DE10143102B4

DE10143102B4 - Method for header compression in video coding

Info

Publication number: DE10143102B4
Application number: DE10143102A
Authority: DE
Inventors: Gero Baese; Fabrice Cognot
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-01-08
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: DE10143102A1

Abstract

Verfahren zur Komprimierung von zu übertragenden Datenblöcken mit Header-Informationen, wobei wenigstens die am häufigsten auftretenden Header-Elemente mittels einer Codeworttabelle codiert werden, indem jedem dieser Header-Elemente ein Codewort zugeordnet wird, das anstelle der eigentlichen Header-Information übertragen wird, wobei eine aktuelle Header-Information anhand jeweiliger Codeworte für die zugehörigen Header-Elemente prädiziert wird und wobei die Codewortlänge umgekehrt proportional zu einer Auftrittswahrscheinlichkeit eines Header-Elementes gewählt wird, indem die Header-Informationen aus zeitlich vorangehenden Datenblöcken statistisch ausgewertet werden und die Codeworttabelle zur Codierung wenigstens eines auf den vorangehenden Datenblock folgenden Datenblocks anhand der dabei gewonnenen Verteilungen für einzelne Header-Elemente so umsortiert wird, dass einem zuletzt statistisch nächstbedeutendsten Header-Element das nächstkürzeste Codewort zugeordnet wird.A method for compressing data blocks to be transmitted with header information, wherein at least the most frequently occurring header elements are coded by means of a codeword table by assigning to each of these header elements a codeword which is transmitted in lieu of the actual header information, a current header information is predicated on respective codewords for the associated header elements and wherein the codeword length is chosen inversely proportional to a probability of occurrence of a header element by statistically evaluating the header information from temporally preceding data blocks and the codeword table for coding at least one On the basis of the distributions obtained here for individual header elements, the data block following the preceding data block is sorted so that the next shortest codeword is assigned to a last statistically next most important header element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Komprimierung von zu übertragenden Daten mit Header-Informationen durch Reduzierung der Header-Information bei einer Video-Codierung.The The invention relates to a method for compressing to be transferred Data with header information by reducing the header information with a video encoding.

Mit dem Begriff Header wird im allgemeinen der Teil eines Datenpaketes bezeichnet, in dem keine Nutzdaten, sondern diverse Verwaltungsdaten enthalten sind (z. B. Adresse, Paketnummer, Senderkennung, Paketstatus etc.). Daten zur Fehlererkennung bzw. zur Fehlerkorrektur (z. B. Cyclic Redundancy Check CRC) werden i. A. zu den Nutzdaten gezählt.With The term header is generally the part of a data packet denotes, in which no user data, but various administrative data are included (eg address, package number, sender identification, package status Etc.). Data for error detection or error correction (eg Cyclic Redundancy Check CRC) i. A. counted to the payload.

Auch bei der Codierung von Videodaten werden in der Regel neben den eigentlichen Bildinformationen als Nutzdaten zusätzlich solche Header-Informationen übertragen. Diese dienen einerseits der Synchronisation, beispielsweise bei gestörten Kanälen, andererseits zur Erhöhung einer Kompression bzw. der Übermittlung von besonderen Funktionalitäten. Im Fall komprimierter Daten werden z. B. über die Header-Information Daten zur Dekompression übertragen, ohne die eine empfängerseitige Decodierung nicht möglich wäre.Also When encoding video data are usually in addition to the actual Image information as user data additionally transmit such header information. These serve on the one hand the synchronization, for example at disturbed channels, on the other hand, to increase a compression or the transmission of special functionalities. In the case of compressed data z. B. via the header information Transfer data for decompression, without the one receiver side Decoding not possible would.

Auch im Bereich der Datenübertragung über Netzwerke spielen Header-Informationen eine große Rolle, indem die Nutzdaten in kleinen Datenpaketen mehrfach gekappselt werden. Legt man z. B. das OSI-Referenzmodell mit seinen sieben Schichten zugrunde, so wird deutlich, dass das vergleichsweise kleine Datenpaket in jeder Schicht mit einer eigenen Header-Information versehen wird. Insbesondere bei niedrigen Datenraten nimmt solche Header-Information einen beträchtlichen Teil der zur Verfügung stehenden Bandbreite ein.Also in the field of data transmission over networks Play header information plays a big role by adding the payload be chipped in small data packets multiple times. If you put z. Using the OSI reference model with its seven layers, it becomes clear that the comparatively small data packet in Each layer is provided with its own header information. Especially at low data rates, such header information takes a considerable amount Part of the available standing bandwidth.

Die Entwicklung der Video-Codierung, siehe EP 1035735 A2 und Majid Rabbani, Paul W. Jones: Digital Image Compression Techniques, SPIE Optical Engineering Press, Bellingham, Washington USA, 1991, S. 58–59 and 144–148 eralubt heute bereits eine Video-Übertragung in Echtzeit. Die Qualität wird im wesentlichen durch die zur Verfügung stehende Bandbreite bestimmt. Vor allem bei niedrigen Bandbreiten verbraucht jedoch auch hierbei häufig die Header-Information bereits einen großen Teil der Bandbreite.The evolution of video coding, see EP 1035735 A2 and Majid Rabbani, Paul W. Jones: Digital Image Compression Techniques, SPIE Optical Engi- neering Press, Bellingham, Washington USA, 1991, pp. 58-59 and 144-148, today released a video transmission in real time. The quality is essentially determined by the available bandwidth. However, especially at low bandwidths, often the header information already consumes a large part of the bandwidth.

Die Erfindung nimmt sich diesem Problem zunehmend komplexerer Header-Informationen an und versucht die Menge der Header-Informationen zu reduzieren.The Invention addresses this problem of increasingly complex header information and tries to reduce the amount of header information.

Für allgemeine Datenübertragungen ist ein Verfahren aus der US 529337 bekannt, bei dem Header-Informationen von Datenblöcken umsortiert werden in einen Teil, der statische Informationen enthält und einen Teil, der dynamische Informationen enthält. Zumindest der statische Teil wird mittels LZW-Kompression vor der Übertragung verkleinert.For general data transfers is a method of the US 529337 in which header information of blocks of data is resorted to a part containing static information and a part containing dynamic information. At least the static part is reduced by LZW compression before transmission.

In der Videocodierung ist bisher kein Verfahren bekannt, in dem eine zu übertragende Header-Information reduziert wird.In the video coding is so far no known method in which a to be transferred Header information is reduced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine optimierte Möglichkeit zur wirksamen Codierung von Header-Information zu schaffen.task The present invention is therefore an optimized possibility to provide effective coding of header information.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Komprimierung von zu übertragenden Datenblöcken mit Header-Informationen gelöst, wobei alle möglichen Header-Elemente oder die am häufigsten auftretenden Header-Elemente mittels einer Codeworttabelle codiert werden, indem jedem dieser Header-Elemente ein Codewort zugeordnet wird, das anstelle der eigentlichen Header-Information übertragen wird, wobei eine aktuelle Header-Information anhand jeweiliger Codeworte für die zugehörigen Header-Elemente prädiziert wird und wobei die Codewortlänge entsprechend einer Auftrittswahrscheinlichkeit eines Header-Elementes gewählt wird, insbesondere umgekehrt proportional dazu. Dies geschieht dadurch, dass die Header-Informationen aus zeitlich vorangehenden Datenblöcken statistisch ausgewertet werden und die Codeworttabelle zur Codierung des aktuellen oder eines nachfolgenden Datenblocks anhand der dabei gewonnenen Verteilungen für einzelne Header-Elemente so umsortiert wird, dass einem zuletzt statistisch nächstbedeutendsten Header-Element das nächstkürzeste Codewort zugeordnet wird.According to the present Invention achieves this object by a method for compression from to be transferred data blocks solved with header information, being all possible Header elements or the most common occurring header elements coded by means of a codeword table are assigned by assigning a codeword to each of these header elements which is transmitted instead of the actual header information where current header information is based on respective codewords for the associated header elements predicted and where is the codeword length according to a probability of occurrence of a header element chosen becomes, in particular inversely proportional thereto. This happens because of that the header information from temporally preceding data blocks statistically be evaluated and the codeword table for coding the current or a subsequent data block based on the obtained Distributions for individual header elements are resorted to one last statistically most relevant Header element that next shortest codeword is assigned.

Der Begriff „prädizieren” stammt dabei aus der Quellcodierung und -decodierung und ist dem Fachmann geläufig. Ein Prädiktor ermittelt z. B. aus vorangegangenen Signalen nach einer festgelegten Vorschrift einen Schätzwert für das nächste erwartete Signal. Bei einem adaptiven Prädiktor ist diese Vorschrift variabel und hängt z. B. von den vorangegangenen Werten und anderen kurzzeitigen Charakteristika des Signals ab.Of the The term "predict" comes from thereby from the source coding and decoding and is the expert common. A predictor determines z. B. from previous signals after a specified Rule an estimate for the next expected signal. For an adaptive predictor, this rule is variable and depends z. From the previous values and other short-term characteristics of the signal.

Eine statistische Auswertung zeitlich vorangehender Datenblöcke zur Umsortierung der Codetabelle erfolgt vorzugsweise entweder anhand empirisch ermittelter Datenblöcke vor einer Übertragung oder aber dynamisch während einer Übertragung.A statistical evaluation of temporally preceding data blocks for sorting the code table preferably takes place either on the basis of empirically determined data blocks before a transmission or dynamically during a transmission.

Zur Komprimierung der Header-Informationen von Videosequenzen lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch vorteilhaft einsetzen, wenn Bildinformationen eines Datenblocks in eine Mehrzahl von Makroblöcken untergliedert sind, die separate Header-Informationen aufweisen und separat codiert werden, indem die Header-Information eines Makroblocks jeweils aus dem entsprechenden Makroblock des zeitlich vorangehenden Datenblocks prädiziert wird.to Compression of the header information of video sequences can be the inventive method also advantageous if image information of a data block into a plurality of macroblocks are subdivided with separate header information and coded separately by the header information of a macroblock in each case from the corresponding macroblock of the preceding time Data block predicts becomes.

Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn nicht der Header-Elemente selbst, sondern alle möglichen Übergänge eines Header-Elementes eines Makroblocks eines vorangehenden Datenblocks auf das entsprechende Header-Element eines entsprechenden Makroblocks eines nachfolgenden Datenblocks oder die am häufigsten auftretenden Übergänge mittels einer Codeworttabelle codiert werden, indem jedem dieser Übergänge ein Codewort zugeordnet wird, das anstelle der eigentlichen Header-Information übertragen wird, wobei eine aktuelle Header-Information anhand eines jeweiligen Codewortes prädiziert wird.there It has proven to be particularly favorable proved, if not the header elements themselves, but all possible transitions of a Header element of a macroblock of a preceding data block to the corresponding header element of a corresponding macroblock a subsequent data block or the most common transitions by means of codeword table by entering each of these transitions Codeword, which is transmitted instead of the actual header information, wherein a current header information based on a respective codeword predicted becomes.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung lässt sich zur Komprimierung von zu übertragenden Daten von Videosequenzen einsetzen, wenn Bildinformationen eines Datenblocks in eine Mehrzahl von Makroblöcken untergliedert sind, die jeweilige Header-Informationen aufweisen und separat codiert werden, indem

– die Header-Information eines Makroblocks jeweils aus dem entsprechenden Makroblock des zeitlich vorangehenden Datenblocks prädiziert wird, wobei alle möglichen Übergänge eines Header-Elementes eines Makroblocks eines vorangehenden Datenblocks auf einen entsprechenden Makroblock eines nachfolgenden Datenblocks oder die am häufigsten auftretenden Übergänge mittels einer Codeworttabelle codiert werden, indem jedem dieser Übergänge ein Codewort zugeordnet wird, das anstelle der eigentlichen Header-Information übertragen wird, wobei eine aktuelle Header-Information anhand eines jeweiligen Codewortes prädiziert wird, indem
– die Header-Informationen aller Makroblöcke eines aktuellen Datenblocks mit den entsprechenden Header-Informationen der Makroblöcke eines vorangehenden Datenblocks verglichen werden und
– eine Entropiecodierung erfolgt, indem eine jeweilige Codeworttabelle in Abhängigkeit von der Häufigkeit ermittelter Differenzen zwischen Header-Informationen der Makroblöcke eines aktuellen Datenblocks mit den Makroblöcken eines vorangehenden Datenblocks ermittelt wird.

A particularly advantageous embodiment of the method according to the present invention can be used for compressing data to be transmitted from video sequences when image information of a data block is subdivided into a plurality of macroblocks having respective header information and coded separately by

The header information of a macroblock is respectively predicted from the corresponding macroblock of the temporally preceding data block, all possible transitions of a header element of a macroblock of a preceding data block to a corresponding macroblock of a subsequent data block or the most frequently occurring transitions being coded by means of a codeword table in that each of these transitions is assigned a codeword which is transmitted instead of the actual header information, wherein current header information is predicated on the basis of a respective codeword by
- the header information of all the macroblocks of a current data block are compared with the corresponding header information of the macroblocks of a preceding data block, and
An entropy coding is carried out by determining a respective codeword table in dependence on the frequency of determined differences between header information of the macroblocks of a current data block with the macroblocks of a preceding data block.

Der Begriff der Entropie stammt aus der Informationstheorie und wird auch als Informationsgehalt bezeichnet. Die Entropiecodierung bezeichnet dabei die optimale minimale Anzahl von Bit, mit der ein mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit auftretendes Symbol unter dem Aspekt der Redundanzreduzierung minimal codiert werden kann. Falls aus einem Zeichenvorrat von n Symbolen das Symbol S_i mit einer Wahrscheinlichkeit p_i auftritt, ergibt sich die Entropie H aus:

The concept of entropy comes from information theory and is also referred to as information content. In this case, the entropy coding denotes the optimum minimum number of bits with which a symbol occurring with a certain probability can be minimally coded in terms of redundancy reduction. If the symbol S _{i occurs} with a probability p _i from a character set of n symbols, the entropy H results from:

Dabei hat es sich als besonders effektiv erwiesen, wenn ein Vergleich von Header-Informationen im einzelnen realisiert wird durch

– Organisation des resultierenden Videodatenstroms derart, dass die Header-Informationen aller Makroblöcke dieses Datenblocks als ein zusammenhängender Header-Block vorliegen,
– Vergleichen der Header-Informationen des aktuellen Header-Blocks mit denen des Header-Blocks des vorangegangenen Datenblocks und Ermitteln eines Differenz-Header-Blocks, indem im aktuellen Header-Block Felder unveränderter Header-Informationen durch Leerfelder ersetzt werden und
– Transformation des Differenz-Header-Blocks durch Umordnung der Reihenfolge der einzelnen Felder ausgehend vom Zentrum spiralförmig bis zum Rand (sog. spiral reading).

It has proven to be particularly effective when a comparison of header information is realized in detail by

Organization of the resulting video data stream such that the header information of all the macroblocks of this data block is present as a coherent header block,
Comparing the header information of the current header block with those of the header block of the previous data block and determining a difference header block by replacing fields of unchanged header information with empty fields in the current header block and
- Transformation of the difference header block by rearranging the order of the individual fields from the center spiral to the edge (so-called spiral reading).

Weiter hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Entropiecodierung im einzelnen realisiert wird durchFurther it has proved to be particularly advantageous when entropy coding is realized in detail by

- Coding of the transformed difference header block by indicating respective ones Position value and field content, with empty fields unchanged Header information not transferred by putting in a resulting header stream instead of spaces in each case the number of such consecutive empty fields before or is specified after an explicit header information and
- Coding the header data stream with codewords of the current codeword table, by assigning codewords explicit header information that in comparison to the predecessor macroblock changed replace and replace in the resulting header stream
- rearrangement the codeword table for a following data block based on the determined comparison results between header information by always reversing the codeword length proportional to a probability of occurrence of a transition selected between header elements becomes.

Eine Decodierung eines erfindungsgemäß komprimierten Header-Datenstroms erfolgt vorteilhaft mit den folgenden Verfahrensschritten:

– Rekonstruktion der Felder eines Differenz-Header-Blocks und Lokalisierung der Positionen von explizit übertragenen Header-Informationen, die sich im Vergleich zum Vorgänger-Makroblock verändert haben,
– Konvertierung der Feldinhalte an solchermaßen lokalisierten Positionen durch das einem Feldinhalt zugeordnete Header-Element anhand der inversen aktuellen Codeworttabelle und
– Ersetzen der übrigen Feldinhalte durch die Header-Informationen an den entsprechenden Positionen aus dem vorangegangenen Datenblock.

A decoding of a header data stream compressed according to the invention advantageously takes place with the following method steps:

Reconstruction of the fields of a difference header block and location of the positions of explicitly transmitted header information which have changed in comparison to the predecessor macroblock,
Conversion of the field contents at such localized positions by the header element assigned to a field content on the basis of the inverse current codeword table and
Replacement of the remaining field contents by the header information at the corresponding positions from the previous data block.

Es existiert also ein Zusammenhang zwischen der Auftrittswahrscheinlichkeit eines Header-Elementes und dem Header-Element an der gleichen Stelle in einem vorhergehenden Bild/Datenblock. Da einem Decoder in der Regel das vorhergehende Bild/Datenblock bekannt ist, kann eine Codierung eines aktuellen Bildes unter diesen Annahmen erfolgen, indem Header-Elemente durch eine Codeworttabelle codiert werden, in der jedem Header-Element ein Codewort zugeordnet ist. Die Codewortlänge ist entsprechend der Auftrittswahrscheinlichkeit des jeweiligen Header-Elementes geordnet, vor allem umgekehrt proportional dazu. Die Codewortlänge wird so im Mittel kürzer. Weiter erfolgt die Codierung durch Neuordnung der Codeworttabelle in Abhängigkeit vom Codewort für das jeweilige Header-Element im vorangehenden Bild/Datenblock. Diese Neuordnung kann sowohl dynamisch (on the fly) erfolgen, als auch vorher statistisch ermittelt werden.It So there is a connection between the probability of occurrence a header element and the header element in the same place in a previous picture / data block. As a decoder in the Usually the previous image / data block is known, can be an encoding a current image under these assumptions are made by header elements be coded by a codeword table in which each header element a codeword is assigned. The codeword length is according to the probability of occurrence of the respective header element ordered, especially inversely proportional to. The code word length is shorter on average. Next, the coding is done by rearranging the codeword table dependent on from the codeword for the respective header element in the previous image / data block. These Reorganization can be done both dynamically (on the fly), as well previously determined statistically.

Besonders effektiv lässt sich die Erfindung zur Header-Kompression für eine Videocodierung nach dem H.26L-Standard einsetzen.Especially effectively leaves the invention for header compression for one Use video coding according to the H.26L standard.

Besonders vorteilhaft kann das Verfahren der Erfindung mit den einzelnen beschriebenen Ausführungsformen durch eine Vorrichtung mit einer Codiereinheit und mit einer Decodiereinheit mit jeweils geeignet programmiertem Mikroprozessor realisiert werden.Especially Advantageously, the process of the invention may be described with the individual ones embodiments by a device with an encoding unit and with a decoding unit be implemented with each suitably programmed microprocessor.

Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele und in Verbindung mit den Figuren. Es zeigt jeweils in Prinzipdarstellung:Further Advantages and details of the invention will become apparent from the following Description of advantageous embodiments and in conjunction with the figures. It shows in a schematic diagram:

1 die hierarchische Untergliederung der Bilddaten gemäß dem H.26L-Standard, 1 the hierarchical subdivision of the image data according to the H.26L standard,

2 die Syntax eines resultierenden Video-Datenstroms, 2 the syntax of a resulting video stream,

3 eine Prädiktion durch Mittelwertbildung der Header-Informationen aller oder einiger der umgebenden anderen Makroblöcke, 3 a prediction by averaging the header information of all or some of the surrounding other macroblocks,

4 eine Prädiktion durch Suche eines Makroblocks, dessen Header-Information genau denselben Wert aufweist, wie das Header-Element des aktuellen Makroblocks, 4 a prediction by searching a macroblock whose header information has exactly the same value as the header element of the current macroblock,

5 das Prinzip einer Codeworttabelle, die eine Codehummer liefert ausgehend von einer zu codierenden Header-Information MBtype und der bereits codierten Header-Information MBtype_n – 1 des entsprechenden Makroblocks in dem vorangegangenen Frame, 5 the principle of a codeword table which provides a code buzzer starting from a header information MBtype to be coded and the already coded header information MBtype_n-1 of the corresponding macroblock in the preceding frame,

6 eine konkrete Codeworttabelle gemäß dem Prinzip aus 5 für den H.26L-Standard, 6 a concrete codeword table according to the principle 5 for the H.26L standard,

7 die Bildung eines Differenz-Header-Blocks durch Vergleich des aktuellen Blocks mit den Header-Elementen aller aktuellen Makroblöcke mit dem vorangehenden Block aller Makroblöcke des Vorgänger-Datenblocks, 7 the formation of a difference header block by comparing the current block with the header elements of all current macroblocks with the preceding block of all macroblocks of the predecessor data block,

8 eine Prinzipskizze zur Darstellung des 'spiral reading', 8th a schematic diagram showing the 'spiral reading',

9 eine Prinzipskizze der eigentlichen Codierung zur Bildung des zu übertragenden Datenstroms nach einer vorteilhaften Ausführungsform und 9 a schematic diagram of the actual coding to form the data stream to be transmitted according to an advantageous embodiment and

10 eine konkrete Codeworttabelle gemäß dem Prinzip aus 5 für das Ausführungsbeispiel nach 7 bis 9 für den H.26L-Standard. 10 a concrete codeword table according to the principle 5 for the embodiment according to 7 to 9 for the H.26L standard.

Die Erfindung soll im folgenden exemplarisch anhand der Videocodierung nach dem H.26L-Standard erläutert werden. Der besseren Verständlichkeit halber wird zunächst ein kurzer Überblick über die technischen Grundlagen dieses Standards gegeben.The The invention will be described below by way of example with reference to the video coding explained according to the H.26L standard become. The better understandability Half will be first a short overview of the technical foundations of this standard.

H.26L ist ein blockbasierter Video-Codec bei dem jeder Datenblock mit Bilddaten, ein sog. Frame, in kleinere Unterblöcke, sog. Makroblöcke MB, aufgespaltet wird. Daraus resultiert eine hierarchische Struktur, die in der Abbildung gemäß 1 gezeigt ist. Jeder Makroblock besitzt in der Regel eine 16 × 16 Pixelmatrix, aus der jeweils ein entsprechender Chrominanzblock C (8×8 Pixel durch Subsampling) und Luminanzblock L (4×4 Pixel) abgeleitet wird.H.26L is a block-based video codec in which each data block with image data, a so-called frame, is split into smaller sub-blocks, so-called macroblocks MB. This results in a hierarchical structure, which in the figure according to 1 is shown. Each macroblock usually has a 16 × 16 pixel matrix, from each of which a corresponding chrominance block C (8 × 8 pixels by subsampling) and luminance block L (4 × 4 pixels) is derived.

Der Codierung liegt die Überlegung zugrunde, dass sich zwei aufeinanderfolgende Bilder bzw. Sequenzen S1...S4 nicht signifikant unterscheiden und aus diesem Grund lediglich die Differenzinformation nach einer erfolgten Bewegungsschätzung der sich bewegenden Regionen codiert wird.Of the Coding is the consideration based on two successive pictures or sequences S1 ... S4 does not differ significantly and for this reason only the difference information after a completed motion estimation of is encoded in moving regions.

Um die Codierungsentscheidungen zu signalisieren, wird Header-Information hinzugefügt. Neben einem Bild-Header eines Frames erhält auch jeder Makroblock MB Header-Information. Aus der Vielzahl der Makroblöcke MB pro Frame wird dabei schnell deutlich, wie umfangreich die daraus resultierende Header-Information werden kann.Around Signaling the coding decisions becomes header information added. In addition to a picture header of a frame, each macroblock also receives MB Header information. From the multitude of macroblocks MB per frame is thereby quickly realize how extensive the resulting header information can be.

In der Darstellung gemäß 2 ist die Syntax eines resultierenden Video-Datenstroms gezeigt. Dabei sind die jeweiligen Header-Informationen gezeigt. Es bezeichnen dabei im einzelnen:

– Psync: ein Bildsynchronisierungs-Codewort
– Ptype: Signalisierung, ob INTER- oder INTRA-Codierung vorliegt
– MBtype: Signalisierung, auf welche Weise ein Makroblock MB
codiert ist
– Intra_pred_mode: Prädiktionsinformation für den Fall, dass ein MB INTRA-codiert ist
– RefFrame: Angabe des Referenz-Frames, der für die Prädiktion des Makroblocks MB genutzt wurde
– MVD: Bewegungsvektordifferenz, um aus den prädizierten Bewegungsvektoren auf die tatsächlichen Bewegungsvektoren zu schließen
– CBP: kennzeichnet die Existenz und das Muster von Chrominanz- und Luminanz-Koeffizienten
– Tcoeff: Chrominanz- und Luminanz-Koeffizienten

In the illustration according to 2 the syntax of a resulting video stream is shown. The respective header information is shown. In detail:

Psync: an image sync codeword
- Ptype: signaling whether INTER or INTRA coding is present
- MBtype: signaling, how a macroblock MB
is coded
Intra_pred_mode: prediction information in case an MB is INTRA coded
- RefFrame: Specification of the reference frame, which was used for the prediction of the macroblock MB
MVD: motion vector difference to deduce the actual motion vectors from the predicted motion vectors
CBP: denotes the existence and pattern of chrominance and luminance coefficients
Tcoeff: chrominance and luminance coefficients

Für das weitere Ausführungsbeispiel ist vor allem MBtype bedeutsam. MBtype wird für jeden einzelnen Makroblock MB gebildet. Abhängig vom Wert, den MBtype annimmt, treten die weiteren Header-Elemente RefFrame, Intra_pred_mode und CBP entweder auf oder nicht.For the rest embodiment MBtype is especially important. MBtype is used for every single macroblock MB formed. Dependent the value that MBtype takes is used by the other header elements RefFrame, Intra_pred_mode and CBP either on or off.

Im Folgenden werden nun mögliche Ausführungen zur Header Komprimierung gezeigt.in the Following are now possible versions shown for header compression.

Eine zentrale Überlegung der Erfindung besteht nun darin, dass einzelne Header-Elemente anhand von räumlichen und/oder zeitlichen Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Datenblöcken prädiziert werden.A central consideration The invention consists in the fact that individual header elements based on spatial and / or temporal dependencies between different data blocks predicted become.

Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem durch ein Codewort signalisiert, dass sich ein durch die Header-Information repräsentierter Datenblocktyp im Vergleich zum zeitlich vorangehenden Datenblock nicht geändert hat. Dies kann insbesondere ein 1-Bit-Codewort sein. Dieses Codewort wird anstelle der eigentlichen Header-Information übertragen und die aktuelle Header-Information aus der Header-Information des vorangehenden Datenblocks prädiziert, insbesondere gleichgesetzt.This can be achieved, for example, by signaling through a codeword, that one through the header information underrepresented Data block type not compared to the preceding data block changed Has. This may in particular be a 1-bit code word. This codeword is transmitted instead of the actual header information and the current header information from the header information of the previous one Data block predicts in particular equated.

Eine andere Möglichkeit besteht in einer Differenz-Codierung zwischen dem aktuellen Wert einer aktuellen Header-Information MBtype und dem Wert des entsprechenden Makroblocks MB in dem vorangehenden Datenblock/Frame. Eine mögliche Codetabelle kann folgendermaßen aussehen: Code-Nummer Differenz 0 0 1 1 2 –1 3 2 4 –2 5 3 ⁶ –3 ... ... Another possibility is a difference coding between the current value of a current header information MBtype and the value of the corresponding macroblock MB in the preceding data block / frame. A possible code table may look like this: Code number difference 0 0 1 1 2 -1 3 2 4 -2 5 3 ⁶ -3 ... ...

Anstelle des Wertes für MBtype wird dann das jeweils ermittelte Codewort, die Code-Nummer, übertragen.Instead of the value for MBtype will then transmit the respectively determined codeword, the code number.

Decoderseitig wird anhand des empfangenen Codewortes der Wert für MBtype prädiziert.On the decoder side becomes the value for MBtype based on the received codeword predicted.

Alternativ kann auch die Differenz der MBtype Werte zweier benachbarter Makroblöcke MB innerhalb desselben Datenblocks/Frames (vgl. 1) zur Erstellung einer Codetabelle herangezogen werden.Alternatively, the difference between the MBtype values of two adjacent macroblocks MB within the same data block / frame (cf. 1 ) are used to create a code table.

In beiden Fallen müssen nicht unbedingt alle möglichen Differenzwerte codiert werden. Wenn nämlich einige sehr seltene Differenzwerte auftreten, so reicht es aus, wenn nur die häufigen Differenzwerte codiert werden, während im Fall des Auftretens eines seltenen Differenzwertes die Header-Information, also der Wert für MBtype, explizit übertragen wird.In both traps need not necessarily all possible Difference values are coded. If indeed some very rare difference values occur, it is sufficient if only the frequent difference values are coded, while in the case of the occurrence of a rare difference value, the header information, ie the value for MBtype, explicitly transferred becomes.

Besonders günstig ist es, wenn die Codeworte bzw. Codehummern derart codiert werden, dass für die den häufigsten Differenzwerten zugeordneten Codeworte eine möglichst geringe Codelänge gewählt wird, während solchen Differenzwerten mit kleiner Auftrittswahrscheinlichkeit entsprechend längere Codeworte zugeordnet werden. Damit wird eine besonders effektive Codierung erreicht, da im Durchschnitt wesentlich mehr kurze Codeworte übertragen werden, als lange Codeworte. Dadurch kann somit eine weitere Reduktion der Bitrate für Header-Information erreicht werden.Especially Cheap it is when the codewords or codehodes are coded in such a way that for the most common Differential values associated codewords the smallest possible code length is selected while such Difference values with a low occurrence probability corresponding longer Codewords are assigned. This will be a particularly effective Encoding achieved, as transmitted on average much more short code words become, as long codewords. This can thus be a further reduction the bitrate for Header information can be achieved.

Eine andere Möglichkeit besteht in einer Prädiktion durch Bildung von Mittelwerten. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Header-Informationen der den aktuellen Makroblock MB umgebenden bzw. benachbarten Makroblöcke desselben Frames ,Frame_n' sowie evtl. auch des vorangehenden Frames ,Frame_n – 1' herangezogen werden, um einen Prädiktionswert zu ermitteln. In 3 ist ein solches Szenario skizziert mit Frame_n – 1 (gestrichelt skizziert) und einem aktuellen Frame_n mit dem zu codierenden Makroblock MB (dunkel hinterlegt) und vier beispielhaften benachbarten Makroblöcken. Die aktuelle Header-Information von MB kann dann durch Mittelwertbildung der Header-Informationen aller oder einiger dieser umgebenden anderen Makroblöcke prädiziert werden.Another possibility is a prediction by the formation of mean values. This can be done, for example, by using the header information of the macroblocks of the same frame, frame_n 'and possibly also of the preceding frame, Frame_n-1', which surround the current macroblock MB, in order to determine a prediction value. In 3 Such a scenario is sketched with Frame_n-1 (dashed lines) and a current frame_n with the macroblock MB to be coded (dark background) and four exemplary neighboring macroblocks. The current header information of MB can then be predicted by averaging the header information of all or some of these surrounding other macroblocks.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, eine Prädiktion dadurch vorzunehmen, dass ein Makroblock gesucht wird, dessen Header-Information genau denselben Wert aufweist, wie das Header-Element des aktuellen Makroblocks. Dabei kann auf eine Vielzahl verschiedener anderer Makroblöcke zurückgegriffen werden.A another embodiment The invention consists in making a prediction by: a macroblock is searched whose header information is exactly the same Value, as the header element of the current macroblock. It can be used on a variety of other macroblocks become.

In 4 sind einige der möglichen Kandidaten gezeigt. Dies sind zum einen Makroblöcke wie ein Makroblock MB_v, auf den durch einen oder mehrere ermittelte Bewegungsvektoren verwiesen wird. Zum anderen kann es der gleiche Makroblock MB_n – 1 des vorangehenden Frames sein, der also an der gleichen Stelle liegt wie der aktuell zu codierende Makroblock MB. Außerdem kommen auch noch die benachbarten Makroblöcke des aktuellen Frames in Betracht, von denen exemplarisch der linke und der darüber liegende Makroblock (jeweils dunkel hinterlegt) skizziert sind. Allen diesen Auswahlmöglichkeiten ist gemeinsam, dass die zugehörigen Header-Informationen bereits übertragen wurden bzw. empfängerseitig prädiziert wurden und damit bekannt sind.In 4 some of the possible candidates are shown. These are on the one hand macroblocks such as a macroblock MB_v, which is referenced by one or more detected motion vectors. On the other hand, it may be the same macroblock MB_n-1 of the preceding frame, which is therefore located in the same place as the macroblock MB currently to be coded. In addition, the adjacent macroblocks of the current frame come into consideration, of which, by way of example, the left and the overlying macroblock are outlined (each with a dark background). All these selections have in common that the associated header information has already been transmitted or predicted by the receiver and are thus known.

Bei der Codierung wird überprüft, ob die Header-Information eines dieser anderen Makroblöcke der Header-Information des aktuell zu codierenden Makroblocks MB entspricht. Wenn ja, so wird in einer Codeworttabelle über entsprechende Code-Nummern signalisiert, von welchem dieser Kandidaten die Prädiktion gewählt wird, indem die aktuelle Header-Information gleich der durch das Codewort verknüpften Header-Information gewählt wird.During the coding, it is checked whether the header information of one of these other macroblocks corresponds to the header information of the macroblock MB to be currently coded. If so, it is signaled in a codeword table via corresponding code numbers, from which of these candidates the prediction is selected by the current header information being equal to the header information associated with the codeword mation is selected.

Auch hierbei ist es günstig, wenn die Codeworte bzw. Codehummern derart codiert werden, dass für die den häufigsten Auswahlmöglichkeiten zugeordneten Codeworte eine möglichst geringe Codelänge gewählt wird, während solchen Kandidaten mit kleiner Auftrittswahrscheinlichkeit entsprechend längere Codeworte zugeordnet werden. Damit wird eine besonders effektive Codierung erreicht, da im Durchschnitt wesentlich mehr kurze Codeworte übertragen werden, als lange Codeworte. Dadurch kann somit eine weitere Reduktion der Bitrate für Header-Information erreicht werden.Also Here it is convenient when the codewords are coded such that for the the most common options assigned codewords as possible small code length chosen will, while such candidates with a low probability of occurrence accordingly longer Codewords are assigned. This will be a particularly effective Encoding achieved, as transmitted on average much more short code words become, as long codewords. This can thus be a further reduction the bitrate for Header information can be achieved.

In diesem Zusammenhang haben Experimente gezeigt, dass für den H.26L-Standard vor allem die Header-Informationen eines entsprechenden Makroblocks in einem zeitlich vorangehenden Datenblock/Frame häufig übereinstimmt. Eine Prädiktion auf Grundlage der Annahme, dass sich die Header-Information MBtype gegenüber der entsprechenden des Vorgänger-Frames nicht ändert, hat sich also als besonders vielversprechend erwiesen.In In this context, experiments have shown that for the H.26L standard especially the header information of a corresponding macroblock often coincides in a temporally preceding data block / frame. A prediction based on the assumption that the header information MBtype across from the corresponding one of the predecessor frames does not change So it has proven to be very promising.

Ausgehend von dieser Erkenntnis lässt sich die Wahrscheinlichkeit dafür schätzen, dass ein Makroblock mit einer gegebenen Header-Information MBtype direkt vom MBtype abhängt, die dieser Makroblock im vorangehenden Frame hatte.outgoing lets of this knowledge the probability for it estimate, that a macroblock with a given header information MBtype directly depends on MBtype, that macroblock had in the previous frame.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht deshalb darin, eine Codeworttabelle zu bestimmen, die eine Code-Nummer liefert ausgehend von einer zu codierenden Header-Information MBtype und der bereits codierten Header-Information MBtype_n – 1 des entsprechenden Makroblocks in dem vorangegangenen Frame. Es werden somit alle möglichen Übergänge von einem Vorgänger-MBtype auf einen aktuellen MBtype codiert. Dieses Konzept ist in der Darstellung gemäß 5 veranschaulicht. Die Zeilen beschreiben die möglichen Werte der Header-Informationen für MBtype_n – 1, also des entsprechenden Vorgängermakroblocks. Die Spalten beschreiben die Header-Information MBtype des gleichen Makroblocks im aktuellen Frame. Das entsprechende Codewort CODE ergibt sich im Schnittpunkt.A particularly advantageous embodiment of the invention therefore consists in determining a codeword table which provides a code number starting from a header information MBtype to be coded and the already coded header information MBtype_n-1 of the corresponding macroblock in the preceding frame. Thus, all possible transitions from a predecessor MBtype to a current MBtype are encoded. This concept is shown in the illustration 5 illustrated. The lines describe the possible values of the header information for MBtype_n - 1, ie the corresponding preceding macroblock. The columns describe the header information MBtype of the same macroblock in the current frame. The corresponding codeword CODE results at the intersection.

Eine solche Codeworttabelle ist senderseitig und empfängerseitig vorgesehen. Senderseitig wird das entsprechende Codewort gewählt und anstelle der eigentlichen Header-Information MBtype übertragen. Empfängerseitig wird anhand des empfangenen Codeworts anhand der invertierten Codeworttabelle auf den aktuelle Wert für MBtype geschlossen.A such codeword table is provided on the transmitter side and the receiver side. On the transmitter side the corresponding codeword is chosen and instead of the actual Transfer header information MBtype. On the receiver side is based on the received codeword on the basis of the inverted codeword table to the current value for MBtype closed.

Eine solchermaßen konzipierte Codeworttabelle ist zur Anwendung für H.26L in 6 gezeigt, wobei nur die häufigsten neun Werte der 32 möglichen Werte für MBtype codiert sind. Dabei wurde auch berücksichtigt, dass für die den häufigsten Übergängen zugeordneten Codeworte eine möglichst geringe Codelänge gewählt wird, während solchen Übergänge mit kleiner Auftrittswahrscheinlichkeit entsprechend längere Codeworte zugeordnet werden.A codeword table designed in this way is for use with H.26L in 6 where only the most common nine values of the 32 possible MBtype values are encoded. It was also taken into account that for the codewords assigned to the most frequent transitions, the smallest possible code length is selected, while such transitions with a smaller probability of occurrence are assigned correspondingly longer codewords.

In diesem Zusammenhang hat es sich auch als günstige Alternative erwiesen, wenn eine räumliche Prädiktion der Header-Information eines Makroblocks aus ermittelten Bewegungsvektoren der Makroblöcke eines Datenblocks erfolgt, indem solche Bewegungsvektoren die Prädiktionsrichtung signalisieren.In In this context, it has also proved to be a favorable alternative if a spatial prediction the header information of a macroblock of detected motion vectors of the macroblocks of a data block, by such motion vectors the prediction direction signal.

Es kann somit festgehalten werden: die Codeworttabelle wird vorzugsweise in Abhängigkeit von dem – oder den vorangegangenen Bildern erstellt. Im Allgemeinen kann gemessen werden, welcher Header-Typ (z. B. MBtype) wie häufig vorkommt. Dabei können neben zeitlichen auch räumliche Abhängigkeiten von der Bewegung/Bewegungsvektoren oder einem Quantisierungsparameter berücksichtigt werden.It can thus be noted: the codeword table is preferred dependent on from the - or created the previous pictures. In general, can be measured which header type (eg, MBtype) occurs as often. Besides, besides temporal and spatial dependencies from motion / motion vectors or a quantization parameter considered become.

In einem nächsten Schritt kann eine entscheidende Verbesserung der Codierung erreicht werden, indem mit solchen ermittelten Abhängigkeiten die Zuordnung der Codeworte zu ihrer Bedeutung innerhalb der Codeworttabelle umgeordnet wird. Damit werden kürzere Codeworte für häufigere Typen angewendet, was wiederum zu einer Ersparnis in der Bitrate führt.In one next Step can achieve a significant improvement in coding By using such determined dependencies, the assignment of the Code words reordered to their meaning within the codeword table becomes. This will be shorter Codewords for more frequent Types applied, which in turn leads to a savings in bitrate leads.

Wie bereits vorangehend dargestellt, besteht ein erfolgreicher Spezialfall darin, für den zu codierenden Makroblock im aktuellen Bild/Datenblock den MBtype für den gleichen Makroblock aus dem vorangegangenen Bild als den wahrscheinlichsten anzunehmen und mit dem kürzesten Codewort auszustatten. Es liegt also die Annahme zugrunde, dass sich der MBtype für einen bestimmten Macroblock von einem Bild zum nächsten nicht ändert. Um die Tabelle zu vervollständigen können auch von den umliegenden Makroblöcken im vorangegangenen Bild/Datenblock die MBtypen als nächst wahrscheinlich angenommen werden.As already presented above, there is a successful special case in it, for the macroblock to be coded in the current image / data block the MBtype for the same macroblock from the previous picture as the most likely to accept and with the shortest Equip codeword. It is therefore based on the assumption that the MBtype for does not change a particular macroblock from one image to the next. Around to complete the table can also from the surrounding macroblocks in the previous picture / data block, the MB types are next probable be accepted.

Eine entsprechende statistische Auswertung besteht darin, dass über das gesamte vorhergehende Bild ermittelt wird, welcher MBtype wie häufig vorkommt. Diese Anzahl kann abhängig sein von z. B. der im Bild enthaltenen Bewegung oder auch der verwendeten Quantisierung. Damit wäre es möglich, für bestimmte Quantisierungsparameter die Codeworttabellen vorher festzulegen oder aber ein Bewegungsmaß zur Bestimmung der zu verwendenden Codeworttabellen festzulegen.A corresponding statistical evaluation is that about the entire previous image is determined which MBtype occurs as often. This number can be dependent be of z. B. the movement contained in the picture or the used Quantization. That would be it is possible for certain quantization parameters to predetermine the codeword tables or a measure of motion to determine specify the codeword tables to be used.

Es können aber alternativ auch verschiedene andere Statistiken verwandt werden. Weiterhin kann z. B. nur die unmittelbare Umgebung des entsprechenden Makroblocks im vorangegangenen Bild betrachtet werden. Es ist auch möglich, im aktuellen Bild die Häufigkeit bis zum gerade zu codierenden Makroblock zu verwenden, nur die unmittelbare Umgebung des Makroblocks zu betrachten, oder über mehrere Bilder/Datenblöcke ,Frame' einer Sequenz S1...S4 die Verteilung zu ermitteln.It can but, alternatively, various other statistics are used. Furthermore, z. B. only the immediate environment of the corresponding Macroblocks are considered in the previous image. It is also possible, in the current picture the frequency to use the macroblock just to be coded, only the immediate one Environment of the macroblock, or over a plurality of frames / data frames 'frame' of a sequence S1 ... S4 to determine the distribution.

Grundsätzlich kann eine weitere Verbesserung erreicht werden, wenn z. B. sog. ,streaming' zugrunde gelegt wird. Es wird erst das ganze Bild codiert, bevor es gesendet wird. Es entstehen damit andere Codeworttabellen als die in 6 gezeigte. Diese Ausführungsmöglichkeit soll im Folgenden ebenfalls anhand des bereits bekannten H.26L-Standards beschrieben werden.In principle, a further improvement can be achieved if z. B. so-called, streaming 'is based. It is first encoded the whole picture before it is sent. This results in different codeword tables than those in 6 shown. This embodiment option will also be described below with reference to the already known H.26L standard.

Zentraler Aspekt hierbei ist gemäß der Erfindung, dass für den Fall, dass ein Makroblock seinen MBtype aus dem vorangegangenen Bild/Datenblock beibehalten hat, die zugehörige Header-Information MBtype überhaupt nicht mehr übertragen wird.central Aspect here is according to the invention, that for In the event that a macroblock gets its MBtype from the previous one Image / data block has the corresponding header information MBtype at all no longer transfer becomes.

Dazu wird der Videodatenstrom geeignet umsortiert, indem ein sog. ,priority layered bitstream' gebildet wird. Dies erfolgt, indem jedes Layer einen bestimmten Typ von Information aufweist, also z. B. Header-Informationen. Damit wird erreicht, dass die Werte eines Header-Elementes für alle Makroblöcke MB gemeinsam bzw. blockweise übertragen werden. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten einer Codierung von Header-Informationen.To the video data stream is properly resorted by a so-called, priority layered bitstream 'is formed. This is done by giving each layer a specific type of information has, so z. B. header information. This is achieved that the values of a header element for all macroblocks MB together or transmitted in blocks become. This results in new possibilities of coding of header information.

Aufbauend auf der Erkenntnis, dass abhängig von der Art einer Videosequenz in der Regel zwischen 36% und 69% der Header-Information MBtype gegenüber der Header-Information des gleichen Makroblocks im vorangehenden Frame unverändert bleibt, lässt sich die damit verbundene räumliche Redundanz dazu verwenden, eine verbesserte Reihenfolge einer Anordnung der Header-Elemente im Layer zu erreichen.Building on the knowledge that depends of the type of a video sequence usually between 36% and 69% the header information MBtype opposite the header information of the same macroblock in the previous one Frame unchanged stay, let itself the associated spatial Redundancy to use an improved order of an arrangement to reach the header elements in the layer.

In der der Codeworttabelle nach 6 zugrunde liegenden Codierung wurden Header-Elemente MBtype Reihe für Reihe gelesen, z. B. ausgehend von der linken oberen Ecke bis zur unteren rechten Ecke. Nunmehr lässt sich jedoch eine effektive Umorganisation der Header-Elemente erreichen. Im Folgenden wird eine Möglichkeit mit besonders guten Ergebnissen dargestellt.In the code word table after 6 underlying coding, header elements MBtype were read row by row, e.g. B. starting from the upper left corner to the lower right corner. Now, however, an effective reorganization of the header elements can be achieved. In the following a possibility with particularly good results is presented.

Zunächst wird der aktuelle Block/Layer B_n mit den Header-Elementen aller aktuellen Makroblöcke mit dem vorangehenden Block/Layer B_n – 1 aller Makroblöcke des Vorgänger-Datenblocks verglichen. Die Vorgehensweise ist in 7 skizziert. Es sind Blöcke B_n und B_n – 1 über die Zeit t aufgetragen und im rechten Bereich von 7 ist der aus dem Vergleich resultierende Differenz-Header-Block DIFF gezeigt. Auf diese Weise kann die Information der Header-Elemente ermittelt werden, die sich im Vergleich zum Vorgängerblock B_n – 1 geändert haben. Solche veränderte Werte für MBtypes sind mit dem jeweils aktuellen MBtype-Wert eingetragen (grau hinterlegte Felder, wobei verschiedene Graustufen für entsprechende Header-Werte stehen), während die Felder unveränderter Header-Elemente im Differenz-Header-Block DIFF leer bleiben (weiße Felder, sog. holes). Der Differenz-Header-Block weist somit Leerfelder bzw. holes für unveränderte Header-Elemente auf.First, the current block / layer B_n is compared with the header elements of all current macroblocks with the preceding block / layer B_n-1 of all macroblocks of the predecessor data block. The procedure is in 7 outlined. Blocks B_n and B_n-1 are plotted over time t and in the right-hand area of 7 the difference header block DIFF resulting from the comparison is shown. In this way, the information of the header elements can be determined, which have changed in comparison to the predecessor block B_n-1. Such modified values for MBtypes are entered with the respective current MBtype value (gray-shaded fields, whereby different gray levels stand for corresponding header values), while the fields of unchanged header elements in the difference header block DIFF remain empty (white fields, so-called holes). The difference header block thus has empty fields or holes for unchanged header elements.

Im nächsten Verarbeitungsschritt wird ein sog. ”spiral reading” angewandt, um möglichst lange Folgen von nicht zu übertragenen Header-Elementen MBtype zu erhalten. Diese lassen sich wiederum sehr effektiv codieren.in the next Processing step, a so-called "spiral reading" is applied, as possible long episodes of untransferred Get header elements MBtype. These can be done again code very effectively.

Dazu erfolgt eine Transformation durch spiralförmiges Auslesen des Differenz-Header-Blocks DIFF. Indem man ausgehend von der Mitte spiralförmig bis zum Rand von DIFF ausliest, wird nur die Reihenfolge der Felder von DIFF manipuliert, ohne dass Werte verändert werden. Unter der Annahme, dass die wichtigste Bildinformation in der Mitte eines Frames angesiedelt ist und dort auch die meisten Bewegungen der Bildinformation erfolgen, wird dadurch erreicht, dass der resultierende Datenstrom die wichtigste Information zuerst aufweist und zusätzlich möglichst lange Folgen von Leerfeldern entstehen, die sich besonders effektiv codieren lassen. Diese Vorgehensweise ist in der Darstellung gemäß 8 skizziert, wobei durch Pfeile das ,spiral reading' des Differenz-Header-Blocks DIFF gezeigt ist und im rechten Figurenbereich der daraus resultierende transformierte Datenstrom angedeutet ist.For this purpose, a transformation is carried out by helical readout of the difference header block DIFF. By reading from the center in a spiral to the edge of DIFF, only the order of the fields is manipulated by DIFF without changing values. Assuming that the most important image information is located in the middle of a frame and there are also most of the movements of the image information, this results in the fact that the resulting data stream has the most important information first and, in addition, the longest possible sequences of empty fields arise which are particularly effectively coded. This procedure is shown in the illustration 8th outlined by arrows, the 'spiral reading' of the difference header block DIFF is shown and in the right figure area of the resulting transformed data stream is indicated.

Dieser transformierte Datenstrom stellt zur eigentlichen Codierung Datenfelder und Leerfelder zur Verfügung und besitzt eine vorgegebene Länge L, die sich aus der Anzahl von Makroblöcken pro Datenblock/Frame ergibt. Ziel ist es nun, diese Daten zu übertragen, wobei aufgrund der Leerfelder folgende Vorgehensweise gewählt wird. Es wird ein codierter Datenstrom mit zwei Arten von Informationen gebildet, nämlich Positionswerten von Feldern und Feldinhalten. Besonders effektiv erfolgt dies, indem alle Positionen gefolgt von einzelnen MBtypes gesendet werden. Die 9 zeigt eine besonders vorteilhafte Art einer solchen Codierung, wobei die Position eines Wertes jeweils mit der letzten Position als Referenz angegeben wird, indem die Anzahl von Leerfeldern (unveränderter MBtype) zwischen zwei Werten (veränderter MBtype) angegeben wird.This transformed data stream provides data fields and empty fields for the actual coding and has a predetermined length L, which results from the number of macroblocks per data block / frame. The aim now is to transmit this data, whereby the following procedure is selected on the basis of the empty fields. An encoded data stream is formed with two types of information, namely position values of fields and field contents. This is most effectively done by sending all positions followed by individual MBtypes. The 9 shows a particularly advantageous type of such coding, wherein the position of a value is indicated in each case with the last position as a reference by the number of empty fields (unchanged MBtype) between two values (modified MBtype) is specified.

In 9 ist für einen Datenstrom der Länge L gezeigt, dass die Positionsinformationen indirekt durch Angabe der Anzahl von Leerfeldern vor dem nächsten konkreten Wert eines veränderten Header-Elementes MBtype übertragen wird. Die angegebenen beispielhaften Werte weisen u. a. unbestimmte Größen a und b auf, weil aus Platzgründen nicht der gesamte Datenstrom gezeigt werden kann, sondern nur dessen Anfang und Ende. Aus diesem Grund können in dem durch punktierte Felder skizzierten mittleren Bereich auch keine konkreten Werte angegeben werden. Das Prinzip wird jedoch deutlich und lautet somit: Anzahl an Leerfeldern assoziiert mit der nachfolgenden oder vorangehenden Code-Nummer.In 9 For a data stream of length L, it is shown that the position information is transmitted indirectly by specifying the number of empty fields before the next concrete value of an altered header element MBtype. The given exemplary values include indefinite quantities a and b, because for reasons of space it is not possible to show the entire data stream, but only its beginning and end. For this reason, no concrete values can be specified in the middle area sketched by dotted fields. However, the principle becomes clear and thus reads: Number of empty fields associated with the following or preceding code number.

Daran wird bereits deutlich, dass die konkret zu übertragenden Werte von veränderten Header-Elementen wiederum über eine entsprechende Codeworttabelle codiert werden können und die entsprechend zugehörigen Codenummern übertragen werden.it It is already clear that the concrete values to be transferred have changed Turn over header elements a corresponding codeword table can be coded and the correspondingly associated Transmit code numbers become.

Eine Codeworttabelle kann auf ähnliche Weise wie bereits in Verbindung mit 6 erläutert bestimmt werden, indem eine Tabelle gebildet wird, die eine Code-Nummer in Abhängigkeit vom Wert MBtype des gleichen Makroblocks im vorangehenden Frame liefert. Der Unterschied ist hier jedoch, dass nunmehr ein MBtype nicht mehr der gleiche sein kann wie im vorangehenden Frame, eben weil solche MBtypes nicht mehr explizit übertragen werden (vgl. vorangehende Erläuterungen). Aus diesem Grund weist eine für die vorangehend beschriebene Ausführungsform geeignete Codeworttabelle eine etwas andere Struktur auf, die in 10 beispielhaft abgebildet ist.A codeword table can be used in a similar way to that already described in connection with 6 can be determined by forming a table which provides a code number depending on the value MBtype of the same macroblock in the previous frame. The difference here, however, is that now a MBtype can not be the same as in the previous frame, just because such MBtypes are no longer explicitly transferred (see previous explanations). For this reason, a codeword table suitable for the above-described embodiment has a slightly different structure, which is disclosed in US Pat 10 is shown by way of example.

In dem in 10 gezeigten Beispiel sind wiederum nur die häufigsten neun Werte der 32 möglichen Werte für MBtype codiert. Dabei wurde auch berücksichtigt, dass für die den häufigsten Übergängen zugeordneten Codeworte eine möglichst geringe Codelänge gewählt wird, während solchen Übergänge mit kleiner Auftrittswahrscheinlichkeit entsprechend längere Codeworte zugeordnet werden.In the in 10 Again, only the most common nine values of the 32 possible MBtype values are encoded. It was also taken into account that for the codewords associated with the most frequent transitions, the smallest possible code length is selected, while such transitions with a smaller probability of occurrence are assigned correspondingly longer codewords.

Auch hier kann die Zuordnung der Codeworte zu ihrer Bedeutung dynamisch oder statistisch umgeordnet werden. Z. B. kann man wiederum ein zeitlich vorangegangenes Bild insgesamt statistisch auswerten. Mit den gewonnenen Verteilungen für die einzelnen Header-Elemente MBtype kann dann die Codeworttabelle umsortiert bzw. neue bestimmt werden, um zu gewährleisten, dass für die den häufigsten Übergängen zugeordneten Codeworte eine möglichst geringe Codelänge gewählt wird. Diese neue Codeworttabelle gilt dann für das nächste Bild usw..Also Here the assignment of code words to their meaning can be dynamic or statistically rearranged. For example, you can turn one Total temporally preceding image to evaluate statistically. With the obtained distributions for the individual header elements MBtype can then reorder the codeword table or new ones are determined to ensure that for the assigned to most transitions Codewords one possible small code length chosen becomes. This new codeword table then applies to the next image, etc ..

Eine Decodierung kann dann auf besonders einfache Weise erfolgen, was eine besonders kostengünstige Ausführung von Decodiereinheiten ermöglicht. Der Decoder erstellt das Datenfeld aus dem empfangenen Datenstrom und lokalisiert die Positionen der Header-Elemente MBtype, die sich verändert hatten. Mit diesen Informationen kann der Differenz-Header-Block DIFF decoderseitig rekonstruiert werden. Anhand der inversen Codeworttabelle können nun die empfangenen Codehummern durch die zugehörigen Header-Elemente MBtype ersetzt werden. Schließlich werden noch die übrigen Felder durch die Header-Werte MBtype des vorangegangen decodierten Datenblocks ersetzt. Damit liegt decoderseitig die vollständige Header-Information vor.A Decoding can then be done in a particularly simple way, which a particularly cost-effective execution of decoding units. The decoder creates the data field from the received data stream and locates the positions of the MBtype header elements that are changed had. With this information, the difference header block DIFF decoder side be reconstructed. Based on the inverse codeword table can now the received code numbers through the associated header elements MBtype be replaced. After all will be the rest Fields through the header values MBtype of the preceding decoded Replaced data block. This provides the decoder with the complete header information.

Die gleiche Vorgehensweise ist auch für die anderen geschilderten Kandidaten zur Prädiktion geeignet. Ebenso lassen sich die exemplarisch anhand der Header-Information MBtype beschriebenen Maßnahmen der Erfindung vom Prinzip her auch auf beliebige andere Header-Informationen anwenden, insbesondere auch auf die weiteren Header-Informationen RefFrame und CBP des H.26L-Standards. Eine geeignete Codeworttabelle für CBP kann beispielsweise von den Header-Informationen MBtype eines Makroblocks in einem vorangehenden Datenblock statistisch abhängen.The same procedure is also described for the others Candidates for prediction suitable. Likewise, the examples can be based on the header information MBtype described the measures Invention in principle also on any other header information apply, in particular to the other header information RefFrame and CBP of the H.26L standard. A suitable codeword table for CBP may be, for example, from the MBtype header information of a macroblock depend statistically in a previous data block.

Claims

Method for compressing to be transmitted data blocks with header information, at least the most common occurring header elements coded by means of a codeword table by assigning a codeword to each of these header elements, instead of the actual header information where current header information is based on respective codewords for the associated Header elements predicted and where is the codeword length inversely proportional to a probability of occurrence of a Header element selected is preceded by the header information from temporally preceding data blocks evaluated statistically and the codeword table for coding at least one data block following the preceding data block based on the distributions gained for individual header elements is reordered so that a last most statistically next most relevant header element the next shortest codeword is assigned.

Method for compressing to be transmitted data blocks with header information according to claim 1, wherein a statistical Evaluation of temporally preceding data blocks for reordering the code table based on empirically determined data blocks before a transmission he follows.

Method for compressing to be transmitted data blocks with header information according to claim 1, wherein a statistical Evaluation of temporally preceding data blocks for reordering the code table dynamically during a transmission he follows.

Method for compressing to be transmitted data blocks header information according to one of the preceding claims, wherein the data blocks Part of a video sequence (S1 ... S4), where image information of a data block (frame_n) into a plurality of macroblocks (MB) are subdivided with separate header information (MBtype) and coded separately by the header information of a macroblock in each case from the corresponding macroblock of the preceding time Data blocks (Frame_n - 1) predicted becomes.

Method for compressing to be transmitted data blocks header information according to claim 4, wherein instead of the header elements even all possible transitions of one Header element of a macroblock (MBtype_n-1) of a preceding data block (Frame_n - 1) to a corresponding macroblock (MB) of a subsequent data block (Frame_n) or the most common occurring transitions by means of codeword table by entering each of these transitions Codeword is assigned, which is transmitted instead of the actual header information is, with a current header information based on a respective Codewords predicates becomes.

Method for compressing to be transmitted data blocks header information according to any one of claims 1 to 3, wherein the data blocks are part a video sequence (S1 ... S4), wherein image information of a Data blocks (frame_n) into a plurality of macroblocks (MB) are subdivided, the respective header information (MBtype) and coded separately by - the header information of a macroblock each from the corresponding macroblock of the temporally preceding data block (Frame_n - 1) is predicted, with all possible transitions of a Header element (MBtype_n - 1) of a macroblock of a preceding data block (Frame_n-1) a corresponding macroblock (MB) of a subsequent data block (Frame_n) or the most common occurring transitions by means of codeword table by entering each of these transitions Codeword is assigned, which is transmitted instead of the actual header information is, with a current header information based on a respective Codewords predicates is by - the Header information (MBtype) of all macroblocks (MB) of a current data block (Frame) with the corresponding header information of the macroblocks of a preceding data block (Frame_n-1) and - an entropy coding is done by a respective codeword table depending on from the frequency determined differences between header information (MBtype) of macroblocks (MB) of a current data block (frame) with the macroblocks of a preceding data block (Frame_n - 1) is determined.

A method for compressing data blocks to be transmitted with header information according to claim 6, wherein a comparison of header information is realized in detail by: - organizing the resulting video data stream such that the header information of all the macroblocks of that data block is stored as a contiguous header block ( B_n), comparing the header information of the current header block (B_n) with that of the header block (B_n-1) of the previous data block and determining a difference header block (DIFF) by using current header block (B_n) fields of unchanged header information are replaced by empty spaces (holes) and - transformation of the difference header block (DIFF) by rearranging the order of the individual fields starting from the center spiraling to the edge.

Method for compressing to be transmitted Data of video sequences (S1 ... S4) according to claim 7, wherein the entropy coding is realized in detail by - Coding of the transformed Differential header blocks (DIFF) by specifying the respective position value and field content, where empty fields with unchanged Header information (holes) not transferred by placing in a resulting header stream instead of spaces (holes), respectively, the number of such successive Spaces specified before or after explicit header information will and - Coding the header data stream with codewords of the current codeword table, by assigning codewords explicit header information that in comparison to the predecessor macroblock changed replace and replace in the resulting header stream - rearrangement the codeword table for a following data block based on the determined comparison results between header information by always keeping the codeword length inversely proportional to a probability of occurrence of a transition selected between header elements becomes.

A method of decoding according to claim 7 compressed header data stream with the following process steps: - reconstruction the fields of a difference header block and location of the positions from explicitly transmitted Header information that has changed compared to its predecessor macroblock - conversion the field contents in such a way localized positions by the field content associated Header element based the inverse current codeword table and - Replacement of the remaining field contents through the header information at the corresponding positions from the previous data block.

Use of the method according to one of the preceding claims for header compression for a Video coding according to the H.26L standard.

Apparatus for carrying out the method according to one the claims 1 to 9 with an encoding unit and / or with a decoding unit each with a suitably programmed microprocessor.