JPH0415678B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はたとえば予測符号化装置、さらに詳し
く云えば、テレビジヨン信号などの画像信号を一
定の標本化周波数で標本化し、標本値を予測符号
化（以下、差動パルス符号変調、DPCMという）
によつて符号化する場合などの符号化装置に係
る。

DPCMで、標本値あたり４ビツト（15あるい
は16レベル）で符号化した場合は画質は不充分で
あり、５ビツト程度（20レベル以上）必要という
経験的なデータがある。

このため、可変長符号化を用い、たとえば平均
４ビツトであるにもかかわらず、レベル数を16よ
り多く設定する方法が提案されている。同様に平
均３ビツトであるにもかかわらず、レベル数を８
より多くする方法が提案されている（たとえば、
吹抜：画像のデイジタル信号処理、日刊工業新聞
社出版局、昭和56年５月、p164）。

これまで提案されてきた方法に共通した考え方
は、予測誤差信号が小さいところは発生頻度が高
いので短い符号語を与え、これが大きいところで
は頻度が低いので長い符号語を与えるというもの
であつた。ただし、細かな絵柄などで大きな予測
誤差信号が発生すると、長い符号語が頻繁に発生
し、平均ビツト数が著しく増大する。このため、
データの流れを平滑化するために置かれたバツフ
アメモリ（通常FIFOメモリ、First In First
Outメモリ）がオバフローとなつてしまうことが
ある。

これを避けるため、上記メモリがオバフローに
なると、たとえ大きな予測誤差信号が発生しても
これを小さな予測誤差信号の符号語で代用してし
まうという便法がこれまで行なわれてきた。

このようにすると、大きな予測誤差信号があつ
ても、これを小さな予測誤差信号に置換えてしま
うため、大きな変化に追随できず、いわゆる勾配
負荷となつてしまう。画面の中にこれが１ケ所で
もあると大きな画質劣化となることが知られてい
る。

本発明の目的は前記勾配過負荷の発生を防止し
た予測符号化装置を実現することである。

本発明は上記目的を達成するため予測符号化装
置の予測誤差信号に符号語を割当てる部分の構成
を予測誤差信号の小さな部分のみならず大きな部
分のいくつかの量子化レベルについてもビツト数
の少ない符号語を割当て、符号化出力のバツフア
メモリにおいてオーバフローが生じたとき、上記
予測誤差信号の大きな信号に上記ビツト数の少な
い符号語を割当てるように構成したものである。
すなわち、勾配過負荷の発生を防止するため、予
測誤差信号の小さな量子化レベルでなく大きな量
子化レベルに縮退させる点に特徴を有するもので
ある。

但し、量子化レベルは当然粗くなるから、部分
的には画質が粗くなるが、小面積であれば問題は
少なく、上記勾配過負荷に較べれば劣化は少な
い。また、受信側で送信側の状態を知る必要がな
いという利点は従来の方法と同様である。

以下図面を用いて、本発明を詳細に説明する。
第１図は予測符号化によつて信号伝送する伝送シ
ステムの一般的構成を示す。入力端子４より標本
化された画像信号が加えられ、減算回路６で予測
回路８から加えられた一定標本化周期前の予測信
号と差信号が求められる。上記信号は量子化回路
７で量子化され、符号語発生回路２で量子化レベ
ルに対応して所定ビツト数の符号語が割当てられ
る。符号語は伝送速度の平滑化のためバツフアメ
モリ（通常FIFOメモリ）３および変復調器
（MODEM）（図示せず）を介して伝送路１０に
送られる。受信側ではバツフアメモリ１１、代表
置発生回路１２を介して加算器に加えられる。加
算器１３は予測回路１４からの予測信号と上記代
表値発生回路１２出力とを加算することによつて
復合された標本値を得る。符号器側の代表値発生
回路９、加算器１５、予測回路８は上記受信側の
回路１２，１３，１４と同じである。

これらの構成は従来よく知られているのでその
詳細な説明は省略する。本発明は量子化回路と符
号語発生回路の構成に特徴を有するもので、本発
明の理解を容易にするため、まず第２図を用いて
従来の例について説明する。前述した如く、予測
誤差信号が小さいところは（例えばε₀，±ε₁，±
ε₂）発生頻度が高いので少ないビツト数の符号語
を割当で、大きいところでは（例えば±ε₄〜±
ε₇）発生頻度が低いので多ビツト数の符号語を割
当て、かつ、ビツト数の多い符号語が頻ぱんに発
生するときはバツフアメモリ３にオーバフローが
生じ、これを検出して、量子化レベルε₃より高い
にも係らず、最も低い±ε₃に対応する符号”110”
あるいは”011”を割当てるようにしていた。そ
のため前述した勾配過負荷の問題が生じる。

これに対し本発明は、例えば第３図に予測誤差
信号の符号語割当の例を示すように、符号割当を
行つたものである。

画面が平坦なところでは、予測誤差は小さく、
ε₀に集中し、一部ε₁，−ε₁などが発生する。この
とき平均ビツト数は３ビツト強になる。

しかし、レベル変化の大きな画像部分になる
と、ビツト数の符号語を割当てられた予測誤差信
号が発生する。その結果、バツフアメモリがオー
バフローになり始める。本発明ではこのとき多く
の予測誤差信号をいくつかに統合する。たとえ
ば、ε₅，ε₆，ε₇，ε₈を統合してε₆とする。ε₆には
４ビツトの符号語を割当てている。他についても
同様である。このようにした結果、平均ビツト数
は４ビツト以下になる。

このとき注意すべきことは、ε₆の符号語は1000
のままであつて変化していないことである。従つ
て、受信側ではε₆に統合されたということを知る
必要がない。

第４図および第５図はそれぞれ、従来および本
発明の量子化された予測誤差信号と符号語割当て
部の構成の実施例を示すものである。なお、第１
図と同一部分には同一の番号を付している。

すなわち、第４図に示す従来の方法では、「バ
ツフア満杯」の信号を受けるとリレー（実際は電
子スイツチ）を下に倒し、ε₇，ε₆，ε₅，ε₄が発生
してもε₃とみなしてしまう。

本発明においては同様にたとえばε₈，ε₇，ε₆，
ε₅が発生したときにはε₆とみなしてしまう。

以上述べたように、従来の可変長符号化におい
ては勾配過負荷がしばしば発生し、画質が著しく
劣化したが、本発明によれば従来と同様の構成に
よりこれを防ぐことが可能になり、伝送効率の向
上に大きく寄与する点、効果は大きい。

なお、このほか次の如き変形も可能である。

(1) 本発明の実施例では、第３図左欄から右欄へ
一足飛びで縮退したが、バツフアメモリの充足
度に応じて２段階の縮退を行なつてもよい。す
なわち、フレーム間予測を行なつて得られたフ
レーム間差信号を必要に応じて変換を行なつた
後にこれに符号語を割当てる方式がある。ここ
では、バツフアメモリの充足度に応じて符号化
モードを変更したり、符号化の閾値を変更した
りすることがあるが、この場合にこれらの変更
と符号語割当ての縮退の両者を行なつても良
い。

(2) 第３図下期欄に示すように水平同期
（HSYNC）としてユニーク符号語（他には発
生しない符号語）を設ける方法も考えられる。
また、前記ではデータがオーバフローする場合
についてのみ述べたが、アンダフローする場合
には、HSYNC”１”を規定量以上出力するよ
うにすればよい。なお、これは水平同期でなく
ても垂直同期でもよい。このパタンはフアクシ
ミリのモデイフアイドハフマン（MH）符号化
におけるライン終了（EOL）信号と類似であ
る。

(3) 水平同期部分のみでなく任意の部分にアンダ
フロー防止用ビツト（Fillビツト）を挿入する
ためには、 とする方法もある。

(4) 符号語ビツト数の多い予測誤差信号に対して
は比較レベルの間隔を多少拡げておくことも効
率的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は予測符号化信号による通信システムの
符号器、復号器の構成を示す図、第２図は従来装
置における符号語割当方法の説明のための図、第
３図は本発明における符号語割当方法の一実施例
の説明のための図、第４図は従来装置における量
子化出力と符号割当回路の構成図、第５図は本発
明における量子化出力と符号割当回路の一実施例
の構成図である。 ２……符号語発生回路、３，１１……バツフア
メモリ、４……入力端子、５……出力端子、６…
…減算器、７……量子化回路、８，１４……予測
回路、９，１２……代表値発生回路、１０……伝
送路、１３，１５……加算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 信号値を量子化して符号語を割当てるに際
   し、量子化された量子化信号をレベルに応じて複
   数のグループに分割し、グループの中の１つの量
   子化信号にはそのグループ内の他の量子化信号に
   割り当てられる符号語のビツト数より短いビツト
   数の符号語を割当て、動作ビツト数に余裕のある
   ときは、量子化信号のそれぞれに割り当てられた
   符号語を割当て、動作ビツト数に余裕のないは、
   上記複数のグループの全ての量子化信号の符号語
   として上記グループの中の短いビツト数の符号語
   を割当て当てることを特徴とする符号語構成方
   式。