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JPH0553417B2 - - Google Patents
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JPH0553417B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0553417B2
JPH0553417B2 JP4132487A JP4132487A JPH0553417B2 JP H0553417 B2 JPH0553417 B2 JP H0553417B2 JP 4132487 A JP4132487 A JP 4132487A JP 4132487 A JP4132487 A JP 4132487A JP H0553417 B2 JPH0553417 B2 JP H0553417B2
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JP
Japan
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signal
quantization
quantizer
quantized
input signal
Prior art date
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JP4132487A
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Norio Suzuki
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to US07/161,143 priority patent/US4852125A/en
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明はテレビ信号をデイジタル化して差分符
号化伝送する差分符号化装置に用いる適応量子化
器に関する。 [従来の技術] 一般に、この種の差分符号化装置の量子化器で
は、画像の入力信号がnビツトの場合、入力信号
と予測信号との差分信号は、n+1ビツト以上と
なる。このため、差分信号を量子化して出力する
量子化器は、少なくとも、n+1ビツトの信号を
あらかじめ定められたレベル数の量子化レベルに
変換する必要がある。このとき、平坦部の量子
化、雑音や過負荷等の劣化を目立たなくするため
には、多くの量子化レベル数が必要であつた。 従来は、この欠点を改良する方法として、入力
信号をあらかじめ振幅制限してから、差分符号化
を行なうようにして、入力信号と予測信号とから
差信号を求める減算器、及び量子化出力と予測信
号とから局部復号信号を求める加算器の演算をn
ビツトのモジユロー演算で行ない、量子化器はn
ビツトの差信号に対して量子化を行なう技術があ
る(例えばBostelmannの折返し量子化器でその
内容はドイツ特許公報2405534に示される。)。 [発明が解決しようとする問題点] ところが、上述した従来のBostelmannの折返
し量子化器では、量子化による量子化雑音が加わ
つても、局部復号信号(入力信号に量子化雑音を
加算したものと同じ値)が入力信号の有するダイ
ナミツクレンジを越えないように、あらかじめ入
力信号をダイナミツクレンジより最大の量子化雑
音の振幅値だけ小さい範囲に振幅制限してから、
差分符号化を行なう必要があり、局部復号信号し
たがつて受信側の復号信号には振幅制限された信
号が出力される。このため、最大の量子化雑音の
振幅が大きい場合には、振幅制限を受ける範囲も
大きくなつてしまい、その結果、復号される信号
はそれだけダイナミツクレンジの制限を受ける欠
点があつた。 そこで、本発明の技術的課題は、上記欠点に鑑
み、振幅制限を受けない入力信号と同等のダイナ
ミツクレンジを有する復号信号を得ることができ
る量子化器を提供することである。 [問題点を解決するための手段] 本発明によれば、入力信号と予測信号との差分
信号を折り返し量子化の方法を用いて量子化して
符号化伝送する差分符号化装置の量子化器におい
て、前記入力信号のダイナミツクレンジの上限と
該上限から前記量子化器の最大量子化雑音だけ小
さい値の範囲及び下限と該下限から前記最大量子
化雑音だけ大きい値の範囲に対して、前記上限ま
たは下限に近いところは細かく離れたところは粗
くなるように定められた特性にしたがつて、前記
入力信号を量子化変換して変換信号を出力する手
段と、前記差分信号と前記変換信号とから、前記
差分信号を前記量子化器の特性で量子化して量子
化信号を求め、量子化により前記量子化信号に加
えられる量子化雑音と前記変換信号で示される量
子化された入力信号のレベルとを加算した値が前
記ダイナミツクレンジを越えるか否かを判定し、
越える恐れがある場合には、ダイナミツクレンジ
を越えないように、前記量子化信号の代りに、近
傍の量子化レベルの信号を量子化信号として選択
して出力する手段とを備え、入力信号を振幅制限
しなくても折り返し量子化を用いて差分符号化が
行えることを特徴とする適応量子化器が得られ
る。 [実施例] 次に、本発明について図面を参照にして説明す
る。 第1図は本発明の一実施例の構成を示すブロツ
ク図である。入力端子1に入力されたnビツト、
例えばn=8の入力信号Xは、減算器2と変換回
路3とへ供給される。量子化器4の量子化特性
が、正負対称で最大の量子化雑音の振幅をΔMX
とする。 変換回路3では、入力信号Xが2の補数で表わ
される時、2n-1−ΔMX-1から上限の2n-1−1まで
の上限範囲又は下限の−2n-1から−2n-1+ΔMX
までの下限範囲のいずれかである場合は、Xの値
をあらかじめ定められた量子化特性Aにより量子
化した変換信号を出力する。 一方、いずれの範囲にも含まれない中間の範囲
の場合には、変換回路3は中間範囲であることを
示す変換信号を出力して量子化器4へ供給する。
例えば、ΔMXが32の場合、入力信号Xを下限及
び上限からΔ=0,1,2,4,8,16,24,32
のレベル以上離れた16種類のレベルの信号に量子
化し、変換信号として4bitの信号を出力する。即
ち、上限が127で、下限が−128の場合には、この
上限から0,1,2,4,8,16,24、及び32だ
け離れた127,126,125,123,119,111,103,
及び95のレベルに量子化され、また、下限から
0,1,2,4,8,16,24,及び32だけ離れた
−128,−127,−126,−124,−120,−112,−104,

96のレベルに量子化される。中間範囲は上限及び
下限のレベル(127)(−128)から32離れたレベ
ル、即ち、95及び−96レベルのいずれかの信号に
量子化する。このように、変換信号は入力信号X
のレベルをあらわしており、入力信号Xが中間範
囲にある限り、量子化雑音が最大(ΔMX=32)
のときでも、復号信号はダイナミツクレンジを越
えないことが判る。 変換回路3の変換特性の一例を表−1に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an adaptive quantizer used in a differential encoding device that digitizes a television signal and differentially encodes and transmits it. [Prior Art] Generally, in the quantizer of this type of differential encoding device, when the input signal of an image is n bits, the difference signal between the input signal and the predicted signal is n+1 bits or more. Therefore, the quantizer that quantizes and outputs the difference signal needs to convert at least the n+1 bit signal into a predetermined number of quantization levels. At this time, a large number of quantization levels were required in order to make quantization of flat areas and deterioration such as noise and overload less noticeable. Conventionally, as a method to improve this drawback, the input signal is amplitude-limited in advance and then differential encoding is performed, and a subtractor is used to obtain a difference signal from the input signal and the predicted signal, and a quantized output and the predicted signal are used. The operation of the adder to obtain the locally decoded signal from the signal is
The quantizer is n
There is a technique for quantizing a bit difference signal (for example, Bostelmann's folding quantizer, the contents of which are shown in German Patent Publication No. 2405534). [Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional Bostelmann folding quantizer described above, even if quantization noise due to quantization is added, the locally decoded signal (the input signal plus the quantization noise) In order to prevent the input signal (the same value) from exceeding the dynamic range of the input signal, the input signal is limited in amplitude to a range smaller than the dynamic range by the amplitude value of the maximum quantization noise, and then
It is necessary to perform differential encoding, and an amplitude-limited signal is output as the locally decoded signal and therefore the decoded signal on the receiving side. For this reason, when the amplitude of the maximum quantization noise is large, the range to which the amplitude is limited also becomes large, and as a result, the decoded signal has the disadvantage that the dynamic range is limited accordingly. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above drawbacks, it is a technical object of the present invention to provide a quantizer capable of obtaining a decoded signal having a dynamic range equivalent to that of an input signal not subject to amplitude limitations. [Means for Solving the Problems] According to the present invention, in a quantizer of a differential encoding device that quantizes and encodes a difference signal between an input signal and a predicted signal using a folding quantization method and transmits the encoded signal. , the upper limit of the dynamic range of the input signal, the range of values smaller than the upper limit by the maximum quantization noise of the quantizer, and the lower limit and the range of values larger by the maximum quantization noise from the lower limit. or means for outputting a converted signal by quantizing the input signal in accordance with a predetermined characteristic such that the area close to the lower limit is fine and the area far from the input signal is coarse, and the difference signal and the converted signal are , quantize the difference signal using the characteristics of the quantizer to obtain a quantized signal, and calculate the quantization noise added to the quantized signal by quantization and the level of the quantized input signal indicated by the converted signal. Determine whether the added value exceeds the dynamic range,
If there is a possibility that the dynamic range will be exceeded, the input signal is An adaptive quantizer characterized in that differential encoding can be performed using folded quantization without amplitude limitation is obtained. [Example] Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of the present invention. n bits input to input terminal 1,
For example, an input signal X with n=8 is supplied to the subtracter 2 and the conversion circuit 3. The quantization characteristic of quantizer 4 is symmetrical with positive and negative values, and the amplitude of the maximum quantization noise is ΔMX.
shall be. In the conversion circuit 3 , when the input signal -1 +ΔMX
If the value of X is within the lower limit range, a converted signal obtained by quantizing the value of On the other hand, in the case of an intermediate range that is not included in any of the ranges, the conversion circuit 3 outputs a conversion signal indicating that it is an intermediate range, and supplies it to the quantizer 4.
For example, if ΔMX is 32, input signal
The signal is quantized into signals with 16 different levels that are more than the level of , and a 4-bit signal is output as a converted signal. That is, if the upper limit is 127 and the lower limit is -128, then 127, 126, 125, 123, 119, 111, which are 0, 1, 2, 4, 8, 16, 24, and 32 away from this upper limit 103,
and -128, -127, -126, -124, -120, -112, −104,

Quantized to 96 levels. The intermediate range is quantized to a level 32 away from the upper and lower levels (127) (-128), ie, either 95 or -96 levels. In this way, the converted signal is the input signal
represents the level of quantization noise (ΔMX = 32) as long as the input signal
It can be seen that even when , the decoded signal does not exceed the dynamic range. Table 1 shows an example of the conversion characteristics of the conversion circuit 3.

【表】【table】

【表】 減算器2は、nビツトの入力信号Xと予測器5
から供給されるnビツトの予測信号X^とをnビツ
トのモジユロー演算による減算を行なつて、nビ
ツトの差分信号Eを出力し、量子化器4へ供給す
る。 量子化器4では、あらかじめ定められた量子化
特性にしたがつて、nビツトの差分信号Eを量子
化して、量子化レベルを表わす量子化信号Qを出
力する。但し、量子化による量子化雑音Δq=Q
−Eを入力信号に加算した値(これは局部復号信
号Y=X^+Qに一致する値)が、nビツトの入力
信号Xのダイナミツクレンジの上限又は下限を越
えるおそれがある場合は、1つ上又は1つ下等の
近傍の量子化レベルの信号を量子化信号Qとして
出力し、入力信号Xに量子化雑音を加算した値X
+Δq(=X^+Q)が、上限又は下限を越えないよ
うに適応的に量子化を行なう。尚、量子化器4に
は、入力信号Xそのものは供給されないが、変換
信号から適応的な量子化を行なう判定に必要な範
囲の量子化された入力信号Xの情報を得られる。
例えば、変換信号が、2n-1−1−4の時、差分信
号Eに対する量子化出力信号QがQiで、量子化雑
音Δqiが6である場合、X+Δqiはダイナミツクレ
ンジを越えるが、1つ下の量子化レベルQi-1では
量子化雑音Δqi-1=Qi-1−Eは通常負となり、X
+Δqi-1は、ダイナミツクレンジを越えない。そ
こで、量子化出力としては1つ下の量子化レベル
の信号を量子化信号Qとして出力する。 入力信号Xに量子化雑音Δqを加算した値が入
力信号のダイナミツクレンジを越えないように、
差分信号Eを適応的に量子化した量子化信号Q
は、量子化器4から出力されて符号変換回路7と
加算器6とへ供給される。符号変換回路7は、量
子化信号Qから量子化レベルを表わす符号に変換
し、同期信号等符号化伝送に必要な情報と多重化
して伝送路符号に変換して出力端子8から、出力
する。 加算器6では、量子化信号Qと予測信号X^とを
加算して、局部復号信号Y(=X^+Q)を求めて
予測器5へ供給する。適応量子化によつて、局部
復号信号Yは入力信号Xの有するnビツトのダイ
ナミツクレンジを越えないように量子化信号Qが
選択されているため、加算器6はnビツトのモジ
ユロー演算を行なつてnビツトの局部復号信号を
出力する。 予測器5は、局部復号信号Yからあらかじめ定
められた予測特性にしたがつて、次の標本化時刻
のnビツトの予測信号X^を求めて出力し、加算器
6と減算器2とへ供給する。 次に量子化器4の具体的な例について説明す
る。量子化器4は、4.5ビツト(符号変換回路7
では2サンプルをまとめて9ビツトで符号化す
る。)のミツドトレツド型21レベルで、量子化ス
テツプは0,1,2,3,4,6,8,12,16,
20,24で、最大(最小)量子化レベルは96(−96)
となる。差分信号Eに対する量子化出力Qを表−
2に示す量子化特性とする。
[Table] The subtracter 2 uses the n-bit input signal X and the predictor 5.
It subtracts the n-bit prediction signal X^ supplied from the n-bit prediction signal X^ by an n-bit modulo operation, outputs an n-bit difference signal E, and supplies it to the quantizer 4. The quantizer 4 quantizes the n-bit difference signal E according to predetermined quantization characteristics and outputs a quantized signal Q representing the quantization level. However, quantization noise due to quantization Δ q =Q
-E to the input signal (this value matches the local decoded signal Y=X^+Q) is likely to exceed the upper or lower limit of the dynamic range of the n-bit input signal A signal with a nearby quantization level, such as one higher or one lower, is output as a quantized signal Q, and the value X is obtained by adding quantization noise to the input signal X.
Quantization is performed adaptively so that +Δ q (=X^+Q) does not exceed the upper or lower limit. Note that although the input signal X itself is not supplied to the quantizer 4, information on the quantized input signal X in the range necessary for determining whether to perform adaptive quantization can be obtained from the converted signal.
For example, when the conversion signal is 2 n-1 -1-4, the quantized output signal Q for the difference signal E is Q i , and the quantization noise Δ qi is 6, then X + Δ qi exceeds the dynamic range. However, at the next lower quantization level Q i-1 , the quantization noise Δ qi-1 = Q i-1 −E is usually negative, and X
qi-1 does not exceed the dynamic range. Therefore, as the quantization output, a signal at the next lower quantization level is output as the quantization signal Q. To ensure that the value obtained by adding the quantization noise Δq to the input signal X does not exceed the dynamic range of the input signal,
Quantized signal Q that adaptively quantizes the difference signal E
is output from the quantizer 4 and supplied to the code conversion circuit 7 and the adder 6. The code conversion circuit 7 converts the quantized signal Q into a code representing the quantization level, multiplexes it with information necessary for coded transmission such as a synchronization signal, converts it into a transmission line code, and outputs the code from the output terminal 8. The adder 6 adds the quantized signal Q and the prediction signal X^ to obtain a locally decoded signal Y (=X^+Q), which is supplied to the predictor 5. Through adaptive quantization, the quantized signal Q is selected so that the locally decoded signal Y does not exceed the n-bit dynamic range of the input signal X, so the adder 6 performs an n-bit modulo operation. Then, an n-bit locally decoded signal is output. The predictor 5 calculates and outputs an n-bit predicted signal X^ of the next sampling time according to a predetermined prediction characteristic from the locally decoded signal Y, and supplies it to the adder 6 and the subtracter 2. do. Next, a specific example of the quantizer 4 will be explained. The quantizer 4 has 4.5 bits (code conversion circuit 7
Now, encode the two samples together with 9 bits. ), the quantization steps are 0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16,
20, 24, maximum (minimum) quantization level is 96 (-96)
becomes. The quantization output Q for the difference signal E is shown below.
The quantization characteristics are shown in 2.

【表】 適応量子化は次のように行なわれる。入力信号
Xに対する変換信号が正の値の2n-1−1−Δを示
している時、差分信号Eに対する量子化信号Qが
Qiであるとする。量子化雑音Δqi=Qi−EがΔ以
下の値である場合は、Qiをそのまま出力し、Δqi
がΔより大きい場合は、Δqi-j=Qi-j−EがΔ以下
となるような量子化信号Qi-jの中でQiに一番近傍
のものを選んで出力する。変換信号が負の値の−
2n-1+Δを示している時、Δqiが、−Δ以上の値で
ある場合はQiをそのまま出力し、−Δより小さい
場合はΔqi-jが−Δ以上となるような量子化信号
Qi+jを選んで出力する。最大量子化出力Q10より
1つ上の量子化信号QとしてはQ-10を用い、最
小量子化出力Q-10より1つ下の量子化信号とし
てはQ10を用いる。 ここで、Q10とQ-10との関係について説明す
る。折り返し量子化器を使用した符号化では、局
部復号信号を求める加算器と差分信号を求める減
算器は入力信号と同じダイナミツクレンジのビツ
ト数でモジユロー演算を行う。ダイナミツクレン
ジを越えた値はモジユロー演算により入力信号と
同じダイナミツクレンジの信号に置き換えられ
る。 例えば、2の補数で示される入力信号が8ビツ
トの場合(信号値が−128(10000000)から127
(01111111)の範囲)、通常の加算または減算の結
果が9ビツト表示で128(010000000)となるべき
演算を8ビツトのモジユロー演算で行うと、最上
位の1ビツト(0)は無視され、下位の8ビツト
だけで示される−128(10000000)の値と判断され
る。 量子化器4に入力される差分信号もモジユロー
演算で求められており、通常演算で128の時に、
モジユロー演算の差分信号は−128と判断される。
表2に示された量子化特性を有する量子化器4で
は、Q-10(−96)の量子化信号を出力する。通常
の演算で128から255の値を有する差分信号は量子
化器4の入力として、−128から−1の範囲の値と
判断され、−129から−256の差分信号は127から0
の範囲の値と判断される。即ち、ダイナミツクレ
ンジを越えた差分信号に対しては、0を中心とし
た量子化特性が+256または−256シフトした所を
中心とした量子化特性に移行して用いられること
を意味している。この結果として、Q10の1つ上
の量子化信号はQ-10であり、他方、Q-10の1つ
下の量子化信号はQ10であることが判る。 例えば、入力信号Xが−118であると変換回路
3で−27+8=−120に量子化されて4bitの1011
の変換信号が量子化器4に入力される。一方、差
分信号EとしてE=127が入力された場合量子化
特性によりQ10=96に量子化され量子化雑音Δq
Q10−E=−31となる。この場合X+Δqの演算は
Xの値としては変換信号の情報を用いてX+Δq
=−120−31が行なわれるがX+Δqがダイナミツ
クレンジの下限を越すか越すおそれがあるため量
子化出力QiとしてはQ10の1つ上の量子化特性と
してQ-10を選択する。この時、量子化雑音Δq
Q-10−E=33−256となるが局部復号信号を求め
る時n=8ビツトのモジユロー演算が行なわれる
ことを考慮すると、第2項の−256は除かれΔq
等価的に+33となる。したがつてX+Δqの値は
下限を越さなく、量子化器4はQ-10を量子化信
号として出力する。この時量子化雑音は高々33で
あるので局部復号信号は入力信号Xに近い値が得
られ大きな過負荷などは生じない。 次に、入力信号Xが−118で、差分信号Eが83
の場合について説明する。この差分信号Eを表2
に示された量子化特性にしたがつて量子化する
と、量子化信号はQ9(=72)となり、このとき、
量子化雑音(Δq=Q−E)は−9となる。入力
信号Xの変換信号は表1から−120の変換レベル
を有しており、変換回路3からは1011が量子化器
4に与えられる。 量子化器4では、この変換信号から入力信号X
は−120から−113の範囲の値の信号であり、最小
の変換レベルである−120の値から下限の−128か
らは8のレベル差があることを認識する。量子化
器4から量子化信号として72のレベル値を出力す
ると、量子化雑音は−9で、入力信号Xが有する
下限との最小レベル差の8よりも、その大きさが
大きく、ダイナミツクレンジの下限を越す恐れが
ある。即ち、局部復号信号には量子化雑音の−9
が加算されることになり、−129から−121の範囲
の値を取るため、下限の−128を越す可能性があ
る。 このように、下限を越す可能性がある場合に
は、量子化器4は、量子化信号Q9ではなく、1
つ上の量子化信号Q10を出力するような特性を有
している。この場合、量子化信号Q10は96であ
り、差分信号Eは83であるから、量子化雑音(Q
−E)は96−83=12となる。局部復号信号は量子
化雑音の12が加算され、−120+12から−113+12
の範囲の値の信号となる。したがつて、いずれの
場合にも、局部復号信号は下限の−128を越える
可能性はなく、正しい値が再現されることにな
る。 更に、入力信号Xが124で、差分信号Eが83で
ある場合について考察してみる。この場合、変換
信号は表1から125(0010)となり、量子化器4で
は、入力信号Xが124から125の範囲の値を有する
信号であることを認識する。一方、量子化器4に
おいて、差分信号Eを表2にしたがつて量子化す
ると、量子化信号はQ9(72)となり、量子化雑音
は−9となる。局部復号信号には、量子化雑音
(Q−E)の−9が加算され、124−9から125−
9の範囲の値をとることになり、上限の値127を
越える可能性は無い。したがつて、この場合に
は、72の値を量子化信号として、そのまま出力す
ることになる。 また、入力信号Xが124で、差分信号Eが62の
場合について説明する。この場合、変換信号は表
1から0010となり、量子化器4では入力信号Xは
124から125の範囲の値を有する信号であると判定
する。差分信号Eを表2にしたがつて量子化する
と、量子化信号はQ9(72)となり、量子化雑音は
10となる。局部復号信号には、量子化雑音の10が
加算される結果、124+10から125+10の範囲の値
を有する信号となり、上限の127を越える。 このように、上限を越すか越す可能性のある場
合には、量子化信号として、Q9ではなく、1つ
下の量子化信号であるQ8を出力するように、量
子化器4の特性が定められている。したがつて、
量子化器4の量子化信号はQ8(52)となり、値が
62の差分信号Eに対し52の量子化信号を出力する
と、量子化雑音(Q−E)は−10となる。局部復
号信号には、量子化雑音の−10が加算され、124
−10から125−10の範囲の値を有する信号が出力
される。この場合、上限の127を越える可能性は
無く、正しい値が再現される。 最後に、入力信号Xが−96から95までの範囲の
場合について説明する。この場合、変換信号は
0111から1000に変換される。差分信号Eに応じ
て、量子化器4で加えられる最大量子化雑音(Q
−E)は±32の範囲であるため、局部復号信号は
−96±32から95±32の範囲となり、局部復号信号
は量子化雑音の影響のために、ダイナミツクレン
ジ(−128〜127)を越えることは起こらないた
め、量子化器4は表2に示された量子化特性にし
たがつて、差分信号Eを量子化して、量子化信号
を出力する。 変換信号が4ビツトで表わされる場合、n=8
ビツトの差分信号に対する適応量子化器4は、ア
ドレスが12ビツトで出力が8ビツトのROM
(Read Only Memory)を用いて、上述に示し
た判定を行なう適応量子化特性をあらかじめ
ROMに書き込んでおき、アドレスに対応する値
を読み出すことにより構成できる。現在のIC技
術ではアドレスが12ビツトで出力が4ビツトでア
クセススピードが35nsee程度のROMであり、こ
れを用いると量子化器4が簡単に構成できる。 尚、ここに示した実施例に限定することはな
く、量子化変換した入力信号と差分信号とから適
応的に量子化を行なう構成であれば種々の構成が
考えられる。 上記した実施例は、適応量子化器のみについて
説明したが、この量子化器によつて量子化された
符号は第1図の加算器6と予測器5との組み合わ
せと同様に構成を有する復号器を受信側に備える
ことにより復号できる。より具体的に言えば、受
信側では、まず、送られてきた伝送路信号を分離
して、符号化伝送に必要な情報と量子化レベルを
あらわす符号とを得る。量子化レベルをあらわす
符号は符号逆変換回路へ送られ、この符号逆変換
回路で符号逆変換を行い、量子化信号が得られ
る。得られた量子化信号は送信側の量子化器4か
ら出力された量子化信号と同じ値の量子化信号で
復号信号を得るために、加算器に送られる。加算
器では、符号逆変換回路からの量子化信号と予測
器からの予測信号とをモジユロー加算して復号信
号を得る。結果として、この復号信号は送信側の
局部復号信号と同じになる。したがつて、受信側
の構成については、ここでは、詳述しない。 [発明の効果] 以上説明したように、本発明は、入力信号と量
子化雑音との関係から適応的に量子化を行なうこ
とにより、あらかじめ入力信号に振幅制限を加え
なくても、入力信号と同じビツト数のモジユロー
演算で差分符号化の処理を実現することができる
から復号される信号は、振幅制限を受けていない
ので、入力信号と同等のダイナミツクレンジを得
ることができる効果がある。 また、変換回路で、入力信号を量子化器で必要
な情報のみを抜き出した変換信号に変換してから
量子化器に供給しているため、入力信号を変換信
号としてそのまま入力する場合より、量子化器の
構成を簡単化できる効果がある。
[Table] Adaptive quantization is performed as follows. When the converted signal for input signal X shows a positive value of 2 n-1 -1-Δ, the quantized signal Q for difference signal E is
Suppose that Q i . If the quantization noise Δ qi = Q i −E is less than Δ, Q i is output as is and Δ qi
is larger than Δ, the one closest to Q i is selected and output from among the quantized signals Q ij such that Δ qi-j =Q ij −E is less than or equal to Δ. If the conversion signal has a negative value -
2 When n-1 +Δ is shown, if Δ qi is greater than or equal to -Δ, Q i is output as is, and if it is smaller than -Δ, Δ qi-j is greater than or equal to -Δ. signal
Select Q i+j and output. Q -10 is used as the quantized signal Q that is one level higher than the maximum quantized output Q 10 , and Q 10 is used as the quantized signal Q that is one level lower than the minimum quantized output Q -10 . Here, the relationship between Q 10 and Q -10 will be explained. In encoding using a folding quantizer, an adder for obtaining a locally decoded signal and a subtracter for obtaining a difference signal perform modulo operations using the same number of dynamic range bits as the input signal. A value exceeding the dynamic range is replaced by a signal of the same dynamic range as the input signal by a modulo operation. For example, if the input signal expressed in two's complement is 8 bits (signal value is -128 (10000000) to 127
(range of (01111111)), when the result of normal addition or subtraction is 128 (010000000) in 9-bit representation, when an 8-bit modulo operation is performed, the most significant bit (0) is ignored and the lower The value is determined to be -128 (10000000), which is indicated by only 8 bits. The difference signal input to the quantizer 4 is also obtained by modulo calculation, and when it is 128 in normal calculation,
The difference signal of the modulo operation is determined to be -128.
The quantizer 4 having the quantization characteristics shown in Table 2 outputs a quantized signal of Q -10 (-96). In normal calculations, a difference signal with a value of 128 to 255 is input to the quantizer 4, and is determined to be a value in the range of -128 to -1, and a difference signal of -129 to -256 is determined to be a value in the range of -127 to 0.
It is determined that the value is within the range of . In other words, for differential signals exceeding the dynamic range, the quantization characteristic centered at 0 is shifted to the quantization characteristic centered at +256 or -256 shifted. . As a result, it can be seen that the quantized signal one above Q 10 is Q -10 , while the quantized signal one below Q -10 is Q 10 . For example, if the input signal
The converted signal is input to the quantizer 4. On the other hand, when E = 127 is input as the difference signal E, it is quantized to Q 10 = 96 due to the quantization characteristics, and the quantization noise Δ q =
Q 10 −E=−31. In this case, the calculation of X + Δ q uses the information of the conversion signal as the value of X.
=-120-31, but since there is a possibility that X+ Δq exceeds or exceeds the lower limit of the dynamic range, Q -10 is selected as the quantization output Q i as a quantization characteristic one higher than Q 10 . At this time, the quantization noise Δ q is
Q -10 -E = 33 - 256, but considering that n = 8-bit modulo operation is performed when obtaining the local decoded signal, -256 in the second term is removed and Δ q is equivalently +33. Become. Therefore, the value of X+Δ q does not exceed the lower limit, and the quantizer 4 outputs Q −10 as a quantized signal. At this time, since the quantization noise is at most 33, the locally decoded signal has a value close to the input signal X, and no large overload occurs. Next, the input signal X is -118 and the difference signal E is 83
The case will be explained below. Table 2 shows this difference signal E.
When quantized according to the quantization characteristics shown in , the quantized signal becomes Q 9 (=72), and at this time,
The quantization noise (Δ q =Q−E) is −9. The conversion signal of the input signal X has a conversion level of -120 from Table 1, and the conversion circuit 3 provides a conversion level of 1011 to the quantizer 4. The quantizer 4 converts this converted signal into an input signal X
is a signal with a value in the range of -120 to -113, and it is recognized that there is a level difference of 8 from the minimum conversion level of -120 to the lower limit of -128. When the quantizer 4 outputs a level value of 72 as a quantized signal, the quantization noise is -9, which is larger than the minimum level difference of 8 from the lower limit of the input signal There is a risk that the lower limit of is exceeded. In other words, the locally decoded signal contains -9 of quantization noise.
will be added, and since it takes a value in the range of -129 to -121, there is a possibility that the lower limit of -128 will be exceeded. In this way, if there is a possibility that the lower limit is exceeded, the quantizer 4 outputs the quantized signal Q1 instead of 9.
It has the characteristic of outputting a higher quantized signal Q10 . In this case, the quantization signal Q 10 is 96 and the difference signal E is 83, so the quantization noise (Q
-E) becomes 96-83=12. The local decoded signal has quantization noise of 12 added to it, which changes from −120+12 to −113+12.
The signal has a value in the range of . Therefore, in any case, there is no possibility that the locally decoded signal exceeds the lower limit of -128, and the correct value will be reproduced. Furthermore, consider the case where the input signal X is 124 and the difference signal E is 83. In this case, the converted signal is 125 (0010) from Table 1, and the quantizer 4 recognizes that the input signal X is a signal having a value in the range of 124 to 125. On the other hand, when the quantizer 4 quantizes the difference signal E according to Table 2, the quantized signal becomes Q 9 (72) and the quantization noise becomes -9. -9 of quantization noise (Q-E) is added to the locally decoded signal, and 124-9 to 125-
It will take a value in the range of 9, and there is no possibility of exceeding the upper limit of 127. Therefore, in this case, the value of 72 will be output as is as a quantized signal. Also, a case where the input signal X is 124 and the difference signal E is 62 will be explained. In this case, the converted signal is 0010 from Table 1, and in the quantizer 4, the input signal X is
It is determined that the signal has a value in the range of 124 to 125. When the difference signal E is quantized according to Table 2, the quantized signal becomes Q 9 (72), and the quantization noise is
It becomes 10. Quantization noise of 10 is added to the locally decoded signal, resulting in a signal having a value in the range of 124+10 to 125+10, which exceeds the upper limit of 127. In this way, when the upper limit is exceeded or there is a possibility that it will be exceeded, the characteristics of the quantizer 4 are changed so that Q8 , which is the next lower quantized signal, is output as the quantized signal instead of Q9 . is determined. Therefore,
The quantized signal of quantizer 4 is Q 8 (52), and the value is
If 52 quantized signals are output for 62 differential signals E, the quantization noise (Q-E) will be -10. A quantization noise of −10 is added to the locally decoded signal, resulting in 124
A signal having a value in the range -10 to 125-10 is output. In this case, there is no possibility of exceeding the upper limit of 127, and the correct value will be reproduced. Finally, the case where the input signal X is in the range from -96 to 95 will be explained. In this case, the converted signal is
Converts from 0111 to 1000. The maximum quantization noise (Q
-E) is in the range of ±32, so the locally decoded signal is in the range of -96±32 to 95±32, and the locally decoded signal is within the dynamic range (-128 to 127) due to the influence of quantization noise. Therefore, the quantizer 4 quantizes the difference signal E according to the quantization characteristics shown in Table 2, and outputs a quantized signal. If the converted signal is represented by 4 bits, n=8
The adaptive quantizer 4 for the bit difference signal is a ROM with a 12-bit address and an 8-bit output.
(Read Only Memory) is used to set the adaptive quantization characteristics for making the above-mentioned judgment in advance.
It can be configured by writing it into ROM and reading the value corresponding to the address. The current IC technology is a ROM with a 12-bit address, a 4-bit output, and an access speed of about 35nsee, and using this ROM can easily configure the quantizer 4. Note that the present invention is not limited to the embodiment shown here, and various configurations can be considered as long as the configuration is such that adaptive quantization is performed from the quantized input signal and the difference signal. In the above embodiment, only the adaptive quantizer was explained, but the code quantized by this quantizer can be decoded with the same configuration as the combination of adder 6 and predictor 5 in FIG. can be decoded by equipping the receiver with a receiver. More specifically, on the receiving side, first, the transmitted transmission path signal is separated to obtain information necessary for encoded transmission and a code representing the quantization level. The code representing the quantization level is sent to a code inverse conversion circuit, which performs code inverse conversion to obtain a quantized signal. The obtained quantized signal is sent to an adder in order to obtain a decoded signal with a quantized signal having the same value as the quantized signal output from the quantizer 4 on the transmitting side. The adder performs modulus addition of the quantized signal from the code inverse conversion circuit and the predicted signal from the predictor to obtain a decoded signal. As a result, this decoded signal will be the same as the locally decoded signal on the transmitting side. Therefore, the configuration of the receiving side will not be described in detail here. [Effects of the Invention] As explained above, the present invention adaptively performs quantization based on the relationship between the input signal and quantization noise, so that the input signal and Since the differential encoding process can be realized using modulo calculations with the same number of bits, the decoded signal is not subject to amplitude limitations, so it is possible to obtain the same dynamic range as the input signal. In addition, since the conversion circuit converts the input signal into a converted signal that extracts only the information necessary for the quantizer and then supplies it to the quantizer, the quantization is faster than when inputting the input signal as a converted signal. This has the effect of simplifying the configuration of the converter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の構成を示すブロツク図であ
る。 1……入力端子、2……減算器、3……変換回
路、4……量子化器、5……予測器、6……加算
器、7……符号変換回路、8……出力端子。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention. 1... Input terminal, 2... Subtractor, 3... Conversion circuit, 4... Quantizer, 5... Predictor, 6... Adder, 7... Code conversion circuit, 8... Output terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 入力信号と予測信号との差分信号を折り返し
量子化の方法を用いて量子化して符号化伝送する
差分符号化装置の量子化器において、前記入力信
号のダイナミツクレンジの上限と該上限から前記
量子化器の最大量子化雑音だけ小さい値の範囲及
び下限と該下限から前記最大量子化雑音だけ大き
い値の範囲に対して、前記上限または下限に近い
ところは細かく離れたところは粗くなるように定
められた特性にしたがつて、前記入力信号を量子
化変換して変換信号を出力する手段と、前記差分
信号と前記変換信号とから、前記差分信号を前記
量子化器の特性で量子化して量子化信号を求め、
量子化により前記量子化信号に加えられる量子化
雑音と前記変換信号で示される量子化された入力
信号のレベルとを加算した値が前記ダイナミツク
レンジを越えるか否かを判定し、越える恐れがあ
る場合には、ダイナミツクレンジを越えないよう
に、前記量子化信号の代りに、近傍の量子化レベ
ルの信号を量子化信号として選択して出力する手
段とを備え、入力信号を振幅制限しなくても折り
返し量子化を用いて差分符号化が行えることを特
徴とする適応量子化器。
1. In a quantizer of a differential encoding device that quantizes and encodes and transmits a differential signal between an input signal and a predicted signal using a folding quantization method, the upper limit of the dynamic range of the input signal and the above-mentioned For the range and lower limit of values that are smaller than the maximum quantization noise of the quantizer, and the range of values that are larger than the maximum quantization noise from the lower limit, areas close to the upper or lower limit are fine and areas further away are coarse. means for quantizing and converting the input signal according to predetermined characteristics to output a converted signal; and quantizing the difference signal from the difference signal and the conversion signal according to the characteristics of the quantizer. Find the quantized signal,
Determine whether or not the sum of quantization noise added to the quantized signal by quantization and the level of the quantized input signal indicated by the converted signal exceeds the dynamic range, and determine whether there is a risk of exceeding the dynamic range. In some cases, the input signal may be amplitude limited by means for selecting and outputting a signal at a nearby quantization level as a quantization signal instead of the quantization signal so as not to exceed the dynamic range. An adaptive quantizer characterized in that differential encoding can be performed using folded quantization even without the use of folded quantization.
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