JPS6332291B2

JPS6332291B2 -

Info

Publication number: JPS6332291B2
Application number: JP56153020A
Authority: JP
Inventors: Norio Suzuki
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1981-09-29
Filing date: 1981-09-29
Publication date: 1988-06-29
Also published as: JPS5854729A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はTV（Television）信号等の画像信号
を予測復号化する装置に関し、特に予測誤差信号
を不等長符号化した信号から復号信号を得る予測
復号化装置に関する。 TV信号等のデイジタル化された画像信号を予
測符号化する装置の代表的なものとして、
DPCM（Differential Pulse Code Modulation）
符号化装置が良く知られている。このDPCM符
号化装置は、入力信号から、予測器によつて求め
られる予測信号を減算して、予測誤差信号を求
め、予測誤差信号を量子化器で量子化するように
構成されたDPCM符号器を備えている。そして、
量子化した予測誤差信号を符号化して伝送するも
のである。そして、量子化器で量子化された予測
誤差信号と予測器から出力される予測信号とを加
算して局部復号信号を求め、該局部復号信号を予
測器に送るフイードバツクループを備えている。
予測器は、受けた局部復号信号を基に次の予測信
号を出力する。即ち、予測器及び量子化器を含む
DPCM符号器は、フイードバツクループをもつ
リカーシブタイプの予測符号器で構成される。近年、量子化器の量子化特性や予測関数を適応
的に切換える等の方式が開発されている。しかし
ながら、これらの方式をDPCM符号化装置に適
用する場合、DPCM符号器がリカーシブタイプ
で構成されているため、上述の適応符号化等の複
雑な処理を行なうためには超高速の回転素子が必
要となる欠点がある。又実時間のDPCM処理を
行なうためには符号化のループの処理時間が間に
合わない等の欠点があつた。一方、フイードバツクループの無いノンリカー
ジブタイプの予測符号器をもつ予測符号化装置
は、予測誤差信号を量子化する量子化器が無く、
予測誤差信号より元の信号を復号することができ
る可逆な予測符号化装置である。いいかえると情
報保存が行なえる予測符号化装置である。予測誤
差信号は不等長符号に変換されて伝送される。この予測符号化装置によれば、量子化を行なう
処理時間は不要である。また、予測符号器がノン
リカーシブタイプ（フイードバツクループが無い
ことよりこれをフオワードタイプとも言う）に構
成されているので、入力信号と予測器から出力さ
れる予測信号との相対的な位相を一致させながら
適当なだけ両者の信号を遅延させることにより、
信号処理の時間を引きのばすことができる。この
結果、低速の素子を用いた回路構成が可能であ
り、また上述した適応予測符号化等の複雑な信号
処理が行なえるようになる。しかし、このノンリ
カーシブタイプ（即ちフオワードタイプ）の予測
符号化装置では、入出力信号の情報量を制御でき
ないために、長時間連続するTV信号等をリアル
タイムで符号化して一定の伝送ビツトレートで伝
送することができないという欠点があつた。本発明の目的は、TV信号等の画像信号を一定
の伝送ビツトレートで符号化でき伝送できるノン
リカーシブタイプ（即ちフオワードタイプ）の予
測符号化装置よりの出力情報を受け、復号信号を
得ることのできる予測復号化装置を提供すること
にある。本発明の他の目的は、出力情報を一旦蓄え平滑
化して送出するための第１のバツフアメモリに入
力される情報量あるいは該第１のバツフアメモリ
の情報蓄積量を監視することにより、前処理部で
入力信号の情報量を適応的に制御して、伝送する
情報量を制御するノンリカーシブタイプ（即ちフ
オワードタイプ）の予測符号化装置よりの出力情
報を受け、復号信号を得ることができる予測復号
化装置を提供することにある。本発明によれば、第１のバツフアメモリに入力
される情報量あるいは該第１のバツフアメモリの
情報蓄積量を基に決定される制御信号に従つて、
デイジタル化された画像信号の情報量の制御を行
い、該情報量の制御を受けた画像信号を予測符号
化して予測誤差信号を得、該予測誤差信号を不等
長符号化して不等長符号情報を得、上記第１のバ
ツフアメモリが該不等長符号情報及び前記制御信
号を一旦蓄え平滑化して出力情報として送出する
ようにした予測符号化装置における上記出力情報
を入力情報とする予測復号化装置であつて、上記
入力情報を一旦蓄え速度変換して順次出力する第
２のバツフアメモリと、該第２のバツフアメモリ
より出力された情報から前記不等長符号情報と前
記制御信号とを分離するとともに、該不等長符号
情報を前記予測誤差信号に変換する不等長復号化
回路と、該不等長復号化回路より出力された前記
予測誤差信号及び前記制御信号を受け、該予測誤
差信号を該制御信号に応じて予測復号化し前記情
報量の制御を受けた画像信号を出力する予測復号
器とを含むことを特徴とする予測復号化装置が得
られる。なお、上記予測符号化装置において、第１のバ
ツフアメモリに入力される情報量あるいは該第１
のバツフアメモリの情報蓄積量を基に決定される
制御信号に従つて、デイジタル化された画像信号
の情報量の制御を行なう前処理回路は、具体的に
は、(1)前記制御信号によつて選択された量子化特
性に従つて、前記デイジタル化された画像信号を
量子化することができる量子化回路、又は(2)前記
制御信号によつて選択された間引き特性に従つ
て、前記デイジタル化された画像信号に対して間
引すべき画素を定める第１の制御と、該間引きす
べき画素を実際に間引きする第２の制御と、該間
引きすべき画素の信号をまわりの間引きすべきで
ない画素の信号より補間しておく第３の制御との
うち、少なくとも１つの制御を、前記デイジタル
化された画像信号に対して行なうことができる間
引き制御回路、又は(3)前記制御信号によつて選択
された帯域制限特性に従つて、前記デイジタル化
された画像信号の空間周波数及び時間軸方向の周
波数のうち少なくとも一方を帯域制限することが
できる帯域制限回路、又は(4)前記量子化回路と、
前記間引き制御回路と、前記帯域制限回路とのう
ち、少なくとも２つを組み合せた回路で構成され
る。ここで間引きとは適当な画素ごとに画素を取り
除くことだけでなく適当な区間の画素をすべて取
り除くこと、適当なフイールドごとに１フイール
ドの全画素を除くこと等をいう。次に、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。第１図を参照すると、本発明の第１の実施例に
よる予測符号化装置３及び予測復号化装置１４が
示されている。本実施例においては予測符号化装
置３の前処理回路として量子化回路４が用いられ
ている。入力端子１に入力されたアナログの
NTSC方式カラーTV信号の画像信号は、標本化
周波数_Sがサブキヤリア周波数_SCの３倍に選ば
れているＡ／Ｄ変換器２によつてデイジタル信
号、例えば−16〜15のレベルの範囲の５ビツトの
PCM（Pulse Code Modulation）の画像信号に
変換される。標本化周波数_Sが_S＝3_SCの場合、
一水平走査期間中のサンプル数n_Hはn_H＝682.5で
ある。Ａ／Ｄ変換器２の出力信号は予測符号化装
置３の量子化回路４に送られる。量子化回路４は
制御回路１１から送られる制御信号によつて選択
された量子化特性従つて、入力画像信号を量子化
することができる。制御回路１１はバツフアメモ
リ１０の情報蓄積量によつて適応的に量子化回路
４の量子化特性の切換制御をする。制御回路１１
は、バツフアメモリ１０の情報蓄積量が少ない時
は量子化回路４への入力信号と同じ精度の細かい
量子化特性を選択する。これによつて量子化回路
４は例えば５ビツトPCMの画像信号をそのまま
出力する。一方、バツフアメモリ１０の情報蓄積
量が多い時には制御回路１１は粗い量子化特性を
選択する。これによつて量子化回路４は粗く量子
化された画像信号、例えば３ビツトのPCMに量
子化された画像信号、を出力する。量子化回路４
によつて量子化された画像信号は、予測符号器５
の減算回路７と予測器６とに送られる。予測器６
は、あらかじめ定められた整数係数の予測関数Ｐ
（Ｚ）Ｐ（Ｚ）＝Z^-1＋Z^-2nH−Z^-2nH-1 (1) の特性に従つて量子化された画像信号から予測信
号を求めて出力する。予測器６から出力された予
測信号は、減算器７に送られる。減算器７は、量
子化された画像信号から予測信号を減算して予測
誤差信号を出力する。この予測誤差信号は、不等
長符号器８の不等長符号化回路９に送られる。不
等長符号化回路９は、量子化回路４の有する量子
化特性に対応した複数種類の符号変換特性を有
し、制御回路１１からの制御信号によつて選択さ
れた符号変換特性に従つて予測誤差信号を不等長
符号に変換する。不等長符号化回路９から出力さ
れる不等長符号はバツフアメモリ１０に送られ
る。バツフアメモリ１０に送られて来る情報量は
予測符号化装置３に入力される画像信号に依存し
て時々刻々と変化する。バツフアメモリ１０は、
不等長符号化回路９から送られてくる、不等長符
号の情報と復号化に必要な、前記制御信号や同期
信号等の制御情報とをともにバツフアメモリ１０
に一旦記憶し、伝送路の伝送速度に合うように速
度変換して出力情報を出力端子１２より伝送路に
送り出す。出力端子１２の出力情報をマグネチツ
クテープ（Magnetic Tape）等の記憶装置に書
き込むことも考えられる。制御回路１１はバツフ
アメモリ１０に貯えられている情報蓄積量を監視
している。制御回路１１はバツフアメモリ１０か
らの情報蓄積量を基に量子化特性の切換の判定を
適当な周期ごとに行ない、量子化回路４の量子化
特性及び不等長符号化回路９の符号変換特性を切
換える前記制御信号を出力する。以上が予測符号化装置３の動作説明である。予測復号化装置１４においては、伝送路より送
られてくる情報は入力端子１３より不等長復号器
１５のバツフアメモリ１６に送られる。伝送路か
ら送られてくる伝送速度で情報がバツフアメモリ
１６に一旦記憶される。一旦記憶された情報は不
等長復号器１５の不等長復号化回路１７からの要
求に従つて順次読み出され、不等長復号化回路１
７に送られる。不等長復号化回路１７は、量子化
の前記制御信号と不等長符号の情報とを分離し、
分離した制御情報を量子化回路４０に送る。不等
長復号化回路１７は、予測符号化装置３の不等長
符号化回路９の有する符号変換特性に対応した逆
符号変換特性を有する。この不等長復号化回路１
７は、分離した不等長符号列より個々の不等長符
号を得ると、次に得られた不等長符号に対して、
分離した制御信号によつて選択された逆符号変換
特性に従つて、逆符号変換を行ない、量子化され
た予測誤差信号を出力する。得られた予測誤差信
号は予測復号器１９の加算器２０に送られ、予測
復号器１９の整数係数を有する予測器２１より送
られてくる予測信号と加算され、復号信号とな
る。復号信号は、制御信号によつて量子化回路４
０の量子化特性が切換えられなければ、予測符号
器５に入力された量子化の前処理を受けた信号と
等しくなる。しかし、量子化回路４０の量子化特
性が細かい方から粗い方に切換つた場合、その切
変つた近傍のサンプルでは予測器２１から出力さ
れる信号は、切変る前の量子化特性の精度を有し
ているので、不等長復号化回路１７から出力され
る予測誤差信号の精度とは一致しない。このため
加算器２０から出力される復号信号は、予測符号
器５へ入力された信号とは必らずしも一致しな
い。加算器２０から出力された復号信号は量子化
回路４０に送られ、量子化回路４０は、不等長復
号化回路１７よりの制御信号を基に復号信号が予
測符号器５への入力信号と一致するように処理を
行なう。一致させる処理としては、量子化を行な
う方法の他に、復号信号の値が制御信号で選択さ
れた量子化特性の精度より下位のビツトに値を含
んでいる場合にはその下位のビツトの誤差の値を
キヤンセルするように加減算を行なう方法があ
る。量子化回路４０から出力された復号信号は予
測器２１及びＤ／Ａ変換器２２に送られる。予測
器２１は、予測符号化装置３の予測器６が有する
と同じ整数係数の予測関数Ｐ（Ｚ）を有し、復号
信号から該予測関数に従つて次の標本化時刻の予
測信号を出力して加算器２０に送る。Ｄ／Ａ変換
器２２は、デイジタルの復号信号をＤ／Ａ変換し
て、出力端子２３にアナログの復号信号を出力す
る。なお伝送路のエラー等による誤りの伝播をリ
セツトするため適当な周期で各部の信号の初期化
が行なわれる。以上が予測復号化装置１４の動作説明である。第２図はこの発明の第１の実施例における予測
符号化装置３の量子化回路４の具体的な回路例で
ある。この量子化回路４は、２の補数で表わされ
た５ビツトのPCM信号Ｘを、制御回路１１から
の制御信号QSに従つて、３〜５ビツトに量子化
して出力する。上記５ビツトのPCM信号Ｘのう
ち最下位デジツト（LSD）はx₁でその大きさを
１とする。最上位デジツト（MSD）はx_Sで正負
を示すサインデジツトである。量子化回路４に入
力された５ビツトのPCM信号Ｘはx₃〜x_Sまでの
上位の３ビツトはそのまま出力端子y₃〜y_Sへ送ら
れ、下位のx₂およびx₁のビツトは各々論理積回路
２８および２９へ送られる。制御回路１１から送
られてくる３ビツトの制御信号QSのうち、QS₂
のビツトは反転回路２６に、QS₁のビツトは反転
回路２７にそれぞれ接続され、QS₀は無接続とな
つている。制御信号QSは、QS₀からQS₂のいずれ
かのビツトを正論理の１を示すHighレベルに設
定するとともに、他のビツトをすべて正論理の０
を示すLowレベルに設定する。反転回路２６の
出力は論理積回路２８及び２９に送られ、反転回
路２７の出力は論理積回路２９へ送られる。従つ
て、制御信号QSのQS₀のビツトがHighレベルと
なつて第１の量子化特性が選択された場合は、５
ビツトの入力信号がそのまま出力信号Ｙとして出
力される。また、QS₁がHighレベルとなつて第
２の量子化特性が選択された場合は、y₁のビツト
はLowレベルとなつて４ビツトに量子化された
信号が出力される。また、QS₂がHighレベルと
なつて第３の量子化特性が選択された場合は、y₁
およびy₂がいつもLowレベルとなつて３ビツトに
量子化された信号が出力される。第３図はこの発明の第１の実施例における予測
符号化装置３の予測器６の具体的な回路例であ
る。この予測器６は予測関数Ｐ（Ｚ）として上記
(1)式で示される関数を用いている。この(1)式の予
測関数Ｐ（Ｚ）は、標本化周波数_Sがサブキヤリ
ア周波数_SCの３倍に選ばれて標本化が行なわれ
た場合の、NTSCカラーTV信号を、能率よく直
接予測符号化することのできる。但し、_S＝3_SC
であるので、(1)式において、n_H＝682.5であり、
Z^-1＝e^-j2〓^/ ^Sである。予測器６は、入力信号を、
１、1365及び1366の標本化クロツク周期だけ遅延
して出力する出力端子１０２，１０３及び１０４
を有するシフトレジスタ１０１と、端子１０２及
び１０３の信号を加算する加算器１０５と、加算
器１０５の出力信号より端子１０４の信号を減算
する減算器１０６とから構成されるノンリカーシ
ブタイプのデイジタルフイルタである。(1)式の予
測係数はすべて整数である。予測復号化装置１４の予測器２１も予測器６と
同様に構成される。次に、不等長符号化回路９の符号変換特性と不
等長復号化回路１７の逆符号変換特性の具体的な
１例を示す。この場合、画像信号が５ビツトであ
るので、次の表に示す符号番号が−16〜15で示さ
れる32個の不等長符号が用いられる。

【表】最短の符号長は２ビツトで最長の符号は９ビツ
トである。Ａ／Ｄ変換器２から出力される５ビツ
トのPCM信号のLSDの大きさを１とし、減算器
７から不等長符号化回路９へ送られてくる予測誤
差信号をｅとし、不等長符号の符号番号をＮと
し、ｘをある実数とした時、記号〔ｘ〕は、ｎを
整数として、ｎｘ＜ｎ＋１の不等式を満すｎの
値を表わすものとする。すなわち記号〔〕は切
捨てによる整数化を表わす。第１、第２及び第３
の量子化特性に対応する第１、第２及び第３の符
号変換特性は、予測誤差信号ｅを各々(2)、(3)及び
(4)式で示される符号番号Ｎの不等長符号に変換す
る特性を有する。Ｎ＝〔ｅ〕 (2) Ｎ＝〔ｅ／２〕 (3) Ｎ＝〔ｅ／４〕 (4) 例えば第２の符号変換特性の場合は、ｅ＝−２
の予測誤差信号は(3)式よりＮ＝−１となり「11」
の不等長符号に変換される。ここで、予測係数が
整数の係数であるので、量子化特性が切換らなけ
れば、予測符号器５への入力信号と予測信号との
量子化の精度は一致している。すなわち予測符号
器５の入力信号と予測誤差信号の精度は一致し、
第１、第２及び第３の量子化特性の各々が選択さ
れている時の予測誤差信号ｅは、各々整数、２の
整数倍の数及び４の整数倍の数となり、各変換特
性において予測誤差信号と符号番号とは１対１に
対応づけられている。次に不等長復号化回路１７の逆符号変換特性は
次の様である。不等長復号化回路１７で復号され
た不等長符号の符号番号をＮとし、逆変換によつ
て得られる予測誤差信号をe^とすれば、第１、第
２及び第３の量子化特性に対応する第１、第２及
び第３の逆符号変換特性は、符号番号Ｎの不等長
符号を各々(5)、(6)及び(7)の式で示される予測誤差
信号e^に逆変換する特性を有する。 e^＝Ｎ (5) e^＝２×Ｎ (6) e^＝４×Ｎ (7) 例えば第２の符号逆変換特性では「11」の不等
長符号はe^＝−２の予測誤差信号に変換される。情報保存の符号化を行なうためには、すなわち
予測符号器５への入力信号と一致する予測復号化
装置１４の復号信号を得るためには、基本的に
は、予測器６および２１の出力側にそれぞれ量子
化回路をもうけ、量子化された予測信号が予測符
号器５への入力信号の量子化の精度と一致するよ
う量子化を行なう必要がある。しかし、予測係数
が整数の係数のみの場合には、第１の実施例に示
したように量子化回路４０あるいはそれと等価な
処理を行なう手段を設けることによつて、情報保
存の符号化が行なえる。量子化回路４０と等価な
処理を行なう一方法として、量子化回路４の量子
化特性が切換つた時に予測器６及び２１内の所定
のレジスタの値をリセツトする方法が考えられ
る。次に、第１図において、予測器６及び２１の予
測関数Ｐ（Ｚ）の係数が整数でない場合に、情報
保存の符号化を行なう方法について説明する。第
１の方法は、既述したように、予測器６及び２１
の出力側に量子化回路をもうける方法である。第
２の方法は予測器６の出力側に量子化回路をもう
けないで、不等長符号化回路９の符号変換特性を
工夫することにより、等価的に第１の方法を実現
する方法である。以下、第２の方法を達成するた
めの構成を示した第４図について説明する。第４図を参照すると、この発明の第２の実施例
による予測符号化装置３及び予測復号化装置１４
が示されている。第４図は、第１図において、小
数点を含む係数の予測関数を用いるとともに、予
測符号化装置３の量子化回路４から出力される量
子化された画像信号と予測復号化装置１４の復号
信号とが一致するように量子化回路４０を予測器
４１の出力側に設けたものである。さらに、第４
図では予測器１０７および４１の予測関数と、不
等長符号化回路１０８の符号変換特性が第１図の
ものとは異なる。その他の部分は、第１図の同じ
部分と同じ機能を有し同様の動作を行なう。予測復号化装置１４の加算器２０から出力され
た復号信号は、Ｄ／Ａ変換器２２及び予測器４１
に供給される。予測器４１では予測関数にしたが
つて予測信号が求められ、量子化回路４０へ送ら
れる。量子化回路４０は、不等長復号化回路１７
からの制御信号によつて選択される量子化特性に
よつて予測信号を量子化して出力し、量子化した
予測信号を加算器２０に供給する。加算器２０
は、量子化器４０の出力信号と不等長復号化回路
１７より送られてくる再生された予測誤差信号と
を加算して、予測符号器５へ入力した信号に等し
い復号信号を出力する。量子化回路４０は、予測
符号化装置３の量子化回路４の量子化特性と同じ
量子化特性を有し、第２図と同様に構成される。
すなわち切捨てによる量子化が行なわれている。第５図は第４図の予測器１０７の具体的な回路
例である。この予測器１０７は、標本化周波数_S
がサブキヤリア周波数_SCの３倍である時のカラ
ーTV信号を能率よく予測できる予測関数として
２つの予測関数を有し、２つの予測関数を適応的
に切換選択して予測信号を求めるようになつてい
る。第１の予測関数P₁（Ｚ）は、小数点以下の予
測係数を有する予測関数であり、(8)式で示され
る。 P₁（Ｚ）＝0.5Z^-1＋Z^-3−0.5Z^-4 (8) 第２の予測関数P₂（Ｚ）は２ライン前から予測
する予測関数であり、(9)式で示される。 P₂（Ｚ）＝Z^-2nH （但しn_H＝682.5） (9) そして、２つの予測関数による予測信号と予測
器１０７への入力信号（局部復号信号）とを比較
し、予測器１０７への入力信号に近い予測信号を
出力した関数を次の予測に用いる。予測器１０７に入力された量子化された画像信
号は、(8)式の予測関数の特性を有する第１の予測
回路４２と、(9)式の予測関数の特性を有する第２
の予測回路４３と、判定回路４４とに入力され
る。第１の予測回路４２から出力される第１の予
測信号は、切換回路４５の端子ａと、判定回路４
４とに入力され、第２の予測回路４３から出力さ
れる第２の予測信号は、切換回路４５の端子ｂ
と、判定回路４４とに入力される。判定回路４４
は、量子化された予測器１０７への入力信号に対
してどちらの予測信号が近いかを判定し、第１の
予測信号の方が予測器１０７への入力信号に近い
場合は０の選択信号を、第２の予測信号の方が近
い場合は１の選択信号を出力する。選択信号はレ
ジスタ４６で１標本化クロツクの周期遅延された
のち切換回路４５へ送られる。切換回路４５は、
選択信号が０の場合はスイツチは端子ａの第１の
予測信号を出力し、選択信号が１の場合は端子ｂ
の第２の予測信号を出力する。このようにして第
１の又は第２の予測信号のいずれかが選択されて
予測器１０７の出力から予測信号が出力される。予測復号化装置１４の予測器４１も予測器１０
７と同様に構成される。この適応予測は１サンプル前の情報を用いて切
換が行なわれるので、予測関数を切換える信号を
伝送する必要はない。第６図は第５図に示す予測器１０７の中の第１
の予測回路４２と第２の予測回路４３との具体的
な回路例である。第１の予測回路４２は、入力信
号を１標本化クロツクの周期遅延させて出力する
レジスタ３２，３４，３５及び３８と、減算器３
３と、加算器３７と、0.5の係数の乗算器３１及
び３６とを有するノンリカーシブタイプのデイジ
タルフイルタで構成される。第２の予測回路４３
は、入力信号を1365標本化クロツクの周期遅延さ
せて出力するシフトレジスタ３９で構成される。第７図ａ及びｂは、それぞれ第４図の実施例に
おける、量子化回路４０を含む予測復号器２４の
別の回路例である。第７図ａにおいては、予測器
４１から出力される予測信号と不等長復号化回路
１７より送られてくる再生された予測誤差信号と
が加算器２０で加算されたのち、量子化回路４０
によつて量子化され復号信号とされる構成となつ
ている。第７図ｂにおいては、加算器２０より得
られる復号信号が量子化回路４０で量子化された
のち、予測器４１に送られる構成となつている。
第７図ａ及びｂはそれぞれ第４図の予測復号器２
４と同様の動作を行なう。第４図の不等長符号化回路１０８の符号変換特
性は次のようである。不等長符号化回路１０８へ
送られてくる予測誤差信号をｅとし、不等長符号
の符号番号をＮとし、ｘをある実数とした時、記
号＜ｘ＞はｎを整数として、ｎ−１＜ｘｎ＋１
の不等式を満すｎの値を表わすものとする。すな
わち記号＜＞は切上げによる整数化を表わす。
第１、第２及び第３の量子化特性に対応する第１
および第２および第３の符号変換特性は、予測誤
差信号ｅを各々(10)、(11)及び(12)式で示される符号番
号Ｎの不等長符号に変換する特性を有する。Ｎ＝＜ｅ＞ (10) Ｎ＝＜ｅ／２ (11) Ｎ＝＜ｅ／４ (12) 例えば第２の符号変換特性の場合は、ｅ＝−３
の予測誤差信号は(11)式よりＮ＝−１となり「11」
の不等長符号に変換される。第４図の不等長復号化回路１７の逆符号変換特
性は、第１図のものと同じで、(5)、(6)及び(7)式で
示される。第８図を参照すると、この発明の第３の実施例
による予測符号化装置３及び予測復号化装置１４
が示されている。この実施例においては、予測符
号化装置３の前処理回路として、制御回路１１か
らの制御信号によつて選択された間引き特性に従
つて、デイジタル化された画像信号に対して間引
き制御を行なうことができる間引き制御回路５０
が用いられている。間引きの処理は等価的に行な
われればよい。従つて、始めに間引き制御回路５
０′（後述する第１０図の回路）で実際に間引き
を行なつてサンプル数を減少させ、その後予測符
号器で予測符号化する第１の方法と、間引き制御
回路では間引きする画素を定めておくだけで、画
像信号をそのまま予測符号器に与え、その後、不
等長符号化回路で実際に間引きを行なうとともに
符号変換を行なう第２の方法と、間引き制御回路
で間引きする画素を定めかつ間引きすべき画素の
信号をまわりの間引きすべきでない画素の信号よ
り補間しておき、不等長符号化回路で実際に間引
きを行なうとともに符号変換を行なう第３の方法
とが考えられる。この実施例は第３の方法を採用
している。端子１へ入力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器
２でサブキヤリア周波数の３倍の標本化周波数_S
（_S＝3_SC）で標本化された５ビツトのPCM信号
に変換されて、間引き制御回路５０に送られる。
間引き制御回路５０は、制御信号によつて選択さ
れた間引き特性に従つて間引きすべき画素と間引
きすべきでない画素を定めるとともに、まわりの
間引きすべきでない画素の信号を用いて間引きす
べき画素の信号値をあらかじめ補間している。間引き制御回路５０から出力された画像信号
は、予測符号器５の減算器７と予測器１０７とに
入力される。減算器７では、間引き制御回路５０
から出力された画像信号より、予測器１０７から
出力される予測信号が減算されて、予測誤差信号
が出力される。予測誤差信号は不等長符号器８の
不等長符号化回路５１に入力される。不等長符号
化回路５１は、制御回路１１からの制御信号に従
つて、間引きすべきでない画素に対応する予測誤
差信号のみを符号変換特性にしたがつて不等長符
号に変換して、復号化に必要な制御情報（間引き
の制御信号の情報等）と共にバツフアメモリ１０
に送る。バツフアメモリ１０は、不等長符号化回路５１
から送られてくる情報を一旦記憶し、伝送路の伝
送速度に合うように速度変換して出力端子１２よ
り伝送路に送り出すとともに、バツフアメモリ１
０に貯えられている情報蓄積量を制御回路１１に
知らせる。制御回路１１は、バツフアメモリ１０
からの情報蓄積量を基に間引き特性の切換の判定
を適当な周期ごとに行ない、間引き制御回路５０
の間引き特性及び不等長符号化回路５１の符号変
換特性を切換える前記制御信号を出力する。制御
回路１１は、情報蓄積量が多くなるにつれて間引
きを行なうサンプル数を増やすように、情報蓄積
量が少ない場合は間引きをしないように、制御を
行なう。以上が予測符号化装置３の動作説明である。予測復号化装置１４においては、伝送路より送
られてくる情報は入力端子１３より不等長復号器
１５のバツフアメモリ１６に送られ、一旦記憶さ
れる。この記憶された情報は不等長復号器１５の
不等長復号化回路５２からの要求に従つて順次読
み出される。不等長復号化回路５２に送られる。
不等長復号化回路５２は、間引きの制御信号の情
報と不等長符号の情報とを分離し、分離した間引
きの特性を切換える制御信号を補間処理回路５３
に送る。不等長復号化回路５２は、不等長符号化
回路５１の符号変換特性に対応した逆符号変換特
性を有し、分離した不等長符号列より個々の不等
長符号を得る。そして、不等長復号化回路５２
は、得られた不等長符号に対して、分離した制御
信号によつて選択された逆符号変換特性に従つ
て、間引きされてない画素に対応した時刻に、逆
符号変換を行ない、予測誤差信号を出力する。間
引きが行なわれた画素に対応する時刻には適当な
値、例えば０の値、の予測誤差信号が出力され
る。得られた予測誤差信号は、予測復号器２４の
加算器２０に送られ、予測器４１より送られてく
る予測信号と加算され、復号信号となる。復号信
号は補間処理回路５３へ送られる。補間処理回路
５３は、間引かれた画素に対しては正しい復号信
号が得られていないので、制御回路１１からの制
御信号によつて選択された補間特性に従つてまわ
りの間引きされていない画素の信号を用いて適応
的に補間を行なう。補間処理を受けた復号信号は
Ｄ／Ａ変換器２２及び予測器４１に供給される。
Ｄ／Ａ変換器２２はアナログの復号信号を端子２
３に出力する。予測器４１は復号信号より予測関
数Ｐ（Ｚ）に従つて復号信号より予測信号を出力
して加算器２０に送る。以上が予測復号化装置１４の動作説明である。
なお、この第３の実施例（第８図）における予測
器１０７および４１の具体的な回路例には、第３
図に示した予測器が用いられる。従つて、予測関
数の係数が整数であることにより予測器１０７及
び４１の出力側には予測信号を整数に量子化する
回路に設けられていない。また、不等長符号化回
路５１の符号変換特性及び不等長復号化回路５２
の逆符号変換特性には、第１の実施例（第１図）
または第２の実施例（第４図）で説明した第１の
符号変換特性及び第１の逆符号変換特性が用いら
れる。第９図は、この発明の第３の実施例の間引き制
御回路５０での間引き特性を説明するための、標
本化された画素の空間的配置を示す図である。標
本化周波数_Sがサブキヤリア周波数の３倍（_S＝
3_SC）に選らばれているため、１水平走査ライン
中のサンプル数n_Hはn_H＝682.5となる。１フイー
ルドの第（ｌ−３）ラインから第ｌラインまでの
画面の一部分を標本化した画素の配置は第９図ａ
で示される〇印の様になる。第９図ｂは、第１の
間引き特性による間引きが行なわれる画素を示す
図である。×印のが間引かれる画素を示す。水平
方向には３サンプルごとに間引きが行なわれ、垂
直方向には１ラインおきに間引きが行なわれ、有
効なサンプル数は5/6に減少する。間引きが行な
われる×印の画素は、間引きが行なわれるライン
ごとに１標本化周期だけずらされる。第９図ｃ
は、第２の間引き特性による間引きが行なわれる
画素を示す図である。全ラインに対し水平方向に
３サンプルごとに間引きが行なわれ、有効なサン
プル数は2/3に減少する。間引きが行なわれる画素の信号の補間は第９図
ｃに示すように行なう。第ｌライン上の間引きが
行なわれる画素ｘの補間は、近傍の間引きが行な
われない画素ａ，ｂ，ｃ，ｄ及びｅを用いて各々
の画像の信号に0.5、0.25、−0.5、0.5及び0.25の重
みずけを行なつて加算した値を画像ｘの信号とす
る。この補間をＺ関数の補間フイルタ特性Ｈ（Ｚ）
で表わせば（13）式のようになる。Ｈ（Ｚ）＝0.5Z^-1＋0.5Z^-681−0.5Z^-682＋0.25Z^-
684＋0.25Z^-1365（13）第１０図は実際に間引きを行なうことができる
間引き制御回路５０′の具体的な回路例である。
間引き制御回路５０′に入力された画像信号は、
切換回路６２の端子６３と補間フイルタ回路６１
とに送られる。補間フイルタ回路６１は、（13）
式で示される補間フイルタ特性を有するデイジタ
ルフイルタで構成されており、補間信号を出力す
る。補間信号は切換回路６２の端子６４に送られ
る。切換回路６２では、制御回路１１から送られ
る制御信号によつて間引きなしの特性（第７図ａ
の特性）と第１の間引き特性（第９図ｂの特性）
と第２の間引き特性（第９図ｃの特性）のうちの
いずれかの間引き特性が選択される。そして、こ
の間引き特性に従つて、間引きが行なわれる画素
に対してはスイツチ６５が端子６４に接続されて
補間信号が得られる。一方、間引きが行なわれな
い画素に対してはスイツチ６５が端子６３へ接続
され、なにも処理されないもとのままの画像信号
が出力される。第３の実施例（第８図）における予測復号化装
置１４の補間処理回路５３は、第１０図の間引き
制御回路５０′と同じように構成される。予測関
数が小数点以下の値の係数を有する場合、第８図
の加算器２０の出力のうち、補間処理回路５３に
整数値のみを入力すれば、切捨てによる量子化が
行なえる。第１１図はこの発明の第３の実施例（第８図）
における間引き制御回路５０及び予測符号器５の
両者を合せて構成した具体的な回路例である。こ
の回路例は、第１０図の間引き制御回路５０′の
補間フイルタ回路６１を第５図の予測器１０７の
第２の予測回路４３の遅延素子で兼用するように
構成されている。端子７０から画像信号が入力され、端子７８か
ら制御信号が入力され、端子７９から予測誤差信
号が出力される。切換回路６２は、第１０図の切
換回路６２と同じ機能を有する。第１の予測回路
４２、判定回路４４、切換回路４５及びレジスタ
４６は、各々第５図の第１の予測回路４２、判定
回路４４、切換回路４５及びレジスタ４６と同じ
機能を有する。減算器７は第８図の減算器７と同
じ機能を有する。第２の予測回路４３は、タツプ
付シフトレジスタで構成され、出力端子４３１，
４３２，４３３，４３４及び４３５にはシフトレ
ジスタの入力信号に対して各々680、681、683、
1364及び1365の標本化クロツクの周期だけ遅延し
た信号が出力される。乗算器７３，７４，７５，
７６及び７７は、各々0.5、0.5、−0.5、0.25およ
び0.25の係数を有し、各々乗算を行なう。それら
乗算器の出力信号は加算器７２に送られて加算さ
れた後、レジスタ７１で１標本化クロツクの周期
だけ遅延される。このレジスタ７１の出力に補間
信号が得られる。即ち、第２の予測回路４３の入
力信号とレジスタ７１の出力信号との関係は、(9)
式で示される補間フイルタ特性によつて決定され
る。第８図の予測復号化装置１４における補間処理
回路５３と予測器４１も同様に遅延素子を共用す
るように構成することができる。第１２図を参照すると、本発明の第４の実施例
による予測符号化装置３及び予測復号化装置１４
が示されている。本実施例においては、前処理回
路として、量子化回路４と間引き制御回路５０と
帯域制限回路８０とを組み合せたものが用いられ
ている。端子１へ入力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器
２でサブキヤリア周波数の３倍の標本化周波数_S
（_S＝3_SC）で標本化された５ビツトのPCM信号
に変換されて、帯域制限回路８０に送られる。帯
域制限回路８０は、制御回路８２からの制御信号
によつて選択された帯域制限特性に従つて、デイ
ジタル化された画像信号の有する空間周波数及び
時間軸方向の周波数のうち少なくとも一方を帯域
制限することができる。そして画像信号中の雑音
成分の除去を行なうように帯域制限特性を定める
こともできる。帯域制限回路８０で帯域制限を受
けた画像信号は、量子化回路４で制御回路８２か
らの制御信号によつて選択された量子化特性によ
つて量子化される。量子化回路４で量子化された
画像信号は、間引き制御回路５０に送られる。間
引き制御回路５０は、制御回路８２からの制御信
号によつて選択された間引き特性に従つて、間引
きすべき画素に対して補間処理を行なう。間引き
制御回路５０で補間処理が行なわれた画像信号
は、予測符号器５に送られ、予測符号器５は予測
誤差信号を出力する。予測誤差信号は不等長符号
器８の不等長符号化回路８１に送られる。不等長
符号化回路８１は、量子化特性に対応した符号変
換特性を有し、制御回路８２からの制御信号によ
つて選択された符号変換特性に従つて、間引きす
べきでない画素に対応する予測誤差信号のみを不
等長符号に変換する。不等長符号情報は復号化に
必要な制御情報と共にバツフアメモリ１０に送ら
れ、バツフアメモリ１０に一旦蓄えられる。バツ
フアメモリ１０は、それら情報を平滑してから出
力端子１２より伝送路へ送り出すとともに、バツ
フアメモリ１０に貯えられている情報蓄積量を制
御回路８２に知らせる。制御回路８２は、バツフ
アメモリ１０からの情報蓄積量を基に帯域制限特
性と量子化特性と間引き特性の切換の判定を適当
な周期ごとに行ない、帯域制限特性と量子化特性
と間引き特性と不等長符号化回路８１の符号変換
特性とを切換える制御信号を出力する。以上が予測符号化装置３の動作説明である。予測復号化装置１４においては、伝送路より送
られてくる情報は不等長復号器１５のバツフアメ
モリ１６に送られ、一旦記憶される。この記憶さ
れた情報は不等長復号器１５の不等長復号化回路
８３からの要求に従つて順次読み出され不等長復
号化回路８３に送られる。不等長復号化回路８３
は、前記制御信号と、不等長符号の情報とに分離
し、分離した制御信号の情報を量子化特性と間引
き特性と逆符号変換特性とを切換えるため量子化
回路４０と補間処理回路５３とに送る。不等長復
号化回路８３は、予測符号化装置３の不等長符号
化回路８１で選択された符号変換特性に対応した
逆符号変換特性を有し、分離した制御信号によつ
て選択した逆符号変換特性に従つて、分離した不
等長符号より予測誤差信号に変換する。この時、
間引かれた画素に対する予測誤差信号は適当な
値、例えば０、が補間される。予測誤差信号は、
予測復号器２４の加算器２０に送られ、量子化回
路４０からの予測信号と加算され、復号信号とな
る。復号信号は、補間処理回路５３に送られる。
補間処理回路５３は、制御信号によつて選択され
た補間特性に従つて、間引きされた画素に対して
まわりの間引きされていない画素の信号を用いて
適応的に補間を行ない、予測符号器５に入力され
た信号に等しい復号信号を出力する。補間処理を
受けた復号信号は、Ｄ／Ａ変換器２２及び予測器
４１に送られる。予測器４１は復号信号より予測
特性にしたがつて予測信号を求め量子化回路４０
に供給する。量子化回路４０は予測信号を制御信
号で選択された量子化特性に従つて量子化し量子
化した予測信号を出力する。Ｄ／Ａ変換器２２は
アナログの復号信号を出力端２３に出力する。以上が予測復号化装置１４の動作説明である。本実施例によれば、前処理回路として、帯域制
限回路８０と量子化回路４と間引き制御回路５０
とを組み合せたものを用いているので、視覚的な
特性を考慮してきめこまかな制御が可能となり、
視覚的に画質劣化が目立たない符号化を行なうこ
とができる。上記視覚的な特性を考慮したきめこ
まかい制御としては、例えば、低周波成分を含ん
だ平坦な画像の部分では帯域制限又は間引きを比
較的優先的に行ない、高周波成分を多く含む部分
では量子化による制限を比較的優先的に行ない、
全体的にバランスのとれた情報の制限を行なう制
御が考えられる。第１３図は第４の実施例（第１２図）の帯域制
限回路８０の具体的な回路例である。この帯域制
限回路８０は、空間周波数の帯域を制限するもの
で、水平方向の帯域制限フイルタと垂直方向の帯
域制限フイルタの積の形で構成されている。入力
端子８４に入力された画像信号は、帯域通過フイ
ルタＡ８７と減算器８９とに供給される。入力端
子８５に入力された制御回路８２からの制御信号
は減衰回路８８及び９１に供給される。帯域通過
フイルタＡ８７は、（14）式の関数H_A（Ｚ）で示
されるデイジタルフイルタで構成され、水平方向
の周波数帯域を通過させるフイルタ特性を持つ。 H_A（Ｚ）＝１−（0.5Z^-1＋Z^-3−0.5Z^-4）（14）帯域通過フイルタＡ８７から出力される帯域通
過信号は、減衰回路８８に送られる。減衰回路８
８は、制御回路８２からの制御信号によつて減衰
の大きさが制御されk_A（０≦k_A≦１）倍の大きさ
の帯域通過信号を出力する。減衰回路８８から出
力されたk_A倍の帯域通過信号は、減算器８９に
供給される。減算器８９は、端子８４の入力画像
信号からk_A倍の帯域通過信号を減算し、水平方
向に帯域制限された信号を出力する。減算器８９
の出力は、帯域通過フイルタＢ９０と減算器９２
に供給される。帯域通過フイルタＢ９０は（15）
式の関数H_B（Ｚ）で示されるデイジタルフイルタ
で構成され、垂直方向の周波数帯域を通過させる
フイルタ特性を持つ。 H_B（Ｚ）＝１−Z^-2nH （15）但しn_Hは１ラインのサンプル数で_S＝3_SCの場
合はn_H＝682.5である。帯域通過フイルタＢ９０
から出力される帯域通過信号は、減衰回路９１に
供給される。減衰回路９１は、制御回路８２から
の制御信号によつて減衰の大きさが制御され、k_B
（０k_B１）倍の大きさの帯域通過信号を出力
する。減衰回路９１から出力されたk_B倍の帯域通
過信号は、減算器９２に供給される。減算器９２
は、水平方向に帯域制限された信号からk_B倍の垂
直方向の帯域通過信号を減算し、水平方向と垂直
方向に帯域制限された信号を出力端子８６に出力
する。帯域制限回路８０の帯域制限特性を示すフ
イルタの関数H′（Ｚ）は（16）式のようになる。 H′（Ｚ）＝｛１−k_A（１−0.5Z^-1−Z^-3＋0.5Z^-4）｝×｛１−k_B（１−Z^-1365）｝（16） k_Aおよびk_Bは情報蓄積量が多い場合は各々１
または１に近い値に選ばれ、情報蓄積量が少ない
場合は各々０または０に近い値いに選らばれる。
k_Aおよびk_Bがともに０の場合は、（16）式の
H′（Ｚ）は１となり入力画像がそのまま出力され
る。k_A及びk_Bがともに１に近ずけば、０と_SCの
周波数の近傍でかつ_H／２（_Hは水平走査周波数）の整数倍の近傍の周波数成分のみが通過される。以上の説明より明らかなように、この発明によ
れば、帯域制限回路や量子化回路や間引き制御回
路等の前処理回路をもうけ、これを適応的に制御
することによつて、実時間で符号化を可能としか
つ回路構成を容易としたノンリカーシブタイプの
予測符号化装置よりの出力情報を受け、復号信号
を得ることができる予測復号化装置を提供でき
る。そして、ノンリカーシブタイプの予測符号化
装置及び予測復号化装置においては予測符号器に
入力されたと同じ信号を復号することができるた
め、この発明の予測復号化装置を用いれば画像の
情報が伝送ビツトレートより少ない場合には基本
的には情報保存の符号化復号化が行なえる。なお、量子化回路４及び４０の量子化特性及び
構成は、第２図に示したものに限定されることは
ない。予測器６，２１，４１及び１０７の予測関
数および構成は、第３図や第５図に示したものに
限定されることはない。符号変換特性、逆符号変
換特性および不等長符号は、第１の実施例又は第
２の実施例で示したものに限定されることはな
い。間引き制御回路５０での間引き特性は第９図
に示す特性に限定されることはない。そして間引
き制御回路５０′及び補間処理回路５３は第１０
図に示したものに限定されることなく、補間フイ
ルタ回路６１のフイルタ特性は（13）式に示され
る関数に限定されない。間引き制御回路５０と予
測符号器５とを合せて構成した回路は、第１１図
に示したものに限定されることはない。帯域制限
回路８０は、第１３図に示すものに限定されるこ
とはない。不等長符号化回路９で用いられる符号
変換特性の不等長符号は、１種類の固定した不等
長符号を用いずに、種類の異なつたいくつかの不
等長符号を適応的に切換ながら用いるようにして
もよい。また、第１〜第４の実施例においては、
画像信号はNTSCカラーTV信号について示した
が、NTSC方式の信号に限定されず例えばPAC
方式のものでもよい。そして、標本化周波数もサ
ブキヤリア周波数の３倍に限定されるものではな
い。さらに、前処理回路への制御信号を出力する制
御回路は、バツフアメモリ１０に入力される情報
量を基に上記前処理回路に与えるべき制御信号を
決定するようにしてもよい。即ち、バツフアメモ
リ１０に入力される情報のある区間における積算
量（バツフアメモリ１０に入力される情報量の増
え方が急か緩やかか）によつて上記前処理回路に
与えるべき制御信号を決定するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１の実施例の構成を示す
ブロツク図、第２図は第１図の量子化回路４の具
体的な構成の一例を示す回路図、第３図は第１図
の予測器６の具体的な構成の一例を示す回路図、
第４図はこの発明の第２の実施例の構成を示すブ
ロツク図、第５図は第４図の予測器１０７の具体
的な構成の一例を示す回路図、第６図は第５図の
第１の予測回路４２及び第２の予測回路４３の具
体的な構成の一例を示す回路図、第７図ａ及びｂ
はそれぞれ第４図の予測復号器２４の他の具体的
な構成を示す回路図、第８図はこの発明の第３の
実施例の構成を示すブロツク図、第９図ａ，ｂ及
びｃはそれぞれ間引き特性を示す図、第１０図は
間引き制御回路５０′を示す回路図、第１１図は
間引き制御回路５０と予測符号器５とを合せて構
成する場合の具体的な構成の一例を示す回路図、
第１２図はこの発明の第４の実施例の構成を示す
ブロツク図、第１３図は第１２図の帯域制限回路
８０の具体的な構成の一例を示す回路図である。４は前処理回路としての量子化回路、５０及び
５０′は前処理回路としての間引き制御回路、８
０は前処理回路としての帯域制限回路、５は予測
符号器、９，１０８，５１、及び８１は不等長符
号化回路、１０は第１のバツフアメモリ、１１及
び８２は制御回路、１６は第２のバツフアメモ
リ、１７，５２及び８３は不等長復号化回路、１
９及び２４は予測復号器である。

Claims

【特許請求の範囲】

１第１のバツフアメモリに入力される情報量あ
るいは該第１のバツフアメモリの情報蓄積量を基
に決定される制御信号に従つて、デイジタル化さ
れた画像信号の情報量の制御を行い、該情報量の
制御を受けた画像信号をノンリカーシブタイプの
情報保存型予測符号器で予測符号化して予測誤差
信号を得、該予測誤差信号を不等長符号化して不
等長符号情報を得、上記第１のバツフアメモリが
該不等長符号情報及び前記制御信号を一旦蓄え平
滑化して出力情報として送出するようにした予測
符号化装置における上記出力情報を入力情報とす
る予測復号化装置であつて、上記入力情報を一旦
蓄え速度変換して順次出力する第２のバツフアメ
モリと、該第２のバツフアメモリより出力された
情報から前記不等長符号情報と前記制御信号とを
分離するとともに、該不等長符号情報を前記予測
誤差信号に変換する不等長復号化回路と、該不等
長復号化回路より出力された前記予測誤差信号及
び前記制御信号を受け、該制御信号に応じて前処
理に対応した処理を加えながら該予測誤差信号を
予測復号化し前記情報量の制御を受けた画像信号
を情報保存して再生する予測復号器とを含むこと
を特徴とする予測復号化装置。