JPS62166681A - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、入力データ信号に対していわゆるＤＰＣＭ（
差分パルスコードモジュレーション）のような差分符号
化処理等を行うための予測符号化装置に関する。

Ｂ０発明の概要 本発明は、入力データ信号を差分処理等の予測符号化処
理を施して出力する予測符号化装置において、予測誤差
を非線形量子化するための非線形量子化器に、互いに異
なる圧縮特性の複数の非線形量子化回路を設け、予測誤
差の大きさあるいはレベルに応じて、複数の非線形量子
化回路の中の適当なものを切換選択することにより、能
率的な符号化を可能とし、過負荷入力時の信号劣化等の
悪影響を防止するようにしたものである。

Ｃ１従来の技術 ビデオ信号等をディジタル信号に変換して伝送（あるい
は記録）するためには、一般に広帯域の伝送路（あるい
は大容量の記録媒体）が必要とされるが、元の信号がビ
デオ信号等の場合には、信号自体の統計的性質より一種
の冗長性を有しており、この冗長性を抑圧するような符
号化処理を施して能率良く信号を伝送（記録）すること
が可能である。このような符号化の代表的なものとして
、差分ＰＣＭ等の予測符号化等が知られている。

ここで第３図は、差分ＰＣＭの符号器６０および復号器
７０の基本構成を示すブロック回路図である。この第３
図の符号器６０は、減算器６１、非線形量子化器６２、
加算器６３および予測器６４を有して構成されており、
例えば１サンプル８ビツトのディジタル入力信号は、減
算器６１に供給されて、予測器６４からの予測データが
減算され、予測誤差データあるいは差分データとなる。

減算器６１からの予測誤差データは、非線形量子化器６
２に送られて、所定の圧縮特性の下での非線形量子化処
理が行われる。非線形量子化器６２においては、上記８
ビツトの入力データが例えば４ビツトのデータにビット
圧縮され、この量子化されたデータは、出力端子６６を
介して取り出されるとともに、代表値設定回路６５によ
り８ビツトのデータにビット伸長されて加算器６３に送
られる。加算器６３には、予測器６４からの予測データ
が供給されて上記代表値設定回路６５からのデータと加
算され、この加算出力が予測器６４に供給されている。

すなわち、この符号器６０は、いわゆるフィードバック
型の差分処理回路あるいは予測符号化処理回路の構成と
なっている。

次に、出力端子６６からの例えば４ビツトの出力データ
は、伝送路を介して伝送され、あるいは記憶手段に対し
ての書込み、読出しが行われた後、復号器７０によって
予測復号化処理が施される。

すなわち、復号器７０の入力端子７１には、上記伝送さ
れ、あるいは読出された上記例えば４ビツトのデータが
供給されている。この入力データは代表値設定回路７３
に送られ、この代表値設定回路７３によって、上記非線
形量子化器７２の圧縮特性の逆関数に相当する伸長特性
の下での伸長処理が施される。代表値設定回路７３から
の出力データは、加算器７４に送られ、予測器７５から
の予測データと加算されることによって、上記差分処理
の逆処理となる積分処理あるいは和分処理が施され、出
力端子７６より例えば８ビツトのデータとして取り出さ
れる。この出力データは、上記符号器６０に供給される
８ビ、７トの入力データに対応するものである。

Ｄ４発明が解決しようとする問題点 ところで、このような予測符号化装置において、入力信
号の勾配が大きく予測誤差が大となるとき、いわゆる過
負荷状態となるときには、受信側（記録の続出し側）の
ｉｋ号器で積分等を行って得られる信号に一種の波形歪
が生じていわゆる過負荷ノイズとなり、再現性が低下す
る。すなわち、一般に非線形量子化器６２の量子化ステ
・ノブ幅は入力レベルが大きいほど粗くなっているが、
特に伝送ビットレートを大幅に下げようとするときには
、大レベル入力時の量子化ステップ幅が極端に太きくな
って量子化誤差が増大し、この誤差が伝播されることに
よって複合化された信号の立ち上がりや立ち下がりのエ
ツジ部分がなまったものとなり、ビデオ信号の場合には
画質の劣化となって表れてしまうことになる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり
、予測符号化の際の予測誤差が大となるときく過負荷時
）にも、良好な信号伝送が可能で、過負荷ノイズを軽減
可能な予測符号化装置を提供することを目的とする。

Ｅ０問題点を解決するための手段 本発明の予測符号化装置は、少なくとも減算器と、非線
形量子化器と、予測器とを有し、上記減算器により入力
データ信号と上記予測器からの予測データ信号との誤差
をとり、この予測誤差出力を上記非線形量子化器に送っ
て非線形量子化処理を行う予測符号化装置において、上
記非線形量子化器を、互いに異なる圧縮特性を有する複
数の非線形量子化回路にて構成し、上記予測誤差出力の
レベルを検出するレベル検出回路を八け、このレベル検
出回路により検出された上記予測誤差出力のレベルに応
じて上記複数の非線形量子化回路の中のいずれか１個を
切換選択することを特徴としている。

Ｆ１作用 予測誤差の大きさあるいはレベルに応じて、非線形量子
化器の圧縮特性が切換選択されるから、予測誤差が大き
くなっても量子化誤差の増大を有効に防止でき、過負荷
入力時の信号劣化等の悪影響を防止できる。

Ｇ、実施例 遥＝４＝ 第１図は、本発明の一実施例を示すブロック回路図であ
る。この第１図において、予（り符号化装置１０は、減
算器１１、非線形量子化器１２、加算器１３および予測
器１４を少なくともをし、さらに非線形量子化器１２か
らの出力レベルを検出しスイッチ切換制御信号を出力す
るレベル検出スイッチ制御回路部１日を有している。ま
た、非線形量子化器１２からの出力は代表値設定部１５
を介して加算器１３に送られている。非線形量子化器１
２は、互いに異なる特性の複数の、例えばｎ個の非線形
量子化回路１２ａ、１２ｂ・・・１２ｎから成り、これ
らの非線形量子化回路１２ａ〜１２ｎの圧縮特性として
は、例えば、大入力レベルに対する量子化ステップ幅に
ついて、回路１２ａの量子化ステップ幅が最も粗く　（
圧縮率が大きく）、回路１２ｂ・・・１２ｎとなるに従
ってステップ幅が細かく　（圧縮率が小さく）なるよう
に設定されている。代表値設定部１５は、これらｎ個の
非線形量子化回路１２ａ、１２ｂ・・・１２ｎにそれぞ
れ対応する代表値設定回路１５ａ、１５ｂ・・・１５ｎ
から成っている。すなわち、代表値設定回路１５ａは、
非線形量子化回路１２ａの圧縮特性の逆関数となる伸長
特性を有し、以下同様に、代表値設定回路１５ｂ・・・
１．５　ｎの各伸長特性は、非線形量子化器１２ｂ・・
・１２ｎの各圧縮特性のそれぞれ逆関数となっている。

さらに、レベル検出スイッチ制御回路部１８は、遅延回
１１１８Ｄとスイッチ切換制御回路１８Ｓとから成って
いる。

この第１図の予測符号化装置１ｏにおいて、減算３１１
に（Ｊ（給された入力データ信号は、予測器１４からの
予測データが減算されていわゆる予測誤差データとなり
、非線形量子化器１２に送られる。非線形量子化器１２
は、上記ｎ個の非線形量子化回路１２ａ、１２ｂ・・・
１２ｎの中のいずれかが切換スイッチ１２Ｓによって切
換選択されるようになっており、選択された非線形量子
化回路からの出力データは、出力端子１６を介して取り
出されるとともに、代表値設定部１５に送られている。

この代表値設定部１５は、上記ｎ個の代表値設定回路１
５ａ、１５ｂ・・・１５ｎの中のいずれかが切換スイッ
チ１５Ｓによって切換選択されるようになっている。選
択された代表値設定回路からの出力データは、加算器１
３に送られ、加算器１３において予測器１４からの予測
データと加算された後、予測器１４に送られる。

また、非線形量子化器１２からの出力データは、レベル
検出スイッチ制御回路部１８に送られている。このレベ
ル検出スイッチ制御回路部１８においては、非線形量子
化器１２からの出力データの大きさあるいはレベルを検
出し、この検出されたレベルに応じて、スイッチ切換制
御回路１８Ｓが上記非線形量子化器１２内のスイッチ１
２Ｓや上記代表値設定部１５内のスイッチ１５Ｓを切換
制御するようになっている。

すなわち、非線形量子化器１２内の各非線形量子化回路
１２ａ、１２ｂ・・・１２ｎの各圧縮特性、特に大入力
レベルに対する量子化ステップ幅について、上述のよう
に、回路１２ａの量子化ステップ幅が最も粗く、回路１
２ｂ・・・１２ｎとなるに従って細かくなるような設定
となっている場合に、通常時、すなわち予測誤差がある
程度小さい間は、圧縮率の大きな非線形量子化回路１２
ａ側の回路を切換選択するようにしておき、入力信号の
変化幅が大となって予測誤差が大きくなるときに、非線
形量子化回路１２ｎ側に向かって切換スイッチ１２Ｓを
切換制御してゆくことにより、量子化誤差を小さく抑え
ることができる。このとき、同時に切換スイッチＬ５Ｓ
も同様に順次切換制御していることは勿論である。

なお、レベル検出スイッチ切換制御回路部１８の遅延回
路Ｌ８Ｄは、レベル検出時の次の時点でスイッチ１２Ｓ
や１５Ｓが切換制御されるように、切換タイミング制御
を行うためのものである。

このようにして、入力レベルに応じて圧縮特性が切換制
御される非線形量子化器１２の切換スイッチ１２ｓから
の出力、すなわち予測符号化処理出力は、出力端子１６
を介して取り出され、また、レベル検出スイッチ制御回
路部１８からのスイッチ切換制御信号は、出力端子１９
を介して取り出される。これらの出力信号は、伝送路を
介して伝送され、あるいは記憶手段にたいして書込み、
読出しされた後、例えば第２図に示すような予測復号化
装置２０に送られて、復号化処理される。

この第２図において、入力端子２１には、上記予測符合
化装置１ｏの出方端子１６がらの出力信号が伝送等され
たものが供給されている。この入力信号は、代表値設定
部２２に送られて、上記非線形量子化器１２における非
線形量子化処理（圧縮処理）の逆の処理（伸長処理）が
施される。すなわち、この代表値設定部２２は、上記ｎ
個の非線形量子化回路１２ａ〜１２ｎにそれぞれ対応す
るｎ個の代表値設定回路２２ａ〜２２ｎを有し、これら
の回路２２ａ〜２２ｎのうちの１個が、切換スイッチ２
２Ｓによって切換選択されるようになっている。この切
換スイッチ２２３は、上記出力端子１９から出方され伝
送等されて入力端子２３に供給されたスイッチ切換制御
信号によって、切換制御される。したがって、これらの
代表値設定回路２２ａ〜２２ｎのうち、上記予測符号化
装置１０における非線形量子化回路１２ａ〜１２ｎのう
ちの選択された１個と対応する特性のｌ　ＩＩＮの代表
値設定回路が、切換スイッチ２２Ｓによって切換選択さ
れる。次に、代表値設定部２２がらの出力は、加算器２
４に送られて予測器２５がらの予測データ信号と加算さ
れることによって、復号化され、出力端子２６を介して
取り出される。

なお、本発明は、上記実施例のみに限定されるものでは
なく、例えば、予測符号化処理に先立ってアダマール変
換符号化等の直交変換符号化処理を施すようにしてもよ
い。この場合には、直交変換された信号系列の複数の成
分（例えばいわゆるシーケンシ）毎にそれぞれ予測符号
化を行うことが必要とされ、また、復号化の際には、上
記各成分（シーケンシ）毎にそれぞれ予測復号化を行う
とともに、予測復号化処理された複数成分の信号系列に
対して、いわゆるアダマール逆変換を行うことが必要と
される。

ト１６発明の効果 本発明の予測符号化装置によれば、予測誤差の大きさあ
るいはレベルに応じて、非線形量子化器の複数の圧縮特
性の内の最適のものが切換選択され、例えば、通常時の
予測誤差が小さいときには圧縮率の大きな非線形量子化
を行い、予測誤差が大きい過負荷状態時には、圧縮率が
小さくとも大入力レベルに対する量子化ステップ幅の比
較的細かい非線形量子化が行うことにより、量子化誤差
の増大を有効に防止でき、過負荷入力時の信号劣化等の
悪影響を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック回路図、第２
図は第１図の予測符合化装置に対する予測復号化装置の
一例を示すブロック回路図、第３図は従来例を説明する
ためのブロック回路図である。 １１・・・減算器 １２・・・非線形量子化器 １２ａ〜１２ｎ・・・非線形量子化回路１２Ｓ、１５Ｓ
・・・切換スイッチ １３・・・加算器 １４・・・予池１器 １５・・・代表値設定部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少なくとも減算器と、非線形量子化器と、予測器とを有
   し、上記減算器により入力データ信号と上記予測器から
   の予測データ信号との誤差をとり、この予測誤差出力を
   上記非線形量子化器に送って非線形量子化処理を行う予
   測符号化装置において、上記非線形量子化器を、互いに
   異なる圧縮特性を有する複数の非線形量子化回路にて構
   成し、上記予測誤差出力のレベルを検出するレベル検出
   回路を設け、 このレベル検出回路により検出された上記予測誤差出力
   のレベルに応じて上記複数の非線形量子化回路の中のい
   ずれか１個を切換選択することを特徴とする予測符号化
   装置。