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技術 符号化装置とその方法、復号装置とその方法、および符号化ならびに復号プログラム

出願人 日本電気株式会社
発明者 高田巡
出願日 2006年9月15日 (13年9ヶ月経過) 出願番号 2006-250546
公開日 2008年3月27日 (12年3ヶ月経過) 公開番号 2008-072562
状態 特許登録済
技術分野 FAX帯域、冗長度の圧縮 FAXの帯域、冗長度の圧縮 圧縮、伸長・符号変換及びデコーダ
主要キーワード 推定コスト 再スケール 入力信号データ 推定テーブル 累積処理 信号入力装置 桁あふれ 固定ビット長
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図面 (7)

課題

解決手段

有効桁数統計メモリ121は、過去に符号化した符号化対象値について、2進での有効桁数の累積値累積回数を保持する。有効桁数推定テーブル122は、累積値と累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値事前に保持する。信号入力装置11から入力信号が入力されると、順位変換手段135が入力信号を非負値の値に変換する。有効桁数推定手段132は、有効桁数統計メモリ121に保持されている累積値と累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値をテーブル122から取得し、ゴロムライス符号化手段134はこの有効桁数推定値を用いて非負値をゴロムライス符号に変換する。有効桁数累積手段133は、ゴロムライス符号の対象となった非負値の有効桁数を求めて有効桁数統計メモリ121の累積値に加算し、累積回数をカウントアップする。

概要

背景

ゴロムライス符号は、信号値を「単進符号」+「kビット固定長符号(kは有効桁数の推定値)」として出力するもので、0に近い値ほど短い符号長となることから、予測残差簡易符号化として知られている。

ゴロムライス符号化は、符号化対象となる2進数を下位kビットと上位の残りビットとに分割し、上位の残りビットを単進符号に置き換える。たとえば、信号00010011(2値表現)をk=3で符号化する場合、下位3ビットを除く上位5ビット(00010)が単進符号化された後、下位3ビットがそのまま出力される。単進符号として、ビット列で表現される数だけの"0"のビットに"1"のビットを付加した符号を用いる場合、上記の例では上位5ビットの数値が2であるため、2ビットの"0"が出力され、"1"で終端される。下位3ビットとあわせて最終的に"001011"が符号として出力される。

復号側では、符号化に使われたものと同じkの値を用いて、復号対象となる2進数を下位kビットと上位の残りビットとに分割し、上位の残りビットを単進符号前の状態に復号する。たとえば、k=3として符号化された上述の例の符号"001011"の復号では、まず、単進符号"001"から2という数値が復号されて上位5ビット"00010"として出力され、さらに、後続する"011"が下位3ビットとして出力される。この結果、元の信号と完全に一致する信号00010011が得られる。このようにゴロムライス符号は可逆圧縮符号一種である。

ゴロムライス符号は、符号化すべき信号値の有効桁とk値が一致する場合に、最も符号長が短くなる。上述の信号00010011の例では、有効桁は5桁なので、k=5の時、出力される符号が110011となって符号長が最短となる。そのため、最適なk値を予測する適応型ゴロムライス符号が考案されている。

適応型ゴロムライス符号の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された適応型ゴロムライス符号化方式は、ゴロムライス符号化の対象とする信号値d(特許文献1では予測残差をゴロムライス符号化の対象としている)の統計から、最適なk値を予測するものである。具体的には、それまでに出現した信号値dの絶対値を累積し、その総和aと累積回数nから平均的な有効桁数kが推定される。また、累積回数があらかじめ決められた上限値(Reset)に達すると、累積値と累積回数をそれぞれ半分にする再スケール処理が行われる。

米国特許第5764374号明細書

概要

適応ゴロムライス符号化における有効桁数kを低コストで推定する。有効桁数統計メモリ121は、過去に符号化した符号化対象値について、2進での有効桁数の累積値と累積回数を保持する。有効桁数推定テーブル122は、累積値と累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を事前に保持する。信号入力装置11から入力信号が入力されると、順位変換手段135が入力信号を非負値の値に変換する。有効桁数推定手段132は、有効桁数統計メモリ121に保持されている累積値と累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値をテーブル122から取得し、ゴロムライス符号化手段134はこの有効桁数推定値を用いて非負値をゴロムライス符号に変換する。有効桁数累積手段133は、ゴロムライス符号の対象となった非負値の有効桁数を求めて有効桁数統計メモリ121の累積値に加算し、累積回数をカウントアップする。

目的

『発明の目的』
本発明の目的は、適応ゴロムライス符号化における有効桁数kを低コストで推定し得るようにすることにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

過去に符号化した符号化対象値について、2進での有効桁数を算出して累積するとともに、累積回数カウントする有効桁数累積手段と、前記有効桁数累積手段における有効桁数の累積値と累積回数を保持する有効桁数統計メモリと、前記有効桁数累積手段における有効桁数の累積値と累積回数を初期化する統計値初期化手段と、前記有効桁数の累積値と累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める有効桁数推定手段と、前記有効桁数推定値を用いて前記符号化対象値をゴロムライス符号化するゴロムライス符号化手段とを備えた符号化装置

請求項2

入力信号を非負値に順位変換する順位変換手段を備え、前記非負値を前記符号化対象値とすることを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。

請求項3

前記有効桁数累積手段は、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。

請求項4

前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを備え、前記有効桁数推定手段は、前記累積値と前記累積回数とから前記有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項1に記載の符号化装置。

請求項5

前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを備え、前記有効桁数推定手段は、前記累積値と前記累積回数とから前記有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項3に記載の符号化装置。

請求項6

前記統計値初期化手段は、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする請求項3または5に記載の符号化装置。

請求項7

前記有効桁数統計メモリは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記有効桁数推定手段は、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記有効桁数累積手段は、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする請求項5に記載の符号化装置。

請求項8

過去にゴロムライス復号した結果値について、2進での有効桁数を算出して累積するとともに、累積回数をカウントする有効桁数累積手段と、前記有効桁数累積手段における有効桁数の累積値と累積回数を保持する有効桁数統計メモリと、前記有効桁数累積手段における有効桁数の累積値と累積回数を初期化する統計値初期化手段と、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める有効桁数推定手段と、前記有効桁数推定値を用いて入力符号をゴロムライス復号するゴロムライス復号手段とを備えた復号装置

請求項9

ゴロムライス復号の結果値を逆順位変換して信号値を生成する順位逆変換手段を備えることを特徴とする請求項8に記載の復号装置。

請求項10

前記有効桁数累積手段は、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする請求項8に記載の復号装置。

請求項11

前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを備え、前記有効桁数推定手段は、前記累積値と前記累積回数とから前記有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項8に記載の復号装置。

請求項12

前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを備え、前記有効桁数推定手段は、前記累積値と前記累積回数とから前記有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項10に記載の復号装置。

請求項13

前記統計値初期化手段は、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする請求項10または12に記載の復号装置。

請求項14

前記有効桁数統計メモリは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記有効桁数推定手段は、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記有効桁数累積手段は、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする請求項12に記載の復号装置。

請求項15

コンピュータを用いて符号化を行う符号化方法であって、前記コンピュータが、有効桁数統計メモリに保持された有効桁数の累積値と累積回数を初期化する第1のステップ、前記コンピュータが、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める第2のステップ、前記コンピュータが、前記有効桁数推定値を用いて符号化対象値をゴロムライス符号化する第3のステップ、前記コンピュータが、前記ゴロムライス符号化した符号化対象値について、2進での有効桁数を算出して前記有効桁数統計メモリに保持された累積値に加算し且つ前記累積回数を更新する第4のステップを含む符号化方法。

請求項16

入力信号を非負値に順位変換した値を前記符号化対象値とすることを特徴とする請求項15に記載の符号化方法。

請求項17

前記第4のステップでは、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする請求項15に記載の符号化方法。

請求項18

前記第2のステップでは、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項15に記載の符号化方法。

請求項19

前記第2のステップでは、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項17に記載の符号化方法。

請求項20

前記第1のステップでは、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルでは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする請求項17または19に記載の符号化方法。

請求項21

前記有効桁数統計メモリでは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記第2のステップでは、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記第4のステップでは、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする請求項19に記載の符号化方法。

請求項22

コンピュータを用いて入力符号の復号を行う復号方法であって、前記コンピュータが、有効桁数統計メモリに保持された有効桁数の累積値と累積回数を初期化する第1のステップ、前記コンピュータが、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める第2のステップ、前記コンピュータが、前記有効桁数推定値を用いて入力符号をゴロムライス復号する第3のステップ、前記コンピュータが、ゴロムライス復号の結果値について、2進での有効桁数を算出して前記有効桁数統計メモリに保持された累積値に加算し且つ前記累積回数を更新する第4のステップを含む復号方法。

請求項23

前記第4のステップでは、さらに、ゴロムライス復号の結果値を逆順位変換して信号値を生成することを特徴とする請求項22に記載の復号方法。

請求項24

前記第4のステップでは、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする請求項22に記載の復号方法。

請求項25

前記第2のステップでは、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項22に記載の復号方法。

請求項26

前記第2のステップでは、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項24に記載の復号方法。

請求項27

前記第1のステップでは、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルでは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする請求項24または26に記載の復号方法。

請求項28

前記有効桁数統計メモリでは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記第2のステップでは、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記第4のステップでは、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする請求項26に記載の復号方法。

請求項29

コンピュータに、有効桁数統計メモリに保持された有効桁数の累積値と累積回数を初期化する第1の処理と、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める第2の処理と、前記有効桁数推定値を用いて符号化対象値をゴロムライス符号化する第3の処理と、前記ゴロムライス符号化した符号化対象値について、2進での有効桁数を算出して前記有効桁数統計メモリに保持された累積値に加算し且つ前記累積回数を更新する第4の処理とを行わせるための符号化プログラム

請求項30

入力信号を非負値に順位変換した値を前記符号化対象値とすることを特徴とする請求項29に記載の符号化プログラム。

請求項31

前記第4の処理では、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする請求項29に記載の符号化プログラム。

請求項32

前記第2の処理では、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項29に記載の符号化プログラム。

請求項33

前記第2の処理では、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項31に記載の符号化プログラム。

請求項34

前記第1の処理では、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルでは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする請求項31または33に記載の符号化プログラム。

請求項35

前記有効桁数統計メモリでは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記第2の処理では、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記第4の処理では、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする請求項33に記載の符号化プログラム。

請求項36

コンピュータに、有効桁数統計メモリに保持された有効桁数の累積値と累積回数を初期化する第1の処理と、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める第2の処理と、前記有効桁数推定値を用いて入力符号をゴロムライス復号する第3の処理と、ゴロムライス復号の結果値について、2進での有効桁数を算出して前記有効桁数統計メモリに保持された累積値に加算し且つ前記累積回数を更新する第4の処理とを行わせるための復号プログラム

請求項37

前記第4の処理では、さらに、ゴロムライス復号の結果値を逆順位変換して信号値を生成することを特徴とする請求項36に記載の復号プログラム。

請求項38

前記第4の処理では、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする請求項36に記載の復号プログラム。

請求項39

前記第2の処理では、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項36に記載の復号プログラム。

請求項40

前記第2の処理では、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする請求項38に記載の復号プログラム。

請求項41

前記第1の処理では、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルでは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする請求項38または40に記載の復号プログラム。

請求項42

前記有効桁数統計メモリでは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記第2の処理では、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記第4の処理では、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする請求項40に記載の復号プログラム。

技術分野

0001

本発明はデジタル信号可変長符号化方式に関し、特に、適応ゴロムライス(Golomb-Rice)符号による可変長符号化方式に関する。

背景技術

0002

ゴロムライス符号は、信号値を「単進符号」+「kビット固定長符号(kは有効桁数の推定値)」として出力するもので、0に近い値ほど短い符号長となることから、予測残差簡易符号化として知られている。

0003

ゴロムライス符号化は、符号化対象となる2進数を下位kビットと上位の残りビットとに分割し、上位の残りビットを単進符号に置き換える。たとえば、信号00010011(2値表現)をk=3で符号化する場合、下位3ビットを除く上位5ビット(00010)が単進符号化された後、下位3ビットがそのまま出力される。単進符号として、ビット列で表現される数だけの"0"のビットに"1"のビットを付加した符号を用いる場合、上記の例では上位5ビットの数値が2であるため、2ビットの"0"が出力され、"1"で終端される。下位3ビットとあわせて最終的に"001011"が符号として出力される。

0004

復号側では、符号化に使われたものと同じkの値を用いて、復号対象となる2進数を下位kビットと上位の残りビットとに分割し、上位の残りビットを単進符号前の状態に復号する。たとえば、k=3として符号化された上述の例の符号"001011"の復号では、まず、単進符号"001"から2という数値が復号されて上位5ビット"00010"として出力され、さらに、後続する"011"が下位3ビットとして出力される。この結果、元の信号と完全に一致する信号00010011が得られる。このようにゴロムライス符号は可逆圧縮符号一種である。

0005

ゴロムライス符号は、符号化すべき信号値の有効桁とk値が一致する場合に、最も符号長が短くなる。上述の信号00010011の例では、有効桁は5桁なので、k=5の時、出力される符号が110011となって符号長が最短となる。そのため、最適なk値を予測する適応型ゴロムライス符号が考案されている。

0006

適応型ゴロムライス符号の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された適応型ゴロムライス符号化方式は、ゴロムライス符号化の対象とする信号値d(特許文献1では予測残差をゴロムライス符号化の対象としている)の統計から、最適なk値を予測するものである。具体的には、それまでに出現した信号値dの絶対値を累積し、その総和aと累積回数nから平均的な有効桁数kが推定される。また、累積回数があらかじめ決められた上限値(Reset)に達すると、累積値と累積回数をそれぞれ半分にする再スケール処理が行われる。

0007

米国特許第5764374号明細書

発明が解決しようとする課題

0008

特許文献1に記載の適応型ゴロムライス符号化方式では、それまでに出現したゴロムライス符号化対象信号値dの絶対値の累積値aと累積回数nから有効桁数kを推定している。このため、有効桁数kの推定に多くの処理と時間を必要とし、推定コストが大きいという課題があった。その理由は、ゴロムライス符号化対象信号値dの絶対値の累積値aと累積回数nから有効桁数kを推定するためには、n×2k≧aを満たす最小のkを求める必要があり、そのためにはnのシフトを順次行ってaと比較する探索処理が必要になるためである。このような探索処理をソフトウェアで実現する場合には、分岐処理が頻繁に発生するプログラムが必要になるために処理速度が大幅に低下し、またハードウェアで実現する場合には、複雑な組み合わせ回路を必要とする。

0009

また、有効桁数kの推定処理を参照テーブル(ルックアップテーブル)によって実現することを考えた場合、従来の適応型ゴロムライス符号化方式では参照テーブルが巨大化するという課題がある。たとえば、JPEG-LS等で標準的なパラメータとして、ゴロムライス符号化対象となる残差dが8ビットでReset=64の場合、aの範囲は[0,128×63]、nの範囲は[0,63]となり、約512kBのテーブルメモリが必要になる。このため、ハードウェア実装の場合には回路規模の増大、ソフトウェア実装の場合にはそれに加えてキャッシュミスヒットの多発による速度低下といった問題が生じる。

0010

『発明の目的』
本発明の目的は、適応ゴロムライス符号化における有効桁数kを低コストで推定し得るようにすることにある。

0011

本発明の別の目的は、適応ゴロムライス符号化における有効桁数kの推定を1回のテーブル参照だけで行えるようにすることにある。

0012

本発明の他の目的は、適応ゴロムライス符号化・復号処理における回路規模および処理速度を改善すること、特に、汎用CPUによるソフトウェア処理高速な符号化・復号処理を実現することにある。

課題を解決するための手段

0013

本発明の第1の符号化装置は、過去に符号化した符号化対象値について、2進での有効桁数を算出して累積するとともに、累積回数をカウントする有効桁数累積手段と、前記有効桁数累積手段における有効桁数の累積値と累積回数を保持する有効桁数統計メモリと、前記有効桁数累積手段における有効桁数の累積値と累積回数を初期化する統計値初期化手段と、前記有効桁数の累積値と累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める有効桁数推定手段と、前記有効桁数推定値を用いて前記符号化対象値をゴロムライス符号化するゴロムライス符号化手段とを備えている。

0014

本発明の第2の符号化装置は、第1の符号化装置において、入力信号を非負値に順位変換する順位変換手段を備え、前記非負値を前記符号化対象値とすることを特徴とする。

0015

本発明の第3の符号化装置は、第1の符号化装置において、前記有効桁数累積手段は、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする。

0016

本発明の第4の符号化装置は、第1の符号化装置において、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを備え、前記有効桁数推定手段は、前記累積値と前記累積回数とから前記有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする。

0017

本発明の第5の符号化装置は、第3の符号化装置において、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを備え、前記有効桁数推定手段は、前記累積値と前記累積回数とから前記有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする。

0018

本発明の第6の符号化装置は、第3または第5の符号化装置において、前記統計値初期化手段は、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする。

0019

本発明の第7の符号化装置は、第5の符号化装置において、前記有効桁数統計メモリは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記有効桁数推定手段は、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記有効桁数累積手段は、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする。

0020

本発明の第1の復号装置は、過去にゴロムライス復号した結果値について、2進での有効桁数を算出して累積するとともに、累積回数をカウントする有効桁数累積手段と、前記有効桁数累積手段における有効桁数の累積値と累積回数を保持する有効桁数統計メモリと、前記有効桁数累積手段における有効桁数の累積値と累積回数を初期化する統計値初期化手段と、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める有効桁数推定手段と、前記有効桁数推定値を用いて入力符号をゴロムライス復号するゴロムライス復号手段とを備えている。

0021

本発明の第2の復号装置は、第1の復号装置において、ゴロムライス復号の結果値を逆順位変換して信号値を生成する順位逆変換手段を備えることを特徴とする。

0022

本発明の第3の復号装置は、第1の復号装置において、前記有効桁数累積手段は、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする。

0023

本発明の第4の復号装置は、第1の復号装置において、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを備え、前記有効桁数推定手段は、前記累積値と前記累積回数とから前記有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする。

0024

本発明の第5の復号装置は、第3の復号装置において、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを備え、前記有効桁数推定手段は、前記累積値と前記累積回数とから前記有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする。

0025

本発明の第6の復号装置は、第3または第5の復号装置において、前記統計値初期化手段は、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする。

0026

本発明の第7の復号装置は、第5の復号装置において、前記有効桁数統計メモリは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記有効桁数推定手段は、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記有効桁数累積手段は、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする。

0027

本発明の第1の符号化方法は、コンピュータを用いて符号化を行う符号化方法であって、前記コンピュータが、有効桁数統計メモリに保持された有効桁数の累積値と累積回数を初期化する第1のステップ、前記コンピュータが、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める第2のステップ、前記コンピュータが、前記有効桁数推定値を用いて符号化対象値をゴロムライス符号化する第3のステップ、前記コンピュータが、前記ゴロムライス符号化した符号化対象値について、2進での有効桁数を算出して前記有効桁数統計メモリに保持された累積値に加算し且つ前記累積回数を更新する第4のステップを含んでいる。

0028

本発明の第2の符号化方法は、第1の符号化方法において、入力信号を非負値に順位変換した値を前記符号化対象値とすることを特徴とする。

0029

本発明の第3の符号化方法は、第1の符号化方法において、前記第4のステップでは、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする。

0030

本発明の第4の符号化方法は、第1の符号化方法において、前記第2のステップでは、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする。

0031

本発明の第5の符号化方法は、第3の符号化方法において、前記第2のステップでは、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする。

0032

本発明の第6の符号化方法は、第3または第5の符号化方法において、前記第1のステップでは、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルでは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする。

0033

本発明の第7の符号化方法は、第5の符号化方法において、前記有効桁数統計メモリでは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記第2のステップでは、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記第4のステップでは、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする。

0034

本発明の第1の復号方法は、コンピュータを用いて入力符号の復号を行う復号方法であって、前記コンピュータが、有効桁数統計メモリに保持された有効桁数の累積値と累積回数を初期化する第1のステップ、前記コンピュータが、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める第2のステップ、前記コンピュータが、前記有効桁数推定値を用いて入力符号をゴロムライス復号する第3のステップ、前記コンピュータが、ゴロムライス復号の結果値について、2進での有効桁数を算出して前記有効桁数統計メモリに保持された累積値に加算し且つ前記累積回数を更新する第4のステップを含んでいる。

0035

本発明の第2の復号方法は、第1の復号方法において、前記第4のステップでは、さらに、ゴロムライス復号の結果値を逆順位変換して信号値を生成することを特徴とする。

0036

本発明の第3の復号方法は、第1の復号方法において、前記第4のステップでは、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、累積値と累積回数とを2で除することを特徴とする。

0037

本発明の第4の復号方法は、第1の復号方法において、前記第2のステップでは、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする。

0038

本発明の第5の復号方法は、第3の復号方法において、前記第2のステップでは、前記有効桁数の累積値と前記累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を保持する有効桁数推定テーブルを参照して前記有効桁数推定値を求めることを特徴とする。

0039

本発明の第6の復号方法は、第3または第5の復号方法において、前記第1のステップでは、累積回数の初期値として、前記上限値の2分の1以上の値を設定し、前記有効桁数推定テーブルでは、累積回数が前記上限値の2分の1以上となる要素についてのみ前記有効桁数推定値を保持することを特徴とする。

0040

本発明の第7の復号方法は、第5の復号方法において、前記有効桁数統計メモリでは、累積回数を上位ビットに、累積値を下位ビットにそれぞれ対応付けた統計値を保持し、前記第2のステップでは、前記統計値から前記有効桁数推定テーブルを参照することによって有効桁数推定値を求め、前記第4のステップでは、前記累積回数があらかじめ定められた上限値に達した場合に、前記統計値を2で除することを特徴とする。

0041

『作用』
本発明の符号化装置とその方法にあっては、符号化対象値そのものを累積するのではなく、過去に符号化した符号化対象値の有効桁数を累積し、この有効桁数の累積値と累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める。同様に本発明の復号装置とその方法にあっては、ゴロムライス復号された結果値そのものを累積するのではなく、過去のゴロムライス復号された結果値の有効桁数を累積し、この有効桁数の累積値と累積回数の組み合わせに対応する有効桁数推定値を求める。

0042

有効桁数を累積しているので、有効桁数推定値の算出は、有効桁数の累積値を累積回数で除することで求めることができる。有効桁数推定値は、その都度除算の計算を行って求めても良いし、事前に用意された有効桁数推定テーブルを参照して求めても良い。

発明の効果

0043

本発明によれば、適応ゴロムライス符号化における有効桁数を低コストで推定することができる。その理由は、符号化時においては、符号化対象値そのものを累積するのではなく、過去に符号化した符号化対象値の有効桁数を累積し、この有効桁数の累積値と累積回数との組み合わせに対応する有効桁数推定値を求めるためである。また、復号時においては、ゴロムライス復号された結果値そのものを累積するのではなく、過去のゴロムライス復号された結果値の有効桁数を累積し、この有効桁数の累積値と累積回数との組み合わせに対応する有効桁数推定値を求めるためである。

0044

特に有効桁数推定テーブルを用いる構成によれば、適応ゴロムライス符号化における有効桁数の推定を1回のテーブル参照だけで行える効果がある。この場合、本発明では、信号の絶対値ではなく有効桁数を累積するため、絶対値を累積する方式に比べて累積値のとり得る範囲を小さく抑えることができ、有効桁数推定テーブルのサイズを縮小することができる。

0045

以上のことから、本発明によれば、適応ゴロムライス符号化・復号処理における回路規模および処理速度を改善でき、特に、汎用CPUによるソフトウェア処理で高速な符号化・復号処理を実現することができる。

発明を実施するための最良の形態

0046

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。

0047

図1を参照すると、本発明の実施の形態にかかる符号化装置は、信号入力装置11と、データ記憶装置12と、プログラム制御により動作するデータ処理装置13と、符号出力装置14とから構成されている。

0048

データ記憶装置12は、有効桁数統計メモリ121、有効桁数推定テーブル122、有効桁数推定値メモリ123、順位変換値メモリ124、信号値メモリ125を含む。また、有効桁数統計メモリ121は、有効桁数累積値メモリ1211と有効桁数累積回数メモリ1212とを含む。

0049

有効桁数推定テーブル122は、整数aと整数nの組み合わせからfloor(a/n)の演算結果を引くことのできるテーブルである(floor(x)はx以下の最大の整数値を表す)。ここで、整数aは有効桁数累積値aに、整数nは有効桁数累積回数nにそれぞれ対応し、floor(a/n)が有効桁数kに対応する。

0050

データ処理装置13は、統計値初期化手段131、有効桁数推定手段132、有効桁数累積手段133、ゴロムライス符号化手段134、順位変換手段135を含む。

0051

これらの手段はそれぞれ概略つぎのように動作する。

0052

統計値初期化手段131は、有効桁数統計メモリ121の内容を、あらかじめ決められた初期値に設定する。

0053

信号入力装置11からは、固定ビット長の整数(たとえば-127から128まで)の信号値dが順次入力される。

0054

順位変換手段135は、信号入力装置11から信号値dが信号値メモリ125に読み込まれると、信号値dを非負の値mに順位変換し、順位変換値メモリ124に格納する。順位変換のための演算として、たとえば、d≧0の場合m=2d,d<0の場合m=-2d-1とする方法がある。

0055

有効桁数推定手段132は、有効桁数統計メモリ121内の有効桁数累積値メモリ1211の値aと有効桁数累積回数メモリ1212の値nで有効桁数推定テーブル122を参照して有効桁数推定値kを算出し、有効桁数推定値メモリ123へ格納する。

0056

ゴロムライス符号化手段134は、順位変換値メモリ124および有効桁数推定メモリ123からm,kを読み出し、mをパラメータkでゴロムライス符号化し、符号出力装置14へ出力する。

0057

有効桁数累積手段133は、順位変換値メモリ124からmを読み出し、mの有効桁数を算出して有効桁数統計メモリ121の内容を更新する。具体的には、有効桁数累積回数メモリ1212の値(n)に1を加え、有効桁数累積値メモリ1211の値(a)にmの有効桁数を加算する。また、この結果、nがあらかじめ定められたReset値に達した場合、有効桁数累積手段133は、nおよびaの値をそれぞれ半分に再スケールし、有効桁数累積回数メモリ1212および有効桁数累積値メモリ1211に格納する。

0058

次に、図1及び図2フローチャートを参照して、本実施の形態にかかる符号化装置の全体の動作について詳細に説明する。

0059

まず統計値初期化手段131が、有効桁数統計メモリ121内の有効桁数累積値メモリ1211および有効桁数累積回数メモリ1212の内容a,nを、あらかじめ定められた初期値に設定する(図2のステップS101)。

0060

その後、信号入力装置11から固定ビット長の整数(たとえば-127から128まで)の信号値dが入力されると、その信号値dは信号値メモリ125に読み込まれる(ステップS102)。

0061

次に順位変換手段135が、信号値メモリ125から信号値dを読み出し、この信号値dを非負の値mに順位変換し、順位変換値メモリ124に格納する(ステップS103)

0062

次に有効桁数推定手段132が、有効桁数統計メモリ121内の有効桁数累積値メモリ1211の値aと有効桁数累積回数メモリ1212の値nで有効桁数推定テーブル122を参照して有効桁数推定値kを算出し、有効桁数推定値メモリ123へ格納する(ステップS104)。

0063

次にゴロムライス符号化手段134が、順位変換値メモリ124および有効桁数推定メモリ123からm,kを読み出し、mをパラメータkでゴロムライス符号化し、符号出力装置14へ出力する(ステップS105)。

0064

次に有効桁数累積手段133が、順位変換値メモリ124からmを読み出し、mの有効桁数を算出して有効桁数統計メモリ121の内容を更新する。具体的には、有効桁数累積回数メモリ1212の値(n)に1を加え、有効桁数累積値メモリ1211の値(a)にmの有効桁数を加算する。この結果nがあらかじめ定められたReset値に達した場合、nおよびaの値をそれぞれ半分に再スケールし、有効桁数累積回数メモリ1212および有効桁数累積値メモリ1211に格納する(ステップS106)。

0065

その後、全ての入力信号について処理が完了したかが判定され(ステップS107)、未処理の入力信号があれば入力信号の読み込み(ステップS102)に戻る。

0066

次に、本実施の形態の効果について説明する。

0067

本実施の形態では、有効桁数推定手段132および有効桁数推定テーブル122により、1回のテーブル参照だけで有効桁数の推定を行うことができるため、除算処理および条件分岐が不要となる。これにより、高速な符号化処理が可能となる。特に、条件分岐が無くなることで、汎用CPUでの符号化処理が高速化される。

0068

また、有効桁数推定テーブル122は、たとえば入力信号が8ビットで、Reset=64の場合、32768要素(32kB)で構成可能である。これは、mの有効桁数が最大で8であることから、累積値aの範囲が[0,8×63]、nの値の範囲が[0,63]となるためである。これにより、符号化装置をハードウェアで実現する場合には回路面積の縮小が可能になり、符号化装置をCPU上で動作するプログラムで実現する場合にはキャッシュヒット率向上による高速化が達成される。さらに、nの初期値として、Reset値の半分(32)を与えるようにすれば、nの値の範囲を[32,63]とすることができるため、テーブルの要素数を更に半分(16384要素,16kB)にすることができ、符号化装置をハードウェアで実現する場合には回路面積のより一層の縮小が可能になり、符号化装置をCPU上で動作するプログラムで実現する場合にはキャッシュヒット率のより一層の向上による高速化が達成される。

0069

以上のように、本実施の形態にかかる符号化装置では、有効桁数kの推定を高速に行うことができ、汎用CPUで、特許文献1の方式に比べて約1.5〜2倍の高速化が達成される。なお、ゴロムライス符号化対象信号の絶対値ではなくその有効桁数を累積するため、特許文献1の方式に比べて統計の精度が若干低下するが、その影響は圧縮率にして約0.5%と僅かである。

0070

なお、上記説明では、有効桁数推定テーブル122にfloor(a/n)を格納するものとしたが、たとえば入力信号が8bitの場合には、有効桁数推定値が8以上になると圧縮率が低下するため、上限値を7にするようにしてもよい。

0071

また、上記説明では、信号入力装置11から入力される信号値をゴロムライス符号化対象としたが、データ処理装置13によって別途処理した値をゴロムライス符号化対象としてもよい。たとえば、DPCMなどで予測差分を求め、その差分値をゴロムライス符号化対象にしてもよい。

0072

また、上記説明では、有効桁数累積値メモリ1211と有効桁数累積回数メモリ1212とを別のメモリとして扱っているが、後述する実施例で説明するように、これらを結合して単一のレジスタに保持するようにしてもよい。その場合、Resetの値は2の倍数とし、nをレジスタの上位、aを下位に割り当てておくことが望ましい。これにより、テーブル参照のための引数として直接そのレジスタ値が利用でき、また、再スケール時のシフト演算も、単一レジスタに対して処理するだけでよい。このため、特に汎用CPUにおいて高速化が達成される。

0073

次に、本発明の実施の形態にかかる復号装置について図面を参照して詳細に説明する。

0074

図3を参照すると、本発明の実施の形態にかかる復号装置は、符号入力装置21と、データ記憶装置22と、プログラム制御により動作するデータ処理装置23と、信号出力装置24とから構成されている。

0075

データ記憶装置22は、有効桁数統計メモリ221、有効桁数推定テーブル222、有効桁数推定値メモリ223、順位変換値メモリ224、信号値メモリ225を含む。また、有効桁数統計メモリ221は、有効桁数累積値メモリ2211と有効桁数累積回数メモリ2212とを含む。

0076

有効桁数推定テーブル222は、整数aと整数nの組み合わせからfloor(a/n)の演算結果を引くことのできるテーブルである(floor(x)はx以下の最大の整数値を表す)。ここで、整数aは有効桁数累積値aに、整数nは有効桁数累積回数nにそれぞれ対応し、floor(a/n)が有効桁数kに対応する。

0077

データ処理装置23は、統計値初期化手段231、有効桁数推定手段232、有効桁数累積手段233、ゴロムライス復号手段234、順位逆変換手段235を含む。

0078

これらの手段はそれぞれ概略つぎのように動作する。

0079

まず、統計値初期化手段231は、有効桁数統計メモリ221内の有効桁数累積値メモリ2211および有効桁数累積回数メモリ2212の内容を、あらかじめ定められた初期値に設定する。

0080

符号入力装置21からは、図1に示した符号化装置でゴロムライス符号化された可変ビット長の符号が順次入力される。

0081

有効桁数推定手段232は、有効桁数統計メモリ221内の有効桁数累積値メモリ2211の値aと有効桁数累積回数メモリ2212の値nで有効桁数推定テーブル222を参照して有効桁数推定値kを算出し、有効桁数推定値メモリ223へ格納する。

0082

ゴロムライス復号手段234は、有効桁数推定メモリ223の値kに基づいて、符号入力装置21から入力されたゴロムライス符号を復号し、復号結果の値を順位変換値mとして順位変換値メモリ224に格納する。

0083

有効桁数累積手段233は、順位変換値メモリ224からmを読み出し、mの有効桁数を算出して有効桁数統計メモリ221の内容を更新する。具体的には、有効桁数累積回数メモリ2212の値(n)に1を加え、有効桁数累積値メモリ2211の値(a)にmの有効桁数を加算する。また、この結果、nがあらかじめ定められたReset値に達した場合、有効桁数累積手段233は、nおよびaの値をそれぞれ半分に再スケールし、有効桁数累積回数メモリ2212および有効桁数累積値メモリ2211に格納する。

0084

順位逆変換手段235は、順位変換値メモリ224から読み出した非負の値mを順位逆変換し、信号値dとして信号値メモリ225に格納する。

0085

信号出力装置24は、信号値メモリ225から信号値dを読み出して出力する。

0086

次に、図3及び図4のフローチャートを参照して、本実施の形態の全体の動作について詳細に説明する。

0087

まず、統計値初期化手段231が、有効桁数統計メモリ221内の有効桁数累積値メモリ2211および有効桁数累積回数メモリ2212の内容a,nを、あらかじめ定められた初期値に設定する(図4のステップS201)。

0088

その後、符号入力装置21から可変ビット長のゴロムライス符号を順次読み込む(ステップS202)。読み込まれたゴロムライス符号に対して、まず有効桁数推定手段232が、有効桁数統計メモリ221内の有効桁数累積値メモリ2211の値aと有効桁数累積回数メモリ2212の値nで有効桁数推定テーブル222を参照して有効桁数推定値kを算出し、有効桁数推定値メモリ223へ格納する(ステップS203)。

0089

次にゴロムライス復号手段234が、有効桁数推定値メモリ223から有効桁数推定値kを読み出し、このkに基づいて、符号入力装置21から前記入力されたゴロムライス符号を復号し、順位変換値mとして順位変換値メモリ224に格納する(ステップS204)。

0090

次に有効桁数累積手段233が、順位変換値メモリ224からmを読み出し、mの有効桁数を算出して有効桁数統計メモリ221の内容を更新する。具体的には、有効桁数累積回数メモリ2212の値(n)に1を加え、有効桁数累積値メモリ2211の値(a)にmの有効桁数を加算する。この結果、nがあらかじめ定められたReset値に達した場合、nおよびaの値をそれぞれ半分に再スケールし、有効桁数累積回数メモリ2212および有効桁数累積値メモリ2211に格納する(ステップS205)。

0091

次に順位逆変換手段235が、非負の値mを順位逆変換し、信号値dとして信号値メモリ225を通じて信号出力装置24へ出力する(ステップS206)。順位逆変換のための演算として、たとえば、mが偶数のときd=m/2、mが奇数のときd=-(m+1)/2とする方法がある。なお、ステップS206の順位逆変換処理とステップS205の有効桁数累積処理順序入れ替えても良い。

0092

その後、全ての入力符号について処理が完了したかが判定され(ステップS207)、未処理の入力符号があれば入力符号の読み込み(ステップS202)に戻る。

0093

次に、本実施の形態の効果について説明する。

0094

本実施の形態では、有効桁数推定手段232および有効桁数推定テーブル222により、1回のテーブル参照だけで有効桁数の推定を行うことができるため、除算処理および条件分岐が不要となる。これにより、高速な復号処理が可能となる。特に、条件分岐が無くなることで、汎用CPUでの復号処理が高速化される。

0095

また、有効桁数推定テーブル222は、たとえば順位変換値mが8ビットで、Reset=64の場合、32768要素(32kB)で構成可能である。これは、mの有効桁数が最大で8であることから、累積値aの範囲が[0,8×63]、nの値の範囲が[0,63]となるためである。これにより、復号装置をハードウェアで実現する場合には回路面積の縮小が可能になり、復号装置をCPU上で動作するプログラムで実現する場合にはキャッシュヒット率向上による高速化が達成される。さらに、nの初期値として、Reset値の半分(32)を与えるようにすれば、nの値の範囲を[32,63]とすることができるため、テーブルの要素数を更に半分(16384要素,16kB)にすることができ、復号装置をハードウェアで実現する場合には回路面積のより一層の縮小が可能になり、復号装置をCPU上で動作するプログラムで実現する場合にはキャッシュヒット率のより一層の向上による高速化が達成される。

0096

なお、上記説明では、有効桁数推定テーブル222にfloor(a/n)を格納するものとしたが、図1の符号化装置と同様な上限値を設けるようにしてもよい。

0097

また、上記説明では、有効桁数累積値メモリ2211と有効桁数累積回数メモリ2212とを別のメモリとして扱っているが、後述する実施例で説明するように、これらを結合して単一のレジスタに保持するようにしてもよい。その場合、Resetの値は2の倍数とし、nをレジスタの上位、aを下位に割り当てておくことが望ましい。これにより、テーブル参照のための引数として直接そのレジスタ値が利用でき、また、再スケール時のシフト演算も、単一レジスタに対して処理するだけでよい。このため、特に汎用CPUにおいて高速化が達成される。

0098

以下、図5図6を参照して、本発明の実施形態の具体的な実施例について説明する。

0099

図5は、本発明の実施の形態にかかる符号化装置の一実施例の符号化動作を模式的に示した図である。本実施例では、データ処理装置13としてパーソナルコンピュータを、データ記憶装置12として半導体メモリ(パーソナルコンピュータに含まれる)を、符号出力装置14として磁気ディスク装置を備えているものとする。また、入力信号データは、各8ビットの符号付き整数として、磁気ディスク装置上のファイルから与えられるものとする。さらに、符号化プログラムが磁気ディスク装置等のコンピュータ可読記録媒体に記録されており、起動時などにデータ処理装置13に読み取られる。符号化プログラムは、データ処理装置13の動作を制御することにより、データ処理装置13上に統計値初期化手段131、有効桁数推定手段132、有効桁数累積手段133、ゴロムライス符号化手段134および順位変換手段135を実現し、図2に示した処理を実行させる。

0100

図5を参照すると、有効桁数推定テーブルZ101には、各nおよびaに対応する有効桁数推定値kのデータがあらかじめ格納されている。また、統計値初期化手段131によって、有効桁数統計メモリ121はZ102の値で初期化されるものとする。

0101

有効桁数推定テーブルZ101は、nとaとを結合した値でテーブルを引くことができる。たとえば、n=8,a=31の場合には、nの2進表現である"1000"とaの2進表現である"0011111"とが結合された"10000011111"の位置のテーブルが参照され、k=3が得られる。

0102

本実施例では、Reset=16とし、nの初期値として"1000"すなわち8を与えている。このため、nの範囲は8〜15となり、有効桁数推定テーブルZ101はn=8以上のみ保持している。

0103

また、入力信号データが各8ビットであるため、テーブルZ101内のk値の上限は7となっている。たとえば、n=8(1000),a=127(1111111)の場合、本来のfloor(a/n)は15となるが、上限値である7を超えているため、テーブル上には7という値が格納されている。

0104

有効桁数統計メモリ121は、Z102に示す形式で構成しており、単一の変数(レジスタ)上にnとaとを結合された形で保持している。最上位のRsはReset判定用のビットであり、これも同一レジスタ上に配置されている。詳しくは後述する。

0105

まず、磁気ディスクから入力信号Z103が読み込まれる。読み込まれた信号値はd=-12である。これが、非負の値となるよう順位変換される。d≧0の場合m=2d,d<0の場合m=-2d-1として変換すると、m=23(00010111)となる。

0106

有効桁数累積手段133は、n=8,a=31から有効桁数統計メモリZ102を参照し、有効桁数の推定値としてk=3を得る。

0107

ゴロムライス符号化手段134は、m=23をk=3でゴロムライス符号化し、符号データZ104(001 111)を磁気ディスクへ出力する。

0108

有効桁数累積手段133は、有効桁数統計メモリZ102のnの値に1を加え、aの値にm=23(00010111)の有効桁数である5を加える。この結果、有効桁数統計メモリはZ105に示すように"0 1001 0100100"となる。

0109

以降も同様に、入力信号が読み込まれて符号化が行われる。有効桁数統計メモリ121がZ105の状態では、有効桁数の推定値はk=4となり、kの値が適応的に変化して信号が圧縮される。

0110

こうした符号化が継続し、n=15(1111)、a=69(1000101)となった状態の有効桁数統計メモリ121をZ106に示す。この状態から、有効桁数累積手段133がnに1、aに4を加えた場合、有効桁数統計メモリの状態はZ107(1 0000 1001001)となる。

0111

この状態では、n=16、すなわちResetに達したことで、Rsのビットが立っている、Rsが立っている場合には、再スケール処理が行われる。ここでは、Rs,n,aを結合した状態で1ビット右シフトを行うことで実現できる。

0112

この結果、有効桁数統計メモリ121はZ108の状態、すなわちn=8(1000)、a=34(0100100)となる。

0113

なお、再スケール処理が上記方法で実現できる理由は、nがReset=16に達した場合にはnの最下位ビットが0となり、結合状態で右シフトを行ってもaの値に影響を与えないためである。

0114

また、本方式では、以下に説明するように桁あふれについても問題が発生することはない。

0115

mの最大有効桁は8であるため、有効桁数累積手段133によって、aに加算される値は最大で8である。これがn=8の状態から(Resetを経ることなく)8回繰り返された場合、aの値は64となって、一時的に有効桁数統計メモリ121のaのビット幅を超える。

0116

しかし、その場合、必ず同時にn=16となっているため、有効桁数統計メモリ121の値は"1 0001 0000000"となる。したがって、その直後の再スケール処理によって有効桁数統計メモリ121の値は"0 1000 1000000"となり、桁あふれに伴う問題は回避することができる。

0117

なお、本方式では、Resetが2の倍数であり、かつ、nをレジスタの上位、aを下位として結合している場合に限り、桁あふれの問題を回避できる。nを上位、aを下位とする理由は、逆にするとReset時の桁あふれで問題が発生するからである(累積値aの最下位ビットは、Reset時に必ず0になっているとは限らないため)。

0118

図6は、本発明の実施の形態にかかる復号装置の一実施例による復号動作を模式的に示した図である。本実施例では、データ処理装置23としてパーソナルコンピュータを、データ記憶装置22として半導体メモリ(パーソナルコンピュータに含まれる)を、信号出力装置24として磁気ディスク装置を備えているものとする。また、入力符号データは、磁気ディスク装置上のファイルから与えられるものとする。さらに、復号プログラムが磁気ディスク装置等のコンピュータ可読記録媒体に記録されており、起動時などにデータ処理装置23に読み取られる。復号プログラムは、データ処理装置23の動作を制御することにより、データ処理装置23上に統計値初期化手段231、有効桁数推定手段232、有効桁数累積手段233、ゴロムライス符号化手段234および順位変換手段235を実現し、図4に示した処理を実行させる。

0119

図6を参照すると、有効桁数推定テーブルZ201には、各nおよびaに対応する有効桁数推定値kのデータがあらかじめ格納されている。また、統計値初期化手段231によって、有効桁数統計メモリ221はZ202の値で初期化されるものとする。

0120

有効桁数推定テーブル222および有効桁数統計メモリ221の構成および初期値は、図5を参照して説明した符号化装置の実施例と同様である。

0121

まず、磁気ディスクから入力符号Z203が読み込まれる。読み込まれた符号は"001 111"である。

0122

有効桁数累積手段233は、n=8,a=31から有効桁数統計メモリZ202を参照し、有効桁数の推定値としてk=3を得る。

0123

ゴロムライス復号手段234は、符号"001 111"をk=3でゴロムライス復号し、m=23を得る。

0124

有効桁数累積手段233は、有効桁数統計メモリZ202のnの値に1を加え、aの値にm=23(00010111)の有効桁数である5を加える。この結果、有効桁数統計メモリ221はZ205に示すように"0 1001 0100100"となる。

0125

順位逆変換手段235は、非負の値mを信号値dへ順位逆変換する。mが偶数のときd=m/2、mが奇数のときd=-(m+1)/2として変換すると、Z204のように、d=-12となる。

0126

こうして得られた信号データZ204が磁気ディスクへ出力される。

0127

以降も同様に、入力符号が読み込まれて復号が行われる。有効桁数統計メモリ221がZ205の状態では、有効桁数の推定値はk=4となり、kの値が適応的に変化して符号が展開される。

0128

復号が継続し、n=15(1111)、a=69(1000101)となった状態の有効桁数統計メモリ221がZ206である。この状態から有効桁数累積手段233が累積処理を行った場合の動作は、実施例1(図5のZ106〜Z108)と同様であり、Z206〜Z208のようにして再スケール処理が行われる。

0129

本発明によれば、画像信号音声信号の予測差分符号化において、信号を高速に符号化・復号して伝送するといった用途に適用できる。

図面の簡単な説明

0130

本発明の実施の形態にかかる符号化装置のブロック図である。
本発明の実施の形態にかかる符号化装置による符号化処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の実施の形態にかかる復号装置のブロック図である。
本発明の実施の形態にかかる復号装置による復号処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の符号化装置の一実施例の動作を模式的に示す図である。
本発明の復号装置の一実施例の動作を模式的に示す図である。

符号の説明

0131

11…信号入力装置
12…データ記憶装置
121…有効桁数統計メモリ
1211…有効桁数累積値メモリ
1212…有効桁数累積回数メモリ
122…有効桁数推定テーブル
123…有効桁数推定値メモリ
124…順位変換値メモリ
125…信号値メモリ
13…データ処理装置
131…統計値初期化手段
132…有効桁数推定手段
133…有効桁数累積手段
134…ゴロムライス符号化手段
135…順位変換手段
14…符号出力装置
21…符号入力装置
22…データ記憶装置
221…有効桁数統計メモリ
2211…有効桁数累積値メモリ
2212…有効桁数累積回数メモリ
222…有効桁数推定テーブル
223…有効桁数推定値メモリ
224…順位変換値メモリ
225…信号値メモリ
23…データ処理装置
231…統計値初期化手段
232…有効桁数推定手段
233…有効桁数累積手段
234…ゴロムライス復号手段
235…順位逆変換手段
24…符号出力装置

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