JPH03292083A

JPH03292083A - 予測復号化装置

Info

Publication number: JPH03292083A
Application number: JP2095556A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Hoshi; 星　伸宏; Yoshiki Ishii; 芳季石井; Kenichi Nagasawa; 健一長沢
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-04-10
Filing date: 1990-04-10
Publication date: 1991-12-24

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〕本発明は標本値と予測値との差分値を符号化した符号化
コードを復号する予測復号化装置に関する。

〔従来の技術〕

画像情報をディジタル伝送する場合に、１標本当たりの
伝送ビット数を削減する方法として、近接する標本値が
互いに大きな相関性を具備するという性質を利用して圧
縮する予測差分符号化法（以下、ＤＰＣＭと略す。）が
知られている。

第４図は、最も一般的な前値予測ＤＰＣＭ符号化装置の
構成を示すブロック図である。１０は標本値Ｘｉの入力
端子、１２は入力の標本値Ｘｉから予測値Ｐｉを減算す
る減算器、１４は符号化コードＹｉを出力する量子化器
、１６は逆量子化器、１８は加算器、２０は予測値を出
力するためのＤフリップフロップ、２２は符号化コード
Ｙｉに対し誤り訂正符号を付加する誤り訂正符号化回路
、２４は誤り訂正符号の付加された伝送コード列の出力
端子である。

減算器１２は、入力端子１０の標本値Ｘ１（８ビツト）
から、Ｄフリップフロップ２０の出力する前値の復号値
である予測値Ｐｉ（８ビツト）を減算し、量子化器１４
は、減算器１２の出力する差分値を量子化し、ＤＰＣＭ
符号化コードＹｉ（４ビツト）を出力する。誤り訂正符
号化回路２２は量子化器１４の出力する符号化コードＹ
ｉに誤り訂正用パリティを付加して、出力端子２４に出
力する。また、逆量子化器１６は量子化器１４の出力の
ＤＰＣＭ符号（４ビツト）を逆量子化し、差分量子化代
表値（８ビツト）を出力する。加算器１８は逆量子化器
１６の出力に予測値Ｐｉを加算し、局部復号値Ｘｉ′を
出力する。Ｄフリップフロップ２０はこの局部復号値Ｘ
ｉ′を１標本間隔分遅延し、予測値Ｙｉとして減算器１
２及び加算器１８に印加する。

一般に予測値Ｙｉと標本値Ｘｉとの差分値の発生確率は
非常に小さな値に集中する。従って、差分値の小さな領
域を細かく量子化し、差分値の大きな領域を粗く量子化
する構成とすることによって情報量の圧縮が可能となる
。

第５図は第４図に対応する復号化装置の構成を示すブロ
ック図である。２６は伝送されたＤＰＣＭ符号伝送コー
ドの入力端子、２８は誤り検出訂正回路、３０は逆量子
化器、３２は加算器、３４はＤフリップフロップ、３６
はスイッチ、３８は１ライン遅延器、４０は復号値の出
力端子である。

入力端子２６から入力された伝送コードは誤り検出訂正
回路２８により、データ伝送中に発生した誤りを検出・
訂正される。誤り検出訂正回路２８は、ＤＰＣＭ符号化
コードＹｉを逆量子化器３０に印加すると共に、訂正で
きなかった場合には、スイッチ３８を制御するエラー・
フラグを出力する。逆量子化器３０はＤＰＣＭ符号化コ
ードＹｉを逆量子化して、差分代表値を出力し、加算器
３２は逆量子化器３０の出力に前値の復号値であるＤフ
リップフロップの出力を加算する。加算器３２の出力が
復号値ｘｉ′となる。加算器３２の出力はＤフリップフ
ロップ３４で１標本間隔だけ遅延され、前値の復号値（
予測値）として加算器３２に帰還される。

加算器３２の出力は直接、スイッチ３８の接点ａに印加
され、１ライン遅延器３６を介してスイッチ３８の接点
すに印加される。一般に、ＤＰＣＭ符号化方式では、−
旦、伝送路で誤りが発生すると、次に標本値そのものを
量子化したＰＣＭ符号の復号値（リセット値）が得られ
るまで、誤りが後続の復号値Ｘｉ＋１〜Ｘｉ十ｊに伝搬
することが知られている。そこで、誤り検出訂正回路２
８で符号化コードＹｉに訂正不能な誤りが検出された場
合には当該訂正不能の誤り検出以後、エラー・フラグを
立てる。当該エラー・フラグが立っている間はスイッチ
３８を接点す側に切り換えて、前ラインの復号値で代替
、即ち修整する。

〔発明が解決しようとしている課題〕

しかし上述の従来例では、訂正不能な符号化コードが検
出された後の全ての復号値を代替するので、現在のライ
ンの標本値とその１ライン前の標本値との間に相関が無
い場合には、大きな画質劣化になるという欠点がある。

特に、前ラインの標本値と、伝送路誤りが無い場合の標
本値との差が大きくなっており、画質劣化が顕著になる
。

斯かる背景下に於いて本発明は符号化コードに訂正不能
な誤りが生じた場合にも、復号値が標本値に極めて近い
値として得ることができる予測復号化装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

斯かる目的下に於いて、本発明によれば標本値と予測値
との差分値の大小に対する符号化コードの配列が共通し
ており、かつ、少なくとも１つの符号化コードについて
各量子化代表値が前記予測値が大きい場合に用いるもの
ほど小さな値となるｎ種（ｎは２以上の整数）の量子化
特性を選択的に用いて前記差分値を符号化した符号化コ
ードを復号する予測復号化装置であって、前記ｎ種の量
子化特性に対応するｎ種の逆量子化特性を予測値に応じ
て選択的に用いて前記予測値及び前記符号化コードに従
う復号値を出力する復号手段と、該復号値中訂正不能な
符号誤りが発生した符号化コードに対応する復号値が他
の値に置換される様に構成した置換手段と、該置換手段
により一部が前記性の値に置換された復号値を用いて前
記予測値を生成する予測手段とを具備するものが提示さ
れる。

〔作用〕

上述の如き構成の復号装置によれば、復号値が誤りのな
い場合の本来の復号値とは異なる傭となっても、復号動
作を続けることによりこれらの差が収束していく。従っ
て、訂正不能な誤りが生じた符号化コードに対応する復
号値を、本来の復号値に相関のある他の値にて置換する
ことで、本来の復号値との差を予め小さくしておくこと
で、上記収束に必要な期間を短（できる。即ち、本来の
復号値との差の大きな復号値により情報が劣化する期間
を最小限に抑えることが可能となった。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第６図は本発明の更に他の実施例に係るＤＰＣＭ符号化
方式の符号化装置の概略構成を示した図である。

第６図において入力された８ビツトのディジタル標本値
Ｘｉは減算器１０２において後述する予測値Ｐｉとの差
分がとられ、その差分値は量子化器（Ｑ、〜Ｑ、）１０
３〜１０６に入力される。

量・子化器（Ｑ、〜Ｑ４）１０３〜１０６は夫々異った
量子化特性を持っており、表１．１゜１．２，１．３，
１．４に各量子化器（Ｑ、〜Ｑ、）１０３〜１０６の非
線形量子化テーブルを示す。この４個の量子化器（Ｑ、
〜Ｑ、）１０３〜１０６により咳８ビットの標本値は非
線形量子化されて４ビツトのデータに変換される。各量
子化器（Ｑ、〜Ｑ、）１０３〜１０６の出力は夫々スイ
ッチ１０７に供給される。

表１．１表１．２表１．３表１．４該スイッチ１０７の切換動作は切換制御回路１０８によ
り制御されており、該切換制御回路１０８は後述する予
測器１１６より出力される８ビツトの予測値Ｐｉの例え
ば上位２ビツトを検出し、その時の予測値Ｐｉがどのレ
ベル範囲にあるかを検出し、それに応じて量子化器（Ｑ
、〜Ｑ４）１０３〜１０６の出力信号のうちいずれかを
出力する様に該スイッチ１０７を制御する。

即ち、該８ビツトの予測値Ｐｉのレベルを例えば４分割
く例えば０〜６３．６４〜１２７゜１２８〜１９１．１
９２〜２５５）Ｌ、た場合、この予測値Ｐｉと標本値Ｘ
ｉとが減算器１０２により差分される事により得られる
差分値の発生しうるレベルの範囲は、−６３〜２５５．
−１２７〜１９１、−１９１〜１２７．−２５５〜６３
となる。したがって発生しつる夫々の差分値のレベル範
囲において表１．１〜１．４に示した様に８ビツト→４
ビツトの非線形量子化テーブルを用意することにより各
テーブルにおいては非線形量子化レベルの範囲が−２５
５〜２５５より狭くなる為４ビツトの割当てを有効に活
用出来、細かく量子化を行うことが可能になる。

そして、前述の様に８ビツト予測値Ｐｉのレベルを４分
割した場合にはその上位２ビツトを見れば分割されたレ
ベルのうちのどれに属するかが判別出来る為、前述の様
に切換制御回路１０８によりスイッチ１０７を判別され
た該予測値Ｐｉのレベルに対応した量子化器からの出力
に接続する。

例えば切換制御回路１０８において予測値Ｐｉのレベル
が６４〜１２７と判定された場合にはスイッチ１０７は
Ｑ、に接続される。

以上の様にして選択された量子化器により量子化された
４ビツトの符号化コードは誤り訂正符号化器１０９にお
いて誤り訂正符号が付加されて伝送路へ伝送される。ま
た、上記符号化コードＹｉは代表値設定回路（逆量子化
器）（Ｒ１−Ｒ４）１１０〜１１３に入力される。咳代
表値設定回路（Ｒ，〜Ｒ，）１１０〜１１３は夫々該量
子化器（Ｑ、〜Ｑ４）１０３〜１０６の特性に対応した
逆特性を持つもので、Ｑ１→Ｒ，、Ｑ、→Ｒ１゜Ｑ、→
Ｒ，，Ｑ、→Ｒ４という対応となる。

そして各代表値設定回路（Ｒ，−Ｒ，’）１１０〜１１
３により表２．１〜２．４に示す様に４ビツトの符号化
コードから８ビツトの代表値に逆変換され、該代表値は
スイッチ１１４に供給される。

スイッチ１１４は前記スイッチ１０７と同様に切換制御
回路１０８により切換動作が制御されており、前記の対
応がとられる様に代表値設定回路の出力を接続する。

そしてスイッチ１１４より出力される代表値は加算器１
１５において予測器１１６より出力される予測値Ｐｉと
加算されて局部復号値ｘｉ′を得る。骸局部復号値ｘ１
′は予測器１１６に入力される。

上述の如き第６図に示す構成の符号化装置にあっては、
第４図の符号化装置に対して圧縮率はそのままに量子化
誤差を小さくすることができる。尚、１ｐ１６図の装置
の構成自体は、本出願人が先にＪＰ特願昭６１−５６６
１９号公報にて提案している。但、上記各量子化器の符
号の割当てについては上記特願昭６１−５６６１９号公
報とは異なる。

即ち、各量子化器（Ｑ、〜Ｑ、）１０３〜１０６は符号
化コードの差分値の大きさに対する配列関係が共通して
おり、表１．１〜１．４の例では差分値が大きくなると
符号化コードは表１．１〜１．４の上方のコードとなり
、逆に小さくなると下方のコードとなる。また、これら
の量子化特性の同一の符号化コードに対応する量子化代
表値はＱ、、Ｑ、、Ｑ、、Ｑ、の順で大きい。

この様な量子化特性を有する複数の量子化器を選択的に
用いる構成の符号化装置で符号化した符号化コードを第
１図に示す本発明の実施例の復号化装置で復号すること
により後述の如き特有の効果が得られる。

第１図は第６図の符号化装置に対応する本発明の実施例
としての復号化装置である。

第１図において端子１２９から入力された伝送コードは
誤り訂正回路１１７により符号誤りが訂正され、伝送前
の４ビツトの符号化コードにもどされた後、逆量子化器
である代表値設定回路（Ｒ，〜Ｒ８）１１８〜１２１に
供給される６各代表値設定回路（Ｒ′１〜Ｒ’、）１１
８〜１２１では第６図の代表値設定回路（Ｒ，〜Ｒ，）
１１０〜１１３と同様に４ビツトの符号化コードから８
ビツトの代表値に逆変換され、該代表値はスイッチ１２
２に供給される。

スイッチ１２２の切換動作は切換制御回路１２６により
制御されており、切換制御回路１２６は第８図と同様に
予測器１２５より出力される予測値信号Ｐｉの上位２ビ
ツトを検出しその検出結果に応じた代表値設定回路の出
力を接続するものである。

以上の様にしてスイッチ１２２より出力された代表値は
、加算器１２３において該予測値Ｐｉと加算され、復号
値Ｘｉ′を得る。

スイッチ１２８は通常はＡ側に接続され、この加算器１
２３が出力する復号値を出力復号値として出力すると共
に予測器１２５に供給する。予測器は例えば１サンプル
期間遅延するＤ型フリップフロップにより構成され、こ
の場合には直前の復号値を次の予測値とする。

誤り訂正回路１１７は、訂正不能の符号誤りを検出する
と、エラーフラグを発生し、これに伴いスイッチ１２８
はＢ側に接続される。これにより、スイッチ１２８から
は予測値が出力される。

予測器１２５は１サンプル期間遅延するＤ型フリップフ
ロップの場合は直前の復号値が出力される。ここで、予
測値と復号値とは極めて相関が強いため、ここで発生す
る誤差は小さい。

また、本実施例では、上記復号値を予測値（直前の復号
値）と置換する処理を行った際に誤差が存在して、復号
値に誤差が生じたとしても、その誤差が収束するという
作用効果を有する。以下、この点について説明する。

第２図は第１図の復号化装置の動作を示すタイミングチ
ャートであり、図中○は標本値、Δは復号値である。こ
の標本値、及びこれに対応する予測値、差分値、使用テ
ーブル（代表値設定回路）、符号化コード、代表値、復
号値の具体的データを表２に示す。表２に於いて時間の
経過の方向は下方向である。

第２図に於いて実線ζ１原信号、点線は復元された信号
であり、正常な復号動作を続ける限り原信号に近い信号
が復元される。

一方、予測値と標本値の差分値が最も大きいタイミング
、即ち第２図のτのタイミングで符号誤りが発生すると
いう極めてまれな最悪のパターンについて、第１図のス
イッチ１２８から出力される復号値を第２図Ｘに示す。

また、この場合の標本値、予測値、差分値、使用テーブ
ル、符号化コード、代表値、復号値を表３に示す。符号
誤り発生時には表４に示す様に差分値そのものを出力す
るのであるから、差分値は０と取扱われることとなり、
復号値は変化しない。ここでこの時、差分値が−１１７
の最悪の場合としたので復号値は標本値に対して１００
以上の誤差を生じてしまっている。一方、この復号値を
用いて次の予測値の演算を行い、復号を続けることにな
るが、伝送される符号化コードは表２の場合と同様であ
るが、使用テーブルが異なる。そして、この復号動作を
続けることにより、第２図の一点鎖線で示す信号が復元
され、図より明らかな様に、上記誤差は徐々に収束して
いき、所定期間経過後には原信号と殆んど同様の復元信
号が得られることになる。

上述の如く、第６図の符号化装置でＤＰＣＭ符号化され
た符号化コードを第９図の復号化装置で復号すれば、符
号誤りが生じても復号値に誤差が生じに＜（、かつ、誤
差が生じたとしてもその誤差は短時間で収束していくと
いった画期的な効果がある。

第３図は第１図の実施例の一部を変更した他の実施例の
復号化装置の構成を示す図で、図中第１図と同様の構成
要件については同一番号を付し説明は省略する。

第３図の実施例にあっては、誤り訂正回路１１７からの
エラーフラグに従い、符号誤り発生時にはコード設定回
路１２７からの値０がスイッチ１２４から出力される。

従って、加算器１２３は符号誤りの発生時には予測器１
２５の出力する予測値（直前の復号値）をそのまま出力
することになる。従って第３図の復号化装置に於いても
、第１図の復号化装置と同様の作用効果が得られる。

尚、第１図〜第３図及び第６図に示した実施例において
は、表１．１〜１．４に示した様な４つの量子化器、逆
量子化器を予測値のレベルに応じて選択する構成とした
が、一般には差分値の大小に対する符号化コードの配列
が共通なｎ個（ｎは２以上の整数）の量子化特性を設定
し、少なくとも１つの同一の符号化コードについてこの
ｎ個の量子化特性による量子化代表値が予測値が大きい
場合に使用する量子化代表値さくなる様に構成すれば、
このコードが利用されることで誤りの量は時間と共に収
束する方向に向かう。そしてこの誤り量収束の効率を向
上させようとした場合には、予測値によってより多くの
量子化特性が選択できる様に設定し、かつ、より多くの
符号化コードについて予測値が大きくなれば量子化代表
値が小さくなるという関係を満たせることにより実現で
きる。

また、上述の各実施例においては予測器として、直前の
標本値を予測値とする前値予測を行ったが、垂直方向に
ついて１つ上の画素と直前の画素の平均値を用いる所謂
２次元予測を行えば、上述の如き最悪のパターンの発生
確率は更に低くなり、更に復元信号は原信号に近いもの
となる。

〔発明の効果〕

以上、説明した様に本発明の予測復号化装置によれば符
号化コードに訂正不能な誤りが生じた場合においても極
めて良好な復号値を得ることが可能となった。更に詳し
くは、符号化コードに訂正不能な誤りが生じてもこの符
号化コードに対応する復号値と本来の復号値との差は小
さく、かつ、短時間でその差を収束させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての復号化装置の構成を
示すブロック図、第２図は第１図の装置の動作を説明するためのタイミン
グチャート、第３図は本発明の他の実施例としての復号化装置の構成
を示すブロック図、第４図は従来の一般的な予測符号化装置の構成を示す図
、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
成を示す図、第６図は本発明に係る符号化装置の構成を示すブロック
図である。図中、１０３〜１０６は量子化器、１０７はスイッチ、
１０８は切換制御回路、１１０〜１１３は代表値設定回
路（逆量子化器）、１１４はスイッチ、１１６は予測器
、１１７は誤り訂正回路、１１８〜１２１は代表値設定
回路（逆量子化器）、１２２はスイッチ、１２３は加算
器、１２４はスイッチ、１２５は予測器、１２６は切換
制御回路、１２７はコード設定回路、１２８はスイッチ
である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）標本値と予測値との差分値の大小に対する符号化
コードの配列が共通しており、かつ、少なくとも１つの
符号化コードについて各量子化代表値が前記予測値が大
きい場合に用いるものほど小さな値となるｎ種（ｎは２
以上の整数）の量子化特性を選択的に用いて前記差分値
を符号化した符号化コードを復号する予測復号化装置で
あって、前記ｎ種の量子化特性に対応するｎ種の逆量子
化特性を予測値に応じて選択的に用いて前記予測値及び
前記符号化コードに従う復号値を出力する復号手段と、
該復号値中訂正不能な符号誤りが発生した符号化コード
に対応する復号値が他の値に置換される様に構成した置
換手段と、該置換手段により一部が前記他の値に置換さ
れた復号値を用いて前記予測値を生成する予測手段とを
具備する予測復号化装置。
（２）前記他の値が前記予測値であることを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載の予測復号化装置。
（３）前記置換手段は前記復号値と前記予測値とを選択
的に出力するスイッチング手段からなることを特徴とす
る特許請求の範囲第（２）項記載の予測復号化装置。
（４）前記他の値が過去の復号値であることを特徴とす
る特許請求の範囲第（１）項記載の予測復号化装置。
（５）前記置換手段は前記復号値を一方の入力とするス
イッチング手段と、該スイッチング手段の出力を１サン
プル期間遅延して前記スイッチング手段の他方の入力と
する遅延手段からなることを特徴とする特許請求の範囲
第（４）項の予測復号化装置。
（６）前記復号手段は、前記ｎ種の逆量子化特性を予測
値に応じて選択的に用いて前記符号化コードを逆量子化
して量子化代表値を出力する逆量子化手段と、該量子化
代表値と前記予測値とを加算する加算手段とよりなり、
前記置換手段は訂正不能な符号誤りが発生した符号化コ
ードに対応する量子化代表値を０に置換することを特徴
とする特許請求の範囲第（４）項記載の予測復号化装置
。