Die Erfindung betrifft ein Verfahren, einen Coder und einen Decoder zur Datenübertragung und/oder -speicherung.

Stand der Technik

In DE 37 02 490 wird ein Verfahren zur Datenübertragung be¬ schrieben, bei dem Daten von Bildpunkt-Blöcken in Digitalsi¬ gnale aus einer DCT (discrete cosine transform) umgesetzt werden, die mit variabler Wortlänge codiert sind. Dabei wer¬ den die Digitalsignale in Blöcken mit einer mittleren Länge aufgezeichnet. Nicht ausgefüllte Blöcke werden mit Daten von anderen Blöcken aufgefüllt. Um die Störempfindlichkeit zu verbessern, werden Gleichanteile und wichtige Wechselanteile in festen Abständen aufgezeichnet. Wenn Fehler auf dem Über¬ tragungskanal bzw. Speichermedium aufgetreten sind, können jedoch die auf andere Blöcke verteilten Daten eines Blocks nicht decodiert werden.

Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Datenübertragung und/oder -speicherung anzuge¬ ben, bei dem im Fehlerfall auch die Decodierung von auf ande¬ re Blöcke verteilten Daten ermöglicht wird. Diese Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 angegebene erfindungsgemäße Ver¬ fahren gelöst.

Im Prinzip besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß bei einer Datenübertragung und/oder -speicherung coderseitig Daten zunächst abschnittsweise in D gitalsignale mit unter¬ schiedlicher Wortlänge (1 ) umgesetzt und danach unter Ver¬ wendung von ersten Speichern (3, 4) Elöcken konstanter, mitt-

lerer Wortlänge (m) zugewiesen werden, wobei ausgewählte Da¬ ten-Anteile, insbesondere ein Gleichanteil (DC) und die wich¬ tigsten Wechselanteile (AC ) mit ihren zugehörigen Adressen, aus den Abschnitten der Digitalsignale in jedem dieser Blök- ke angeordnet sind und wobei anschließend Blöcke mit einer geringeren als der mittleren Wortlänge mit abgeteilten Da¬ ten-Anteilen (AC ) von Blöcken mit einer größeren als der mittleren Wortlänge aufgefüllt werden und decoderseitig die Blöcke unter Verwendung von zweiten Speichern (9, 10) in ih¬ rer ursprünglichen, unterschiedlichen Wortlänge (1 ) wieder¬ gewonnen werden, und wobei jeder der Blöcke zusätzlich ein Adressinformations-Flag (FL) und eine Adresspointer-Informa¬ tion (POI) enthält, die nach Übertragungs- und/oder Lesefeh¬ lern bei der Decodierung auf Adressen in den zweiten (9, 10) Speichern hinweisen, aus denen die abgeteilten Daten-Anteile (AC ) von Blöcken mit einer größeren als der mittleren Wort- länge wiedergewonnen und zur Decodierung genutzt werden kön¬ nen.

Dabei können die Digitalsignale codierte Koeffizienten einer DCT und die Blöcke konstanter, mittlerer Wortlänge eine In¬ formation (I) darüber enthalten, welche Art von DCT-Koeffizi- enten in den Digitalsignalen für den jeweiligen Block enthal¬ ten sind.

Mit dem Adressinformations-Flag (FL) werden Blöcke mit oder ohne Wechselanteile von anderen Blöcken entsprechend mar¬ kiert.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfah¬ rens ergeben sich aus den zugehörigen Unteransprüchen.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Coder für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 6 angegebene erfindungsge¬ mäße Einrichtung gelöst.

Im Prinzip ist der erfindungsgemäße Coder versehen mit einer Codierschaltung (1), die Daten abschnittsweise in Digitalsi-

gnale mit unterschiedlicher Wortlänge (1 ) umgesetzt, mit einem nachgeschalteten Multiplexer (2), der unter Verwendung von nachgeschalteten ersten Speichermitteln (3, 4) Blöcke konstanter, mittlerer Wortlänge (m) bildet, wobei ausgewähl¬ te Daten-Anteile, insbesondere ein Gleichanteil (DC) und die wichtigsten Wechselanteile (AC ) mit ihren zugehörigen Adres¬ sen, aus den Abschnitten der Digitalsignale für jeden dieser Blöcke in den ersten Speichermitteln gespeichert werden und Blöcke mit einer geringeren als der mittleren Wortlänge mit abgeteilten Daten-Anteilen (AC ) von Blöcken mit einer große- ren als der mittleren Wortlänge aufgefüllt werden, mit einem den Speichermitteln nachgeschalteten Demultiplexer (5), der die zu einem jeweiligen Block zugehörenden Daten bündelt und zu einem Kanal (6) weiterleitet, mit einer von den ersten Speichermitteln gespeisten Schaltung zur Adresspointer-Be- rechnung (13), die den Multiplexer und den Demultiplexer steuert und den ersten Speichermitteln für jeden Block ein Adressinformations-Flag (FL) und Adresspointer-Information (POI) zuführt.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, einen Deco¬ der für das erfindungsgemäße Verfahren anzugeben. Diese Auf¬ gabe wird durch die in Anspruch 7 angegebene erfindungsgemä¬ ße Einrichtung gelöst.

Im Prinzip ist der erfindungsgemäße Decoder versehen mit ei¬ ner einem Kanal (6) nachgeschalteten Adresspointer-Decodier- schaltung (7) zur Abtrennung und Weiterleitung von Adressp¬ ointer-Informationen und Adressinformations-Flags (FL) an eine Schaltung zur Adresspointer-Berechnung 14, mit einem der Adresspointer-Decodierschaltung nachgeschalteten Multi¬ plexer (8), der zusammen mit nachgeschalteten zweiten Spei¬ chermitteln (9, 10) Daten-Blöcke in ihrer ursprünglichen, unterschiedlichen Wortlänge (1 ) wiedergewinnt, mit einem nachgeschalteten Demultiplexer (11), der die zu einem jewei¬ ligen Block zugehörenden Daten bündelt und zu einem Varia- ble-length-Decoder (12) weiterleitet, an dessen Ausgang den

Quell-Daten bei der Codierung entsprechende Daten zur Verfü¬ gung stehen, wobei die Schaltung zur Adresspointer-Berech- nung (14) den Multiplexer und den Demultiplexer steuert und den zweiten Speichermitteln für jeden Block Adresspointer-In¬ formationen (POI) zuführt.

Durch bekannte Verfahren der adaptiven Quantisierung wird erreicht, daß Blöcke von Bildpunkt-Daten im Mittel eine Län¬ ge von m Bit erhalten. Diese durchschnittliche Anzahl von m Bits wird mittlere Blocklänge genannt. Die Blöcke werden bei der Übertragung bzw. Aufzeichnung so angeordnet, daß die Blockanfänge im festen Abstand (Raster) der mittleren Block¬ länge m liegen.

Jedem Block wird an einer festgelegten Stelle außer einem Gleichspannungsanteil ein Adressinformations-Flag und eine Adresspointer-Information zugefügt.

Mit Hilfe dieser Zusatzinformation kann im Fehlerfall eine verbesserte Resynchronisation durchgeführt werden, bei der auch die auf andere Blöcke verteilten Wechselanteile deco¬ diert werden können.

Zeichnungen

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfin¬ dung beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 Daten aus einer blockorientierten DCT-Codierung mit variabler Wortlänge (bekannt);

Fig. 2 erfindungsgemäßer Übertragungsdaten-Block;

Fig. 3 erfindungsgemäßer Übertragungsdaten-Block für einen Block mit geringer Codierungs-Datenmenge;

Fig. 4 Blockschaltbild für einen erfindungsgemäßen Co¬ der und Decoder;

Fig. 5 DCT-Datenblöcke als Eingangsdaten für die Coder- schaltung 1;

Fig. 6 Daten in Dualport-RAM_ _τ „ 3;

Fig. 7 Daten in Dualport-RAM 4;

Fig. 8 Daten in Dualport-RAM _τ , _ 10;

Fig. 9 Kanal-Information;

Fig. 10 Kanal-Information im Fehlerfall;

Fig. 11 Daten in Dualport-RAM _v 4 im Fehlerfall;

Fig. 12 Daten in Dualport-RAM-, _ 10 im Fehlerfall;

Fig. 13 DCT-Datenblöcke als Eingangsdaten für Codier¬ schaltung 1 im Fehlerfall.

Ausführungsbeispiele

Bei einer Begrenzung der Übertragungs- bzw. AufZeichnungska¬ pazität auf eine mittlere Informationsdichte durch zeitliche Kompression und anschließende Expansion, also durch unter¬ schiedliche Wortlänge der Datenabschnitte in Abhängigkeit der Informationsdichte, ergibt sich das Problem, die unter¬ schiedlich langen Datenabschnitte nach der Übertragung bzw. Aufzeichnung wiederzuerkennen. Diese Wiedererkennung wird besonders dann schwierig, wenn Störungen die Wiedererken- nungskriterien beseitigen. Es kann dann der Fall eintreten, daß auch nach Abklingen der Störung eine richtige Erkennung der nachfolgenden Datehabschnitte vereitelt ist. Die zeitliche Kompression und Expansion der Datenabschnitte wird darum kombiniert mit einem festen Zeitraster, indem Blöcke, deren Kapazität durch die zugewiesenen Datenabschnit¬ te nicht ausgeschöpft ist, durch andere Datenabschnitte auf¬ gefüllt und besser ausgenutzt werden. So wird zum einen die Vollständigkeit der Daten gewährleistet, zum anderen wird durch das Zeitraster ermöglicht, die Datenabschnitte durch die Zuweisung zu den Blöcken wiederzuerkennen. Der Einfluß von Störungen wird somit reduziert.

In Fig. 1 sind schematisch Block-Daten dargestellt. Im obe¬ ren Teil der Figur sind Blöcke mit Daten unterschiedlicher Länge dargestellt. Im unteren Teil der Figur haben die Blök- ke eine festgelegte Länge und enthalten jeweils zu Beginn

einen Gleichspannungsanteil 'DC value' , die Adresse für den größten Wechselanteil 'Address of highest energy AC coef- ficient' innerhalb des zugehörigen Blocks und diesen größten Wechselanteil 'Value of highest energy AC coefficient' selbst, sowie weitere wichtige Wechselanteile und ihre zuge¬ hörigen Adressen. Die Zahlen geben jeweils an, aus welchem Block aus der oberen Hälfte die restlichen Wechselanteile stammen.

Es können auch mehrere Blöcke zu einem Rahmen zusammengefaßt und innerhalb dieses Rahmens die Datenabschnitte vor der Auf¬ füllung der Blöcke in der Summe ihrer Wortlängen mit der Sum¬ me der Wortlängen der Blöcke in Übereinstimmung gebracht wer¬ den. Diese Übereinstimmung kann in einer Vergrößerung oder Verkleinerung der originären Wortlängen der Datenabschnitte bestehen. Dabei ist die Summe der Wortlängen der Datenab- schnitte höchstens gleich der Summe der Wortlängen der Blök- ke, damit die zur Verfügung stehende Wortlänge der Blöcke optimal ausgenutzt werden kann und keine wichtige Informa¬ tion verloren geht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren nach Fig. 2 und Fig. 3 wer¬ den jedem Block Zusatzinformationen hinzugefügt, um die coderseitig vorhandene Blockstruktur auch im Fehlerfall deco¬ dieren zu können. Außer dem Gleichanteil DC und den Informa¬ tionen über die zugehörigen Wechselanteile AC enthält jeder Block n zusätzlich ein Adressin ormations-Flag FL und eine Adresspointer-Information POI. Zusätzlich kann ein Identifi- kations-Flag I angeben, ob der Block mit einer 8*8-DCT oder mit einer doppelten 4*8-DCT codiert wurde. Eine 8*8-DCT wird vorteilhaft bei statischem Bildinhalt verwendet und eine 2*(4*8)-DCT bei dynamischem Bildinhalt in Interlace-Bildsi- gnalen.

Für Blöcke, bei denen die erforderliche Datenmenge die mitt¬ lere Blocklänge m überschreitet, gilt Fig. 2. Bei diesen Blöcken wird das Adressinformations-Flag FL auf '0' gesetzt. Die Adresspointer-Information POI _. _.ι_ für den aktuellen Block wird jeweils aus der Adresspointer-Information P0I._, des

vorhergehenden Blocks mit FL ^* = 0 berechnet, indem die Länge

1n des codierten Blocks n hinzuaddiert und die mittlere

Blocklänge m subtrahiert wird. Anschließend wird Index i um '1' inkrementiert.

Blöcke, die kürzer oder gleich der mittleren Blocklänge m sind bzw. Wechselanteile ACx von einem oder mehreren anderen

Blöcken enthalten, erhalten einen Aufbau nach Fig. 3. Bei diesen Blöcken wird das Adressinformations-Flag FL auf '1' gesetzt. Die Adresspointer-Information POI . für den aktuel¬ len Block wird jeweils aus der Adresspointer-Information PO- I . .. des vorhergehenden Blocks mit FL = 1 berechnet, indem die mittlere Blocklänge m hinzuaddiert und die Länge 1 des codierten Blocks n subtrahiert wird. Anschließend wird Index j um '1' inkrementiert.

Die mittlere Blocklänge m hängt von der Kapazität des Kanals ab. FL, POI, DC und I haben in diesem Kanal jeweils eine fe¬ ste Bitlänge. Es können z.B. folgende Bitlängen verwendet werden:

FL: 1, POI: 9, DC: 9, I: 1.

Fig. 4 zeigt ein Coder- und Decoder-Blockschaltbild mit dem die erfindungsgemäße Übertragung bzw. Speicherung realisiert werden kann. In einer Codierschaltung 1 werden z.B. DCT- transformierte Bilddaten quantisiert, Huffman-codiert und mit Adressen für Wechselanteile versehen. Je nach sich erge¬ bender Blocklänge teilt ein nachgeschalteter Multiplexer 2 die Blockdaten auf die nachfolgenden Dualport-RA ' s 3 und 4 auf. Das Adressinformations-Flag FL und die Adresspointer-In¬ formation POI werden von einer Schaltung zur Adresspointer- Berechnung 13 in ein Dualport-RAM_ _τy 3 als Dateninformation für jeden Block mit eingeschrieben. Die Adresspointer-Infor¬ mation POI kann zusätzlich als Adressinformation für das Du- alport-RAM _VAR 4 angesehen werden. Der Index FIX bezeichnet feststehende Daten und der Index VAR die restlichen Wechsel¬ anteile. Das Adressinformations-Flag FL zeigt an, ob der übertragene Block länger oder kürzer als die mittlere Block-

länge m ist. POI. gibt bei Blöcken, die länger als m sind, an,' bis zu welcher Adresse das Dualp ^" ort-RAM _T V _T A _Ä R_ 4 mit Daten beschrieben worden ist. POI . gibt bei Blöcken, die kürzer als m sind, an, bis zu welcher Adresse Daten, die zu anderen Blöcken gehören, aus dem Dualport-RAM _VAR 4 ausgelesen wer¬ den. In einem sich an die Dualport-RAM ¹ s anschließenden Demultiplexer 5 werden die Daten wieder zusammengeführt und auf den Kanal 6 gegeben.

Mit den Informationen, die ein Adresspointer-Decodierschal- tung 7 decodiert hat, kann eine Schaltung zur Adresspointer- Berechnung 14 die notwendigen Adressinformationen für ein Dualport-RAM _VAR 10 zur Verfügung stellen. Das Adressinf- or ations-Flag FL signalisiert, ob der aktuell übertragene Block kürzer oder länger als die mittlere Blocklänge m ist. POI. gibt decoderseitig die Adresse an, bis zu welcher Daten aus dem Dualport-RAM _VAR 10 in Richtung Variable-length-Deco- der 12 ausgelesen werden, der eine zur coderseitigen Codiers¬ chaltung 1 entsprechend inverse Funktion hat. POI . zeigt, bis zu welcher Adresse Daten in das Dualport-RAM^- _p 10 ge¬ schrieben werden.

Entsprechend dem Coderteil ist ebenfalls ein Dualport- RAM_ _TV 9 im Decoderteil zwischen dem Multiplexer und dem Demultiplexer angeordnet. Zwischen diesen RAM' s und dem Adresspointer-Decoder ist ein entsprechender Multiplexer 8 und zwischen diesen RAM's und dem Variable-length-Decoder ist ein entsprechender Demultiplexer 11 angeordnet. Statt Dualport-RAM ¹ s können auch andere Speicher verwendet werden.

Fig. 5 zeigt 48 DCT-Datenblöcke als Eingangsdaten für Co¬ dierschaltung 1. Es ist jeweils die tatsächliche Wortlänge angegeben und die mittlere Wortlänge m markiert.

Fig. 6 zeigt den resultierenden Dateninhalt von Dualport- RAM_ _τ . 3 mit den jeweiligen Werten für n, FL und POI.

Fig. 7 zeigt den Inhalt von Dualport-RAM _Ap 4 im Coderteil. Über der RAM-Adresse sind POI . für das Lesen, die Blocknum¬ mer n und POI. für das Schreiben aufgetragen.

Fig. 8 zeigt den Inhalt von Dualport-RAM _VAR 10 im Decoder¬ teil. Über der RAM-Adresse sind POI 1. für das Lesen, die

Blocknummer n und POI . für das Schreiben aufgetragen.

Fig. 9 zeigt die resultierende Kanalinformation von Kanal 6 mit den Werten für FL, POI -., POIl., Länge der ACn- und der

ACx-Wechselanteile,

Fig. 13 zeigt die 48 DCT-Datenblöcke aus Fig. 5, jedoch im Fehlerfall. Es ist wieder jeweils die tatsächliche Wortlänge angegeben und die mittlere Wortlänge m markiert. Fehlerhaft übertragene bzw. gelesene Blöcke sind schraffiert.

Fig. 10 zeigt die_ Fig. 9 entsprechende Darstellung im Fehler¬ fall. Entsprechende geänderte Werte stehen neben durchkreuz¬ ten Werten für den fehlerfreien Fall.

Fig. 11 bzw. Fig. 12 zeigen die den Verhältnissen in Fig. 7 bzw. Fig. 8 entsprechenden Werte für den Fehlerfall. Fehler¬ orte sind durchkreuzt. Weil Fehler erst nach der Codierung auftreten, enthalten Fig. 7 und Fig. 11 die gleichen Werte.