JPS588629B2 - 帯域圧縮伝送方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はファクシミリ白黒信号のような２進符号化した
情報信号を符号化し、帯域圧縮して伝送する方式に関す
るものである。

本発明者は、既に白黒ファクシミリ信号のような２値信
号に対する符号化帯域圧縮伝送方式を提案している（特
願昭４９−２２４８６号参照）。

この符号化帯域圧縮伝送方式においては、２値信号であ
るファクシミリ画像信号の白黒各レベルのランレングス
を４個の元から成る４進数に変換した後、前記４個の元
とランのレベル情報との組合せ８個を、３値符号の２デ
イジットの組合せであるいわゆるＰＴ符号９個のうちの
８個と、第１図のごとく１対１に対応変換せしめ、前記
２値信号の不存在を示す空信号を残り１個のＰＴ符号に
空符号として対応変換せしめ伝送するものである。

このような帯域圧縮伝送方式をファクシミリに適用した
場合には、符号化に伴ない各ライン（走査線）毎の区切
を表わす同期符号の形式が問題となる。

また、同期符号は単にライン同期のためだけでなく、Ｑ
ＲＰＴ符号化方式のように隣接した符号を２デイジット
ずつ組合せたブロック符号が有意となるような符号化方
式においては、ブロックの区切同期のためにも重要な役
割をもつ。

ＱＲＰＴ符号の場合、この区切同期がはずれると復号化
して全く意味のない情報しか得られなくなってしまう。

同期符号等の制御符号はランレングス（以下ＲＬと略す
）符号にはない符号である空符号と他の符号の組合せに
よって作られる。

同期符号や制御符号の備えなければならない要件は次の
とおりである。

１．ＲＬ符号および他の制御符号との区別ができる。

２．ＲＬ符号および他の制御符号に誤りを生じたものと
の区別ができる。

ここに２は言いかえれば、それ自体に誤りを生じた場合
にその検出ができるということに他ならない。

また、ＲＬ符号の誤り処理に関連して同期符号は重要な
意味をもっている。

すなわち１ライン分のＲＬ情報は同期符号と同期符号と
の間にはさまれているわけであり、この間のすべてのＲ
Ｌを合計すれば、１ラインの長さ、すなわち予め定めら
れた一定値となる。

ところがＲＬ情報を表わすＲＬ符号に符号誤りを生ずれ
ば一般には、同期符号と次の同期符号の間のすなわち１
ライン分のＲＬの合計（ｓｕｍ）は予め定められた一定
値とは異ってくる。

したがって同期符号毎にＲＬのサム・チェック（ｓｕｍ
ｃｈｅｃｋ）を行なうことによってその同期符号以前
のラインに誤りを生じたか否かを知ることができる。

これに関連して同期符号の検出については次のような問
題が生ずる。

３．白（黒）のランの符号の終りは黒（白）のランの始
まりによって知られるのがふつうである。

これはＱＲＰＴ符号化方式に限らず、ラン毎に終了符号
を与えると符号長が増して符号効率が低下する、すなわ
ち符号化の目的である圧縮率が悪くなるからである。

したがって１ラインの最後のラン（普通には白のラン）
の終りは同期符号の受信完了までわからない。

４．同期符号の構成中には一般に見掛上ＲＬに対する符
号と同形式の符号が存在する。

このために同期符号の直前に位置する１ラインの最後の
ランが、同期符号の一部をそのランの構成符号の一部で
あるとみなされて誤ったり、偽のランが追加されたりす
ることのないように復号化しなければならない。

５．同期符号の構成のすべて、または少なくともその先
頭部分には、ＲＬ符号とは異なる符号を与えて、それを
検出することによって、１ラインの最後のランの終了を
知るようにすることはできる。

ただし同期符号に誤りを生じた場合には不可能である。

以上のような問題点は、同期符号の構成に関しては、他
の符号とははっきりと区別され、しかも誤りの検出訂正
能力を有し、またその検出方法に関しては、同期符号の
検出時点は等価的に直前のＲＬ符号の受信処理直後とす
ることにより解決される。

符号誤りの検出能力をもたせるためには、換言すれば符
号に冗長度を持たせることであって、その符号語の長さ
がかなり長くなるのは避けられない。

受信装置の起動停止等の指令を与える制御符号はＲＬ情
報の量に比べればはるかに使用度数が低いのであるから
かなり長いものであってもよい。

また同期符号について考えるとＡ４版でラインの長さ２
１０ｍｍに対して画素数１８００とし、平均的な圧縮率
６分の１が得られたとすると、１ライン当りの符号数は
３００デイジットであるから、同期符号としては１０〜
３０デイジットの長さを持っても差支えないと考えられ
る。

同期符号は前述の理由から、１デイジットのずれも生ず
ることなく検出されなければならない。

また符号化された信号は単一の伝送路を通じて送られ、
そして受けられるのであるから、予め定められた長さだ
けの符号を蓄えつつ、常に監視して、所定の符号が到来
したかを知る必要がある。

第２図は同期符号検出の回路例を示す。

この例では符号は３値形式であって、入力信号幻は“＋
”を表わすビット、Ｓ−は“−”を表わすビットである
。

同期符号の長さは簡単のために４デイジットであるとす
る。

受信符号はシフトレジスク群１に入力され順次シフトさ
れて、連続する４デイジットの符号が同期符号であるか
ないかを検出器２によりつねに監視する。

シフトレジスタ群１のＱ出力と対応する同期符号参照値
のビットとが一致するとそれらが接続された排他的論理
和回路の出力は“０”となる。

したがって全対応ビットが一致すると、同期出力は“１
”となる。

このような回路によれば受信符号の１デイジット毎にそ
れによって同期符号が構成されるか否かを調べているか
ら、同期符号の位置を正確に知ることができる。

しかしながら、伝送歪や雑音による影響のために同期符
号を構成する１デイジットに誤りを生ずると、その同期
符号全体を見落してしまうことになる。

１同期符号の見落しは、それに続く１ライン全体を落す
ことになるのでその画質に及ぼす影響は大である。

またＱＲＰＴ符号化方式においては前述のように２デイ
ジットずつの区切も重要であってこの同期をとるために
も、同期符号については、ある程度の誤り訂正が欲しい
ところである。

従来いろいろなファクシミリ信号の符号化方式が提案さ
れている。

これらを見ると、同期符号に特別の注意を払ったものは
まだ見受けられない。

符号化の方法は、ＲＬをいかに符号化すればよいかとい
う面からのみ決められている。

同期符号はＲＬ符号と同一の形式であって、ある程度符
号長を大きくとることによってなるべく一般のＲＬ符号
として発生確率の少ない符号を用いることにするのが普
通のようである。

この方法では、もちろん符号に冗長性がないから誤り訂
正はおろか、誤り検出さえ不可能である。

また、たまたま同期符号と同一のＲＬ符号が発生した場
合には、それを同期符号として検出してしまうという誤
りが発生することになる。

本発明の目的は、帯域圧縮率を大幅に改善すると共に誤
り検出訂正可能な同期符号あるいは制御符号を使用する
ことにより信頼性を向上できるようにした帯域圧縮伝送
方式および装置を提供せんとするものである。

本発明は以下の認識に基づいて為したものである。

すなわち、ＱＲＰＴ符号化方式においては、ＲＬ符号と
して割当てていない空符号があることは前に述べた通り
であり、空符号は、送信機側において、バツファメモリ
への書込みに比べて読出し、すなわち符号送出の方が速
くなって、バツファメモリが空になった時に、アンダー
フローすなわち２重送出を避けて、空符号をｄｕｍｍｙ
ｃｏｄｅとして送出するのに使われる。

空符号は“００”なるＰＴ符号を割当てることによって
、無信号状態に一致させることができる。

空符号はこのような用途以外に、ＲＬ符号には使われて
いないことから、他のＰＴ符号と組合せて、ＲＬを表わ
す符号語と区別のできる符号語を構成することができる
。

またこの構成方法によって符号誤りの検出、訂正を可能
とすることができる。

本発明帯域圧縮伝送方式は、伝送すべき情報信号を２進
符号化した符号列を３ビット毎に区切り、３ビットの組
合せ８種類品各々３値符号の２デイジットの組合せであ
るＰＴ符号９個のうちの１個を除いた８個に１対１に対
応変換せしめ、かつ前記除いたＰＴ符号を前記情報信号
の不存在を表わす空信号に空符号として対応変換せしめ
ると共にこの空符号と前記８個のＰＴ符号との周期性を
持たない組合せにより作った制御符号と一緒に、伝送す
ることを特徴とするものである。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

今、３値符号化を行ない、同期符号の長さは２０デイジ
ットとし、例えば“００００００＋０−００＋０−００
００００”としよう。

これを第１図の記号で表わせば（〜〜〜２２００〜〜〜
）となる。

この符号語を見れば明らかにＲＬを表わす符号語と異っ
ていることがわかる。

すなわちＲＬを表わす符号語においては、空符号が存在
しないこと、（０）と（０）との連続が存在しないはず
であることなどから一見して区別がつく。

この符号はまた数ビットの誤り検出、訂正能力を有する
ものである。

たとえば、第３番目のデイジットを表わす“０”が何ら
かの原因で誤って“−”と受信されたとしよう。

この受信符号は（〜２〜２２００〜〜〜）となって、や
はりＲＬを表わすべき符号語とは明らかに異なっている
。

ＲＬを表わす符号に誤りを生じた結果、このような符号
が生じたとするには余りにも大きな誤りを生じたと考え
なければならなくなる。

たとえば、（■■■２■■■■■■）なるＲＬを表わす
符号が誤って（〜２〜２２００〜〜〜）になったとする
と３値信号の７デイジットが誤ったと考えなければなら
なくなる。

（数字の下の点は誤ったデイジットに対応する。

）ゆえに（〜２〜２２００〜〜〜）が受信された場合に
は、同期符号が１デイジット誤ったものと解する方が妥
当である。

ここで同じ１デイジットの誤りであっても、３値すなわ
ち３レベル伝送という点を考慮すると、その誤り方によ
る重み付けをした方が良いように思われる。

“＋”，“０”，“−”の３値信号の間での誤り方のう
ち、“０”が“＋”または“−”に誤った場合（または
この逆の場合）に比べて、“＋”が“−”にまたは“−
”が“＋”に誤るのは、レベル的に見て２倍異なる。

したがって前者の誤り方を大きさ１の誤り、後者の誤り
方を大きさ２の誤りと便宜的に呼ぶことにする。

“＋”，“０”，“−”を表わすのに２進符号２ビット
をもってそれぞれ“１０”，“００”，“０１”とすれ
ば、上述の誤りの大きさは、これらの２進表示符号間の
Ｈａｍｍｉｎｇの距離に一致する。

このことから上の考え方はハードウエア化をより容易に
するものである。

ここで３値符号“＋”，“０”，“−”は符号自体とし
ては各々対等の重みを持っているので、本来は“＋”が
“０”に誤っても“−”に誤っても、同じ大きさの誤り
である。

しかし、本発明では誤りの大きさを符号間のＨａｍｍｉ
ｎｇの距離で定義する。

３値信号を２デイジット組合せたいわゆるＰＴ符号のＨ
ａｍｍｉｎｇの距離を模式的に表わすと、第３図の如く
なる。

６個の正３角形はＰＴ符号の内の１デイジットが共通の
レベルを持つものであり、各辺は距離１を表わす。

当然のことながら符号間の最大距離は２である。

ＰＴ符号についてこのような定義に基づいたＨａｍｍｉ
ｎｇの距離は第４図によって簡単に表わすことができる
。

各格子点は符号点を表わし、隣接符号点間を結ぶ線分は
距離１を表わす。

したがって符号間の最大距離は４である。

さて、ＲＬを表わす符号語は第４図において、中心に位
置した空符号（〜）を除いたＰＴ符号のみによって構成
されるのが特徴である。

同期符号としては空符号（〜）を用いることによってＲ
Ｌを表わす符号と区別され得ることはすでに述べた通り
である。

空符号１個を入れることによってＲＬを表わす符号語と
は距離１〜２だけ離れた符号語を作ることができる。

ここで上述した特願昭４９−２２４８６号に記載されて
いるのと同様に２０デイジットの“０”の連続すなわち
空符号（〜）を１０個連続したものを用いればすべての
ＲＬ符号と少くとも距離１０だけ離れることになる。

しかしながらこのような符号語は次のような理由によっ
て同期符号としては不向きである。

同期符号は既に述べたように、１デイジットの受信毎に
参照値と照合することになる。

したがって同期符号のうちの最初の、例えば１８デイジ
ットを受信した状態では、残り２デイジット分がＲＬを
表わす符号であって、この２デイジット以外は同期符号
に一致していることになる。

すなわち同期符号とは最小で距離１、最大で距離２の符
号語を受信した状態にはなっているが、まだ同期信号発
生の２デイジット手前である。

２デイジット手前でありながら最悪状態で同期符号との
距離が１であるということは誤り発生に対して余祐を持
っていないことに他ならない。

このことをもう少しわかりやすくするために例をあげて
説明しよう。

例えば 同期符号の直前のデータ（４進表示） ・・・・・・・・・１１２１０２１１３２同期符号の直
後のデータ（４進表示） １３２１３０１２０２・・・・・・・・・とする。

これらをＱＲＰＴ符号化すると次のようになる。

最初にすでに同期符号直前の２０デイジットのデータは
受信され、入力シフトレジスタに蓄えられているものと
する。

蓄えられた符号語と同期符号との距離は“＋”と“−”
の数の和で与えられるから１６である。

次に受信する信号は、同期符号を構成する先頭デイジッ
トの“０”であって、これを受信すると、先に一番最初
に受信された信号“−”は捨てられる。

したがって距離は１５となる。

次に同期符号の第２デイジットの“０”を受信し、入力
シフトレジスタ中の一番古いデータ“＋”がすてられ、
距離１４が検出される。

以下同様にして、第５図のようなグラフが得られる。

このグラフによって次のようなことがわかる。

すなわち空符号のみから成る同期符号を用いたのでは、
同期符号の検出が正規の位置の直前にも行なわれ得るの
で唯一点に確定しないこと、入力シフトレジスタ中の値
からは、誤り発生のないにもかかわらず、同期符号から
の距離が０，１，２，３，・・・・・・・・・のものが
検出され、誤り検出能力はおろか、誤り発生さえ生じ、
同期符号としては全く適さない。

これに対し、前述した符号語“００００００＋０−００
＋０−００００００”は同期符号として十分に用い得る
ものである。

先のＲＬ符号データの例を用いて同様に同期符号の前後
における受信符号のＨａｍｍｉｎｇの距離を求めると第
６図のようになる。

なおこの場合の受信符号例は下のようになる。

第６図に示す結果は単に本発明の一例にすぎないが、適
切な同期符号を用いて、それに対する受信符号のＨａｍ
ｍｉｎｇの距離を監視することによって同期符号が正確
に検出できることを示している。

しかも同期信号点の前後で急峻に落ちる信号を得ること
ができ、例の場合、距離が８以上であることからある程
度の誤り訂正の可能性のあることがわかる。

どの程度の誤りまで訂正が可能であるかは、あらゆる種
類のＲＬを表わす符号系列の中において上例と同様にＨ
ａｍｍｉｎｇの距離を調べてみなければならない。

２０デイジットから成る３値符号の符号系列の種類は３
２０≒１０９．５４）１０８である。

■系列についての距離計算処理時間が１０μＳであった
としても１０１０μｓ以上、すなわち１６０分以上を要
し実質的には計算不可能である。

画像電子学会ファクシミリテストチャートＮｏ．２を原
画として、ファクシミリ・スキャナーにかけ得られたビ
デオ信号、同期信号（多数例）をＱＲＰＴ符号化して、
２０デイジットずつの受信符号例と同期符号とのＨａｍ
ｍｉｎｇの距離に対する頻度をミニコンピュータで集計
した結果を、第７図および第８図に示す。

また第９図は極めて大きな文字を含んだ原画（ＯＬＹＭ
ＰＵＳ英文社名指定書体）との比較の結果である。

同一の原画であっても原画のスキャナーへの挿入の仕方
によって若干異なる分布が得られ、ＲＬ生起分布の異な
る原画では更に変わる可能性がある。

テストチャートを主原画に選んだのは、１ライン当りの
白黒変化点の平均数が約１００と他の一般の書画に比し
複雑であり、長いＲＬの黒も有していることがら長短含
めいろいろなＲＬ符号の発生源として適当だと思われる
からである。

第７〜９図に示した集計データは、各データ共Ａ４版の
原稿についての結果を同期符号２０００個すなわち走査
線２０００本に規格化したものである。

なお規格化に伴なう端数は切上げとした。走査線ピッチ
は１２５μｍ（１／８ｍｍ）走査線方向標本化ピッチは
１１１μｍ（１／９ｍｍ）である。

上述した同期符号の例は、第７図においては（１０）で
ある。

（１０）についての結果は１例しか挙げていないが、種
々の原画について調べた結果大体同様であって、距離１
〜４のものは現われず、距離５のものは１〜２であった
。

すなわち同期符号とこれに最も近い符号語（以下、最似
符号と呼ぶことにする）との距離（最似符号距離と呼ぶ
ことにする）は５であることが実験的に判明した。

この場合、どの程度まで誤り検出・訂正が可能かを考え
てみよう。

まず同期符号とその最似符号の生起確率は大幅に異なる
ことに注意する必要がある。

すなわち（１０）の場合、同期符号２０００に対して、
その最似符号は高々２であった。

すなわち最似符号は同期符号の１／１０００の割合でし
か発生しない。

またこのような最似符号に誤りを生じて、同期符号に距
離１だけ近ずく確率を求めてみよう。

誤りの発生は完全にランダムであるとする。

本発明で定義したＨａｍｍｉｎｇの距離の算出方法から
扱う符号の長さは４０ビットとみなすことができる。

すなわち同期符号とその最似符号とは４０ビットの内５
ビット以外はすべて一致していることになる。

すなわち一致している３５ビットに誤りを生ずれば同期
符号から距離１だけ遠去かり、一致していない５ビット
に誤りを生ずれば距離１だけ近付くことになる。

すなわち距離１だけ近付く確率は誤り率をｐとしてｐ×
５／４０＝ｐ／８で、距離５の最似符号が誤ることによ
って、距離４の符号の発生する確率は同期符号に対して
総合的にはｐ／８０００となる。

かりに誤り率ｐ＝１０−２（回線としては極悪でまった
く実用できない程度）としても、上の発生解率は１ライ
ンにつきおよそ１０−６，Ａ４版１ページにつきおよそ
２×１０−３で実用的に無視しうる。

次にバースト誤り等により大きさ４の誤りが発生する場
合を考えてみよう。

同期符号はこの種の誤りによって距離４だけ同期符号か
ら離れることはいうまでもない。

問題は同期符号から距離８だけ離れた符号に大きさ４の
誤りが発生した場合である。

同期符号と一致していないビットの数は４０ビット中８
ビットであって、この８ビットのうちの４ビットが誤る
と同期符号からの距離４の符号となり、同期符号が４ビ
ット誤ったものと区別がつかなくなる。

ではこのようなことが起る可能性はどの位あるかを検討
する。

４０ビット中４ビットの誤りの発生の仕方は４０Ｃ４で
ある。

また４ビットの誤りが特定の８ビットに発生する仕方は
８Ｃ４である。

したがって同期符号から距離８の符号に大きさ４の誤り
が発生したと仮定したとき、それが同期符号から距離４
の符号となる確率はとなる。

同期符号から距離８の符号の発生頻度は同期符号２００
０に対して３８１２であるから、同期符号の約１．９倍
で総合的には ０．７７×１０−３×１．９≒１．５×１０−３ ・・
・・・・（２）となる。

この数値の意味するところはすなわち、同期符号から距
離４の符号が発生した場合、それが同期符号でない確率
は０．１５％であるということである。

換言すれば危険率０．１５％で同期符号であると判定す
ることになる。

すなわち（１０）の同期符号を用いると大きさ４の誤り
訂正が行えることが予想される。

もう少し一般化して詳しく考察してみる。

同期符号の長さは３値符号２０デイジットで、これまで
と同様に便宜的に２値４０ビットとして取扱う。

同期符号からの距離ｄの符号に誤りを生じて、同期符号
からの距離ｓの符号となる確率ｐ（ｄ，ｓ）は次式で与
えられる。

ただしｄ＞ｓとする。これより次の漸化式を得る。

（３）式自体はｄ＝ｓについては不定であるが、物理的
な意味を考えて次式のようにおいても矛盾しない。

具体的な初期値として 誤り発生がない時には現われないはずの、同期符号から
距離ｓの符号が誤り発生に伴って現われる確率Ｐｓを求
めるには種々のｄについての頻度を求めてそれらの和を
作らねばならない。

同期符号からの距離がｄである符号の発生頻度を１ライ
ン当り（１同期符号発生当り）にｆ（ｄ）としよう。

ｄは第７〜９図の横軸と同様に同期符号語からの距離を
表わし、ｆ（ｄ）は第７〜９図の縦軸を総ライン数２０
００で割って規格化したものに相当する。

また大きさｒの誤りの発生する確率分布をｅ（ｒ）とす
る。

Ｐｓは次式により与えられる。（Ｐｓは１ライン当りの
期待値となる） 一方同期符号が大きさＳだけ誤まると同一の符号が発生
することになる。

この確率は定義によりｅ（ｓ）となる。

以上から、同期符号よりの距離Ｓの符号が受信された場
合に、この符号を同期符号であると看做すことの危険率
εＳは次のようになる。

回線の状況に応じてｅ（ｒ）の分布を仮定し、しかもｆ
（ｄ）の分布によって（９）式を詳しく計算するのはか
なり面倒となる。

そこでｇ（ｄ，ｓ）＝ｐ（ｄ，ｓ）ｆ（ｄ）・・・・・
（１０）とおき、ｇ（ｄ，ｓ）の分布の様子からおよそ
の見当をつけることにする。

第１０図にｐ（ｄ，ｓ）の計算結果、第１１図〜第１４
図にはｇ（ｄ，ｓ）＝ｐ（ｄ，ｓ）ｆ（ｄ）の計算結果
の例を示す。

以上の結果から最似符号距離未満の距離の符号が現われ
た場合はその符号は確率的に同期符号であるとしてよい
ことがわかる。

上述したように第７〜９図は２０デイジットの３値符号
から成る符号語を同期符号として、実際の原画から得ら
れる画像信号をＱＲＰＴ符号化した結果を集計したもの
であって、横軸は発生した２０デイジットの符号列と同
期符号との間のＨａｍｍｉｎｇの距離ｄ，縦軸は同一距
離の符号の発生頻度がある。

上述した解析結果から、発生頻度が零である距離範囲の
符号語が発生した場合は雑音回線歪等により同期符号が
誤ったものとして訂正が行なえる。

まず第７図の結果を各符号語毎に少し詳しくみてみよう
。

（１）“０＋−”を基本として繰返した符号である。

自己周期性があるために不適当な符号である。

例えばこの符号語のうち３デイジット未受信、または受
信後に３デイジットをさらに受信した状態は、同期符号
の前または後の連続３デイジットに誤りがあったものと
区別がつかないからである。

（２） “０＋０−０”を基本として繰返した符号であ
る。

（１）と同じく周期性をもっているために誤り訂正能力
はない。

周期が（１）よりは大きいので良くなる傾向はある。

空符号を含んでいる。（３） 周期性による弊る避ける
ために（１）の中央の１０デイジットを“０”としたも
のである。

これによって大きさ３の誤り訂正が可能となった。

これに対して（１０）は（１）の前後の５デイジットを
各各“０”としたもので、この方が誤り訂正能力が大き
く、大きさ４まで訂正可能である。

（空符号の連続） （４）２デイジットずつの区切同期の良、不良にかかわ
らず空符号（すなわち“０”の連続）を含まない。

すなわちすべてＲＬ符号で構成されている。

ただし、黒または白のランの数値の先頭が０となる部分
も含んでいる。

後半の１０デイジットは前半の１０デイジットの極性を
反転することによって周期性を排除している。

ＲＬ符号で表わせば（２１３０１２１３０１）となる。

第７図の結果では大きさ３までの訂正が可能となってい
るが、符号の構成具合から見て、もっと悪くなる可能性
がある。

（５） 符号の周期性をなくす意味で、前後４デイジッ
トずつ“０”としたが中央１２デイジットは周期性をも
っている。

このため誤り訂正能力は３とあまり大きくない。

（１０）の中央部分の周期的部分の周期数はこれより小
さく、誤り訂正能力も大である。

このことは部分的周期性も排除すべきことを物語ってい
る。

（６） 符号の周期性を排除するために前後各々５デイ
ジットを“０”とし、中央部前半５デイジットと同部後
半５デイジットとの極性を反転関係にした。

これによって期待通り大きさ４までの誤り訂正能力をも
ち、同じ誤り訂正能力４の（１０）よりも危険率が小さ
いことがうかがえる。

これは第８図における比較から一層はっきりと知ること
ができる。

（７） ＰＴ符号９種類をすべて有した符号であって、
区切同期のはずれた状態であっても、ＰＴ符号９種類す
べてを有している。

すなわち、誤り訂正能力は３であまり良くない。

（８） これは（１０）を多少変形したものであるが、
誤り訂正能力３とかえって悪くなっている。

（９） 全部“０”の符号である。

“０”を２０周期繰返したものとも見ることができ、同
期符号としては既に述べたように全く不適当である。

（１０） 前述したように（２）を変形した符号で誤り
訂正能力４で比較的良好である。

（１１）（８）にさらに変形を加えたものであるが、周
期性をさらに帯びてくるために良くない。

（１２） （６）を多少変形したものであるが、良くは
ならない。

（１３） これも（６）を変形したものであるが、やは
り良くはならない。

（１２），（１３）とも誤り訂正能力４であるので、比
較的良い符号ではある。

以上のように誤り訂正能力の高い符号を作るための条件
としては、まず周期性を持たぬ符号であること、また部
分的にも周期性の少ない符号であることがあげられる。

また全長２０デイジットのうち前後各４デイジット程度
を“０”とすることは周期性の排除という点や、またこ
れが空符号の連続であってＲＬを表わす符号語にはない
という点で、最似符号距離を大きくとるのに有効で、従
って効果的に誤り訂正能力を増すことができる。

この様に構成した同期符号の中央部分１２デイジットも
できるだけＲＬを表わす符号形式にならないようにすべ
きである。

また区切同期のずれている状態では同期符号それ自身に
近い符号であってはならない。

言換えれば周期性が小さいものであるべきことも含めて
、自己相関の小さい符号でなければならない。

ＲＬを表わす符号からなるべく離れた符号を作るために
は、おのずから空符号（〜）と白の零（０）と黒の零面
を多用すればよいことになる。

このことは第７図において良好な結果を得た（６），（
１０），（１３），（１２）の符号語を次のように書き
直してみると了解しやすい。

以上の結果に基いて作成した符号が第８図の（１４），
（１５），（１６）に示す符号語であって、それぞれ誤
り訂正能力４，５，４を有している。

（第１２図参照）次にもう一つの同期符号構成方法につ
いて検討する。

ＲＬを表わす符号の長さは、１ラインの画素数を１７８
５（４進数で１２３３２１）とすると最大１２デイジッ
トとなり、丁度上述した同期符号の中央部分１２デイジ
ットに一致する。

この様子を第１５図に図解する。

ＲＬを表わす符号が同期符号の中央部分に一致した符号
となると、図中の符号Ｘ部分を受信した時に同期符号と
誤ることになる。

ＲＬの最大値は４進数で（１２３３２１）であって、し
かも黒の長いＲＬは確率的に非常に少ない。

そこで例えば同期符号の中央部分を黒を表わすＲＬ（１
２３３２１）とすることが考えられる。

このようにして得た符号を第８図の右下部に示した。

ただこの符号は直流成分を持つので、伝送路の直流遮断
の影響を避けるために若干補正すべきである。

第８図中の（１７），（１８），（１９）の符号語はそ
の例である。

すなわち、これらの符号の誤り訂正能力は第８図，第１
２図から判るように期待通り４以上と大きな値が有られ
た。

特に（１８），（１９）の符号語では大きさ５の訂正能
力がある。

上記の各符号のＲＬ記号表示から、同期符号の中央部１
２デイジットは全部黒を表わすようにした方がよい結果
となっていることがわかる。

もちろん、これらの中央１２デイジットについては一般
的には自己相関が小さい方がよい。

第１４図は第９図の結果を変換して求めたｇ（ｄ，ｓ）
である。

これによると、原画をファクシミリテストチャートとし
た場合と、これに対してかなり粗いバタンから成る原画
（ＯＬＹＭＰＵＳ英文指定書体）とした場合とでは多少
の変化はあるが、テストチャートによってほゞその傾向
をつかむことができ、誤り訂正能力を推定できる。

なお同期符号を含めて、２種類以上の制御符号を用いる
場合には、それら相互間の相関係数は小さなものでなけ
ればならず、これまで述べたと同様に、一つの制御符号
と他の制御符号を用いた場合に現われる符号とのＨａｍ
ｍｉｎｇの距離についても検討しなければならない。

以上のようにＱＲＰＴ符号化方式においては、かなり大
きな誤り訂正能力を持った符号語を構成することができ
る。

次に、このような誤り訂正を行ない得る具体的な符号語
検出装置について述べよう。

同期符号検出についての問題点はすでに述べた通りであ
り、ここに説明するものはもちろんこれらを解決できる
よう考慮している。

第１６図はＱＲＰＴ方式受信機における同期符号検出装
置の位置づけを説明するための構成図の一例である。

伝送路１０から受信された三値信号は、デイジタル化回
路１１で２ビットから成る符号にデイジタル化され、２
列のシフトレジスタ群１２の入力に加えられる。

三値信号を１デイジット受信するごとにシフトレジスタ
群１２は１ビットずつ右方向にシフトする。

したがってシフトレジスタ群１２の内容は、受信信号が
受信された順に右から左に詰められたものであり、三値
信号を１デイジット受信する毎に右に１ビットシフトし
、左端の入力ビットには新たなデータが読込まれる。

シフトレジスタ群１２の右端のビットの内容はＲＬ符号
選別、内部符号作成回路１３によりＲＬを表わす有効な
符号のみが選別され、内部符号に変換され、バツファメ
モリ１４に書込まれる。

一方、シフトレジスタ群１２の内容は同期符号検出回路
１５により、参照符号語源１６から供給される予め定め
られた同期符号と一致する参照符号と並列に比較され、
同期符号の検出が行なわれる。

この際前に詳述したごとき原理に基いて、誤り検出・訂
正が行なわれる。

この具体的な方法については後述する。

同期符号が検出された場合には、内部符号作成回路１７
により内部符号としての同期符号が作成され、バツファ
メモリ１４に書込まれる。

また同期符号検出と同時に、シフトレジスタ群１２に同
期のための信号を送る。

この信号によってシフトレジスタ群１２のシリアル出力
はこの時点から２０デイジット分だけＲＬ符号としては
無効とされる。

同期符号検出時点においてシフトレジスタ群１２に入っ
ている内容は、同期符号を構成するものであって有効な
ＲＬを表わすものではないからである。

シフトレジスタ群１２の内容を無効符号とする方法の一
つは、シフトレジスタの内容をクリアすることである。

これによって２０デイジットの“０”すなわち１０個の
空符号（〜）がシフトレジスタ群１２にセットされたこ
とになり、これはＲＬを表わす符号とはならないので、
ＲＬ符号選別の際には無視される。

またシフトレジスタ群１２の内容を無効符号とするもう
一つの方法は、シフトレジスタ群１２のシリアル出力に
ゲート回路を設けると共に、シフト回数を２０回数える
カウンタを設けて、シフトレジスタ群の出力を２０デイ
ジット分阻止する方法である。

またもう一つの方法は同様のゲート回路とカウンタによ
り、ＲＬ符号選別・内部符号作成部の動作機能を２０デ
イジット分だけ停止させることが考えられる。

以上のような方法によってシフトレジスタ群１２の内容
は２０デイジット分無効とされ、それ以降の分が次のラ
インのＲＬのデータとして復号化され、内部符号に変換
されてバツファメモリ１４に書込まれることになる。

２デイジットずつの区切同期がずれていた場合は、ＲＬ
としてのデータは正しく復合化されない。

しかしながら、１デイジットの受信毎に同期符号の比較
検出を行なっているので、少くとも同期符号を検出した
後は、２デイジットずつの区切同期も再び正しくとられ
ることとなる。

内部符号についてはいろいろな方法が考えられる。

第１７図はその一例である。この符号構成は上述した特
願昭４９−２２４８６号明細書中に述べたものと対応す
る。

画頭符号は、送画開始信号に対応し、画尾信号は送画終
了信号に対応する。

ＥＲ符号は１ラインのデータの受信結果に誤りがあった
場合に、その１ライン分のＲＬのデータにおきかえてバ
ツファメモリに書込むための符号である。

第１７図における内部符号の組立方は、基本的にはＲＬ
を白，黒別に４進値で表現した各桁の数を４ビット構成
の１語に割当てたものである。

これに対して内部符号の別の作り方として、ＲＬを各位
桁毎に分割符号化するのでなく、白黒等を表わすフラグ
ビットを付した２進数で表わす方法も考えられる。

例えばメモリの１語を１６ビットとして第１８図のよう
に表わす。

先頭の４ビットは白，黒を表わし、以下の１２ビットは
ＲＬの場合はその大きさを２進数で表わす。

制御符号としては、４ビットのフラグ部分を例えば第１
７図の例と同一としてもよい。

下位１２ビットをも利用することもできる。

以上でＱＲＰＴ方式受信機における同期符号検出装置の
位置づけが明らかになったがなお同期符号以外の制御符
号の検出についても全く同様であることはいうまでもな
い。

次に同期符号検出装置について具体的な一例を挙げて説
明する。

第１９図において３値信号入力は、デイジタル化回路１
１において信号クロツクレートで標本化され、ｓ＋，ｓ
−の２ビットの２値符号にデイジタル化される。

Ｓ＋は三値信号が“＋”のときに１、ｓ−は“−”のと
きに１となり、“０”のときはｓ＋，ｓ−共に０となる
。

第１９図の例においては簡単のためシフトレジスタ群１
２は４デイジット分から成っているが、同期符号を２０
デイジットとする時は、それに合わせて２０デイジット
分すなわち２０ビット２列のシフトレジスタを用意する
。

シフトレジスタ群１２には常に同期符号の長さだけのデ
ータが蓄えられる。

シフトレジスタ群１２の内容は常に比較器２０によって
同期符号参照値との比較監視が行なわれている。

第１９図では比較器２０は排他的論理和回路から成って
おり、シフトレジスタ群１２の各出力ビットと対応参照
値が一致するときは０、一致しない時は１なる出力が各
々対応する排他的論理和回路出力に得られる。

すなわち完全なる同期符号が検出された時はすべての排
他的論理和回路の出力は０となる。

雑音や伝送上の歪に伴い符号誤りを発生すると、誤りの
大きさに応じて、排他的論理和回路の出力が１となるも
のができる。

すなわち出力１なるものの数によって誤りの数を知るこ
とができる。

比較器２０の各出力は判定器２１の入力に導かれ、比較
器２０の出力のうち、出力値が１となっているものの数
が、予めブリセットされた数値より小さいかどうかを判
定する。

プリセット値は誤り訂正の大きさを決定するものであっ
て、所定の同期符号の最似符号にプリセットする。

例えば同期符号として上述した１０を用いれば最似符号
距離は５であり、この値が判定器にプリセットされる。

そして比較器２０の出力のうち４出力以下が１であった
場合判定器２１は出力として同期パルスを発することと
なる。

判定器２１は純粋にデイジタル回路で構成することも可
能であるが、同期符号の長さが２０デイジットという風
に長い場合には回路が極めて複雑化してしまう。

したがってこの様な場合には第１９図のようにアナログ
回路を併用した方が得策である。

すなわち比較器２０の各出力線は判定器２１の入力段に
設けられたアナログ加算器に導かれる。

アナログ加算器の入力抵抗Ｒ１〜Ｒ８はすべて同一抵抗
値である。

同期符号の長さが２０デイジットの時は入力数は４０と
なり４０個の同一抵抗値の抵抗を介して演算増幅器ＡＭ
Ｐに入力することになる。

プリセット調整は演算増幅器ＡＭＰの入力につながれた
抵抗Ｒｏの他端の電位を町変抵抗Ｒｖを調整して変化さ
せることにより行なう。

抵抗Ｒｆはこのように構成されたアナログ加算器の利得
を決める帰還抵抗である。

アナログ演算増幅器ＡＭＰの出力は同期符号もしくは類
似符号が検出されると高電位となる。

すなわち第２０図におけるａのような出力波形を得る。

これは第６図の図形に相当する。

同期符号と判定するか否かの閾値は上述した検討結果か
ら４〜５であろうから、演算増幅器ＡＭＰの帰還抵抗Ｒ
ｆの値を適当に定め、アナログ加算器の利得を適度に高
くとって１０程度以上の値に対しては出力を飽和させて
しまってもよい。

アナログ加算器の出力ａはシュミット回路ＳＣＨによっ
て閾値をプリセット値４として整形され、ｂのようにな
る。

出力ｂは同期符号の存在を表わすものであって、これま
での説明から明らかなように、符号誤り４以内に対して
は、同期符号を正確に検出できたことになる。

シュミット回路ＳＣＨの出力ｂの前縁に相当するパルス
をワンショットマルチパイブレークＭＹによって作り、
これを同期パルス信号として用いることができる。

以上ここに述べた同期符号検出装置およびその方式はＱ
ＲＰＴ符号化方式に限らず、同期符号（制御符号）と他
の符号とのＨａｍｍｉｎｇの距離が離れていることが保
証されれば、他の符号化方式においても応用できること
はいうまでもない。

誤り訂正町能な同期符号，制御符号等の特定の符号の検
出方法は、ＱＲＰＴ符号化方式以外にも適用することが
できる。

既に論じたように、誤り検出訂正の町能な符号を作るこ
とのできる根本的な原理は、画像信号を表わしていない
、すなわち画像信号の不存在を表わす空符号を利用した
ことである。

空符号を表わすＰＴ符号以外の８個のＰＴ符号がどのよ
うに画像信号を符号化するのに用いられているかという
ことに直接係わりがない。

一方、帯域圧縮伝送においては、２値伝送方式よりも多
値伝送方式を用いた方が伝送情報密度の点から有利であ
る。

どの程度の多値伝送とすることが可能であるかは、伝送
路の雑音レベル等の品質に依存する。

３値伝送については従来種々提案研究がされておりその
符号形式は複流ＲＺ符号，差動２進３値符号，ＰＳＴ符
号，擬３進平衡符号等がある。

しかしこれらの符号は伝送路の直流遮断の影響を少なく
したり、デイジット同期をとりやすくする等の点では良
いが、情報密度の点では純２進符号に優るものとは言え
ない。

通常ファクシミリ帯域圧縮伝送において３値伝送を行な
う場合は、画像信号を一旦２進符号化してから、３値符
号に変換して伝送する。

そこで効率的な変換方式が望まれるわけであるが、先に
説明したＱＲＰＴ方式はこの一例である。

２進符号を３値符号に変換する方式として、なるべく情
報量を損なわず、しかも上述したような誤り検出訂正可
能な同期符号や制御符号を作ることのできる変換方式を
次に説明する。

第２１図はその変換方式の具体的な一例を説明する図表
である。

符号列は前述したファクシミリの画像信号を何らかの方
法で２進符号化したものであって、この符号列を先頭か
ら３ビット毎に区切る。

次に各々区切られた３ビットの符号を例えば第２２図の
表に従がって３値符号に変換して得た３値出力を伝送す
る。

第２２図の変換表は１例であるが、２進符号３ビットの
組合せの８種類は、表の様に３値符号を２デイジット組
合せたＰＴ符号９個のうちの中間レベル（“０”と書く
）の連続である空符号（〜）１個を除いた８個と１対１
に対応づけることができる。

ここで空符号は画像信号の不存在を表わすものとするこ
とができる。

またこのように画像信号を意味しない符号を設けること
によって、これを利用してすでに述べたようにして誤り
検出訂正が可能となるわけである。

また空符号以外のＰＴ符号はすべて画像信号を意味する
符号で、縮退がないので情報密度変換の効率が高く、こ
の変換方式によって、３ビットの符号が２デイジットの
３値符号になるのであるから、圧縮率の改善率は１．５
と極めて効率的になる。

第２３図は具体的な帯域圧縮装置の一例である画像信号
は２進符号化回路３１に入り符号化された後、例えばシ
フトレジスタの様な分割回路３２で３ビットが分割選択
される。

分割されたｂ１，ｂ２，ｂ３の３ビットの信号は変換マ
トリクス回路３３で第２２図の変換表に従って変換され
、符号ｓ（ｓ１＋，ｓ１−，ｓ２＋，ｓ２−）となる。

ここにｓｎ＋（ｎ＝１．２）はＰＴ符号の第ｎデイジッ
トの“＋”か否かを、ｓｎ−は同じく“−”か否かを表
わすビットである。

符号ｓはデイジット選択回路３４によって、ＰＴ符号の
第１デイジットを表わすｓ１＋，ｓ１−を、次いで第２
デイジットを表わすＳ２＋，Ｓ２−を順次選択する。

こうして選択された符号ｓ＋，ｓ−は３値化回路３５に
よって３値符号に変換される。

次に再び２値信号の直列入力が分割回路３２で分割され
以下同様に繰返す。

以上のようなファクシミリ帯域圧縮方式によれば、帯域
圧縮率の大幅な改善と、誤り検出訂正町能な同期符号あ
るいは制御符号の使用による信頼性の向上が行なえる。

第２５図は第２３図に示す送信機と共働するファクシミ
リ帯域圧縮伝送方式の受信機の構成例を示すものである
。

受信側においては送信側と逆の処理を行なえばよいので
その説明は簡単にする。

伝送路を介して受信した３値符号入力信号を２値化回路
４１に供給し、３値符号を２値符号ｓ＋，Ｓ−に変換す
る。

次にこの２値符号ｓ＋，ｓ−をデイジット合成回路４２
に送り、ＰＴ符号の第１デイジットおよび第２デイジッ
トを表わす２進４桁の符号ｓ１＋，ｓ１−，ｓ２＋，ｓ
２−に変換する。

次に変換マトリックス回路４３において、送信側におけ
る変換マトリックス回路３３と逆の変換を行ない、３ビ
ットの２進符号ｂ１，ｂ２，ｂ３に変換する。

更にこの３ビットの２進符号を合成回路４４に供給し、
２進符号に変換する。

この２進符号を復号器４５で復合し、ファクシミリ画信
号を再生する。

このファクシミリ画信号を走査器４６に供給し、記録紙
４７上に記録する。

上述したところは誤り訂正の原理を３値符号について述
べた。

同様の誤り訂正は３値符号においてのみならず、原理的
にはさらに多値符号においても可能なことはいうまでも
ない。

３値より大なるｍ値符号伝送においても、伝送上の誤り
の大きさとしては、伝送路上のレベルに対応した重みづ
けをして考えた方がよい。

ｍ値符号を（ｍ−１）ビットの２進符号で表わすことに
よって、符号間の重みの差を容易に、それらの２進符号
の間のＨａｍｍｉｎｇの距離として求められるようにす
ることができる。

３値符号の場合については、既に述べたので、４値と５
値の場合の例を第２４図に掲げる。

このようにして、２つのｍ値符号の重みの差は２進化ｍ
値符号の各対応するビットの不一致の数、すなわちＨａ
ｍｍｉｎｇの距離として簡単に求められるようになる。

ｍ値符号を使用した場合においても適当な形式の同期符
号あるいは制御符号を用いて、他のあらゆる符号のうち
最似符号との距離がある程度離れるようにすることがで
きるので、これを利用して誤り検出訂正を行なうことが
できる。

同期符号あるいは制御符号がｎデイジットのｍ値符号よ
り成る場合の検出装置は第１９図およびそれと関連する
説明によって容易に理解できよう同図はｍ＝３，ｎ＝４
の場合の例である。

説明は重復するので避ける。

【図面の簡単な説明】

第１図はＱＲＰＴ符号化帯域圧縮伝送方式におけるＰＴ
符号への変換動作を説明するための図表第２図は従来の
同期符号検出回路の一例の構成を示す回路図、第３図は
ＰＴ符号のＨａｍｍｉｎｇの距離を模式的に表わす図表
、第４図は本発明において定義したＨａｍｍｉｎｇの距
離を表わす図表、第５図は空符号のみより成る同期符号
語の受信完了前後におけるＨａｍｍｉｎｇの距離の変化
の状況を示すグラフ、第６図は空符号を含む同期符号語
の受信完了前後におけるＨａｍｍｉｎｇの距離の変化の
状況を示すグラフ、第７図、第８図および第９図はファ
クシミリテストチャートＮｏ．２等に対し、種々の同期
符号語を使用した場合の同期符号語から距離ｄだけ離れ
た符号語の発生頻度を示すグラフ、第１０図は同期符号
語から距離ｄの位置にある符号語に誤りが生じて同期符
号語から距離ｓの符号語となる確率ｐ（ｄ，ｓ）を示す
グラフ、第１１図〜第１４図は横軸に同期符号語からの
距離ｄをとり、縦軸にｇ（ｄ，ｓ）＝ｐ（ｄ，ｓ）・ｆ
（ｄ）をとり、種々の同期符号語に対し、同期符号語を
誤って検出する確率を示すグラフ、第１５図は同期符号
語の中央にＲＬ符号と一致した部分を含む符号語を示す
図表、第１６図は本発明による受信機の一例の構成を示
すブロック線図、第１７図は同じくその内部符号の構成
の一例を示す図表、第１８図は同じく内部符号語の他の
構成例を示す図表、第１９図は本発明による同期符号語
検出装置の一例の構成を示すブロック線図、第２０図は
同じくその動作を説明するための波形図、第２１図は本
発明において利用することができる２進符号を３値符号
に変換する方式の一例を説明するための図表、第２２図
は同じくその変換表を示す図表、第２３図は帯域圧縮装
置の一例の構成を示すブロック線図、第２４図は４値符
号および５値符号と２進化４値符号および２進化５値符
号とのそれぞれの対応関係を示す図表、第２５図はファ
クシミリ帯域圧縮伝送方式の受信機の一例の構成を示す
ブロック線図である。 １０・・・・・・伝送路、１１・・・・・・デイジタル
化回路、１２・・・・・・シフトレジスタ群、１３・・
・・・・ＲＬ符号選別、内部符号作成回路、１４・・・
・・・バツファメモリ、１５・・・・・・同期符号検出
回路、１６・・・・・・参照符号源、１７・・・・・・
内部符号作成回路、２０・・・・・・比較器、２１・・
・・・・判定器、３１・・・・・・２進符号化回路、３
２・・・・・・分割回路、３３・・・・・・変換マトリ
ツクス回路、３４・・・・・・デイジット選択回路、３
５・・・・・・３値化回路、４１・・・・・・２値化回
路、４２・・・・・・デイジット合成回路、４３・・・
・・・変換マトリツクス回路、４４・・・・・・合成回
路、４５・・・・・復号器、４６・・・・・・走査器、
４７・・・・・・記録紙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 伝送すべき情報信号を２進符号化した符号列を３ビ
   ット毎に区切り、３ビットの組合せ８種類の各々を３値
   符号の２デイジットの組合せであるＰＴ符号９個のうち
   の１個を除いた８個に１対１に対応変換せしめ、かつ前
   記除いたＰＴ符号を前記情報信号の不存在を表わす空信
   号に空符号として対応変換せしめると共にこの空符号と
   前記８個のＰＴ符号との周期性を持たない組合せにより
   作った制御符号と一緒に伝送することを特徴とする帯域
   圧縮伝送方式。 ２ 特許請求の範囲１記載の帯域圧縮伝送方式において
   、制御符号を、５個以上のＰＴ符号から成る符号語であ
   って、前記符号語の最初の部分は少くとも２個の連続し
   た空符号より成り、かつ最後の部分は少くとも２個の連
   続した空符号より成り、それ以外の部分は情報信号を符
   号化したものとしての意味をなし得ない構成の符号とな
   るように構成し、前記制御符号に対する最似符号距離未
   満の距離を基準距離とし、この基準距離以内の符号を前
   記制御符号として認識することを特徴とする帯域圧縮伝
   送方式。 ３ 特許請求の範囲１記載の帯域圧縮伝送方式において
   、制御符号を、５個以上のＰＴ符号から成る符号語であ
   って、前記符号語の最初の部分は少くとも２個の連続し
   た空符号より成り、かつ最後の部分は少くとも２個の連
   続した空符号より成り、それ以外の部分は前記情報信号
   を２進符号化した符号列を３ビット毎に区切った符号の
   うちの確率的に発生頻度の少ない符号に対応したＰＴ符
   号で主として構成し、前記制御符号に対する最似符号距
   離未満の距離を基準距離とし、この基準距離以内の符号
   を前記制御符号として認識することを特徴とする帯域圧
   縮伝送方式。