JPS6181078A - 時系列信号の符号化方式 - Google Patents

時系列信号の符号化方式

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JPS6181078A
JPS6181078A JP59203223A JP20322384A JPS6181078A JP S6181078 A JPS6181078 A JP S6181078A JP 59203223 A JP59203223 A JP 59203223A JP 20322384 A JP20322384 A JP 20322384A JP S6181078 A JPS6181078 A JP S6181078A
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JP
Japan
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signal
circuit
zero
encoding
cluster
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JP59203223A
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Toshio Koga
古閑 敏夫
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
(座業上の利用分野) 本発明は時系列信号の符号化に関する。 (従来技術とその問題点) 時系列信号の符号化の目的は一般に伝送や記憶媒体に記
録する時の所要情報量を減少せしめる、いわゆる圧縮で
あることが多い。このために、時系列信号の1例である
画像信号の場合には(1)まず画像信号内にある冗長度
をできるだけ除去し、(2)ついで冗長度が大略除去さ
れた信号をできるだけ少ない符号量で表現する、ことが
行なわ力、る。画像信号の場合には(1)の処理として
、画面内や画面間の相関を用いて予測を行なう予測符号
化や画面内相間を用いて直交rI!!数により信号を変
換する直交変換などの符号化がある。
【2)の方法とし
ては、(])で得られた信号の振巾分布より求められる
ノ・フマン符号化などが代表的である。 圧縮効果を高めるためには(1)の符号化処理において
得られる信号のとり得るレベルを制限する量子化や、隣
接する画素データを用いて容易に内挿できる場合には、
その画素の間引き、などがよく用いI−1れるが、この
技術についてはジュー。シー。 キャンディ(J、 CCandy )らによる“トラン
スミツティング テレビジヨン アス クラスタ単位 
オプ フレーム−トウーフレーム ディファレンシズ”
(Transmitting  Te1evision
as  C1usters  of  Frame −
to −FrameDifferences 、  B
STJ、 + vol、 50. /%6 。 July  August 1971.I)l)、18
89−1917)等に記載されている。 ヤ 、′1        この時、従来手法によれば、た
とえばある走食岬 線上の画素データに対して間引きが実行されると、その
走査紗上の符号化された画素データにさらにこの走査線
では開引きが実行されたことを示す情報を付加せねばな
らない。この情報量は1走査線 、について1回付加す
るだけならば無視し得る程度に少ないと考えられるが、
1走査線上のあもこちたとえば振巾が零でない符号化出
力信号の連なり(クラスタ)毎に間引きの実行あるいは
不実行がなされる場合にはその度に間引きの有無を符号
化しなければならず情報量の増大を招き符号化能率の低
下をきたすことになる。あるいはこの間引きの有無を表
わす情報を別途符号化してやる必要がある。この時には
別途符号化回路を増す必要かある。 同様に量子化を行なう時の特性にしても、2種用いると
するときこのクラスタ毎に任意にいずれかを選択すると
やはり同じことである。 (発明の目的) 本発明は2種の信号処理のいずれかが1個ある    
1いは複数個のクラスタ単位に選択される時、いず  
  4れが用いられたかを本来符号化されるべき処理さ
れたデータの中に上記クラスタ単位で符号化し、1−か
もf’?¥報量の増加をほとんど伴なわない符号化方式
を提供することにある。 (発明の構成) 本発明は、冗長度低減により得られる零でない振巾の連
なり(クラスタ)に対して2秤の(i?号処理手法の中
の1回が選択可能な信号処理により得られる零に集中す
る統計的性質を持った時系列信号を符号化するにあたり
、零なる振巾を示す符号Vo、零なる振巾の連なりCラ
ン)の長さあるいけこれより少りくとも1サンプルだけ
短かい長さを渋わす符号し、の2穏の零振巾を表現でき
るね号を少なくとも用い、前記クラスタの直前に存在す
る前記ランを少なくとも1個の前記VOを含み・あるい
は含まずに表現し5、該Voの存在の有無と前22種の
信号処理手法のいずれか一方から他方への切換の有節と
を対応させることにより、先行するあるいは後続する前
記クラスタに対し、ていずれの信号処理手法が使用され
たかを示す情報を符号化する時系信号の符号化方式であ
る。 (発明の原理) 前述の(1)の符号化により得られる冗長度がほとんど
除去された信号の符号化方法について第1図を用いて説
明する。サンプル時刻1〜18の間に零でない画素デー
タの連なりであるクラスタが画素時刻4〜7(第1)、
12〜14(第2)、18以降の3箇所に発生したとす
る。(零/非零)で示すように非零C\O)の部分が上
記クラスタと一致する。本図中には示していないが、ク
ラスタ内に1〜2画素程度の零を含む場合にも形式的に
零でないと見なしてクラスタを形成するブリッジングが
用いられることがあるが、以下の説明はその場合にもそ
のまま成立する。 この画素データに対して図中(間引き)で示すように第
1、第2のクラスタに対して間引きが実行されるとする
。この結果残った符号化すべき画素データの符号例を(
符号化)の箇所に示す。XK示される画素データは符号
イヒされないこと:!)表わす。 零レベルを表わす符号としては1画素のみ零を表わす符
号Vo、零でない画素データから零に遷移したことを表
わす符号Vo“、零の連なり(ラン)の長さくへ)を表
わす符号L(M(オたはLいの3波を用いるものとする
。この時、たとえばサンプル時刻3(T、と略記する。 以下も同様とする。)まで零でない画素データが連なっ
ているがT4において第1のクラスタがあることこのク
ラスタは間引きが適用さねていることより、ランの最後
をV。 に置換する。この時、ランの長さけ最後のVoへの置換
によシ1だけ短くなる。T、では零でない画素データの
振巾けeで記述されている符号で表わされるが、T、 
、 T、の画素データは2:1の間引きの場合には符号
化されない。T6では符号化が行なわれる。ここでこの
eは零でない値を符号化するという一般的意味であり、
特定の値に割轟てられた符号を意味しない。T8では零
であね次のランが始まるが、非零より零へ遷移したので
ここではVo’が用いちれる。そしてこの後はランの長
さ3を表わす符号L(3)が用いられT、〜Tit ”
+では零であることを示す。Tt2〜T14は第2のク
ラスタが生起しているがこれも間引きが行なわれ’ra
t l T!4の画素データが符号化される。TI5で
は非零から零への遷移があるのでVo’が用いられ、そ
の後にはランの長さが1を表わすL(1)が続く。 普通ならはここでけL(2)が用いられるところである
が次のクラスタからは間引きが行なわれないため、ここ
でhj引き状態を解除しておく必要がある。 そこで符号L (1)、VOを連続して出力することに
より間引き状態を反転するわけである。すなわち、(L
(11,Vo )が奇数回現われると間引きの実行、偶
数回では停止となる。 こうして得られた符号列(・・、 L(・)、 Vo 
l e。 e 、 Vo  、 L(31,e、 e、 Vo’、
 L(1)、 Vo、 L(’)。 ※ ・・)は復号化に際しては、捷ず(L(・)、Vo)と
続いており、これが台数回目の出現とするとこれ以後に
符号化さね、ているクラスタでは間引きがなされている
ことがわかり、間引きの規則(e1奇サンプルのいずれ
を間引くかなど)が符号化および復号化では当然一致し
ているものとすると、(e+x、 e、 x)が得られ
る。(X)(吐間引かれた画素データに対応する画紫位
量を示す。ここでVo“があるため雰を出力し、?/に
、はランが符喝化彦れていることがわかる。L(3)を
復号化し指定された長さだけ零(この場合3画素時刻)
f出力し続ける。ランか終ると次には’Voでなく(e
)があるので、このクラスタではr?引き状態の反転が
起らないため間引きが実行されているので間引きに対す
る復号化が行なわれ(e、X、e)が得られる。次にV
o”があるので零しくルが出力され、その次に1画素な
る長さのランを示す符号L(1)が復号される。ここで
L(1)の後にVoがを・るので、間引き状態の反転が
起り、次のクラスタには間引きが適用されないことがわ
かる。 また、ランが存在する箇所については動きがない堵1合
に対応するのでこの部分にはntl引きを適用し片いこ
とが人間の目の特件上好捷しいと一般に考えられている
。この場合受信側において第1図の(間引き)の0N−
OFFパターンが得られ、かつii、tii 素データ
の徂号結果より(零/非零)の二〇、\0のパターンが
得られる。したがって、(零/非零)と(間引き)の両
パターンから論理演算により間引きが適用されたクラス
タがわかる。第1図の例では論理積によりこれがわかる
。 以上詳細に述べたように、(符号化)データの中には1
あるいけ複数のクラスタ阜位で(間引き)を表わす信号
が含まれており、かつ与えもflか符号化データを順た
見ていくと、復号も順にできるため非常に簡潔な符号化
方式となっている。また、以上の説明に用いた入力信号
としての画素データは予測符号化における量子化された
予測誤差信号あるいは直交変換における量子化された変
換係数のいずれであっても構わない。捷た間引きされる
クラスタを表わすのにLの後11C’iof続けた場合
を例にとって説明したが、Voの代り知長さ1なるラン
長を表わす符号L(1)を用いることも勿論できる。す
なわち第1図の画素時刻3においてV。 をL(11と置き換えても本発明は依然有効である。 (実施例) 以下、第2.第3図を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。第2図は本発明が適用される画像信号の
符号化復号化の系統を示す図である。 画像信号は線1000を介して画像符号化回路100へ
供給さノ1、ここで予測符号化あるAは直交変換により
符号化される。この出力は量子化により取シ得るレベル
数が制限されている。予測符号化の例としては前述のジ
ェー・シー・キャンディらが用いたフレーム間予測が使
用できる。直交変換の例としてはウェン・シン・チェノ
(Wen−Hsiung  Chen)他による論文“
アダプティブコーディング オプ モノクローム アン
ド カラー イメージズ(Adaptive  Cod
ing  ofMonochrome  and  C
o1or  Images ) 、 ”Transac
tions  on  Communications
 、  vat。 COM  25./%11.November 197
7’l&どが挙げられる。フレーム間予測の場合には量
子化さ、、      れた予測誤差が、直交変換の場
合には量子化され1      た変換係数が、線20
00を介し、て不等長符号化回路200へ供給される。 クラスタ゛単位で指定される間引きの適用/非適用を示
す信号は線1400を介して不等長符号化回路200へ
供給され、前記の予測誤差あるいけ変換係数の圧縮符号
化がなされる。圧縮された符号群は線3000を介して
、この符号群の入力速度と伝送路4000における伝送
速度との間で速度整合を行なうバッファメモリ300に
供給される。また復号化に関しては受信側において、伝
送路4000を介して供給される圧縮された符号群は伝
送速度と復号化速度との間の速度整合をとるバッファメ
モリ500に−たん格納され、#!5000を介して不
等長符号化回路600へ供給される。ここで伸長された
間引きの適用/非適用を示す信号は線2300を、前記
の予測誤差あるいは変換係数は線6000を介して、い
ずれも画像復号化回路700に供給される。 復号された画像信号は線7000を介して出力され、復
号化処理は完了する。つぎに第3図を用いて画像符号化
回路100、画像復号化回路700     ?九つい
て動作を詳しく説明する。            !
第3図(4)に画像符号化回路100の詳細ブロック図
を示す、線1000を介して入力された画像信号は、フ
レームメモリ106より供給される予測、信号と減算器
101において差がとられる。この差すなわち予測誤差
は量子化回路102において量子化され遅延回路107
および判定回路103へ同時に供給される。判定回路1
03においては、別に線1000を介して供給されてい
る入力画像信号を用いてしにル変化の比較的少ない部分
だついては間引き適用を可とし、そうでない部分につい
ては不可とするが、この時実際に間引きが行なわれるの
け量子化された予測誤差が零でないものの連なり(クラ
スタ)に対してである。すなわち、間引きが可である部
分にあるクラスタについて間引きを可とし、これを示す
間引き信号(第1図中の(間引き))を線1400を介
して不等長符号化回路200に出力すると同時に内挿回
路105へも供給する。このクラスタの形成、および間
引きの可否の判定には一般には大略−走査線を必要とす
るのでこの遅延と等しい時間だけ遅延回路107は予測
誤差を遅延回路108は予測誤差信号を夫々遅延させる
。遅延回路107で遅延をうけた予測誤差は線2000
を介して加算器104と供給されると同時に不等長符号
化回路200へも出力される。加算器104では、遅延
回路108より供給される遅延した予測信号と、この予
測誤差信号とから第1の局部復号信号を発生し内挿回路
105へ供給する。この第1の局部復号信号は間引きが
行なわれるクラスタについてもあたかも間引きがなかっ
たかのようにして復号を行なっているため、間引かれた
、寸なわち符号化されない画素データについての内挿を
必要とする。すなわち内挿回路105では間引きか行な
われたクラスタ内の符号化されない画素データについて
は近隣の符号化さすまた画素データに対する第1の局部
復号信号を用いて内挿し、それ以外の符号化された画素
データに対する第りの局部復号信号については入力をそ
の−IW、2の局部復号信号としてフレーム)i モリ
106へ出カスる。フレームメモリ106は画像信号の
およそ1画面を言己憶する容量をもつ。 壇′q器101と量子化器102加篤器104の各遅延
はないものとするとき、内挿回路105とフレームメモ
リ106に遅延回路107あるいは遅延回路108のい
ずれを組み合せても合計遅延時間は1画面時間である。 つぎしこ給3図(B)に示す画像復号化回路700につ
いて動作を説明する。 線6000を介して供給される不等長復号化回路600
によシ伸長された予測誤差は加算器701においてフレ
ームメモリ703から供給される予測信号と加算され、
第1の復号信号を発生する。 この筑1の復号信号は内挿回路702iC供給される。 線2300を介して不等長復号化回路600から供給さ
れる間引き信号を用いて、内挿回路702は送信側の画
像符号化回路100内の内挿回路105と同一の動作に
より第2の復号信号を発生する。この第2の復号信号は
線7000を介して復号信号として出力すると同時にフ
レームメモリ703へ供給される。このフレームメモリ
703はおよそ一画面記憶できるが、加算器701の遅
延が無いものとすると内挿回路702とフレームメモリ
703との遅延時間の和は丁度一画面時間である。 つぎに第4図(4)、(B)を参照して不等長符号化回
路200と不等長復号化回路600の動作を説明する。 第4回頭に不等長符号化回路200を示す。線2000
を介して入力される予測誤差は零検出回路10とC符号
化回路11へ供給される。零検出回路10はこの予測誤
差が零であるか否かを検出し、たとえば第1図の(零/
非零)のように結果をラン長計数回路12に供給する。 ラン長計数回路12は、供給される(零/非零)の信号
より零の連なりすなわちランの先頭と最後の検出と、ラ
ンの長さを計数する。ランの先頭、最後およびラン長の
計数結果は線1213.1200および1215を介し
て夫々vO“符号化回路13.VoC符号化回路140
符号化回−路11、およびL符号化回路15に供給され
る。なお、ラン長計数回路12に線1400を介して供
給される間引き信号が間引きの実行が可であることを示
している場合にはランの最後においてラン長の長さを1
だけ減らしてL符号化回路15に出力すると同時にVo
C符号化回路14り符号■oを出力するようにタイミン
グパルスが供給される。符号Voが出力された次のサン
プル時刻からC符号化回路11は各予測誤差に対応する
符号を出力する。C符号化回路11はクラスタに対する
符号化回路である。ランの先頭が検出され、それが知ら
されるとVo’符号化回路13は符号Vo’を出力する
。間引きが行なわれない場合には、VoC符号化回路1
4動作しないが、これは線1400を介して供給される
間引き信号により制御される。C符号化回路11、Vo
“符号化回路13Vo符号化回路14、L符号化回路1
5の各出力は多重化回路16により多重化され、この多
重化された符号群は線3000を介してバッファメモI
J 300へ供給される。 第4図(B)に不等長復号化回路600を示す。線50
00を介して入力される多重化された符号群はC復号化
回路21、Vo’検出回路22、L復号化回路23へ供
給される。この符号群の中にVo’が見つかるとVo’
検出回路22は線2324を介してゲート回路24に対
して出力を零にするように指示するとともに、L復号化
回路23に対し7ては、次にラン長を表わす符号がある
のでこれを作置化中るよう紳2223を介して指示する
。L復号化回路23けまず復号してラン長を知ると、そ
のランが示すサンプル時割分だけゲート回路24に対し
出力を零にするように線2324を介して指示する。さ
らにこのラン長を表わす符号の次に符号Voがあった場
合には次の符号から始まるクラスタには間引きが適用さ
れているのでラン長に相当するサンプル時割分だけ出力
を零にした直後の1サンプル時刻も出力を零にするよう
ゲート回路24に指示し、次のサンプル時刻からは間引
きが実行さねるので間引き信号をONにする。同時に線
2321を介してC復号化回路21に対して予測誤差の
復号を開始するよう指示する。この復号信号の出力は線
2124によυケ゛−ト回路24へ供給され6゜間引き
信号は線2300を介してC復号化回路21へ供給する
と同時に画像復号化回路700へも出力される。L復号
化回路23の詳細は後述する。ランに対しては零が挿入
されている復号化さ九た画素データは線6000を介し
て画イ賃貧号化回路700へ出力すれる。つぎに第5図
を月いてL復号化回路23の一作についてさらに詳しく
説明する。 線5000を介して供給さiする多重化された符号群1
よラン長解読回路231とVo俣号回路232へ入力さ
れる。ラン長解読回路231ばff#+!2223を介
して供給される次にランの長さを表わす符号があること
を示す信号を用いてこの符号を回路内に取シ込みランの
長さを解読する。解読されたランの長さはm3133を
介してラン発生回路233へ供給される。ラン長解読回
路2311Cおけるランの長さの解読が終了したことを
線3134を介してラン長を表わす符号の次に来る符号
がV。であるか否かを確認するようVO復号回路232
廻指示する。Vo復号回路232でけランの長さを表わ
す符号の後にVoがありだ時に:dgL3233± 1     * L1’ri 7 ′a%D* 2°°
へ8”(7’) 57(7”)%さを1だけ長くするよ
うに指示し、線a23s を介してはフ’J yプフロ
ップ(FF)回路235へ保持している状態を反転する
ように指示する。このFF回路2351):、たとえば
水平走査線の始めにおいてその出力が間引きがなされて
ない事を示す状態にプリセットされており、Vo復号器
232からの指示によりこの出力状態を反転する。そし
てこの出力はゲート回路234へ供給される。ラン発生
回路233においては、線2223により、後にランが
あることを知らされてより、ラン長解読回路231より
供給されるランの長さに相当する画素数分だけ零振巾を
出力する。なお、vO復号器232よりVo符号が検出
された時にはランの後に1画素分だけ零振巾を追加する
。ラン発生回路233から出力されたランはf5I23
24を介してゲート回路234およびゲート回路24へ
供給される。この出力の波形はたとえば第1図中の(零
/非零)で表わされる。またゲート回路234へ入力さ
れるもう一方のFF回路235からの信   y号の波
形は同じく第1図中の(間引き)で表わさ    ゛れ
る。lゲート回路234ではこれら両信号を用いて論理
演算(この波形例では論理積)Kより間引きが適用され
たクラスタを指定する信号を発生し、線2300を介し
て出力する。 以上の説明では、画素データとして予調11誤差を例に
とって説明したが、ば交変換係教f量子化したものであ
ってもイ4わない。すなわち、変換係数が前述のチェ7
の論文などのように閾値処理や正規化をうけた甲1合に
は直流成分に近い成分に比較的大きな振中値が覗、われ
、高い空間周波数に相当する成分では大半が零となるこ
とが多いのでこれに対しても本発明が適用できる。 また、以上の実施例の変形とし、て、ラン符号りの次に
間引き時にのみVoを使用することを止めてラン符号の
次に必ずたとえば1ビツトのモード符号を付加し、次に
紗〈クラスタの処理に用いるあるパラメータのON・O
FFまたは2種のパラメータの切換え情報とすることも
勿論容易である。 この時にけランが終了した時虐でたとえばVo符号化回
路工4により紳1400の状態を1ビツトで符号什1.
出力すhげ良い。復号什に当っては、L復号化回路23
においてラン符号りの後の1ビツトを見て、その結果を
線2300を介して出力すれば良い。また間引きが適用
さり、たクラスタを表わす時にはLとVoで表現する例
について説5明したが、この場合のVoの代りとしてラ
ン長が1であることを表わす符号L(1)を用いること
もで六る。すなわち、第4図(A)のVO符号化回路1
4から符号L(1)が出力できるようにする。これに対
してO】号に際しては第4図(B)のL復号化回路23
においてラン長を示す符号にL(1)が続いている場合
には後のクラスタには間引きが適用されていると判断す
る。 以上の説明では、信号処理手法の例として間引きを用い
たが本発明はこれ以外のたとえば量子化特性の粗密の切
換、符号化方式の切換など種々の手法の切換情報の符号
化に適用可能である。 (発明の効果) 本発明を用いると、ある符号化パラメータのON −O
FF制御や2種のパラメータの切換などの符号化制御を
クラスタ単位に実行でき、画像の局所的性質に対する適
応的な符号化制御が可能となるのみなちす、この符号化
制憩1状態を示す情報の符号化に当ってはクラスタの直
前に撮巾を表わす符号に含ませることができまた画素デ
ータの入力時系列に従ってその符号化ができ、さらに本
発明の適用によって不等長符号に変更を行7よう必要が
なくしたがってハードウェア構成も増加しないなど、本
発明全実用に供するとその効果?i極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を1に明する図、第2.3,4.
5図は本発明の実施例を税、明する図、である。図中、
100け画像符号化回路、200は不等長符号化回路、
300と500はバッファメモリ、600は不等長符号
化回路、700け画像復号化回路、101は減算器、1
02け量子化回路、103は判定回路、104と701
は加算器、1()5と702Fi内挿回路、106と7
03はフレームメモリ、1()7と】08は遅延回路、
10は零検出回路、llrよe符号化回路、12はラン
長計数回路、13はVo”符号化回路、14はVo符号
化回路、15はL符号化回路、16は多重化回路、21
はC復号化回路、22はTo’検出回路、23はL復号
化回路、24はケ゛−ト回73図 74図 (A1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、冗長度低減により得られる零でない振巾の連なり(
    クラスタ)に対して2種の信号処理手法の中の1種が選
    択可能な信号処理により得られる零に集中する統計的性
    質を持った時系列信号を符号化するにあたり、零なる振
    巾を示す符号Vo、零なる振巾の連なり(ラン)の長さ
    あるいはこれより少なくとも1サンプルだけ短い長さを
    表わす符号L、の2種の零振巾を表現できる符号を少な
    くとも用い、前記クラスタの直前に存在する前記ランを
    少なくとも1個の前記Voを含みあるいは含まずに表現
    し、該Voの存在の有無によって前記2種の信号処理手
    法のいずれか一方から他方への切換の有無を表現するこ
    とにより、先行するあるいは後続する前記クラスタに対
    していずれの信号処理手法が使用されたかを示す情報を
    符号化する時系列信号の符号化方式。 2、零でない連なりに対する信号処理手法の選択状態の
    表現において、零なる振巾を示す符号Voの代りに1な
    る長さの連なりを示す符号L(1)を用いることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の時系列信号の符号化
    方式。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5495486A (en) * 1992-08-11 1996-02-27 Crosscheck Technology, Inc. Method and apparatus for testing integrated circuits
JP2006038049A (ja) * 2004-07-26 2006-02-09 Nof Corp ガスコンセントの緊急遮断方法及び装置
JP2009290529A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Toa Corp ストリーミングデータ補償方法およびデジタル信号受信装置

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