JP2924416B2

JP2924416B2 - 高能率符号化方法

Info

Publication number: JP2924416B2
Application number: JP3465992A
Authority: JP
Inventors: 士郎加藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1999-07-26
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: JPH05235778A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像、音声等のアナロ
グ信号を標本化量子化して得られるデータなどの情報量
を低減する高能率符号化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高能率符号化には各種方式があり、また
これらを組合せた方式もある。現在、画像、音声の高能
率符号化方式の規格化が行なわれつつあり、静止画像の
符号化方式の規格化は国際標準化機構（ＩＳＯ）の下部
組織ＪＰＥＧにおいて進められている。

【０００３】従来の高能率符号化方法としてＪＰＥＧの
高能率符号化方式であるＤＣＴ方式を例にあげて説明す
る（文献：テレビジョン学会誌Vol.44,No.2(1990) pp15
8〜159）。

【０００４】入力信号は標本化量子化された画像信号、
すなわちディジタル画像データである。ラスタースキャ
ンの画素並びである画像データを画面の水平、垂直方向
にそれぞれ８画素の矩形領域（これをブロックと称す
る）に分割してブロック単位のデータ並びに変換する。
これをブロック化と称する。ブロック毎に８次の２次元
離散コサイン変換（以下ＤＣＴと称する）を行ない、得
られたＤＣＴ係数を各係数毎に定められた所定の量子化
ステップＱで量子化する（すなわちＱで除算し丸め
る）。量子化されたＤＣＴ係数のＡＣ係数は２次元ハフ
マン符号化し、量子化されたＤＣＴ係数のＤＣ係数は予
測符号化する。

【０００５】前記ＤＣ係数の前記予測符号化方法につい
て説明する。入力データは前記量子化されたＤＣＴ係数
のＤＣ係数であり、これをデータＤｉ（i=0,1,2,
3,....,iはデータの番号であり、ブロックの番号に等し
い）で表すものとする。予測符号化は符号化済みの入力
データを用いて予測値Ｐｉを求め、入力データＤｉと前
記予測値Ｐｉとの差である予測誤差Ｓｉを求め、前記予
測誤差Ｓｉを符号化するものである。予測方法は前値予
測で１つ前の入力データを予測値としている。

【０００６】前記予測誤差Ｓｉの符号化方法について説
明する。前記予測誤差Ｓｉをその大きさにより所定のカ
テゴリに分類して該当するカテゴリの番号を得、これを
ハフマン符号化する。前記カテゴリ番号は前記予測誤差
の上位ビット情報に相当するものである。前記予測誤差
は前記カテゴリ番号によって定まるビット数Ｌだけその
下位ビットを切り出し、前記ハフマン符号化されたカテ
ゴリ番号に続けて出力する。すなわち、予測誤差をその
上位ビット情報と下位ビット情報とに分けてそれぞれ符
号化している。なお、予測誤差の下位Ｌビットをそのま
ま切り出すと正の値と負の値とで重複する符号が生じる
ので、前記予測誤差が負の場合予め１を減じた後、下位
Ｌビットを切り出している。

【０００７】ハフマン符号化は生起確率の高いデータに
語長の短い符号を割当て、生起確率の低いデータには語
長の長い符号を割当てることにより符号量を平均的に少
なくする可逆な符号化方法である。隣合った入力データ
の相関は高く、予測誤差は０付近の値になる確率が高い
ので、予測誤差の絶対値の小さい範囲を表わすカテゴリ
番号に短い符号を割り当てることにより、高能率な符号
化が実現できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら予測符号
化は前記予測誤差を積算することにより復号値を得るた
め、一度伝送誤りを生じると誤りの影響が蓄積され、以
後は誤った復号出力しか得られない（誤り伝搬）という
課題を有するものであった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の高能率符号化方
法は、標本化量子化された信号を入力データとし、前記
入力データの予測値を得、前記入力データと前記予測値
との差である予測誤差を求める第１のステップと、前記
予測誤差をその大きさに応じて分類し該当するカテゴリ
を表わすカテゴリ番号を出力する第２のステップと、前
記該当するカテゴリの範囲を規定する所定の上限値と所
定の下限値との差より大なる所定値を除数として前記入
力データを除算して剰余を得る第３のステップと、前記
カテゴリ番号と前記剰余とを可変長符号化して出力する
第４のステップとを備え、前記第４のステップが、前記
予測誤差の最大値の属するカテゴリ番号と、前記最小値
の属するカテゴリ番号に対し同一の符号語割り当てを行
ない、前記予測誤差がその最大値または最小値の属する
カテゴリに分類される場合、第４のステップは、剰余デ
ータに代えて前記入力データを直接符号化し、出力する
ことを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】本発明の高能率符号化方法は前記した構成によ
り、入力データの下位ビット情報を伝送しているため、
必ずしも誤り伝搬が生じなく、伝送誤り耐性を従来の予
測符号化方法より向上できるものである。さらに予測誤
差の絶対値の大きい場合は、入力データを直接伝送する
ので、誤り伝搬を生じていても入力データの直接伝送さ
れた以後のデータは正しい復号値が得られる。

【００１１】

【実施例】まず本発明の符号化方法について各処理ステ
ップ毎に番号を付して以下に説明する。

【００１２】１．入力データＤｉ（符号無しの整数）の
予測値Ｐｉを得、これを入力データＤｉより引いて予測
誤差Ｓｉを求める。なおＤｉはｉ番目の入力データを表
わし、以下において添え字のｉが添付された記号がＤｉ
に対応したデータであることを表している。

【００１３】２．所定の分類表を用いて前記予測誤差Ｓ
ｉをその大きさにより分類する。前記予測誤差Ｓｉが属
する範囲を表わすカテゴリ番号Ｊｉを求める。従ってカ
テゴリ番号Ｊｉで示される予測誤差範囲の上限値、下限
値をそれぞれＳＸｉ、ＳＮｉとすれば次式

【００１４】

【数１】

【００１５】が成立している。さらに前記カテゴリ番号
Ｊｉと一対一に対応し、次式

【００１６】

【数２】

【００１７】を満足する所定の除数データＯＵｉを求め
る。３．入力データＤｉを前記除数データＯＵｉで除算して
剰余Ｅｉを求める。すなわち次式

【００１８】

【数３】

【００１９】が成立する。但しＮｉは商である。４．前記カテゴリ番号Ｊｉと前記剰余データＥｉとを符
号化する。

【００２０】ここで前記予測誤差の分類表の一具体例を
（表１）に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】（表１）にはカテゴリ番号Ｊｉとこれに対
応した予測誤差の範囲（ＳＮｉ〜ＳＸｉ）だけでなく、
除数データＯＵｉおよび剰余データＥｉの語長Ｍｉを対
応させて示している。

【００２３】以上の説明により明らかにしたように本発
明の符号化方法は、予測誤差の上位ビット情報である前
記カテゴリ番号と、入力データの下位ビット情報である
剰余データとを符号化し伝送するものである。なお入力
データＤｉが、符号付きの整数である場合は、符号無し
整数にコード変換すれば容易に本符号化を実施できる。

【００２４】次にこの復号方法について説明する。本発
明の符号化方法ではカテゴリ番号Ｊｉと剰余データＥｉ
を符号化して伝送している。データＤｉを得るためには
（数３）で示されるように除数データＯＵｉ、剰余デー
タＥｉ、商データＮｉが必要である。カテゴリ番号Ｊｉ
と除数データＯＵｉとは一対一に対応しているので、カ
テゴリ番号−除数データ変換表を用意しておき、これを
用いることにより伝送されたカテゴリ番号Ｊｉより除数
データＯＵｉが得られる。剰余データＥｉは伝送されて
いるので、商データＮｉが求まればデータＤｉが得られ
る。

【００２５】そこで必要となる商データＮｉを求める方
法について説明する。（数１）に（数３）を代入して予
測誤差Ｓｉを消去すれば次式

【００２６】

【数４】

【００２７】が得られる。さらに（数４）に（数３）を
代入してＤｉを消去すれば、次式

【００２８】

【数５】

【００２９】が得られる。予測値Ｐｉは復号済みのデー
タＤｉより求まり、ＳＸｉ，ＳＮｉはカテゴリ番号Ｊｉ
と一対一に対応しているので変換表を予め作成してお
き、これを用いることによりカテゴリ番号Ｊｉより求ま
る。さらに商データＮｉは整数であり、（数５）の左端
の項と右端の項との差（ＳＸｉ−ＳＮｉ）／ＯＵｉは
（数２）より１未満となるから、（数５）を満足する商
データＮｉは一意に決定できる。従って（数５）の左側
の式を取り出した次式

【００３０】

【数６】

【００３１】を満足する最小の整数Ｎｉを求めるか、
（数５）の右側の式を取り出した次式

【００３２】

【数７】

【００３３】を満足する最大の整数Ｎｉを求めればよ
い。すなわち（数５）、（数６）、（数７）のどの式を
用いても商データＮｉを求めることができる。（数７）
を用いる方法は、右辺の除算結果の小数部を切り捨てる
だけでよいので処理が最も簡単となる。

【００３４】以上より得られた商データＮｉを（数３）
に代入してデータＤｉが求まる、すなわち復号できる。
復号方法をまとめて、処理単位毎に番号を付して以下に
示す。

【００３５】１．前記符号化データを復号して前記カテ
ゴリ番号Ｊｉと前記剰余データＥｉを求める。

【００３６】２．既に復号して得たデータＤｋ（但しｋ
はｉより小なる整数）より予測値Ｐｉを得る。

【００３７】３．前記カテゴリ番号Ｊｉより除数データ
ＯＵｉ、予測誤差範囲の上限値ＳＸｉまたは予測誤差範
囲の下限値ＳＮｉを求める。

【００３８】４．（数７）または（数６）または（数
５）を用いて商データＮｉを求める。５．（数３）を用いてデータＤｉを求める。

【００３９】剰余データＥｉは除数データＯＵｉ未満で
あるので、その符号長Ｍｉは（ｌｏｇ₂ ＯＵｉ）ビット
となる。これを最小とするには、すなわち符号化効率を
良くするには、（数２）を満足する最小の値を除数デー
タＯＵｉとすればよい。また除数データＯＵｉを２のべ
き乗とすることにより剰余演算、除算が極めて簡単な回
路で実現でき、また前記符号長Ｍｉが整数値となるので
剰余データＥｉを効率よく２進で符号化できる。すなわ
ち次式

【００４０】

【数８】

【００４１】を満たすように除数データ、予測誤差の上
限値、下限値を設定すればよい。予測誤差の分類表（表
１）は、入力データＤｉの語長が８ビットである場合に
おいて、（数８）を満たすように作成している。

【００４２】（図１（ａ）（ｂ））は本発明の高能率符
号化方法およびその復号方法を適用し得る一実施例にお
ける符号化装置と復号装置のブロック構成図である。入
力データは画像をラスタースキャンして得られるアナロ
グの映像信号を標本化量子化したものである。入力デー
タは、８ビットの符号無しの整数（０〜２５５）であ
る。

【００４３】（図１（ａ））において、１０１は符号化
するデータＤｉの入力端子、１０２は予測値Ｐｉを得る
予測回路、１０３は前記入力データＤｉより前記予測値
Ｐｉを減じて予測誤差Ｓｉを得る減算回路、１０４は前
記予測誤差Ｓｉを入力としカテゴリ番号Ｊｉを出力する
分類回路、１０５は前記カテゴリ番号Ｊｉより除数デー
タＯＵｉを得る変換回路、１０６は前記データＤｉを前
記除数データＯＵｉで除算して剰余データＥｉを得る剰
余演算回路、１０７は前記カテゴリ番号Ｊｉ、剰余デー
タＥｉを符号化して符号化データＣｉを得る第１の符号
化回路、１０８は前記符号化データＣｉの出力端子、１
０９は前記カテゴリ番号Ｊｉを符号化して符号化データ
ＣＪｉを得る第２の符号化回路、１１０は前記剰余デー
タＥｉを符号化して符号化データＣＥｉを得る第３の符
号化回路、１１１は前記符号化データＣＪｉと前記符号
化データＣＥｉとを連結して符号化データＣｉを得る多
重化回路である。

【００４４】（図１（ｂ））において、１１２は符号化
データＣｉの入力端子、１１３は前記符号化データＣｉ
を復号化してカテゴリ番号Ｊｉ、剰余データＥｉを得る
第１の復号回路、１１４は番号Ｊｉのカテゴリの予測誤
差範囲の上限値ＳＸｉ、除数データＯＵｉを得る変換回
路、１１５は商データＮｉを出力する商データ計算回
路、１１６は前記除数データＯＵｉ、前記商データＮｉ
と前記剰余データＥｉよりデータＤｉを再生する合成回
路、１１７は前記データＤｉの出力端子、１１８はすで
に復号済みの前記データＤｋ（ｋはｉより小なる整数）
を用いてデータＤｉの予測値Ｐｉを出力する予測回路、
１１９は端子１１２からの符号化データＣｉを一時的に
蓄えるバッファメモリ、１２０は符号化データＣｉの先
頭部分に多重化されている符号化データＣＪｉをバッフ
ァメモリ１１９より得て復号しカテゴリ番号Ｊｉを得る
第２の復号回路、１２１は符号化データＣｉの残り部分
に多重化されている符号化データＣＥｉをバッファメモ
リ１１９より得て復号し剰余データＥｉを得る第３の復
号回路、１２２は加算回路、１２３は加算回路１２２か
らの出力より前記剰余データＥｉを減算する減算回路、
１２４は減算回路１２３からの出力を前記除数データＯ
Ｕｉで除算し、得られた結果の整数部のみを商データＮ
ｉとして出力する除算回路、１２５は前記除数データＯ
Ｕｉと前記商データＮｉとを乗算してオフセットＦｉを
得る乗算回路、１２６は前記剰余データＥｉと前記オフ
セットＦｉを加算して新たな復号済みのデータＤｉを得
る加算回路である。

【００４５】以上のように構成された本実施例の符号化
装置、復号装置について、以下その動作について説明す
る。

【００４６】符号化装置において、端子１０１からの入
力データＤｉは予測回路１０２、減算回路１０３、剰余
演算回路１０６に入力される。予測回路１０２は前値予
測を行なっており、１つ前のデータＤ_i-1 を保持する１
つのレジスタのみで構成され、予測値Ｐｉ＝Ｄ_i-1 を出
力する。

【００４７】減算回路１０３は前記データＤｉより前記
予測値Ｐｉを減算して予測誤差Ｓｉを出力する。分類回
路１０４は前記予測誤差Ｓｉを入力とし（表１）に従っ
てその大きさにより分類し、該当する分類項を示すカテ
ゴリ番号Ｊｉを出力する。変換回路１０５はＲＯＭ（リ
ードオンリメモリ）で構成でき、（表１）に従って前記
カテゴリ番号Ｊｉより除数データＯＵｉまたはデータＭ
ｉを出力する。剰余演算回路１０６は前記データＤｉを
前記除数データＯＵｉで除算しその剰余Ｅｉを出力す
る。（表１）では除数データＯＵｉを２のＭｉ乗として
いるので、剰余演算回路１０６は前記データＤｉの下位
Ｍｉビットのみを取り出す簡単なゲート回路で実現でき
る。この場合変換回路１０５は除数データＯＵｉの代わ
りに前記データＭｉを出力すればよい。

【００４８】符号化回路１０９は前記カテゴリ番号Ｊｉ
をハフマン符号化（エントロピー符号化の一種）してビ
ットシリアル形式で出力する。この出力が符号化データ
ＣＪｉである。カテゴリ番号がＪｉとなる予測誤差の生
起確率とカテゴリ番号が−Ｊｉとなる予測誤差の生起確
率はほぼ同じとなるので、この実施例においてはこの二
つのカテゴリに同じハフマンコードを割当て、どちらの
カテゴリかを示す１ビットのフラグＧをハフマンコード
に付加したものを前記符号化データＣＪｉとしている。
カテゴリ番号が０のとき前記フラグＧは不用である。前
記フラグＧ＝０のときカテゴリ番号は正であり、Ｇ＝１
のときカテゴリ番号は負であるものとする。

【００４９】符号化回路１１０は前記カテゴリ番号Ｊｉ
により（表１）に示す剰余データＥｉのビット数Ｍｉを
求め、前記剰余データＥｉの下位Ｍｉビットをビットシ
リアル形式で出力する。この出力が符号化データＣＥｉ
である。剰余データＥｉの下位Ｍｉビットのみを出力す
るのは、剰余データＥｉがＭｉビットで表現できるから
である。多重化回路１１１は前記符号化データＣＪｉの
後ろに前記符号化データＣＥｉを接続して得られる符号
化データＣｉをビットシリアル形式で端子１１８より出
力する。以上の動作によりデータＤｉの符号化が実現さ
れる。

【００５０】予測誤差Ｓｉの最大値２５５、最小値−２
５５の属するカテゴリ番号Ｊｉは、そそれぞれ８、−８
である。この場合（表１）より剰余データの語長Ｍｉは
７となり、これに前記フラグＧの１ビットを併せれば、
入力データＤｉの語長と同じ８ビットとなる。従ってフ
ラグＧと剰余データとを送る代わりに入力データを伝送
しても伝送効率は変わらない。しかし、入力データＤｉ
をそのまま伝送する方が伝送誤りに強くできるので本実
施例においては、カテゴリ番号の絶対値が８の場合、例
外処理として剰余データ、フラグＧの代わりに入力デー
タＤｉを必要最小限の語長（入力データのダイナミック
レンジを表わすことのできる必要語長で、本実施例では
８ビット）でそのまま（またはコード変換等の符号化を
行なってもよい）伝送している。

【００５１】復号装置において、端子１１２からの符号
化データＣｉは一時的にバッファメモリ１１９に蓄えら
れる。

【００５２】まず復号回路１２０は、バッファメモリ１
１９より符号長を判定しながら前記符号化データＣＪｉ
を読み込んで復号し、読み込んだ符号の符号語長Ｌ１と
カテゴリ番号Ｊｉとを出力する。バッファメモリ１１９
は前記符号語長Ｌ１を受け取って前記符号化データＣＪ
ｉに続く前記符号化データＣＥｉの先頭位置を求め、そ
の内部に有する読み出しポインタにセットする。

【００５３】続いて復号回路１２１は、復号回路１２０
からの前記カテゴリ番号Ｊｉより（表１）に示す剰余デ
ータＥｉの語長Ｍｉを求め、バッファメモリ１１９より
Ｍｉビットの前記符号化データＣＥｉを読み込み、上位
にデータ０を付加してビットパラレル形式のデータであ
る剰余データＥｉを再生する。

【００５４】バッファメモリ１１９は復号回路１２１か
らの前記語長Ｍｉを受け取って前記符号化データＣＥｉ
に続く次の符号化データＣＪｉの先頭位置を求め、前記
読み出しポインタを更新して次のデータ復号に備える。

【００５５】変換回路１１４は例えばＲＯＭで構成で
き、前記カテゴリ番号Ｊｉより（表１）に示す予測誤差
範囲の上限値ＳＸｉと除数データＯＵｉを出力する。

【００５６】商データ計算回路１１５は前記剰余データ
Ｅｉ、前記ＳＸｉおよび予測回路１１８からの予測値Ｐ
ｉとを用いて式（数７）の右辺に示す計算を行ない、そ
の整数部である商データＮｉを出力する。

【００５７】合成回路１１６は前記商データＮｉ、前記
除数データＯＵｉおよび前記剰余データＥｉを入力と
し、式（数３）に示す計算を行なってデータＤｉを再生
し、端子１１７より出力する。

【００５８】予測回路１１８は、符号化装置内の予測回
路１０２と同じ構成であり、前記データＤｉを入力とし
て前記予測値Ｐｉを出力する。

【００５９】以上の動作によりデータＤｉの復号が実現
される。なお、カテゴリ番号の絶対値が８の場合、例外
処理としてフラグＧ、剰余データＥｉの代わりに入力デ
ータＤｉが直接伝送されているので、これをそのまま出
力する。この場合、復号に予測値Ｐｉを必要としないの
で、誤り伝搬を生じていてもこれ以後の復号出力には誤
り伝搬を生じない。

【００６０】次に具体的にデータ例をあげて本発明の動
作、効果を説明する。符号化装置においてこれより符号
化する入力データＤｉが４６、すでに符号化の完了した
１つ前の入力データＤ_i-1 が３５であるとする。前記予
測回路１０２は予測値Ｐｉ＝Ｄ_i-1 ＝３５を出力する。
前記減算回路１０３において予測誤差Ｓｉ＝４６−３５
＝１１が得られる。前記分類回路１０４において前記予
測誤差Ｓｉ＝１１より（表１）に従ったカテゴリ番号Ｊ
ｉ＝４が得られる。

【００６１】変換回路１０５において前記カテゴリ番号
Ｊｉを（表１）に従って２のべき乗である除数データＯ
Ｕｉまたはその指数部データＭｉ＝３を出力する。剰余
演算回路１０６はデータＤｉを除数データＯＵｉ＝２^Mi
＝８で割った剰余データＥｉ＝６を出力する。除数デー
タＯＵｉは２のべき乗であるので通常の除算を行なう必
要はなく、データＤｉの下位Ｍｉ＝３ビットのみを取り
出すのみで剰余データＥｉが得られる。

【００６２】符号化回路１０９において前記カテゴリ番
号Ｊｉはハフマン符号化される。Ｊｉ＝４またはＪｉ＝
−４を表すハフマンコードが２進数３ビット長の”１０
１”（以下において２進符号は””で囲んで示す。）と
すれば、カテゴリ番号Ｊｉ＝４の符号化コードＣＪｉ
は”１０１０”となり、ビットシリアル形式で出力され
る。最後に付加された１ビットのデータ”０”はカテゴ
リ番号の正負を表すフラグＧで、カテゴリ番号が正であ
ることを示している。

【００６３】符号化回路１１０において前記剰余データ
Ｅｉ＝６はその下位Ｍｉ＝３ビットがビットシリアル形
式で出力されて符号化データＣＥｉ”１１０”となる。
多重化回路１１１において前記符号化データＣＪｉ”１
０１０”の後に前記符号化データＣＥｉ”１１０”が付
加されて符号化データＣｉ＝”１０１０１１０”とな
り、その左端（最上位ビット）からビットシリアル形式
で端子１１８より出力される。

【００６４】復号装置において端子１１２からの符号化
データは一旦バッファメモリ１１９にビットシリアル形
式で蓄えられる。現在データＤ_i-1 ＝３５まで復号が完
了しており、これより符号化データＣｉよりデータＤｉ
を復号するものとする。

【００６５】復号回路１２０はバッファメモリ１１９内
のポインタが示すメモリアドレスよりビットシリアル形
式で符号化データＣｉを読み込む。復号回路１２０は符
号化データＣｉの先頭ビットより”１０１”まで読み込
んだ時点で符号化データＣＪｉの符号長ＬＪが４ビット
であることが検知でき、さらにＪｉが０でない場合付加
されている１ビットのフラグＧを読み込む。すなわち、
４ビットの符号化データＣＪｉ＝”１０１０”すべてが
読み込まれる。フラグＧ＝０はカテゴリ番号Ｊｉが正で
あることを示すので、復号回路１２０はカテゴリ番号Ｊ
ｉ＝４を出力する。

【００６６】続いて復号回路１２１は、前記復号された
カテゴリ番号Ｊｉ＝４を受けて（表１）にしたがってＭ
ｉ＝３ビット分前記バッファメモリ１１９からデータを
読み込むことにより符号化データＣＥｉ＝”１１０”を
得、これをパラレル形式に変換し、上位ビットに０を付
加することにより剰余データＥｉ＝６を得、出力する。
なおバファメモリ１１９のポインタは更新されて次の符
号化データＣ_i+1 の先頭メモリ番地を示している。

【００６７】変換回路１１４は（表１）に従ってカテゴ
リ番号Ｊｉ＝４のカテゴリにおける予測誤差範囲の上限
値ＳＸｉ＝１５および２のべき乗である除数データＯＵ
ｉの指数部Ｍｉを出力する。

【００６８】商データ計算回路１１５は、予測回路１１
８からの予測値Ｐｉ＝Ｄ_i-1 ＝３５と前記上限値ＳＸｉ
＝１５とを加算した後、前記剰余データＥｉ＝６を減算
し、さらに除数データＯＵｉ＝２^Mi＝８で除算して商デ
ータＮｉ＝５を得、出力する。

【００６９】合成回路１１６は前記商データＮｉ＝５に
除数データＯＵｉ＝２^Mi＝８を掛けてオフセットＦｉを
得、これに剰余データＥｉ＝６を加算することにより復
号の完了したデータＤｉ＝４６を得、端子１１７より出
力する。以上でデータＤｉの復号が完了する。

【００７０】ところで除数データＯＵｉは２のべき乗で
あるので、除算回路１２４は通常の除算を行なう必要は
なく、データＤｉの下位Ｍｉ＝３ビットを除去すること
により商データＮｉが得られ、乗算回路１２５は通常の
乗算を行なう必要はなく、商データＮｉの下位にＭｉビ
ットの０を付加するだけで乗算結果であるオフセットＦ
ｉが得られる。さらに加算器１２６において一方の入力
である剰余データＥｉは下位Ｍｉビット以外は０であ
り、他方の入力であるオフセットＦｉはその下位Ｍｉビ
ットが０であるので、通常の加算を行なう必要はなく、
オフセットＦｉの下位Ｍｉビットを剰余データＥｉの下
位Ｍｉビットで置き換えるだけでよい。従って除算器１
２４、乗算器１２５、加算器１２６はまとめて極めて簡
単な回路すなわち加算器１２３の出力の下位Ｍｉビット
を剰余データＥｉの下位Ｍｉビットで置き換え、これを
復号済みのデータＤｉとして出力する回路で実現でき
る。

【００７１】つぎに１つ前のデータＤ_i-1 ＝３６が伝送
誤りによって比較的誤差の小さい値の３１と復号されて
いた場合の復号を考える。予測値Ｐｉ＝Ｄ_i-1 であるの
で、従来の予測符号化であれば必ず誤り伝搬を生じる。
しかしながら実際に本発明の高能率符号化方法の復号を
行なってみるとＤｉ＝４６と正しい結果が得られる。す
なわち誤り伝搬を生じていない。これは復号のため（数
７）または（数５）または（数６）を用いて商データＮ
ｉを求めるが、これらの式で使用する予測値Ｐｉが符号
化時の予測値とある範囲の誤差を有していても正しい商
データＮｉが得られるからである。（数７）によればＤ
ｉ＝４６の場合予測値Ｐｉが３１以上３８以下であれば
正しい商データＮｉ＝５が得られることがわかる。

【００７２】以上のように、本実施例によれば必ずしも
誤り伝搬を生じないので伝送誤り耐性を大幅に改善でき
る。さらに予測誤差の最大値、最小値の属するカテゴリ
においては剰余データＥｉ、フラグＧの代わりに入力デ
ータＤｉを送るので、より伝送誤り耐性を強化できる。
また除数データを２のべき乗とすることにより、本発明
の符号化装置は従来の予測符号化装置と同程度の小さな
回路規模で実現できる。

【００７３】上記の実施例においては剰余データを単純
な２進符号のままその下位Ｍｉビットを切り出して符号
化していたが、別のコードに変換して出力してもよい。

【００７４】予測に用いる復号値が伝送誤りによってか
なり大きな誤差を有する場合、符号化時と同じ予測方法
では誤差の大きい予測値Ｐｉしか得られず、もはや正し
い復号値は得られない。

【００７５】しかし、伝送誤りの影響を受けていない別
の復号値を用いる予測方法、すなわち符号化時とは異な
った予測方法により誤差の小さい予測値Ｐｉ’が得られ
れば、正しい復号が可能である。なぜなら本発明の符号
化方法は予測誤差の上位ビット情報（カテゴリ番号Ｊ
ｉ）と符号化するデータの下位ビット情報（剰余データ
Ｅｉ）とを符号化して伝送しており、（数３）において
ただ１つの未知数である商データＮｉを求めれば、正し
い復号データＤｉが得られるからである。特に除数デー
タＯＵｉ大きい場合、商データＮｉの存在範囲が狭くな
るのでその決定が容易となる。

【００７６】以上の実施例においては可逆な符号化を行
なったが、例えば予測誤差が大きいところでは、剰余デ
ータＥｉの下位ビットを丸めて伝送することにより、非
可逆な符号化方法も可能である。この場合、符号化装置
と復号装置における予測値を一致させるため、符号化装
置内にローカルの復号装置を設けその復号データより予
測値を作成する必要がある。本実施例のような可逆な符
号化においても前記ローカルの復号装置を設ける構成が
可能であることはもちろんである。

【００７７】また本発明はこれら実施例に限定されるも
のではなく、予測方法は各種方法が適用でき、エントロ
ピー符号化方法として算術符号化等も適用できる。

【００７８】

【発明の効果】以上のように、本発明は予測誤差の上位
ビット情報と入力データの下位ビット情報とを伝送する
ことを特徴とする高能率符号化方法で、符号化効率を低
下させることなく、伝送誤り耐性を大幅に向上できるも
のであり、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高能率符号化方法およびその復号方法
を用いた一実施例における符号化装置および復号装置の
ブロック構成図である。

【符号の説明】

１０１符号化するデータＤｉの入力端子１０２予測回路１０３減算回路１０４分類回路１０５変換回路１０６剰余演算回路１０７符号化回路１０８符号化データＣｉの出力端子１１２符号化データＣｉの入力端子１１３復号回路１１４変換回路１１５商データ計算回路１１６合成回路１１７復号済みのデータＤｉの出力端子１１８予測回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H03M 7/30 G06T 9/00 H04B 14/06 H04N 1/41 H04N 7/32

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】標本化量子化された信号を入力データと
し、前記入力データの予測値を得、前記入力データと前
記予測値との差である予測誤差を求める第１のステップ
と、前記予測誤差をその大きさに応じて分類し該当する
カテゴリを表わすカテゴリ番号を出力する第２のステッ
プと、前記該当するカテゴリの範囲を規定する所定の上
限値と所定の下限値との差より大なる所定値を除数とし
て前記入力データを除算して剰余を得る第３のステップ
と、前記カテゴリ番号と前記剰余とを可変長符号化して
出力する第４のステップとを備え、前記第４のステップ
が、前記予測誤差の最大値の属するカテゴリ番号と、前
記最小値の属するカテゴリ番号に対し同一の符号語割り
当てを行ない、前記予測誤差がその最大値または最小値
の属するカテゴリに分類される場合、前記第４のステッ
プは、剰余データに代えて前記入力データを直接符号化
し、出力することを特徴とする高能率符号化方法。
【請求項２】第３のステップが、除数を上限値と下限
値の差に１を加えた値とし、かつ前記除数が２のべき乗
となるように各カテゴリの上限値と下限値とを設定する
ことを特徴とする請求項１記載の高能率符号化方法。