JPH03145887A - 予測符号化装置 - Google Patents

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、画像信号を予測符号化方式により高能率符号
化する予測符号化装置に関する。

【従来の技術】

近年、テレビジョン、ワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ等に使用されるデイスプレィは、ますます高
画質化の傾向にある。高画質画像は画素数が多く、その
画像信号の格納には大容量のメモリが必要となる。更に
、階調度の高い画像については、１画素分の画像信号が
、例えば８ビツトで構成され、２値画像の画像信号を格
納するメモリの８倍のメモリ容量を必要とする。また、
このような画像信号を通信線を介して転送する場合、画
素数と１画素当たりのビット数に比例した転送時間を要
求される。 このような画像信号を高能率で符号化し、メモリ容量と
転送路の容量を減少させたものが、予測符号化方式と呼
ばれるものである。 この予測符号化方式は、画像信号の近接画素間の相関を
゛利用して、画像信号を能率良く符号化している。 即ち、この方式では、シリアルに入力する画像信号につ
いて直前に入力した画像信号を予測値とし、続いて入力
する画像信号との差を量子化する。画像信号の絶対的な
レベルを量子化すれば８ビツト必要な場合、このような
方式をとれば、４ビツトで全ての画像信号を量子化でき
る。従って、メモリ容量や通信線の容量を節約できる。 第４図に、そのような従来の予測符号化装置の一例を示
すブロック図を図示した。 図の装置は、入力端子ｌから入力するアナログ画像信号
を、アナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２と符号化
部３を介して符号化し、転送部４を経て復号部５に転送
し、ディジタル・アナログ変換器（Ｄ／Ａ）６を介して
出力端子７に出力する回路である。 符号化部３は、減算器３１と符号量子化回路３２′と符
号変換回路３３′が順に接続され、符号量子化回路３２
′の出力が加算器３４に入力し、加算器３４の出力が予
測回路３５に入力して、予測回路３５の出力が減算器３
１及加算器３４に出力される構成とされている。 転送部４には、メモリ又は通信線４１が設けられている
。復号部５は、符号逆変換量子化回路５１’　と加算器
５２が順に接続され、加算器５２の出力はディジタル・
アナログ変換器６に向は出力される一方、予測回路５３
に入力し、予測回路５３の出力が加算器５２に戻る構成
とされている。 以上の回路は次のように動作する。 先ず、入力端子ｌからアナログ画像信号が入力すると、
アナログ・ディジタル変換器２において、例えば８ビツ
トのディジタル画像信号に変換される。このディジタル
画像信号が符号化部３に入力すると、減算器３１におい
て、予め予測回路３５で予測された予測値との差分値が
生成される。予測回路３５は、ここでは、直前に入力し
た画像信号を減算器３１に向けて出力する。即ち、減算
器３１からは、直前に入力した画像信号と続いて入力し
た画像信号との差分値が生成され、これが符号量子化回
路３２′に向けて出力される。 符号量子化回路３２′は、この差分値に対応する量子化
特性値を得る回路である。また、符号変換回路３３′は
、その量子化特性値に対応する４ビット符号コードを得
る回路である。 第５図に、差分値と量子化特性値と４ビット符号コード
の関係を示す一覧表を図示した。 図のように、例えば、直前に入力した画像信号と続いて
入力した画像信号の差分値が“±１”以内であれば、量
子化特性値は“Ｏ”となり、４ビット符号コードは“０
０００”となる、即ち、連続する２つの画像信号に変化
がないことを示す。−方、直前に入力した画像信号と続
いて入力する画像信号の差分値が“８０”〜“２５５”
の範囲にある場合、量子化特性値は“９０”となり、４
ビット符号コード“０１１１”が得られる。画像信号の
急峻な変化に対して十分に追随できるようにするために
は、このように量子化特性値の最大値は“９０”程度必
要となる。 再び第４図に戻って、符号量子化回路３２′の出力は、
予測回路３５の出力と共に加算器３４に入力し加算され
る。その結果、加算器３４から予測回路３５に対し、実
質的に直前に入力した画像信号と同レベルの画像信号が
入力する。こうして、再び続いて入力する画像信号との
差分値がとられることになる。 以上のようにして、次々と差分値が４ビット符号コード
に変換され、符号化部３から出力されると、これがメモ
リ等に蓄積され、あるいは通信線を介して復号部５に転
送される。 復号部５においては、符号逆変換量子化回路５１’によ
り、ちょうど符号変換回路３３と逆の変換を行なって量
子化特性値を得る。この量子化特性値は加算器５２に入
力し、予測回路５３から供給される直前の画像信号と加
算されて、ディジタル・アナログ変換器６に向けて出力
される。即ち、復号部５によってちょうど符号化部３で
行なったと逆の変換を行ない、ディジタル・アナログ変
換器６を通じて、入力端子１に入力したアナログ信号と
同一のアナログ信号７が出力される。 以上の結果、画像信号を、小容量のメモリ又は通信線４
１を介して転送することが可能となる。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、−数的な画像信号は画素間の相関が高く、差
分値は“０”を中心とした指数関数的な分布をとる。従
って、量子化特性値は、第５図に示した程度の数だけ設
定すれば十分で、量子化特性値の増分を非直線的に選定
することにより、入力画像信号を直接ＰＣＭ符号化する
場合の半分程度のビット数で符号化することが可能とな
る。 しかしながら、第５図に示すように、量子化特性値を４
ビツトで符号化した場合、”Ｏ”の近傍における量子化
特性値の割当てが少なくなってしまう。従って、画像信
号が比較的緩やかな変化を示す部分で、量子化誤差が増
大し、画質が低下してしまうという問題がある。 画質を更に向上させようとする場合には、量子化特性値
の数を増やせば良い。しかしながらこれでは、符号化し
た場合のビット数が増大してしまい、高能率符号化の目
的に反する。 このような問題点を解決するために、例えば、特開昭６
３−１２９７１１号公報や、特開昭６３−１４６６１８
号公報に、第６図に示すような差分値と量子化特性値の
設定例が紹介されている。 ここでは、差分値が８ビットＰＣＭ値（２５５）を越え
るような量子化特性値を得て符号化を行なう一方、復号
時には８ビットＰＣＭ値内の復号値を出力して、レベル
数を増大させている。しかしながら、この方法では、レ
ベル数の増大分が差分値のかなり大きい部分に偏ってし
まい、画像信号が緩やかに変化する部分に対する差分値
の割当ては少なくなる。従って、画像信号の急峻な変化
に対する追随は良好であるが、画像信号の微小な変化に
対する誤差の増大に対する解決はなされていない。 本発明は以上の点に着目してなされたもので、画像信号
の急峻な変化に追随し、かつ、微小な変化についても、
その誤差を少なくすることができる予測符号化装置を提
供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段〕

本発明の予測符号化装置は、直前に入力した画像信号に
基づいて予測値を生成する予測回路と、前記予測値を一
定の基準でレベル分けする予測値レベル判別回路と、入
力画像信号を前記予測値と比較して差分値を得る減算器
と、前記予測値レベルに応じて設定された量子化基準に
従って前記差分値を量子化する符号量子化回路と、量子
化された差分値に基づくデータを転送する転送部と、こ
の転送部から入力するデータから前記予測値レベルに応
じて設定された量子化基準に従って差分値を求め、対応
する予測値とを加算して前記入力画像信号を復元する復
号部とを備えたことを特徴とするものである。 ［作用］ 以上の装置は、従来装置と同様に入力画像信号を予測値
と比較して差分値を得る。しかしながら、ここでその差
分値を得る場合に、予め予測値を一定の基準でレベル分
けし、その予測値レベルに応じて、それぞれ別々に設定
された量子化基準に従って差分値の量子化を行なう。従
って、予測値レベルが高い場合にも低い場合にも、その
予測値の近傍を中心とする差分値に応じたきめ細かな量
子化特性値が用意され、量子化ビット数を増大させるこ
となく、急峻な変化にも緩やかな変化にも追随するデー
タを得ることができる。 〔実施例〕 以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説明する。 第１図は、本発明の予測符号化装置の実施例を示すブロ
ック図である。 図の装置は、その概略構成は、第４図に示した装置と同
一である。従って、同一部分には同一符号を付し、重複
する説明は省略する。 ここで、本発明の装置には、符号化部３に予測値レベル
判別回路３６を新たに設け、復号部５に予測値レベル判
別回路５４を新たに設けている。 符号化部３の予測値レベル判別回路３６は、予測回路３
５の出力する予測値を受入れて、その予測値レベルを、
符号量子化回路３２及び符号変換回路３３に向けて出力
する回路である。尚、この実施例では、予測値レベルは
３ビツトの信号とする。 また、復号部５の予測値レベル判別回路５４は、予測回
路５３の出力する予測値を受入れて、符号逆変換量子化
回路５１に向けて予測値レベルを出力する回路である。 この符号化部３において、減算器３１と加算器３４とは
、何れもディジタル演算回路から成り、符号量子化回路
３２．符号変換回路３３及び予測値レベル判別回路３６
は、何れも、例えばランダム・アクセス・メモリあるい
はリード・オンリ・メモリから構成される。 即ち、符号量子化回路３２は、減算器３１の出力する差
分値と、予測値レベル判別回路３６の出力する予測値レ
ベルとを、そのアドレスに受入れて量子化特性値を出力
する。また、符号変換回路３３は、符号量子化回路３２
の出力する量子化特性値と、予測値レベル判別回路３６
の出力する予測値レベルをアドレスに受入れて、４ビッ
ト符号コードを出力する。予測回路３５は、加算器３４
の出力する信号を一定時間保持するラッチ回路等から成
る。予測値レベル判別回路３６は、予測回路３５の出力
する予測値と、予め設定された基準値とを比較し、その
比較結果を例えば３ビツトの予測値レベルとして出力す
る回路である。 尚、この実施例においては、予測値レベルを８段階に分
けて８種類の量子化基準を設定し、各予測値レベルに応
じた差分値から量子化特性値への変換テーブルを符号量
子化回路３２に格納し、量子化特性値から４ビット符号
コードへの変換テーブルを符号変換回路に格納している
。 第２図に、予測値レベル毎の８種類の量子化基準を一覧
表として図示した。 即ち、第２図（ａ）は予測値が“Ｏ”〜“３１”の範囲
、同図（ｂ）には予測値が“３２″〜“６３“の範囲、
同図（Ｃ）には予測値が“６４”〜”９５”の範囲、同
図（ｄ）には予測値が“９６”〜“１２７“の範囲、同
図（ｅ）には予測値が“１２８”〜“１５９”の範囲、
同図（ｆ）には予測値が“１６０”〜“】９１”の範囲
、同図（ｇ）には予測値が“１９２”〜“２２３”の範
囲、同図（ｈ）には予測値が“２２４”〜“２２５”の
範囲の量子化基準を図示した。 尚、（ａ）〜（ｈ）の予測値レベルはそれぞれ“Ｏ”〜
“７”となる。 第１図に示す予測値レベル判別回路３６は、符号量子化
回路３２及び符号変換回路３３に対し、第２図（ａ）〜
（ｈ）に示したように、予測値レベル“０”〜“７”ま
での信号を出力する。この信号はディジタル信号での３
ビツトとなる。 即ち、本発明の符号化部３に使用される符号量子化回路
３２及び符号変換回路３３のアドレスは、第４図に示す
従来例よりも３ビツト増加する。 第１図の復号部５に設けた予測値レベル判別回路５４も
、符号化部３に設けた予測値レベル判別回路３６と同様
の構成の回路から成る。また、復号部５の符号逆変換量
子化回路５１は、ちょうど符号変換回路３３と逆の変換
を行なうよう変換テーブルを格納した、ランダム・アク
セス・メモリやリード・オンリ・メモリ等から構成され
る。 ここで、第２図に示した差分値と量子化特性値と４ビッ
ト符号コードの関係を示す一覧表の内容説明を行なう。 第１図の入力端子１から入力する８ビットＰＣＭ画像信
号及び予測値は、ディジタル変換後、Ｏ″〜“２５５”
の間の数値で表わされる。 従って、両信号の差分値は“−２５５”〜“２５５”の
間に分布する。従来、この最大値から最小値までの“５
１１″のレベルに対して、“Ｏ”を中心に量子化特性値
を割当てていた。 しかしながら、一定の予測値に対し、差分値の取り得る
範囲は、例えば、第３図に示すように、予測値が“Ｏ”
の場合は“Ｏ”〜“２５５”、予測値が“２５５”の場
合には“Ｏ”〜　−２５５”のといった値を取る。入力
信号の最大値は、“２５５“だからである。 従って、予測値レベルに応じた量子化基準を、第２図に
示すように、それぞれ別々に設定すると、実際には、“
５１１”よりも少ない範囲に対して量子化特性値を割当
てることができる。 第２図においては、“２８７”の範囲の差分値に対して
、１６段階の量子化特性値を割当てている。その結果、
例えば第２図（ａ）に示すように、“Ｏ“を中心にきめ
の細かい非線型の特性を持たせて量子化を行なうことが
できる。従って、この例の場合、４ビツトの符号化によ
って、５ビツトで符号化したと同程度の量子化特性値を
与えることができる。しかも、上記のように、予測値レ
ベルに応じた複数の量子化基準を設定しても、符号化部
３の出力信号には従来以上の付加情報を必要としない。 即ち、従来と全く同様の要領で、符号化と復号化を行な
うことができる。 ここで、第１図に示した装置全体の具体的な動作説明を
行なう。 先ず、入力端子１からアナログ画像信号が入力すると、
アナログ・ディジタル変換器２においてディジタル画像
信号に変換され、符号化部３にこの画像信号が入力する
。符号化部３においては、減算回路３１において、予測
回路３５の出力する予測値との差分値が生成され、符号
量子化回路３２に入力する。符号量子化回路３２は、こ
の差分値な予測値レベル判別回路３６の出力に応じて、
第２図に示した何れかの変換テーブルを使用し、量子化
特性値を得る。 更に、符号変換回路３３は、この量子化特性値を、予測
値レベル判別回路３６の出力に応じた変換テーブルを用
いて、４ビット符号コードに変換する。即ち、符号量子
化回路３２において使用した変換テーブルに対応する変
換テーブルを用いて、符号変換回路３３は４ビット符号
コードを出力する。これが、転送部４において、メモリ
又は通信線４１を介して復号部５に転送される。 復号部５においては、符号逆変換量子化回路５１に予測
値レベル判別回路５４の出力する判別結果が入力し、そ
の判別結果に応じた変換テーブルが選択される。これは
、符号変換回路３３において、量子化特性値から４ビッ
ト符号コードへの変換に用いたテーブルを、ちょうど逆
にした内容のテーブルである。 符号逆変換量子化回路５１から出力された量子化特性値
は、加算回路５２において予測回路５３の出力した予測
値と加算され、ディジタル画像信号が得られる。このデ
ィジタル画像信号は、復号部５からディジタル・アナロ
グ変換器６に向けて出力され、アナログ画像信号とされ
て出力端子７に出力される。 尚、先に説明したように、上記予測値レベル判別回路３
６をリード・オンリ・メモリやランダム・アクセス・メ
モリから構成した場合、３ビツトの予測値レベルを出力
する。 従って、第２図に示すような、予測値と予測値レベル“
Ｏ”〜“７”とを対応させて記憶した３ピツ）Ｘ２５６
ワードのメモリにより構成することができる。また、符
号量子化回路３２は、アドレスに９ビツトの差分値と３
ビツトの予、測値レベル、即ち合計１２ビツトの７ドレ
ス信号を受入れ、９ビツトの量子化特性値を出力する９
ピツ）ｘ４０９６ワードのメモリで構成することができ
る。また、符号変換回路３３は、９ビツトの量子化特性
値と３ビツトの予測値レベルの合計１２ビツトのアドレ
ス信号を受入れ、４ビツトの符号コードを出力する４ビ
ツトＸ　４０９６ワードのメモリにより構成することが
できる。 従来の符号量子化回路３２や符号変換回路３３は、　そ
れぞれ９ビツト×５１２ワード、　４ビツト×５１２ワ
一ド程度のメモリが必要となるから、実質的には比較的
簡単な改良により、優れた特性の装置を得ることができ
る。 本発明は以上の実施例に限定されない。 上記実施例においては、符号量子化回路、符号変換回路
等をそれぞれ別々のブロックにより表わしたが、これら
の各回路ブロックは、何れも分割されあるいは統合され
て差し支えなく、又、マイクロプロセッサ等により一体
化されても差し支えない。 〔発明の効果］ 以上説明した本発明の予測符号化装置は、画像信号の予
測値レベルに応じて設定された量子化基準に従って、差
分値を量子化するようにしたので、差分値の小さい範囲
から大きな範囲まで、効率的な量子化を行なうことがで
きる。その結果、画像信号の急峻な変化に対しても微小
な変化に対しても、きめ細かく十分に追随できる予測符
号化装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の予測符号化装置の実施例を示すブロッ
ク図、第２図はその予測レベルに応じた量子化基準を示
す一覧表、第３図は本発明の装置の動作原理を説明する
グラフ、第４図は従来の予測符号化装置の一例を示すブ
ロック図、第５図及び第６図は従来の量子化基準を示す
それぞれ別々の例の一覧表である。 １・・・入力端子、２・・・アナログ・ディジタル変換
器、３・・・符号化部、４・・・転送部、５・・・復号
部、６・・・ディジタル・アナログ変換器、７・・・出
力端子、３１・・・減算器、３２・・・符号量子化回路
、３３・・・符号変換回路、３４．５２・・・加算器、
３５．５３・・・予測回路、３６・・・予測値レベル判
別回路、５１・・・符号逆変換量子化回路、５４・・・
予測値レベル判別回路。 第 ２ 予測値レベルＯ 予測値：Ｘ Ｏ≦Ｘ≦３１ 図 （そのｌ） 予測値レベル１ ３２≦Ｘ≦６３ 第 予測値レベル２ ６４≦Ｘ≦９５ 図 （その２） 予測値レベル３ ９６≦ＸＳ１２７ 第 予測値レベル４ １２Ｂ≦Ｘ５１５９ 図 （その３） 予測値レベル５ １６０≦Ｘ≦１９１ 第 予測値レベル６ １９２≦Ｘ≦２２３ 図 （その４） 予測値レベル７ ２２４≦Ｘ≦２５５ 第 ５ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直前に入力した画像信号に基づいて予測値を生成する予
   測回路と、前記予測値を一定の基準でレベル分けする予
   測値レベル判別回路と、入力画像信号を前記予測値と比
   較して差分値を得る減算器と、前記予測値レベルに応じ
   て設定された量子化基準に従って前記差分値を量子化す
   る符号量子化回路と、量子化された差分値に基づくデー
   タを転送する転送部と、この転送部から入力するデータ
   から前記予測値レベルに応じて設定された量子化基準に
   従って差分値を求め、対応する予測値とを加算して前記
   入力画像信号を復元する復号部とを備えたことを特徴と
   する予測符号化装置。