FI84682C - FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER PREDIKTERANDE KODNING. - Google Patents

FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER PREDIKTERANDE KODNING. Download PDF

Info

Publication number
FI84682C
FI84682C FI900479A FI900479A FI84682C FI 84682 C FI84682 C FI 84682C FI 900479 A FI900479 A FI 900479A FI 900479 A FI900479 A FI 900479A FI 84682 C FI84682 C FI 84682C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
signal
quantization
value
difference signal
prediction
Prior art date
Application number
FI900479A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI900479A0 (en
FI900479A (en
FI84682B (en
Inventor
Seppo Valli
Original Assignee
Telenokia Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Telenokia Oy filed Critical Telenokia Oy
Priority to FI900479A priority Critical patent/FI84682C/en
Publication of FI900479A0 publication Critical patent/FI900479A0/en
Priority to PCT/FI1991/000028 priority patent/WO1991011883A1/en
Publication of FI900479A publication Critical patent/FI900479A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI84682B publication Critical patent/FI84682B/en
Publication of FI84682C publication Critical patent/FI84682C/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3002Conversion to or from differential modulation
    • H03M7/3044Conversion to or from differential modulation with several bits only, i.e. the difference between successive samples being coded by more than one bit, e.g. differential pulse code modulation [DPCM]
    • H03M7/3046Conversion to or from differential modulation with several bits only, i.e. the difference between successive samples being coded by more than one bit, e.g. differential pulse code modulation [DPCM] adaptive, e.g. adaptive differential pulse code modulation [ADPCM]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

1 846821 84682

Menetelmä ja laite ennustavaa koodausta vartenMethod and apparatus for predictive coding

Esillä olevan keksinnön kohteena on ennustava koodausmenetelmä, joka käsittää digitaalisen sisääntulosignaa-5 Iin ja digitaalisen ennustesignaalin väliseen eroon verrannollisen laskostuneen erosignaalin muodostamisen, erosig-naalin kvantisoinnin, ennustesignaalin ja kvantisoidun erosignaalin summaamisen sisääntulosignaalia edustavan rekonstruoidun signaalin muodostamiseksi, ja ennustesig-10 naalin muodostamisen rekonstruoidusta signaalista riippuvaisesti .The present invention relates to a predictive coding method comprising generating a pleated difference signal proportional to the difference between the digital input signal and the digital prediction signal, quantizing the difference signal, summing the prediction signal and the quantized difference signal from the input signal and reconstructing the input signal .

Ennustavassa koodauksessa eli DPCM-koodauksessa (Differential pulse code modulation) käytetään hyväksi si-sääntulosignaalin signaaliarvojen välistä korrelaatiota 15 koodaamalla ja siirtämällä signaaliarvojen välinen erotus.Predictive coding, or DPCM (Differential Pulse code modulation), utilizes the correlation between the signal values of the input signal by encoding and shifting the difference between the signal values.

Kuviossa 1 on esitetty tyypillisen DPCM-kooderin periaatteellinen lohkokaavio. Lohko 1 muodostaa sisääntulosignaa-lin x(n) ja ns. ennustesignaalin p(n) välisen erosignaalin e(n), joka kvantisoidaan kvantisointilohkossa 3. Kvantisoi-20 tu erosignaali e'(n) summataan lohkossa 4 ennustesignaaliin p(n), jolloin saadaan ns. rekonstruoitu signaali x'(n), joka edustaa sisääntulosignaalin x(n) ja kvantisointivir-heen summaa. Rekonstruoidun signaalin x'(n) perusteella muodostetaan ennustuslohkossa 5 ennustesignaali p(n), joka 25 syötetään lohkolle 1.Figure 1 shows a schematic block diagram of a typical DPCM encoder. Block 1 forms the input signal x (n) and the so-called the difference signal e (n) between the prediction signal p (n), which is quantized in the quantization block 3. The quantized difference signal e '(n) is summed in block 4 to the prediction signal p (n), whereby a so-called a reconstructed signal x '(n) representing the sum of the input signal x (n) and the quantization error. Based on the reconstructed signal x '(n), a prediction signal p (n) is generated in the prediction block 5, which is input to the block 1.

Signaalit x(n) ja p(n) ovat yleensä rinnakkaismuotoisia digitaalisia signaaleja, käsittäen esimerkiksi kahdeksan bittiä, jolloin niiden lukualue on 0...255. Tavallisessa DPCM-koodauksessa erosignaali e(n) voi saada 30 sekä positiivisia että negatiivisia arvoja ja sen yksikäsitteiseen esittämiseen käytetään yksi bitti enemmän kuin signaalin x(n) ja p(n) esittämiseen. Esimerkiksi 9-bitin 2-komplementtiesityksessä erosignaalin e(n) koko arvoalue on -256...+255. Ennustesignaalin p(n) arvo P mää-35 rää erosignaalin e(n) kullakin hetkellä mahdollisen luku- 2 84682 alueen XMIN-P. . .x^-p, eli esimerkkitapauksessa -P...255-P, kun sisääntulosignaalin maksimi- ja minimiarvot ovat X^ ja XMIH. Tällöin on kullakin hetkellä käytössä vain osa erosig-naalin e(n) arvoista sekä niitä vastaavista kvantisointita-5 soista, kuten on havainnollistettu kuviossa 2A.The signals x (n) and p (n) are generally digital signals in parallel, comprising, for example, eight bits, with a reading range of 0 to 255. In standard DPCM coding, the difference signal e (n) can have both positive and negative values, and one bit more is used to represent it unambiguously than to represent the signal x (n) and p (n). For example, in a 9-bit 2-complement representation, the entire value range of the difference signal e (n) is -256 ... + 255. The value P of the prediction signal p (n) determines the possible reading range XMIN-P of the difference signal e (n) at each moment. . .x ^ -p, i.e. in the example case -P ... 255-P, when the maximum and minimum values of the input signal are X ^ and XMIH. In this case, only a part of the values of the difference signal e (n) and the corresponding quantization levels are used at any given time, as illustrated in Fig. 2A.

Laskostavassa kvantisoinnissa käytetään hyväksi ero-signaalin edellä mainittua ominaisuutta kuvaamalla (laskostamalla) negatiiviset erosignaalin e(n) arvot positiiviselle lukualueelle ennen kvantisointia, kuten kuviossa 2B 10 on havainnollistettu. Laskostavaa kvantisointia on kuvattu esim. artikkelissa "A Simple High Quality DPCM-codec for Video Telephone Using 8 Mbit per second ", Nachtrictentech-nische Zeitung, 1974, Häft 3, sivut 115-117. Kuviossa 2B erosignaalin negatiivinen alue, -1...-P, on kuvautunut 15 positiiviselle alueelle arvon 255-P yläpuolelle siten, että arvoja X ja 256-X vastaa sama kvantisoitu arvo. Täten arvon 255-P alapuolella on suurin mahdollinen positiivinen ja yläpuolella suurin mahdollinen negatiivinen erosignaalin arvo. Laskostaminen voidaan käytännössä suorittaa jättämäl-20 lä erosignaalin e(n) etumerkkibitti pois, kun erosignaali on 2-komplementtimuodossa. Koska erosignaalin esittämiseen käytetään nyt yksi bitti vähemmän, on kvantisointilohkon lukualue puolet pienempi kuin normaalissa ennustavassa koodauksessa. Kvantisointitasoja on siten noin kaksi ker-25 taa tiheämmässä normaaliin ennustavaan koodaukseen verrattuna, jos käytettävissä on sama määrä tasoja kvantisoidun erosignaalin esittämiseksi.Folding quantization takes advantage of the above-mentioned property of the difference signal by describing (folding) the negative values of the difference signal e (n) to a positive reading range before quantization, as illustrated in Fig. 2B. Folding quantization is described, for example, in "A Simple High Quality DPCM codec for Video Telephone Using 8 Mbit per second", Nachtrictentechenische Zeitung, 1974, Häft 3, pages 115-117. In Fig. 2B, the negative region of the difference signal, -1 ...- P, is mapped to 15 positive regions above the value 255-P so that the values X and 256-X correspond to the same quantized value. Thus, below the value 255-P there is the largest possible positive and above the maximum possible negative signal value. In practice, folding can be performed by omitting the sign bit of the difference signal e (n) when the difference signal is in the 2-complement form. Since one bit less is now used to represent the difference signal, the reading range of the quantization block is half that of normal predictive coding. Thus, the quantization levels are about two to 25 times denser compared to normal predictive coding if the same number of levels are available to represent the quantized difference signal.

Kvantisointitasoja Q on tyypillisesti alle 64. Tällöin kvantisointilohkon jokaiseen kvantisointiväliin Qn 30 .. ,Qn+i sijoittuu useita erosignaalin e(n) arvoja. Pienillä ja suurilla sisääntulosignaalin arvoilla voi kvantisoin-tivälissä, johon erosignaalin arvo 255-P kuuluu, erosignaalin arvo kuvautua väärän merkkiseksi, mitä tämän jälkeen kutsutaan virheelliseksi kvantisoinniksi. Kuviossa 2B kvan-35 tisointivälissä Qn...Qntl arvon 255-P yläpuolelle, posltii- 3 84682 viselle alueelle laskostunut negatiivinen erosignaalin arvo kuvautuu kvantisoinnissa suhteellisen suureksi positiiviseksi kvantisoidun erosignaalin e'(n) arvoksi, kuten kuviossa 2C on havainnollistettu. Tämä virheellinen kvanti-5 sointi saattaa esimerkiksi videokuvan siirrossa näkyä valkoisen kuva-alkion vaihtumisena mustaksi tai päinvastoin.The quantization levels Q are typically less than 64. Then, in each quantization interval Qn 30 .., Qn + i of the quantization block, several values of the difference signal e (n) are located. With small and large values of the input signal, in the quantization interval to which the difference signal value 255-P belongs, the value of the difference signal can be described as incorrect, which is hereinafter referred to as erroneous quantization. In Fig. 2B, in the quantization interval Qn ... Qntl above the value 255-P, the negative difference signal value folded into the positive region is depicted in quantization as a relatively large positive value of the quantized difference signal e '(n), as illustrated in Fig. 2C. For example, this incorrect quantum-5 tone may appear as a change of white pixel to black or vice versa in video image transfer.

Tällainen laskostavassa kvantisoinnissa esiintyvä virhe on pyritty estämään rajoittamalla signaalia ylhäältä ja alhaalta suurimman mahdollisen kvantisointivirheen ver-10 ran. Tällöin erosignaali ei voi saada arvoja siltä kvanti-sointiväliltä Qn.. .Qntl, johon kuuluu sekä positiivisia että laskostuneita negatiivisia arvoja. Tällainen signaalin rajoittaminen supistaa kuitenkin merkittävästi sisääntulosig-naalin dynamiikkaa erityisesti karkeiden (vähän kvantisoin-15 titasoja käsittävien) kvantisoijien yhteydessä.An attempt has been made to prevent such an error in folding quantization by limiting the signal from above and below to the maximum possible quantization error. In this case, the difference signal cannot obtain values from the quantization range Qn ... Qntl, which includes both positive and folded negative values. However, such signal limitation significantly reduces the dynamics of the input signal, especially in the case of coarse (low-quantization) quantizers.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on aikansaada laskostavaa kvantisointia varten menetelmä ja laite, joilla estetään virheellinen kvantisointi sisääntulosignaalin dynamiikkaa rajoittamatta.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for pleated quantization that prevents erroneous quantization without limiting the dynamics of the input signal.

20 Tämä saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että virheelliset kvantisoinnit tunnistetaan erosignaalin muo-dostamistapahtumassa ja rekonstruoidun signaalin muodos-tamistapahtumassa eriaikaisesti esiintyvien ylivuotojen avulla ja korjataan ennustesignaalin arvosta riippuvaises-25 ti.According to the invention, this is achieved by identifying erroneous quantizations by means of overflows occurring at different times in the difference signal generation event and the reconstructed signal generation event, and correcting them depending on the value of the prediction signal.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan virheellinen kvantisointitapahtuma helposti havaita tarkkailemalla erosignaalin ja rekonstruoidun signaalin muodostamistapah-tumia. Normaalissa toiminnassa, kun erosignaalia muodostet-30 taessa negatiivinen arvo on laskostunut positiiviselle alueelle eli on tapahtunut ylivuoto, myös rekonstruoitua signaalia muodostettaessa tapahtuu automaattisesti ylivuoto, joka kumoaa laskostumisen aiheuttaman, kvantisoin-titulosta vääristävän vaikutuksen ja tulokseksi saadaan 35 oikea rekonstruoitu arvo. Mikäli vain toisessa näistä muo- 4 84682 dostamistapahtumista esiintyy ylivuoto, se kertoo kvan-tisoinnissa tapahtuneesta virheellisyydestä.In the method according to the invention, an erroneous quantization event can be easily detected by observing the events of generating the difference signal and the reconstructed signal. In normal operation, when a negative value is pleated in the positive range when the difference signal is generated, i.e., an overflow has occurred, an overflow is also automatically generated when the reconstructed signal is generated, which cancels out the folding effect distorting the quantization result and results in a correct reconstructed value. If only one of these 4 84682 formation events overflows, it indicates an inaccuracy in the quantization.

Kun virheellinen kvantisointitapahtuma on havaittu, voidaan ennustesignaalin arvon avulla määrittää onko vir-5 heellinen kvantisointikuvaus tapahtunut positiivisesta negatiiviseen arvoon vai päinvastoin. Näin voidaan ennuste-signaalin avulla korjata kvantisoinnissa tapahtunut virhe valitsemalla lähin oikea kvantisoidun erosignaalin tai rekonstruoidun signaalin arvo. Edullisinta tämä on toteut-10 taa tallentamalla muistiin kutakin erosignaalin arvon ja ennustesignaalin arvon yhdistelmää kohden korjausarvo, joka virhetilanteessa korvaa virheellisen kvantisoinnin vääristämän arvon.When an erroneous quantization event is detected, the value of the prediction signal can be used to determine whether the erroneous quantization description occurred from a positive to a negative value or vice versa. In this way, the prediction signal can be used to correct the quantization error by selecting the nearest correct value of the quantized difference signal or the reconstructed signal. Most preferably, this is accomplished by storing in memory for each combination of the value of the difference signal and the value of the prediction signal a correction value that, in the event of an error, replaces the value distorted by erroneous quantization.

Keksinnön ensisijaisessa suoritusmuodossa korvataan 15 rekonstruoidun signaalin arvo, jonka virheellinen kvanti-sointi on vääristänyt, muistiin tallennetulla korjausarvol-la. Tällöin voidaan käyttää pienempää ja nopeampaa muistia kuin itse kvantisoitua erosignaalia korjaamalla. Nopea muisti on välttämätön nopeutta vaativissa sovellutuksissa, 20 kuten esimerkiksi 34 Mbit/s videokoodekeissa. Koska rekonstruoitu signaali on joka tapauksessa muodostettava ennen kuin virheellinen kvantisointitapahtuma voidaan tunnistaa, on rekonstruoidun signaalin korjaaminen edullista myös nopeusvaatimusten kannalta. Tällöin signaalinkäsittely 25 tapahtuu jatkuvasti etenevänä prosessina, jossa ei tarvitse palata taaksepäin korjaamaan jo muodostettuja signaaleja.In a preferred embodiment of the invention, the value of the reconstructed signal, which has been distorted by erroneous quantization, is replaced by a correction value stored in the memory. In this case, a smaller and faster memory can be used than by correcting the quantized difference signal itself. Fast memory is essential for speed-intensive applications, such as 34 Mbit / s video codecs. In any case, since the reconstructed signal must be generated before an erroneous quantization event can be identified, correcting the reconstructed signal is also advantageous in terms of speed requirements. In this case, the signal processing 25 takes place as a continuously advancing process, in which there is no need to go back to correct the signals already generated.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 6 mukainen laite.The invention also relates to a device according to claim 6.

Keksintöä selitetään nyt yksityiskohtaisemmin suo-30 ritusesimerkkien avulla viitaten oheisiin piirroksiin, joissa kuvio 1 esittää lohkokaavion tekniikan tason mukaisesta, ennustavan koodauksen toteuttavasta laitteesta, kuvio 2A esittää erosignaalin lukualuetta ja ero-35 signaalin saamien arvojen riippuvuutta ennustesignaalin 5 84682 arvosta P, kuvio 2B havainnollistaa laskostunutta erosignaalia, ja kuvio 2C havainnollistaa kvantisointivirheen synty-5 mistä kuvion 2B erosignaalia kvantisoitaessa, ja kuvio 3 esittää lohkokaavion eräästä keksinnön mukaisesta laitteesta laskostavaa kvantisointia varten.The invention will now be described in more detail by means of directional examples with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a block diagram of a prior art predictive coding apparatus, Fig. 2A shows a difference signal reading range a difference signal, and Fig. 2C illustrates the generation of a quantization error when quantizing the difference signal of Fig. 2B, and Fig. 3 shows a block diagram of an apparatus according to the invention for pleated quantization.

Kuviossa 3 vähentäjäpiiri 1 vähentää sisääntulosig-naalista x(n) ennustesignaalin p(n) muodostaen laskostuneen 10 erosignaalin e(n). Signaalit x(n) ja p(n) ovat edullisesti 8-bittisiä digitaalisia rinnakkaismuotoisia signaaleja. Vähentäjäpiiri 1 voi olla tavanomainen piiri, joka antaa tuloksena 2-komplementtimuodossa olevan signaalin, joka käsittää kahdeksan bittiä sekä etumerkkibitin. Mainitut 15 kahdeksan bittiä muodostavat laskostuneen erosignaalin e(n) ja etumerkkibitti muodostaa ylivuotosignaalin 0F1. Erosig-naali e(n) johdetaan kvantisointipiirille 3, jossa se kvan-tisoidaan. Kvantisointipiirin 3 muodostama kvantisoitu erosignaali e'(n) summataan summainpiirissä 4 ennustesig-20 naaliin p(n). Summainpiiri 4 voi olla tavanomainen piiri, joka muodostaa 2-komplementtimuodossa olevan signaalin, joka käsittää kahdeksan bittiä ja etumerkkibitin. Mainitut kahdeksan bittiä muodostavat ensimmäisen rekonstruoidun signaalin x'N(n). Etumerkkibitti muodostaa ylivuotosig-25 naalin 0F2. Ensimmäinen rekonstruoitu signaali x'K(n) johdetaan valitsinpiirin 6 yhteen sisääntuloon. Valitsinpiirin 6 toiseen sisääntuloon johdetaan kvantisointivirheen kor-jaussignaali x'or(n). Valitsinpiiri 6 kytkee sen ohjaussi-sääntuloon johdetun ohjaussignaalin OF mukaisesti ulostu-30 loonsa jomman kumman kahdesta sisääntulosta. Valitsinpiirin 6 ulostulosignaali x'(n) muodostaa lopullisen rekonstruoidun signaalin, jonka perusteella muodostetaan ennustusloh-kossa ennustesignaali p(n), joka syötetään vähentäjäpiiri 1-le 1.In Fig. 3, the subtractor circuit 1 subtracts the prediction signal p (n) from the input signal x (n) to form a folded difference signal e (n). The signals x (n) and p (n) are preferably 8-bit digital parallel signals. The subtractor circuit 1 may be a conventional circuit which results in a signal in the 2-complement format comprising eight bits and a sign bit. Said eight bits form a pleated difference signal e (n) and the sign bit forms an overflow signal 0F1. The difference signal e (n) is passed to the quantization circuit 3, where it is quantized. The quantized difference signal e '(n) generated by the quantization circuit 3 is summed in the adder circuit 4 to the prediction signal p (n). The adder circuit 4 may be a conventional circuit which generates a signal in 2-complement format comprising eight bits and a sign bit. Said eight bits form the first reconstructed signal x'N (n). The sign bit forms the overflow signal 0F2. The first reconstructed signal x'K (n) is applied to one input of the selector circuit 6. A quantization error correction signal x'or (n) is applied to the second input of the selector circuit 6. The selector circuit 6 connects it to one of the two inputs to its output 30 according to the control signal OF applied to its control input. The output signal x '(n) of the selector circuit 6 forms a final reconstructed signal, on the basis of which a prediction signal p (n) is generated in the prediction block, which is input to the subtractor circuit 1.

35 Ennustuslohkon 5 toteutus voi vaihdella hyvin pal- 6 84682 jon sovellutuksesta riippuen, mutta tyypillisesti se käsittää ainakin laskenta-algoritmin, joka laskee rekostruoidus-ta signaalista x'(n) uuden ennustesignaalin p(n) arvon P joko viiveettömästi tai ennaltamäärätyllä viiveellä. Tyy-5 pillinen sovellutus on videokuvansiirto, jolloin ennustesignaalin p(n) arvo voidaan esimerkiksi laskea samalla juovalla olevien edellisten kuva-alkioiden avulla ja juova-jakson suuruisella viiveellä edellisellä juovalla olevien viereisten kuva-alkioiden avulla tai kuvakenttäjakson suu-10 ruisella viiveellä edellisessä kuvakentässä olevan vastaavan kuva-alkion avulla.The implementation of the prediction block 5 may vary very much depending on the application, but typically it comprises at least a calculation algorithm which calculates the value P of the new prediction signal p (n) from the reconstructed signal x '(n) either without delay or with a predetermined delay. A typical application is video image transmission, whereby the value of the prediction signal p (n) can be calculated, for example, by means of previous pixels on the same line and a delay of the line period by adjacent pixels on the previous line or by a delay of 10 frames in the previous image field. using the corresponding pixel.

Vähentäjäpiirin 1 muodostama ylivuotosignaali 0F1 ja summainpiirin 4 muodostama ylivuotosignaali 0F2 syötetään ekslusiiviselle TAI-piirille 8, jonka ulostulosignaali 15 muodostaa ohjaussignaalin OF. Mikäli kummassakaan piirissä 1 ja 4 ei tapahdu ylivuotoa eli OF1=0 ja 0F2=0, niin myös OF=0, jolloin valitsinpiiri 6 kytkee ensimmäisen rekonstruoidun signaalin x'N(n) ulostuloonsa. Signaali x'N(n) kytketään valitsinpiirin 6 ulostuloon myös silloin, kun kum-20 massakin piirissä 1 ja 4 tapahtuu ylivuoto eli 0F1-1, 0F2=1 ja OF=0. Lopuksi mikäli vain toisessa piireistä 1 ja 4 tapahtuu ylivuoto, eli 0F1=1 ja 0F2=0 tai OF1=0 ja 0F2*1, niin ohjaussignaali OF saa tilan 1, jolloin valitsinpiiri kytkee ylivuodon korjaussignaalin x'ol,(n) ulostuloonsa muo-25 dostamaan rekonstruoidun signaalin x'(n) arvon virhetilanteessa.The overflow signal 0F1 generated by the subtractor circuit 1 and the overflow signal 0F2 generated by the adder circuit 4 are input to an exclusive OR circuit 8, the output signal 15 of which forms a control signal OF. If there is no overflow in either of the circuits 1 and 4, i.e. OF1 = 0 and 0F2 = 0, then also OF = 0, in which case the selector circuit 6 connects the first reconstructed signal x'N (n) to its output. The signal x'N (n) is connected to the output of the selector circuit 6 also when an overflow occurs in each of the circuits 1 and 4, i.e. 0F1-1, 0F2 = 1 and OF = 0. Finally, if only one of the circuits 1 and 4 overflows, i.e. 0F1 = 1 and 0F2 = 0 or OF1 = 0 and 0F2 * 1, then the control signal OF acquires a state of 1, whereby the selector circuit connects the overflow correction signal x'ol, (n) to its output. 25 to output the value of the reconstructed signal x '(n) in the event of an error.

Kuvion 3 laite käsittää lisäksi virheellisen kvan-tisoinnin korjausrekisterin 7, joka muodostaa kvantisoin-nin korjaussignaalin x'0F(n). Rekisterille 7 syötetään en-30 nustesignaali p(n). Kvantisoinnin korjausrekisteri 7 on edullisesti muistipiiri, johon on kutakin ennustesignaalin p(n) arvoa kohti määritelty korjattu rekonstruoidun signaalin arvo. Tämä arvo muodostaa kullakin hetkellä kvantisoinnin korjaussignaalin x’or(n), joka on jatkuvasti val-35 miina valitsinpiirin 6 toisessa sisääntulossa riippumatta 7 84682 siitä onko virheellinen kvantisointi tapahtunut vai ei. Kun virheellinen kvantisointi tapahtuu ja signaalin OF tila on 1, valitsinpiiri 6 voi nopeasti korjata rekonstruoidun signaalin x'(n) arvon kytkemällä ulostuloonsa signaalin 5 x’0F(n).The apparatus of Fig. 3 further comprises an erroneous quantization correction register 7, which generates a quantization correction signal x'0F (n). An en-30 ink signal p (n) is applied to register 7. The quantization correction register 7 is preferably a memory circuit in which a corrected value of the reconstructed signal is defined for each value of the prediction signal p (n). This value at any given time generates a quantization correction signal x’or (n) which is continuously selected at the second input of the selector circuit 6, regardless of whether or not incorrect quantization has taken place. When erroneous quantization occurs and the state of the signal OF is 1, the selector circuit 6 can quickly correct the value of the reconstructed signal x '(n) by connecting a signal 5 x'0F (n) to its output.

Keksinnön edullisessa suoritusmuodossa kvantisoija-piiri 3 sisältää myöhemmin tapahtuvaa VLC-koodausta (variable length coding = vaihtuvamittainen koodaus) varten välikoodauspiirin 3a, joka muodostaa kvantisointituloksen 10 perusteella välikoodin IC (Intermediate code), joka tyypillisesti on kvantisointitulokseksi valitun kvantisointitason järjestysnumero. Kvantisointitasoja, kuten myös erosig-naalin e'(n) arvoja, on tyypillisesti alle 64 kappaletta, jolloin välikoodi IC on mahdollista esittää kuudella bitil-15 lä. Tämän ansiosta voidaan käyttää pienempää ja nopeampaa VLC-koodausmuistia.In a preferred embodiment of the invention, the quantizer circuit 3 includes an intermediate coding circuit 3a for subsequent VLC (variable length coding) coding, which generates an intermediate code IC (Intermediate code) based on the quantization result 10, which is typically the sequence number of the quantization level selected as the quantization result. There are typically less than 64 quantization levels, as well as the values of the difference signal e '(n), so that the intermediate code IC can be represented by six Bitil-15s. This allows for smaller and faster VLC encoding memory.

Kuvion 3 suoritusmuodossa kvantisointipiirille 3 syötetään molemmat ylivuotosignaalit 0F1 ja 0F2. Välikoo-dauspiiri 3a sisältää kaksi muistia: normaalin välikoodaus-20 muistin sekä virheellisen kvantisoinnin korjausmuistin. Normaali välikoodausmuisti sisältää kunkin kvantisointitason järjestysnumeron. Kun ylivuotosignaalit 0F1 ja 0F2 ovat samat, välikoodi IC muodostetaan tämän muistin avulla. Kvantisoinnin korjausmuisti puolestaan käsittää kutakin 25 kvantisointituloksen ja erisuurten ylivuotosignaalien 0F1 ja 0F2 yhdistelmää kohti korjatun välikoodiarvon, joka virhetilanteessa vastaa lähintä oikeaa kvantisointitasoa, joka ei ole virheellinen. Välikoodi IC muodostetaan tämän muistin avulla, kun esiintyy virheellinen kvantisointi ja sig-30 naalien 0F1 ja 0F2 tilat ovat erilaiset.In the embodiment of Fig. 3, both overflow signals 0F1 and 0F2 are applied to the quantization circuit 3. The intermediate coding circuit 3a includes two memories: a normal intermediate coding memory and an erroneous quantization correction memory. The normal intermediate encoding memory contains the sequence number of each quantization level. When the overflow signals 0F1 and 0F2 are the same, the intermediate code IC is generated by this memory. The quantization correction memory, in turn, comprises a corrected intermediate code value for each combination of the 25 quantization results and the different overflow signals 0F1 and 0F2, which in the event of an error corresponds to the nearest correct quantization level which is not erroneous. The intermediate code IC is generated by this memory when incorrect quantization occurs and the states of sig-30 signals 0F1 and 0F2 are different.

Edellä esitetyn keksinnön ensisijaisen suoritusmuodon avulla virheellisen kvantisointitapahtuman tunnistaminen ja korjaaminen käy mahdollisimman nopeasti, minkä vuoksi se soveltuu suurta nopeutta vaativiin sovellutuksiin, 35 kuten hyvälaatuisen videosignaalin siirtoon.By means of the preferred embodiment of the above invention, the identification and correction of an erroneous quantization event takes place as quickly as possible, which makes it suitable for high-speed applications such as the transmission of a good quality video signal.

8 846828 84682

Erityisesti hitaammissa sovellutuksissa voidaan kuitenkin vaihtoehtoisena ratkaisuna korjata kvantisoitua erosignaalia e’(n). Tällöin tarvitaan rekisterin 7 sijasta korjausmuisti, johon on kutakin ennustesignaalin p(n) ja 5 erosignaalin e(n) tai e'(n) kohti tallennettu lähin oikea kvantisoidun erosignaalin arvo, joka ei aiheuta virhettä ja jolla kvantisoidun erosignaalin arvo virhetilanteessa korvataan. Tällainen muisti voi sisältyä kvantisoin-tipiiriin 3 tai se voi olla rekisterin 7 tyyppinen eril-10 linen piiri.However, especially in slower applications, the quantized difference signal e ’(n) can be corrected as an alternative solution. In this case, instead of register 7, a correction memory is needed, in which the nearest correct value of the quantized difference signal stored for each prediction signal p (n) and 5 difference signal e (n) or e '(n) is stored, which does not cause an error and which replaces the quantized difference signal value in an error situation. Such a memory may be included in the quantization circuit 3 or it may be a separate circuit of the register 7 type.

Käytännön sovellutuksissa voi olla useita rinnakkaisia kuvion 3 mukaisia kvantisoijia 3, joilla jokaisella on rekisterissä 7 ja välikoodauspiirissä 3a oma korjaus-taulukkonsa. Tällöin rekisterille 7 tuodaan tieto myös 15 siitä, millä kvantisoijalla signaali kullakin hetkellä koodataan.In practical applications, there may be several parallel quantizers 3 according to Fig. 3, each of which has its own correction table in the register 7 and in the intermediate coding circuit 3a. In this case, information 15 is also brought to the register 7 as to which quantizer the signal is coded at at any given time.

Kuviot ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Yksityiskohdiltaan esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä ja 20 laite voivat vaihdella oheisten patenttivaatimusten puit teissa.The figures and the related description are intended to illustrate the present invention only. The details of the method and apparatus of the present invention may vary within the scope of the appended claims.

Claims (8)

9 846829,84682 1. Menetelmä ennustavaa koodausta varten, joka käsittää 5 digitaalisen sisääntulosignaalin ja digitaalisen ennustesignaalin väliseen eroon verrannollisen laskostuneen erosignaalin muodostamisen, erosignaalin kvantisoinnin, ennustesignaalin ja kvantisoidun erosignaalin sum-10 maamisen sisääntulosignaalia edustavan rekonstruoidun signaalin muodostamiseksi, ja ennustesignaalin muodostamisen rekonstruoidusta signaalista riippuvaisesti, tunnettu siitä, että virheelliset kvantisointitapahtumat tunnistetaan erosig-15 naalin muodostamistapahtumassa ja rekonstruoidun signaalin muodostamistapahtumassa eriaikaisesti esiintyvien ylivuotojen avulla ja korjataan ennustesignaalin arvosta riippuvaisesti .A method for predictive coding, comprising generating a folded difference signal proportional to the difference between the digital input signal and the digital prediction signal, quantizing the difference signal, summing the prediction signal and the quantized difference signal, generating a known signal, generating a signal representative of the input signal erroneous quantization events are identified by the overflows occurring at different times in the difference signal generation event and the reconstructed signal generation event and are corrected depending on the value of the prediction signal. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-20 n e t t u siitä, että virheellinen kvantisointi korjataan korvaamalla virheellinen kvantisoidun erosignaalin arvo ennustesignaalin avulla valitulla lähimmällä virheettömällä arvolla.A method according to claim 1, characterized in that the erroneous quantization is corrected by replacing the erroneous value of the quantized difference signal with the nearest error-free value selected by the prediction signal. 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n-25 n e t t u siitä, että virheellinen kvantisointi korjataan korvaamalla virheen vääristämä rekonstruoidun signaalin arvo ennustesignaalin avulla valitulla lähimmällä oikealla arvolla.A method according to claim 1, characterized in that the erroneous quantization is corrected by replacing the error-distorted value of the reconstructed signal with the nearest correct value selected by means of the prediction signal. 4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että kvantisointituloksen perusteella muodostetaan myöhempää koodausta varten välikoodi, joka edullisesti on valitun kvantisointitason järjestysnumero, ja että virheellisessä kvantisointitapahtumassa muodostettu välikoodi vaihdetaan ennustesignaalin tai mainit- 35 tujen ylivuotosignaalien avulla valittuun toiseen välikoo- 10 84682 diin, joka vastaa lähintä oikeaa kvantisoidun erosignaalin arvoa.Method according to claim 2 or 3, characterized in that an intermediate code is generated for subsequent coding on the basis of the quantization result, which is preferably the sequence number of the selected quantization level, and that the intermediate code generated in the erroneous quantization event is changed to another intermediate code by means of a prediction signal or said overflow signals. corresponding to the closest correct value of the quantized difference signal. 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että laskostunut erosig- 5 naali muodostetaan poistamalla 2-komplementtimuodossa olevan erosignaalin etumerkkibitti.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the folded difference signal is formed by removing the sign bit of the difference signal in the 2-complement form. 6. Laite ennustavaa koodausta varten, joka laite käsittää vähentäjävälineen (1) digitaalisen sisääntulosig-10 naalin (x(n)) ja digitaalisen ennustesignaalin (p(n)) väliseen eroon verrannollisen laskostuneen erosignaalin (e(n)) muodostamiseksi, kvantisointivälineen (3) erosignaalin kvantisoimi- seksi, 15 summainvälineen (4) ennustesignaalin (p(n)) ja kvan tisoidun erosignaalin (e'(n)) summaamiseksi sisääntulosig-naalia edustavan rekonstruoidun signaalin (x'(n)) muodostamiseksi, ennustusvälineen (5) ennustesignaalin (p(n)) muodos-20 tamiseksi rekonstruoidusta signaalista (x'(n)) riippuvaisesti, tunnettu siitä, että vähentäjäväline (1) ja summainväline (4) käsittävät ylivuodosta ilmoittavat yli-vuotosignaaliulostulot (OF1, OF2), ja että laite edelleen käsittää kvantisoinnin korjausvälineet (6, 7, 8), jotka 25 ovat vasteelliset mainittujen ylivuotosignaalien (0F1, OF2) eriaikaiselle esiintymiselle virheellisen kvantisoinnin tunnistamiseksi ja korjaamiseksi ennustesignaalin (p(n)) arvosta riippuvaisesti.An apparatus for predictive coding, the apparatus comprising a subtracting means (1) for generating a pleated difference signal (e (n)) proportional to the difference between the digital input signal (x (n)) and the digital prediction signal (p (n)), quantizing means (3) ) for quantizing the difference signal, summing the prediction signal (p (n)) of the adder means (4) and the quantized difference signal (e '(n)) to form a reconstructed signal (x' (n)) representing the input signal, the prediction signal of the prediction means (5) (p (n)) depending on the reconstructed signal (x '(n)), characterized in that the subtractor means (1) and the adder means (4) comprise overflow signal outputs (OF1, OF2) indicating overflow, and that the device further comprises quantization correction means (6, 7, 8) responsive to the different occurrence of said overflow signals (0F1, OF2) for detecting and correcting erroneous quantization; si depending on the value of the prediction signal (p (n)). 7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, t u n-30 n e t t u siitä, että virheellisen kvantisoinnin korjausvälineet käsittävät ennustesignaalillaa osoitettavan muistivälineen (7), johon on kutakin ennustesignaalin arvoa kohti tallennettu rekonstruoidun signaalin korjausarvo, sekä mainituille ylivuotosignaaleille (0F1, 0F2) vasteel- 35 lisen valitsinvälineen (6, 8) virheellisen kvantisoinnin il 84682 vääristämän rekonstruoidun signaalin (x'(n)) arvon korvaamiseksi mainitulla korjausarvolla, kun mainitut ylivuo-tosignaalit (0F1, 0F2) esiintyvät eriaikaisesti.Apparatus according to claim 6, characterized in that the means for correcting the erroneous quantization comprise a memory means (7) for indicating the prediction signal, in which a correction value of the reconstructed signal is stored for each value of the prediction signal, and a selector means responsive to said overflow signals (0F1, 0F2). (6, 8) to replace the value of the reconstructed signal (x '(n)) distorted by erroneous quantization il 84682 with said correction value when said overflow signals (0F1, 0F2) occur at different times. 8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, 5 tunnettu siitä, että kvantisointiväline (3) käsittää koodausvälineen (3a), joka muodostaa kvantisointitulok-sesta riippuvaisesti välikoodin (IC), joka edullisesti on valitun kvantisointitason järjestysnumero, ja että mainittu koodausväline (3a) sisältää kvantisoinnin korjausmuistin, 10 johon on kutakin erosignaalin ja ylivuotosignaalien arvoja varten tallennettu korjattu välikoodin arvo, joka virheellisessä kvantisointitapahtumassa korvaa alkuperäisen väli-koodin. 12 84682Device according to claim 6 or 7, characterized in that the quantization means (3) comprises coding means (3a) which, depending on the quantization result, generates an intermediate code (IC), which is preferably a sequence number of the selected quantization level, and said coding means (3a) a quantization correction memory 10 in which a corrected intermediate code value is stored for each of the values of the difference signal and the overflow signals, which in the event of an erroneous quantization event replaces the original intermediate code. 12 84682
FI900479A 1990-01-31 1990-01-31 FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER PREDIKTERANDE KODNING. FI84682C (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI900479A FI84682C (en) 1990-01-31 1990-01-31 FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER PREDIKTERANDE KODNING.
PCT/FI1991/000028 WO1991011883A1 (en) 1990-01-31 1991-01-29 Method and apparatus for predictive coding

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI900479A FI84682C (en) 1990-01-31 1990-01-31 FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER PREDIKTERANDE KODNING.
FI900479 1990-01-31

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI900479A0 FI900479A0 (en) 1990-01-31
FI900479A FI900479A (en) 1991-08-01
FI84682B FI84682B (en) 1991-09-13
FI84682C true FI84682C (en) 1991-12-27

Family

ID=8529807

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI900479A FI84682C (en) 1990-01-31 1990-01-31 FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER PREDIKTERANDE KODNING.

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI84682C (en)
WO (1) WO1991011883A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5531694A (en) * 1993-08-31 1996-07-02 Clemens; Anton H. Needle retraction system

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1197005A (en) * 1981-09-29 1985-11-19 Norio Suzuki System comprising a preliminary processing device controlled in accordance with an amount of information stored in a buffer
JPS62214792A (en) * 1986-03-14 1987-09-21 Fujitsu Ltd Difference encoder
GB8703354D0 (en) * 1987-02-13 1987-03-18 British Telecomm Coder
US4864397A (en) * 1987-04-28 1989-09-05 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for past DPCM coding of video signals according to a 2-D or 3-D coding method
US4847866A (en) * 1988-02-01 1989-07-11 Eastman Kodak Company Differential pulse code modulation scheme incorporating a reconstructed value constrainer
US4891698A (en) * 1988-06-14 1990-01-02 Siemens Aktiengesellschaft Arrangement for DPCM-coding of video signals

Also Published As

Publication number Publication date
WO1991011883A1 (en) 1991-08-08
FI900479A0 (en) 1990-01-31
FI900479A (en) 1991-08-01
FI84682B (en) 1991-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4349846A (en) Picture processing method
US5072291A (en) Image information signal processing apparatus for improving reproduced image quality by discriminating the type of input image and selecting a particular processing in accordance therewith
US4355337A (en) Method of restoring pictures with high density
EP0510627B1 (en) Encoding and decoding devices
FI84682C (en) FOERFARANDE OCH ANORDNING FOER PREDIKTERANDE KODNING.
US5309381A (en) Probability estimation table apparatus
US5136615A (en) Predictive decoder
US5684603A (en) Coding apparatus for bi-level images halftoned with error diffusion algorithm
FI83714B (en) PROCEDURE FOR PREPARATION OF PROCEDURES
JPH0569354B2 (en)
US5151791A (en) Efficient encoding of picture signal
JP3124890B2 (en) Binary image coding device
JP2929591B2 (en) Image coding device
JP3222585B2 (en) Halftone binary data generation circuit
JPH0127320Y2 (en)
JP2602401B2 (en) Image signal correction circuit
JPH0523678B2 (en)
JPS5820063A (en) Picture processor
JP3104447B2 (en) Quantization method and quantization device
JP2002343028A (en) Information encoder, method and program for encoding information, recording medium with the program recorded thereon, information reproducing device, method and program for reproducing information and recording medium with the program recorded thereon
KR930009187B1 (en) Video data processing method
Chowdhury Two improved lossless image compression methods
JPH0563984A (en) Half tone binary data generation circuit
JPH0284883A (en) Encoding system for multi-value picture data
JPH08163566A (en) Motion vector detector

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed

Owner name: TELENOKIA OY