JPH01256278A - 予測符号化システム - Google Patents

予測符号化システム

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JPH01256278A
JPH01256278A JP63084254A JP8425488A JPH01256278A JP H01256278 A JPH01256278 A JP H01256278A JP 63084254 A JP63084254 A JP 63084254A JP 8425488 A JP8425488 A JP 8425488A JP H01256278 A JPH01256278 A JP H01256278A
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JP
Japan
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circuit
code
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difference
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JP63084254A
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Akio Aoki
昭夫 青木
Yoshiki Ishii
芳季 石井
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Canon Inc
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M3/00Conversion of analogue values to or from differential modulation
    • H03M3/04Differential modulation with several bits, e.g. differential pulse code modulation [DPCM]
    • H03M3/042Differential modulation with several bits, e.g. differential pulse code modulation [DPCM] with adaptable step size, e.g. adaptive differential pulse code modulation [ADPCM]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は入力値と予測値との差分値を符号化する予測符
号化システムに関するものである。
〔従来の技術〕
従来より例えば画像信号等の情報量の多い信号を標本化
して得たデータを伝送する場合に用いられる高能率符号
化方式として、例えば差分PCM (PulseCo 
d e  M o d n I a t i o n 
)方式(以後DPCMと記す)が一般によく知られてい
る。前記DPCMは、既に符号化された標本点の値から
現在符号化の対象としている標本点の値を予測し、その
予測値と本来の値との差(予測誤差)を符号化する方式
であり、画像信号などのように近接する標本点における
値同志の相関が大きい信号に対しては、予測誤差信号の
発生分布の偏り等を考慮して非線形な量子化を行うこと
により高能率な符号化を行う事ができる。
第6図は従来の予測符号化回路の概略構成を示したもの
である。ここでは予測方法として前値予測を行う場合に
ついて説明する。第6図に示す前値予測符号化回路は入
力端子601、減算回路602、非線形量子化回路60
3、および局部復号回路604、出力端子609より構
成される。入力端子601には、ディジタル化された情
報信号が入力され、該入力値aは減算回路602の■端
子へ入力される。減算回路602のe端子へは、局部復
号回路604で形成された前値予測値Cが入力され、減
算の結果として、入力値aと前値予測値Cとの予測誤差
すが出力される。非線形量子化回路603では入力値a
が画像信号より得られたものである場合には前記予測誤
差すの分布がほぼラプラス分布で近似できることを利用
して非線形量子化が行われ、符号dを局部復号回路60
4、および出力端子609へ出力する。604に示す破
線で囲まれた部分は、局部復号回路であり、その中の代
表値設定回路608は前記符号dの各量子化ステップに
対応した代表値eを出力する。
そして、この代表値が加算回路607で前値予測値Cと
加算されることにより上記符号dの復号値fが出力され
、遅延回路606で、例えば1サンプル期間分遅延され
た後、予測係数乗算回路605にて予測係数a (0<
a≦1)が乗ぜられ、次の前値予測値Cが作られる。ま
た、復号化回路は、第6図に示した符号器中の局部復号
回路と同様の構成で実現でき、値fを出力端子に送出す
ることにより、復号が行える。
以上、説明した予測符号化によって、通常8ビツト/サ
ンプルからなるデータ(第6図中のaに相当)を4〜5
ビツト/サンプルのデータ(第6図中のdに相当)に圧
縮して伝送でき、伝送ビット・レートの低減が可能とな
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
近年、画像信号の更なる精細化に伴い、伝送信号が更に
広帯域化している。これに伴い更に高い圧縮率の符号化
方式の構築が望まれている。これに対し本出願人は先に
出願した特願昭62−36201号にて、複数の異なる
差分値に同一の符号を付与する手法により、更に高い圧
縮率の符号化を実現するという提案を行った。
本発明は上記提案を更に改良し、圧縮率をそのままに更
に原信号に忠実な符号が得られる予測符号化システムを
提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
かかく目的下に於いて、本発明によれば、入力値のダイ
ナミックレンジを制限するリミッタと、該リミッタの出
力と予測値との差分値を演算する差分器と、前記制限さ
れたダイナミックレンジに対応する値だけ異なる2つの
差分値に同一符号を割当てる量子化器と、該量子化器の
出力を用いて新たな予測値を演算する予測器とを具える
予測符号化システムが提示される。
〔作 用〕
ダイナミックレンジに対応する値だけ異なる2つの差分
値に同一符号を割当てる場合、その2つの差分値のうち
重要な値の方に合わせて量子化ステップを設定する必要
があるため全く重要でない値についても比較的細かい量
子化ステップで量子化することがおこり得る。そこで、
上述の如(入力値のダイナミックレンジを制御すれば、
細かく量子化する必要のない値を量子化することがない
ためダイナミックレンジ内での量子化ステップが小さく
なり、原信号に忠実な符号が得られる。また制限レンジ
外の値は発生確率の低さにより制限レンジ内の最大もし
くは最小値と置換しても大きな問題とならない。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第1図は本発明の予測符号化伝送システムの一実施
例として、8ビツトのデータを、4ビツトの符号に圧縮
し送信する符号化装置の概略構成を示す図であり、第2
図はこの符号化装置の、符号判定型復号回路の概略構成
を示す図である。また、第3図には、この符号化装置で
得た符号を復号する復号化装mの概略構成を示す。
第1図に於いて、入力端子101には8ビツトの画像デ
ータが入力され、リミッタ108により所定のレンジ内
、例えば16〜235に制限され、減算回路102に於
いて、予測係数乗算回路103から出力される予測値と
の差分値(予測誤差)が算出される。この予測誤差は、
符号多重型量子化回路104に供給される。量子化回路
104に於いては、正負を示す符号を含む9ビツトの予
測誤差データを、表1に例示する様な、正負を重ね合わ
せて同じ符号を割り当てた量子化特性に基づき、4ビツ
トに量子化し、出力端子105より出力すると共に、符
号判定型復号回路106に供給する。
表1に示す量子化特性は、−219〜219の値をとる
予測誤差に対して、過去の復号値を用いて正負の判定を
行い、代表値を一つ選択できるテーブルの一例であり、
正負の各量子化ステップを1つずつ計2つの量子化ステ
ップに4ビツトの符号を1つ付与することにより、5ビ
ツト相当の量子化ステップ数による符号化を実現できる
ものである。
このテーブルは、同一符号に割り当てる正負の2つの分
割領域が、制限されている復号値のダイナミック・レン
ジ(例えば220)に相当するレベル差を持つように設
定されており、領域下端を量子化代表値とするアンダー
シュート型となっているために、正負の代表値による復
号結果は220のレベル差を持ち、常に一方しかダイナ
ミックレンジ(“0〜219”)内に入らない。これに
より後述する様に差分値の正負の判定が可能となる。ま
た、画像信号の場合0近辺の差分値が重要であり、非線
形特性の重ね合わせを実現する為に、正負とも中央で折
り返した対称構造となっているものである。
符号判定型復号回路106では、予測係数乗算回路10
3の出力である予測値を用いて、前記量子化回路104
の出力する符号の復号を行い、復号値を遅延回路107
に供給する。復号値は遅延回路107で所定期間(例え
ばlサンプル期間分)遅延された後、予測係数回路10
3で予測係数を乗ぜられ予測値として前記減算回路10
2、および前記符号判定型復号回路106に供給される
表    1 ここで、第2図により、符号判定型復号回路106の動
作を説明する。端子201には符号多重化された量子化
回路104の出力する4ビツトの符号が入力され、+側
代表値設定回路202及び、−側代表値設定回路203
に供給される。202,203の出力である正負の代表
値は、加算回路205. 206に於いて、端子204
より供給される予測値に各々加算され、正負の復号値と
して選択回路207に供給される。代表値設定回路20
2,203の出力は常に’220”のレベル差を保って
いるため、207に供給される正負の復号値に常に一方
が8ビツト(“0〜255”)の中の制限されたダイナ
ミック・レンジ“16〜235”から外れている。よっ
て、正負の復号値でレンジ内にある方を選択すれば、符
号多重化された入力より、正しい復号値が得られる。こ
のため、+側加算回路205より出力される復号値デー
タのレベルを比較器209でしきい値“236”と比較
し、その出力信号によって選択回路207を制御して正
負の復号値を選択し、端子208より出力する。
ここで、この実施例に於ける符号判定動作について具体
例を挙げて説明する。今、予測値が“100”、現入力
値が“150“である場合を考える。予測誤差は“+5
0”であるから、符号多重型量子化回路104に於いて
は、表1に示されるように4ビツトの量子化値データと
して“5”が出力される。符号判定型復号回路106に
於いては、+側復号値データは“136”、−側復号値
データは“−84”となるため適正ダイナミック・レン
ジ内である“136”が復号値として選択される。同様
に現入力値が“50”で、予測誤差が“−50”である
場合、量子化回路104の出力は”1ビとなる。この場
合、+側復号値データは“284”、−側復号値データ
は“64”となるため適正ダイナミック・レンジ内であ
る“64″が選択される。
次に第1図に示した符号化装置にて符号化され伝送され
た符号を復号する復号化装置について、第3図を用いて
説明する。前記符号化装置により符号化された4ビツト
の符号は、入力端子301に入力され、+側代表値設定
回路302及び、−側代表値設定回路303に供給され
る。302.303の出力である正負の代表値は、加算
回路304,305に於いて、予測系数乗算回路309
より供給される予測値に各々加算され、正側負側の復号
値として選択回路306に供給される。代表値設定回路
302゜303の出力は、前記符号の特性により常に“
256“のレベル差を保っているため、選択回路306
に供給される正負の復号値は常に一方が制限されたダイ
ナミック・レンジ″16〜235″から外れている。
よって、正負の復号値でレンジ内にある方を選択すれば
、前記符号の正しい復号値が得られる。このため、+側
加算回路304より出力される復号値を比較器310で
しきい値“236”と比較し、その出力によつて選択回
路306を制御して正負の復号値の一方を選択し、8ビ
ツトの復号値を出力端子307より出力する。また、こ
の復号値は遅延回路308に供給され、1サンプル期間
遅延されて、予測係数乗算回路309に送出される。予
測係数乗算回路3o9では、遅延された復号値に予測係
数を乗じて予測値を算出し、後の入力される符号の復号
を行うために加算回路304. 305に供給する。以
上のような構成により復号化装置が実現できる。
本発明のもう一つの実施例として、正負の量子化代表値
以外に符号判定代表値を用いた符号化装置の例を、前例
と同様に8ビツト入力、4ビツト出力の例を用いて説明
する。
この符号化装置全体の概略構成は前例と同様に第1図で
表される。前例と異なる符号多重型量子化回路特性を表
2に、符号判定型復号回路の概略構成を第4図に、復号
装置の概略構成を第5図に示す。
表2に示す量子化特性は、前例の表1によって実現され
た符号判定動作に加えて、表1では分割領域下端に限定
された量子化代表値を、各分割領域内で任意に選べるよ
うになっている。このために、正負のテーブルを“22
0″のレベル差を持たせて重ね合わせたものをルベル、
シフトした形になっており、同一符号に割り当てられる
正負の2つの領域の最小レベル差(−側上端〜+側下端
)が“220”以上になる。この場合の符号判定には、
領域端の加算結果を用いればよく、ここでは+側の分割
領域下端を符号判定値と呼ぶことにする。
第4図は表2の正負の代表値及び、符号判定値を用いた
符号判定型復号回路2を示す。端子401からの符号多
重化された4ビツトの符号は、正負の代表値設定回路4
02.403及び符号判定値設定回路404に供給され
る。各設定回路の出力は加算回路406.407,40
8に於いて、端子405より供給される予測値に加算さ
れ、406,407からは各々正負の復号値が選択回路
409に供給される。この選択回路の出力は、加算回路
408に於ける符号判定値と予測値の加算結果を“23
6″と比較器411で比較し、その出力信号によって、
前例と同様の符号判定原理に基づき正負の符号値より選
択され、端子410より出力される。
表   2 ここで、この実施例に於ける符号判定動作について具体
例を挙げて説明する。今、予測値が“100”、現入力
値が“150”である場合を考える。予測誤差は“+5
0”であるから、符号多重型量子化回路104に於いて
は、表2に示されるように4ビツトの符号として“5″
が出力される。符号判定型復号回路106に於いては、
符号判定値が“32”となり加算結果がダイナミック・
レンジ内であるため、+側復号値が適正であると判定さ
れ+側復号値の“142”が選択される。同様に現入力
値が“50”である場合、予測誤差は“−50″である
から量子化回路104より出力される符号は“11”と
なる。この場合、符号判定値は“188”で加算結果が
オーバー・レンジするためキャリー信号が発生し、−側
復号値の58″が選択される。
次にこの場合の復号化装置について、第5図を用いて説
明する。
第2の実施例における符号化装置により得た符号は、入
力端子501に入力され、正負の代表値設定回路502
. 503及び符号判定値設定回路504に供給される
。各設定回路の出力は加算器505.506゜507に
於いて、予測係数乗算回路511より供給される予測値
に加算され、505,506からは各々正負の復号値が
選択回路508に供給される。この選択回路の出力は、
加算回路507に於ける符号判定値と予測値との加算結
果のキャリー信号によって、前例と同様の符号判定原理
に基き正負の復号値より選択され、出力端子509より
出力される。同様に、この復号値は遅延回路510に供
給され、lサンプル期間遅延されて、予測係数回路51
1に送出される。予測係数回路511では、遅延された
復号値に予測係数を乗じて予測値を算出し、後の符号の
復号を行うために加算回路505,506,507に供
給する。以上のような構成により復号化装置が実現でき
る。
尚、上記実施例では8ビツトのディジタル情報データを
4ビツトに圧縮符号化し伝送する場合を述べているが、
このビット数は適宜決定出来るものであり、入出力段に
A/D、D/A変換器を設けることにより、アナログ信
号の圧縮に用いることができるのは勿論である。又、表
11表2に示された符号多重型の量子化特性は唯一のも
のではなく、前述の符号判定原理を満足すれば任意に設
定できるものである。
また、入力端子101に入力される8ビツトのデータが
帯域制限されている場合には符号多重型量子化器におい
て同一符号に割当てる正負の2つの分割領域を帯域制限
後のダイナミック・レンジ(“220”よりも小さい)
に相当するレベル差を持つように設定すれば代表値の決
定が行えるものである。
〔発明の効果〕
以上説明して来た様に本発明によれば伝送ビット・レー
トを増加させずに符号化情報の質的向上を図る事が出来
る予測符号化システムを提供する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての符号化装置の概略構
成を示す図である。 第2図は第1図における符号判定型復号回路の概略構成
を示す図である。 第3図は第1図及び第2図の装置に対応する復号化装置
の概略構成を示す図である。 第4図は第1図における符号判定型復号回路の別の概略
構成を示す図である。 第5図は第1図及び第4図の装置に対応する復号化装置
の概略構成を示す図である。 第6図は従来の予測符号化伝送装置の概略構成を示した
図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力値のダイナミックレンジを制限するリミッタ
    と、該リミッタの出力と予測値との差分値を演算する差
    分器と、前記制限されたダイナミックレンジに対応する
    値だけ異なる2つの差分値に同一符号を割当てる量子化
    器と、該量子化器の出力を用いて新たな予測値を演算す
    る予測器とを具える予測符号化システム。
  2. (2)前記予測器は前記量子化器の出力する符号から2
    種類の代表値を設定し、該2種類の代表値と予測値から
    2種類の局部復号値を形成すると共に、該2種類の局部
    復号値の一方を選択し、該選択された局部復号値から新
    たな予測値を導出することを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項記載の予測符号化システム。
JP63084254A 1988-04-06 1988-04-06 予測符号化システム Pending JPH01256278A (ja)

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