JP2754741B2 - 符号化装置 - Google Patents
符号化装置Info
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- JP2754741B2 JP2754741B2 JP14780989A JP14780989A JP2754741B2 JP 2754741 B2 JP2754741 B2 JP 2754741B2 JP 14780989 A JP14780989 A JP 14780989A JP 14780989 A JP14780989 A JP 14780989A JP 2754741 B2 JP2754741 B2 JP 2754741B2
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- Japan
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- quantization
- msb
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- prediction
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion 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
- H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
- H03M7/3002—Conversion to or from differential modulation
- H03M7/3044—Conversion 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]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、音声や画像信号のディジタル伝送装置にお
ける符号化装置に関する。
ける符号化装置に関する。
［従来の技術］ 画像や音声などの情報をディジタル伝送する場合、そ
の伝送帯域を狭くする方法として、各種の符号化方式が
提案されている。例えば、隣接する標本値間の相関性を
利用して情報量の圧縮を図る予測符号化方式（DPCM）が
ある。DPCMでは、伝送値の復号値から符号化する標本値
に対する予測値を求め、予測値と標本値との差分値（予
測誤差）を量子化して伝送する。予測値の生成方法によ
り各種の予測符号化方式があり、第３図は最も簡単な前
値予測符号化方式（１つ前の復号値を予測値として用い
る予測符号化方式）の符号化装置の基本構成ブロック図
を示す。
の伝送帯域を狭くする方法として、各種の符号化方式が
提案されている。例えば、隣接する標本値間の相関性を
利用して情報量の圧縮を図る予測符号化方式（DPCM）が
ある。DPCMでは、伝送値の復号値から符号化する標本値
に対する予測値を求め、予測値と標本値との差分値（予
測誤差）を量子化して伝送する。予測値の生成方法によ
り各種の予測符号化方式があり、第３図は最も簡単な前
値予測符号化方式（１つ前の復号値を予測値として用い
る予測符号化方式）の符号化装置の基本構成ブロック図
を示す。
第３図において、減算器12は、入力端子10に入力する
標本値xiから予測値（本実施例では、前値復号値）を減
算し、差分値eiを出力する。量子化器14は差分値eiを量
子化して符号化コードyiを出力し、この符号化コードyi
が出力端子16から伝送路に送出される。符号化コードyi
はまた、逆量子化器18にも印加される。逆量子化器18は
符号化コードyiを差分値（量子化代表値Ｑ（ei））に変
換する。この量子化代表値に加算器20で予測値を加算す
ることにより、入力標本値を復元できる。復元された入
力標本値は量子化誤差を含んでいるので、元の入力標本
値のレンジを越える可能性がある。そこでリミッタ22で
レンジを振幅制限する。リミッタ22の出力が局部復号値
ｉであり、Ｄフリップフロップ（予測器）24に印加さ
れる。この例では、前値復号値を予測値にしているの
で、予測値はＤフリップフロップになる。Ｄフリップフ
ロップ24は次のクロックサイクルで局部復号値ｉを予
測値として減算器12及び加算器20に印加する。なお、標
本値xiに対する予測値を、添え字ｐを付加して、xipと
記す。
標本値xiから予測値（本実施例では、前値復号値）を減
算し、差分値eiを出力する。量子化器14は差分値eiを量
子化して符号化コードyiを出力し、この符号化コードyi
が出力端子16から伝送路に送出される。符号化コードyi
はまた、逆量子化器18にも印加される。逆量子化器18は
符号化コードyiを差分値（量子化代表値Ｑ（ei））に変
換する。この量子化代表値に加算器20で予測値を加算す
ることにより、入力標本値を復元できる。復元された入
力標本値は量子化誤差を含んでいるので、元の入力標本
値のレンジを越える可能性がある。そこでリミッタ22で
レンジを振幅制限する。リミッタ22の出力が局部復号値
ｉであり、Ｄフリップフロップ（予測器）24に印加さ
れる。この例では、前値復号値を予測値にしているの
で、予測値はＤフリップフロップになる。Ｄフリップフ
ロップ24は次のクロックサイクルで局部復号値ｉを予
測値として減算器12及び加算器20に印加する。なお、標
本値xiに対する予測値を、添え字ｐを付加して、xipと
記す。
一般に、予測値と入力標本値との差分値は、値の小さ
な部分に確率分布が片寄っており、差分の小さな所の量
子化ステップを細かく、差分の大きな所を粗く（非線形
量子化）することにより、情報量を圧縮できる。
な部分に確率分布が片寄っており、差分の小さな所の量
子化ステップを細かく、差分の大きな所を粗く（非線形
量子化）することにより、情報量を圧縮できる。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来例では、差分値０を量子化代表値と
して具備し（midtread型）、量子化代表値を正負対称に
配置した場合、量子化代表値の個数は奇数になる。一
方、ｎビットで表現できる量子化代表値の個数は2n個で
あるから、DPCMコードをｎビット固定長とした場合に、
コードが１つ余ってしまうという欠点がある。
して具備し（midtread型）、量子化代表値を正負対称に
配置した場合、量子化代表値の個数は奇数になる。一
方、ｎビットで表現できる量子化代表値の個数は2n個で
あるから、DPCMコードをｎビット固定長とした場合に、
コードが１つ余ってしまうという欠点がある。
そこで本発明はこの欠点を解消した符号化装置を提示
することを目的とする。
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係る符号化装置は、入力値とその予測値との
予測誤差を符号化する装置であって、当該予測誤差をｎ
ビットのデータに変換する量子化手段と、当該予測値を
用いて、正及び負の予測誤差のレンジの内、レンジの広
い方を判定する判定手段とを具備し、当該量子化手段
は、2n個の量子化代表値のうち、０レベルを含む量子化
代表値を除く（2n−１）個の量子化代表値を、正レベル
側に（2n-1−１）個、負レベル側に（2n-1−１）個を割
り当て、残る１つの量子化代表値を当該判定手段の出力
に応じて予測誤差のレベルの広い方に割り当てることを
特徴とする。
予測誤差を符号化する装置であって、当該予測誤差をｎ
ビットのデータに変換する量子化手段と、当該予測値を
用いて、正及び負の予測誤差のレンジの内、レンジの広
い方を判定する判定手段とを具備し、当該量子化手段
は、2n個の量子化代表値のうち、０レベルを含む量子化
代表値を除く（2n−１）個の量子化代表値を、正レベル
側に（2n-1−１）個、負レベル側に（2n-1−１）個を割
り当て、残る１つの量子化代表値を当該判定手段の出力
に応じて予測誤差のレベルの広い方に割り当てることを
特徴とする。
［作用］ 上記手段により、従来余っていたコードを有効に活用
でる。従って、伝送量を増すことなしに、伝送画像の画
質を改善できる。
でる。従って、伝送量を増すことなしに、伝送画像の画
質を改善できる。
［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図である。
30は入力端子、32は減算器、34は量子化器、36は出力端
子、38は逆量子化器、40は加算器、42はリミッタ、44は
予測器としてのＤフリップフロップ、46は予測値の最上
位ビットMSBを抽出するMSB抽出回路である。
30は入力端子、32は減算器、34は量子化器、36は出力端
子、38は逆量子化器、40は加算器、42はリミッタ、44は
予測器としてのＤフリップフロップ、46は予測値の最上
位ビットMSBを抽出するMSB抽出回路である。
第１図の動作を説明する。減算器32は、入力端子30に
入力する標本値xiから予測値を減算し、差分値eiを出力
する。量子化器34はMSB抽出回路46から出力されるMSB信
号（予測値の最上位ビットMSB）に従い、MSB信号が“1"
のときには負の量子化代表値レンジの広い量子化特性を
選択し、MSB信号が“0"のときには正の量子化代表値レ
ンジの広い量子化特性を選択し、差分値eiを量子化して
DPCMコードに変換する。量子化器34から出力されるDPCM
コードは出力端子36から伝送路に送出されると共に、逆
量子化器38にも印加される。
入力する標本値xiから予測値を減算し、差分値eiを出力
する。量子化器34はMSB抽出回路46から出力されるMSB信
号（予測値の最上位ビットMSB）に従い、MSB信号が“1"
のときには負の量子化代表値レンジの広い量子化特性を
選択し、MSB信号が“0"のときには正の量子化代表値レ
ンジの広い量子化特性を選択し、差分値eiを量子化して
DPCMコードに変換する。量子化器34から出力されるDPCM
コードは出力端子36から伝送路に送出されると共に、逆
量子化器38にも印加される。
逆量子化器38はMSB抽出回路46のMSB信号出力により、
量子化器34での量子化特性に相応する逆量子化特性でDP
CMコードを量子化代表値（差分値）Ｑ（ei）に逆変換す
る。加算器40はこの量子化代表値に予測値を加算し、リ
ミッタ42が振幅制限する。リミッタ42の出力は局部復号
値ｉであり、Ｄフリップフロップ44により次のクロッ
クサイクルまで遅延されて、次の標本値の予測値とな
り、減算器32、MSB抽出回路46及び加算器40に供給され
る。
量子化器34での量子化特性に相応する逆量子化特性でDP
CMコードを量子化代表値（差分値）Ｑ（ei）に逆変換す
る。加算器40はこの量子化代表値に予測値を加算し、リ
ミッタ42が振幅制限する。リミッタ42の出力は局部復号
値ｉであり、Ｄフリップフロップ44により次のクロッ
クサイクルまで遅延されて、次の標本値の予測値とな
り、減算器32、MSB抽出回路46及び加算器40に供給され
る。
MSB抽出回路46のMSB信号出力による量子化特性の選択
理由を数値に基づき説明する。表１は、予測値のMSBが
“1"の場合の量子化特性を示し、表２はMSBが“0"の場
合の量子化特性を示す。但し、入力標本値を７ビット
（０〜127）とし、DPCMコードを３ビットとしている。
理由を数値に基づき説明する。表１は、予測値のMSBが
“1"の場合の量子化特性を示し、表２はMSBが“0"の場
合の量子化特性を示す。但し、入力標本値を７ビット
（０〜127）とし、DPCMコードを３ビットとしている。
前述のように、代表値として先ず０を割り当て、正負
同数の代表値を割り当てたとすると、コードが１つ余る
（表1,2では“100"）。そこで本実施例では予測値に着
目し以下のようにする。即ち入力標本値xiに対する予測
値をxip、予測誤差をei、入力標本値の最大値をxmax、
最小値をxminとすると、 xmin−xip≦ei≦xmax−xip （１） となり、 |xip−xmin|＝|xmax−xip| となるxipを求めると、 xip＝（1/2）（xmax＋xmin） （２） のなる。ここでxmax＝127、xmin＝０とすると、式
（２）からxip＝63.5となる。従って、xip≧64のとき予
測誤差eiは負のレンジの方が大きく、xip＜64のとき正
のレンジの方が大きくなることが分かる。
同数の代表値を割り当てたとすると、コードが１つ余る
（表1,2では“100"）。そこで本実施例では予測値に着
目し以下のようにする。即ち入力標本値xiに対する予測
値をxip、予測誤差をei、入力標本値の最大値をxmax、
最小値をxminとすると、 xmin−xip≦ei≦xmax−xip （１） となり、 |xip−xmin|＝|xmax−xip| となるxipを求めると、 xip＝（1/2）（xmax＋xmin） （２） のなる。ここでxmax＝127、xmin＝０とすると、式
（２）からxip＝63.5となる。従って、xip≧64のとき予
測誤差eiは負のレンジの方が大きく、xip＜64のとき正
のレンジの方が大きくなることが分かる。
一方、勾配過負荷は、差分値の最大値をemaxとし、量
子化代表値の最大値をＱ（emax）とすると、Ｑ（emax）
≧（1/3）emaxであればほぼ気にならないことが分かっ
ている。上記の例ではemax＝127であるから、Ｑ
（emax）≧127/3≒42であり、勾配過負荷の影響をなく
すためには、量子化代表値として42が必要になる。ま
た、勾配過負荷は差分値のレンジの大きな方で発生しや
すい。そこで、xip≧64のときは負の量子化代表値（−4
2）をコード“100"に割り当て、xip＜64のときは正の量
子化代表値（42）をコード“100"に割り当てる。予測値
は７ビットであり、64を２進数で表現すると、“100000
0"となるから、上記の判定は、予測値の最上位ビット
（MSB）で行なうことができる。
子化代表値の最大値をＱ（emax）とすると、Ｑ（emax）
≧（1/3）emaxであればほぼ気にならないことが分かっ
ている。上記の例ではemax＝127であるから、Ｑ
（emax）≧127/3≒42であり、勾配過負荷の影響をなく
すためには、量子化代表値として42が必要になる。ま
た、勾配過負荷は差分値のレンジの大きな方で発生しや
すい。そこで、xip≧64のときは負の量子化代表値（−4
2）をコード“100"に割り当て、xip＜64のときは正の量
子化代表値（42）をコード“100"に割り当てる。予測値
は７ビットであり、64を２進数で表現すると、“100000
0"となるから、上記の判定は、予測値の最上位ビット
（MSB）で行なうことができる。
映像信号の場合、あるレベル以下を同期信号に用いた
りするので、必ずしも最小値が０になるとは限らない。
この場合、最後の量子化代表値の割り当てを予測値のMS
Bで行なうと、レンジの狭い方に量子化代表値を割り当
ててしまう可能性がある。第２図は、これに対処する本
発明の第２の実施例の構成ブロック図である。第１図と
同じ構成要素には同じ符号を付してある。異なるのは、
MSB抽出回路46が比較回路48に変更された点である。
りするので、必ずしも最小値が０になるとは限らない。
この場合、最後の量子化代表値の割り当てを予測値のMS
Bで行なうと、レンジの狭い方に量子化代表値を割り当
ててしまう可能性がある。第２図は、これに対処する本
発明の第２の実施例の構成ブロック図である。第１図と
同じ構成要素には同じ符号を付してある。異なるのは、
MSB抽出回路46が比較回路48に変更された点である。
第１図と異なる点を説明すると、比較回路48には、予
測値xipと、入力標本値のレンジの中央値Ｍが入力し、
比較回路48は、xipがＭより大きいときには“1"を出力
し、xipがＭ以下のときには“0"を出力する。比較回路4
8の出力は、MSB抽出回路46の出力と同様に、量子化器34
及び逆量子化器38に印加される。量子化器34及び逆量子
化器38は、比較回路48の出力が“1"のときには負の量子
化代表値のレンジが広くなる方の特性を選択し、比較回
路48の出力が“0"のときには正の量子化代表値のレンジ
が広くなる方の特性を選択する。
測値xipと、入力標本値のレンジの中央値Ｍが入力し、
比較回路48は、xipがＭより大きいときには“1"を出力
し、xipがＭ以下のときには“0"を出力する。比較回路4
8の出力は、MSB抽出回路46の出力と同様に、量子化器34
及び逆量子化器38に印加される。量子化器34及び逆量子
化器38は、比較回路48の出力が“1"のときには負の量子
化代表値のレンジが広くなる方の特性を選択し、比較回
路48の出力が“0"のときには正の量子化代表値のレンジ
が広くなる方の特性を選択する。
以下、その作用を具体的に説明する。式（２）から、
xmin＝16とすると、xip＝（127＋16）/2＝71.5となり、
予測値xipが72以上のときには予測誤差eiは負のレンジ
が大きく、72より小さいときには正のレンジが大きくな
る。従って、最後の量子化代表値の割り当ては、予測値
xipと上記の値72との大小比較に基づき決定すればよ
い。そこで、比較回路48には、予測値xipと、入力標本
値の中央値Ｍ、即ち（1/2）（xmax＋xmin）を入力し、
両者を比較する。そして、この比較結果に基づき、最後
の代表値の割り当てを行なう。
xmin＝16とすると、xip＝（127＋16）/2＝71.5となり、
予測値xipが72以上のときには予測誤差eiは負のレンジ
が大きく、72より小さいときには正のレンジが大きくな
る。従って、最後の量子化代表値の割り当ては、予測値
xipと上記の値72との大小比較に基づき決定すればよ
い。そこで、比較回路48には、予測値xipと、入力標本
値の中央値Ｍ、即ち（1/2）（xmax＋xmin）を入力し、
両者を比較する。そして、この比較結果に基づき、最後
の代表値の割り当てを行なう。
以上の説明では、量子化代表値を正負対称として説明
したが、本発明はこれに限らず、最後の代表値を割り当
てた時に、差分値のレンジの広い方の量子化代表値のレ
ンジが広くなれば同様の効果が得られる。また、上記実
施例では、予測方式として前値予測を用いたが、本発明
はこれに限らず、二次元、三次元、あるいは適応予測な
どの他の予測方式にも適用できる。
したが、本発明はこれに限らず、最後の代表値を割り当
てた時に、差分値のレンジの広い方の量子化代表値のレ
ンジが広くなれば同様の効果が得られる。また、上記実
施例では、予測方式として前値予測を用いたが、本発明
はこれに限らず、二次元、三次元、あるいは適応予測な
どの他の予測方式にも適用できる。
［発明の効果］ 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によ
れば、伝送する情報量を全く増加させずに、復号化後の
画質（特に勾配過負荷特性）を著しく改善できる。
れば、伝送する情報量を全く増加させずに、復号化後の
画質（特に勾配過負荷特性）を著しく改善できる。
第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第２図は
本発明の変更実施例の構成ブロック図、第３図は従来例
の符号化装置の構成ブロック図、第４図は量子化特性図
である。 30:入力端子、32:減算器、34:量子化器 36:出力端子、38:逆量子化器、40:加算器、42:リミッ
タ、44:Dフリップフロップ、46:MSB抽出回路、48:比較
回路
本発明の変更実施例の構成ブロック図、第３図は従来例
の符号化装置の構成ブロック図、第４図は量子化特性図
である。 30:入力端子、32:減算器、34:量子化器 36:出力端子、38:逆量子化器、40:加算器、42:リミッ
タ、44:Dフリップフロップ、46:MSB抽出回路、48:比較
回路
Claims (1)
- 【請求項１】入力値とその予測値との予測誤差を符号化
する装置であって、当該予測誤差をｎビットのデータに
変換する量子化手段と、当該予測値を用いて、正及び負
の予測誤差のレンジの内、レンジの広い方を判定する判
定手段とを具備し、当該量子化手段は、2n個の量子化代
表値のうち、０レベルを含む量子化代表値を除く（2n−
１）個の量子化代表値を、正レベル側に（2n-1−１）
個、負レベル側に（2n-1−１）個を割り当て、残る１つ
の量子化代表値を当該判定手段の出力に応じて予測誤差
のレベルの広い方に割り当てることを特徴とする符号化
装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14780989A JP2754741B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 符号化装置 |
| US07/535,139 US5115241A (en) | 1989-06-09 | 1990-06-08 | Predictive coding device with increased resolution |
| DE69028149T DE69028149T2 (de) | 1989-06-09 | 1990-06-08 | Kodiereinrichtung |
| EP19900306232 EP0402149B1 (en) | 1989-06-09 | 1990-06-08 | Coding device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14780989A JP2754741B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0313089A JPH0313089A (ja) | 1991-01-22 |
| JP2754741B2 true JP2754741B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=15438705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14780989A Expired - Fee Related JP2754741B2 (ja) | 1989-06-09 | 1989-06-09 | 符号化装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5115241A (ja) |
| EP (1) | EP0402149B1 (ja) |
| JP (1) | JP2754741B2 (ja) |
| DE (1) | DE69028149T2 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0469852B1 (en) * | 1990-07-31 | 1999-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Image processing method and apparatus |
| US5208594A (en) * | 1991-05-02 | 1993-05-04 | Ricoh Company, Ltd. | Signal processor that uses a delta-sigma modulation |
| US5285498A (en) * | 1992-03-02 | 1994-02-08 | At&T Bell Laboratories | Method and apparatus for coding audio signals based on perceptual model |
| US5621760A (en) * | 1992-07-21 | 1997-04-15 | Kokusai Electric Co., Ltd. | Speech coding transmission system and coder and decoder therefor |
| JP3962508B2 (ja) | 1999-08-27 | 2007-08-22 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置およびその方法、並びに、記憶媒体 |
| EP1139336A3 (en) * | 2000-03-30 | 2004-01-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Determination of quantizaion coefficients for a subband audio encoder |
| JP4217657B2 (ja) * | 2003-07-30 | 2009-02-04 | キヤノン株式会社 | 画像処理方法、プログラム、記憶媒体及び装置 |
| US7299172B2 (en) * | 2003-10-08 | 2007-11-20 | J.W. Associates | Systems and methods for sound compression |
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| JP4533218B2 (ja) * | 2005-04-06 | 2010-09-01 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム |
| US7298305B2 (en) * | 2006-03-24 | 2007-11-20 | Cirrus Logic, Inc. | Delta sigma modulator analog-to-digital converters with quantizer output prediction and comparator reduction |
| JP4795264B2 (ja) * | 2007-02-06 | 2011-10-19 | キヤノン株式会社 | 走査変換装置及び走査変換方法 |
| JP4898590B2 (ja) * | 2007-07-26 | 2012-03-14 | キヤノン株式会社 | データ処理装置及び方法 |
| JP5149567B2 (ja) * | 2007-08-29 | 2013-02-20 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置及び方法 |
| JP4876051B2 (ja) * | 2007-10-10 | 2012-02-15 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置及びその制御方法 |
| US7688245B2 (en) * | 2008-07-11 | 2010-03-30 | Infineon Technologies Ag | Method for quantizing of signal values and quantizer |
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