JPH05308292A - 予測復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 予測符号化された情報信号を、劣化させずに
元の情報信号に復元する事ができる予測復号化装置を提
供することを目的とする。 【構成】 予測符号化された情報信号から得られる量子
化信号に基づき第１代表値信号と第２代表値信号とを形
成し、第１代表値信号と復元情報信号との加算信号レベ
ルと第２代表値信号と復元情報信号との加算信号レベル
のうち、所定のレベル領域内のレベルの加算信号を得る
際に用いた代表値信号と復元情報信号との加算信号を用
いて新たな復元情報信号を形成する様に構成したもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報信号と予測信号と
の差分信号を量子化し、符号化する事により形成される
伝送信号を入力し、入力された伝送信号から元の情報信
号を復元する予測復号化装置に関するものである。

【０００２】

【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（Ｐｕ
ｌｓｅＣｏｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式（以後、
ＤＰＣＭと記す）が一般によく知られている。前記ＤＰ
ＣＭは、既に符号化された標本点のデータ値から現在対
象としている標本点のデータ値を予測し、その予測値と
本来のデータ値との差分（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。

【０００３】図６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。ここでは前値予測の場合について説
明する。図６に示す前値予測符号化回路は入力端子６０
１、減算回路６０２、非線形量子化回路６０３、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、該入力データａは、減算回路６０２の＋端子へ
入力される。減算回路６０２の−端子へは、局部復号回
路６０４で形成された前値予測値データｃが入力され、
減算の結果として、入力データａと前値予測値データｃ
との予測誤差データｂが出力される。非線形量子化回路
６０３では入力データ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データｂ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、出力送信データｄを局部復号回路６０４、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は前記出力送信データｄの各量子化レベルに対応
した代表値データｅを出力する。そして、このデータが
加算回路６０７で前値予測値データｃと加算されること
により上記出力送信データｄの復号データｆが出力さ
れ、遅延回路６０６で、例えば１サンプルデータ期間分
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、次の前値予測値データｃが
作られる。また、復号化回路は、図６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、復号データｆ
を出力端子に送出することにより、送信データの復号が
行える。以上、説明した予測符号化によって、通常８ビ
ット／サンプルからなる量子化画像データ（図６中のａ
に相当）を４〜５ビット／サンプルの予測誤差データ
（図６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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＤＰＣＭ方式を用いて、情報信号の伝送における圧縮率
の向上を図るには、伝送する圧縮後の予測誤差信号の１
サンプルあたりのビット数を低減する必要があり、この
ことは情報信号の復元時に質的劣化を招く。

【０００５】また、情報信号の復元時における質的向上
を図るには、伝送する予測誤差信号のビット数を増加さ
せることなどが考えられるが、伝送ビット・レートが増
加して、圧縮率の低下を招く。

【０００６】本発明は、上述の如き問題点に鑑みてなさ
れたもので、伝送ビット・レートを増加させずに伝送さ
れた情報信号を、劣化させずに元の情報信号に復元する
事ができ、情報信号の伝送における質的向上を図る事が
できる予測復号化装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の予測復号化装置
は、所定のレベル領域内に位置するレベルを有する情報
信号と予測信号との差分信号が、該差分信号の表わしう
るレベル領域を互いに異なる複数のレベル領域に分割
し、分割された前記複数のレベル領域のうちの２つのレ
ベル領域に対しては同一の量子化信号が割り当てる量子
化特性に基づき量子化され、更に符号化される事により
形成された伝送信号を入力し、該伝送信号から量子化信
号を復号する復号手段と、前記復号手段において復号さ
れた量子化信号に基づき互いに異なる第１代表値信号と
第２代表値信号とを形成する代表値信号形成手段と、前
記代表値信号形成手段において形成された前記第１代表
値信号と既に得られた復元情報信号とを加算する事によ
り得られる信号が示すレベルと、前記第２代表値信号と
前記復元情報信号とを加算する事により得られる信号が
示すレベルのうち、何れが前記所定のレベル領域内に位
置しているかを判定し、前記所定のレベル領域内に位置
しているレベルを示す信号を得る際に用いられた代表値
信号と前記復元情報信号とを加算する事により得られる
信号を用いて、新たな復元情報信号を形成する情報信号
復元手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】上述の構成により、伝送ビット・レートを増加
させずに伝送された情報信号を、劣化させずに元の情報
信号に復元する事ができ、情報信号の伝送における質的
向上を図る事ができる予測復号化装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【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。図１は本発明の予測符号化装置の一実施
例として、８ビットのディジタル情報データを、４ビッ
トの符号に圧縮し送信する符号化伝送装置の概略構成を
示す図であり、図２はこの符号化伝送装置の、符号判定
型復号回路の概略構成を示す図である。また、図３に
は、この符号化伝送装置で符号化され伝送された情報デ
ータを復号する復号化装置の概略構成を示す。

【００１０】図１に於いて、入力端子１０１には８ビッ
トのディジタル情報データが入力され、減算回路１０２
に於いて、予測係数減算回路１０３の出力との予測誤差
データが算出される。この予測誤差データは、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、符号を含む９ビッ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ビットに量子化し、出力
端子１０５より出力すると共に、本発明の予測符号化伝
送システムの予測手段の一部に対応する符号判定型復号
回路１０６に供給する。

【００１１】表１に示す量子化特性は、“−２５５〜２
５５”の値をとる予測誤差データに対して、過去の復号
値を用いて復号判定を行い、代表値を一つ選択できるテ
ーブルの一例であり、正負の各分割領域を２つずつ重ね
合わせて４ビット量子化することにより、５ビット相当
のレベル分割数を実現できるものである。

【００１２】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、復号値のダイナミック・レンジ
（例えば“２５６”）に相当するレベル差を持つように
設定されており、領域下端に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“２５６”のレベル差を持ち、常に一方しか
適正なダイナミックレンジ（“０〜２５５”）内に入ら
ない。これにより後述する様な多重化された量子化値を
符号判定が可能となる。また、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。

【００１３】符号判定型復号回路１０６では、予測係数
乗算回路１０３の出力である予測データを用いて、前記
量子化回路１０４の出力データの復号を行い、復号デー
タを遅延回路１０７に供給する。復号データは遅延回路
１０７で所定期間（例えば１サンプル期間分）遅延され
た後、予測係数回路１０３で予測係数を乗ぜされた予測
を乗ぜられ予測データとして前記減算回路１０２、およ
び前記符号判定型復号回路１０６に供給される。

【００１４】ここで、図２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４ビットの量子化回路１０４の出力データが入力さ
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
負の代表値データは、加算回路２０５、２０６に於い
て、端子２０４より供給される予測データに各々加算さ
れ、正負の復号値データとして選択回路２０７に供給さ
れる。代表値設定回路２０２、２０３の出力は常に“２
５６”のレベル差を保っているため、２０７に供給され
る正負の復号値データに常に一方が８ビット（“０〜２
５５”）のダイナミック・レンジから外れている。よっ
て、正負の復号値データ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、正しい復号値データが
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に対応するキャリー信号によっ
て選択回路２０７を制御して正負の復号値データを選択
し、端子２０８より出力する。

【００１５】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、予測値データが
“１００”、現入力値データが“１５０”である場合を
考える。予測誤差データは“＋５０”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ビッ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“１４２”、−側復号値データは“−１４４”
となるため適正ダイナミック・レンジ内である“１４
２”が選択される。同様に現入力値データが“５０”で
ある場合、予測誤差データは“−５０”である量子化回
路１０４の出力は“１１”となる。この場合、＋側復号
値データは“３１４”、−側復号値データは“５８”と
なるため適正ダイナミック・レンジ内である“５８”が
選択される。

【００１６】次に図１に示した符号化伝送装置にて符号
化され伝送された情報データを復号する復号化装置につ
いて、図３を用いて説明する。前記符号化伝送装置によ
り符号化され送信された４ビットの送信データは、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データは、加算回路３
０４、３０５に於いて、予測係数乗算回路３０９より供
給される予測値データに各々加算され、正負の復号値デ
ータとして選択回路３０６に供給される。代表値設定回
路３０２、３０３の出力は、前記送信データの特性によ
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データは常に一方が
８ビット（“０〜２５５”）のダイナミック・レンジか
ら外れている。よって、正負の復号値データでレンジ内
にある方を選択すれば、前記送信データの正しい復号値
が得られる。このため、＋側加算回路３０４より出力さ
れる復号値データのレベルに対応するキャリー信号によ
って選択回路３０６を制御して正負の復号値データを選
択し、８ビットの復号値データを出力端子３０７より出
力する。同時に、送信データの復号値データは遅延回路
３０８に供給され、所定時間（たとえば１サンプル期間
分）遅延されて、予測係数乗算回路３０９では、遅延さ
れた復号値データに予測係数を乗じて予測値データを算
出し、後の入力信号の復号を行うために加算回路３０
４、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。

【００１７】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伝送
装置の例を、前例と同様に８ビット入力、４ビット出力
の例を用いて説明する。

【００１８】この符号化伝送装置全体の概略構成は前例
と同様に図１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
図４に、復号装置の概略構成を図５に示す。

【００１９】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“２５６”のレベル差を持たせて重ね合わせたも
のを１レベル、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“２５６”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。

【００２０】図４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に示す。端子４０１へ
の符号多重化された４ビットの入力情報データは、正負
の代表値設定回路４０２、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、４０８に於いて、端子４０５より供給
される予測データに加算され、４０６、４０７からは各
々正負の復号値データが選択回路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
定値データと予測値データ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づき正負の符号
値データより選択され、端子４１０より出力される。

【００２１】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、予測値データが
“１００”、現入力値データが“１５０”である場合を
考える。予測誤差データは“＋５０”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ビッ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、符号判定値
データが“３８”となり加算結果がダイナミック・レン
ジ内であるため、＋側復号値データが適正であると判定
され＋側復号値データの“１４９”が選択される。同様
に現入力値データが“５０”である場合、予測誤差デー
タは“−５０”であるから量子化回路１０４より出力さ
れる量子化値データは“１１”となる。この場合、符号
判定値データは“２１８”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、−側復号値データの
“５１”が選択される。

【００２２】次にこの場合の復号化装置について、図５
を用いて説明する。

【００２３】第２の実施例における符号化伝送装置によ
り符号化され送出された送信データは、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データに加算さ
れ、５０５、５０６からは各々正負の復号値データが選
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データと予測値データ
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データより選択され、出
力端子５０９より出力される。同時に、送信データの復
号値データは遅延回路５１０に供給され、所定期間（た
とえば１サンプル期間分）遅延されて、予測係数回路５
１１に送出される。予測係数回路５１１では、遅延され
た復号値データに予測係数を乗じて予測値データを算出
し、後の送信データの復号を行うために加算回路５０
５、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。

【００２４】尚、上記実施例では８ビットのディジタル
情報データを４ビッ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１、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。

【００２５】また、入力端子１０１に入力される８ビッ
トのディジタル情報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
（“２５６”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。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【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伝送された情報信号
を、劣化させずに元の情報信号に復元する事ができ、情
報信号の伝送における質的向上を図る事ができる予測復
号化装置を提供する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例として本発明を適用した符号
化伝送装置の概略構成を示す図である。

【図２】図１の符号判定型復号回路の概略構成を示す図
である。

【図３】図１及び図２の復号化装置の概略構成を示す図
である。

【図４】本発明の他の実施例として図１の符号判定型復
号回路の別の概略構成を示す図である。

【図５】図１及び図４の復号化装置の概略構成を示す図
である。

【図６】従来の予測符号化回路の概略構成を示した図で
ある。

【符号の説明】

１０４ 符号多重型量子化回路 １０６ 符号判定型復号回路 ２０２ ＋側代表値設定回路 ３０２ ＋側代表値設定回路 ４０２ ＋側代表値設定回路 ５０２ ＋側代表値設定回路 ２０３ −側代表値設定回路 ３０３ −側代表値設定回路 ４０３ −側代表値設定回路 ５０３ −側代表値設定回路 ４０４ 符号判定値設定回路 ５０４ 符号判定値設定回路 ２０７ 選択回路 ３０６ 選択回路 ４０９ 選択回路 ５０８ 選択回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のレベル領域内に位置するレベルを
   有する情報信号と予測信号との差分信号が、該差分信号
   の表わしうるレベル領域を互いに異なる複数のレベル領
   域に分割し、分割された前記複数のレベル領域のうちの
   ２つのレベル領域に対しては同一の量子化信号が割り当
   てる量子化特性に基づき量子化され、更に符号化される
   事により形成された伝送信号を入力し、該伝送信号から
   量子化信号を復号する復号手段と、 前記復号手段において復号された量子化信号に基づき互
   いに異なる第１代表値信号と第２代表値信号とを形成す
   る代表値信号形成手段と、 前記代表値信号形成手段において形成された前記第１代
   表値信号と既に得られた復元情報信号とを加算する事に
   より得られる信号が示すレベルと、前記第２代表値信号
   と前記復元情報信号とを加算する事により得られる信号
   が示すレベルのうち、何れが前記所定のレベル領域内に
   位置しているかを判定し、前記所定のレベル領域内に位
   置しているレベルを示す信号を得る際に用いられた代表
   値信号と前記復元情報信号とを加算する事により得られ
   る信号を用いて、新たな復元情報信号を形成する情報信
   号復元手段とを備えた事を特徴とする予測復号化装置。