DE69530336T2

DE69530336T2 - Bewegungskompensation für digitale Videosignale mit Zeilensprung

Info

Publication number: DE69530336T2
Application number: DE69530336T
Authority: DE
Inventors: Edward A. San Diego Krause
Original assignee: Arris Technology Inc; General Instrument Corp
Current assignee: Arris Technology Inc
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1995-02-09
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2015-02-10
Also published as: CA2142150C; AU684141B2; DK0676900T3; EP0676900A3; ATE237907T1; TW283289B; KR100264430B1; EP0676900A2; EP1309199A2; ES2197172T3; US5565922A; CA2142150A1; DE69530336D1; NO313440B1; EP1309199A3; HK1012139A1; KR950035435A; JPH07307943A; NO950678L; EP0676900B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Kompression von digitalen Daten und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Bewegungskompensation für ein verflochtenes digitales Videosignal wie beispielsweise ein Fernsehsignal.
Die digitale Übertragung von Fernsehsignalen kann Video- und Audiodienste von viel höherer Qualität als vorhergehende analoge Techniken liefern. Digitale Übertragungssysteme sind besonders vorteilhaft für Signale, die über Satellit an Kabelfernsehgesellschaften und/oder direkt an hauseigene Satellitenfernsehempfangssysteme übertragen werden. Derartige Signale können auch über ein Kabelfernsehnetzwerk übertragen werden.
Bei jedem beliebigen digitalen Fernsehsystem muss eine wesentliche Menge digitaler Daten übertragen werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn hochauflösendes Fernsehen („HDTV") bereitgestellt wird. Bei einem digitalen Fernsehsystem empfängt ein Teilnehmer den digitalen Datenstrom über einen Empfänger/Entwürfler, der dem Teilnehmer Video, Audio und Daten anbietet. Um das verfügbare Funkfrequenzspektrum am effizientesten zu nutzen, ist es vorteilhaft, die digitalen Fernsehsignale zu komprimieren, um die Datenmenge, die übertragen werden muss, zu minimieren.
Der Videoteil eines Fernsehsignals beinhaltet eine Sequenz von Video-„Frames", die zusammen ein Bewegtbild bereitstellen. Bei digitalen Fernsehsystemen ist jede Zeile eines Videoframes durch eine Sequenz digitaler Datenbits, die als „Pixel" bezeichnet werden, festgelegt. Zum Festlegen jedes Videoframes eines Fernsehsignals ist eine große Datenmenge erforderlich. Um diese Datenmenge zu verwalten, müssen die Daten, insbesondere für HDTV-Anwendungen, komprimiert werden.
Videokompressionsmethoden ermöglichen die effiziente Übertragung digitaler Videosignale über herkömmliche Kommunikationskanäle. Derartige Methoden verwenden Kompressionsalgorithmen, die sich die Korrelation unter benachbarten Pixeln zu Nutze machen, um eine effizientere Darstellung der wichtigen Information in einem Videosignal abzuleiten. Die leistungsfähigsten Kompressionssysteme machen sich nicht nur die räumliche Korrelation zu Nutze, sondern können auch Ähnlichkeiten unter benachbarten Frames nutzen, um die Daten weiter zu verdichten. Bei derartigen Systemen wird eine Differenzcodierung verwendet, um nur die Differenz zwischen einem aktuellen Frame und einer Prädiktion des aktuellen Frames zu übertragen. Die Prädiktion basiert auf aus einem vorhergehenden Frame der gleichen Videosequenz abgeleiteten Informationen. Beispiele derartiger Systeme können in Krause et al. U.S. Patente 5,068,724; 5,091,782; und 5,093,720, die sich auf verschiedene Bewegungskompensationssystem für digitales Video beziehen, gefunden werden.
Bei Bewegungskompensationssystemen der in den erwähnten Patenten offenbarten Art werden Bewegungsvektoren durch Vergleich eines Teils (d. h. eines Block) von Pixeldaten aus einem Halbbild eines gegenwärtigen Frames mit ähnlichen Teilen des vorhergehenden Frames abgeleitet. Ein Bewegungsschätzer bestimmt, wie der entsprechende Bewegungsvektor im vorhergehenden Frame eingestellt werden soll, um im gegenwärtigen Halbbild verwendet zu werden. Derartige Systeme sind bei der Reduzierung der zu übertragenden Datenmenge sehr effektiv, insbesondere, wenn sich das Originalvideo in einem stufenlosen Abtasten befindet. Die Effizienz der bereits vorhandenen Bewegungskompensationsmethoden wird jedoch ausreichend reduziert, wenn sie auf das verflochtene Video, bei dem die ungeraden und geraden nummerierten Zeilen eines Bilds nacheinander als zwei separate verschachtelte Halbbilder übertragen werden, angewendet wird.
EP-A-0 526 163 offenbart ein Bildcodierungsverfahren, das die Schritte der Kompensation einer Bewegung von Reproduktionssignalen von N (eine ganze Zahl von 2 oder größer) Frames, die vor einem zu codierenden Frame, positioniert sind, um erste bis N-te Prädiktionssignale zu erhalten, wobei eine lineare Kombination der ersten bis N-ten Prädiktionssignale bestimmt wird, um ein Prädiktionssignal zu erhalten, und die Codierung einer Differenz des zu codierenden Frames und des Prädiktionssignals beinhaltet.
EP-A-0 538 834 offenbart ein adaptives Sperrbildcodierungssystem zum Codieren eines Eingangsbildsignals, das durch Zeilensprungverfahren in Einheiten des Blocks der N Pixel × N Zeilen erhalten wird.
Das Dokument „Grand Alliance HDTV System Specification", als Dokumententwurf bei der ACATS Technical Subgroup am 22. Februar 1994 eingereicht, Neudruck von Verhandlungen der jährlichen Rundfunktechnikkonferenz, Las Vegas, 20. bis 24. März 1994, Konf. Nr. 48, 22. Februar 1994, National Association of Broadcasters (NAB), Seiten 12 bis 17, offenbart ein Verfahren der Bewegungsschätzung und - kompensation.
WO-A-92/10061 offenbart ein System zum prädiktiv interpolativen Multimode-Codieren von Videohalbbildern und ein System zum Decodieren codierter Videoalbbilder.
Es ist das der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Ziel, ein Bewegungskompensationssystem für verflochtene digitale Videosignale, in denen ein höherer Grad Datenkompression erreicht werden kann, bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt gemäß dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 und 9 ein derartiges System bereit.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum bewegungskompensierten Codieren von digitalen Videosignalen bereitgestellt. Die digitalen Videosignale legen aufeinanderfolgende Frames von verflochtenen Videodaten fest. Ein erstes Prädiktionsfehlersignal, das auf den Unterschied zwischen einem gegenwärtigen Teil aus einem Halbbild eines gegenwärtigen Videoframes und einem ähnlich gelegenen ersten Teil im gleichen Halbbild eines vorherigen Videoframes hinweist, wird erhalten. Ein zweites Prädiktionsfehlersignal, das auf den Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Teil und einem ähnlich gelegenen Teil in einem entgegengesetzten Halbbild des vorherigen Videoframes hinweist, wird erhalten. Ein drittes Prädiktionsfehlersignal, das auf den Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Teil und einem Druchschnitt des ersten und zweiten Teils hinweist, wird erhalten. Es wird entweder das erste, zweite oder dritte Prädiktionsfehlersignal ausgewählt, um den gegenwärtigen Teil darzustellen.
Bewegungsvektorinformation kann bereitgestellt werden, um dem gegenwärtigen Frameteil, dem das ausgewählte Prädiktionsfehlersignal entspricht, zu ermöglichen, durch einen Decodierer reproduziert zu werden. In einem praktischen System werden das erste, zweite und dritte Prädiktionsfehlersignal für jede einer Vielzahl von Teilen im gegenwärtigen Videoframe erhalten. Um dies zu tun, wird ein ungerades Halbbild des gegenwärtigen Videoframes in Teile von Pixeldaten ungerader Halbbilder unterteilt. Das gerade Halbbild des gegenwärtigen Videoframes ist in Teile von Pixeldaten gerader Halbbilder unterteilt. Jeder Teil der Pixeldaten vom gegenwärtigen Videoframe wird mit ähnlich gelegenen Teilen in sowohl den ungeraden als auch den geraden Halbbildern des vorherigen Videoframes verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück F des gleichen Halbbilds des vorherigen Frames und ein bevorzugtes Gegenstück G des entgegengesetzten Halbbilds des vorherigen Frames für jeden gegenwärtigen Frameteil zu finden. Das erste Prädiktionsfehlersignal für jeden gegenwärtigen Frameteil weist auf den Unterschied zwischen dem Teil und seinem F-Gegenstück hin. Das zweite Prädiktionsfehlersignal für jeden gegenwärtigen Frameteil weist auf den Unterschied zwischen dem Teil und seinem G-Gegenstück hin. Das dritte Prädiktionsfehlersignal für jeden gegenwärtigen Frameteil weist auf den Unterschied zwischen dem Teil und dem Durchschnitt seiner F- und G-Gegenstücke hin.
Das ausgewählte Prädiktionsfehlersignal für jeden gegenwärtigen Frameteil kann mit Daten, die auf die Stelle in dem vorherigen Videoframe des F-Gegenstücks hinweisen, wenn das erste Prädiktionsfehlersignal ausgewählt wird, codiert werden. Wenn das zweite Prädiktionsfehlersignal ausgewählt wird, wird das ausgewählte Prädiktionsfehlersignal mit Daten, die auf die Stelle im vorherigen Videoframe des G-Gegenstücks hinweisen, codiert. Wenn das dritte Prädiktionsfehlersignal ausgewählt wird, wird es mit Daten, die auf die Stelle im vorherigen Videoframe sowohl der F- als auch des G-Gegenstücke hinweisen, codiert. Die Codierungsdaten können Halbbildkennungsinformationen und Bewegungsvektoren beinhalten.
In einer etwas anderen „Framemode"-Implementation werden das erste, zweite und dritte Prädiktionsfehlersignal für jede einer Vielzahl von Teilen im gegenwärtigen Videoframe, der durch Blockpaare mit sowohl ungeraden als auch geraden Halbbildpixeldaten festgelegt wird, erhalten. Insbesondere wird der gegenwärtige Videoframe in Blockpaare von ungeraden und geraden Halbbildpixeldaten unterteilt. Die ungeraden und geraden Halbbildpixeldaten jedes Blockpaars des gegenwärtigen Videoframes werden jeweils mit ähnlich gelegenen ungeraden bzw. geraden Halbbildpixeldaten in dem vorherigen Videoframe verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück F des gleichen Halbbilds des vorherigen Frames für jedes gegenwärtige Frameblockpaar zu finden. Die ungeraden und geraden Halbbildpixeldaten jedes Blockpaars des gegenwärtigen Videoframes werden auch jeweils mit ähnlich gelegenen geraden bzw. ungeraden Halbbildpixeldaten in dem vorherigen Videoframe verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück G des entgegengesetzten Halbbilds des vorherigen Frames für jedes gegenwärtige Frameblockpaar zu finden. Das erste Prädiktionsfehlersignal für jedes gegenwärtige Frameblockpaar weist auf den Unterschied zwischen dem Blockpaar und seinem F-Gegenstück hin. Das zweite Prädiktionsfehlersignal für jedes gegenwärtige Frameblockpaar weist auf den Unterschied zwischen dem Blockpaar und seinem G-Gegenstück hin. Das dritte Prädiktionsfehlersignal für jedes gegenwärtige Frameblockpaar weist auf den Unterschied zwischen dem Block und dem Durchschnitt des F- und G-Gegenstücks für dieses Blockpaar hin.
Das ausgewählte Prädiktionsfehlersignal für jedes gegenwärtige Frameblockpaar ist mit Daten codiert, die auf die Stelle im vorherigen Videoframe des F-Gegenstücks hinweisen, wenn das erste Prädiktionsfehlersignal ausgewählt wird, des G-Gegenstücks, wenn das zweite Prädiktionsfehlersignal ausgewählt wird und auf sowohl das F- als auch das G-Gegenstück, wenn das dritte Prädiktionsfehlersignal ausgewählt wird. Die Codierungsdaten beinhalten Halbbildkennungsinformationen und Bewegungsvektoren.
Ein Verfahren zum bewegungskompensierten Codieren von verflochtenen Frames von digitalen Videodaten, in dem sowohl Halbbildmode- als auch Framemodeverarbeitung verglichen werden, wird auch bereitgestellt. Ein gegenwärtiger Videoframe ist in Blockpaare von ungeraden und geraden Halbbildpixeldaten unterteilt. Die ungeraden und geraden Halbbildpixeldaten jedes Blockpaars des gegenwärtigen Videoframes werden jeweils mit ähnlich gelegenen ungeraden bzw. geraden Halbbildpixeldaten in dem vorherigen Videoframe verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück F des gleichen Halbbilds des vorherigen Frames für jedes gegenwärtige Frameblockpaar zu finden, wobei der Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Frameblockpaar und seinem F-Gegenstück ein erstes Framemode-Prädiktionsfehlersignal beinhaltet. Die ungeraden und geraden Halbbildpixeldaten jedes Blockpaars vom gegenwärtigen Videoframe werden jeweils mit ähnlich gelegenen geraden bzw. ungeraden Halbbildpixeldaten in dem vorherigen Videoframe verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück G des entgegengesetzten Halbbilds des vorherigen Frames für jedes gegenwärtgge Frameblockpaar zu finden, wobei der Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Frameblockpaar und seinem G-Gegenstück ein zweites Framemode-Prädiktionsfehlersignal beinhaltet. Die Pixeldaten jedes Blockpaars werden mit dem Durchschnitt der F- und G-Gegenstücke für dieses Blockpaar verglichen, wobei der Unterschied ein drittes Framemode-Prädiktionsfehlersignal beinhaltet. Entweder das erste, zweite oder dritte Framemode-Prädiktionsfehlersignal wird als ein bevorzugtes Framemode-Prädiktionsfehlersignal ausgewählt. Die ungeraden Halbbildpixeldaten jedes gegenwärtigen Frameblockpaars werden mit ähnlich gelegenen ungeraden Halbbildpixeldaten in dem vorherigen Videoframe verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück F1 des gleichen Halbbilds des vorherigen Frames für das gegenwärtige Frameblockpaar ungerader Halbbildpixeldaten zu finden. Der Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Frameblockpaar ungerader Halbbildpixeldaten und seinem F1-Gegenstück beinhaltet ein erstes Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal. Die ungeraden Halbbildpixeldaten jedes gegenwärtigen Frameblockpaars werden mit ähnlich gelegenen geraden Halbbildpixeldaten in dem vorherigen Videoframe verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück G1 des entgegengesetzten Halbbilds des vorherigen Frames für das gegenwärtige Frameblockpaar ungerader Pixeldaten zu finden. Der Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Frameblockpaar ungerader Halbbildpixeldaten und seinem G1-Gegenstück beinhaltet ein zweites Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal. Die geraden Halbbildpixeldaten jedes gegenwärtigen Frameblockpaars werden mit ähnlich gelegenen geraden Halbbildpixeldaten in dem vorherigen Videoframe verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück F2 des gleichen Halbbilds des vorherigen Frames für das gegenwärtige Frameblockpaar gerader Halbbildpixeldaten zu finden. Der Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Frameblockpaar gerader Halbbildpixeldaten und seinem F2-Gegenstück beinhaltet ein drittes Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal. Die geraden Halbbildpixeldaten jedes gegenwärtigen Frameblockpaars werden mit ähnlich gelegenen ungeraden Halbbildpixeldaten im vorherigen Videoframe verglichen, um ein bevorzugtes Gegenstück G2 des entgegengesetzten Halbbilds des vorherigen Frames für das gegenwärtige Frameblockpaar gerader Halbbildpixeldaten zu finden. Der Unterschied zwischen dem gegenwärtigen Frameblockpaar gerader Halbbildpixeldaten und seinem G2-Gegenstück beinhaltet ein viertes Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal.
Die ungeraden Halbbildpixeldaten jedes gegenwärtigen Frameblockpaars werden mit dem Durchschnitt der F1- und G1-Gegenstücke verglichen, um ein fünftes Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal zu erhalten. Die geraden Halbbildpixeldaten jedes gegenwärtigen Frameblockpaars werden mit dem Durchschnitt der F2- und G2-Gegenstücke verglichen, um ein sechstes Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal zu erhalten.
Entweder das erste, zweite oder fünfte Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal wird als ein bevorzugtes ungerades Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal ausgewählt. Entweder das dritte, vierte oder sechste Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal wird als ein bevorzugtes gerades Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal ausgewählt. Entweder das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal oder die bevorzugten ungeraden und geraden Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignale werden ausgewählt, um ein gegenwärtiges Blockpaar darzustellen.
Bewegungsvektorinformationen werden bereitgestellt, um dem gegenwärtigen Blockpaar zu ermöglichen, an einem Decodieren rekonstruiert zu werden. Die Bewegungsvektorinformationen umfassen mindestens entweder einen F- oder G-Bewegungsvektor, wenn das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal ausgewählt wird, um das gegenwärtige Blockpaar darzustellen. Wenn die bevorzugten ungeraden und geraden Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignale ausgewählt werden, um das gegenwärtige Blockpaar darzustellen, ist mindestens einer der F1- und G1-Bewegungsvektoren und mindestens einer der F2- und G2-Bewegungsvektoren in den Bewegungsvektorinformationen eingeschlossen. In einer bevorzugten Ausführungsform entsprechen die G-, G1- und G2-Bewegungsvektoren den jeweiligen G-, G1- bzw. G2-Gegenstücken entgegengesetzter Halbbilder und sind skaliert, um einen Abstandsunterschied, der aus der Verwendung eines entgegengesetzten Halbbildblockvergleichs anstatt eines gleichen Halbbildblockvergleichs resultiert, anzuzeigen. Jeder der F-, F1- und F2-Bewegungsvektoren und der skalierten G-, G1- und G2-Bewegungsvektoren, die in den Bewegungsvektorinformationen für ein gegenwärtiges Blockpaar eingeschlossen sind, sind mit einem entsprechenden vorhergehenden Bewegungsvektor zur Übertragung mit dem gegenwärtigen Blockpaar unterschiedlich codiert.
Die Auswahl des Prädiktionsfehlersignals, das für jedes Blockpaar verwendet werden soll, kann basierend auf dem Angebot, das die für die Übertragung notwendigen Daten minimieren würde, durchgeführt werden, um einem Decodieren zu ermöglichen, das gegenwärtige Blockpaar zu reproduzieren. Das F- und G-Gegenstück kann durch Minimierung der Summe des Absolutwerts ungerader und gerader Halbbildfehler zwischen dem gegenwärtigen Frameblockpaar und den ähnlich gelegenen Pixeldaten im vorherigen Videoframe gefunden werden.
In einer allgemeineren Ausführungsform wird ein Verfahren zum bewegungskompensierten Codieren von verflochtenen Frames von digitalen Videodaten bereitgestellt. Ein gegenwärtiger Videoframe ist in Blockpaare unterteilt, wobei jedes Blockpaar einen ungeraden Halbbildpixeldatenblock und einen geraden Halbbildpixeldatenblock beinhaltet. Die Blockpaare des gegenwärtigen Videoframes werden mit ähnlich gelegenen Blockpaaren eines vorherigen Videoframes verglichen, indem Frameverarbeitung verwendet wird, um für jedes gegenwärtige Blockpaar ein bevorzugtes Framemode-Prädiktionsfehlersignal zu erhalten, basierend auf einer Berücksichtigung von gleichen Halbbildblockpaarvergleichen und entgegengesetzten Halbbildblockpaarvergleichen und einem Durchschnitt der gleichen und entgegengesetzten Halbbildblockpaarvergleiche. Die ungeraden und geraden Halbbildpixeldatenblöcke, die die Blockpaare des gegenwärtigen Videoframes bilden, werden mit ähnlich gelegenen Blöcken des vorherigen Videoframes verglichen, indem Halbbildverarbeitung verwendet wird, um für jeden der ungeraden und geraden Halbbildpixeldatenblöcke ein bevorzugtes Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal zu erhalten, basierend auf einer Berücksichtigung von gleichen Halbbildblockvergleichen, entgegengesetzten . Halbbildblockpaarvergleichen und einem Durchschnitt der gleichen und entgegengesetzten Halbbildblockvergleiche. Für jedes gegenwärtige Blockpaar werden entweder das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal oder die bevorzugten ungeraden und geraden Modeprädiktionsfehlersignale, die mit jenem Blockpaar assoziiert sind, ausgewählt.
Eine Codierungsvorrichtung ist gemäß der Erfindung zum bewegungskompensierten Codieren von verflochtenen digitalen Videosignalen bereitgestellt, in welcher aufeinanderfolgende verflochtene Halbbilder ungerader und gerader Pixeldaten aufeinanderfolgende Videoframes bilden. Mittel zum Unterteilen der Frames in Blockpaare sind bereitgestellt, wobei jedes einen Block ungerader Halbbildpixeldaten und einen Block gerader Halbbildpixeldaten enthält. Mittel zum Speichern der Blöcke aus mindestens drei aufeinanderfolgenden Halbbildern zur Verwendung beim Erzeugen von Prädiktionsfehlersignalen, die auf den Unterschied zwischen den ungeraden und geraden Blöcken jedes Blockpaars eines gegenwärtigen Frames und ähnlich gelegenen gleichen Halbbild- und entgegengesetzten Halbbildprädiktionsdaten in einem vorherigen Frame hinweisen, sind bereitgestellt. Mittel zum Wählen eines bevorzugten Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignals für jeden Block der gegenwärtigen Frameblockpaare aus einem gleichen Halbbildprädiktionsfehler, einem entgegengesetzten Halbbildprädiktionsfehler und einem Prädiktionsfehler, der auf einem Durchschnitt der gleichen Halbbild- und entgegengesetzten Halbbildprädiktionsdaten für den Block basiert, sind bereitgestellt. Ein bevorzugtes Framemode-Prädiktionsfehlersignal wird für jedes Blockpaar des gegenwärtigen Frames aus einem gleichen Halbbildprädiktionsfehler, einem entgegengesetzten Halbbildprädiktionsfehler und einem Prädiktionsfehler, der auf einem Durchschnitt der gleichen Halbbild- und entgegengesetzten Halbbildprädiktionsdaten für das Blockpaar Basiert, gewählt. Mittel zur Auswahl von entweder der bevorzugten Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignale oder des bevorzugten Framemode-Prädiktionsfehlersignals sind bereitgestellt, um das entsprechende Blockpaar darzustellen.
Die Codierungsvorrichtung kann Mittel zur Bereitstellung eines Bewegungsvektors für jeden der ungeraden und geraden Blöcke der gleichen Halbbild- und der entgegengesetzen Halbbildprädiktionsfehler und für jedes der Blockpaare der gleichen Halbbild- und der entgegengesetzten Halbbildprädiktionsfehler umfassen. Mittel zum Ausgeben des/der Bewegungsvektors/en, entsprechend dem/der Prädiktionsfehlersignal/e, das/die durch die Auswahlmittel ausgewählt wird/werden, sind bereitgestellt. Mittel zur Skalierung der Bewegungsvektoren, die mit den entgegengesetzten Halbbildprädiktionsfehlern assoziiert sind, um einen Abstandsunterschied, der aus der Verwendung eines entgegengesetzten Halbbildblockvergleichs anstatt eines gleichen Halbbildblockvergleichs resultiert, anzuzeigen, sind in der Codierungsvorrichtung auch bereitgestellt. Mittel zum unterschiedlichen Codieren aufeinanderfolgender Bewegungsvektoren mit unmittelbar vorhergehenden Bewegungsvektoren für aufeinanderfolgende Prädiktionsfehlersignale, die durch Auswahlmittel ausgewählt sind, sind bereitgestellt.
Die Mittel zum Wählen der bevorzugten Halbbildmode- und Framemode- Prädiktionsfehlersignale innerhalb der Codierungsvorrichtung können erste und zweite Bewegungsschätzermittel beinhalten. Die ersten Bewegungsschätzermittel sind gekoppelt, um gleiche Blöcke des gegenwärtigen Frames zum Vergleich mit ähnlich gelegenen vorherigen gleichen Halbbildblöcken zu empfangen und sind gekoppelt, um entgegengesetzte Blöcke des gegenwärtigen Frames zum Vergleich mit ähnlich gelegenen vorherigen geraden Halbbildblöcken zu empfangen. Der erste Bewegungsschätzer gibt Prädiktionen F2 des geraden Blocks des gleichen Halbbilds und Bewegungsvektoren F2_v für jeden geraden Block des gegenwärtigen Frames aus und gibt entgegengesetzte Halbbildprädiktionen G1 des ungeraden Blocks und Bewegungsvektoren G1_v für jeden ungeraden Block des gegenwärtigen Frames aus. Der zweite Bewegungsschätzer ist gekoppelt, um ungerade Blöcke des gegenwärtige Frames zum Vergleich mit ähnlich gelegenen vorherigen Blöcken ungerader Halbbilder zu empfangen und ist gekoppelt, um gegenwärtige gerade Blöcke des Frames zum Vergleich mit ähnlich gelegenen vorherigen ungeraden Halbbildblöcken zu empfangen. Der zweite Bewegungsschätzer gibt Prädiktionen F1 des ungeraden Blocks des gleichen Halbbilds und Bewegungsvektoren F1_v für jeden ungeraden Block des gegenwärtigen Frames und Prädiktionen G2 des geraden Blocks des entgegengesetzten Halbbilds und Bewegungsvektoren G2_v für jeden geraden Block des gegenwärtigen Frames aus. Mittel zum Testen jeder der F1-, F2-, G1- und G2-Prädiktionen für jeden gegenwärtigen Frameblock gegen ein Kriterium, um den Prädiktionsfehler des Halbbildmodus des gleichen Halbbilds und den Prädiktionsfehler des Halbbildmodus des entgegengesetzten Halbbilds für jeden Block zu erhalten, sind bereitgestellt. Mittel zur Durchschnittsermittlung der jeweiligen vorherigen ungeraden bzw. geraden Halbbildblöcke werden verwendet, die verwendet werden, um die F1- und F2-Prädiktionen zu erhalten, um F-Prädiktionen für die Blockpaare bereitzustellen und zur Durchschnittsermittlung der jeweiligen vorherigen geraden bzw.
ungeraden Halbbildblöcke, die verwendet werden, um die G1- und G2-Prädiktionen zu erhalten, um G-Prädiktionen für die Blockpaare bereitzustellen. Von den F- und G-Prädiktionen wird der Durchschnitt ermittelt, um F/G-Prädiktionsfehler für die Blockpaare bereitzustellen. Mittel zum Testen jeder der F-, G- und F/G-Prädiktionen für jedes gegenwärtige Frameblockpaar hinsichtlich eines Kriteriums sind bereitgestellt, um den Framemode-Prädiktionsfehler des gleichen Halbbilds, den FramemodePrädiktionsfehler des entgegengesetzten Halbbilds und den auf dem Durchschnitt basierenden Prädiktionsfehler für jedes Blockpaar zu erhalten.
Die Codierungsvorrichtung kann ferner Mittel zur Skalierung der G1_v und G2_v Bewegungsvektoren umfassen, um einen Abstandsunterschied, der aus der Verwendung eines entgegengesetzten Halbbildblockvergleichs anstatt eines gleichen Halbbildblockvergleichs resultiert, anzuzeigen, wenn die entgegengesetzten Halbbildprädiktionen G1, G2 und G erhalten werden.
Eine Decodierungsvorrichtung decodiert bewegungskompensierte verflochtene digitale Videosignale. Speichermittel speichern ungerade und gerade Halbbildpixeldaten für einen ersten Videoframe. Mittel zum Empfangen von bewegungskompensierten Pixeldaten aus ungeraden und geraden Halbbildteilen eines zweiten Videoframes zusammen mit Bewegungsvektor- und Bewegungskompensationsmodeinformationen für die Teile, sind bereitgestellt. Die Bewegungsvektorinformationen identifizieren Pixeldaten im gleichen und/oder entgegengesetzten Halbbild des gespeicherten ersten Videoframes, die notwendig sind, um den zweiten Videoframe aus den empfangenen bewegungskompensierten Pixeldaten zu rekonstruieren. Die ersten Bewegungskompensatormittel reagieren auf empfangene gleiche Halbbildbewegungsvektorinformationen zur Wiedergewinnung von Pixeldaten aus dem gleichen Halbbild des gespeicherten ersten Videoframes als ein Teil des zweiten Videoframes, der verarbeitet wird. Die zweiten Bewegungskompensatormittel reagieren auf empfangene entgegengesetzte Halbbildbewegungsvektorinformationen zur Wiedergewinnung von Pixeldaten von dem entgegengesetzten Halbbild des ersten Videoframes als der Teil des zweiten Videoframes, der verarbeitet wird. Mittel, die auf die Bewegungskompensationsmodeinformationen reagieren, sind zur Verbindung der empfangenen bewegungskompensierten Pixeldaten mit Pixeldaten, die durch das erste Bewegungskompensatormittel wiedergewonnen werden, mit Pixeldaten, die durch das zweite Bewegungskompensatormittel wiedergewonnen werden oder mit einem Durchschnitt von Pixeldaten, die durch sowohl das erste als auch das zweite Bewegungskompensatormittel wiedergewonnen werden, bereitgestellt. Die kombinierten Daten werden verwendet, um den zweiten Videoframe zu rekonstruieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine diagrammatische Darstellung eines Halbbildmodebewegungsprädiktionsverfahrens des bisherigen Stands der Technik;
2 ist eine diagrammatische Darstellung eines alternativen Halbbildmodebewegungsprädiktionsverfahrens des bisherigen Stands der Technik;
3 ist eine diagrammatische Darstellung eines Halbbildmodebewegungsprädiktionsverfahrens des bisherigen Stands der Technik;
4 ist eine diagrammatische Darstellung eines Framemodebewegungsprädiktionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine diagrammatische Darstellung eines Halbbildmodebewegungsprädiktionsverfahrens, das eine Framestruktur, gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet;
6 ist eine diagrammatische Darstellung eines Halbbildmodebewegungsprädiktionsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, das eine Halbbildstruktur anstatt einer Framestruktur verwendet;
7 ist ein Blockdiagramm der Codierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein detailliertes Blockdiagramm des Bewegungsschätzerteils des Codierers aus 7;
9 ist ein schematisches Diagramm der im Bewegungsschätzer aus 8 verwendeten Akkumulatoren; und
10 ist ein Blockdiagramm eines Decodierers gemäß der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der Vergangenheit wurde Bewegungskompensation für verflochtene Videosignale unter Verwendung von entweder Halbbildmodebewegungsprädiktion oder Framemodebewegungsprädiktion angewendet. Eine Form der Halbbildmodebewegungsprädiktion ist in 1 dargelegt. In dieser Technik nach dem Stand der Technik werden vorhergehende Halbbilder eins und zwei verwendet, um den Videoinhalt der gegenwärtigen Halbbilder drei und vier vorherzusagen. Die Prädiktion für Halbbild drei ist entweder vom Halbbild eins, wie durch Vektor 10 angezeigt, oder vom Halbbild zwei, wie durch Vektor 12 angezeigt, abgeleitet. Auf ähnliche Weise ist die Prädiktion für Halbbild vier entweder vom Halbbild zwei, wie durch Vektor 14 angezeigt, oder vom Halbbild drei, wie durch Vektor 16 angezeigt, abgeleitet. Da ein vertikaler Versatz auf Grund der inhärenten Natur von verflochtenem Video zwischen den Zeilen der benachbarten Halbbilder vorhanden ist, ist es von Vorteil, beide der neusten Halbbilder in Betracht zu ziehen, wenn ein neues gegenwärtiges Halbbild vorausberechnet wird. Das neuste Halbbild, das die genaueste Prädiktion des gegenwärtigen Halbbilds bereitstellt, ist dasjenige, das ausgewählt wird, um ein Prädiktionsfehlersignal zur Übertragung bereitzustellen.
Eine zweite Form der Halbbildmodebewegungsprädiktion des Stands der Technik ist in 2 dargestellt und ist die Mode, die am meisten verwendet wurde, wenn die Kompression auf Frames anstatt auf Halbbilder von Videodaten angewendet wird. In dieser Ausführungsform stellen Halbbilder eins und zwei einen einzelnen „vorherigen" Frame dar und Halbbilder drei und vier stellen einen einzelnen „gegenwärtigen" Frame dar. Da beide Halbbilder des gegenwärtigen Frames gleichzeitig komprimiert werden, ist es nicht möglich, Halbbild drei zu verwenden, um Halbbild vier vorherzusagen, wie in der in 1 dargestellten Ausführungsform durchgeführt wurde. Deshalb wird in der Ausführungsform aus 2 entweder Halbbild 1 oder Halbbild 2 verwendet, um die Prädiktion beider Halbbilder drei und vier zu bilden. Daher wird Halbbild drei vom Halbbild eins vorausberechnet, wie durch Vektor 20 angezeigt, oder vom Halbbild zwei, wie durch Vektor 22 angezeigt. Auf ähnliche Weise wird Halbbild vier vorhergesagt, indem entweder Vektor 24 aus Halbbild eins oder Vektor 26 aus Halbbild zwei verwendet wird.
Da das Zeitinterval zwischen dem Prädiktionshalbbild und dem gegenwärtigen Halbbild größer für Vektor 24 in der Ausführungsform aus 2 ist als es für Vektor 16 in der Ausführungsform aus 1 war, wird die Prädiktion etwas ungenauer sein. Dies kann normalerweise jedoch durch die erhöhte Effektivität der Framemodekompression über das genaue Halbbildmodekompressionsverfahren, das in 1 dargestellt ist, kompensiert werden.
Ein Beispiel früher bekannter Framemodebewegungskompensation ist in 3 dargestellt. In dieser Ausführungsform wird ein einzelner Bewegungsvektor verwendet, um sowohl Halbbild drei als auch Halbbild vier aus den Halbbildern eins und/oder zwei vorherzusagen. Der Bewegungsvektor, der ausgewählt wird, ist derjenige, der die Summe des Prädiktionsfehlers aus Halbbild drei und des Prädiktionsfehlers aus Halbbild vier minimiert. Eine von zwei Möglichkeiten wird, abhängig vom ausgewählten Bewegungsvektor auftreten. Entweder Halbbilder eins und zwei oder Halbbilder zwei und eins werden jeweils Halbbilder drei bzw. vier vorhersagen. In der Praxis ist es weniger wahrscheinlich, dass die zweite Möglichkeit auftritt, da das Zeitintervall zwischen den Halbbildern eins und vier viel länger als das Zeitinterval zwischen den Halbbildern zwei und drei ist. Wenn die Geschwindigkeit der Bewegung konstant ist, sollte deshalb der Bewegungsvektor, der verwendet wird, um Halbbild vier vorherzusagen, proportional größer sein als derjenige, der zur Prädiktion des Halbbilds drei verwendet wird. Dies ist eins der Probleme bei bestehenden Framemodebewegungskompensationssystemen.
Die vorliegende Erfindung bewältigt die Mängel von Bewegungskompensationssystemen des Stands der Technik, die für verflochtenes Video verwendet werden, und gilt für sowohl Framemode- als auch Halbbildmodeverarbeitung.
Framemodebewegungskompensation gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch 4 dargestellt. Bei der Verwendung von Framemodebewegungskompensation müssen zwei Bewegungsvektoren berechnet werden. Der erste ist der Bewegungsvektor des „gleichen Halbbilds" (F1 oder F2), der verwendet wird, um Halbbild eins eines gegenwärtigen Frames aus Halbbild eins eines vorherigen Frames (F1) vorauszuberechen oder um Halbbild zwei des gegenwärtigen Frames aus Halbbild zwei des vorherigen Frames (F2) vorherzusagen. Der andere Bewegungsvektor wird als ein Bewegungsvektor des „entgegengesetzten Halbbilds" (G1 oder G2) bezeichnet, der verwendet wird, um Halbbild eins des gegenwärtigen Frames aus Halbbild zwei des vorherigen Frames (G1) vorherzusagen oder um Halbbild zwei des gegenwärtigen Frames aus Halbbild eins des vorherigen Frames (G2) vorherzusagen.
Aus 4 ist ersichtlich, dass Bewegungsvektor 40 (F1) der gleiche wie Bewegungsvektor 44 (F2) ist und dass Bewegungsvektor 42 (G1) der gleiche wie Bewegungsvektor 46 (G2) ist, ausser, dass sowohl G1 als auch G2 skaliert sind, um den Abstandsunterschied zwischen den entsprechenden Halbbildern anzuzeigen. Genauer ist 2 (G1) = 2 (G2)/3. Sowohl der Vektor des gleiche Halbbilds F1 oder F2 als auch der Vektor des entgegengesetzten Halbbilds G1 oder G2 sind durch Minimierung der Summe des Prädiktionsfehlers des Halbbilds eins und des Prädiktionsfehlers des Halbbilds zwei für den gegenwärtigen Frame berechnet. Dann wird eine Entscheidung getroffen, ob der Vektor des gleichen Halbbilds (F1, F2), der Vektor des entgegengesetzten Halbbilds (2G1, (2/3) G2) oder beide verwendet werden. Wenn sowohl der Vektor des gleichen Halbbilds als auch der Vektor des entgegengesetzten Halbbilds verwendet werden, dann wird der Durchschnitt der Prädiktionen des gleichen Halbbilds und des entgegengesetzten Halbbilds, die aus dem vorhergehenden Frame gemacht sind, ermittelt, bevor mit dem gegenwärtigen Frame differenziert wird. Es sei bemerkt, dass es die zwei Prädiktionen aus dem vorhergehenden Frame sind, deren Durchschnitt ermittelt wurde, und nicht die Vektoren.
Zwei unterschiedliche Halbbildmode-Bewegungsprädiktionsverfahren werden gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Im ersten, in 5 dargelegten Verfahren wird eine Framestruktur verwendet, wobei Teile von ungeraden und geraden Halbbilddaten (z. B. „ein Blockpaar", das einen Block ungerader Halbbilddaten und einen Block gerader Halbbilddaten beinhaltet) aus dem gegenwärtigen Frame mit ähnlich gelegenen ungeraden und geraden Teilen des vorherigen Frames verglichen werden. Dies wird als Halbbildmodebewegungskompensation unter Verwendung einer Framestruktur bezeichnet. Im zweiten Verfahren werden einzelne ungerade Teile und gerade Teile des gegenwärtigen Frames mit ähnlich gelegenen Teilen in sowohl den ungeraden als auch den geraden Halbbildern des vorhergehenden Frames verglichen. Dies wird als Halbbildmodebewegungskompensation unter Verwendung einer Halbbildstruktur bezeichnet.
Bei der Halbbildmodebewegungskompensation werden die Bewegungsvektoren des gleichen Halbbilds und des entgegengesetzten Halbbilds unabhängig für Halbbild eins und Halbbild zwei des gegenwärtigen Frames erzeugt. Wie in 5 gezeigt, kann sich Vektor 52 (F1) von Vektor 56 (F2) unterscheiden. Auf ähnliche Weise kann sich Vektor 50 (G1) von Vektor 54 (G2) unterscheiden. Entscheidungen, ob Vektoren des gleichen Halbbilds oder des entgegengesetzten Halbbilds verwendet werden sollen, werden unabhängig für die zwei Halbbilder bestimmt. Mit anderen Worten wird die Prädiktion für Halbbild eins unter Verwendung von entweder F1, G1 oder durch die Ermittlung des Durchschnitts der Prädiktionen, die mit sowohl den F1- als auch den G1-Vektoren assoziiert sind, erhalten. Auf ähnliche Weise wird die Prädiktion für Halbbild zwei unter Verwendung von entweder F2, G2 oder einem Durchschnitt der Prädiktionen, die mit sowohl den F2- als auch den G2-Vektoren assoziiert sind, erhalten.
Beispielsweise kann die Prädiktion für einen Teil 51 des Halbbilds eins des gegenwärtigen, in 5 dargestellten Frames durch Vergleich der in Teil 51 enthaltenen Videodaten mit ähnlich gelegenen Videodaten im Halbbild eins des vorherigen Frames (wie durch Bewegungsvektor 52 angezeigt wird) oder durch Vergleich der Videodaten für Teil 51 des Halbbilds eins des gegenwärtigen Frames mit ähnlich gelegenen Daten im Halbbild zwei des vorherigen Frames (wie durch Bewegungsvektor 50 angezeigt wird), erhalten werden. Als Alternative dazu kann die beste Prädiktion durch Vegleich der Videodaten für Teil 51 des gegenwärtigen Frames mit einem Durchschnitt der Videodaten, die die besten unabhängigen Prädiktionen in jedem Halbbild eins und Halbbild zwei des vorherigen Frames bilden, ergeben. In diesem Fall wird der Durchschnitt der Videodaten im vorherigen Framehalbbild eins, das dem Bewegungsvektor 52 entspricht, mit den Videodaten im vorherigen Framehalbbild zwei, das dem Bewegungsvektor 50 entspricht, ermittelt. Der Durchschnitt dieser Daten wird mit den Videodaten, die in Teil 51 des gegenwärtigen Frames enthalten sind, verglichen. Dann wird eine Entscheidung getroffen, ob der Prädiktionsfehler (d. h. die Differenz zwischen Teil 51 und den F1-, G1- oder F1/G1-Daten aus dem vorherigen Frame, von denen der Durchschnitt ermittelt wurde) minimiert ist, indem die F1-, G1- oder F1/G1-Optionen verwendet werden. Die Auswahl des Prädiktionsfehlersignals kann auf Grundlage desjenigen, das das kleinste mittlere Fehlerquadrat oder den minimalsten absoluten Fehler bereitstellt, vorgenommen werden.
In der Halbbildmode-, Halbbildstrukturimplementation, die in 6 dargestellt ist, sind die Bilder nicht als Frames strukturiert. In diesem Fall kann der Bewegungsvektor 64 (G2) den Vektor, der verwendet wird, um Halbbild zwei des gegenwärtigen Frames aus Halbbild eins des gegenwärtigen Frames vorherzusagen, bezeichnen. Die verbleibenden Vektoren in der Ausführungsform aus 6 sind mit denen der Ausführungsform aus 5 identisch. Genauer ist Vektor 60 (G1) der gleiche wie Vektor 50, Vektor 62 (F1) ist der gleiche wie Vektor 52 und Vektor 66 (F2) ist der gleiche wie Vektor 56.
Nun wird Bezug auf 7 genommen, in der ein Blockdiagramm eines Codierers zum Implementieren der vorliegenden Erfindung bereitgestellt ist. Die Videodaten, die codiert werden sollen, werden in ein Terminal 70 eingegeben. Typischerweise werden die Videodaten in einem Blockformat verarbeitet werden. Jeder Block ist in ein Subtrahierschaltung 82 mit einer Prädiktion für diese Blockausgabe aus einer logischen Mode-Entscheidungsschaltung 80 differenziert. Die Differenz wird als ein Prädiktionsfehlersignal bezeichnet und wird unter Verwendung eines geeigneten Algorithmus wie dem in 84 dargestellten Algorithmus der diskreten Cosinus-Transformation (DCT) komprimiert. Die Transformationskoeffizienten werden durch einen (Quantisierer 86 quantisiert und an einen variablen Längencodierer 92 zur weiteren Kompression eingegeben. Der variable Längencodierer kann zum Beispiel einen wohlbekannten Huftman-Codierer beinhalten.
Um eine Prädiktion für jede gegenwärtige Videoblockeingabe am Terminal 70 zu erhalten, werden die Blöcke in einem Bewegungsschätzer 72 mit ähnlich gelegenen Daten in einem vorherigen Videoframe oder in einem vorherigen Halbbild des gleichen Videoframes verglichen, wobei Halbbildmode-, Halbbildstrukturverarbeitung bereitgestellt ist. Der Bewegungsschätzer 72 gibt einen Bewegungsvektor F des gleichen Halbbilds und einen Bewegungsvektor G des entgegengesetzten Halbbilds an die jeweiligen Bewegungskompensatoren 74, 76 aus.
Der Bewegungskompensator 74 wird einen Teil von Videodaten aus einem vorherigen Videohalbbild, das in Framespeicher 90 gespeichert ist, als Reaktion auf die F-Bewegungsvektorausgabe aus dem Bewegungsschätzer 72 wiedergewinnen. Auf ähnliche Weise wird der Bewegungskompensator 76 Daten aus einem vorherigen entgegengesetzten Halbbild, das in Framespeicher 90 gespeichert ist, als Reaktion auf den G-Bewegungsvektor wiedergewinnen. Der Framespeicher 90 empfängt die vorherigen Videodaten von einem Addieren 89, der die vorherige Frameprädiktion mit dem rekonstruierten Prädiktionsfehlersignal, das umgekehrt quantisiert wurde, und der umgekehrten diskreten Cosinus-Transformation (IDCT) durch Schaltungen 88 unterzogen wurde, kombiniert. Eine logische Mode-Entscheidungsschaltung 80 ist gekoppelt, um die Prädiktionsdaten vom Bewegungskompensator 74 und Bewegungskompensator 76 zu empfangen und um die Summe daraus vom Addieren 78 zu empfangen. Die Schaltung 80 ermittelt, ob die Prädiktion vom Bewegungskompensator 74, die Prädiktion vom Bewegungskompensator 76 oder ein Durchschnitt der beiden zur besten Gesamtprädiktion des gegenwärtigen Videodatenblocks führt. Die Entscheidung basiert darauf, welche Wahl zu den minimalsten Daten (einschließlich jedes beliebig notwendigen Overheads wie beispielsweise Halbbild/Framemodeidentifizierung und Indentifizierung des gleichen Halbbilds und/oder des entgegengesetzten Halbbilds), die für den Block übertragen werden müssen, führen wird.
Der Bewegungsschätzer 72 ist detaillierter in 8 dargestellt. Ein Bewegungsschätzer berechnet die in 5 dargestellten F1-, F2, G1- und G2-Bewegungsvektoren und die in 4 dargestellten F- und G- Vektoren, wobei F = F1 = F2 und G = 2G1 = (U3) G2 ist. Der Bewegungsvektor berechnet auch einen zusätzlichen Vektor F/G, der der beste einzelne Vektor mit der Einschränkung F = G ist.
Die Entscheidung hinsichtlich der Verwendung von Halbbildmode oder Framemode und des gleichen Halbbilds und/oder entgegengesetzten Halbbilds kann durch Minimierung des Prädiktionsfehlers oder durch Verwendung intelligenterer aposteriorische Entscheidungsmethoden getroffen werden. Obwohl die Anzahl von Bewegungsvektoren, die übertragen werden, von eins bis vier variieren kann, wird eine Gesamtzahl von sechs Bewegungsvektoren durch den Bewegungsschätzer aus 8 berechnet. Zwei von den Bewegungsvektoren (F, G) beziehen sich auf Framemode und vier (F1, F2, G1, G2) beziehen sich auf Halbbildmode. Es sei jedoch bemerkt, dass alle Bewegungsvektoren von Halbbildpaaren berechnet werden und deshalb nur halb so viele Berechnungen erfordern, um den gleichen Suchbereich wie ein von einem Framepaar abgeleiteten Bewegungsvektor, abzudecken. Deshalb können die zwei Framebewegungsvektoren berechnet werden, indem die gleiche Anzahl Berechnungen, die für einen herkömmlichen Bewegungsvektor erforderlich ist, verwendet wird. Ferner ist, da der Suchbereich entsprechend den vier Halbbildvektoren auf ein einzelnes Halbbild beschränkt ist, die Gesamtzahl der Berechnungen, um alle vier Halbbildvektoren zu schätzen, die gleiche wie die Anzahl, die für einen einzelnen herkömmlichen Bewegungsvektor erforderlich ist. Es sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung einige zusätzliche Komplexität zum Schätzen des Bewegungsvektors des entgegengesetzten Halbbilds in der Betriebs-Framemode zufügt, da der Prädiktionsfehler auf Grund des skalierten G1-Vektors mit dem Prädiktionsfehler, der dem skalierten G2-Vektor entspricht, summiert werden muss. Im Endeffekt kann diese zusätzliche Komplexität durch Implementieren des Schätzers in einen anwendungsintegriert Chipschaltkreis ausgeschaltet werden.
Subpixelgenauigkeit wird für sowohl Frame- als auch Halbbildbewegungsvektoren durch Interpolation innerhalb des Halbbilds und nicht innerhalb des Frames erreicht. Eine Methode zum Bereitstellen von Interpolation ist in der gemeinsam übertragenen, gleichzeitig schwebenden U.S. Patentanmeldung 08/009,831 an Liu et al., eingereicht am 27. Januar 1993, offenbart. In der vorliegenden Erfindung ist es nicht erforderlich, zwischen benachbarten Zeilen innerhalb eines Frames zu interpolieren, da der gleiche Effekt durch Durchschnittsermittlung der Prädiktionen aus beiden Halbbildern im Frame erreicht werden kann.
Der Bewegungsschätzer aus 8 stellt drei Halbbild-Speicher 102, 104 und 106 dar. Diese Halbbild-Speicher empfangen Videodateneingabe am Terminal 100 und verzögern das Eingabevideo durch jeweils ein Halbbild. Deshalb sind drei aufeinanderfolgende Datenhalbbilder im Schätzer gespeichert. Ein erster Bewegungsschätzer 110 und ein zweiter Bewegungsschätzer 112 berechnen Block-Verschiebungsfehler, die allen möglichen Verschiebungen innerhalb eines vorbestimmten Suchbereichs entsprechen. Diese Bewegungsschätzer sind von herkömmlichem Design und auf dem Bereich der Bewegungskompensation wohlbekannt. Die Bewegungsschätzer empfangen vorherige Videodaten von den Halbbild-Speichern 102, 104 und 106 über einen Schalter 108. Der Bewegungsschätzer 110 empfängt Daten, die durch ein Halbbild vom Halbbild-Speicher 102 verzögert wurden oder Daten, die durch zwei Halbbilder vom Halbbild-Speicher 104 verzögert wurden. Der Bewegungsschätzer 112 empfängt Daten, die durch zwei Halbbilder vom Halbbild-Speicher 104 verzögert wurden oder Daten, die durch drei Halbbilder vom Halbbild-Speicher 106 verzögert wurden. Der Schalter 108 reagiert auf ein Signal „HALBBILD", das bestimmt, ob die Prädiktion auf Halbbild eins oder Halbbild zwei des vorhergehenden Frames angewendet werden soll. Das Signal wird hin- und hergeschaltet, nachdem jedes neue Halbbild empfangen wurde. Die Bewegungsschätzer vergleichen den gegenwärtigen Frameteil mit einem Suchbereich im vorherigen Frame und finden die beste Übereinstimmung auf der Grundlage vorbestimmter Kriterien. Die Bewegungsschätzer geben das Prädiktionsfehlersignal für die beste Übereinstimmung sowie den Bewegungsvektor, der die Stelle der am besten übereinstimmenden Daten, im vorherigen Frame identifiziert, aus.
Die Prädiktionsfehlersignale („ERR"), die von den Bewegungsschätzern ausgegeben wurden, werden in entsprechende Speicherbanken 114, 116 eingegeben. Diese Speicherbanken werden verwendet, um jeweils die G1-, F2- bzw. F1-, G2-Prädiktionsfehler zu speichern, um nachfolgend den Durchschnitt der F1- und F2-Fehler im Addieren 118 zu ermitteln und den Durchschnitt der G1- und G2-Fehler im Addieren 120 zu ermitteln. Die durchschnittlichen Werte werden verwendet, um die F- und G-Bewegungsvektoren über Akkumulatoren, die unten genauer beschrieben sind, bereitzustellen. Von den zwei Durchschnitten wird auch der Durchschnitt zusammen in einem Addieren 122 zur Verwendung in der Bereitstellung eines F/G- Bewegungsvektors ermittelt.
Eine Bank von sieben Akkumulatoren 124, 126, 128, 130, 132, 134 und 136 ist zum Abspeichern der entsprechenden F1-, F2-, G1-, G2-, F-, G- und F/G- Bewegungsvektoren mit dem geringsten Fehler, bereitgestellt. Die Halbbildmodeakkumulatoren 124 und 130 empfangen Bewegungsvektor- und Fehlerdaten vom Bewegungsschätzer 112. Die Halbbildmodeakkumulatoren 126, 128 empfangen Bewegungsvektor- und Fehlerdaten vom Bewegungsschätzer 110. Der Framemodeakkumulator 132 empfängt Bewegungsvektorinformationen vom Bewegungsschätzer 110 und Fehlerinformationen vom Addierer 118. Der Framemodeakkumulator 134 empfängt Bewegungsvektorinformationen vom Bewegungsschätzer 112 und Fehlerinformationen vom Addierer 120. Der F/G-Akkumulator 136 empfängt Bewegungsvektorinformationen vom Bewegungsschätzer 110 (oder als Alternative dazu vom Bewegungsschätzer 112, da F = G für die F/G-Mode ist) und Fehlerinformationen vom Addieren 122.
Die Ausgabe jedes Akkumulators wird nur mit einem neuen Eingabebewegungsvektor aktualisiert, wenn der entsprechende Verschiebungsfehler geringer als der Fehler ist, der dem im Akkumulator gespeicherten vorhergehenden Bewegungsvektor entspricht. Die F1- und G1-Akkumulatoren dürfen nur während des ersten Halbbilds jedes Frames (Halbbild = 0) aktualisieren, und alle anderen Akkumulatoren dürfen nur während des zweiten Halbbilds jedes Frames (Halbbild = 1) aktualisieren. Diese Aktualisierungseinschränkung wird durch Eingabe des Halbbildsignals über das Terminal 148 direkt an die Akkumulatoren 124 und 128 gesteuert. Das Halbbildsignal wird durch einen Inverter 138 umgekehrt, bevor es an die verbleibenden Akkumulatoren eingegeben wird. Die Akkumulatoren werden über das Terminal 146 für jeden neuen Teil (z. B. Block) der Eingabevideodaten, die verarbeitet werden, zurückgesetzt. Das Rücksetzen zwingt den Akkumulator dazu, mit dem ersten Bewegungsvektoranwärter für den neuen Teil, der verarbeitet wird, zu aktualisieren.
Wie oben angeführt, sind die G1-, G2- und G- Bewegungsvektoren skaliert. Ein Skalierungsfaktor von zwei wird für den G1-Vektor an einen Multiplikator 140 eingegeben. Ein Skalierungsfaktor von 2/3 wird für den G2-Vektor über einen Multiplikator 142 angewendet. Ein Skalierungsfaktor von 2/3 wird auch für den G-Vektor über einen Multiplikator 144 angewendet.
Da Framemodebewegungsschätzung erfordert, dass die Fehler den F7- und F2-Bewegungsvektoren entsprechen, und die G1- und G2-Bewegungsvektoren summiert werden, sind Speicherbanken 114 und 116 erforderlich. Da F1 und G1 nur während Halbbild 1 (Halbbild = 0) berechnet werden, und F2 und G2 nur während Halbbild 2 (Halbbild = 1) berechnet werden, ist es notwendig, die Fehler, die allen möglichen Verschiebungen für jeden Block eines Halbbilds entsprechen, zu speichern. Es sei bemerkt, dass es möglich ist, die Speicherbanken zu eliminieren, wenn zwei weitere Bewegungsschätzer eingeführt werden, um F2 und G2 gleichzeitig mit F1 und G1 zu berechnen. Etwas Speicher wird jedoch immer noch erforderlich sein, um einen skalierten G-Vektor mit jedem F-Vektor abzustimmen. In diesem Fall wird die Menge des erforderlichen Speichers vom Bewegungsvektorbereich abhängen.
Eine Implementation des Akkumulators 124 ist in 9 dargestellt. Jeder der anderen Akkumulatoren kann eine identische Konfiguration aufweisen. Die Bewegungsvektoren werden an den Akkumulator über ein Terminal 150 eingegeben. Die mit den Bewegungsvektoren assoziierten Prädiktionsfehler werden über das Terminal 152 eingegeben. Nach Erhalt eines Rücksetzsignals am Terminal 146 werden AND-Gatter 164 und OR-Gatter 166 bewirken, dass der erste Signalspeicher 158 den ersten Bewegungsvektor für den nächsten Teil der zu verarbeitenden Videodaten einrastet. Gleichzeitig wird der mit dem Bewegungsvektor assoziierte Fehler in einem zweiten Signalspeicher 160 eingerastet werden. Wenn der assoziierte Bewegungsschätzer (z. B. Bewegungsschätzer 112) einen Bereich des vorherigen Videoframes nach einer Übereinstimmung mit dem Teil der gegenwärtig verarbeiteten Videodaten sucht, werden neue Bewegungsvektoren und damit assoziierte Fehler an den Akkumulator über die jeweiligen Terminals 150, 152 eingegeben. Die neuen Fehler werden in einem Komparator 162 mit dem vorhergehenden Fehler, der im Signalspeicher 160 eingerastet wurde, verglichen. Wenn der Komparator 162 ermittelt, dass ein neu empfangener Fehler besser als ein vorhergehend eingerasteter Fehler ist, wird er bewirken, dass der Signalspeicher 158 den Bewegungsvektor, der mit diesem Fehler assoziiert ist, speichert und dass der Signalspeicher 160 den Fehler selbst speichert. Auf diese Weise wird der Akkumulator den besten Prädiktionsfehler und den assoziierten Bewegungsvektor für jeden neuen Teil der verarbeiteten Videodaten erhalten.
Alle Bewegungsvektoren werden hinsichtlich ihres Absolutwerts dargestellt, wenn sie auf einen Abstand eines Frames (d. h. zwei Halbbilder) eingestellt sind. Deshalb erfordern die Vektoren des gleichen Halbbilds (F1 und F2) niemals Skalierung. Andererseits entsprechen die Vektoren des entgegengesetzten Halbbilds (G1 und G2) den jeweiligen Frameabständen 1/2 und 3/2. Deshalb würde der Vektor, der übertragen wird, im Fall von G1, zweimal so gross, und im Fall von G2 zwei Drittel so gross sein. Wenn Framemode verwendet wird, werden G1 und G2 identisch sein, wenn sie mit einem Frameabstand von eins dargestellt sind. Jeder Vektor ist mit einer halben Pixelgenauigkeit vor der Skalierung dargestellt, wenn der Frameabstand eins ist. Nach der Skalierung werden die Vektoren wieder auf das nächste halbe Pixel gerundet.
Ein Vorteil dieser Darstellung ist, dass sie die Prädiktion der Bewegungsvektoren vereinfacht. Da der Bewegungsvektorabstand nun in allen Fällen festgesetzt ist, muss nur ein Bewegungsvektor gespeichert werden, so dass er für die Prädiktion des nächsten Bewegungsvektors verwendet werden kann.
Beispielsweise wird angenommen, dass die in 4 angegebenen Bewegungsvektoren übertragen werden sollen. Diese Vektoren werden zuerst komprimiert, um das Overhead, das erforderlich ist, um sie zu senden, zu minimieren. Es ist immer wünschenswert, Bewegungsvektoren als Differenzen zu senden, da die resultierende Verteilung mit dem Mittelwert Null leichter zu komprimieren ist. Deshalb ist der erste Schritt, die Differenz zwischen F1 und dem letzten Bewegungsvektor, der codiert wurde, zu senden. Als nächstes wird die Differenz zwischen 2G1 (die die gleiche wie (2l3) G2 ist) und F1 übertragen. F2 muss nicht gesendet werden, da es das gleiche wie F1 ist. Wenn der nächste Bewegungsvektor codiert werden soll, wird zuerst mit 2G1 differenziert.
Nun wird angenommen, dass die Bewegungsvektoren in 5 übertragen werden sollen. Der erste Schritt wird sein, die Differenz zwischen F1 und dem zuletzt codierten Bewegungsvektor zu senden. Als nächstes wird die Differenz zwischen 2G1 und F1 gesendet. Danach wird die Differenz zwischen F2 und 2G1 gesendet, gefolgt von der Differenz zwischen (2/3) G2 und F2. Der nächste Bewegungsvektor wird mit (2/3) G2 differenziert. Bewegungsvektoren, die nicht zur Übertragung ausgewählt werden, werden einfach ausgelassen, ohne die Übertragungsordnung der verbleibenden Vektoren zu ändern.
10 stellt einen Decodieren dar, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die übertragenen Videodaten und das Overhead werden an ein Eingabeterminal 170 empfangen und mit einem Demultiplexer 172 demultiplexiert. Der Demultiplexer gibt die codierten Videodaten variabler Länge über Zeile 171 aus. Die Overheaddaten, die Bewegungsvektoren und Modeauswahlinformationen einschließen, werden über Zeile 173 ausgegeben.
Die codierten Videodaten variabler Länge werden durch einen Decodieren variabler Länge 174 decodiert und im Dekomprimierungsschaltkreis 176, der z. B. einen umgekehrten Quantisierer und einen IDCT-Schaltkreis ähnlich den Schaltkreisen 88 am Codieren aus 7 beinhalten kann, dekomprimiert. Die dekomprimierten, decodierten Prädiktionsfehler variabler Länge werden mit einer Eingabe eines Addierers 178, der verwendet wird, um die ursprünglichen Videodaten zu rekonstruieren, gekoppelt. Die andere Eingabe des Addierers 178 beinhaltet die wiedergewonnenen Prädiktionen, indem die vorhergehenden rekonstruierten vorherigen Framedaten verwendet werden. Ein erster Bewegungskompensator 182 empfängt die F-Bewegungsvektoren aus Zeile 173 und ein zweiter Bewegungskompensator 184 empfängt die G-Bewegungsvektoren aus Zeile 173. Diese Bewegungskompensatoren sind ähnlich den jeweiligen Bewegungskompensatoren 74, 76 des Codierers aus 7. Die Bewegungskompensatoren empfangen vorhergehende Framedaten von einem Framespeicher 180, der gekoppelt ist, um die vorhergehenden Frames von der Ausgabe des Addierers 178 zu empfangen.
Die Ausgaben der Bewegungskompensatoren 182 und 184 werden an einen Selektor 188 und an einen Addieren 186 eingegeben. Der Addieren 186 stellt den Durchschnitt der Prädiktionsdatenausgabe vom Bewegungskompensator zum Selektor 188 bereit. Der Selektor 188 reagiert auf die Modeauswahldaten, die über Zeilen 173 zum Auswählen entweder der Prädiktionsausgabe für den Bewegungskompensator 182, der Prädiktionsausgabe für den Bewegungskompensator 184 oder des Durchschnitts der zwei vom Addieren 186 ausgegebenen Prädiktionen, empfangen werden. Die ausgewählte Prädiktion wird durch den Addieren 178 verwendet, um die ursprünglichen Videodaten für die Ausgabe zu rekonstruieren.
Es versteht sich nun, dass die vorliegende Erfindung Verfahren und Vorrichtung zum Codieren und Decodieren von bewegungskompensierten verflochtenen Videodaten bereitstellt. Der beste Vektor F des gleichen Halbbilds und der beste Vektor G des entgegengesetzten Halbbilds werden unabhängig voneinander ausgewählt. Der Prädiktionsfehler, der aus der Verwendung von sowohl F- und G-Vektoren resultiert (mit den zwei Prädiktionen, von denen der Durchschnitt ermittelt wurde), wird mit dem Prädiktionsfehler, der aus der Verwendung von F oder G allein resultiert, verglichen. Der Vektor/die Vektoren, der/die zum geringsten Fehler führt/führen, wird/werden dann ausgewählt. Dies unterscheidet sich von Systemen des Stands der Technik, in denen nur ein Vektor (d. h. entweder der Vektor des gleichen Halbbilds oder des entgegengesetzten Halbbilds) erzeugt wurde.
Wenn Framemodeschätzung durchgeführt wird, findet die vorliegende Erfindung den G-Vektoren, der die Summe der ersten und zweiten Halbbildfehler minimiert, wenn Skalierung auf G1 und G2 angewendet wird. Auf ähnliche Weise wird der beste Signalvektor F/G (wobei F–G ist) gefunden, während er zur Skalierung von G1 und G2 beiträgt. In der Bewegungsschätzerimplementation aus 8 werden alle Bewegungsvektoren berechnet, ohne die erforderliche Anzahl Bewegungsschätzer über Implementationen des Stands der Technik zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner Bewegungsvektorprädiktion bereit, in der alle Bewegungsvektoren skaliert werden, um einem herkömmlichen Zeitintervall wie beispielsweise einer Framezeit zu entsprechen, bevor die Bewegungsvektorunterschiede berechnet werden. Infolgedessen muss nur ein Bewegungsvektor gespeichert werden. Die F2- oder G2-Bewegungsvektoren werden vorteilhafterweise mit den F1- oder G1-Vektoren differenzcodiert.

Claims

Ein Verfahren zum bewegungskompensierten Codieren von digitalen Videosignalen, das aufeinanderfolgende verflochtene Frames von Videodaten, die einen gegenwärtigen Frame mit geraden und ungeraden Halbbildern von Pixeldaten und einen vorherigen Frame mit geraden und ungeraden Halbbildern von Pixeldaten umfassen, festlegt, das folgende Schritte beinhaltet: Unterteilen des gegenwärtigen Frames in Blockpaare von Pixeldaten ungerader und gerader Halbbilder; Vergleichen der Blockpaare des gegenwärtigen Videoframes mit ähnlich gelegenen Blockpaaren des vorherigen Videoframes, indem Frameverarbeitung verwendet wird, um für jedes gegenwärtige Blockpaar ein bevorzugtes Framemode-Prädiktionsfehlersignal zu erhalten, basierend auf einer Berücksichtigung von mindestens gleichen Halbbildblockpaarvergleichen und entgegengesetzten Halbbildblockpaarvergleichen; Vergleichen der Pixeldatenblöcke der ungeraden und geraden Halbbilder, die die Blockpaare des gegenwärtigen Videoframes bilden, mit ähnlich gelegenen Blöcken des vorherigen Videoframes, indem Halbbildmodeverarbeitung verwendet wird, um für jeden der Pixeldatenblöcke der ungeraden und geraden Halbbilder ein bevorzugtes Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal zu erhalten, basierend auf einer Berücksichtigung von mindestens gleichen Halbbildblockvergleichen und entgegengesetzten Halbbildblockvergleichen; Auswahl von entweder dem mit dem Blockpaar assoziierten bevorzugten Framemode-Prädiktionsfehlersignal oder der mit dem Blockpaar assoziierten bevorzugten Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignale, für jedes gegenwärtige Blockpaar, um jedes Blockpaar entsprechend dem, welches eine genauere Prädiktion ergibt und/oder zu einer minimalen Menge an Daten zur Übertragung der Videosignale führt, darzustellen.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei: das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal ferner auf einer Berücksichtigung eines Durchschnitts der gleichen Halbbildblockpaarvergleiche und entgegengesetzter Halbbildblockpaarvergleiche basiert.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: das bevorzugte Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal ferner auf einer Berücksichtigung eines Durchschnitts der gleichen Halbbildblockvergleiche und entgegengesetzten Halbbildblockvergleiche basiert.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–3, wobei: für das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal der bevorzugten Gegenstücke des gleichen Halbbilds des vorherigen Frames für die geraden und ungeraden Halbbilder durch jeweils äquivalente Bewegungsvektoren beschrieben werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–4, wobei: für das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal die bevorzugten Gegenstücke des entgegengesetzten Halbbilds des vorherigen Frames für die geraden und ungeraden Halbbilder durch jeweils unidirektionale Bewegungsvektoren beschrieben werden.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei: die unidirektionalen Bewegungsvektoren skaliert sind, um einen Abstandsunterschied, der aus der Verwendung eines entgegengesetzten Halbbildvergleichs anstatt eines gleichen Halbbildvergleichs resultiert, anzuzeigen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–6, das folgenden weiteren Schritt beinhaltet: Bereitstellen von Bewegungsvektoren, um die Reproduktion eines entsprechenden gegenwärtigen Frameteils durch einen Decodieren zu ermöglichen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1–7, das folgenden weiteren Schnitt beinhaltet: Bereitstellen von Halbbildkennungsinformationen und Bewegungsvektoren gemäß dem Auswahlschritt, wodurch die Reproduktion eines entsprechenden gegenwärtigen Frameteils durch einen Decodieren ermöglicht wird.
Eine Codierungsvorrichtung zum bewegungskompensierten Codieren von digitalen Videosignalen, die aufeinanderfolgende verflochtene Frames von Videodaten, die einen gegenwärtigen Frame mit geraden und ungeraden Halbbildern von Pixeldaten und einen vorherigen Frame mit geraden und ungeraden Halbbildern von Pixeldaten umfassen, festlegt, die Folgendes beinhaltet: ein Mittel zur Unterteilung des gegenwärtigen Frames in Blockpaare von ungeraden und geraden Halbbildpixeldaten; ein Mittel (72) zum Vergleichen der Blockpaare des gegenwärtigen Videoframes mit ähnlich gelegenen Blockpaaren des vorherigen Videoframes, indem Frameverarbeitung verwendet wird, um für jedes gegenwärtige Blockpaar ein bevorzugtes Framemode-Prädiktionsfehlersignal zu erhalten, basierend auf einer Berücksichtigung von mindestens gleichen Halbbildblockpaarvergleichen und entgegengesetzten Halbbildblockpaarvergleichen; ein Mittel (72) zum Vergleichen der Pixeldatenblöcke der ungeraden und geraden Halbbilder, die die Blockpaare des gegenwärtigen Videoframes bilden, mit ähnlich gelegenen Blöcken des vorherigen Videoframes, indem Halbbildmodeverarbeitung verwendet wird, um für jeden der Pixeldatenblöcke der ungeraden und geraden Halbbilder ein bevorzugtes Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal zu erhalten, basierend auf einer Berücksichtigung von mindestens gleichen Halbbildblockpaarvergleichen und entgegengesetzten Halbbildblockpaarvergleichen; ein Mittel (80) zur Auswahl von entweder dem mit dem Blockpaar assoziierten bevorzugten Framemode-Prädiktionsfehlersignal oder der mit dem Blockpaar assoziierten bevorzugten Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignale, für jedes gegenwärtige Blockpaar, um jedes Blockpaar entsprechend dem, welches eine genauere Prädiktion ergibt und/oder zu einer minimalen Menge an Daten zur Übertragung der Videosignale führt, darzustellen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 9, wobei: das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal ferner auf einer Berücksichtigung eines Durchschnitts der gleichen Halbbildblockpaarvergleiche und entgegengesetzten Halbbildblockpaarvergleiche basiert.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei: das bevorzugte Halbbildmode-Prädiktionsfehlersignal ferner auf einer Berücksichtigung eines Durchschnitts der gleichen Halbbildblockvergleiche und entgegengesetzten Halbbildblockvergleiche basiert.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9–11, wobei: für das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal die bevorzugten Gegenstücke des gleichen Halbbilds des vorherigen Frames für die geraden und ungeraden Halbbilder durch jeweils äquivalente Bewegungsvektoren beschrieben werden.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9–12, wobei: für das bevorzugte Framemode-Prädiktionsfehlersignal die bevorzugten Gegenstücke des entgegengesetzten Halbbilds des vorherigen Frames für die geraden und ungeraden Halbbilder durch jeweils unidirektionale Bewegungsvektoren beschrieben werden.
Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei: die unidirektionalen Bewegungsvektoren skaliert sind, um einen Abstandsunterschied, der aus der Verwendung eines entgegengesetzten Halbbildvergleichs anstatt eines gleichen Halbbildvergleichs resultiert, anzuzeigen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9–14, die weiter Folgendes beinhaltet: ein Mittel (72) zum Bereitstellen von Bewegungsvektoren, um die Reproduktion eines entsprechenden gegenwärtigen Frameteils durch einen Decodieren zu ermöglichen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9–15, die weiter Folgendes beinhaltet: ein Mittel (72) zum Bereitstellen von Halbbildkennungsinformationen und Bewegungsvektoren gemäß dem Auswahlmittel, wodurch die Reproduktion eines entsprechenden gegenwärtigen Frameteils durch einen Decodieren ermöglicht wird.
Ein Verfahren zum Codieren und Decodieren von bewegungskompensierten verflochtenen digitalen Videosignalen, das zum Codieren das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, und zum Decodieren folgende Schritte umfasst: Speichern von Pixeldaten der ungeraden und geraden Halbbilder für einen ersten Videoframe; Empfangen von bewegungskompensierten Pixeldaten von Blockpaaren von Pixeldaten der ungeraden und geraden Halbbilder eines zweiten Videoframes zusammen mit Bewegungsvektor- und Bewegungskompensationsmodeinformationen für die Blockpaare, wobei die Bewegungsvektorinformationen die Pixeldatenblöcke, die notwendig sind, um den zweiten Videoframe von den empfangenen bewegungskompensierten Pixeldaten zu rekonstruieren, in dem gleichen und/oder entgegeggesetzten Halbbild des ersten Videoframes, identifizieren; als Antwort auf empfangene gleiche Halbbildbewegungsvektorinformationen, Wiedergewinnen von Pixeldaten von dem gleichen Halbbild des gespeicherten ersten Videoframes als ein Teil des zweiten Videoframes, der verarbeitet wird; als Antwort auf empfangene entgegengesetzte Halbbildbewegungsvektorinformationen, Wiedergewinnen von Pixeldaten von dem entgegengesetzten Halbbild des ersten Videoframes als Teil des zweiten Videoframes, der verarbeitet wird; und als Antwort auf die Bewegungskompensationsmodeinformationen, Auswahl von mindestens entweder den wiedergewonnenen gleichen Halbbildpixeldaten oder den wiedergewonnenen entgegengesetzten Halbbildpixeldaten, um die empfangenen bewegungskompensierten Pixeldaten des zweiten Videoframes zu rekonstruieren.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei: der Auswahlschritt einen Durchschnitt der wiedergewonnenen gleichen Halbbildpixeldaten und der wiedergewonnenen entgegengesetzten Halbbildpixeldaten auswählt, um die empfangenen bewegungskompensierten Pixeldaten des zweiten Videoframes zu rekonstruieren.
Eine Vorrichtung zum Codieren und Decodieren von bewegungskompensierten verflochtenen digitalen Videosignalen, die zum Codieren die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 16, und zum Decodieren eine Decodierungsvorrichtung umfasst, die folgende Schritte beinhaltet: ein Speichermittel (180) zum Speichern von Pixeldaten der ungeraden und geraden Halbbilder für einen ersten Videoframe; ein Mittel (170) zum Empfangen von bewegungskompensierten Pixeldaten von Blockpaaren von Pixeldaten der ungeraden und geraden Halbbilder von einem zweiten Videoframe zusammen mit Bewegungsvektor- und Bewegungskompensationsmodeinformationen für die Blockpaare, wobei die Bewegungsvektorinformationen die Pixeldatenblöcke, die notwendig sind, um den zweiten Videoframe von den empfangenen bewegungskompensierten Pixeldaten zu rekonstruieren, in dem gleichen und/oder entgegengesetzten Halbbild des ersten Videoframes identifizieren; ein erstes Bewegungskompensatormittel (182), das auf empfangene gleiche Halbbildbewegungsvektorinformationen zur Wiedergewinnung von Pixeldaten von dem gleichen Halbbild des gespeicherten ersten Videoframes als ein Teil des zweiten Videoframes, der verarbeitet wird, reagiert; ein zweites Bewegungskompensatormittel (184), das auf empfangene entgegengesetzte Halbbildbewegungsvektorinformationen zur Wiedergewinnung von Pixeldaten von dem entgegengesetzten Halbbild des ersten Videoframes als des Teils des zweiten Videoframes, der verarbeitet wird, reagiert; und als Antwort auf die Bewegungskompensationsmodeinformationen, ein Mittel (188) zur Auswahl von mindestens entweder den Pixeldaten, die durch das erste Bewegungskompensatormittel wiedergewonnen wurden oder der Pixeldaten, die durch das zweite Bewegungskompensatormittel wiedergewonnen wurden, um die empfangenen bewegungskompensierten Pixeldaten des zweiten Videoframes zu rekonstruieren.
Vorrichtung gemäß Anspruch 19, wobei: das Auswahlmittel einen Durchschnitt der Pixeldaten, die durch das erste Bewegungskompensatormittel wiedergewonnen wurden, und der Pixeldaten, die durch das zweite Bewegungskompensatormittel wiedergewonnen wurden, auswählt, um die empfangenen bewegungskompensierten Pixeldaten des zweiten Videoframes zu rekonstruieren.