JPH02135887A - 符号化及び復号化装置 - Google Patents

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］ 本発明は標本値とその予測値との差分値を符号化する符
号化装置、及びその差分値を符号化してなる符号化コー
ドを復号する復号化装置に関するものである。

［従来の技術］ 画像情報、音声情報等をディジタル化して伝送するに際
しては、伝送コストを節約するために伝送する情報量を
削減する符号化が行なわれる。また、符号化して送られ
た情報を元の状態に度すために復号化が行われる。

符号化方法の１つに差分符号化（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉ
ａｌＰｕｌｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；以
下、ＤＰＣＭという）があり、隣接する標本値間の相関
性を利用して情報量の圧縮を行っている。具体的には、
符号化された標本値を一旦復号し、その復号値（局部復
号値）を用いて次の標本値に対する予測値を求め。

その復号値を用いて次の標本値に対する予測値を求め、
この予測値と入力標本値との差分を量子化して符号化す
る方法がとられている。

第４図は最も簡単な前値予測符号化を行う従来の符号化
装置の構成を示すブロック図である。

第４図において、１０は符号化の対象となる標本値ｘｉ
か入力される入力端子、１２は標本値Ｘ、と予測値Ｐ、
との差分をとる減算器、１４は減算器１２からの差分値
の量子化を行う量子化器、１６は量子化器１４よりのＤ
ＰＣＭコードＹ、を出力する出力端子、１８は量子化器
１４の出力を入力としてＤＰＣＭコードＹ、を差分値に
復号する逆量子化器、２０はＤ型フリップフロップ２４
の出力する予測値Ｐ、と逆量子化器１８より出力される
差分値（量子化代表値）との加算を行う加算器、２２は
加算器２０の出力する局部復号値Ｘ、の振幅を入力標本
値Ｘ、のダイナミックレンジ内に制限するリミッタ、２
４はリミッタ２２より出力される局部復号値Ｘ、を次の
標本値Ｘ、４１の予測値Ｐ、や１として減算器１２へ印
加するＤ型フリップフロップである。

次に、第４図の構成の動作について説明する。

入力端子１０に入力された標本値Ｘ、は減算器１２に印
加され、この減算器１２によって予測値Ｐ、を減算する
。減算器１２より出力される差分値は量子化器１４によ
って量子化され、ＤＰＣＭコードＹ、として出力端子１
６に出力される。量子化器１４の出力は逆量子化器１８
に入力され、ここてＤＰＣＭコードＹ、か差分値に復号
された後、加算器２０に出力される。

加算器２０では逆量子化器１８からの量子化代表値にＤ
型フリップフロップ２４より出力される前値子０値Ｐ、
が加算され、これにより差分値（量子化代表値）か標本
値（局部復号値）に復元される。復元された標本値（局
部復号値）は、リミッタ２２てその振幅か所定のレンジ
に制限された後、Ｄ型フリップフロップ２４に印加され
る。

Ｄ型フリップフロップ２４はリミッタ２２より出力され
る局部復号な、クロックに同期して出力し、次の標本値
に対する予測値Ｐ、。、として減算器１２及び加算器２
０に印加する。

一般に、予測値の差分値の分布は小さな値の部分に偏っ
ており、差分値を非線形量子化により符号化して伝送す
ることにより情報量の削減が可能になる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の符号化及び復号化装置においては、
入力標本値のとり得る値の範囲（ダイナミックレンジ）
かＯ〜（ｎ−１）で、その幅はｎレベルとすると、差分
値のダイナミックレンジ（−ｎ＋１）　〜（ｎ−１）と
なり、その幅は（２ｎ−１）レベルとなり、入力標本値
のダイナミックレンシの約２倍になる。尚、本明細書て
は説明の都合上、とり得る値の範囲をダイナミックレン
ジ、とり得る値の幅をダイナミックレンジ幅と区別して
表現する。その結果、量子化特性を非線形特性とした場
合、予測値から離れた部分の量子化誤差（量子化前の差
分値と量子化後の差分値との差）の最大値は非常に大き
な値となり、差分値の大きなエツジ部分での画質劣化（
エツジビジネス）の大きな要因になっていた。

一方、上記の劣化を少なくするため、量子化特性を線形
特性に近づけると、予測値近傍の量子化誤差か増加し、
平坦部において再生画像のざらつき（グラニュラ−ノイ
ズの増加）を生じさせたり、あるいは人の顔のように緩
やかにレベルか変化するところで、あたかも地図の等高
銀のような輪郭（偽輪郭）を発生させたりするため、画
質が劣化してしまうという問題があった。

この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、量子化特性を非線形にした場合でも、標本値のエツ
ジ部分及び平坦部の劣化を低減できる符号化及び復号化
装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ かかる目的下において本発明によれば、入力標本値とそ
の予測値との差分値を符号化する符号化装置において、
前記差分値のダイナミックレンジのレンジ幅の異なる第
１．第２の量子化特性を選択的に用いて符号化する符号
化手段を有する構成としている。

また本発明によれば、入力標本値とその予測値との差分
値を該差分値のダイナミックレンジのレンジ幅の異なる
第１．第２の量子化特性を選択的に用いて符号化してな
る符号化コードを復号する復号化装置において、前記第
１．第２の量子化特性に対応する第１．第２の逆量子化
特性を選択的に用いて前記符号化コードを前記差分値を
示す量子化代表値に変換する変換手段と、該代表値を用
いて前記標本値の復号値を得る復号手段とを具える構成
とした。

［作用］ 上述の如き構成の符号化装置によれば１通常は第１の量
子化特性にて符号化を行うことによって量子化ステップ
を小さく設定できるのて、平坦部におけるグラニュラ−
ノイズやエツジビジネスの発生を防止できる。また、エ
ツジ部の勾配過負荷の影響は第２の量子化特性にて符号
化を行うことにより軽減できる。

また、本発明の復号化装置によれば、通常は第２の逆量
子化特性にて復号な行うことによって量子化誤差を小さ
く抑え、エツジ部にて勾配過負荷か発生した時には第２
の逆量子化特性による復号な行うことにより、その影響
を軽減できる。

［実施例］ 第１図はこの発明の符号化装置の一実施例の主要構成を
示すブロック図であり、第２図は本発明の復号化装置の
実施例を示すブロック図である。

尚、第１図においては、第４図と同一であるものは同一
引用数字を用いたので、以下においては重複する説明を
省略する。

第１図に示すように、本実施例では量子化器１４よりの
ＤＰＣＭコードが差分値（量子化代表値）のレンジ端を
示すコードであるか否かを判定するレンジ端判定回路２
６より出力される判定信号し、に従い、量子化器１４．
逆量子化器１８の特性を制御するところに特徴がある。

第１図において、入力端子１０より入力された標本値Ｘ
、は減算器１２によって予測値Ｐ五との差分値がとられ
、この差分値か量子化器１４へ印加される。量子化器１
４はＤ型フリップフロップ２８より出力される判定信号
し、−１に従って、前画素のＤＰＣＭコードが量子化代
表値のレンジ端を示す時にはダイナミックレンジを制限
することなく差分値を線形量子化し、それ以外の場合に
は差分値のレンジを制限して非線形量子化を行う。

該量子化器１４はＤＰＣＭコードＹ□を逆量子化器１８
及びレンジ端判定回路２６へ出力する。

逆量子化器１８はＤ型フリップフロップ２８より与えら
れる判定信号に基づいて量子化器１４の量子化特性を判
別し、入力されるＤＰＣＭコードに対応する量子化代表
値（量子化された差分値）を加算器２０へ印加する。加
算器２０は逆量子化器１８より与えられる量子化代表値
に予測値Ｐ。

を加算し、その出力（局部復号値）をリミッタ２２へ出
力する。リミッタ２２は加算器２０で得た局部復号値Ｘ
、が入力標本値の最大値以上の場合は入力標本値の最大
値に制限し、入力標本値の最小値以下の場合は入力標本
値の最小値となるように制限し、Ｄ型フリップフロップ
２４へ送出する。Ｄ型フリップフロップ２４はリミッタ
２２より与えられた局部復号値Ｘ、を次のクロックで予
測値Ｐ、や、として減算器１２へ送出する。

一方、レンジ端判定回路２６は量子化器１４より印加さ
れるＤＰＣＭコードが差分値のレンジ端（即ち、量子化
代表値の上限または下限を示す値）かどうかを判定する
。仮にレンジ端であった場合には”Ｈ″レベルなる判定
信号り、をＤ型フリップフロップ２８へ送出する。Ｄ型
フリップフロップ２８は次のクロックに同期して判定信
号Ｌ　＋−１を量子化器１４及び逆量子化器１８へ送出
し、量子化特性を切換える。また、この判定信号Ｌ１−
１は同時にレンジ端判定回路２６へも印加される。レン
ジ端判定回路２６は、前画素がレンジ端の場合、現画素
の量子化代表値がダイナミックレンジの制限を受けない
ような量子化特性にて量子化器１４で量子化されている
ので、レンジ端判定回路２６の出力を“Ｌ”レベルにす
る。そして次画素の差分値がダイナミックレンジの制限
された量子化特性で量子化されるようにする。

次に第２図の構成について説明する。この復号系には第
１図の符号系の出力端子１６から出力されるＤＰＣＭコ
ードＹ、が伝送線、電話回線等の伝送路を介して接続さ
れる。

第２図において、５０はＤＰＣＭコード￥１の入力端子
、５２はＤＰＣＭコードＹ、を差分値（量子化代表値）
に変換する逆量子化器、５４は逆量子化器５２の出力す
る量子化代表値とＤ型フリップフロップ６０の出力する
予測値との加算を行う加算器、５６は加算器５４の出力
振幅を入力標本値Ｘ、のダイナミックレンジ内に制限す
るリミッタ、５８は復号値の出力端子、６０はリミッタ
５６より出力される復号値Ｘ、を次のクロックに同期し
て、予測値Ｐ、＋、とじて出力するＤ型フリップフロッ
プ、６２はＤＰＣＭコードＹ、及びＤ型フリ・ンプフロ
ツプ６４の出力する判別信号Ｌ　ｉ　−１に基づいて現
画素の差分値（量子化代表値）かそのダイナミックレン
ジ端に位置するか否かを判定して判定信号し、を出力す
るレンジ端判定回路、６４は判定信号し、を遅延して判
定信号し、−８をレンジ端判定回路６２及び逆量子化器
５２へ送出するＤ型フリップフロップである。

次に第２図の構成の動作について説明する。

入力端子５０より入力されたＤＰＣＭコードＹ、は逆量
子化器５２によって差分値の量子化代表値に変換され、
加算器５４に送られてＤ型フリップフロップ６０より与
えられる予測値Ｐ、に加算される。さらに加算器５４よ
り出力される復号値Ｘ、は、リミッタ５６で正規のレン
ジ内に制限され、復号値Ｘ、とじて出力端子５８及びＤ
型フリップフロップ６０へ印加される。Ｄ型フリ・ンプ
フロツプ６０は次に与えられるクロックによって復号値
！、を遅延し、次の画素の予測値Ｐ、。、として加算器
５４へ印加する。

一方、入力端子５０に入力されたＤＰＣＭコードＹ、は
レンジ端判定回路６２にも印加され、このレンジ端判定
回路６２によってＤＰＣＭコードＹ、及びＤ型フリップ
フロ・ンブ６４より印加される前画素のレンジ端判定信
号し、−１より現画素の差分値がレンジ端であるか否か
を判定し１判定信号し、をＤ型フリップフロップ６４へ
送出する。

Ｄ型フリップフロップ６４は次のクロックサイクルで逆
量子化器５２及びレンジ端判定回路６２へ判定信号し、
−１を送出する。逆量子化器５２は判定信号し、−１に
基づいて量子化特性が符号化側と一致するように量子化
特性を切換える。尚、レンジ端判定回路６２の判定信号
り、は符号化側と同様に前画素の判定信号Ｌ　＝１か”
Ｈ”レベルの場合に”Ｌ″レベルリセットされる。この
理由は第１図の符号化装置のレンジ端判定回路２６で説
明した理由と同様である。

以上のように、符号装置側のレンジ端判定回路２６及び
Ｄ型フリップフロップ２日の構成に対応してレンジ端判
定回路６２及びＤ型フリップフロップ６４を設けたこと
により、忠実な復号化が可能になる。

上述の如く構成することによって量子化しようとする差
分値のダイナミックレンジの幅を狭くできるので、量子
化ステップを小さく設定できる。

これに伴い、グラニュラ−ノイズ、偽輪郭等の平坦部の
画質劣化またはエツジビジネス等のエツジ部の画質劣化
を共に小さくてきる。

また、この時の勾配過負荷の影響は１画素のみとなるの
て、エツジ部の立上がりも急峻とすることかできる。

第３図は本発明の復号化装置の他の実施例の構成を示す
ブロック図である。本実施例においては、第２図の構成
で用いたものと同一であるものには同一引用数字を用い
たので、重複する説明を省略する。

本実施例の特徴とするところは、第２図の構成に加え、
ＤＰＣＭコードＹ、か示す差分値（量子化代表値）の正
、負を判定し、正負判定信号Ｍ。

を出力する正負判定回路６６、正負判定信号Ｍ。

を遅延して前画素の正負判定信号Ｍ、−１を出力するＤ
型フリップフロップ６８．勾配過負荷を検出し、現画素
の復号値を次画素の次号値で置換えるかどうかを判定す
る復号値置換判定回路７０．該復号値置換判定回路７０
の出力信号に基づいてリミッタ５６の出力またはＤ型フ
リップフロップ６０の出力を選択するスイッチ７２とを
付加したことにある。

勾配過負荷の有無の検出は、（ｉ）現画素のＤＰＣＭコ
ードが量子化代表値のレンジ端を示していること、（ｉ
ｉ）現画素と次画素の差分値の正負か一致する、の２つ
の条件で行い、前記２つの条件が満たされた時に勾配過
負荷有りと判定するのである。そして、勾配過負荷有り
と判定された時に。

勾配過負荷が生じた画素の復号値を勾配過負荷が収束し
ている次画素の復号値で置換え、勾配過負荷による画質
劣化を無くすようにしたのが本実施例である。

次に第３図の実施例の動作について説明する。

入力端子５０に入力されたＤＰＣＭコードＹ。

は、正負判定回路６６に印加される。正負判定回路６６
はＤＰＣＭコードＹ、が示す差分値の正。

負を判定し、負の場合には“Ｈ″を、それ以外では“Ｌ
”を正負判定信号Ｍ、としてＤ型フリップフロップ６８
及び復帰値置換判定回路７０へ送出する。Ｄ型フリップ
フロップ６８は正負判定信号Ｍ３を次のクロックで読出
し、復帰値置換判定回路７０へ正負判定信号Ｍ、−１と
して送出する。

復帰値置換判定回路７０にはＤ型フリップフロップ６８
よりの現画素の正負判定信号Ｍ、−１のほか、Ｄ型フリ
ップフロップ６４よりの現画素のレンジ端の判定信号し
、−１及び正負判定回路６６よりの次画素の正負判定信
号Ｍ、が入力されている。レンジ端の判定信号し、−１
か”Ｈ″レベル時にレンジ端を示すものとすると、前記
（ｉ）と（ｊｉ）の２条件は、 （ｉ）がＬ　ｉ−１””Ｈ”、（ｉｉ）がＭ　ｉ−Ｍ　
、−。

と表わせる。復帰値置換判定回路７０は（ｉ）と（ｉｉ
）の２つの条件か共に満たされた時にスイッチ７２か接
点ａ側に接続するように駆動する。スイッチ７２は通常
時には接点すに接続選択しており、Ｄ型フリップフロッ
プ６０の出力Ｘ、−１か復号値として出力されている。

勾配過負荷が生じた際には、スイッチ７２か接点すから
接点ａに切換えられ、次画素の差分値がダイナミックレ
ンジの制限を受けていないことにより勾配過負荷か収束
している次の画素の復号値Ｘｒか出力される０次のクロ
ックではレンジ端の判定信号し、−１かリセットされる
ため、前記（ｉ）の条件か満たされず、スイッチ７２は
接点すに接続され、同し復号値か出力され勾配過負荷が
除去される。

尚、前記の各実施例においては、前値子ＩＤＰＣＭを例
にしたが、これに限らず二次元側、三次元側あるいは適
応予測等の他の予測方式を用いることもできる。

［発明の効果］ 以上説明したように１本発明の符号化装置によれば、通
常は第１の量子化特性にて符号化を行うことによって量
子化ステップを小さく設定てきるので、平坦部における
グラニュラ−ノイズやエッジビジネツの発生を防止てき
る。また、エツジ部の勾配過負荷の影響は第２の量子化
特性にて符号化を行うことにより軽減できる。

また、本発明の復号化装置によれば、通常は第２の逆量
子化特性にて復号を行うことによって量子化誤差を小さ
く抑え、エツジ部にて勾配過負荷か発生した時には第２
の逆量子化特性による復号な行うことにより、その影響
を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例としての符号化装置の構成
を示すブロック図、第２図は本発明の一実施例としての
復号化装置を示すブロック図、第３図は本発明の復号化
袋はの他の実施例を示すブロック図、第４図は従来の符
号化袋はの構成を示すプロ・ンク図である。 図中。 １２：減算器 １４：量子化器 第１図 第２図 １８．５２：逆量子化器 ２２．５６：リミッタ ２４．２８，６０，６４，６８：　Ｄｆｉフリップフロ
ップ２６．６２：レンジ端判定回路 ５４：加算器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力標本値とその予測値との差分値を符号化する
   符号化装置であって、前記差分値のダイナミックレンジ
   のレンジ幅の異なる第１、第２の量子化特性を選択的に
   用いて符号化する符号化手段を有することを特徴とする
   符号化装置。
2. （２）前記第１の量子化特性で符号化した際の前記差分
   値のダイナミックレンジのレンジ幅は前記入力標本値の
   ダイナミックレンジのレンジ幅より狭く、前記第２の量
   子化特性で符号化した際の前記差分値のダイナミックレ
   ンジのレンジ幅は制限されないことを特徴とする請求項
   （１）に記載の符号化装置。
3. （３）符号化した際の前記差分値のダイナミックレンジ
   のレンジ幅は前記第１の量子化特性が前記第２の量子化
   特性より狭く設定されており、かつ前記第１の量子化特
   性は非線形量子化であり、前記第２の量子化特性は線形
   量子化であることを特徴とする請求項（１）に記載の符
   号化装置。
4. （４）前記符号化手段は前記差分値がそのダイナミック
   レンジ端にあることを判定する判定手段を具え、該判定
   手段に応じて前記第１、第２の量子化特性を選択するこ
   とを特徴とする請求項（１）に記載の符号化装置。
5. （５）入力標本値とその予測値との差分値を該差分値の
   ダイナミックレンジのレンジ幅の異なる第１、第２の量
   子化特性を選択的に用いて符号化してなる符号化コード
   を復号する復号化装置であって、前記第１、第２の量子
   化特性に対応する第１、第２の逆量子化特性を選択的に
   用いて前記符号化コードを前記差分値を示す量子化代表
   値に変換する変換手段と、該代表値を用いて前記標本値
   の復号値を得る復号手段とを具える復号化装置。
6. （６）前記変換手段は前記符号化コードに応じて前記代
   表値がそのダイナミックレンジ端にあることを判定する
   判定手段を具え、該判定手段に応じて前記第１、第２の
   逆量子化特性を選択的に用いて変換することを特徴とす
   る請求項（５）に記載の復号化装置。
7. （７）勾配過負荷の発生した復号値を以後に復号する復
   号値と置換する置換手段を具えることを特徴とする請求
   項（６）に記載の復号化装置。
8. （８）前記置換手段は前記判定手段の出力と、前記代表
   値の正負が連続したことに応じて置換を行うことを特徴
   とする請求項（７）に記載の復号化装置。