DE69026143T2

DE69026143T2 - Kodefehler korrigierende Vorhersage-Decodiervorrichtung

Info

Publication number: DE69026143T2
Application number: DE69026143T
Authority: DE
Inventors: Nobuhiro Hoshi; Yoshiki Ishii; Kenichi Nagasawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1990-06-01
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2010-06-02
Also published as: EP0402058A2; DE69026143D1; US5325374A; EP0402058A3; EP0402058B1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Dekodiervorrichtung zum Dekodieren kodierter Kodes, die einer Vorhersage- Kodierung unterworfen wurden, und insbesondere auf Gegenmaßnahmen beim Auftreten eines Kodefehlers in einem Übertragungskanal.
Als Verfahren zur Reduzierung der Anzahl übertragener Bits für ein Sample, wenn Bildinformation digital übertragen wird, ist ein Differenz- (oder Differential-)Vorhersage- Kodierverfahren (nachfolgend als DPCM bezeichnet) bekannt, welches Daten unter Verwendung der Eigenschaft komprimiert, daß benachbarte Samples stark miteinander korrelieren.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer sehr gebräuchlichen Vorgängerwert-Vorhersage-DPCM-Kodier- Vorrichtung zeigt. In Fig. 1 ist ein Eingangsanschluß 10 für einen gesampelten bzw. abgetasteten Wert Xi gezeigt. Ein Subtrahierer 12 subtrahiert einen Vorhersagewert Pi vom eingegebenen Abtastwert Xi. Ein Quantisierer 14 gibt einen kodierten Kode Yi aus. Es sind auch ein Invers-Quantisierer 16 und ein Addierer 18 gezeigt. Ein D-Flipflop 20 gibt einen Vorhersagewert aus. Eine Fehlerkorrektur-Kodiereinheit 22 fügt einen Fehlerkorrekturkode zum kodierten Kode Yi hinzu. Ein Ausgangsanschluß 24 ist für eine Folge von übertragenen Kodes mit hinzugefügten Fehlerkorrekturkodes vorgesehen.
Der Subtrahierer 12 subtrahiert den vom D-Flipflop 20 ausgegebenen Vorhersagewert Pi (bestehend aus 8 Bit), welches ein dekodierter Wert des unmittelbar vorhergehenden Wertes ist, vom abgetasteten Wert Xi (bestehend aus 8 Bit) vom Eingangsanschluß 10. Der Quantisierer 14 quantisiert einen vom Subtrahierer 12 ausgegebenen Differenzwert und gibt einen DPCM-kodierten Kode Yi (bestehend aus 4 Bit) aus. Die Fehlerkorrektur-Kodierschaltung 22 fügt einen Paritykode zur Fehlerkorrektur zum vom Quantisierer 14 ausgegebenen kodierten Kode Yi hinzu und gibt das resultierende Signal zum Ausgangsanschluß 24 aus. Der Invers-Quantisierer 16 führt eine Invers-Quantisierung des vom Quantisierer 14 ausgegebenen DPCM-kodierten Kodes Yi (bestehend aus 4 Bit) durch und gibt einen repräsentativen quantisierten Differenzwert einer Differenz (bestehend aus 8 Bit) aus. Der Addierer 18 addiert den Vorhersagewert Pi zum Ausgang des Invers-Quantisierers 16 und gibt einen lokal dekodierten Wert Xi' aus. Das D-Flipflop 20 verzögert den lokal dekodierten Wert Xi' für ein Intervall von einem Sample und führt ihn dem Subtrahierer 12 und dem Addierer 18 als den Vorhersagewert Yi zu.
Im allgemeinen konzentriert sich die Erzeugungswahrscheinlichkeit des Differenzwertes zwischen dem Vorhersagewert Yi und dem abgetasteten Wert Xi auf sehr kleine Werte. Durch einen Aufbau, bei welchem Bereiche mit kleinen Differenzwerten fein quantisiert werden, und bei welchem Bereiche mit großen Differenzwerten grob quantisiert werden, ist folglich eine Komprimierung der Informationsmenge möglich.
Tabelle 1 zeigt eine Entsprechungsbeziehung unter Differenzwerten (Ausgänge des Subtrahierers 12), DPCM-kodierten Kodes Yi, die vom Quantisierer 14 ausgegeben werden, und repräsentativen Differenzwerten, die vom Invers-Quantisierer 16 ausgegeben werden. TABELLE 1 Differenzwertbereich DPCM-Kode Repräsentativer Differenzwert
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, führt der Quantisierer 14 eine nicht-lineare Quantisierung aus, und im Ergebnis komprimiert er die Informationsmenge auf die Hälfte.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus einer Dekodiervorrichtung, die der in Fig. 1 gezeigten Kodiervorrichtung entspricht. Fig. 2 zeigt einen Eingabeanschluß 26 für einen übertragenen DPCM-kodierten Kode, eine Fehlererfassungs/korrekturschaltung 28, einen Invers-Quantisierer 30, einen Addierer 32, ein D-Flipflop 34, einen Schalter 38, eine 1-Zeilen-Verzögerungseinheit 36 und einen Ausgabeanschluß 40 für einen dekodierten Wert.
In dem über den Eingabeanschluß 26 eingegebenen, übertragenen Kode wird ein Fehler, der während der Datenübertragung auftrat, durch die Fehlererfassungs/korrekturschaltung 28 erfaßt und korrigiert. Die Fehlererfassungs/korrekturschaltung 28 beliefert den Invers-Quantisierer 30 mit dem DPCM-kodierten Kode Yi, und gibt eine Fehlerkennung (siehe Fig. 3) zur Steuerung des Schalters 38 aus, wenn der Fehler nicht korrigiert werden konnte. Der Invers-Quantisierer 30 führt eine Invers-Quantisierung des DPCM-kodierten Kodes Yi durch und gibt einen repräsentativen Differenzwert aus. Der Addierer 32 addiert einen Ausgang des D-Flipflop, welches der dekodierte Wert des unmittelbar vorhergehenden Wertes ist, zum Ausgang des Invers-Quantisierers 30. Der Ausgang des Addierers wird der dekodierte Wert Xi'. Der Ausgang des Addierers 32 wird durch das D-Flipflop 34 um ein Intervall eines Samples verzögert und zum Addierer 32 als der dekodierte Wert (Vorhersagewert) des unmittelbar vorhergehenden Wertes zurückgeführt.
Der Ausgang des Addierers 32 wird direkt einem Kontakt "a" des Schalters 38 zugeführt, und wird über die 1-Zeilen- Verzögerungseinheit 36 auch dem Kontakt "b" des Schalters 38 zugeführt. Im allgemeinen ist beim DPCM bekannt, daß, wenn ein Fehler in einem Übertragungskanal auftritt, sich der Fehler auf die nachfolgenden dekodierten Werte Xi+1 - Xi+j fortpflanzt bis der dekodierte Wert (Rücksetzwert) des DPCM-kodierten Kodes durch Quantisieren des abgetasteten Wertes selbst nachfolgend erhalten wird. Dementsprechend wird, wenn im kodierten Kode Yi durch die Fehlererfassungs/korrekturschaltung 28 ein nicht korrigierbarer Fehler erfaßt wird, eine Fehlerkennung nach der Erfassung des nicht korrigierbaren Fehlers gesetzt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Während die Fehlerkennung gesetzt ist, ist der Schalter 38 zur Seite des Kontakts "b" geschaltet, und der dekodierte Wert wird ersetzt, d.h. verdeckt durch den Abtastwert der unmittelbar vorhergehenden Zeile. Fig. 3 zeigt Veränderungen der dekodierten Werte durch diese Verdeckung an jeweiligen Abtastpunkten.
Das vorstehend beschriebene herkömmliche Beispiel weist jedoch, da der dekodierte Wert durch den Abtastwert aus der unmittelbar vorhergehenden Zeile verdeckt wird, den Nachteil auf, daß eine 1-Zeilen-Verzögerungseinheit benötigt wird, was eine Hardware-Zunahme zur Folge hat. Da alle dekodierten Werte nach der Erfassung des nicht korrigierbaren kodierten Kodes ersetzt werden, besteht ferner der Nachteil, daß eine deutliche Verschlechterung des Bildes auftritt, wenn zwischen einem Abtastwert der aktuellen Zeile und einem Abtastwert der unmittelbar vorhergehenden Zeile keine Korrelation besteht. In einem solchen Fall wird die Differenz zwischen dem Abtast wert in der unmittelbar vorhergehenden Zeile und dem Abtastwert im Fall ohne Übertragungsleitungsfehler wie in Fig. 3 gezeigt groß, was eine merkliche Verschlechterung der Bildqualität zur Folge hat.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einige oder alle der vorstehend beschriebenen Probleme zu verringern, beispielsweise durch Vorsehen einer billigen Vorhersage-Dekodiervorrichtung die die Verschlechterung der übertragenen Information selbst dann reduzieren kann, wenn ein Kodefehler auf einem Übertragungskanal auftritt.
Gemäß einem Aspekt liefert die vorliegende Erfindung eine Vorhersage-Dekodiervorrichtung zum Dekodieren eines kodierten Kodes, mit: einer Dekodiervorrichtung zum Berechnen und Ausgeben eines dekodierten Wertes auf der Basis des kodierten Kodes und eines Dekodiervorhersagewertes; einer Vorhersagevorrichtung zum Erzeugen des Dekodiervorhersagewertes auf der Basis eines zuvor dekodierten Wertes; und einer Fehlererfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Kodefehlers im kodierten Kode und zum Ausgeben einer Fehlerkennung im Ansprechen auf den erfaßten Kodefehler; dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodiervorrichtung dazu ausgebildet ist, im Ansprechen auf die Fehlerkennung einen Ersatzwert, der auf der Basis des zuvor dekodierten Wertes berechnet ist, als Ersatz für den berechneten decodierten Wert auszugeben, und daß für die Erzeugung eines nachfolgenden Dekodiervorhersagewertes der Ersatzwert als der zuvor dekodierte Wert verwendet wird.
Gemäß einem anderen Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Vorhersage-Dekodieren eines kodierten Kodes, mit: einem Dekodierschritt zum Berechnen und Ausgeben eines dekodierten Wertes auf der Basis des kodierten Kodes und eines Dekodiervorhersagewertes; einem Vorhersageschritt zum Erzeugen des Dekodiervorhersagewertes auf der Basis eines zuvor dekodierten Wertes; und einem Fehlererfassungsschritt zum Erfassen eines Kodefehlers im kodierten Kode und zum Ausgeben einer Fehlerkennung im Ansprechen auf den erfaßten Kodefehler; dadurch gekennzeichnet, daß der Dekodierschritt derart ausgeführt wird, daß ein Ersatzwert, der auf der Basis des zuvor dekodierten Wertes berechnet ist, im Ansprechen auf die Fehlerkennung als ein Ersatz für den be rechneten dekodierten Wert ausgegeben wird, und daß für die Erzeugung eines nachfolgenden Dekodiervorhersagewertes der Ersatzwert als der zuvor dekodierte Wert verwendet wird.
Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ersichtlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild, das den allgemeinen Aufbau einer herkömmlichen DPCM-Kodiervorrichtung zeigt;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung zeigt, die der in der Fig. 1 gezeigten Kodiervorrichtung entspricht;
Fig. 3 ist ein Zeitablaufplan zur Erläuterung des Betriebs jeder der in Fig. 2 gezeigten Einheiten;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein Zeitablaufplan zur Erläuterung des Betriebs jeder der in Fig. 4 gezeigten Einheiten;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung gemäß einem wiederum anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Kodiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung gemäß einem wiederum anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, und zwar entsprechend der in Fig. 8 gezeigten Kodiervorrichtung;
Fig. 10 ist ein Zeitablaufplan zur Erläuterung des Betriebs jeder der in Fig. 9 gezeigten Einheiten; und
Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung gemäß einem wiederum anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 4 zeigt einen Eingangsanschluß 42 für übertragene Daten, eine Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44, einen Invers-Quantisierer 46 und einen Addierer 48. Ein Schalter 50 wird durch eine Fehlerkennung geschaltet, die das Auftreten eines nicht korrigierbaren Fehlerkodes anzeigt. Ein D-Flipflop 52 funktioniert als eine Verzögerungseinheit für den Zeitraum eines Samples. Es ist auch ein Ausgabeanschluß 54 für einen dekodierten Wert gezeigt.
Die Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 empfängt übertragene Daten vom Eingangsanschluß 42, erfaßt und korrigiert einen Kodefehler während der Übertragung und beliefert den Invers-Quantisierer 30 mit einem DPCM-Kode. Die Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 setzt auch, wie in Fig. 5 gezeigt ist, für einen nicht korrigierbaren Kodefehler die den Schalter 50 steuernde Fehlerkennung für die Periode eines Samples.
Der Addierer 48 addiert einen Ausgang (den unmittelbar vorhergehenden dekodierten Wert) des D-Flipflops 52 zu einem Ausgang (ein repräsentativer Differenzwert) des Invers-Quantisierers 46. Ein Ausgang des Addierers 48 ist mit dem Kontakt "a" des Schalters 50 verbunden, und ein Ausgang des D- Flipflop 52 ist mit Kontakt bit des Schalters 50 verbunden. Ein durch den Schalter 50 ausgewähltes Signal wird dem Ausgabeanschluß 54 als ein dekodierter Wert zugeführt, und wird auch dem D-Flipflop 52 zugeführt. Der Schalter ist normalerweise mit Kontakt "a" verbunden, um den Ausgang des Addierers 48 auszuwählen. Wenn jedoch ein nicht korrigierbarer Kodefehler auftritt, wird der Schalter 50 in Übereinstimmung mit der Fehlerkennung der Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 für die Dauer eines Samples mit dem Kontakt "b" verbunden, um den unmittelbar vorhergehenden dekodierten Wert auszuwählen.
Fig. 5 ist ein Zeitablaufplan zur Erläuterung des Be triebs der in Fig. 4 gezeigten Dekodiervorrichtung. Zum Zeitpunkt des fünften Samples ist im kodierte Kode ein nicht korrigierbarer Fehler aufgetreten, und der zu diesem Zeitpunkt fehlerhaft dekodierte Wert wird durch den dekodierten Wert des vorhergehenden Samples ersetzt. Da der abgetastete Wert des vorhergehenden Samples eine sehr hohe Korrelation mit dem momentan abgetasteten Wert aufweist, ist ein Verdeckungsfehler im dekodierten Wert im allgemeinen sehr klein. Da nachfolgend das Dekodieren an übertragenen DPCM-Kodes durchgeführt wird, ist der Verdeckungsfehler innerhalb eines vorbe stimmten Wertes beschränkt und nimmt mithin nicht zu. Insbesondere ist der Verdeckungsfehler gleich Null, wenn ein nicht korrigierbarer übertragener Fehler in einem Sample auftritt, das den selben Abtastwert aufweist wie das vorhergehende Sample.
Der Abschnitt des Invers-Quantisierers 46, des Addierers 48 und des Schalters 50 kann durch eine ROM-Tabelle gebildet werden. Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau der ROM-Tabelle zeigt. Ein ROM 56, das als Dekodiertabelle dient, reserviert 4 Bit, 8 Bit und 1 Bit für den DPCM-Kode, den Vorhersagewert bzw. die von der Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 ausgegebene Fehlerkennung als Eingangsadressen, und weist einen 8-Bit-Ausgang auf. Im ROM 56 kann eine Datentabelle derart gespeichert sein, daß der dekodierte Wert des vorhergehenden Wertes, d.h. der selbe Wert wie der Ausgang des D-Flipflop bei einer Adresse ausgegeben wird, die dem Fall entspricht, daß die Fehlerkennung gesetzt ist und daß ein Wert, der durch Addieren des dekodierten Wertes des vorhergehenden Wertes vom D-Flipflop zu dem repräsentativen Differenzwert in Form eines 4-Bit-DPCM-Kodes erhalten wird, bei einer Adresse ausgegeben wird, die einem Fall entspricht, daß die Fehlerkennung nicht gesetzt ist.
Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Erklärung geliefert wurde, die das Vorgängerwert-Vorhersage-Kodierverfahren erläutert, kann die vorliegende Erfindung natürlich auch bei einem Zwischenfeld- bzw. Interframe- Vorhersagecodierverfahren oder einem Zwischenzeilen- bzw. Interline-Vorhersagecodierverfahren angewendet werden.
Wie aus der obigen Beschreibung leicht verständlich ist, wird bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel, da keine 1-Zeilen-Verzögerungseinheit verwendet wird, der Schaltungsaufbau einfacher und billig. Da der dekodierte Wert durch den unmittelbar vorhergehenden Wert, der die höchste Korrelation aufweist, ersetzt wird, wenn die Korrektur unmöglich ist, wird der Verdeckungsfehler ferner sehr klein. Da das darauffolgende Dekodieren unter Verwendung des ersetzten dekodierten Wertes durchgeführt wird, wächst der Verdeckungsfehler mit der Zeit auch nicht an.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. In Fig. 7 sind Komponenten, die identisch mit den in Fig. 4 gezeigten Komponenten sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Eine Kodesetzschal tung 47, in welcher ein DPCM-Kode gesetzt ist ("8" in dem in der Tabelle 1 gezeigten Beispiel), der den repräsentativen Differenzwert 0 erzeugt, gibt den Kode aus. Ein Schalter 49 ist normalerweise mit der Seite des Ausgangs der Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 verbunden und wird in Übereinstimmung mit einer Fehlerkennung von der Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 zur Seite der Kodesetzschaltung 47 geschaltet.
Die Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 setzt, wie in Fig. 5 gezeigt ist, für einen nicht korrigierbaren übertragenen Fehler für die Periode eines Samples eine den Schalter 49 steuernde Fehlerkennung. Dementsprechend wird, wenn kein nicht korrigierbarer übertragener Fehler vorliegt, ein Ausgang der Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 dem Invers- Quantisierer 46 zugeführt, und wenn ein nicht korrigierbarer übertragener Fehler vorliegt, ein Ausgang der Kodesetzschaltung 47 dem Invers-Quantisierer 46 zugeführt.
Der Addierer 48 addiert einen Ausgang (den unmittelbar vorhergehenden dekodierten Wert) des D-Flipflop 52 zu einem Ausgang (der repräsentative Differenzwert) des Invers-Quantisierers 46. Ein Ausgang des Addierers 48 wird dem Ausgangsanschluß 54 als ein dekodierter Wert zugeführt, und wird auch dem D-Flipflop 52 zugeführt.
Wenn die Fehlererfassungs/korrekturschaltung 44 einen übertragenen Fehler nicht korrigieren kann, gibt der Invers- Quantisierer 0 aus, weil der Schalter 49 mit der Seite der Kodesetzschaltung 47 verbunden ist. Folglich bleibt der Ausgang des Addierers 52 der dekodierte Wert des unmittelbar vorhergehenden Samples. Es sei angenommen, daß, wie in Fig. 5 gezeigt ist, ein nicht korrigierbarer übertragener Fehler beim fünften Sample auftritt. Der zu diesem Zeitpunkt fehlerhaft kodierte Wert wird mittels der Kodesetzschaltung 47 und des Schalters 49 durch den dekodierten Wert des unmittelbar vorhergehenden Samples ersetzt.
Daher können auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 die selben Wirkungen und Funktionen wie die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 erzielt werden. D.h., auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird der Schaltungsaufbau vereinfacht und billig, weil keine 1-Zeilen-Verzögerungseinheit verwendet wird. Da der dekodierte Wert durch den unmittelbar vorhergehenden Wert, der die höchste Korrelation aufweist, ersetzt wird, wenn die Korrektur unmöglich ist, wird der Verdeckungsfehler ferner sehr klein, und der Verdeckungsfehler wächst mit der Zeit nicht an.
Es wird nun eine Erläuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gegeben.
Fig. 8 ist eine Darstellung, die den schematischen Aufbau einer das DPCM-Kodierverfahren verwendenden Kodiervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 8 wird durch einen Subtrahierer 102 eine Differenz zwischen einem eingegebenen 8-Bit-Digitalabtastwert Xi und einem Vorhersagewert Pi, welcher später beschrieben wird, erhalten, und der Differenzwert wird in Quantisierer (Q&sub1; - Q&sub4;) 103 - 106 eingegeben.
Die Quantisierer (Q&sub1; - Q&sub4;) 103 - 106 haben unterschiedliche Quantisierungseigenschaften. Tabellen 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4 zeigen nicht lineare Quantisierungstabellen für die jeweiligen Quantisierer (Q&sub1; - Q&sub4;) 103 - 106. Der 8-Bit-Abtastwert wird einer nicht linearen Quantisierung durch die vier Quantisierer (Q&sub1; - Q&sub4;) 103 - 106 unterworfen, und wird in 4- Bit-Daten umgesetzt. Ausgänge der Quantisierer (Q&sub1; - Q&sub4;) 103 - 106 werden einem Schalter 107 zugeführt. TABELLE 2.1 Abtastwert Kode Repräsentativer Wert TABELLE 2.2 Abtastwert Kode Repräsentativer Wert TABELLE 2.3 Abtastwert Kode Repräsentativer Wert TABELLE 2.4 Abtastwert Kode Repräsentativer Wert
Der Schaltbetrieb des Schalters 107 wird durch eine Schaltsteuerschaltung 108 gesteuert, die beispielsweise die zwei höchstwertigen Bits in dem 8-Bit-Vorhersagewert Pi erfaßt, der von einer Vorhersageeinheit 116 (die später beschrieben wird) ausgegeben wird, um zu erfassen, in welchem Pegelbereich sich der Vorhersagewert Pi im Moment befindet, und die den Schalter 107 derart steuert, daß in Übereinstimmung mit dem Erfassungsergebnis eines der Ausgangssignale der Quantisierer (Q&sub1; - Q&sub4;) 103 - 106 ausgegeben wird.
D.h., wenn der Pegel des 8-Bit-Vorhersagewertes Pi in vier Pegel (beispielsweise 0 - 63, 64 - 127, 128 - 191 und 192- 255) aufgeteilt wird, werden die Bereiche der Pegel, welche der durch den Subtrahierer 102 erhaltene Differenzwert zwischen dem Vorhersagewert Pi und dem abgetasteten Wert Xi annehmen kann, -63 - 255, -127 - 191, -191 - 127 und -255 - 63. Folglich wird durch Vorsehen von nichtlinearen 8-Bit- nach-4-Bit-Quantisierungstabellen im Pegelbereich, den jeder Differenzwert annehmen kann, der Bereich des nichtlinearen Quantisierungspegels in jeder Tabelle schmaler als -255 - 255, wie in den Tabellen 2.1 bis 2.4 gezeigt ist. Damit wird es möglich, eine Zuweisung von 4 Bit effektiv auszunutzen und eine Quantisierung fein durchzuführen.
Wenn der Pegel des 8-Bit-Vorhersagewertes Pi wie vorstehend beschrieben in vier Pegel aufgeteilt wird, ist es bei Kenntnis dessen signifikanter zwei Bit möglich zu bestimmen, zu welchem der aufgeteilten Pegel der Vorhersagewert Pi gehört. Der Schalter 107 wird somit, wie vorstehend beschneben, mit den Ausgang desjenigen Quantisierers verbunden, der dem durch die Schaltsteuerschaltung 108 bestimmten Pegel des Vorhersagewertes Pi entspricht. Wenn beispielsweise der Pegel des Vorhersagewertes Pi durch die Schaltsteuerschaltung 108 zu 64 - 127 bestimmt wird, wird der Schalter 107 mit dem Ausgang des Quantisierers Q&sub2; verbunden.
Zu dem 4-Bit-kodierten Kode, der durch den wie vorstehend beschrieben ausgewählten Quantisierer quantisiert ist, wird durch einen Fehlerkorrektur-Kodierer 109 ein Fehlerkorrekturkode hinzugefügt, und das resultierende Signal wird zu einem Übertragungskanal übertragen. Der vorstehend beschriebene kodierte Kode Yi wird auch in Repräsentativwertsetzschaltungen (R&sub1; - R&sub4;) 1.10 - 113 eingegeben. Die Repräsentativwertsetzschaltungen (R&sub1; - R&sub4;) 110 - 113 haben den Quantisierern (Q&sub1; - Q&sub4;) 103 - 106 entsprechende inverse Eigenschaften. Die Quantisierer Q&sub1;, Q&sub2;, Q&sub3; und Q&sub4; entsprechen den Repräsentativwertsetzschaltungen R&sub1;, R&sub2;, R&sub3; bzw. R&sub4;.
Wie in den Tabellen 2.1 bis 2.4 gezeigt ist, wird der 4- Bit-kodierte Kode durch jede der Repräsentativwertsetzschaltungen (R&sub1; - R&sub4;) 110 - 113 invers in einen 8-Bit-Repräsentativwert umgesetzt, und der Repräsentativwert wird einem Schalter 114 zugeführt.
Die Schaltoperation des Schalters 114 wird durch die Schaltsteuerschaltung 108 in der gleichen Weise wie beim Schalter 107 gesteuert, und er wird gemäß der vorstehend beschriebenen Entsprechung mit dem Ausgang der entsprechenden Repräsentativsetzschaltung verbunden.
Der vom Schalter 114 ausgegebene Repräsentativwert wird zu dem Vorhersagewert Pi addiert, der von einer Vorhersageeinheit 116 zu einem Addierer 115 ausgegeben wird, und somit wird ein lokal dekodierter Wert Xi' erhalten. Der lokal dekodierte Wert Xi' wird in die Vorhersageeinheit 116 eingegeben.
Bei der vorstehend beschriebenen Kodiervorrichtung mit dem in Fig. 8 gezeigten Aufbau kann der Quantisierungsfehler ohne Veränderung der Komprimierungsrate kleiner gemacht werden als bei der in Fig. 1 gezeigten Kodiervorrichtung. Der Anmelder der vorliegenden Anmeldung hat zuvor den Aufbau der in der Fig. 8 gezeigten Vorrichtung selbst in der japanischen Patentanmeldung Nr. 61-56619 (1986) vorgeschlagen. Die Zuweisung von Kodes in jedem der vorstehend beschriebenen Quantisierer ist jedoch verschieden von derjenigen, welche in der vorstehend erwähnten japanischen Patentanmeldung 61-56619 (1986) offenbart ist.
D.h., bei den Quantisierern (Q&sub1; - Q&sub4;) 103 - 106 ist die Anordnung der kodierten Kodes relativ zum Umfang der Differenzwerte gleich. Bei den Beispielen der Tabellen 2.1 - 2.4 wird der kodierte Kode zu einem Kode an einer höheren Position in den Tabellen 2.1 - 2.4, wenn der Differenzwert wächst, und wird zu einem Kode an einer niedrigeren Position, wenn der Differenzwert abnimmt.
Durch Dekodieren eines kodierten Kodes, der durch eine Kodiervorrichtung kodiert wurde, die einen Aufbau aufweist, bei welchem eine Vielzahl von solche Quantisierungseigenschaften aufweisende Quantisierer selektiv verwendet werden, mittels einer Dekodiervorrichtung des in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung können die folgenden spezifischen und vorteilhaften Wirkungen erhalten werden.
Fig. 9 zeigt eine Dekodiervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, welche der in Fig. 8 gezeigten Kodiervorrichtung entspricht.
In Fig. 9 korrigiert eine Fehlerkorrekturschaltung 117 Kodefehler in einem übertragenen Kode, der von einem Anschluß 129 eingegeben wird, und setzt den übertragenen Kode vor der Übertragung in einen 4-Bit-kodierten Kode um. Das resultierende Signal wird dann Repräsentativwertsetzschaltungen (R&sub1; - R&sub4;) 118 - 121 zugeführt.
Wie bei den in der Figur 8 gezeigten Repräsentativwertsetzschaltungen (R&sub1; - R&sub4;) 110 - 113 wird in jeder der Repräsentativwertsetzschaltungen (R&sub1;' - R&sub4;') 118 - 121 der 4-Bit- kodierte Kode invers in einen 8-Bit-Repräsentativwert umgesetzt, welcher einem Schalter 122 zugeführt wird.
Die Schaltoperation des Schalters 122 wird durch eine Schaltsteuerschaltung 126 gesteuert. Wie im Fall der Fig. 8 erfaßt die Schaltsteuerschaltung 126 die zwei höchstwertigsten Bits eines von einer Vorhersageeinheit 125 ausgegebenen Vorhersagewertsignals Pi, und wird mit dem Ausgang derjenigen Repräsentativwertsetzschaltung verbunden, die dem Erfassungsergebnis entspricht.
Der so vom Schalter 122 ausgegebene Repräsentativwert wird in einem Addierer 123 zu dem Vorhersagewert Pi addiert, und so wird ein dekodierter Wert Xi' erhalten.
Der Schalter 128 ist üblicherweise mit der Seite A verbunden, um den vom Addierer 123 ausgegebenen dekodierten Wert als einen dekodierten Ausgabewert auszugeben, und er führt auch den dekodierten Wert der Vorhersageeinheit 125 zu. Die Vorhersageeinheit 125 wird beispielsweise durch das in der Fig. 4 gezeigte D-Flipflop 52 gebildet, welches ein Signal um die Periode eines Samples verzögert. In diesem Fall wird der unmittelbar vorhergehende dekodierte Wert zum nächsten Vorhersagewert gemacht.
Wenn die Fehlerkorrekturschaltung 117 einen nicht korngierbaren Kodefehler erfaßt hat, setzt sie eine Fehlerkennung, und der Schalter 128 wird dadurch mit der Seite B verbunden. Dadurch wird vom Schalter 128 ein Vorhersagewert ausgegeben. Wenn die Vorhersageeinheit 125 ein D-Flipflop aufweist, das ein Signal um die Periode eines Samples verzögert, wird der unmittelbar vorhergehende dekodierte Wert ausgegeben. Da zwischen dem vorhergesagten Wert und dem dekodierten Wert eine sehr starke Korrelation besteht, ist eine bei die sem Prozeß auftretender Fehler sehr gering. Es können somit die selben Funktionen und Wirkungen wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 erzielt werden Ferner hat das vorliegende Ausführungsbeispiel die Funktion und die Wirkung, daß, selbst wenn bei der vorstehend beschriebenen Durchführung der Ersetzung des Vorhersagewertes durch den dekodierten Wert ein großer Vorhersagefehler existiert und dadurch ein großer Fehler im dekodierten Wert erzeugt wird, der Fehler konvergiert. Diese Funktion und dieser Effekt wird nun erläutert.
Fig. 10 zeigt einen Zeitablaufplan, der den Betrieb der in Fig. 9 gezeigten Dekodiervorrichtung zeigt. In Fig. 10 sind abgetastete Werte durch O bezeichnet, und dekadierte Werte sind durch Δ bezeichnet. Tabelle 3 zeigt spezifische Daten der abgetasteten Werte, die entsprechenden Vorhersage werte, Differenzwerte, verwendete Tabellen (Repräsentativwertsetzschaltungen), kodierte Kodes, Repräsentativwerte und dekodierte Werte. In Tabelle 3 verstreicht die Zeit in der nach rechts gerichteten Richtung. TABELLE 3 Abtastwert Vorhersagewert Differenzwert Verwendete Tabelle Kode Repräsentativwert Dekodierter Wert
In Fig. 10 ist ein Originalsignal durch eine durchgehende Linie bezeichnet, und ein dekodiertes Signal ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Ein Signal nahe dem Originalsignal wird zurückerhalten, solange die normale Dekodieroperation fortgesetzt wird.
Andererseits sind für den schlimmsten Fall&sub1; in welchem ein Kodefehler zu einem Zeitpunkt auftritt, der den größten Differenzwert zwischen dem Vorhersagewert und dem abgetaste ten Wert verursacht, d.h. zu einem in Fig. 10 gezeigten Zeitpunkt τ, dekodierte Werte, die von dem in Fig. 9 gezeigten Schalter 128 ausgegeben werden, in Fig. 10 durch x bezeichnet. Tabelle 4 zeigt abgetastete Werte, Vorhersagewerte, Differenzwerte, verwendete Tabellen, kodierte Kodes, Repräsentativwerte und dekodierte Werte in diesem Fall. Wenn der Kodefehler auftritt, wird, weil der Differenzwert selbst ausgegeben wird, der Differenzwert als 0 behandelt, und der dekodierte Wert ändert sich nicht, wie in Tabelle 4 gezeigt ist. Es sei nun ein schlimmster Fall angenommen, bei welchem der Differenzwert -117 beträgt, so daß relativ zum Abtastwert ein Fehler von mehr als 100 im dekodierten Wert erzeugt wird. Die Berechnung des nachfolgenden Vorhersagewertes wird unter Verwendung dieses dekodierten Wertes durchgeführt, und das Dekodieren wird so fortgesetzt. Obwohl übertragene kodierte Kodes die selben sind wie in Tabelle 3, sind die verwendeten Tabellen verschieden. Durch Fortsetzen dieser Dekodieroperation wird ein in Fig. 10 durch eine Strichpunkt-Linie bezeichnetes Signal wiedergewonnen. Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, konvergiert der vorstehend beschriebene Fehler allmählich, und ein wiedergewonnenes Signal, das fast identisch mit dem Originalsignal ist, kann nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Periode erhalten werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, hat das vorliegende Ausführungsbeispiel die besondere Wirkung, daß beim Dekodieren kodierter Kodes, die mittels der in Fig. 8 gezeigten Kodiervorrichtung DPCM-kodiert sind, durch die in Fig. 9 gezeigte Dekodiervorrichtung ein geringer Fehler im dekodierten Wert erzeugt wird, selbst wenn ein Kodefehler auftritt, und selbst wenn ein großer Fehler auftritt, konvergiert der Fehler mit dem Verstreichen der Zeit allmählich. TABELLE 4 Abtastwert Vorhersagewert Differenzwert Verwendete Tabelle Kode Repräsentativwert Dekodierter Wert
Fig. 11 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Dekodiervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt, bei welchem ein Teil des in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiels modifiziert ist. In Fig. 11 sind die selben Komponenten wie in Fig. 9 mit den selben Bezugszeichen bezeichnet, und eine Beschreibung derselben wird unterlassen.
Wenn bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 ein Kodefehler auftritt, wird entsprechend der Fehlerkennung von der Fehlerkorrekturschaltung 117 durch einen Schalter 124 ein Wert 0 von einer Kodesetzeinheit 127 ausgegeben. Der Addierer 123 gibt folglich, wenn ein Kodefehler auftritt, den von der Vorhersageeinheit 125 ausgegebenen Vorhersagewert ohne Modifikationen aus. Somit können die selben Funktionen und Wirkungen wie bei der in Fig. 9 gezeigten Dekodiervorrichtung auch bei der in Fig. 11 gezeigten Dekodiervorrichtung erzielt werden.
Die in den Fig. 8 - 11 gezeigten Ausführungsbeispiele haben einen Aufbau, bei welchem vier Quantisierer und Invers- Quantisierer wie in den Tabellen 2.1 bis 2.4 gezeigt entsprechend dem Pegel des Vorhersagewertes ausgewählt werden. Wenn ein Aufbau verwendet wird, bei welchem n (n ist eine ganze Zahl, die größer oder gleich 2 ist) Quantisierungseigenschaften, die eine gemeinsame Anordnung von kodierten Kodes relativ zu den Fehlerwertgrößen aufweisen, gesetzt sind, und bei welchem für zumindest einen identischen kodierten Kode der repräsentative, entsprechend den n Quantisierungseigenschaften quantisierte Wert bei dem für einen größeren Vorhersagewert verwendeten Quantisierer kleiner wird, tendiert die Fehlergröße bei Verwendung dieses Kodes mit der Zeit zu konvergieren. Die Konvergierungseffizienz der Fehlergröße kann verbessert werden, indem das System derart ausgebildet wird, daß entsprechend dem Vorhersagewert mehr Quantisierungseigenschaften ausgewählt werden können, und indem für mehrere kodierte Kodes die Beziehung erfüllt wird, daß der repräsentative quantisierte Wert kleiner wird, wenn der Vorhersagewert größer ist.

Claims

1. Vorhersage-Dekodiervorrichtung zum Dekodieren eines kodierten Kodes, mit:

einer Dekodiervorrichtung (46; 48, 50) zum Berechnen und Ausgeben eines dekodierten Wertes auf der Basis des kodierten Kodes und eines Dekodiervorhersagewertes,

einer Vorhersagevorrichtung (52) zum Erzeugen des Dekodiervorhersagewertes auf der Basis eines zuvor dekodierten Wertes, und

einer Fehlererfassungsvorrichtung (44) zum Erfassen eines Kodefehlers im kodierten Kode und zum Ausgeben einer Fehlerkennung im Ansprechen auf den erfaßten Kodefehler,

dadurch gekennzeichnet, daß die Dekodiervorrichtung (46; 48, 50) dazu ausgelegt ist, im Ansprechen auf die Fehlerken nung einen Ersatzwert, der auf der Basis des zuvor dekodierten Wertes berechnet wurde, als Ersatz für den berechneten dekodierten Wert auszugeben, und daß der Ersatzwert als der zuvor dekodierte Wert zur Erzeugung eines nachfolgenden Dekodiervorhersagewertes verwendet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dekodiervorrichtung im Ansprechen auf die Fehlerkennung den momentan dekodierten Wert, der durch die Dekodiervorrichtung berechnet wurde, durch den zuvor dekodierten Wert ersetzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dekodiervorrichtung den momentan dekodierten Wert, der durch die Dekodiervorrichtung berechnet wurde und der einem kodierten Kode entspricht, in welchem durch die Fehlerkennung ein nicht korrigierter Kodefehler angezeigt wird, durch einen zuvor dekodierten Wert, der dem momentan dekodierten, zu ersetzenden Wert unmittelbar vorausgeht, ersetzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Dekodiervorrichtung den Ersatzwert für eine vorbestimmte Sampleperiode ausgibt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorhersagevorrichtung den Dekodiervorhersagewert durch Verzögern des von der Dekodiervorrichtung ausgegebenen Ausgabewertes um eine Sampleperiode erzeugt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Dekodiervorrichtung zum Berechnen des dekodierten Wertes eine Nachschlagetabellenvorrichtung aufweist, die den kodierten Kode und den Dekodiervorhersagewert als Eingänge vorsieht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Fehlerkennung ein weiterer Eingang zur Nachschlagetabellenvorrichtung ist, und wobei Werte, die die selben Werte wie die Dekodiervorhersagewerte aufweisen, unabhängig vom kodierten Kode in jede Adresse geschrieben werden, die dem Auftreten einer Fehlerkennung entspricht, welche einen nicht korrigierten Kodefehler kenn zeichnet.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, entsprechend einem Kodierer, bei welchem der kodierte Kode durch Quantisierung mit Quantisierungseigenschaften erhalten wird, die entsprechend einem Kodiervorhersagewert gesteuert werden, wobei die Dekodiervorrichtung inverse Quantisierungseigenschaften entsprechend dem Dekodiervorhersagewert bestimmt und den dekodierten Wert unter Verwendung der bestimmten inversen Quantisierungseigenschaften berechnet.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dekodiervorrichtung im Ansprechen auf die Fehlerkennung den kodierten Kode durch einen vorbestimmten Kode ersetzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der vorbestimmte Kode ein Kode ist, dessen Dekodierwert Null ist, wenn der vorbestimmte Kode dekodiert wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dekodiervorhersagewert gleich dem zuvor dekodierten Wert ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der kodierte Kode und der dekodierte Wert sich auf ein Pixel in einer Zeile eines zu dekodierenden Rasterbildes beziehen, und wobei der zuvor dekodierte Wert einem vorhergehenden Pixel in der selben Zeile entspricht.

13. Verfahren zum Vorhersage-Dekodieren eines kodierten Kodes, mit:

einem Dekodierschritt zum Berechnen und Ausgeben eines dekodierten Wertes auf der Basis des kodierten Kodes und eines Dekodiervorhersagewertes,

einem Vorhersageschritt zum Erzeugen des Dekodiervorhersagewertes auf der Basis eines zuvor dekodierten Wertes, und

einem Fehlererfassungsschritt zum Erfassen eines Kodefehlers im kodierten Kode und zum Ausgeben einer Fehlerkennung im Ansprechen auf den erfaßten Kodefehler,

dadurch gekennzeichnet, daß der Dekodierschritt ausgeführt wird, um im Ansprechen auf die Fehlerkennung einen Ersatzwert, der auf der Basis des zuvor dekodierten Wertes berechnet wurde, als Ersatz für den berechneten dekodierten Wert auszugeben, und daß der Ersatzwert als der zuvor dekodierte Wert zur Erzeugung eines nachfolgenden Dekodiervorhersagewertes verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Dekodierschritt im Ansprechen auf die Fehlerkennung den momentan dekodierten Wert, der durch den Dekodierschritt berechnet wurde, durch den zuvor dekodierten Wert ersetzt.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei der Dekodierschritt einen momentan dekodierten Wert, der durch den Dekodierschritt berechnet wurde und der einem kodierten Kode entspricht, in welchem durch die Fehlerkennung ein nicht korrigierter Kodefehler angezeigt wird, durch einen zuvor dekodierten Wert, der dem momentan dekodierten, zu ersetzenden Wert unmittelbar vorausgeht, ersetzt.

16. Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, wobei der Dekodierschritt den Ersatzwert für eine vorbestimmte Sampleperiode ausgibt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Vorhersageschritt den Dekodiervorhersagewert durch Verzögern des vom Dekodierschritt ausgegebenen Ausgabewertes um eine Sampleperiode erzeugt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei der Dekodierschritt zum Berechnen des dekodierten Wertes einen Zugriff auf eine Nachschlagetabelle beinhaltet, die den kodierten Kode und den Dekodiervorhersagewert als Eingänge vorsieht.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Fehlerkennung ein weiterer Eingang zur Nachschlagetabelle ist, und wobei Werte, die die selben Werte wie die Dekodiervorhersagewerte aufweisen, unabhängig vom kodierten Kode in jede Adresse geschrieben werden, die dem Auftreten einer Fehlerkennung entspricht, welche einen nicht korrigierten Kodefehler kennzeichnet.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, entsprechend einem Kodierverfahren, bei welchem der kodierte Kode durch Quantisierung mit Quantisierungseigenschaften erhalten wird, die entsprechend einem Kodiervorhersagewert gesteuert werden, wobei der Dekodierschritt inverse Quantisierungseigenschaften entsprechend dem Dekodiervorhersagewert bestimmt und den dekodierten Wert unter Verwendung der bestimmten inversen Quantisierungseigenschaften berechnet.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, wobei der Dekodierschritt im Ansprechen auf die Fehlerkennung den kodierten Kode durch einen vorbestimmten Kode ersetzt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der vorbestimmte Kode ein Kode ist, dessen Dekodierwert Null ist, wenn der vorbestimmte Kode dekodiert wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 22, wobei der Dekodiervorhersagewert gleich dem zuvor dekodierten Wert ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 23, wobei der kodierte Kode und der dekodierte Wert sich auf ein Pixel in einer Zeile eines zu dekodierenden Rasterbildes beziehen, und wobei der zuvor dekodierte Wert einem vorhergehenden Pixel in der selben Zeile entspricht.