JPS62136132A

JPS62136132A - デジタル・デ−タ変調方法およびその装置

Info

Publication number: JPS62136132A
Application number: JP27607585A
Authority: JP
Inventors: Fuyuki Inui; 乾　冬樹; Seiichi Mita; 誠一三田; Moriji Izumida; 守司泉田; Nobukazu Doi; 信数土居; Akira Saito; 章斎藤; Mamoru Kaneko; 守金子
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Video Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Image Information Systems Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 1985-12-10
Filing date: 1985-12-10
Publication date: 1987-06-19

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】〔発明の利用分野〕本発明はデジタル記録再生を行うときのデジタル・デー
タ変調方法およびその装置にかかわり、特に、画像信号
等相関性の強い信号をデジタル符号化し、直流しゃ断特
性をもつ媒体に信号を記録再生する場合に好適なデジタ
ル・データ変調方法およびその装置に関するものである
。

〔発明の背景〕

アナログ記録に対してデジタル記録は、記録再生過程で
の信号劣化がないため、近年特に注目されている。デジ
タル記録を行う装置としては、例えば画像信号をデジタ
ル化して磁気テープに記録再生するデジタルＶＴＲ等が
ある。デジタル記録には多くの利点があるが、その反面
、記録レートがアナログ記録と比較して上がるため、長
時間の記録再生は困難であった。そこで、画像の相関性
を利用してデータ圧縮を行う方法が考えられる。

その１６）に、差分Ｐ　ＣＭ　（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉ
ａｌ　Ｐｕ１ｓｅ　ＣｏｄｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ　、
以下ＤＰＣＭと記す）方式がある。この方式は、第２図
（ａ）に示すように、例えばテレビ信号２上の標本点ａ
、ｂにおけるそれぞれの標本値Ａ、Ｂの差成分Ｂ−Ａを
符号化する。この方式によると、画像信号（ＴＶ信号）
のように隣接した標本点間のレベル差が小さい場合には
、その差分は元のレベルの数分の１以下となるため、そ
の取り得るレベル変化は、直接符号化するＰＣＭ（Ｐｕ
１ｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　）方式と比
較してかなり小さくて済む。そのため、データレートの
低減が可能となる。

第２図（ｂ）　、　（Ｃ）に、それぞれＤＰＣＭの符号
、復号の基本原理回路を示す。符号器では、遅延された
１つ前の標本値と現在の標本値との差を符号化する。復
号器では、この入力差分データに現在の値を積算するこ
とで元の信号に復元する。第３図に、ＰＣＭ符号化した
場合（符号６）とＤＰＣＭ符号化した場合（符号５）の
レベル分布の比較を示す。

この図から、画像の相関性か高い場合にＤ　Ｐ　ＣＭ方
式で符号化を行うと、零付近の値に変換される場合が多
いことがわかる。つまり、同じようなビットの集まりに
符号化される確率が高くなる。

ここで、例えば８ビツトの２進数を２の補数表示じｌ”
と“０”とを互いに反転して、１を加えるしたものを考
える。ここで、０はｏｏｏｏ　ｏｏｏ。

＋１は０００００００１．−１は１１１１１１１１．・
・・・・・と表わされる。そこで、例えば、ｏｏｏｏ　
ｏｏｏｏ。

０００００００１．１１１１　１１１１，１１１１　１
１１０゜・・・・・・等のように０，１が連続するパタ
ーンが続けて発生すると、直流成分の非常に多いデータ
となる。そのため、この方式で符号化されたデータを直
流しゃ断特性を有する装置によって記録再生を行うと、
低域しゃ断のため波形が波うったように歪むサグが発生
しやすくなる。このサグの発生は、再生符号の誤りを増
加させる要因となる。

このような直流しゃ断に伴うサグの発生を防ぐ方法とし
て、従来、特開昭５８−７５９５０号公報に開示された
ものがある。この中では、画像信号等を量子化して得ら
れるビットの符号を０〜２５５まで入力信号のレベル順
に並べ、これを符号重み順に対応させて変換した後、相
関の強い周期で、例えば１画素ごとに極性を反転して変
調する方式が述べられている。この方式では、隣接標本
点間で符号の重みが同じであれば、本操作により２標本
点ごとに符号の直流成分が打ち消されて除去される。

また、重みが同一でな（でも近い値であれば、本操作で
直流成分が抑圧される。しかし、この方式をＤＰＣＭに
直接適用した場合、次の問題が発生する。すなわち、Ｄ
ＰＣＭでは、画像の相関性により、その発生値は零を中
心として正および負の値に存在する。通常、２進数での
負の符号は正の値の２の補数表示で表わす。そのため、
正、負の表現は、符号（７）　ＭＳ　Ｂ　（Ｍｏ５ｔ　
５１ｇｎ１ｆｉｃａｎｔ　Ｂｉｔ　）が１１０１＋であ
るか（正の場合）、“１”であるか（負の場合）で判断
する。例えば、−１，０，−２，＋１．・・・・・・を
８ビツトの２進数で表わすと、それぞれ１１１１１１１
１．００００００００．１１１１１１１０，０００００
００１．・・・・・・となる。

これを上記方式に従って変換すると、それぞれ１１１１
１１１１．１１１１１１１１，１１１１１１１０゜１１
１１１１１０、・・・・・・となる。この場合のように
、上記方式をＤＰＣＭに適用した場合、その目的とは逆
に直流分の非常に多いデータに変換され、直流平衡が取
れない場合が頻繁に発生する恐れがある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ＤＰＣＭを直流分しゃ断特性を有する
媒体に適用した場合に、直流成分の発生が増加する等の
不都合を生じないデジタル・データ変調方法およびその
装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明では、画像の相関の高い部分ではＤ　Ｐ　ＣＭの
差分成分が零付近に集中することに着目し、この部分に
直流平衡の取れるデータを配置して符号化するようにし
、そのため差分値が小さいデータに対して重みの絶対値
が小さい符号が対応するように配置する。そこで、本発
明は、ＤＰＣＭによる第１のデータ変換を行ったデータ
を、絶対値の小さなデータの順に符号重みの小さなデー
タが対応するように、第２のデータ変換を行うようにし
たことを特徴とする。第１図は、本発明の構成を示す構
成図である。

また、■標本点ごとにこれらのデータの極性を反転する
ことにより、平均的な直流平衡を取ることができる。

第４図は、７ビツトのデータを４ビツトのＤＰＣＭデー
タに符号化する非線形量子化の一例を示したものである
。同図では、横軸に現時点での標本値と１標本前の値と
の差分値を、縦軸にその差分に対応する代表値を示す。

ここでは、差分の小さな値はど細かい対応（図のＡの部
分に当たる）で変換され、差分の大きな部分では粗い量
子化を行っている。標本化周波数か画像信号の周波数帯
域に比べて十分高く（普通は２倍以上）、しかも画像に
強い相関がある場合には、隣接する２つの標本点間の裾
幅の変化は非常に小さい。そのため、第３図について述
べたように、ＤＰＣＭ方式で符号化すると、零付近の値
に変換される場合が多い。

従って、零付近のデータに、より具体的には例えば第４
図のＡの部分に、直流平衡の取れた符号を対応させて、
データ゛変換を行うことによって、直流成分の発生を防
ぎ、サグを防止することができる。さらに、変換後のＤ
ＰＣＭ化されたデータでは頻繁に同じ重みの符号が発生
するので、前に述べたように１画素ごとに極性を反転す
れば、平均的な平衡を取ることができる。

次に、平衡符号の割り当ての仕方について説明する。例
えば４ビツトの符号では、第５図（ｂ）に示すように、
符号重みＯの組み合わせが６個、重み＋２の組み合わせ
が４個、重み−２の組み合わせが４個、重み＋４が１個
、重み−４が１個できる。

これを、第５図（ａ）に示すように、差分代表値に対応
して平衡符号を割り当ててゆく。この図のように、差分
が零である部分を中心として、符号重みの小さな直流平
衡の取れた符号を正・負の符号別に順次割り当ててゆき
、さらに、差分の大きな部分に残りの符号を対応させて
ゆく。なお、画像の絵柄によっては、繰り返し同じ重み
の符号が出現して直流成分が発生することかあるが、標
本点ごとに符号を反転することで、これを防ぐことがで
きる。

また、別の割り当て方式を第６図により説明する。同図
では、横軸に差分代表値の絶対値を、縦軸に変換後の符
号重みを示す。この方式では、差分代表値の絶対値の小
さなものから符号重みの小さな符号を順次割り当てると
ともに、標本点ごとにコンプリメンタリな関係の重み符
号（例えば、＋２に対し−２）−２に対し＋２の重みの
符号）を順次割り当ててゆ（ことにより、前記したよう
な反転操作を行うことなく、直流分の発生を防ぐことが
できる。

以上のように符号を割り当てることにより、ビットレー
トか減少し、しかも直流平衡の取れたＤＰＣＭ符号化が
実現できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第７図により説明する。第７
図は本発明を実施したデジタル・データ変調装置のブロ
ック図である。このブロック図は、大きく分けて符号部
２０と復号部２１とで構成されている。なお、符号部２
０には、量子化誤差の蓄積を防ぐため、復号部２１と同
じ回路構成の局部復号器２２が設けられている。まず、
符号部２ｏから説明する。アナログＴＶ信号は、Ａ／Ｄ
変換器１０によって、７ビツトのデジタル信号に変換す
る。次に、該デジタル信号から、隣接する標本値の差分
を加算器４にて計算する。これは、第１図に示した第１
のデータ変換に相当する。加算器４の出力信号はＲＯＭ
　（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ　）　１１に入
力される。

ＲＯＭＩＩは、第１図に示した第２のデータ変換を行う
機能と、さらに符号を反転する機能を有している。すな
わち、ＲＯＭＩＩでは、第５図（ａ）に示した対応に従
って、入力した差分の代表値に対する平衡符号に変換し
、さらにＲＯＭＩＩのアドレス信号を反転制御信号３０
によりコントロールすることで、■標本ごとにデータの
ｌ”と”Ｏ”とを反転する。ＲＯＭＩＩからのデータは
記録回路１２によって並・直列変換し、これを磁気ヘッ
ド１５により磁気テープ１６上に記録する。

一方、復号部２１では、まず磁気ヘッド１５により再生
を行った後、この信号を等化回路１９により波形等化し
、２値化する。これを、直・並列変換した後、逆変換用
ＲＯＭ１３と逆反転制御信号３１によって、元の代表値
に復号する。次に、符号の復号は、ラッチおよびメモリ
を用いた遅延回路１７により一定の標本点分の時間遅ら
せた後、予測係数器１８にて係数を乗算し、この予測値
と入力データとを加算器４にて加算する。この加算器４
の出力は元のデジタル信号となるので、これをＤ／Ａ変
換器２３によってアナログＴＶ信号に戻す。

第１表に、４ビットＤＰＣＭにおける差分値に対する代
表値と、本発明による変換後の符号（２進表示で示す）
の対応関係を具体的に示す。

第１表以上のようにして、本実施例では、直流分しゃ断による
サグの発生を防ぎ、また簡単な回路構成で効果的なサグ
の抑圧を行うことができる。

なお、代表値と２進符号の対応関係は、具体例で示した
ものに限定されず、代表値の小さな順に平衡の取れた符
号を割り当てるという原則に反しない限り、任意に決め
てよい。

また、本実施例では、４ビツトのＤＰＣＭについて述べ
たが、５ビツト、６ビツトなど他のビットの場合にも本
発明が適用できることは言うまでもない。さらに、本実
施例では、フィールド内予測符号の場合について述べた
が、フィールド間予測、２次元予測等のＤＰＣＭ方式に
も本発明を適用することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、簡単な回路構成でＤＰ
ＣＭのデータを直流および低周波成分の少ないデータに
変換できる。その結果、直流成分を再生できない装置を
使用した場合であっても、波形劣化を起こさないＤＰＣ
Ｍ信号の記録再生が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す構成図、第２図はＤＰＣＭ
の基本原理を説明するための模式図、第３図は発生頻度
と信号レベル分布との関係を示す図、第４図は４ビット
ＤＰＣＭにおける非線形量子化の対応図、第５図および
第６図は本発明における符号の対応および割り当てを示
す説明図、第７図は本発明によるデジタル・データ変調
装置の一実施例を示すブロック図である。符号の説明

Claims

【特許請求の範囲】

（１）信号をデジタル符号化するデジタル・データ変調
方法において、デジタル・データを差分ＰＣＭによる第
１のデータ変換を行い、次に第１のデータ変換を行った
データに対し、絶対値の小さなデータの順に符号重み（
２値レベル“１”、“０”をそれぞれ＋１、−１に対応
させて積算した値）の小さなデータが対応するように、
第２のデータ変換を行うことを特徴とするデジタル・デ
ータ変調方法。
（２）特許請求の範囲第１項に記載のデジタル・データ
変調方法において、第２のデータ変換後のデータを、相
関のあるワードごとに、各ワードとコンプリメンタリな
ワードに変換することを特徴とするデジタル・データ変
調方法。
（３）デジタル・データを差分ＰＣＭによりデータ変換
を行う第１のデータ変換部と、絶対値の小さなデータの
順に符号重みの小さなデータが対応するように定めた対
応関係を記憶させたメモリを有し、該メモリに対し前記
第１のデータ変換部の出力をアドレス信号として入力し
て得られるデータを用いてデータ変換を行う第２のデー
タ変換部とを具備することを特徴とするデジタル・デー
タ変調装置。