JP2632805B2 - Encoding method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は符号化方法、特に零レベル近傍の発生頻度が
高く、且つ、絶対値の大なるレベルの発生頻度が低い発
生頻度分布を示すデータを符号化方法に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an encoding method, and more particularly, to data showing an occurrence frequency distribution in which the occurrence frequency near a zero level is high and the occurrence frequency of a level having a large absolute value is low. Is related to the encoding method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

零レベル近傍の発生頻度が高く、且つ、絶対値の大な
るレベルの発生頻度が低い発生頻度分布を示すデータと
しては例えば、ビデオ信号を予測符号化したデータ、オ
ーデイオ信号レベルを示すデータ等が考えられている。As the data indicating the occurrence frequency distribution in which the occurrence frequency near the zero level is high and the occurrence frequency of the level having a large absolute value is low, for example, data obtained by predictively encoding a video signal, data indicating an audio signal level, and the like are considered. Have been.

ところで、ビデオ信号を予測符号化する方式を具現化
した装置として、例えばデジタル型VTRなどが知られて
いる。そして、この種の装置では、情報量の多い画像信
号などを磁気テープ等の記録媒体に記録するために、画
像情報の相関性を利用して伝送帯域の圧縮化を図ってい
る。By the way, as a device embodying a method of predictive encoding a video signal, for example, a digital VTR is known. In this type of apparatus, in order to record an image signal having a large amount of information on a recording medium such as a magnetic tape, the transmission band is compressed using the correlation of the image information.

しかし、通常の磁気記録装置では、非常に低い周波数
や直流成分の記録・再生を行うことは困難である。これ
を、デジタル型VTRの記録・再生原理に基いて詳述する
と、次のとおりである。However, it is difficult for ordinary magnetic recording devices to record and reproduce very low frequencies and DC components. This will be described in detail below based on the recording / reproducing principle of a digital VTR.

磁気テープに対する記録・再生は回転シリンダに取り
付けられた数個のヘツドを介して行われているが、通常
用いられているヘツドは磁束の時間変化分（微分値）を
電圧に変換して検出しているので、直流分ないし低周波
成分は再生されにくいことになる。しかもヘツドは常に
高速回転しているので、ヘツドへの信号供給およびヘツ
ドからの信号受信はシリンダに取り付けられたロータリ
ートランスを介して行われており、これがために、信号
の直流（DC）成分は伝送されないことになる。Recording / reproducing to / from a magnetic tape is performed via several heads attached to a rotating cylinder, but the head usually used converts the time change (differential value) of magnetic flux into voltage and detects it. Therefore, the DC component or the low frequency component is hardly reproduced. Moreover, since the head is constantly rotating at a high speed, the signal supply to the head and the reception of the signal from the head are performed through a rotary transformer attached to the cylinder, so that the direct current (DC) component of the signal is It will not be transmitted.

そこで、帯域圧縮された画像データについてはそのま
ま記録することなく、例えば疑似ランダムパターンを用
いてスクランブル化し、直流成分を抑圧して記録・再生
がなされている。しかし、この場合にも、スクランブル
された画像データには僅かながらも直流成分が含まれて
いるので、かかる直流成分の伝送が不可能な系において
は、低い周波数成分の記録パターンを再生する際には検
出誤りが数多く生じることになる。このような誤り率の
増加は、その結果として、画質の劣化を招来するという
不都合を生ずる。Therefore, the band-compressed image data is not recorded as it is, but is scrambled using, for example, a pseudo-random pattern, and the recording / reproduction is performed while suppressing the DC component. However, also in this case, the DC data is slightly contained in the scrambled image data. Therefore, in a system where transmission of such a DC component is impossible, when a recording pattern of a low frequency component is reproduced, Causes many detection errors. Such an increase in the error rate results in a disadvantage that image quality is deteriorated.

また、種々のDCフリー変調方式も知られているが例え
ば８−10変換など直流成分を持たない変換方式では冗長
度が増して伝送ビツトレートが増大し、もって高密度記
録を達成し難いという欠点がある。Also, various DC-free modulation methods are known, but a conversion method having no DC component, such as 8-10 conversion, has the disadvantage that redundancy increases and the transmission bit rate increases, thereby making it difficult to achieve high-density recording. is there.

そこで上述の欠点を解決するために本出願人はレベル
の絶対値が小さいデータ信号に対し、CDS値の小なる符
号を割当てる方式を提案した。（特開昭59−221086号）
この符号化方式について以下説明する。In order to solve the above-mentioned drawbacks, the present applicant has proposed a method of assigning a code having a small CDS value to a data signal having a small absolute value of the level. (JP-A-59-221086)
This encoding method will be described below.

第２図は、予測符号化器の一構成例を示す図でる。こ
こで、11は入力画像データ信号Diから予測値信号Ｐを差
し引いて予測誤差信号Ｅを送出する減算器、12は予測誤
差信号Ｅを導入して後述する出力データ信号D₀（例えば
４ビツト）を送出する量子化器、13は量子化器12に対し
て逆特性を有する代表値設定器、14は予測器15からの出
力信号を入力側に帰還させて代表値信号Ｒと加え合わ
せ、これにより積分機能を実行するための加算器、16は
代表値設定器13と加算器14と予測器15とから成り、予測
値信号Ｐを送出する局部複合器である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a predictive encoder. Here, reference numeral 11 denotes a subtractor for subtracting the prediction value signal P from the input image data signal Di to send out a prediction error signal E, and 12 denotes an output data signal D ₀ (for example, 4 bits) which introduces the prediction error signal E and which will be described later. , A representative value setter 13 having an inverse characteristic to the quantizer 12, and a feedback signal 14 from the predictor 15 to the input side, which is added to the representative value signal R. , An adder 16 for executing the integration function, and a local compounder which comprises a representative value setter 13, an adder 14, and a predictor 15, and sends out a predicted value signal P.

次に、量子化器12の入出力特性を第３図を用いて説明
する。すなわち、第３図は、予測誤差信号Ｅのレベルと
出力データ信号D₀のビツト構成との関係を示す表であ
る。Next, the input / output characteristics of the quantizer 12 will be described with reference to FIG. That is, FIG. 3 is a table showing the relationship between the bit configuration of a level and the output data signal D ₀ of the prediction error signal E.

第３図に示したCDS（Codeword,Digital Sum）とは、
出力ビツトパターンD0の各ビツトにおけるレベル「１」
を“＋1"とし、レベル「０」を“−1"としたときに、単
一符号内における各ビツトの総和を表わす。従って、
「１」の数の和と「０」の数の和のそれぞれ等しいとき
には、CDSは零となる。The CDS (Codeword, Digital Sum) shown in Fig. 3 is
Level "1" in each bit of output bit pattern D0
Is "+1" and level "0" is "-1", and represents the sum of each bit in a single code. Therefore,
When the sum of the numbers “1” and the sum of the numbers “0” are respectively equal, the CDS becomes zero.

予測誤差信号Ｅは、第４図に示すように、画像の相関
性に基づき“0"付近に大きな頻度分布を持つという統計
的性質が知られている。そこで、予測誤差信号Ｅの小さ
な範囲に対してはCDSの絶対値が小さくなるよう符号を
割り当て、他方、予測誤差信号Ｅの大きなところでは、
CDSの絶対値が大きくなるような符号を割り当てようと
いうものである。It is known that the prediction error signal E has a large frequency distribution near "0" based on the correlation of the image, as shown in FIG. Therefore, a code is assigned to a small range of the prediction error signal E so that the absolute value of the CDS is small.
This is to assign a code that increases the absolute value of the CDS.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところで上述の如き構成にあっては量子化器12の特性
によってはDC抑圧の効果が十分でない場合がある。一般
に予測符号化器に於ける量子化器12の特性は非線型であ
り、例えば第５図に示す如く設定される。第５図に示す
様に一般にレベルの絶対値の大きい部分では量子化ステ
ツプは粗く設定されており、１つの量子化ステツプ内の
レベルに着目すれば発生頻度の差はそれ程大きくないこ
とになる。但しこの場合でもレベルが特に大きな絶対値
を持つ部分、例えば量子化ステツプ番号±７の発生確率
はかなり低く設定されるのが一般的であり１の連続、０
の連続等が発生する可能性は小さくなっている。By the way, in the above configuration, the effect of DC suppression may not be sufficient depending on the characteristics of the quantizer 12. Generally, the characteristics of the quantizer 12 in the predictive encoder are non-linear, and are set, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the quantization step is generally set roughly in a portion where the absolute value of the level is large, and the difference in the frequency of occurrence is not so large if attention is paid to the level in one quantization step. However, even in this case, the occurrence probability of a part having a particularly large absolute value of the level, for example, the quantization step number ± 7, is generally set to be very low.
Is less likely to occur.

また、吹抜敬彦著「画像のデイジタル信号処理」初版
３刷（日刊工業社）の第133頁６〜18行目に記載の様
に、画像の性質からある時刻の予測誤差E_iと、次の時刻
の予測誤差E_i+1の間には負の相関があるといわれてい
る。つまりE_iとE_i+1との正負は異なることが多い。この
ため上述の構成に於いて例えばＥは＋n,−ｎ（ｎは整
数）という値が連続して発生する確率が高いため、CDS
値は正負一方向のみが連続して発生することが起こり
得、CDS値を連続して積分したDSV（Digital Sum Valu
e）の値が小さくならないことがあった。Also, as described on 133 page 6-18 line Fukinuki Takashi彦著"digital signal processing of the image" first edition 3 Printing (Nikkan Kogyo Ltd.), the time that the nature of the image and the prediction error E _i, the following It is said that there is a negative correlation between the time prediction errors E _{i + 1} . That it is often differ sign of E _i and E _{i + 1.} For this reason, in the above-described configuration, for example, E has a high probability that values + n, -n (n is an integer) are continuously generated.
It is possible that only one positive and negative direction occurs continuously, and the DSV (Digital Sum Valu
The value of e) did not always decrease.

本発明は上述の如き問題に鑑み、符号化されたデータ
の直流成分を更に効果的に抑圧することのできる符号化
方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-described problems, and has as its object to provide an encoding method that can more effectively suppress a DC component of encoded data.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

斯かる目的下において、本発明の符号化方法にあって
は、零レベル近傍の発生頻度が高く、且つ、絶対値の大
なるレベルの発生頻度が低い発生頻度分布を示すデータ
を符号化するに際し、絶対値の小さいレベルに対応する
データに対してCDS値の小さい符号を割り当てると共
に、該割り当てに際しては、符号化される各データの示
すレベルの正負を前記符号のCDS値の正負に一致させる
もしくは符号化される各データの示すレベルの正負を前
記符号のCDS値の正負と反対にすることを特徴とする。For this purpose, in the encoding method of the present invention, when encoding data indicating an occurrence frequency distribution in which the occurrence frequency near the zero level is high and the occurrence frequency of the level having a large absolute value is low. A code having a small CDS value is assigned to data corresponding to a level having a small absolute value, and at the time of the assignment, the sign of the level indicated by each data to be encoded is made to match the sign of the CDS value of the code or The sign of the level indicated by each data to be encoded is opposite to the sign of the CDS value of the code.

〔作 用〕(Operation)

上述の如くすることにより、CDS値の正負のデータが
交互に発生する可能性が高くなり全体としてDC成分が抑
圧されることになる。By doing so, the possibility of positive and negative data of the CDS value occurring alternately increases, and the DC component is suppressed as a whole.

〔実施例〕〔Example〕

本発明の一実施例について以下説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.

本実施例に於いては全体の構成としては第２図に示す
構成を採用する。この時の本実施例による量子化器12の
入出力特性を第１図に示す。In this embodiment, the configuration shown in FIG. 2 is adopted as the entire configuration. FIG. 1 shows the input / output characteristics of the quantizer 12 according to the present embodiment at this time.

前述した様に前後の予測誤差E_i,E_i+1には負の相関が
あるのでＥの正負に符号化データのCDS値の正負を対応
させる。例えば第１図に示した様に予測誤差Ｅが正のと
きは符号化データのCDS値も正、予測誤差Ｅが負のとき
は符号化データのCDS値も負とすればDSV値を更に小さく
できる。As described above, since the preceding and following prediction errors E _i and E _{i + 1} have a negative correlation, the sign of E corresponds to the sign of the CDS value of the encoded data to the sign of E. For example, as shown in FIG. 1, when the prediction error E is positive, the CDS value of the encoded data is also positive, and when the prediction error E is negative, the CDS value of the encoded data is also negative. it can.

尚、上述の例にあって予測誤差Ｅが負のときに符号化
データのCDS値を正にする様構成しても同様の効果が得
られるのは勿論である。またCDS値の等しい符号を入れ
替えても同様の効果が得られる。It should be noted that the same effect can be obtained by configuring the CDS value of the encoded data to be positive when the prediction error E is negative in the above-described example. The same effect can be obtained by exchanging codes having the same CDS value.

更に上述の実施例に於いては零レベル近傍の発生頻度
が高く且つ、絶対値の大なるレベルの発生頻度が低い発
生頻度を示すデータとして、ビデオ信号を予測差分化し
たデータを例にとって説明したが、他のデータについて
も同様の発生頻度分布が呈するものであれば本発明を適
用して同様の効果が得られるものである。Further, in the above-described embodiment, as an example of data indicating a frequency of occurrence near the zero level that is high and a frequency of occurrence of a level having a large absolute value is low, data obtained by predicting and subtracting a video signal has been described as an example. However, the same effects can be obtained by applying the present invention as long as the same occurrence frequency distribution is exhibited for other data.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明した様に本発明によれば、極めて効果的に直
流成分を抑圧することのできる符号化方法が得られる。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an encoding method capable of suppressing a DC component extremely effectively.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明の一実施例としての符号化システムの量
子化器の入出力特性を示す図、 第２図は本発明の実施例に係る量子化器の構成を示す
図、 第３図は第２図に於ける量子化器の従来の入出力特性を
示す図、 第４図は第１図に於ける予測誤差データの発生頻度分布
を示す図、 第５図は量子化器の非線性特性の一例を示す図である。 11は加算器、12は量子化器、13は代表値設定器、14は加
算器、15は予測器、である。FIG. 1 is a diagram showing input / output characteristics of a quantizer of an encoding system as one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a quantizer according to an embodiment of the present invention, FIG. FIG. 4 is a diagram showing the conventional input / output characteristics of the quantizer in FIG. 2, FIG. 4 is a diagram showing the occurrence frequency distribution of the prediction error data in FIG. 1, and FIG. It is a figure showing an example of a linear characteristic. 11 is an adder, 12 is a quantizer, 13 is a representative value setter, 14 is an adder, and 15 is a predictor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長沢 健一 川崎市高津区下野毛770番地 キヤノン 株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭55−80939（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−54506（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Kenichi Nagasawa 770 Shimonoge, Takatsu-ku, Kawasaki Canon Inc. Tamagawa Works (56) References JP-A-55-80939 (JP, A) JP-A-54-54506 ( JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】零レベル近傍の発生頻度が高く、且つ、絶
対値の大なるレベルの発生頻度が低い発生頻度分布を示
すデータを符号化する方法であって、 絶対値の小さいレベルに対応するデータに対してCDS値
の小さい符号を割り当てると共に、 該割り当てに際しては、符号化される各データの示すレ
ベルの正負を前記符号のCDS値の正負に一致させるもし
くは符号化される各データの示すレベルの正負を前記符
号のCDS値の正負と反対にすることを特徴とする符号化
方法。1. A method for encoding data showing an occurrence frequency distribution in which the occurrence frequency near a zero level is high and the occurrence frequency of a level having a large absolute value is low, corresponding to a level having a small absolute value. A code with a small CDS value is assigned to data, and at the time of the assignment, the sign of the level indicated by each data to be encoded is made to match the sign of the CDS value of the code or the level indicated by each data to be encoded. The sign of the code is opposite to the sign of the CDS value of the code.