JPH0313088A

JPH0313088A - 復号化装置

Info

Publication number: JPH0313088A
Application number: JP1147806A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishikawa; 尚石川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1991-01-22

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】［産業上の利用分野］本発明は復号化装置に関し、より具体的にはディジタル
画像データ伝送システムにおける復号化装置に関する。

［従来の技術］画像や音声などの情報をディジタル伝送する場合、伝送
情報量を削減するために、各種の符号化を施される。符
号化方法の１つに、隣接する標本値間の相関性を利用し
て情報１の圧縮を図る予測符号化方式（以下、ＤＰＣＭ
という）がある。ＤＰＣＭでは、既に伝送されている復
号値から、符号化する標本値に対する予測値を求め、こ
の予測値と標本値との差分値（予測誤差）を量子化して
伝送する。

予測値の生成方法により、各種の予測符号化方式がある
。第４図は最も簡単な前値予測符号化方式（１つ前の復
号値を予測値として用いる予測符号化方式）の符号化装
置の構成ブロック図を示す。

なお、以下では、標本値Ｘ−二対して、その差分値をｅ
５、ＤＰＣＭコードをＹｌ、ＤＰＣＭ　：ｌ−ドＹ１に
基づく代表値をＱ（ａｔ）、復号値をＸＩ、予測値を添
字ｐを付加してＸ、、と表わすことにする。

第４図で、減算器１２は、入力端子１０に人力する標本
値Ｘ、から予測値Ｘ１．（本実施例では、前値復号値）
を減算し、差分値ｅ１を出力する。量子化器１４は、差
分値ｅｌを量子化して量子化コードＹ、を出力し、この
量子化コードＹ、が出力端子１６から伝送路に送出され
る。ＤＰＣＩＪコードＹ、はまた、量子化代表値発生回
路１８にも印加される。量子化代表値発生回路１８はＤ
ＰＣＭコードＹ、を量子化代表値Ｑ（ｅＩ）に変換する
。この量子化代表値Ｑ（ｅ、）に加算器２０で予測値を
加算することにより、人力標本値を復元できる。復元さ
れた入力標本値は量子化誤差を含んでいるので、元の入
力標本値のレンジを越える可能性がある。そこでリミッ
タ２２でレンジを振幅制限する。リミッタ２２の出力が
局部復号値Ｘ１であり、Ｄフリップフロップ（予測器）
２４に印加される。この例では、前値復号値を予測値に
しているので、予測器はＤフリップフロップになる。Ｄ
フリップフロップ２４は次のクロックサイクルで局部復
号値りを予測値として減算器１２及び加算器２０に印加
する。

一般に、予測値と入力標本値との差分値は、値の小さな
部分に確率分布が片寄っており、差分の小さな所の量子
化ステップを細かく、差分の大きな所を粗くすることに
より、情報量を圧縮できる。

第５図は第４図の符号化装置に対応する復号化装置の構
成ブロック図を示す。入力端子２６に入力するＤＰＣＭ
コードＹｌは、量子化代表値発生回路１８により量子化
代表値Ｑ（ｅ、）に変換され、加算器３０で予測値を加
算される。リミッタ３２は、加算器３０の出ツノを振幅
制限する。リミッタ３２の出力ＸＩが復号値として出力
端子３４から出力される。この復号値はＤフリップフロ
ップ３６により１サイクルクロツクだけ遅延され、予測
値Ｘ１．とじて加算器３０に印加される。

［発明が解決しようとする課題］第４図に示す従来例では、入力標本値のダイナミックレ
ンジ（以下、Ｄレンジと記す）を０〜ｎ−１のｎレベル
としたときに、差分値のＤレンジは−ｎ＋１〜ｎ−１の
（２ｎ−１）レベルとなり、入力標本値の約２倍になっ
てしまう。その結果、圧縮率を高くすると共に、量子化
特性を前記のような非線形特性（差分値がＯの近傍で量
子化ステップを細かく、０から離れるに従って量子化ス
テップを粗くする特性）とした場合に、予測値から離れ
た部分の量子化誤差（量子化前後の差分値の差）の絶対
値の最大値が非常に大きな値になる。

これが、差分値の大きい画像エツジ部分での画質劣化（
エツジ・ビジネス）の主たる要因になっていた。

そこで本発明はこのような欠点を解消する復号化装置を
提示することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る復号化装置は、符号化コードをフレーム遅
延させる遅延手段と、量子化代表値がフレーム間で相隣
接する値か否かを判定する判定手段とを具備し、フレー
ム間で量子化代表値が相隣接する場合に、現フレームと
前フレームの量子化代表値の間の値に現フレームの量子
化代表値を設定することを特徴とする。

［作用］上記手段により、フレーム間での量子化代表値の差又は
変化を小さくでき、従ってエツジ・ビジネスを低減でき
る。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図を示す。４
０はＤＰＣＭコードの入力端子、４１は代表値発生回路
、４２はフレームメモリ、４３は量子化境界値発生回路
、４４は隣接代表値判定回路、４５．５６は加算器、４
７．４９はリミッタ、４８はＤフリップフロップ、５０
は復号値を選択するスイッチ、５１は復号値の出力端子
である。

入力端子４０に入力するＤＰＣＭＰＣＭコードＹ子化・
代表値発生回路４１により差分値（ｍ子化代表値Ｑ（ｅ
、））に変換され、加算器４５がこれに予測値Ｘ→を加
算する。リミッタ４７は加算器４５の出力を振幅制限し
、リミッタ４７の出力が復号値ｘ１としてスイッチ５０
のａ接点に印加される。他方、ＤＰＣＭコードＹ、はフ
レームメモリ４２、量子化境界値発生回路４３及び隣接
代表値判定回路４４にも印加される。フレームメモリ４
２ではＤＰＣＭＰＣＭコードＹフレ一ム分遅延して量子
化境界値発生回路４３及び隣接代表値判定回路４４に印
加する。

量子化境界値発生回路４３は現フレームのＤＰＣＭコー
ドＹ＋と前フレームのＤＰＣＭコードコード　とが示す
量子化代表値が相隣接する値の場合に、量子化時の境界
値を発生し、それ以外では現フレームのＤＰＣＭコード
が示す量子化代表値を発生する。加算器４６は量子化境
界値発生回路４３の出力にＤフリップフロップ４８の出
力である予測値Ｘ８．を加算し、リミッタ４９は加算器
４６の出力を振幅制限する。リミッタ４９の出力は補正
された復号値ＸＩ’としてスイッチ５０のｂ接点に印加
される。

隣接代表値判定回路４４は現フレームのＤＰＣＭＰＣＭ
コードＹフレームのＤＰＣＭコードＹｌ°　　とが相隣
接する量子化代表値を示す場合に”Ｈ”を、それ以外で
は”Ｌ”の判定信号ｄ、を出力する。スイッチ５０はこ
の判・定信号ｄ、が”Ｌ”のときａ接点に接続し、”Ｈ
”のときｂ接点に接続する。スイッチ５０で選択された
信号ｚ１は、復号値として出力端子５１から出力される
。即ち、現フレームのＤＰＣＭコードと前フレームのＤ
ＰＣＭコードが相隣接する量子化代表値を示す場合には
、その境界値を量子化代表値とする復号値が出力され、
それ以外では従来と同じ復号値が出力される。

リミッタ４７の出力（復号値Ｘ１）は、Ｄフリップフロ
ップにも印加され、Ｄフリップフロップ４８は次のクロ
ックサイクルで予測値ＸＩ、として加算器４５．４６に
印加する。Ｄフリップフロップ４８の入力がスイッチ５
０の出力ではなくリミッタ４７の出力に接続しであるの
は、符号化装置の予測値と一致させるためである。

次に、具体例をもとに動作を説明する。入力データを８
ビツト（０〜２５５）　、ＤＰＣＭコードを３ビツト、
量子化特性を表１に示す特性とし、現フレームのＤＰＣ
ＭコードＹ、が２進数で”０１０”であり、その予測値
Ｘ１が５０であったとする。スイッチ５０のａ接点には
、９１　（＝５０＋４１）が印加される。他方、境界値
発生回路４３の出力Ｑ’（ｅ■）は、フレームメモリ４
２から供給される前フレームのＤＰＣＭコードＹ、゛　
　に対して、Ｙｌｏ　工００１のとき、Ｑ’（ｅ＋）＝　２６Ｙｌ’
　＝０１１のとき、Ｑ’（ｅ、）＝　６０これら以外の
とき、Ｑ’（ｅ＋）＝４１又は不定となり、予測値り、
＝５０が加算されて、それぞれＸ、’　＝７６．１１０
となり、スイッチ５ｏのｂ接点に印加される。また、隣
接代表値判定回路４４の出力ｄは、Ｙ、’　　＝００１又は０１１のとき、ｄ、＝”Ｈ″上
記以外のとき　　　　　ｄ＋＝“Ｌ”となり、スイッチ
５０を制御する。従って、出力端子５１から出力される
復号値２．は、前フレームのＤＰＣＭコードＹ、°　に
対して、Ｙ＋’　　＝００１ノとき、　Ｚ、＝７６Ｙ１°　＝０
１１のとき、　Ｚ、＝　１１０上記以外のとき、　　Ｚ
、＝９１となる。

今、前フレームの量子化前の差分値（予測誤差）が６０
．現フレームの量子化前の差分値が６１であったとする
と、従来例では前フレームの量子化代表値が４１、現フ
レームの量子化代表値が８３となり、量子化前（又は符
号化前）のわずかルベルの差が復号時には４２レベルの
差となって現われる。これがエツジビジネスの原因にな
っていた。即ち、静止部分であっても、量子化ステップ
の境界附近ではわずかなノイズによって量子化代表値が
大きく変化し、これが画面上では画質劣化として認識さ
れる。

これが本実施例では、上記のような場合には量子化代表
値として境界値（＝６０）が選択されるので、上記のよ
うな画質劣化は画面上でほとんど検知されないようにな
る。また、２フレーム連続して同じ量子化代表値であり
、次フレームで隣の量子化代表値となる場合でも、復号
値の変化は従来例の約１／２になる。即ち、例えば、量
子化前の差分値が、前々フレームで６０、前フレームで
６０、現フレームで６１となる場合、量子化代表値は各
々４１，４１．６０となり、従来例では復号値の変化が
４２レベルであるのに対し、本実施例では約１／２の１
９レベルになる。更には、動画部においては、たまたま
前フレームの量子化代表値と現フレームの量子化代表値
が隣り合わない限り、前記の補正は行なわれず、問題無
い。動画部では差分値の時間相関性が低いので、殆ど補
正されない。万−補正−が行なわれたとしても、復号値
をフレーム間で演算するのではなく、差分値を補正する
構成としているので、影響は非常に小さく、また、単フ
レームで完結し別フレームに伝搬しないので、殆ど検知
されない。

第２図は本発明の第２の実施例の構成ブロック図を示す
。５２はＤＰＣＭコードの入力端子、５３はフレームメ
モリ、５４．５５は量子化代表値発生回路、５６は隣接
代表値判定回路、５７は平均化回路、５８．５９は加算
器、６０．６１はリミッタ、６２がＤフリップフロップ
、６３は復号値を選択するスイッチ、６４は復号値の出
力端子である。

第２図の実施例では、境界値ではなく量子化代表値のフ
レーム間平均によって補正を行なっている。以下、第１
図の実施例と異なる部分について説明する。

フレームメモリ５３から出力される前フレームのＤＰＣ
ＭコードＹ１′は、量子化代表値発生回路５５により差
分値Ｑ（ｅ＋″）に変換され、平均化回路５７に印加さ
れる。平均化回路５７は前フレームの量子化代表値と現
フレームの量子化代表値の平均をとり、加算器５９がそ
の平均値に予測値を加算する。リミッタ６１は加算器５
９の出力を所定にレンジに振幅制限する。リミッタ６１
の出力は補正された復号値Ｘ１°としてスイッチ６３の
ｂ接点に印加される。スイッチ６３のａ接点には従来例
と同じ復号値が印加されている。スイッチ６３は隣接代
表値判定回路４４と同様の隣接代表値判定回路５６の判
定出力ｄｌにより制御されており、前フレームと現フレ
ームの量子化代表値が相隣接する値の場合にはｂ接点の
復号値を選択し、それ以外ではａ接点の復号値を選択す
る。従って、出力端子６４の復号値ｚ１は、前フレーム
と現フレームの量子化代表値が相隣接する場合には、前
フレームと現フレームの量子化代表値の平均値であり、
それ以外では、従来例と同じ復号値である。

第１図の実施例では、境界値が量子化代表値のどちらか
に近い値に設定されていると、ノイズによるフレーム間
の変化が大きくなり、多少効果が落ちる。これに対して
第２図の実施例では、量子化代表値のフレーム間平均値
を採用することにより、フレーム間の変化（即ち、エツ
ジ・ビジネス）を抑えている。

第３図は本発明の第３の実施例の構成プロ・ツク図を示
す。６５はＤＰＣＭコードの入力端子、６６は代表値発
生回路、６７はフレームメモリ、６８は補正値発生回路
、６９は加算器、７０はリミッタ、７１はＤフリップフ
ロップ、７３は復号値の出力端子である。

量子化代表値発生回路６６は入力端子６５に入力するＤ
ＰＣＭコードＹ、を差分代表値Ｑ（ｅ、）に変換し、加
算器６９はこれに予測値ＸＩ、を加算し、リミッタ７０
は加算器６９の出力を所定レンジに振幅制限する。リミ
ッタ７０の出力は復号値Ｌ’として加算器７２及びＤフ
リップフロップ７１に印加される。Ｄフリップフロップ
７１は次のクロックサイクルで予測植え、を加算器６９
に印加する。以上のプロセスは従来のＤＰＣＭ復号化装
置と全く同じである。

入力端子６５のＤＰＣＭコードＹ＋はフレームメモリ６
７及び補正値発生回路６８にも印加される。フレームメ
モリ６７は１フレ一ム分の遅延素子として機能し、前フ
レームのＤＰＣＭコードＹ＋“を補正値発生回路６８に
印加する。補正値発生回路６８は、現フレームと前フレ
ームの量子化代表値が相隣接する値のとき、現フレーム
と前フレームの量子化代表値の差の１／２（又は、境界
値と現フレームの量子化代表値との差）に相当する補正
値ΔＸを出力し、それ意外ではＯの補正値ΔＸを出力す
る。

即ち、フレーム間の量子化代表値が相隣接する時には、Δｘ　
＝　（Ｑ（ｅ、’）−Ｑ（ｅ、））　／　２　　又は＝
Ｑ（ｅ、°）−Ｑ（ｅ、）であり、それ以外では ΔＸ＝０である。

加算器７２はリミッタ７０の出力（復号値Ｘ＋）に補正
値ΔＸを加算し、加算器７２の出力が補正された復号値
Ｚｌとして出力端子７３から出力される。従って、復号
値Ｘ１は、フレーム間の量子化代表値が相隣接するとき
にのみ、量子化代表値のフレーム間差の１／２だけ補正
される。

表１補正値回路６８はＲＯＭにより形成できる。即ち、前フ
レームと現フレームのＤＰＣＭコードにより示されるア
ドレスに補正値を格納しておけばよい。

必要なＲＯＭ容量は、ＤＰＣＭコードが３ビツトの場合
、アドレスとして２’＝６４、データのビット数は、量
子化代表値の最大ステップ幅の１／２で表現できればよ
いので、６ビツト（±３ルベル）程度とすれば、６４Ｘ
６４＝４にビットとなる。

第３の実施例では、ハードウェアが非常に簡略化され、
また補正値を任意に設定できるので、フレキシビリティ
も高くなる。

上記実施例では前値予測ＤＰＣＭを例にとって説明した
が、本発明はこれに限らず、２次元、３次元又は適応予
測などの他の予測符号化方式にも適用できる。

［発明の効果］以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、従来の復号化装置にわずかな回路を付加するだけで
、エツジ・ビジネスを大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成ブロック図、第２図は
第２実施例の構成ブロック図、第３図は第３実施例の構
成ブロック図、第４図は従来例の符号化装置の構成ブロ
ック図、第５図は第４図に対応する従来例の復号化装置
の構成ブロック図である。４１．５４，５５，６６：量子化代表値発生回路４２．
５３．６７：フレームメモリ　４３：量子化境界値発生
回路　４４．５６：隣接量子化代表値判定回路　５７：
平均化回路　６８：補正値発生回路

Claims

【特許請求の範囲】

符号化コードをフレーム遅延させる遅延手段と、量子化
代表値がフレーム間で相隣接する値か否かを判定する判
定手段とを具備し、フレーム間で量子化代表値が相隣接
する場合に、現フレームと前フレームの量子化代表値の
間の値に現フレームの量子化代表値を設定することを特
徴とする復号化装置。