JPS6118910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高速動作を要求される予測符号化復号
化装置に関する。

テレビ信号の如く隣接標本値間に強い相関を有
する信号を効率よく符号化する方式の一形態とし
て予測符号化方式が知られている。予測符号化方
式は過去の標本値から予測信号を算出し、被予測
信号との予測誤差を計算し、この予測誤差信号を
符号化伝送する方式である。

通常、予測符号化においては復号時に復号信号
に量子化雑音が累積されないようにするために予
測符号器では予測信号は局部復号信号から算出
し、しかも予測誤差信号を算出するために予測信
号を入力端にフイードバツクするフイードバツク
ループが存在する回路構成となつている。

予測信号として１標本化時刻前の標本値を用い
る。いわゆる前値予測を含むような予測符号化に
おいては、すくなくとも１標本化周期内に局部復
号信号、予測信号および予測誤差信号の算出と予
測誤差信号の量子化等の論理演算が全て完了する
必要がある。

ところが、テレビ信号の如く広帯域信号の標本
化周波数のように非常に高い標本化周波数が要求
される場合には、予測符号器に用いる論理演算素
子には非常に高速動作が要求される。しかも、さ
らに複雑な論理演算を必要とするような適応予測
符号化等を行なうとする場合には既存の論理演算
素子では素子速度の制限から実現不可能となつて
しまう場合がある。

本発明の目的は予測符号化復号化装置の構成に
工夫を加えることにより高速論理演算素子を使用
せずに予測符号化が実現できる予測符号化復号化
装置を提供することにある。

本発明の予測符号化復号化装置は、予測符号化
装置への入力信号の時系列変換器を行なう時系列
変換器と前記時系列変換器の出力を予測符号化す
る予測符号器とを有する予測符号化装置と、前記
予測符号器で符号化された信号を復号する予測復
号器と予測復号器の出力を元の時系列に戻す時系
列逆変換器とを有する予測復号化装置とから構成
されている。

本発明によれば符号化すべき予測符号器への入
力信号を予め適当な大きさのブロツクに分割し、
このブロツクをＮブロツクまとめてこの複数個の
ブロツク内の信号が互いにインターリーブ（交
叉）関係になるように信号の時系列変換を行なつ
たのちに予測符号化を行なうので、前値予測を含
む予測符号化においてもＮ標本化周期内で予測符
号化の論理演算処理が完了しておればよく、従来
のような高速論理演算素子を使用せずに予測符号
化が実現可能となる。さらに、既存の高速論理演
算素子では素子速度の制限から実現不可能である
ような複雑な論理演算処理を有する予測符号化も
容易に実現可能となる。

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
予測符号化すべき信号は特に限定されることはな
いが、本実施例においてはテレビ信号を予測符号
化する場合について説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
る。第１図において、参照数字１は入力テレビ信
号をPCM（Pulse Code Modulation）信号に変換
するＡ／Ｄ変換器、参照数字２はPCM信号に変
換されたテレビ信号の時系列の変換を行なう時系
列変換器、参照数字３は時系列変換されたテレビ
信号を予測符号化する予測符号器、参照数字４は
予測符号化されたテレビ信号を復号する予測復号
器、参照数字５は復号されたテレビ信号を元の時
系列に変換する時系列逆変換器および参照数字６
はアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。

第２図は時系列変換器１の具体的な構成の一例
を示すブロツク図である。本実施例における時系
列変換はテレビ信号の一走査線内に含まれる画素
を一ブロツクとし、この大きさのブロツクを２ブ
ロツク（２走査線分の画素）まとめてこのブロツ
ク間で画素の配列がインターリーブ関係になるよ
うな時系列変換を行なう場合について説明する。
つまり、第ｎ走査線の画素の配列を Ａ^ｎ _１，Ａ^ｎ _２，Ａ^ｎ _３，……，Ａ^ｎ _ｎ−１，Ａ^ｎ _ｎ とし、第（ｎ＋１）走査線の画素の配列を Ａ^{（ｎ＋１）} _１，Ａ^{（ｎ＋１）} _２，Ａ^{（ｎ＋１）} _３，…
…Ａ^{（ｎ＋１）} _ｎ−１，Ａ
^{（ｎ＋１）} _ｎ としたとき、 Ａ^ｎ _１，Ａ^{（ｎ＋１）} _１，Ａ^ｎ _２，Ａ^{（ｎ＋１）} _２，…
…Ａ^ｎ _ｎ−１，Ａ
^{（ｎ＋１）} _ｎ−１，Ａ^ｎ _ｎ，Ａ^{（ｎ＋１）} _ｎ と第ｎ走査線の画素と第（ｎ＋１）走査線の画素
が互いにインターリーブ関係となるような画素の
配列変換、すなわち、時系列変換を行なう場合に
ついて述べる。

第２図において、参照数字２１および２２はラ
インメモリを示し、参照数字２３および２４はス
イツチをそれぞれ示す。

Ａ／Ｄ変換器１において、標本化周波数fsで標
本化されPCM信号に変換されたテレビ信号はス
イツチ２３へ供給される。スイツチ２３は第ｎ走
査線のテレビ信号Ａ^ｎ _１，Ａ^ｎ _２，……，Ａ^ｎ _ｎはライ
ン
メモリ２１へ、第（ｎ＋１）走査線のテレビ信号
Ａ^{（ｎ＋１）} _１，Ａ^{（ｎ＋１）} _２……，Ａ^{（ｎ＋１）} _ｎ
はラインメモリ２
２へ、第（ｎ＋２）走査線のテレビ信号Ａ
^{（ｎ＋２）} _１，Ａ^{（ｎ＋２）} _２，……，Ａ^{（ｎ＋２）} _ｎ
はラインメモリ２
１へというように一走査線ごとにラインメモリ２
１，２２に供給されるテレビ信号を切換える。ラ
インメモリ２１および２２には一走査線時間おき
にスイツチ２３から送られてくるテレビ信号がク
ロツク周波数fsで順次書き込まれる。ラインメモ
リ２１および２２へ書き込まれた第ｎおよび第
（ｎ＋１）走査線のテレビ信号はクロツク周波数
1/2fsでラインメモリ２１および２２の出力がＡ^ｎ _ｉ
およびＡ^{（ｎ＋１）} _ｉとなるように読み出されそれぞれ
スイツチ２４へ送られる。スイツチ２４ではライ
ンメモリ２１および２２から送られてくるテレビ
信号をＡ^ｎ _１，Ａ^{（ｎ＋１）} _１，……，Ａ^ｎ _ｎＡ^{（ｎ＋
１）} _ｎとなるよ
うに標本化周期１／fsごとに切換て時系列変換が
行なわれた出力信号を得る。以上の如く、時系列
変換されたテレビ信号は予測符号器３へ送られ
る。

第３図は予測符号器の具体的な構成の一例を示
すブロツク図である。第３図において、参照数字
３１は減算器、参照数字３２は加算器、参照数字
３３，３４および３５はシフトレジスタ、参照数
字３６は量子化回路、参照数字３７は乗算器であ
る。時系列変換器２より送られてくる信号は減算
器３１へ供給され、乗算器３７の出力との差分が
計算され、レジスタ３３へ送られる。レジスタ３
３では減算器３１の出力を１クロツク周期だけ遅
延させて出力し、その出力は量子化回路３６へ送
られる。量子化回路３６では予め定められた量子
化特性に従つてレジスタ３３の出力を量子化し、
この量子化出力は加算器３２へ送られる。また、
量子化回路３６では量子化出力をその量子化レベ
ルに対応した予め定められた符号に変換して伝送
路へ送り出される。加算器３２では量子化回路３
６の出力である量子化出力と、レジスタ３５の出
力との加算を行ない加算結果はレジスタ３４へ送
られる。レジスタ３４では加算器３２の出力を１
クロツク周期だけ遅延させ、その出力は乗算器３
７へ送られる。乗算器３７ではレジスタ３４の出
力をα（０＜α１１）倍して、減算器３１およ
びレジスタ３５へ送る。レジスタ３５では乗算器
３４の出力を１クロツク周期だけ遅延させ、その
出力を加算器３２へ送る。

以上の予測符号器の動作説明から明らかなよう
に、減算器３１の出力に予測誤差信号が、加算器
３２の出力に局部復号信号が、乗算器３７の出力
に予測信号がそれぞれ得られる。また、乗算器３
７の出力として得られる予測信号はレジスタ３
３，３４および３５によつて予測符号器への入力
信号に対して２クロツク遅延した信号をもとに計
算していることになる。つまり、入力信号に対し
て２クロツク遅延した局部復号信号を用いて予測
信号を計算している。ところで、予測符号器３へ
の入力信号は時系列変換器２で第ｎ走査線の信号
Ａ^ｎ _ｉと第（ｎ＋１）走査線の信号Ａ^{（ｎ＋１）} _ｉがイ
ンタ
ーリーブ関係となるように、つまり、 Ａ^ｎ _１，Ａ^{（ｎ＋１）} _１，Ａ^ｎ _２，Ａ^{（ｎ＋１）} _２，…
…，Ａ^ｎ _ｎ，Ａ
^{（ｎ＋１）} _ｎ となるように時系列変換されているので、第３図
に示す予測符号器３では前値予測符号化、すなわ
ちDPCM（Differential PCM）符号化を行なうこ
とと等価になる。

通常の前値予測符号器（DPCM符号器）おいて
はレジスタ３３および３５が存在しないので、予
測信号の計算、予測誤差信号の計算、局部復号信
号の計算および予測誤差信号の量子化の全ての論
理演算処理を１クロツク周期内に完了しなければ
ならない。テレビ信号のような広帯域信号の場合
の標本化周波数、つまり、クロツク周波数は非常
に高周波であるから、前値予測符号器に用いる論
理演算素子には非常に高速な素子が要求される。
しかし、第３図に示す予測符号器ではレジスタ３
３および３５が存在するので、予測信号と予測誤
差信号の計算を１クロツク周期以内に、予測誤差
信号の量子化と局部復号信号の計算を１クロツク
周期以内にすればよく、つまり、２クロツク周期
に分割して予測符号化のための論理演算処理が行
なえるようになる。従つて、本実施例に示すよう
に、予め時系列変換を行なつておけば、前値予測
符号化を行なう場合でも予測符号器の構成として
第３図に示す構成で前値予測符号化が実現できる
ので、通常の前値予測符号器に用いる論理演算素
子に比べて低速の素子で実現可能となるし、ま
た、より複雑な論理演算処理を必要とするような
適応予測符号化においても従来の前値予測符号器
の構成では素子速度の制限から実現できないよう
な場合でも本実施例で述べたような構成とすれば
実現できるようになる。

第４図に予測復号器４の具体的な構成の一例を
示す。第４図において、参照数字４１は復号器、
参照数字４２は加算器、参照数字４３および４４
はレジスタ、参照数字４５は乗算器である。

伝送路より送られてくる符号は復号器４１へ加
えられ、復号器４１でそれぞれ予測符号器３の量
子化回路３６の量子化レベルに対応する信号を出
力し、加算器４２へ送る。加算器４２では復号器
４１の出力と乗算器４５の出力とを加算し、その
加算結果は予測復号器４の出力として出力すると
ともにレジスタ４３へ送られる。レジスタ４３お
よび４４ではそれぞれの入力を１クロツク周期づ
つ遅延させて出力する。従つて、レジスタ４４の
出力には加算器４２の出力が２クロツク周期遅延
して出力される。レジスタ４４の出力は乗算器４
５へ送られ、乗算器４５でα（０＜α１）倍さ
れて加算器４２へ送られる。つまり加算器４２の
出力に復号信号が得られる。

予測復号器４で復号された復号信号は時系列逆
変換器５へ送られ、元の時系列に変換されてＤ／
Ａ変換器６に送られ、アナログテレビ信号に変換
される。なお、時系列逆変換器５の構成および動
作は時系列変換器２と全く同一であるので、詳細
な説明は省略する。

以上の実施例においては、時系列変換を２ブロ
ツク単位で行なう場合について説明したが、時系
列変換を行なうブロツクの単位は２ブロツクに限
定されることなく一般にはＮブロツク（Ｎ≧２）
単位で時系列変換を行なえる。この場合、第３図
に示す予測符号器３の減算器３１、量子化回路３
６、加算器３２、乗算器３７および減算器３１で
構成されるループと加算器３２、乗算器３７およ
び加算器３２で構成されるループのなかにＮ段の
シフトレジスタを配置すれば前値予測符号化が実
現できる。

以上の実施例の説明から明らかなように、本発
明によれば、従来の予測符号器に比べ、低速の論
理演算素子で予測符号器が構成でき、さらに、既
存の高速論理演算素子を用いても実現不可能であ
るような複雑な論理演算を含む適応予測符号化等
も容易に実現できるようになる。

なお、本実施例においては時系列変換を行なう
際のブロツクの大きさをテレビ信号の一走査線内
に含される画素数としたが、このブロツクの大き
さはこれに限定されることなく必要に応じて任意
に設定できる。また、時系列変換する際のブロツ
ク数も本実施例で述べた２ブロツクに限定される
ことなく任意に設定できる。さらに、予測符号化
も本実施例で述べた前値予測符号化に限定される
ことはなく、前値予測符号化とフレーム間符号化
とを組合せた複合予測符号化等にも適用できる。

【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ツク図で
ある。 図において、１はＡ／Ｄ変換器、２は時系列変
換器、３は予測符号器、４は予測復号器、５は時
系列逆変換器、そして６はＤ／Ａ変換器を示す。 第２図は時系列変換器の具体的な構成例を示
す。 図において２１および２２がラインメモリ、２
３および２４はスイツチである。 第３図は予測符号器の具体的な構成例を示す。 図において、３１が減算器、３２が加算器、３
３，３４および３５がレジスタ、３６が量子化回
路、そして３７が乗算器である。 第４図は予測復号器の具体的な構成例である。 図において、４１が復号器、４２が加算器、４
３および４４がレジスタ、そして４５が乗算器で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 予測符号化復号化装置において、予測符号化
   装置への入力信号を予め定められた大きさのブロ
   ツクに分割し、このブロツクをＮブロツクまとめ
   てこの複数個のブロツク内の信号が互いにインタ
   ーリーブ関係となるように信号の時系列変換を行
   なう第１の時系列変換器と、前記第１の時系列変
   換器の出力信号をＮ標本化周期ごとに取り出し、
   その取り出された信号に対して予測符号化を行う
   予測符号器と、前記予測符号器にて予測符号化さ
   れた信号をＮ標本化周期ごとに取り出し、その取
   り出された信号に対して予測復号化を行う予測復
   号器と、前記予測復号器の出力信号を前記第１の
   時系列変換器の逆変換を行う第２の時系列変換器
   とから構成されることを特徴とする予測符号化復
   号化装置。