JPH07249995A - データ符号化装置 - Google Patents
データ符号化装置Info
- Publication number
- JPH07249995A JPH07249995A JP3954194A JP3954194A JPH07249995A JP H07249995 A JPH07249995 A JP H07249995A JP 3954194 A JP3954194 A JP 3954194A JP 3954194 A JP3954194 A JP 3954194A JP H07249995 A JPH07249995 A JP H07249995A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- probability
- symbol
- data
- arithmetic
- occurrence
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Color Television Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数ビットの入力データを一括処理すること
により符号化および復号化の処理速度の高速化を図る。 【構成】 Nビットの入力データにおけるシンボル系列
の発生確率を規定されたマルコフモデルに対して求め、
入力データに応じた領域を入力されたシンボル列に対し
て一括して割り当てる。また、確率推定値の更新におい
て、優勢シンボル列の正規化では全ての劣勢シンボルの
確率推定値を更新し、劣勢シンボル列の正規化では符号
化された劣勢シンボルのみ確率推定値を更新する。
により符号化および復号化の処理速度の高速化を図る。 【構成】 Nビットの入力データにおけるシンボル系列
の発生確率を規定されたマルコフモデルに対して求め、
入力データに応じた領域を入力されたシンボル列に対し
て一括して割り当てる。また、確率推定値の更新におい
て、優勢シンボル列の正規化では全ての劣勢シンボルの
確率推定値を更新し、劣勢シンボル列の正規化では符号
化された劣勢シンボルのみ確率推定値を更新する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば画像通信装置や
画像記憶装置等におけるデータ符号化装置の構成に関す
る。
画像記憶装置等におけるデータ符号化装置の構成に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より画像を対象としたエントロピー
符号化としてMH,MMR符号化が提案され、ファクシ
ミリ等で実用化されている。また、2値画像およびカラ
ー画像の画像符号化方式として高い圧縮効率が実現でき
る算術符号器が考案され(IBMJournal of Research and
Development Vol.32, No.6, Nov.1988)、2値画像符
号化標準(JBIG)に採用されている。
符号化としてMH,MMR符号化が提案され、ファクシ
ミリ等で実用化されている。また、2値画像およびカラ
ー画像の画像符号化方式として高い圧縮効率が実現でき
る算術符号器が考案され(IBMJournal of Research and
Development Vol.32, No.6, Nov.1988)、2値画像符
号化標準(JBIG)に採用されている。
【0003】算術符号器は、符号化対象とするデータに
対してマルコフモデルを規定し、マルコフモデルの状態
により符号化データの発生確率を推定し、推定された発
生確率の大きさに応じて数直線を分割し符号語を生成す
るものである。推定した発生確率の大きいシンボルを優
勢シンボル(More Probable Simbol:MPS)とし、発生確率
の小さいシンボルを劣勢シンボル(Less Probable Simbo
l:LPS)として、既に符号化されたシンボルに対してマル
コフモデルの状態から次に発生するシンボルを予測し、
予測が的中した場合はMPSの発生確率を数直線の領域
幅として与え、予測がはずれた場合はLPSの発生確率
を数直線の領域幅として与え、数直線上の領域分割を行
い、領域の存在する位置を符号語として出力する符号化
装置である。
対してマルコフモデルを規定し、マルコフモデルの状態
により符号化データの発生確率を推定し、推定された発
生確率の大きさに応じて数直線を分割し符号語を生成す
るものである。推定した発生確率の大きいシンボルを優
勢シンボル(More Probable Simbol:MPS)とし、発生確率
の小さいシンボルを劣勢シンボル(Less Probable Simbo
l:LPS)として、既に符号化されたシンボルに対してマル
コフモデルの状態から次に発生するシンボルを予測し、
予測が的中した場合はMPSの発生確率を数直線の領域
幅として与え、予測がはずれた場合はLPSの発生確率
を数直線の領域幅として与え、数直線上の領域分割を行
い、領域の存在する位置を符号語として出力する符号化
装置である。
【0004】以下に符号化の具体例に沿って説明する。
ただし、ここでは2値シンボル1ビットの符号化を想定
している。
ただし、ここでは2値シンボル1ビットの符号化を想定
している。
【0005】はじめに、0.0から1.0までの数直線
を定義し、現在割り当てられている領域の幅(オージェ
ント)をAとして、割り当てられている領域の最下端を
Cとする。符号化前の初期値としてC=0.0、A=
1.0として符号化を開始する。 数直線の領域をMP
Sの発生確率pとLPSの発生確率qとすると、優勢シ
ンボルの発生確率と劣勢シンボルの発生確率の和は1と
なるので、p+q=1となる。シンボルをiビット符号
化した時点のオージェントAおよび下端Cは、シンボル
sがMPSのときは、 Ai=p・Ai-1=(1−q)・Ai-1 Ci=Ci-1 シンボルsがLPSのときは、 Ai=q・Ai-1 Ci=Ci-1+(1−q)・Ai-1 となる。このとき、q・Ai-1の演算には乗算が要求さ
れるが、この乗算を避けるためにq・Ai-1に発生確率
に応じた固定値Qをテーブルとして持ち、テーブルから
固定値Qを選択することにより演算を簡略する減算型算
術符号が考案されている。
を定義し、現在割り当てられている領域の幅(オージェ
ント)をAとして、割り当てられている領域の最下端を
Cとする。符号化前の初期値としてC=0.0、A=
1.0として符号化を開始する。 数直線の領域をMP
Sの発生確率pとLPSの発生確率qとすると、優勢シ
ンボルの発生確率と劣勢シンボルの発生確率の和は1と
なるので、p+q=1となる。シンボルをiビット符号
化した時点のオージェントAおよび下端Cは、シンボル
sがMPSのときは、 Ai=p・Ai-1=(1−q)・Ai-1 Ci=Ci-1 シンボルsがLPSのときは、 Ai=q・Ai-1 Ci=Ci-1+(1−q)・Ai-1 となる。このとき、q・Ai-1の演算には乗算が要求さ
れるが、この乗算を避けるためにq・Ai-1に発生確率
に応じた固定値Qをテーブルとして持ち、テーブルから
固定値Qを選択することにより演算を簡略する減算型算
術符号が考案されている。
【0006】したがって、AiおよびCiは、シンボルs
がMPSのときは、 Ai=Ai-1−Q Ci=Ci-1 シンボルsがLPSのときは、 Ai=Q Ci=Ci-1+(Ai-1−Q) と近似されている。
がMPSのときは、 Ai=Ai-1−Q Ci=Ci-1 シンボルsがLPSのときは、 Ai=Q Ci=Ci-1+(Ai-1−Q) と近似されている。
【0007】また、確率推定テーブルの固定値Qに関し
て特開昭63−76525、特開平2−285774が
考案されている。
て特開昭63−76525、特開平2−285774が
考案されている。
【0008】算術符号器では、上記した演算をシンボル
sが終了するまで繰り返し、演算結果Cが符号語として
出力される。CはオージェントAの下端点であり、Cの
位置は一意に求められるので符号語として成立する。し
かしながら、上記した演算を繰り返すとAiは小さくな
り、演算精度が十分でなくなる。そのため、Aが1/2
を下回ったときにAが1/2以上になるようにAを2倍
する操作(正規化)を行うことにより演算精度を保証
し、このときAを2倍すると同時にCも2倍することに
より符号化の定義も保たれる。
sが終了するまで繰り返し、演算結果Cが符号語として
出力される。CはオージェントAの下端点であり、Cの
位置は一意に求められるので符号語として成立する。し
かしながら、上記した演算を繰り返すとAiは小さくな
り、演算精度が十分でなくなる。そのため、Aが1/2
を下回ったときにAが1/2以上になるようにAを2倍
する操作(正規化)を行うことにより演算精度を保証
し、このときAを2倍すると同時にCも2倍することに
より符号化の定義も保たれる。
【0009】高能率圧縮符号化である算術符号器をカラ
ー画像(階調画像)、マルチカラー画像(限定色画像)
に適用する場合、従来では、図5に示すように1画素N
ビットで表現されているデータ(MCP)を2値系列変
換を行った後、2値のシンボルsを符号化する上述した
2値算術符号器により符号化を行っている。
ー画像(階調画像)、マルチカラー画像(限定色画像)
に適用する場合、従来では、図5に示すように1画素N
ビットで表現されているデータ(MCP)を2値系列変
換を行った後、2値のシンボルsを符号化する上述した
2値算術符号器により符号化を行っている。
【0010】図5において、11は1画素Nビットで表
現される画像データMCPを記憶する遅延器であり、1
2は既に符号化済みのデータからマルコフモデルを規定
し、マルコフモデルの状態からコンテクストCXを出力
するコンテクスト生成回路であり、14は階調画像や限
定色画像を表現する入力データMCPから2値データB
Dに変換する2値系列変換器である。2値系列変換器と
して、シフトレジスタにより構成できるパラレル/シリ
アル変換器でも良いし、特開平2−285774にある
ようなマルチカラー画像に特定の2値の符号語を割り当
てることもできる。13はコンテクスト生成回路12か
ら出力されるコンテクストと2値系列変換器14からの
2値データBDを入力し符号語CODEを出力する2値
算術符号器である。
現される画像データMCPを記憶する遅延器であり、1
2は既に符号化済みのデータからマルコフモデルを規定
し、マルコフモデルの状態からコンテクストCXを出力
するコンテクスト生成回路であり、14は階調画像や限
定色画像を表現する入力データMCPから2値データB
Dに変換する2値系列変換器である。2値系列変換器と
して、シフトレジスタにより構成できるパラレル/シリ
アル変換器でも良いし、特開平2−285774にある
ようなマルチカラー画像に特定の2値の符号語を割り当
てることもできる。13はコンテクスト生成回路12か
ら出力されるコンテクストと2値系列変換器14からの
2値データBDを入力し符号語CODEを出力する2値
算術符号器である。
【0011】上述したように、カラー画像およびマルチ
カラー画像に対する高能率のエントロピー符号器として
算術符号器が用いられている。算術符号は符号化対象画
素の周辺画素を参照画素とするマルコフモデルを規定
し、コンテクストを生成することにより、画像の隣接す
る画素の相関を利用できるので高い圧縮率を実現してい
る。
カラー画像に対する高能率のエントロピー符号器として
算術符号器が用いられている。算術符号は符号化対象画
素の周辺画素を参照画素とするマルコフモデルを規定
し、コンテクストを生成することにより、画像の隣接す
る画素の相関を利用できるので高い圧縮率を実現してい
る。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の従来技
術では、算術符号器の加減算処理を1ビット毎に行うた
めに、符号化においては符号語CODEが確定するまで
次の算術符号処理が実行できない。また、復号化におい
ても同様にデータの復号が完了するまで、次のCODE
の算術復号処理を開始できない。したがって、従来の算
術符号器・復号器の構成では、処理の高速化を実現する
ことが難しい。
術では、算術符号器の加減算処理を1ビット毎に行うた
めに、符号化においては符号語CODEが確定するまで
次の算術符号処理が実行できない。また、復号化におい
ても同様にデータの復号が完了するまで、次のCODE
の算術復号処理を開始できない。したがって、従来の算
術符号器・復号器の構成では、処理の高速化を実現する
ことが難しい。
【0013】算術演算にパイプライン処理を導入し、算
術符号化・復号化の処理を高速化する方式も可能である
が、従来の算術符号器において1ビットのデータを符号
化および復号化する毎に算術符号器の確率推定テーブル
の更新を行うため、確率推定テーブルの更新を検出し、
更新が行われたときに処理を中断し確率推定テーブルの
更新後の結果を用いて、演算を再実行することが必要と
なり、パイプライン処理を実現する障害となっている。
術符号化・復号化の処理を高速化する方式も可能である
が、従来の算術符号器において1ビットのデータを符号
化および復号化する毎に算術符号器の確率推定テーブル
の更新を行うため、確率推定テーブルの更新を検出し、
更新が行われたときに処理を中断し確率推定テーブルの
更新後の結果を用いて、演算を再実行することが必要と
なり、パイプライン処理を実現する障害となっている。
【0014】そこで、本発明ではエントロピー符号化の
高い符号化効率を維持しつつ、処理の高速化を実現でき
るデータ符号化装置を提供することを目的としている。
高い符号化効率を維持しつつ、処理の高速化を実現でき
るデータ符号化装置を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のデータ符号化装置は、画像などのデータを
複数ビットまとめて処理するデータ符号化装置におい
て、入力データを記憶する遅延器と、遅延器に記憶され
た入力データからマルコフモデルを規定し符号化対象と
なるデータの入力前の状態を示すコンテクスト(CX)
を生成するコンテクスト生成回路と、入力データとコン
テクストから符号語を出力する多値算術符号器から構成
されることを特徴とする。
め、本発明のデータ符号化装置は、画像などのデータを
複数ビットまとめて処理するデータ符号化装置におい
て、入力データを記憶する遅延器と、遅延器に記憶され
た入力データからマルコフモデルを規定し符号化対象と
なるデータの入力前の状態を示すコンテクスト(CX)
を生成するコンテクスト生成回路と、入力データとコン
テクストから符号語を出力する多値算術符号器から構成
されることを特徴とする。
【0016】また、復号化において、多値算術復号器か
らの復号データを記憶する遅延器と、遅延器に記憶され
た復号データからマルコフモデルを規定し符号化対象と
なるデータの入力前の状態を示すコンテクストを生成す
るコンテクスト生成回路と、符号語とコンテクストを入
力し元データを復号する多値算術復号器から構成される
ことを特徴とする。
らの復号データを記憶する遅延器と、遅延器に記憶され
た復号データからマルコフモデルを規定し符号化対象と
なるデータの入力前の状態を示すコンテクストを生成す
るコンテクスト生成回路と、符号語とコンテクストを入
力し元データを復号する多値算術復号器から構成される
ことを特徴とする。
【0017】また、シンボルの発生する確率を確率推定
テーブルに記憶する確率推定テーブルと、入力データに
応じてシンボルの確率推定値を生成するための状態遷移
を記憶する遷移先テーブルと、入力データと過去の優勢
シンボル列の履歴と算術符号の正規化条件により確率推
定テーブルのインデクスを出力する確率更新装置からな
る上記多値算術符号器において、Nビットの入力データ
の発生する確率を場合分けし、各場合の発生確率を示す
インデクスを記憶する複数のインデクスメモリと、入力
データの中の最も出現する確率推定値の高いシンボル列
を記憶する優勢シンボル列メモリと、Nビットのデータ
とシンボル列の発生確率を入力し符号語を出力する複数
シンボル算術符号演算装置から構成されることを特徴と
する。
テーブルに記憶する確率推定テーブルと、入力データに
応じてシンボルの確率推定値を生成するための状態遷移
を記憶する遷移先テーブルと、入力データと過去の優勢
シンボル列の履歴と算術符号の正規化条件により確率推
定テーブルのインデクスを出力する確率更新装置からな
る上記多値算術符号器において、Nビットの入力データ
の発生する確率を場合分けし、各場合の発生確率を示す
インデクスを記憶する複数のインデクスメモリと、入力
データの中の最も出現する確率推定値の高いシンボル列
を記憶する優勢シンボル列メモリと、Nビットのデータ
とシンボル列の発生確率を入力し符号語を出力する複数
シンボル算術符号演算装置から構成されることを特徴と
する。
【0018】また、Nビットのデータの(2のN乗−
1)個の劣勢シンボル列の発生する確率推定値と、最も
発生する確率の高い優勢シンボル列と、符号化対象デー
タを入力し発生確率に応じた数直線の位置を演算し符号
語を出力する上記複数シンボル算術符号演算装置を有す
ることを特徴とする。
1)個の劣勢シンボル列の発生する確率推定値と、最も
発生する確率の高い優勢シンボル列と、符号化対象デー
タを入力し発生確率に応じた数直線の位置を演算し符号
語を出力する上記複数シンボル算術符号演算装置を有す
ることを特徴とする。
【0019】また、上記多値算術符号器および多値算術
復号器において、入力されたシンボルの発生確率に応じ
てシンボルに割り当てられる数直線の長さが1/2を下
回り正規化処理を行うときに、優勢シンボル列による正
規化時には全ての劣勢シンボルの確率推定値を更新する
手段と、劣勢シンボル列による正規化時には発生した劣
勢シンボル列の確率推定値を更新する手段により構成さ
れる確率更新装置を有することを特徴とする。
復号器において、入力されたシンボルの発生確率に応じ
てシンボルに割り当てられる数直線の長さが1/2を下
回り正規化処理を行うときに、優勢シンボル列による正
規化時には全ての劣勢シンボルの確率推定値を更新する
手段と、劣勢シンボル列による正規化時には発生した劣
勢シンボル列の確率推定値を更新する手段により構成さ
れる確率更新装置を有することを特徴とする。
【0020】
【実施例】以下に説明する本発明のデータ符号化装置に
おける入力データは、Nビットで1画素の色コードを表
現するマルチカラー画像に限定して好ましい実施例を示
している。また、Nビットで1画素を表現する階調画
像、バイト単位でキャラクタを表現するデータに本発明
を適用できる。本実施例では、特に1画素のビット数を
2ビット、4色の色コードを表現するものとして説明し
ている。
おける入力データは、Nビットで1画素の色コードを表
現するマルチカラー画像に限定して好ましい実施例を示
している。また、Nビットで1画素を表現する階調画
像、バイト単位でキャラクタを表現するデータに本発明
を適用できる。本実施例では、特に1画素のビット数を
2ビット、4色の色コードを表現するものとして説明し
ている。
【0021】図3は本発明を適用したデータ符号化装置
の実施例構成である。1はマルチカラー画像の入力画素
MCP101を記憶する遅延器であり、ラインバッファ
などにより実現できる。2は遅延器1により記憶された
既に符号化済みの画素データを入力しマルコフモデルの
コンテクストCX103を出力するコンテクスト生成回
路である。コンテクスト生成回路2では入力画素MCP
に対して相関の強い画素によりマルコフモデルを規定し
遅延器から入力されるDP102の状態に応じてコンテ
クストを生成する。3は入力画素MCPを表現するシン
ボル列とコンテクスト103を入力し複数ビットのシン
ボル列に対して発生確率を推定し算術符号化する多値算
術符号器である。多値算術符号器3から出力されたCO
DE104は画像記憶装置の場合メモリに記憶され、画
像通信装置の場合には伝送路に送出される。
の実施例構成である。1はマルチカラー画像の入力画素
MCP101を記憶する遅延器であり、ラインバッファ
などにより実現できる。2は遅延器1により記憶された
既に符号化済みの画素データを入力しマルコフモデルの
コンテクストCX103を出力するコンテクスト生成回
路である。コンテクスト生成回路2では入力画素MCP
に対して相関の強い画素によりマルコフモデルを規定し
遅延器から入力されるDP102の状態に応じてコンテ
クストを生成する。3は入力画素MCPを表現するシン
ボル列とコンテクスト103を入力し複数ビットのシン
ボル列に対して発生確率を推定し算術符号化する多値算
術符号器である。多値算術符号器3から出力されたCO
DE104は画像記憶装置の場合メモリに記憶され、画
像通信装置の場合には伝送路に送出される。
【0022】次に、復号化の処理を説明する。6は多値
算術復号器であり、伝送路または画像メモリから出力さ
れたCODE104とコンテクスト生成回路4から出力
されたCX’105を入力し復号データMCP’107
を出力する多値算術復号器である。6も多値算術符号器
3と同様にコンテクストの状態に応じたNビットのシン
ボル列が発生する確率を推定し、CODEに対してNビ
ットの復号データを出力する複数ビットを同時に処理す
る多値算術復号器である。算術符号・復号器は可逆符号
化であるので入力データ101と復号データ107は一
致する。5は復号データ107を記憶する遅延器であ
り、ラインバッファなどで構成される。4は復号側のコ
ンテクスト生成回路であり、符号化側と同様に遅延器か
らの出力DPに応じてマルコフモデルの状態を示すコン
テクストCX’105を出力する。同一画素の符号化・
復号化にあたり符号化側のCXと復号器側のCX’は同
一の状態を示し、符号器と復号器は基本的には同じ動作
をする。
算術復号器であり、伝送路または画像メモリから出力さ
れたCODE104とコンテクスト生成回路4から出力
されたCX’105を入力し復号データMCP’107
を出力する多値算術復号器である。6も多値算術符号器
3と同様にコンテクストの状態に応じたNビットのシン
ボル列が発生する確率を推定し、CODEに対してNビ
ットの復号データを出力する複数ビットを同時に処理す
る多値算術復号器である。算術符号・復号器は可逆符号
化であるので入力データ101と復号データ107は一
致する。5は復号データ107を記憶する遅延器であ
り、ラインバッファなどで構成される。4は復号側のコ
ンテクスト生成回路であり、符号化側と同様に遅延器か
らの出力DPに応じてマルコフモデルの状態を示すコン
テクストCX’105を出力する。同一画素の符号化・
復号化にあたり符号化側のCXと復号器側のCX’は同
一の状態を示し、符号器と復号器は基本的には同じ動作
をする。
【0023】図4にコンテクスト生成回路を構成する実
施例を示す。入力画素101を2ビットマルチカラー画
像とし、符号化の対象となる画素101のnビット前の
画素データがマルコフモデルの参照画素として必要とな
る場合、2×nビットの遅延器1が必要となる。参照画
素数をmとするマルコフモデルを規定する場合、遅延器
からm画素分のデータを抜き出し、マルチプレクサなど
で構成できるモデル生成回路21によりモデルを規定
し、マルコフモデルの状態を示すコンテクスト104を
出力する。どのようなモデルを規定するかをモデルセレ
クト信号Mselによりモデルを適応的に変更すること
も可能である。また、モデル生成回路21の構成として
遅延器から2mビットの参照画素データを入力し、マル
コフモデルの縮退を行いkビット(k<2m)のコンテ
クストを出力する構成とすることもできる。モデルを縮
退することはマルコフモデルの冗長を排除し、入力デー
タの特徴をより少ないビット数で表現することになる。
マルコフモデルの縮退により確率推定値を記憶するメモ
リを削減することができる。
施例を示す。入力画素101を2ビットマルチカラー画
像とし、符号化の対象となる画素101のnビット前の
画素データがマルコフモデルの参照画素として必要とな
る場合、2×nビットの遅延器1が必要となる。参照画
素数をmとするマルコフモデルを規定する場合、遅延器
からm画素分のデータを抜き出し、マルチプレクサなど
で構成できるモデル生成回路21によりモデルを規定
し、マルコフモデルの状態を示すコンテクスト104を
出力する。どのようなモデルを規定するかをモデルセレ
クト信号Mselによりモデルを適応的に変更すること
も可能である。また、モデル生成回路21の構成として
遅延器から2mビットの参照画素データを入力し、マル
コフモデルの縮退を行いkビット(k<2m)のコンテ
クストを出力する構成とすることもできる。モデルを縮
退することはマルコフモデルの冗長を排除し、入力デー
タの特徴をより少ないビット数で表現することになる。
マルコフモデルの縮退により確率推定値を記憶するメモ
リを削減することができる。
【0024】図2により本発明の概要を説明する。算術
符号の数直線を0.0から1.0とし、初期値としてオ
ージェントAの幅に1.0を与え、符号語(CODE)
となるオージェントAの下端をC=0.0とする。ま
た、減算型算術符号において各シンボル列MCPのオー
ジェント割り当ての順序をしたから順に00,01,1
0,11のシンボル列としてオージェントの割り当てを
行う。A00,A01,A10,A11はそれぞれ各シ
ンボル列に割り当てられたオージェントを示し、C0
0,C01,C10,C11はそれぞれのシンボル列が
発生したときのCODEの位置を示している。符号化開
始時点でシンボル列に対するオージェントが図のよう
に与えられたとき、00が優勢シンボル列となり、その
他の01,10,11が劣勢シンボル列となり、優勢シ
ンボル列に最長のオージェントが与えられる。MCP=
00を符号化する場合、オージェントはA=A00とな
り、符号語C=C00となる。符号化において、A1
0が優勢シンボル列となり、その他のシンボルが劣勢シ
ンボル列となる。MCP=10を符号化するときオージ
ェントはA=A10となり、符号語C=C10となる。
同様にの符号化ではA01が優勢シンボル列となり、
優勢シンボルである01が符号化されたためオージェン
トはA=A01となり、符号語はC01となる。の符
号化では00が優勢シンボル列であるが、11の劣勢シ
ンボル列を符号化し、オージェントはA=A11、符号
語C=C11となる。このように優勢シンボルに対して
も劣勢シンボルに対しても同様な処理過程を経て符号化
を継続する。図に示されるように符号化を繰り返すとオ
ージェントの幅が徐々に小さくなり、十分な演算精度を
保証できなくなる。そのため、複数シンボル列を同時に
処理する本発明の多値算術符号器においても、1ビット
毎符号化を行う従来の2値算術符号器と同様にオージェ
ントAが1/2を下回ったときに、オージェントを2倍
する正規化処理を実施し、算術符号の演算精度を保証す
る。
符号の数直線を0.0から1.0とし、初期値としてオ
ージェントAの幅に1.0を与え、符号語(CODE)
となるオージェントAの下端をC=0.0とする。ま
た、減算型算術符号において各シンボル列MCPのオー
ジェント割り当ての順序をしたから順に00,01,1
0,11のシンボル列としてオージェントの割り当てを
行う。A00,A01,A10,A11はそれぞれ各シ
ンボル列に割り当てられたオージェントを示し、C0
0,C01,C10,C11はそれぞれのシンボル列が
発生したときのCODEの位置を示している。符号化開
始時点でシンボル列に対するオージェントが図のよう
に与えられたとき、00が優勢シンボル列となり、その
他の01,10,11が劣勢シンボル列となり、優勢シ
ンボル列に最長のオージェントが与えられる。MCP=
00を符号化する場合、オージェントはA=A00とな
り、符号語C=C00となる。符号化において、A1
0が優勢シンボル列となり、その他のシンボルが劣勢シ
ンボル列となる。MCP=10を符号化するときオージ
ェントはA=A10となり、符号語C=C10となる。
同様にの符号化ではA01が優勢シンボル列となり、
優勢シンボルである01が符号化されたためオージェン
トはA=A01となり、符号語はC01となる。の符
号化では00が優勢シンボル列であるが、11の劣勢シ
ンボル列を符号化し、オージェントはA=A11、符号
語C=C11となる。このように優勢シンボルに対して
も劣勢シンボルに対しても同様な処理過程を経て符号化
を継続する。図に示されるように符号化を繰り返すとオ
ージェントの幅が徐々に小さくなり、十分な演算精度を
保証できなくなる。そのため、複数シンボル列を同時に
処理する本発明の多値算術符号器においても、1ビット
毎符号化を行う従来の2値算術符号器と同様にオージェ
ントAが1/2を下回ったときに、オージェントを2倍
する正規化処理を実施し、算術符号の演算精度を保証す
る。
【0025】図1は本発明の複数シンボルをまとめて符
号化する多値算術符号器の構成を示す図である。マルコ
フモデルのコンテクスト103は複数のインデクスメモ
リ31、32、33と優勢シンボル列メモリ34のアド
レスとなる。インデクスメモリには確率推定テーブル3
6の状態(インデクス)が記憶されている。つまり、確
率推定テーブルにはシンボル列の発生確率を示す確率推
定値を格納し、テーブルのインデクスを与えるとシンボ
ル列の発生確率の推定値が出力される。したがって、コ
ンテクストの状態に応じたインデクスメモリのアドレス
からデータを読みだすことによりシンボル列の発生確率
を出力できる。本発明では複数シンボル(Nビット)を
一括処理するので、コンテクストに対して(2のN乗−
1)個のインデクスメモリを用意し、それぞれの発生確
率を求める必要がある。インデクスメモリに記憶された
発生確率は全て劣勢シンボル列の発生確率であり、優勢
シンボルの発生確率はA−(Q0+Q1+Q2)により求められ
る。優勢シンボル列メモリ34にはコンテクストに対す
る優勢シンボル列MSSを記憶している。インデクスメ
モリ31,32,33および優勢シンボル列メモリ34
はコンテクストの状態数分のメモリ容量が必要となる。
号化する多値算術符号器の構成を示す図である。マルコ
フモデルのコンテクスト103は複数のインデクスメモ
リ31、32、33と優勢シンボル列メモリ34のアド
レスとなる。インデクスメモリには確率推定テーブル3
6の状態(インデクス)が記憶されている。つまり、確
率推定テーブルにはシンボル列の発生確率を示す確率推
定値を格納し、テーブルのインデクスを与えるとシンボ
ル列の発生確率の推定値が出力される。したがって、コ
ンテクストの状態に応じたインデクスメモリのアドレス
からデータを読みだすことによりシンボル列の発生確率
を出力できる。本発明では複数シンボル(Nビット)を
一括処理するので、コンテクストに対して(2のN乗−
1)個のインデクスメモリを用意し、それぞれの発生確
率を求める必要がある。インデクスメモリに記憶された
発生確率は全て劣勢シンボル列の発生確率であり、優勢
シンボルの発生確率はA−(Q0+Q1+Q2)により求められ
る。優勢シンボル列メモリ34にはコンテクストに対す
る優勢シンボル列MSSを記憶している。インデクスメ
モリ31,32,33および優勢シンボル列メモリ34
はコンテクストの状態数分のメモリ容量が必要となる。
【0026】図1では1つの確率推定テーブル36を複
数のインデクスメモリからアクセスしている。それぞれ
のインデクスメモリから確率推定テーブルへのアクセス
をマルチプレクサ45により調停し、時分割に確率推定
値を読みだしQレジスタ38,40,42に格納してい
る。これに対し、確率推定テーブル36をインデクスメ
モリと同数用意することによりマルチプレクサ45,Q
レジスタ38,40,42を削除することができ、処理
速度も向上させることが可能となる。しかしながら、確
率推定テーブルのハードウェア規模が大きい場合、図1
に示すように1つの確率推定テーブルを時分割でアクセ
スする構成により、ハードウェア規模を縮小できる。
数のインデクスメモリからアクセスしている。それぞれ
のインデクスメモリから確率推定テーブルへのアクセス
をマルチプレクサ45により調停し、時分割に確率推定
値を読みだしQレジスタ38,40,42に格納してい
る。これに対し、確率推定テーブル36をインデクスメ
モリと同数用意することによりマルチプレクサ45,Q
レジスタ38,40,42を削除することができ、処理
速度も向上させることが可能となる。しかしながら、確
率推定テーブルのハードウェア規模が大きい場合、図1
に示すように1つの確率推定テーブルを時分割でアクセ
スする構成により、ハードウェア規模を縮小できる。
【0027】44はQレジスタから出力される確率推定
値Q0(111),Q1(112),Q2(113)お
よび優勢シンボル列MSSi124と入力画素データM
CP101を入力し、符号化処理を行いCODE104
を出力する複数シンボル算術符号演算装置である。
値Q0(111),Q1(112),Q2(113)お
よび優勢シンボル列MSSi124と入力画素データM
CP101を入力し、符号化処理を行いCODE104
を出力する複数シンボル算術符号演算装置である。
【0028】図1の実施例では確率の更新を算術符号の
オージェントの正規化が生じたときに行っている。ま
た、確率更新条件をシンボルの連続して発生する回数を
カウントすることにより定めることも可能である。確率
推定値の更新は優勢シンボルに伴う確率推定値の更新と
劣勢シンボルに伴う確率推定値の更新がある。両者の更
新に対してそれぞれ遷移先のインデクスを記憶した遷移
先テーブル37を作成し、テーブルルックアップにより
遷移先が決定できる。正規化の条件に従い確率推定テー
ブルのインデクスの制御を確率更新装置35により行っ
ている。
オージェントの正規化が生じたときに行っている。ま
た、確率更新条件をシンボルの連続して発生する回数を
カウントすることにより定めることも可能である。確率
推定値の更新は優勢シンボルに伴う確率推定値の更新と
劣勢シンボルに伴う確率推定値の更新がある。両者の更
新に対してそれぞれ遷移先のインデクスを記憶した遷移
先テーブル37を作成し、テーブルルックアップにより
遷移先が決定できる。正規化の条件に従い確率推定テー
ブルのインデクスの制御を確率更新装置35により行っ
ている。
【0029】学習による確率推定値の更新の制御に関し
て以下で詳細に説明する。STレジスタ39,41,4
3には劣勢シンボル列の次の確率更新で遷移する確率推
定テーブルのインデクスが格納されている。STレジス
タには優勢シンボル列に伴う更新インデクスと劣勢シン
ボル列に伴う更新インデクスの両方が格納されている。
確率更新装置35ではSTインデクス114,115,
116および現在の優勢シンボル列124を更新条件に
従い更新する。入力画素101と、複数シンボル算術符
号演算装置44から出力される正規化条件REN117
と、入力画素に対するオージェントApと、優勢シンボ
ル列に対するオージェントAmssiにより新しい優勢シン
ボル列MSSo(120)とインデクスST0(12
1),ST1(122),ST2(123)を求め、メ
モリを更新する。
て以下で詳細に説明する。STレジスタ39,41,4
3には劣勢シンボル列の次の確率更新で遷移する確率推
定テーブルのインデクスが格納されている。STレジス
タには優勢シンボル列に伴う更新インデクスと劣勢シン
ボル列に伴う更新インデクスの両方が格納されている。
確率更新装置35ではSTインデクス114,115,
116および現在の優勢シンボル列124を更新条件に
従い更新する。入力画素101と、複数シンボル算術符
号演算装置44から出力される正規化条件REN117
と、入力画素に対するオージェントApと、優勢シンボ
ル列に対するオージェントAmssiにより新しい優勢シン
ボル列MSSo(120)とインデクスST0(12
1),ST1(122),ST2(123)を求め、メ
モリを更新する。
【0030】また、確率推定値をシンボル列の数だけ用
意したように、遷移先のインデクスも(2のN乗−1)
個用意する必要があり、シンボル列に対応する遷移先ア
ドレスをSTレジスタ39,41,43に格納する。図
1の実施例では遷移先テーブルからのインデクスの読み
だしをマルチプレクサにより選択したシンボル列に対し
て時分割でSTレジスタ39,41,43に取り込む構
成を採用している。これに対し、確率推定テーブル36
へのアクセスと同様に遷移先テーブルも複数用意する構
成をとることも可能である。
意したように、遷移先のインデクスも(2のN乗−1)
個用意する必要があり、シンボル列に対応する遷移先ア
ドレスをSTレジスタ39,41,43に格納する。図
1の実施例では遷移先テーブルからのインデクスの読み
だしをマルチプレクサにより選択したシンボル列に対し
て時分割でSTレジスタ39,41,43に取り込む構
成を採用している。これに対し、確率推定テーブル36
へのアクセスと同様に遷移先テーブルも複数用意する構
成をとることも可能である。
【0031】図6は本発明の複数シンボル算術符号演算
装置の構成を示す図である。確率推定テーブルから出力
された劣勢シンボル列の確率推定値111,112,1
13は加算器(減算器)51,52,53に入力され、
現在のオージェントの幅を示すAレジスタ58の出力1
33との減算を行い、Amssi(A-Q0-Q1-Q2)を求める。
Amssiは確率更新装置35に入力され、確率更新条件と
して用いられる。切り換え器54は優勢シンボル列MS
Si124をセレクタとしてQ1,Q2,Q3,Amssi
を各シンボル列のオージェントの幅A00(136),
A01(137),A10(138),A11(13
9)に切り換える。入力画素101をセレクタとしてマ
ルチプレクサ55によりオージェント(136−13
9)から符号化後のオージェントが選択される。入力シ
ンボル列により求められたオージェントAmcp(11
8)はシフト量制御装置56、バレルシフタ57、確率
更新装置35に入力される。シフト量制御装置56によ
りバレルシフタ57を制御することで正規化を行いAレ
ジスタ58に正規化されたオージェント134を格納す
る。
装置の構成を示す図である。確率推定テーブルから出力
された劣勢シンボル列の確率推定値111,112,1
13は加算器(減算器)51,52,53に入力され、
現在のオージェントの幅を示すAレジスタ58の出力1
33との減算を行い、Amssi(A-Q0-Q1-Q2)を求める。
Amssiは確率更新装置35に入力され、確率更新条件と
して用いられる。切り換え器54は優勢シンボル列MS
Si124をセレクタとしてQ1,Q2,Q3,Amssi
を各シンボル列のオージェントの幅A00(136),
A01(137),A10(138),A11(13
9)に切り換える。入力画素101をセレクタとしてマ
ルチプレクサ55によりオージェント(136−13
9)から符号化後のオージェントが選択される。入力シ
ンボル列により求められたオージェントAmcp(11
8)はシフト量制御装置56、バレルシフタ57、確率
更新装置35に入力される。シフト量制御装置56によ
りバレルシフタ57を制御することで正規化を行いAレ
ジスタ58に正規化されたオージェント134を格納す
る。
【0032】また、シンボル列のオージェントA00,
A01,A10とCレジスタ64の出力140の加算を
加算器59,60,61により行い、図2に示すオージ
ェント分割の下端点C00(140),C01(14
1),C10(142),C11(143)を求める。
求められたオージェントの下端点をマルチプレクサ62
により選択する。つまり、入力画素101によりオージ
ェントを選択することが、符号語を求めることになる。
マルチプレクサ62の出力144はシフト量制御装置5
6に制御され、バレルシフタ63により正規化が行われ
る。正規化によりCレジスタ64からオーバフローを起
こしたビットが符号語の出力CODE104となり、伝
送路に送出される。
A01,A10とCレジスタ64の出力140の加算を
加算器59,60,61により行い、図2に示すオージ
ェント分割の下端点C00(140),C01(14
1),C10(142),C11(143)を求める。
求められたオージェントの下端点をマルチプレクサ62
により選択する。つまり、入力画素101によりオージ
ェントを選択することが、符号語を求めることになる。
マルチプレクサ62の出力144はシフト量制御装置5
6に制御され、バレルシフタ63により正規化が行われ
る。正規化によりCレジスタ64からオーバフローを起
こしたビットが符号語の出力CODE104となり、伝
送路に送出される。
【0033】算術符号において、正規化にともなう桁上
がり伝搬問題も考慮する必要があるが、本発明では桁上
がり伝搬問題の解消として、ビットスタッフィングによ
る方法、連続する’1’ビットを計数するカウンタとバ
ッファによる方法などがあり、どの方法を用いるかを特
に規定していない。
がり伝搬問題も考慮する必要があるが、本発明では桁上
がり伝搬問題の解消として、ビットスタッフィングによ
る方法、連続する’1’ビットを計数するカウンタとバ
ッファによる方法などがあり、どの方法を用いるかを特
に規定していない。
【0034】本発明の多値算術符号器の動作について図
7のフローチャートにより説明する。符号化に先立ち、
AレジスタとCレジスタをA=1.0とC=0.0に初
期化し、インデクスメモリと優勢シンボル列メモリを初
期化する。初期状態のシンボル列の発生確率は予測でき
ないので、Nビットのシンボル列の場合、確率推定値p
=1/(2のN乗) に劣勢シンボル列の初期値を設定
する。このとき、初期状態では優勢シンボル列と劣勢シ
ンボル列の確率推定値は等しいものとして定義している
が、劣勢シンボルの確率推定値pを1/(2のN乗)よ
り若干小さく初期値を設定することも可能である。実施
例ではN=2ビットとなるのでp=1/4として初期設
定する。また、優勢シンボル列メモリにはシンボル列0
0を優勢シンボル列の初期値としてセットする。符号化
と復号化で統一されていれば、優勢シンボル列の初期値
としてどのシンボル列を設定しても良い。また、符号化
対象画像を一旦プリスキャンなどして、あらかじめ発生
確率の統計値を求めて、初期値としてロードすることも
できる。
7のフローチャートにより説明する。符号化に先立ち、
AレジスタとCレジスタをA=1.0とC=0.0に初
期化し、インデクスメモリと優勢シンボル列メモリを初
期化する。初期状態のシンボル列の発生確率は予測でき
ないので、Nビットのシンボル列の場合、確率推定値p
=1/(2のN乗) に劣勢シンボル列の初期値を設定
する。このとき、初期状態では優勢シンボル列と劣勢シ
ンボル列の確率推定値は等しいものとして定義している
が、劣勢シンボルの確率推定値pを1/(2のN乗)よ
り若干小さく初期値を設定することも可能である。実施
例ではN=2ビットとなるのでp=1/4として初期設
定する。また、優勢シンボル列メモリにはシンボル列0
0を優勢シンボル列の初期値としてセットする。符号化
と復号化で統一されていれば、優勢シンボル列の初期値
としてどのシンボル列を設定しても良い。また、符号化
対象画像を一旦プリスキャンなどして、あらかじめ発生
確率の統計値を求めて、初期値としてロードすることも
できる。
【0035】初期化終了後、参照データを入力する。画
像の場合には符号化画素の周辺画素が参照データとな
る。規定されたマルコフモデルによりコンテクストが求
められる。コンテクスト103をアドレスとしてインデ
クスメモリから確率推定テーブル36のインデクスを求
め、さらに、確率推定テーブルをアクセスし確率推定値
Q0,Q1,Q2のシンボル列発生確率を読み込む。確
率推定値Q0,Q1,Q2を複数シンボル算術符号演算
装置に入力し、加算・減算処理によりオージェントA0
0,A01,A10,A11の割り当てを行う。シンボ
ル列101を入力し複数シンボル算術符号処理306を
行い、符号語CODEを出力する。CODE出力後、シ
ンボル列発生確率更新処理により新たな確率推定値を定
める。309の判定により符号化対象のシンボルが終了
した場合は処理を終了し、終了しないときは参照データ
入力302の処理から継続する。
像の場合には符号化画素の周辺画素が参照データとな
る。規定されたマルコフモデルによりコンテクストが求
められる。コンテクスト103をアドレスとしてインデ
クスメモリから確率推定テーブル36のインデクスを求
め、さらに、確率推定テーブルをアクセスし確率推定値
Q0,Q1,Q2のシンボル列発生確率を読み込む。確
率推定値Q0,Q1,Q2を複数シンボル算術符号演算
装置に入力し、加算・減算処理によりオージェントA0
0,A01,A10,A11の割り当てを行う。シンボ
ル列101を入力し複数シンボル算術符号処理306を
行い、符号語CODEを出力する。CODE出力後、シ
ンボル列発生確率更新処理により新たな確率推定値を定
める。309の判定により符号化対象のシンボルが終了
した場合は処理を終了し、終了しないときは参照データ
入力302の処理から継続する。
【0036】図8はオージェント割り当て処理304を
示すフローチャートである。オージェント割り当て処理
とは、確率推定テーブル36より得られる確率推定値Q
0,Q1,Q2と現在のAレジスタ58のオージェント
を入力し、優勢シンボル列をセレクタとした切り換え器
54によりオージェントを割り当てる処理である。
示すフローチャートである。オージェント割り当て処理
とは、確率推定テーブル36より得られる確率推定値Q
0,Q1,Q2と現在のAレジスタ58のオージェント
を入力し、優勢シンボル列をセレクタとした切り換え器
54によりオージェントを割り当てる処理である。
【0037】図9は複数シンボル算術符号処理306を
示すフローチャートである。複数シンボル算術符号処理
とは、図2に示すようにシンボル列の発生確率により割
り当てられたオージェントから入力画素MCPによりオ
ージェントを決定する処理である。MCP=00のと
き、オージェントをA00に割り当て、Cを維持する。
MCP=01のとき、オージェントをA01に割り当
て、CにA00を加算する。MCP=10のとき、オー
ジェントをA10に割り当て、CにA00とA01を加
算する。MCP=11のとき、オージェントにA11を
割り当て、CにA00とA01とA10を加算する。ま
た、オージェントAが0.5を下回るとき、Aレジスタ
とCレジスタの正規化を行い、処理を終了する。
示すフローチャートである。複数シンボル算術符号処理
とは、図2に示すようにシンボル列の発生確率により割
り当てられたオージェントから入力画素MCPによりオ
ージェントを決定する処理である。MCP=00のと
き、オージェントをA00に割り当て、Cを維持する。
MCP=01のとき、オージェントをA01に割り当
て、CにA00を加算する。MCP=10のとき、オー
ジェントをA10に割り当て、CにA00とA01を加
算する。MCP=11のとき、オージェントにA11を
割り当て、CにA00とA01とA10を加算する。ま
た、オージェントAが0.5を下回るとき、Aレジスタ
とCレジスタの正規化を行い、処理を終了する。
【0038】図10は確率更新装置35,205の処理
を示すフローチャートである。確率更新の処理は331
の判断であるA<0.5のときに実施される。つまり、
正規化が必要なとき確率推定値も更新される。正規化の
有無はREN信号117,157から入力される。33
2は正規化を引き起こした入力画素と優勢シンボル列が
一致するかを判定する処理である。一致した場合は、優
勢シンボル列に対する確率更新処理となり、全ての劣勢
シンボルの確率推定値Qが小さくなるようにインデクス
STが更新される。これに対し、332の判定がYのと
き、劣勢シンボル列に対する確率更新処理となり、正規
化を引き起こした入力画素系列MCPの確率推定値Qmc
pが大きくなるようにインデクスSTが更新される。3
34は符号化された劣勢シンボル列MCPのオージェン
トAmcpと優勢シンボル列のオージェントAmssiの大き
さを判定する処理である。優勢シンボル列のオージェン
トAmssiよりもAmcpが大きければ、MCPを新しい優
勢シンボル列として更新し、シンボル列MCPの確率推
定値Qを以前の優勢シンボル列の確率推定値として更新
する。つまり、優勢シンボル列の交換と、それに伴い交
換前に劣勢シンボルであった確率推定値を、交換後に劣
勢シンボルとなる確率推定値に代入することである。こ
の処理はインデクスメモリのSTを交換することで実現
できる。
を示すフローチャートである。確率更新の処理は331
の判断であるA<0.5のときに実施される。つまり、
正規化が必要なとき確率推定値も更新される。正規化の
有無はREN信号117,157から入力される。33
2は正規化を引き起こした入力画素と優勢シンボル列が
一致するかを判定する処理である。一致した場合は、優
勢シンボル列に対する確率更新処理となり、全ての劣勢
シンボルの確率推定値Qが小さくなるようにインデクス
STが更新される。これに対し、332の判定がYのと
き、劣勢シンボル列に対する確率更新処理となり、正規
化を引き起こした入力画素系列MCPの確率推定値Qmc
pが大きくなるようにインデクスSTが更新される。3
34は符号化された劣勢シンボル列MCPのオージェン
トAmcpと優勢シンボル列のオージェントAmssiの大き
さを判定する処理である。優勢シンボル列のオージェン
トAmssiよりもAmcpが大きければ、MCPを新しい優
勢シンボル列として更新し、シンボル列MCPの確率推
定値Qを以前の優勢シンボル列の確率推定値として更新
する。つまり、優勢シンボル列の交換と、それに伴い交
換前に劣勢シンボルであった確率推定値を、交換後に劣
勢シンボルとなる確率推定値に代入することである。こ
の処理はインデクスメモリのSTを交換することで実現
できる。
【0039】図11は本発明の複数シンボルをまとめて
復号化する多値算術復号器の構成を示す図である。マル
コフモデルのコンテクスト105は複数のインデクスメ
モリ201、202、203と優勢シンボル列メモリ2
04のアドレスとなる。インデクスメモリには確率推定
テーブル206の状態(インデクス)が記憶されてい
る。図1に示す符号器と同様に、インデクスメモリは確
率推定値を示すインデクスを記憶し、コンテクスト10
5を入力すると確率推定テーブルを206読み込みQレ
ジスタ208,210,212に各シンボル列の確率推
定値を書き込む。また、確率推定値を更新するための遷
移先テーブル207の遷移先のインデクスもSTレジス
タ209,211,213に同様に書き込まれる。
復号化する多値算術復号器の構成を示す図である。マル
コフモデルのコンテクスト105は複数のインデクスメ
モリ201、202、203と優勢シンボル列メモリ2
04のアドレスとなる。インデクスメモリには確率推定
テーブル206の状態(インデクス)が記憶されてい
る。図1に示す符号器と同様に、インデクスメモリは確
率推定値を示すインデクスを記憶し、コンテクスト10
5を入力すると確率推定テーブルを206読み込みQレ
ジスタ208,210,212に各シンボル列の確率推
定値を書き込む。また、確率推定値を更新するための遷
移先テーブル207の遷移先のインデクスもSTレジス
タ209,211,213に同様に書き込まれる。
【0040】205はSTレジスタの出力である遷移先
インデクス154,155,156と、優勢シンボル列
164と、複数シンボル算術復号演算装置から出力され
る正規化条件REN、復号画素のオージェントAmcp'、
優勢シンボル列のオージェントAmssi、復号画素MC
P’を入力し、図10で示す確率更新条件に従い優勢シ
ンボル列MSSo,インデクスのステートST0,ST
1,ST2を出力する確率更新装置である。
インデクス154,155,156と、優勢シンボル列
164と、複数シンボル算術復号演算装置から出力され
る正規化条件REN、復号画素のオージェントAmcp'、
優勢シンボル列のオージェントAmssi、復号画素MC
P’を入力し、図10で示す確率更新条件に従い優勢シ
ンボル列MSSo,インデクスのステートST0,ST
1,ST2を出力する確率更新装置である。
【0041】214は複数シンボル算術復号演算装置で
あり、図12を用いてより詳細な説明を加える。劣勢シ
ンボル列の確率推定値Q0,Q1,Q2とオージェント
Aを加算器221,222,223に入力し、現在の優
勢シンボル列のオージェントAmssiを求め、優勢シンボ
ル列MSSi164をセレクト信号として切り換え器2
24によりシンボル列のオージェントA00,A01,
A10,A11を定める。オージェントの割り当てに関
しては、フローチャート図8に示すオージェント割り当
て処理により実行される。符号語Cに関して現在の符号
語を示すCレジスタの出力とオージェントA00,A0
1,A10の減算処理を減算器229,230,231
により行い、減算結果181,182,183をデータ
検出器235に入力する。データ検出器235では18
1,182,183の正負の符号を検出し、復号画素M
CP’107を決定する。復号画素107をセレクタと
してマルチプレクサ232によりCレジスタの更新値が
求められ、マルチプレクサ225でAレジスタの更新値
が求められる。このとき、シフト量制御装置226によ
りオージェントAの正規化条件を調べ、正規化が必要な
ときはバレルシフタ227,233を制御してビットを
シフトしてA・Cレジスタにオージェントとオージェン
トの位置(符号語)を格納する。また、シフト量に応じ
てCODE104がCレジスタに取り込まれる。
あり、図12を用いてより詳細な説明を加える。劣勢シ
ンボル列の確率推定値Q0,Q1,Q2とオージェント
Aを加算器221,222,223に入力し、現在の優
勢シンボル列のオージェントAmssiを求め、優勢シンボ
ル列MSSi164をセレクト信号として切り換え器2
24によりシンボル列のオージェントA00,A01,
A10,A11を定める。オージェントの割り当てに関
しては、フローチャート図8に示すオージェント割り当
て処理により実行される。符号語Cに関して現在の符号
語を示すCレジスタの出力とオージェントA00,A0
1,A10の減算処理を減算器229,230,231
により行い、減算結果181,182,183をデータ
検出器235に入力する。データ検出器235では18
1,182,183の正負の符号を検出し、復号画素M
CP’107を決定する。復号画素107をセレクタと
してマルチプレクサ232によりCレジスタの更新値が
求められ、マルチプレクサ225でAレジスタの更新値
が求められる。このとき、シフト量制御装置226によ
りオージェントAの正規化条件を調べ、正規化が必要な
ときはバレルシフタ227,233を制御してビットを
シフトしてA・Cレジスタにオージェントとオージェン
トの位置(符号語)を格納する。また、シフト量に応じ
てCODE104がCレジスタに取り込まれる。
【0042】本発明の多値算術復号器の動作について図
13のフローチャートにより説明する。復号化に先立
ち、AレジスタとCレジスタをA=1.0とC=0.0
に初期化し、インデクスメモリと優勢シンボル列メモリ
を初期化する。シンボル列の発生確率の初期状態は、符
号化と復号化で一致させる必要があるので、符号化にお
いても符号化と同様な理由により、Nビットのシンボル
列の場合、確率推定値p=1/(2のN乗) に劣勢シ
ンボル列の初期値を設定する。また、優勢シンボル列メ
モリにはシンボル列00を優勢シンボル列の初期値とし
てセットする。
13のフローチャートにより説明する。復号化に先立
ち、AレジスタとCレジスタをA=1.0とC=0.0
に初期化し、インデクスメモリと優勢シンボル列メモリ
を初期化する。シンボル列の発生確率の初期状態は、符
号化と復号化で一致させる必要があるので、符号化にお
いても符号化と同様な理由により、Nビットのシンボル
列の場合、確率推定値p=1/(2のN乗) に劣勢シ
ンボル列の初期値を設定する。また、優勢シンボル列メ
モリにはシンボル列00を優勢シンボル列の初期値とし
てセットする。
【0043】初期化終了後、参照データを入力し、規定
されたマルコフモデルによりコンテクストを求める。画
像の場合には符号化画素の周辺画素が参照データとな
る。コンテクスト105をアドレスとしてインデクスメ
モリから確率推定テーブル206のインデクスを求め、
さらに、確率推定テーブルをアクセスし確率推定値Q
0,Q1,Q2のシンボル列発生確率を読み込む。確率
推定値Q0,Q1,Q2を複数シンボル算術符号演算装
置に入力し、加算・減算処理によりオージェントA0
0,A01,A10,A11の割り当てを行う。COD
E104を入力し複数シンボル算術復号処理346を行
い、復号画素107を出力する。1画素の復号処理終了
後、シンボル列発生確率更新処理348により新たな確
率推定値を定める。349の判定により復号化対象のシ
ンボルが終了した場合は処理を終了し、終了しないとき
は参照データ入力342の処理から継続する。
されたマルコフモデルによりコンテクストを求める。画
像の場合には符号化画素の周辺画素が参照データとな
る。コンテクスト105をアドレスとしてインデクスメ
モリから確率推定テーブル206のインデクスを求め、
さらに、確率推定テーブルをアクセスし確率推定値Q
0,Q1,Q2のシンボル列発生確率を読み込む。確率
推定値Q0,Q1,Q2を複数シンボル算術符号演算装
置に入力し、加算・減算処理によりオージェントA0
0,A01,A10,A11の割り当てを行う。COD
E104を入力し複数シンボル算術復号処理346を行
い、復号画素107を出力する。1画素の復号処理終了
後、シンボル列発生確率更新処理348により新たな確
率推定値を定める。349の判定により復号化対象のシ
ンボルが終了した場合は処理を終了し、終了しないとき
は参照データ入力342の処理から継続する。
【0044】図14は複数シンボル算術復号処理346
を示すフローチャートである。複数シンボル算術復号処
理とは、発生確率により割り当てられたオージェントと
入力されるCODEとを比較しCODEがどのオージェ
ントに属しているか判定する処理である。C<A00の
とき、MCP’=00となり、オージェントをA00に
割り当て、Cを維持する。A00≦C<A00+A01
のとき、MCP’=01となり、オージェントをA01
に割り当て、CからA00を減算する。A00+A01
≦C<A00+A01+A10のとき、MCP’=10
となり、オージェントをA10に割り当て、CからA0
0とA01を減算する。C≧A00+A01+A10の
とき、MCP’=11となり、オージェントにA11を
割り当て、CからA00とA01とA10を減算する。
オージェントAが0.5を下回るとき、AレジスタとC
レジスタの正規化を行い、処理を終了する。
を示すフローチャートである。複数シンボル算術復号処
理とは、発生確率により割り当てられたオージェントと
入力されるCODEとを比較しCODEがどのオージェ
ントに属しているか判定する処理である。C<A00の
とき、MCP’=00となり、オージェントをA00に
割り当て、Cを維持する。A00≦C<A00+A01
のとき、MCP’=01となり、オージェントをA01
に割り当て、CからA00を減算する。A00+A01
≦C<A00+A01+A10のとき、MCP’=10
となり、オージェントをA10に割り当て、CからA0
0とA01を減算する。C≧A00+A01+A10の
とき、MCP’=11となり、オージェントにA11を
割り当て、CからA00とA01とA10を減算する。
オージェントAが0.5を下回るとき、AレジスタとC
レジスタの正規化を行い、処理を終了する。
【0045】以上説明したように、複数ビットまとめて
扱う算術符号化および算術復号化の処理が実現できるこ
とを示した。本発明において一括処理するビット数をN
=2として説明してきたが、情報源拡大を行うシンボル
のビット数Nを大きくすることにより処理速度の向上が
期待できる。一方、Nを大きくすることにより、ハード
ウェア規模の増大につながるので、好ましくはビット数
Nを2〜16とし、さらに好ましくはNを2〜8とする
ことが望ましい。
扱う算術符号化および算術復号化の処理が実現できるこ
とを示した。本発明において一括処理するビット数をN
=2として説明してきたが、情報源拡大を行うシンボル
のビット数Nを大きくすることにより処理速度の向上が
期待できる。一方、Nを大きくすることにより、ハード
ウェア規模の増大につながるので、好ましくはビット数
Nを2〜16とし、さらに好ましくはNを2〜8とする
ことが望ましい。
【0046】また、本発明の多値算術符号器および算術
復号器は、マルチカラー画像を伝送する画像通信装置、
または、マルチカラー画像を蓄積する画像記憶装置の高
能率なデータ符号化装置として適応できる。画像記憶装
置としては、例えば、RAM、ROMなどの記憶媒体の
入出力のインタフェースに本発明のデータ符号化装置を
備えることにより、RAMやROMの記憶容量を見かけ
上大きくすることができる。また、CD−ROMなどの
記憶媒体の入出力インタフェースに本発明のデータ符号
化装置を備えることにより、CD−ROMへのアクセス
を減らすことができるのでデータの転送を高速化でき
る。
復号器は、マルチカラー画像を伝送する画像通信装置、
または、マルチカラー画像を蓄積する画像記憶装置の高
能率なデータ符号化装置として適応できる。画像記憶装
置としては、例えば、RAM、ROMなどの記憶媒体の
入出力のインタフェースに本発明のデータ符号化装置を
備えることにより、RAMやROMの記憶容量を見かけ
上大きくすることができる。また、CD−ROMなどの
記憶媒体の入出力インタフェースに本発明のデータ符号
化装置を備えることにより、CD−ROMへのアクセス
を減らすことができるのでデータの転送を高速化でき
る。
【0047】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数ビッ
トを一括処理することにより符号化および復号化の処理
速度の高速化を実現できる。さらに、複数ビットにより
表現されるシンボル列の発生確率を学習しながら予測す
ることにより圧縮率の向上が期待できる。
トを一括処理することにより符号化および復号化の処理
速度の高速化を実現できる。さらに、複数ビットにより
表現されるシンボル列の発生確率を学習しながら予測す
ることにより圧縮率の向上が期待できる。
【図1】 本発明を適用した多値算術符号器の構成例を
示す図。
示す図。
【図2】 本実施例の多値算術符号器および多値算術復
号器により符号化および復号化の処理を説明する図。
号器により符号化および復号化の処理を説明する図。
【図3】 本発明のデータ符号化装置の構成例を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図4】 マルコフモデル生成器の構成例を示す図。
【図5】 従来のデータ符号化装置の構成を示すブロッ
ク図。
ク図。
【図6】 本実施例の複数シンボル算術符号演算装置の
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図7】 算術符号化の処理内容を示すフローチャー
ト。
ト。
【図8】 オージェントの割り当て処理を示すフローチ
ャート。
ャート。
【図9】 図6の複数シンボル算術符号処理を示すフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図10】 確率更新装置の処理内容を示すフローチャ
ート。
ート。
【図11】 本発明を適用した多値算術復号器の構成例
を示す図。
を示す図。
【図12】 本実施例の複数シンボル算術復号演算装置
の構成を示すブロック図。
の構成を示すブロック図。
【図13】 算術復号化の処理内容を示すフローチャー
ト。
ト。
【図14】 図12の複数シンボル算術復号処理を示す
フローチャート。
フローチャート。
1、5 遅延器 2、4 コンテクスト生成回路 3 多値算術符号器 4 多値算術復号器 13 2値算術符号器(算術符号器) 31、32、33 インデクスメモリ 34 優勢シンボル列メモリ 35 確率更新装置 36 確率推定テーブル 37 遷移先テーブル 38、40、42 Qレジスタ 39、41、43 STレジスタ 44 複数シンボル算術符号演算装置 201、202、203 インデクスメモリ 204 優勢シンボル列メモリ 205 確率更新装置 214 複数シンボル算術復号演算装置 101 マルチカラー入力画素(MCP) 103、105 コンテクスト 104 符号語(CODE) 107 復号画素 111、112、113 確率推定値Q 114、115、116 遷移先ステート信号 117 正規化条件信号(REN) 118 オージェント(Amcp) 119 オージェント(Amssi) 120、124 優勢シンボル列 121,122,123 遷移先ステート信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/41 C 1/411 7/24 11/04 Z 9185−5C
Claims (7)
- 【請求項1】 画像などのデータを複数ビットまとめて
処理するデータ符号化装置において、入力データを記憶
する遅延器と、遅延器に記憶された入力データからマル
コフモデルを規定し符号化対象となるデータの入力前の
状態を示すコンテクスト(CX)を生成するコンテクス
ト生成回路と、入力データとコンテクストから符号語を
出力する多値算術符号器から構成されることを特徴とす
るデータ符号化装置。 - 【請求項2】 画像などのデータを複数ビットまとめて
処理するデータ符号化装置において、多値算術復号器か
らの復号データを記憶する遅延器と、遅延器に記憶され
た復号データからマルコフモデルを規定し符号化対象と
なるデータの入力前の状態を示すコンテクストを生成す
るコンテクスト生成回路と、請求項1記載のデータ符号
化装置により生成された符号語とコンテクストを入力し
元データを復号する多値算術復号器から構成されること
を特徴とするデータ符号化装置。 - 【請求項3】 シンボルの発生する確率を確率推定テー
ブルに記憶する確率推定テーブルと、入力データに応じ
てシンボルの確率推定値を生成するための状態遷移を記
憶する遷移先テーブルと、入力データと過去の優勢シン
ボル列の履歴と算術符号の正規化条件により確率推定テ
ーブルのインデクスを出力する確率更新装置からなる上
記多値算術符号器において、Nビットの入力データの発
生する確率を場合分けし、各場合の発生確率を示すイン
デクスを記憶する複数のインデクスメモリと、入力デー
タの中で最も出現する確率推定値の高いシンボル列を記
憶する優勢シンボル列メモリと、Nビットのデータとシ
ンボル列の発生確率を入力し符号語を出力する複数シン
ボル算術符号演算装置から構成されることを特徴とする
請求項1記載のデータ符号化装置。 - 【請求項4】 シンボルの発生する確率を確率推定テー
ブルに記憶する確率推定テーブルと、復号データに応じ
てシンボルの確率推定値を生成するための状態遷移を記
憶する遷移先テーブルと、復号データと過去の優勢シン
ボル列の履歴と算術符号の正規化条件により確率推定テ
ーブルのインデクスを出力する確率更新装置からなる上
記多値算術復号器において、Nビットの入力データの発
生する確率を場合分けし、各場合の発生確率を示すイン
デクスを記憶する複数のインデクスメモリと、入力デー
タの中で最も出現する確率推定値の高いシンボル列を記
憶する優勢シンボル列メモリと、符号語とシンボル列の
発生確率を入力し元データを復号する複数シンボル算術
復号演算装置から構成されることを特徴とする請求項2
記載のデータ符号化装置。 - 【請求項5】 Nビットのデータの(2のN乗−1)個
の劣勢シンボル列の発生する確率推定値と、最も発生す
る確率の高い優勢シンボル列と、符号化対象データを入
力し発生確率に応じた数直線の位置を演算し符号語を出
力する上記複数シンボル算術符号演算装置を有すること
を特徴とする請求項1記載のデータ符号化装置。 - 【請求項6】 Nビットのデータの(2のN乗−1)個
の劣勢シンボル列の発生する確率推定値と、最も発生す
る確率の高い優勢シンボル列と、請求項1記載のデータ
符号化装置により生成された符号語を入力し発生確率に
応じた数直線の位置を演算しデータを復号する上記複数
シンボル算術復号演算装置を有することを特徴とする請
求項2記載のデータ符号化装置。 - 【請求項7】 上記多値算術符号器および多値算術復号
器において、入力されたシンボルの発生確率に応じてシ
ンボルに割り当てられる数直線の長さが1/2を下回り
正規化処理を行うときに、優勢シンボル列による正規化
時には全ての劣勢シンボルの確率推定値を更新する手段
と、劣勢シンボル列による正規化時には発生した劣勢シ
ンボル列の確率推定値を更新する手段により構成される
確率更新装置を有することを特徴とする請求項1、2記
載のデータ符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3954194A JPH07249995A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | データ符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3954194A JPH07249995A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | データ符号化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249995A true JPH07249995A (ja) | 1995-09-26 |
Family
ID=12555919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3954194A Pending JPH07249995A (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | データ符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07249995A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6677869B2 (en) | 2001-02-22 | 2004-01-13 | Panasonic Communications Co., Ltd. | Arithmetic coding apparatus and image processing apparatus |
| JP2009060667A (ja) * | 2002-04-23 | 2009-03-19 | Ntt Docomo Inc | 算術的符号化及び復号のためのシステム及び方法 |
| JP2013016954A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Nec Engineering Ltd | 算術符号化方法及び算術符号化装置 |
| JP2013090189A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Fujitsu Ltd | 復号装置、復号方法および復号プログラム |
| US9577667B2 (en) | 2002-04-23 | 2017-02-21 | Ntt Docomo, Inc. | System and method for arithmetic encoding and decoding |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP3954194A patent/JPH07249995A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6677869B2 (en) | 2001-02-22 | 2004-01-13 | Panasonic Communications Co., Ltd. | Arithmetic coding apparatus and image processing apparatus |
| US6864813B2 (en) | 2001-02-22 | 2005-03-08 | Panasonic Communications Co., Ltd. | Arithmetic decoding method and an arithmetic decoding apparatus |
| JP2009060667A (ja) * | 2002-04-23 | 2009-03-19 | Ntt Docomo Inc | 算術的符号化及び復号のためのシステム及び方法 |
| US9577667B2 (en) | 2002-04-23 | 2017-02-21 | Ntt Docomo, Inc. | System and method for arithmetic encoding and decoding |
| US10291255B2 (en) | 2002-04-23 | 2019-05-14 | Ntt Docomo, Inc. | System and method for arithmetic encoding and decoding |
| US10484006B2 (en) | 2002-04-23 | 2019-11-19 | Ntt Docomo, Inc. | System and method for arithmetic encoding and decoding |
| JP2013016954A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Nec Engineering Ltd | 算術符号化方法及び算術符号化装置 |
| JP2013090189A (ja) * | 2011-10-19 | 2013-05-13 | Fujitsu Ltd | 復号装置、復号方法および復号プログラム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4905297A (en) | Arithmetic coding encoder and decoder system | |
| US5045852A (en) | Dynamic model selection during data compression | |
| US5710562A (en) | Method and apparatus for compressing arbitrary data | |
| US4633490A (en) | Symmetrical optimized adaptive data compression/transfer/decompression system | |
| US4749983A (en) | Compression of multilevel signals | |
| JPH0969951A (ja) | 符号化方法及び復号化方法 | |
| JPH06224777A (ja) | 符号化方法、符号化装置、復号方法、復号器、データ圧縮装置、ビットストリーム生成方法及び遷移マシン生成方法 | |
| JPH0937271A (ja) | 画像圧縮方法 | |
| US5587710A (en) | Syntax based arithmetic coder and decoder | |
| JP3684128B2 (ja) | 算術符号化/復号化方法ならびに算術符号化/復号化装置 | |
| JPH09135358A (ja) | 算術符号を用いた画像符号化装置 | |
| JP2798172B2 (ja) | 画像符号化復号装置 | |
| WO1997035422A1 (fr) | Codeur, decodeur, et procedes mis en oeuvre | |
| EP0260461B1 (en) | Arithmetic coding encoding and decoding method | |
| US5198898A (en) | Data compressing system for compressing serial image data with color information | |
| JP3787389B2 (ja) | 画像処理装置、及び方法、及びその方法を記憶した記憶媒体 | |
| US5694126A (en) | Adaptive predictive data compression method and apparatus | |
| JP3871995B2 (ja) | 符号化装置および復号化装置 | |
| US6058216A (en) | Apparatus for encoding image data | |
| JP3235510B2 (ja) | 符号化方法及び符号化装置、復号化方法及び復号化装置 | |
| KR100207428B1 (ko) | 허프만 코드 변환에 적응적인 고속 가변장 복호화 장치 및 방법 | |
| CN119625087B (zh) | 一种jbig算术编码和解码方法及系统 | |
| JPH0918350A (ja) | 符号化復号化装置及び符号化復号化方法 | |
| JP2891818B2 (ja) | 符号化装置 | |
| JP3384287B2 (ja) | 符号化装置および復号化装置 |