JPH0254626A - Dpcm符号化器 - Google Patents

Dpcm符号化器

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JPH0254626A
JPH0254626A JP20601188A JP20601188A JPH0254626A JP H0254626 A JPH0254626 A JP H0254626A JP 20601188 A JP20601188 A JP 20601188A JP 20601188 A JP20601188 A JP 20601188A JP H0254626 A JPH0254626 A JP H0254626A
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JP
Japan
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signal
quantizer
prediction error
error signal
input
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Pending
Application number
JP20601188A
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English (en)
Inventor
Masahiro Iwadare
正宏 岩垂
Masafumi Shioka
詩丘 雅史
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (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〕 本発明は音声や音楽などの信号の帯域圧縮に用いられる
DPCM符号化器に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のDPCM符号化復号化方式の一例を第3図に示し
説明する。
図において、Aは符号器側を示したものであシ、Bは復
号器側を示したものである。
そして、DPCM符号化器は、入力端子21、減算器2
2、量子化器23、逆量子化器24、加算器25、予測
器2Bおよび送信端子27から構成され、DPCM復号
化器は、受信端子31、逆量子化器32、加算器33、
予測器34および出力端子35から構成される。
まず、量子化器23、逆量子化器24.32および予測
器28.34について説明すると、量子化器23は、入
力信号がLビット長で表示されている場合、出力信号と
してLよυ小さいNビット長の出力符号を得る回路で、
入力信号を2−1個の閾値を用いて判定し、その判定結
果をNビットで出力するものである。そして、量子化器
の1例として、ある標本時間jにおける量子化ステップ
幅をΔ、入力信号をXjとおけば、 ilj 11Δ≦1xtl< (nj+1)−3曲・曲
(1)であれば、出力信号はnjとする。ここで、nj
は、0〜2−1の整数である。
逆量子化器24および32は量子化器23のNビットの
出力符号が入力されると、上記閾値に対してLビットの
信号を再生するものである。そして、上記量子化器の例
に対応する逆量子化器は、Eqj=(n j+0.5 
)・Δ ・・凹曲・曲・凹曲(2)により符号を逆量子
化する。
量子化ステップ幅Jは、固定されている。予測器26お
よび34は、現標本時刻以前のに個の復号信号Yjから
次標本時刻の入力信号X、」を予測するもので、 XpJ(Z)=ΣAI J ” Yj−x   =・・
・・・凹曲曲(3)である。ここで、Aijは時刻jの
予測係数と呼ばれておシ、時刻jにおける逆量子化器の
出力信号をEqjとすれば、(E、j)を最小とするよ
うに各係数を変化させる。つま)、各予測係数Alj 
は、予測係数の忘却係数をδ、修正係数を「とおけば、
At(j+t)=(1’)”iJ+g”qj”Yj−t
°゛°0)として時々刻々変化するものである。
つぎに、全体の流れを説明すると、時刻jにおける入力
信号Xjが入力端子21からDPCM符号化器に入力さ
れると、減算器22により入力信号Xjと入力信号の予
測値Xp、iの予測誤差信号Ejが計算され、予測誤差
信号E」として量子化器23へ入力される。この量子化
器23は前述したように量子化ステップ幅Δを用いて誤
差信号Ej  をNビットの符号nJに変換し、送信端
子27から出力すると同時に逆量子化器24へ入力する
。この逆量子化器24では量子化ステップ幅Δを用いて
出力符号hjよシムビットの予測誤差信号E、jを再生
する。そして、加算器25では、再生された予測誤差信
号E、」と予測器26の出力X、J  を加算し復号信
号Y」を再生する。その後、予測器26では誤差信号E
qjのパワー、つまり、(Eqj)を最小化するように
上記式(4)にしたがって係数を修正し、次標本時刻j
+lの入力信号の予測値Xp (j−H)を求める。し
たがって、Xj倍信号同一ビットで符号化する場合と比
較すれば、E、」信号はXj倍信号比べてダイナミック
・レンジが小さい分だけ量子化器23によって発生する
誤差も小さくなシ、精度良く符号化できることになる。
一方、復号器では、受信された出力符号n」 が受信端
子31から入力され、逆量子化器32では量子化ステッ
プ幅Δを用いて予測誤差信号Eqjを再生する。再生さ
れた予測誤差信号Eqjと予測器34の出力Xpjは加
算器33によシ加算され、復号信号Yjを合成して、出
力端子35へ出力し、かつ次標本時刻の入力信号の予測
値を求めるために予測器34へ加える。この予測器34
では再生され九予測誤差信号E、jのパワー、つまシ、
(E、j)2を最小化するように上記式(4)にしたが
って係数を修正し、次標本時刻の入力信号の予測値Xp
U+1)を求める。
そして、符号化器と復号化器では、逆量子化器24と逆
量子化器32および予測器26と予測器34の内部状態
は伝送誤υが生じなければ一致しておシ、符号化器のE
、j、Yj、X、jの値と復号器のEqj +Yj 、
Xpjの値は一致する。このため符号化器と復号化器が
距離的に離れて設けられていても入力端子21に加わる
入力信号Xjと出力端子35から出力される復号信号Y
jはほとんど同一の値を取ることになる。
以上において、DPCM符号化器および復号化器におけ
る量子化器、ならびに逆量子化器に使用される量子化ス
テップ幅Δは、時系列的に固定されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のDPCM符号化復号化方式では、量子化
器および逆量子化器における量子化ステップ幅は固定さ
れているため、入力信号レベルの変動が大きい場合、予
測信号と入力信号との誤差信号レベルが量子化可能な領
域を越え、過負荷となって、S/NQが劣化することが
あるという課題があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明のDPCM符号化器は、入力信号からその入力信
号の予測信号を減算し予測誤差信号を得る減算器と、上
記予測誤差信号を量子化する量子化器と、この量子化器
の出力の量子化符号を伝送路側へ送信する送信端子と、
上記量子化符号を入力とし上記予測誤差信号を再生する
逆量子化器と、この逆量子化器の出力の再生予測誤差信
号と上記予測信号とを加算し復号信号を得る加算器と、
上記復号信号を入力とし次の標本時刻の入力信号の予測
信号を出力する予測器とから構成されるDPCM符号化
器において、上記予測信号の極性(SIGN)と上記予
測誤差信号の極性(SIGN)が異なる時に、上記予測
誤差信号の量子化および逆量子化する際に使用する量子
化ステップ幅に補正係数(〉1)を乗じて補正し、上記
予測信号の極性(SIGN)と上記予測誤差信号の極性
(SIGN)が等しい時には、補正係数(=1)を乗じ
て量子化ステップ幅の変更を行わないような補正係数発
生器を備えたものである。
〔作用〕
本発明においては、従来の差分符号化方式に1本発明の
簡易な適応型量子化器を使用し、予測誤差信号の量子化
にあたυ、予測誤差信号レベルがとシうるダイナミック
レンジが大きい時には、量子化ステップ幅Δに補正係数
をかけてステップ幅Δを大きくシ、量子化器の過負荷レ
ベルを上げることにより、過負荷によるS/NQの劣化
を小さくさせる。
〔実施例〕
以下、図面に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。
第1図は本発明によるDPCM符号化器の一実施例を示
すブロック図で、適応型量子化器を用いたDPCM符号
化器の実施例を示すものである。
第2図は本発明の詳細な説明するための図である。
まず、実施例を説明する前に、本発明の理解を容易にす
る丸めこの第2図を用いて本発明の詳細な説明する。
この第2図において、工(t)は入力信号、K(tx)
=I (tt )  Xp(tt) +E(’m)=I
(h)  Xp(tm)は予測誤差信号、DllJは入
力信号のとシうるダイナミックレンジ、IMは入力信号
がとシうる最大有限値でらる。
本発明の原理は、この第2図に示すように、例えば、入
力信号!(りに対する予測信号xp(t)の極性(SI
GN)が正であシ、かつ、予測誤差信号g(t)”” 
I (t) −xp(t)の極性が負の時(1=1.)
には、その入力サンプル値がとυうるダイナミックレン
ジD鵞が、E(t)の正の時(例えば1 =1.の時)
のとシりるダイナミックレンジD、 K比べて大きい。
そこで、その予測誤差信号の量子化にあたシ、予測誤差
信号レベルがとシうるダイナミックレンジが大きいとき
(Dりには、量子化ステップ幅Δに補正係数をかけてス
テップl@Δを大きクシ、量子化器の過負荷レベルを上
げることによシ、過負荷によるS/N、の劣化を小さく
させるものである。
第1図において、1は入力端子、−2は入力信号からそ
の入力信号の予測信号を減算し予測誤差信号を得る減算
器、3はこの減算器2からの予測誤差信号を量子化する
量子化器、4はこの量子化器3の出力の量子化符号を伝
送路側へ送信する送信端子5は量子化器3からの量子化
符号を入力とし予測誤差信号を再生する逆量子化器、6
はこの逆量子化器5の出力の再生予測誤差信号と予測信
号とを加算し復号信号を得る加算器、7ばこの加算器6
からの復号信号を入力とし次の標本時刻の入力信号の予
測信号を出力する予測器、8は予測信号の極性(SIG
N)と予測誤差信号の極性(SIGN)が異なる時に1
その予測誤差信号の量子化および、逆量子化する際に使
用する量子化ステップ幅に補正係数(〉1)を乗じて補
正し、予測信号の極性(SIGN)と予測誤差信号の極
性(sraN)が等しい時には、補正係数(=1)を乗
じて量子化ステップ幅の変更を行わないような量子化ス
テップ幅補正係数発生器(以下、補正係数発生器と呼称
する)である。
つぎにこの第1図に示す実施例の動作を説明する。
まず、時刻jKおける入力信号Xjが入力端子1からD
PCM符号化器に入力されると、減算器2によシ入力信
号Xjと入力信号の予測値Xpjの予測誤差信号Bjが
計算され、予測誤差信号EJとして量子化器3へ入力さ
れる。この量子化器3は量子化ステップ幅Δを用いて誤
差信号EjをNビットの符号njに変換し、送信端子4
から出力すると同時に逆量子化器5へ入力する。
つぎに、逆量子化a5では量子化ステップ幅Δを用いて
出力符号njよシムビットの予測誤差信号Eqjを再生
する。ここで、量子化器3および逆量子化器5で使用す
る量子化ステップ幅Δには、以下のような補正が行われ
る。予測誤差信号EJの極性(SIGN)と予測値Xp
jの極性(SIGN)が異なる場合には、補正係数発生
器8よシ補正係数K(〉1)を出力し、予測誤差信号E
jの極性(8IGN)と予測値Xpjの極性(SIGN
)が等しい場合には、補正係数発生器8より補正係数K
(=1)を量子化器3および逆量子化器5へ出力し、量
子化ステップ幅ΔにKを乗じて量子化ステップ幅Δを補
正する。これを用いて、量子化器3および逆量子化器5
にて符号化復号化が行われる。この逆量子化器5で再生
された予測誤差信号Eqjは加算器6へ出力され、予測
器7の出力Xpjを加算し復号信号Yjを再生する。そ
して、予測器7では誤差信号Eqjのパワー、つまり、
(Eqj)を最小化するように前記の式(4)にしたが
って係数を修正し、火種本時刻j+1の入力信号の予測
値Xp(j+t)を求める。したがって、Xj倍信号岡
−ビットで符号化する場合と比較すれば、Eqj信号は
Xj倍信号比べてダイナミック・レンジが小さい分だけ
量子化器3によって発生する誤差も小さくなり、精度良
く符号化できることになる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、従来の差分符号化方式に
本発明の簡易な適応型量子化器を使用することにより、
変動の大きな入力信号に対して、量子化器が過負荷する
ことにより生ずるS/N、の劣化を小さくすることがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるDPCM符号化器の一実施例を示
すブロック図、第2図は本発明の詳細な説明するための
波形図、第3図は従来のDPCM符号化復号化方式の一
例を示すブロック図である。 2・・・・減算器、3・・・・量子化器、5・・・壷逆
量子化器、6・・・・加算器、T・・・壷予測器、8・
・・9補正係数発生器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力信号から該入力信号の予測信号を減算し予測誤差信
    号を得る減算器と、前記予測誤差信号を量子化する量子
    化器と、この量子化器の出力の量子化符号を伝送路側へ
    送信する送信端子と、前記量子化符号を入力とし前記予
    測誤差信号を再生する逆量子化器と、この逆量子化器の
    出力の再生予測誤差信号と前記予測信号とを加算し復号
    信号を得る加算器と、前記復号信号を入力とし次の標本
    時刻の入力信号の予測信号を出力する予測器とから構成
    されるDPCM符号化器において、前記予測信号の極性
    と前記予測誤差信号の極性が異なる時に、前記予測誤差
    信号の量子化および逆量子化する際に使用する量子化ス
    テップ幅に補正係数(>1)を乗じて補正し、前記予測
    信号の極性と前記予測誤差信号の極性が等しい時には、
    補正係数(=1)を乗じて量子化ステップ幅の変更を行
    わないような補正係数発生器を備えたことを特徴とする
    DPCM符号化器。
JP20601188A 1988-08-19 1988-08-19 Dpcm符号化器 Pending JPH0254626A (ja)

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