zeilen 14) zum unabhängigen Verarbeiten und die Pixel-Daten in dem Halbbild-Format komprimiert sind, um ein erstes komprimiertes Videosignal bereitzustellen; und

für den zweiten Datenweg die Pixel-Daten in Blöcke in einem Vollbild-Format aufgeteilt sind, bei welchem die ungeraden (Zeilen 18) und geraden Halbbilder (Zeilen 20) eines Vollbildes als ein einziges Vollbild (16) verarbeitet werden durch Verschachtelung der Zeilen (18,20) der zugehörigen ungeraden und geraden Halbbildern, und die Pixel- Daten in dem Vollbild-Format komprimiert sind, um ein zweites komprimiertes Videosignal bereitzustellen.

27. Verfahren nach Anspruch 26, das die Schritte umfaßt:

Auswählen des komprimierten Videosignals für jeden Block, das den kleinsten Fehler aufweist;

Kodieren der ausgewählten Signale, um sie als halbbild-formatiert oder vollbild-formatierte Signale zu identifizieren; und

Kombinieren der kodierten Signale

28. Verfahren nach Anspruch 27, das die weiteren Schritte umfaßt:

Voraussagen der Pixel-Daten für ein laufendes Video-Vollbild, das in dem Digital-Videosignal enthalten ist, aus Pixel-Daten eines vorhergehenden Vollbilds;

Subtrahieren der vorausgesagten Pixel-Daten von den aktuellen Pixel-Daten für das laufende Vollbild, um einen abgekürzten Satz von Pixel-Daten bereitzustellen zum Gebrauch beim Erzeugen eines ersten und zweiten komprimierten Videosignals; und

Kodieren des ausgewählten Signals mit Bewegungsvektor-Daten, die während des Voraussageschritts erzeugt wurden.

29. Verfahren zum Dekodieren der kombinierten kodierten Signale, die durch das Verfahren des Anspruchs 28 erzeugt werden, welches die Schritte umfaßt:

Dekomprimieren von halbbild-formatierten Signalen in einem Dekomprimierungsweg, der für die Halbbild- Verarbeitung von Daten angepaßt ist;

Dekomprimieren von vollbild-formatierten Signalen in einem Dekomprimierungsweg, der für die Vollbild- Verarbeitung von Daten angepaßt ist;

Zurückgewinnen der Bewegungsvektor-Daten aus kodierten ausgewählten Signalen, die ein laufendes Video-Vollbild repräsentieren;

Speichern der Daten, die ein vorhergehendes Video- Vollbild repräsentieren;

Erhalten von Voraussagesignalen von den gespeicherten Daten unter Verwendung der zurückgewonnenen Bewegungsvektor-Daten;

Addieren der Voraussagesignale zu den dekomprimierten Signalen; und

Kombinieren der dekomprimierten Signale, um das digitale Videosignal wiederherzustellen.

30. Verfahren zum Dekodieren der kombinierten kodierten Signale, die durch das Verfahren eines der Ansprüche 26 bis 28 erzeugt werden, welches die Schritte umfaßt:

Dekomprimieren von halbbild-formatierten Signalen in einem Dekomprimierungsweg, der für die Halbbild- Verarbeitung von Daten angepaßt ist;

Dekomprimieren von vollbild-formatierten Signalen in einem Dekomprimierungsweg, der für die Vollbild- Verarbeitung von Daten angepaßt ist; und Kombinieren der dekomprimierten Signale, um das digitale Videosignal wiederherzustellen.