JPH073955B2

JPH073955B2 - 符号器

Info

Publication number: JPH073955B2
Application number: JP61271809A
Authority: JP
Inventors: 恵造西村; 富二男岡村; 隆降旗
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-11-17
Filing date: 1986-11-17
Publication date: 1995-01-18
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPS63126322A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、アナログ情報信号を時間軸方向にサンプリン
グ量子化してディジタル伝送或いは記録再生を行う装置
に係り、特に復号時のアナログ情報信号のレベル反転現
象の発生防止に好適な符号器に関する。

〔従来の技術〕

画像信号をディジタル伝送する装置では、その１標本値
（以下画素と称する）当りの量子化ビット数は、直線量
子化の場合で通常７〜８ビット必要とされている。標準
テレビ方式の信号を直線量子化でディジタル化すると、
そのディジタル信号の伝送レートは100Mbps（メガビッ
ト・パー・セカンド）程度が必要となり、一部で提案さ
れている高品位テレビ方式にいたっては、さらに高い伝
送レートが要求される。

このようなディジタル画像信号を磁気記録再生するディ
ジタルVTRでは、上記の様に伝送レートが著しく高いた
め、従来のアナログ記録方式のVTRと比べてテープの消
費量が多く、十分な記録時間が得られず、また扱う信号
も非常に広帯域となり、ディジタル信号処理回路の動作
速度も問題となるなど技術的にも困難が伴い、家庭用な
どにディジタルVTRを広く普及させるのに大きな障害と
なっている。

こうした問題を改善するために、いわゆる高能率符号化
の検討が従来から行われており、例えば吹抜敬彦著「画
像のディジタル信号処理」（日刊工業新聞社）にも詳述
されている。この文献の第９章に記載のように、１画素
当りのビット数を低減する方法として、すでに符号化し
た画素の値から現在の値を予測し、それとの誤差を符号
化するいわゆる予測符号化（DPCM）方式が知られてい
る。

以下、従来技術を図面を用いて説明する。

第５図は前値予測を用いたDPCM方式の符号器の従来例を
示すブロック図、第６図は同じく復号器の従来例を示す
ブロック図、第７図は第５図及び第６図に示す圧縮用RO
M及び伸長用ROMの変換特性を示すグラフ、第7A図は第７
図の変換特性の見方を説明するための説明図である。

第７図における横軸及び縦軸は、第５図及び第６図に示
す圧縮用ROM及び伸長用ROMを第7A図の如く接続した場合
において、その圧縮用ROMの入力ａのレベルと、伸長用R
OMの出力ｃのレベルとをそれぞれ示している。また、グ
ラフ中の斜め線（一点鎖線）の近傍に記された＋７〜−
８までの数字は第7A図に示す圧縮用ROMの出力ｂまたは
伸長用ROMの入力ｂのレベルを示している。従って、第
７図は圧縮用ROMの入出力特性及び伸長用ROMの入出力特
性を同時に示したものと言える。

第５図では、端子50にA/D変換された量子化ビット数ｎ
ビットのディジタル画像信号Ａが供給されている。ここ
で上記量子化ビット数ｎは、その量子化誤差が無視でき
る程度に大きな値で、本例では例えばｎ＝７と定められ
る。

この７ビット／画素のディジタル信号Ａは、減算器51に
より、遅延回路55により得られる１画素前の信号が減算
される。ここで遅延回路55の遅延時間τは画素間隔であ
る。減算器51で得られた８ビットの差分信号Ｃは、第７
図に示す変換特性を持つ圧縮用のROM52によりｍ＝４ビ
ットの圧縮差分信号Ｅに圧縮変換される。そして、この
４ビット／画素の圧縮差分信号Ｅが端子56を介して伝
送、或いは記録される。また、ROM53は同様に４ビット
の信号を８ビットの伸長信号Ｃ′に伸長変換する。

受信、或いは再生時には、第６図に示すように、圧縮差
分信号Ｅと同等の４ビットの信号Ｉ′が端子40を介して
入力され、第７図に示す変換特性を持つ伸長用のROM41
により８ビットの差分信号Ｃ″に伸長変換される。この
差分信号Ｃ″は、加算器42により画素間隔に等しい遅延
時間τを持つ遅延回路43からの１画素前の信号が加算さ
れ、上記ディジタル信号Ａと同等なディジタル画像信号
Ａ′が出力される。このディジタル画像信号Ａ′は、端
子44を介して出力され、D/A変換されてアナログ画像信
号として出力される。

以上のようにDPCM方式によれば、１画素当りのビット数
を４ビット程度に低減可能で、上記した直線量子化方式
と比べて伝送レートを4/7に低減することが可能であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

さて、第５図に示した従来の符号器における入力信号、
及び、第６図に示した従来の復号器における出力信号
は、それぞれ、量子化ビット数を７ビットとしたことに
より、その量子化レベルの範囲は、−64〜＋63である。
尚、７ビットにおける10進表現と２進表現との対応関係
は第８図に示す如くである。

今、第５図に示した符号器へのｎ＝７ビットの入力ディ
ジタル信号Ａが、例えば、−31→62→25→10→35…と変
化する場合について説明する。但し、遅延回路55の初期
出力値を０とする。

（ｉ）入力ディジタル信号Ａ＝−31、Ｂ＝０、から、減
算器51からの出力信号である８ビットの差分信号Ｃは、
Ｃ＝Ａ−Ｂ＝−31となる。従って、図７よりROM52から
の４ビットの圧縮差分信号Ｅは、Ｅ＝−５となる。

ROM52からの信号Ｅが入力されるROM53からの出力信号
Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝−31となるため、加算器54か
らの仮復号値Ｄは、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ′＝−31となる。

（ii）同様に、入力ディジタル信号Ａ＝62、（ｉ）より
Ｂ＝−31、とから、Ｃ＝Ａ−Ｂ＝93となる。従って、図
７よりＥ＝７となり、Ｃ′は、図７よりＣ′＝110とな
るため、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ′＝79となる。しかし、Ｄ＝79は、
７ビットの−64〜＋63の範囲を越えているので、桁あふ
れして、Ｄ＝−49となる。すなわち、７ビットでは、＋
63＝0111111、−64＝1000000、と表示される。しかし、
＋79を表示するには、８ビット必要となり、＋79＝0100
1111、となる。本システムでは、データは７ビットであ
るため、＋79はその下位７ビットで表示される。従っ
て、＋79は、1001111＝−49にレベル反転されてしま
う。これにより、Ｄ＝−49が出力される。

（iii）同様に、入力ディジタル信号Ａ＝25、（ii）よ
りＢ＝−49、とから、Ｃ＝Ａ−Ｂ＝74となる。従って、
図７よりＥ＝６となり、Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝77と
なるため、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ′＝28となる。

（iv）同様に、入力ディジタル信号Ａ＝10、（iii）よ
りＢ＝28、とから、Ｃ＝Ａ−Ｂ＝−18となる。従って、
図７よりＥ＝−４となり、Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝−
17となるため、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ′＝11となる。

（ｖ）同様に、入力ディジタル信号Ａ＝25、（iv）より
Ｂ＝11、とから、Ｃ＝Ａ−Ｂ＝24となる。従って、図７
よりＥ＝４となり、Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝31となる
ため、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ′＝42となる。

以上の処理により、４ビットの符号化信号として、−５
→７→６→−４→４が出力される。一方、第６図に示し
た復号器には、圧縮差分信号Ｅと同等の４ビットの信号
Ｉ′が入力端子40を介して入力され、伸長用のROM41の
出力である８ビットの差分信号Ｃ″は−31→110→77→
−17→31…、そして加算器42からの出力ディジタル信号
Ａ′は−31→79（−49）→28→11→42となる。ここで、
データ＝79は、前述したビット数ｎ＝７の量子化レベル
の範囲（−64〜＋63）を超る為、逆極性にレベル反転し
てしまい、データ＝−49として出力されてしまう。

即ち、前述の如く量子化ビット数を７ビットとした為、
加算器42においてその出力は７ビットとしてしか出力さ
れず（加算器54についても同様である。例え加算結果が
79、即ち、01001111の８ビットのデータとして得られて
も、その最上位ビットの０は削減されて７ビットのデー
タとして出力されるので、1001111、即ち−49と出力さ
れる。

以上の様に、従来の符号器を用いた場合には、入力信号
のレベル及びそのレベル変化の如何により、復号器によ
る復号時において、ビット数ｎの量子化レベルの範囲を
超えたレベルのデータを発生することがあり、これによ
り情報信号のレベル反転現象が発生するという問題があ
った。

画像情報信号において、この様なレベル反転現像が起き
た場合、例えば、画面上の黒塗りの部分に突如、白点が
現れたりするなど、画質劣化が生じる。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、
復号時において情報信号のレベル反転現像が発生するこ
とのない符号化を行い得る符号器を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では、先ず、ｎビッ
トで量子化した標本値に対して、対応する予測値を算出
し、これらの差分データを上記ｎより少ないビット数ｍ
の圧縮データに変換する。このビット数ｍの圧縮差分デ
ータを、復号時と同等の変換によりビット数ｎの伸長差
分データとする。この伸長差分データと上記予測値とよ
りビット数ｎの仮復号データを求め、これと元のｎビッ
ト量子化した標本値との誤差を算出する。そして、ビッ
ト数ｍの圧縮データの各量子化ステップの圧縮前のレベ
ル幅のうちの最大値の絶対値を基準値として、その基準
値と前記誤差値の絶対値とを該誤差値の絶対値が基準値
より小さければビット数ｍの圧縮差分データをそのまま
伝送し、逆に基準値より大きければ上記ビット数ｍの圧
縮差分データを、同じ極性で絶対値が１ステップ下の別
のビット数ｍのデータに切替えて伝送するように構成す
る。なお、上記基準値は各システムにより、他の最適な
値を選ぶこともできる。

〔作用〕

DPCM方式では、標本値と予測値との差分値を圧縮，伸長
した時に該差分値に生じる量子化誤差は、圧縮伸長特性
にもよるが通常は１量子化ステップに対する入力レベル
幅の最大値を超えることはない。従って、上記のように
符号化時に、仮復号データと標本値との誤差値を求める
と、レベル反転を生じていない場合、その誤差値の絶対
値は差分値の量子化誤差の絶対値の最大値を超えること
がない。しかし、レベル反転を生じると、仮復号データ
と標本値との間には大幅な誤差値を生じる。そこで、上
記のような基準値によりレベル反転の発生が検知でき、
それにより、伝送するｍビットの差分値を同じ極性で絶
対値が１ステップ下の別のｍビットのデータに切換えて
伝送するので、復号時のレベル反転現象の発生を防止で
きる。

なお、第７図のような圧縮伸長特性では差分値に生じる
量子化誤差は１量子化ステップ幅の最大値の1/2程度で
あり、この値を基準値と選ぶこともできるが、前記の値
をとっても何らさしつかえはない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明による符号器が用いられるディジタルVTRなどの
磁気記録再生装置を示すブロック図、第３図は第１図の
符号器及び第６図の復号器の動作を説明するための説明
図、である。

先ず、本発明による復号器が用いられる第２図の磁気記
録再生装置について説明する。

第２図において、１は画像信号入力端子、２はA/D変換
器、３は符号器、４はPCMプロセッサ、５はメモリ、６
は変調器、７は記録増幅器、８は磁気ヘッド、９は磁気
テープ、10は再生イコライザ、11は復調器、12は復号
器、13はD/A変換器、14は再生画像信号出力端子であ
る。

端子１から入力された画像信号Ｖは、A/D変換器２によ
り量子化ビット数ｎビットのディジタル信号Ａに変換さ
れる。このｎビットのディジタル信号Ａは、本発明によ
る符号器３によって、後述するように適宜ビット圧縮さ
れる。

この符号器３の出力Ｉ（以下データＩと略記する。）は
PCMプロセッサ４を介してメモリ５へ逐次書込まれ、こ
のメモリ５への書込み時に、必要に応じてデータＩの所
定のブロック毎にアドレス信号や誤り訂正符号などの付
加が行なわれる。そして、メモリ５を介して、インタリ
ーブ（誤り訂正を行うためのデータの並べ替え）やシャ
フリング（修正を行うためのデータの並べ替え）などの
操作が行なわれ、メモリ５から読出されたデータＩはさ
らに必要に応じて誤り検出、訂正符号やブロックの頭出
しのための同期信号やクロック再生に用いる調歩符号な
どがPCMプロセッサ４によって付加され、そして出力さ
れる。PCMプロセッサ４からの出力データ列Ｌは、変調
器６によって磁気記録に適した構成の符号に変調された
後、その出力は記録増幅器７を介して磁気ヘッド８によ
り逐次磁気テープ９に記録される。

次に再生側では、磁気テープ９から磁気ヘッド８により
再生された信号は、再生イコライザ10により必要に応じ
て振幅等化、位相等化などを行なった後、復調器11によ
り記録時に行なった変調を元の符号に復調し、記録時に
変調器６に入力されたデータ列Ｌと同等の信号Ｌ′が出
力される。この復調器11からの出力データ列Ｌ′は、PC
Mプロセッサ４によって同期信号の検出やデータブロッ
クの頭出し、符号誤りの検出，訂正，あるいはメモリ５
を介してデインタリーブやデシャフリングなどが行なわ
れる。

メモリ５より読出され、PCMプロセッサ４により誤り訂
正などが行なわれたデータは、記録時の符号器３からの
出力データＩと同等のビット圧縮されたデータＩ′とし
て復号器12に供給される。復号器12では通常のDPCMと同
様の復号が行なわれ、伸長されたｎビットのディジタル
信号Ａ′が出力される。このディジタル信号Ａ′は、D/
A変換器13によりアナログ信号に変換され、画像信号
Ｖ′が復元されて端子14に出力される。以上のような構
成で符号器３によりレベル反転現象が発生しないような
符号化を行なう。

次に、第１図に示した本発明の一実施例としての符号器
３の動作を第３図の説明図を用いて説明する。

第１図において、15は上記A/D変換器２から出力される
ｎビットのディジタル信号Ａの入力端子である。第３図
（１）に示すように、A/D変換器２で端子１から入力さ
れる画像信号Ｖが周期τ毎に逐次サンプリングされ、各
標本値に応じてｎビットのディジタル信号Aiに変換され
る。ここで、上記量子化ビット数ｎは、本実施例では画
像信号を取扱う上で量子化誤差が無視できる程度の値と
して、ｎ＝７としている。

端子15より入力される７ビットのディジタル信号Ａ（第
３図（２）ａ）は、減算器16により遅延回路18からの予
測値Ｂ（第３図（２）ｂ）が減算される。遅延回路18か
らの予測値Ｂは、第７図に示した変換特性により、伝送
信号Ｉ（４ビット）を８ビットの値に伸長したROM29の
出力と遅延回路18からの１画素前の出力信号Ｂとを加算
器17で加算し、この加算器17の出力信号Ｄ（第３図
（２）ｄ）を遅延回路18により１画素間隔に等しい時間
τだけ遅延した信号であり、上記入力ディジタル信号Ａ
に対して１サンプル前に相当する信号である。従って、
減算器16の出力信号Ｃ（第３図（２）ｃ）はディジタル
信号Ａとその１サンプル前の復号値との差分信号とな
る。この出力差分信号Ｃは、７ビットの信号どうしの差
であるので、そのビット数は８ビットである。この８ビ
ットの差分信号はROM19およびROM24によりそれぞれ４ビ
ットに圧縮した信号に変換される。

ROM19では、第７図に示した変換特性により減算器16の
８ビットの出力信号Ｃが４ビットの信号Ｅ（第３図
（２）ｅ）に変換される。その一例として、差分信号Ｃ
が＋77の場合には、第７図に示すように６に相当する４
ビットの信号ＥがROM19より出力される。４ビットに変
換されたROM19の出力信号は、データセレクタ27の一方
の入力に供給されるとともに、ROM20に入力される。

一方、ROM24は、その入力である減算器16の８ビットの
信号Ｃを、第７図に示した変換特性よりも絶対値が１ス
テップ小さい４ビットの信号Ｅ′（第３図（２）ｅ′）
に変換するものである。上記と同様な例では、減算器16
の出力Ｃが＋77の場合には、ROM19の出力Ｅより１ステ
ップ小さい５に相当する４ビットの信号Ｅ′が、また−
128の場合には−８より絶対値が１ステップ小さい−７
に相当する４ビットの信号Ｅ′が出力される。４ビット
に変換されたROM24の出力信号は、データセレクタ27の
もう一方の入力に供給される。

ところで、一般に、前述した様なレベル反転現象はどの
様な場合に起こるかというと、差分信号ＣがROM19で圧
縮され、その後第６図に示す復号器のROM41で伸長され
た際、その伸長により得られる差分信号Ｃ″が元の差分
信号Ｃよりもその絶対値が大きくなった場合に少なくと
も起る可能性がある。

そこで、本実施例では、ROM24を用いて、差分信号Ｃを
前述の如く１ステップ下の信号Ｅ′に圧縮変換すること
により、復号器のROM41で伸長された際、その伸長によ
り得られる差分身号Ｃ″が元の差分信号Ｃよりもその絶
対値が大きくならないようにしている。

即ち、ROM24から得られる信号Ｅ′は、ROM19より得られ
る信号Ｅよりも、復号した際に、復号出力（第６図に示
すディジタル信号Ａ′）と元の値（即ち、ディジタル信
号Ａ）との誤差は大きくなるかもしれないが、少なくと
もレベル反転現象を起すことはない。

次にROM20は復号器12において用いられるROM（第６図の
ROM41）と同等のもので、ROM19からの４ビットの信号Ｅ
を第７図の変換特性により８ビットの伸長した信号Ｃ′
（第３図（２）ｃ′）に変換する。上記の例のように、
４ビットの信号Ｅが６である場合には、第７図のように
＋77に相当する値が、また４である場合には＋31に相当
する値が８ビットの信号Ｃ′として出力される。このよ
うに、ROM20の出力信号Ｃ′は減算器16の出力である８
ビットの差分信号Ｃを４ビットに圧縮し、再び８ビット
に伸長した信号となっている。

次に、８ビットに伸長されたROM20の出力信号Ｃ′は、
加算器21により、減算器16で差分信号Ｃを求めるために
用いた遅延回路18からの予測値Ｂを加算し、復号器12に
おいて得られる復号出力に相当する７ビットの仮復号信
号Ｆ（第３図（２）ｆ）が演算される。この仮復号信号
Ｆは減算器22により入力ディジタル信号Ａから減算さ
れ、誤差信号Ｇ（第３図（２）ｇ）が求められる。そし
て、この誤差信号Ｇは絶対値変換器23により絶対値を求
められ、比較器25に入力される。

ところで、仮復号信号ＦはROM19及びROM20により圧縮伸
長されたことにより誤差を発生するので、誤差信号Ｇは
或る値をもつことになるが、しかし、この誤差信号Ｇの
絶対値は、第７図に示した圧縮伸長特性において、４ビ
ットに圧縮した時のステップ幅の最大値の1/2より大き
くなることはない。すなわち、第７図の特性例では、４
ビットの値で７及び−８のステップ幅が図のように92〜
127及び−93〜−128で最大であり、圧縮伸長によりそれ
ぞれ110及び−110に変換され、この時に誤差の最大値が
発生し、その絶対値は18で、ステップ幅36の1/2であ
る。従って、符号，復号により信号のレベル反転現象が
生じなければ、上記誤差信号Ｇの絶対値は18を超えるこ
とはない。一方、レベル反転現象を生じると、仮復号信
号Ｆは最大レベル付近から最小レベル付近へ、あるいは
最小レベル付近から最大レベル付近へと、大幅に異った
レベルに復号され、誤差信号Ｇは信号のフルスケールに
迫るほど大きな値となる。従って、誤差信号Ｇが上記の
圧縮伸長により生じる誤差の最大値であるステップ幅の
1/2すなわち18を超えるか否かによりレベル反転を生じ
るか否かを判定できる。

比較器25のもう一方の入力には、基準値発生器26から基
準値として上記の18という値が入力されており、上記絶
対値変換器23からの誤差信号Ｇの絶対値とこの基準値と
を比較する。そして、比較器25の出力はデータセレクタ
27のセレクト端子に接続され、誤差信号Ｇの絶対値が基
準値より小さいが等しい時にはデータセレクタ27をROM1
9の信号Ｅ側に切換え、逆に誤差信号Ｇの絶対値が基準
値より大きい時にはROM24の絶対置の１ステップ小さい
信号Ｅ′に切換え、データセレクタ27より４ビットの伝
送信号Ｉ（第３図（２）ｉ）として端子28を介して出力
する。

例えば、７ビットの入力ディジタル信号Ａが−31→62→
25→10→35…と変化する場合について説明する。但し、
遅延回路18の初期出力値を０とする。

（ｉ）入力ディジタル信号Ａ＝−31、Ｂ＝０、から、減
算器16からの出力信号である８ビットの差分信号Ｃは、
Ｃ＝Ａ−Ｂ＝−31となる。従って、図７よりROM19から
の４ビットの圧縮差分信号Ｅは、Ｅ＝−５となり、ROM2
4からの４ビットの出力信号Ｅ′は、Ｅより絶対値が１
小さくなり、Ｅ′＝−４となる。

ROM19からの信号Ｅが入力されるROM20からの出力信号
Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝−31となるため、加算器21か
らの仮復号値Ｆは、Ｆ＝Ｂ＋Ｃ′＝−31となる。従っ
て、この仮復号値Ｆと入力ディジタル信号Ａとの誤差値
である減算器22からの出力信号Ｇは、Ｇ＝Ａ−Ｆ＝０と
なり、その絶対値Ｈも、Ｈ＝０となる。

この絶対値変換器23からの出力信号Ｈ＝０は基準値発生
器26からの基準値＝18よりも小さいので、データセレク
タ27は、ROM19からの出力信号Ｅを選択する。これによ
り、Ｉ＝Ｅ＝−５が４ビットの符号化した信号として端
子28を介してPCMプロセッサ４に入力される。

同時に、図７より、ROM29からの出力信号Ｃ″は、Ｃ″
＝−31となり、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ″＝−31となる。

（ii）同様に、入力ディジタル信号Ａ＝62、（ｉ）より
Ｂ＝−31、とから、Ｃ＝Ａ−Ｂ＝93となる。従って、図
７よりＥ＝７、Ｅ′はＥより絶対値が１小さいので、
Ｅ′＝６となる。

ROM20からの出力信号Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝110とな
るため、Ｆ＝Ｂ＋Ｃ′＝79となる。ここでＦ＝79は、７
ビットの−64〜＋63の範囲を越えているので、桁あふれ
して、Ｆ＝−49となる。すなわち、７ビットでは、＋63
＝0111111、−64＝1000000、と表示される。しかし、＋
79を表示するには、８ビット必要となり、＋79＝010011
11、となる。本システムでは、データは７ビットである
ため、＋79はその下位７ビットで表示される。従って、
＋79は1001111＝−49にレベル反転されてしまう。これ
により、Ｆ＝−49が出力される。

従って、Ｇ＝Ａ−Ｆ＝111となり、その絶対値、Ｈ＝111
となる。この出力信号Ｈ＝111は、基準値である18より
も大きいので、データセレクタ27は、ROM24からの出力
出力信号Ｅ′を選択する。これにより、Ｉ＝Ｅ′＝６が
４ビットの符号化した信号として端子28を介してPCMプ
ロセッサ４に入力される。

同時に、図７より、ROM29からの出力信号Ｃ″は、Ｃ″
＝77となり、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ″＝46となる。

（iii）同様に、入力ディジタル信号Ａ＝25、（ii）よ
りＢ＝46、とから、Ｃ＝Ａ−Ｂ＝−21となる。従って、
図７よりＥ＝−４、Ｅ′はＥより絶対値が１小さいの
で、Ｅ′＝−３となる。

ROM20からの出力信号Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝−17と
なるため、Ｆ＝Ｂ＋Ｃ′＝29となる。従って、Ｇ＝Ａ−
Ｆ＝−４となり、その絶対値、Ｈ＝４となる。この出力
信号Ｈ＝４は、基準値である18よりも小さいので、デー
タセレクタ27は、ROM19からの出力出力信号Ｅを選択す
る。これにより、Ｉ＝Ｅ＝−４が４ビットの符号化した
信号として端子28を介してPCMプロセッサ４に入力され
る。

同時に、図７より、ROM29からの出力信号Ｃ″は、Ｃ″
＝−17となり、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ″＝29となる。

（iv）同様に、入力ディジタル信号Ａ＝10、（iii）よ
りＢ＝29、とから、Ｃ＝Ａ−Ｂ＝−19となる。従って、
図７よりＥ＝−４、Ｅ′はＥより絶対値が１小さいの
で、Ｅ′＝−３となる。

ROM20からの出力信号Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝−17と
なるため、Ｆ＝Ｂ＋Ｃ′＝12となる。従って、Ｇ＝Ａ−
Ｆ＝−２となり、その絶対値、Ｈ＝２となる。この出力
信号Ｈ＝２は、基準値である18よりも小さいので、デー
タセレクタ27は、ROM19からの出力出力信号Ｅを選択す
る。これにより、Ｉ＝Ｅ＝−４が４ビットの符号化した
信号として端子28を介してPCMプロセッサ４に入力され
る。

同時に、図７より、ROM29からの出力信号Ｃ″は、Ｃ″
＝−17となり、Ｄ＝Ｂ＋Ｃ″＝12となる。

（ｖ）同様に、入力ディジタル信号Ａ＝35、（iv）より
Ｂ＝12、とから、Ｃ＝Ａ−Ｂ＝23となる。従って、図７
よりＥ＝４、Ｅ′はＥより絶対値が１小さいので、Ｅ′
＝３となる。

ROM20からの出力信号Ｃ′は、図７より、Ｃ′＝31とな
るため、Ｆ＝Ｂ＋Ｃ′＝43となる。従って、Ｇ＝Ａ−Ｆ
＝−８となり、その絶対値、Ｈ＝８となる。この出力信
号Ｈ＝８は、基準値である18よりも小さいので、データ
セレクタ27は、ROM19からの出力信号Ｅを選択する。こ
れにより、Ｉ＝Ｅ＝４が４ビットの符号化した信号とし
て端子28を介してPCMプロセッサ４に入力される。

以上の処理により、４ビットの符号化信号として、「−
５→６→−４→−４→４」が出力される。

以上のように第１図に示す符号器３により、上記の例の
２番目のデータの場合のようにレベル反転を発生する場
合には４ビットの圧縮差分信号をＥ（＝７）からＥ′
（＝６）に切換えて出力するため復号時のレベル反転の
発生を防止できる。

なお、上記の例では基準値として最大ステップ幅の1/2
の18を用いたが、一般的には圧縮伸長犠牲にかかわら
ず、それによって生じる誤差は最大ステップ幅（第７図
の例では36）を超えることはなく、また、レベル反転し
た時に生じる復号誤差はこの最大ステップ幅を下回るこ
とは有り得ないので、この最大ステップ幅を基準値とし
て用いれば十分である。

こうして第１図に示した符号器により符号化して得た出
力Ｉは、端子28より前記第２図のPCMプロセッサ４を介
してメモリ５に４ビット／画素に圧縮されたデータとし
て書込まれるとともに、ROM29により８ビットに伸長さ
れ加算器17に帰還される。以下、メモリ５にビット圧縮
されて書込まれたデータは、前記したようにPCMプロセ
ッサ４を介して読出され、変調器６、記録増幅器７を介
して磁気ヘッド８により磁気テープ９に記録される。

そして、再生時、第２図で示した様に、磁気ヘッド８に
より磁気テープ９から再生された信号は、再生イコライ
ザ10及び復調器11により適宜再生等化、復調された後、
PCMプロセッサ４及びメモリ５を介して上記符号器３か
らの出力Ｉと同等の出力Ｉ′（第３図（３）ｉ′）に組
立てられ、復号器12に供給される。ここで用いられる復
号器12は、第６図に示した従来の前値予測符号化方式で
の復号器と同様である。

そこで、第６図において、端子40より入力されたPCMプ
ロセッサ４からの信号Ｉ′は４ビットの圧縮データであ
り、RCM41によって前記第７図に示した特性により８ビ
ットの伸長データＣ″（第３図（３）ｃ″）に変換され
る。例えば第７図に示すように、４ビットの信号Ｉ′が
６に対応するデータのときは、31の値に対応する８ビッ
トのデータが信号Ｃ″としてROM41より出力される。こ
のROM41で８ビットに伸長された信号Ｃ″は、加算器42
によって遅延回路43からの予測値Ｋ（第３図（３）ｋ）
が加算される。この遅延回路45からの予測値Ｋは、加算
器42の出力信号Ａ′を遅延回路43により１画素間隔に等
しい時間τだけ遅延した信号である。従って、加算器42
の出力は予測値Ｋと８ビット伸長された差分値Ｃ″とを
加算した、元のディジタル信号Ａに対応する復号データ
Ａ′（第３図（３）ａ′）となり、７ビット／画素の信
号として端子44に出力される。

以上のように、本実施例では記録時に圧縮差分信号を用
いて仮復号を行ない、その結果と入力信号との間の誤差
を、所定の値（圧縮，伸長により生じる誤差の最大値を
基準として定めた値）と比較し、その結果により圧縮差
分信号を復号した時に生ずるレベル反転現象を検出し、
反転を発生する場合には圧縮差分信号を符号が同じで絶
対値が１ステップ小さい信号に置換えて伝送する。これ
により再生時に画像信号のレベル反転が発生するのを防
止できる。

次に、第４図は本発明の他の実施例を示すブロック図で
ある。

第１図の実施例においては、４ビットの圧縮差分信号Ｅ
及びその絶対値が１ステップ小さい信号Ｅ′を求めるRO
M19及びROM24は並列して用いられているが、第４図に示
すように、１ステップ絶対値の小さい信号Ｅ′を求める
ROM24′をROM19に直列に用い、４ビットの圧縮差分信号
Ｅを入力として、これより絶対値が１ステップ小さい４
ビットの信号Ｅ′を出力するように構成しても良い。こ
の場合はROMの容量を小さくできる。

以上の実施例は、VTRなどの磁気記録再生装置に本発明
を適用したものであるが、本発明はこれに限るものでは
なく、画像信号以外の、例えば音声信号など任意の情報
信号を記録再生したり任意の伝送媒体を介して伝送する
場合に適用できる。また、以上の実施例は前値予測符号
化方式の場合を示したが、本発明はこれに限らず、一般
にＮ次曲線予測符号化方式や、更には予測値或いは基準
値との差分をビット圧縮して符号化する他の差分符号化
方式においても適用できる。

また、伝送路の特性によっては、伝送信号である４ビッ
ト圧縮差分データに、いわゆる重み付マッピングを施す
場合があるが、前述した例のように４ビットの圧縮差分
値６に対して１ステップ下の値として５を用いるのに対
し、例えば、重み付マッピングが８ビットに伸長した時
の大きい順に並べて0,1,2,4,7,3,6,5,−6,−7,−4,−8,
−5,−3,−2,−１となっている場合（ただし５の時の伸
長後の値が０となっているものとする）には、４ビット
圧縮差分データ１に対して１ステップ下のデータは２を
用いることになる。本発明はこの様に重み付マッピング
をした場合にも適用可能である。

また前記した実施例では４ビットの圧縮差分値に対して
１ステップ下の値を求めるのにROMを用いたが、上記の
様な重み付マッピングを行なわない場合には差分値の極
性に応じて減算器又は加算器により−１または＋１の値
を求めるようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明によれば、DPCMの復号時に情報
信号のレベル反転現象を発生することなく情報伝送がで
きるので、ディジタルVTRのような磁気記録再生装置に
おいては画質劣化の防止に効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明による符号器が用いられる磁気記録再生装置を示
すブロック図、第３図は第１図の符号器及び第６図の復
号器の動作を説明するための説明図、第４図は本発明の
他の実施例を示すブロック図、第５図は従来の符号器を
示すブロック図、第６図は従来及び本発明において用い
られる復号器を示すブロック図、第７図は圧縮用及び伸
長用のROMの変換特性を示すグラフ、第7A図は第７図の
変換特性の見方を説明するための説明図、第８図は７ビ
ットのディジタル値における10進表現と２進表現との対
応関係を説明するための説明図、である。３……符号器 12……復号器 16,22,51……減算器 17,21,42,54……加算器 25……比較器 27……データセレクタ 18,43,55……遅延回路 19,20,24,24′,29,41,51,52……ROM。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アナログ情報信号をサンプリング量子化し
て得られるビット数ｎの標本値を入力し、該ビット数ｎ
よりも少ないビット数ｍの値に符号化して出力する符号
器において、入力された各標本値のうち少なくともその一部の標本値
についてそれぞれに対応するビット数ｎの所定の予測値
を算出する算出手段と、該予測値とそれに対応する前記標本値との差分を求め、
その差分値を圧縮変換してビット数ｍの第１の値を得る
圧縮変換手段と、前記第１の値を伸長変換して前記差分値と同等のビット
数の第２の値を得る伸長変換手段と、該伸長変換手段により得られた前記第２の値と前記予測
値との間で加算（または減算）を行い、ビット数ｎの第
３の値を得る第１の演算手段と、該第３の値と前記予測値に対応した前記標本値との誤差
を求め、その誤差値を得る第２の演算手段と、該誤差値の絶対値を所定の基準値と比較する比較手段
と、を有し、該比較手段による比較の結果、前記誤差値の絶
対値が前記基準値より小さい場合には前記圧縮変換手段
において得られた第１の値を、符号化された値として出
力し、該誤差値の絶対値が前記基準値より大きい場合に
は、前記第２の値の絶対値より、その伸長変換後の値の
絶対値が小さくなるビット数ｍの値を、前記第１の値の
代わりに符号化された値として出力し、復号時の桁あふ
れにより生じる該復号を防止するようにしたことを特徴
とする符号器。
【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の符号器にお
いて、前記基準値は、前記差分値を圧縮伸長する際にお
ける圧縮伸長特性の量子化ステップ幅の絶対値の最大値
であることを特徴とする符号器。
【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の符号器にお
いて、前記基準値は、前記差分値を圧縮伸長する際にお
ける圧縮伸長特性の量子化ステップ幅の絶対値の1/2で
あることを特徴とする符号器。
【請求項４】特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３
項に記載の符号器において、前記誤差値の絶対値が前記
基準値より大きい場合に、出力されるビット数ｍの前記
値は、前記圧縮変換手段において得られる第１の値と同
極性で、絶対値が少なくとも１ステップ下のｍビット値
であることを特徴とする符号器。