JP2935240B2 - 可変長符号化方式及び可変長復号化方式 - Google Patents

可変長符号化方式及び可変長復号化方式

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 画像信号等の高能率符号化分野において用いられる可
変長符号化及び復号化方式に関し、 回路規模を小さく、高速且つ、符号化効率を高めた可
変長符号化/復号化方式を提供することを目的とし、 n(n=2,3,…)周期毎に、m個の量子化レベル(Q
1,Q2,…,Qm)を有するn個のディジタルデータ(D1,D2,
…,Dn)を一単位として入力し、該n個のディジタルデ
ータによるmn通りの組合せCi={D1(Qi1),D
2(Qi2),…,Dn(Qin)}に応じて可変長符号を割当て
る1つの符号化テーブルを設け、該一単位であるn個の
ディジタルデータに対して一対一の可変長符号変換を行
うことにより可変長符号化を行い、また、このように可
変長符号変換された可変長符号を1つの復号化テーブル
により前記ディジタルデータの各組合せに一対一で変換
し、該ディジタルデータの各組合せを、前記m個の量子
化レベル(Q1,Q2,…,Qm)を有する前記n個のディジタ
ルデータ(D1,D2,…,Dn)に分離することにより可変長
復号化を行うようにしたものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、画像信号等の高能率符号化分野において用
いられる可変長符号化及び復号化方式に関する。
〔従来の技術〕
近年、放送品質画像信号のTV中継、TV会議、TV電話な
ど各種動画像の経済的伝送を対象とした高能率符号化及
び復号化装置が開発されつつある。このような装置にお
いては、高い符号化効率を得るために可変長符号化復号
化が行われることが多い。TV電話を対象としたものなど
においてはたとえば100Mb/sから64Kb/sへのように約1/1
600の圧縮を行うため、可変長符号化復号化方式はでき
るだけ符号化効率が高い、すなわち少ないビット数で符
号化する必要がある。また、可変長符号化及び復号化器
は非常に高速で動作させる必要があるため、処理速度を
低くする必要がある。
たとえば、符号器は、第4図に示すように、画像信号
をA/D変換するA/D変換器1、現在の一画面(フレーム)
分の画像信号データを記憶するフレームメモリ2、フレ
ームメモリ2のデータとA/D変換器1からの新たな画面
の画像データとの差分を量子化する量子化部3、及び量
子化された差分を時系列的にたとえばハフマン符号化す
る符号化部4より構成され、この符号化された信号が伝
送路等へ送出される。他方、復号器は、第5図に示すよ
うに、第4図の符号化部4と逆変換を行う復号化部5、
第4図の量子化部3と逆動作する逆量子化部6、一画面
分の画像信号データを記憶するフレームメモリ7、及び
フレームメモリ7のデータと逆量子化部6との和をD/A
変換して画像信号を再生するD/A変換器8により構成さ
れる。
上述の符号器及び復号器においては、伝送路の速度に
合わせてバッファリングを行い、バッファメモリのデー
タ占有量をフィードバックすることにより量子化器の量
子化特性を変更して発生情報量を制御する。すなわち、
バッファメモリのデータ占有量を適正にする。この場
合、上述の高能率符号化方式においては、バッファリン
グを多相化して画像信号の処理量を増大させる。
たとえば、多相化たとえばn相化した従来の符号化部
は第6図に示される。すなわち、各相毎に、同一の可変
長符号化回路61−1〜61−n、多重化回路62−1〜62−
n、及びバッファメモリ63−1〜63−nが設けられ、符
号化された情報はバッファメモリ出力多重化回路64によ
って多重化されて伝送路等へ送出される。モード選択回
路65はバッファメモリ63−1〜63−nの総占有情報に応
じて量子化部3(第4図)の選択を行うと共に、可変長
符号化回路61−1〜61−nの選択を行う。
第6図においては、画像信号の高能率符号化における
予測誤差信号の量子化出力信号を対象とし、それらの信
号はデータ列D1〜Dnとして各々可変長符号化回路61−1
〜61−nに入力され、可変長符号化回路内の符号化テー
ブルにもとづき、たとえば、第1表のごとく可変長符号
変換が行われる。
上述の符号長情報VWL1〜VWLn及び符号情報VWLD1〜VWL
Dnは多重化回路62−1〜62−nに入力され、たとえば第
7図に示すような多重化が行われる。
多重化された後、固定のワード(8ビットあるいは12
ビットなどの)単位で非同期のデータWD1〜WDnと各々の
データに同期した書込みクロックWCK1〜WCKnにより書込
み、そして保持される。バッファメモリ63−1〜63−n
のデータO1〜Onはバッファ多重化回路64からの読出しク
ロックRCK1〜RCKnにより読出され出力され、再びバッフ
ァ多重化回路64に入力され、たとえばO1,O2,…,On,O1,O
2,…,On,O1…のように一定規則で時分割に選択されて多
重化される。多重化された信号は伝送路符号化部(図示
せず)を介して伝送路に出力され、ネットワークを介し
て受信側に送出される。
受信側においても、第6図に示す符号化部と同様に、
n相に多相化されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述の従来のn相化された符号化/復
号化方式においては、たとえば、符号化方式において
は、n相の可変長符号化回路、バッファメモリ、n相の
バッファメモリ出力の多重化処理、n相のバッファメモ
リ占有情報に基づく符号化モードの選択等、単一相で処
理する場合に比較して非常に回路規模が大きくなる。ま
た、各相の符号化モードの選択に際してバッファオーバ
フロー、アンダーフローの対処、即ち、各相でバッファ
メモリ占有量は均一でないため各相独立にオーバフロー
やアンダーフローを起こし易く、このために各バッファ
アメモリの容量を通常よりも大きくして余裕をもたせこ
れを防ぐ等の対処が必要となり、やはり回路規模が大き
くなる等の課題があった。
特に、入力が非常に高い速度で入力される場合、符号
化/復号化のために入力データのサイクルに対応した高
速信号処理を余儀なくされ、ハードウェア実現上回路規
模が大きく、制御が複雑となる並列処理を行わざるを得
ない課題があった。
また、入力が2次元的にジグザグにスキャンされた後
に入力される場合など、一定周期毎の複数のデータの配
置と量子化レベルの関係のような多次元の尺度において
データの発生頻度が考えられ、このような場合複数の入
力データをまとめて少ないビット数の符号で符号化でき
る場合があるにもかかわらず、従来の量子化レベル情報
のみの確率分布に従った符号化しか行われないため、1
つのデータに対して1ビットより少ない符号を割り当て
ることが不可能であり、したがって、符号化効率が低く
抑えられる課題があった。
したがって、本発明の目的は、回路規模を小さく、高
速且つ、符号化効率を高めた可変長符号化/復号化方式
を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上述の課題を解決する手段は第1図に示される。すな
わち、本発明に係る符号化方式においては、n周期毎に
入力されるn個のディジタルデータD1,D2,…Dnを1ブロ
ック化する。各データD1,D2,…,Dnは、量子化レベル情
報Q1,Q2,…,Qmを有する。したがって、各データの組合
せCiを、Ci={D1(Qi1),D2(Qi2),…,Dn(Qin)}
とすれば、組合せCiの数はmnである。本発明において
は、このような組合せCi(i=1,2,…,mn)に対し、た
とえば、第2表に示す符号変換テーブルを予め準備す
る。
なお、第2表においては、組合せCiの発生頻度は、
C1,C2,…,Cmax(max=mn)の順とする。第2表に示すテ
ーブルによりブロック化したデータD1,D2,…Dnに対して
1つの符号長情報VWL及び1つの符号情報VWLDを割当て
るようにしたものである。
本発明の復号化方式においては、上述の符号化方式の
逆動作を行わせしめる。
〔作 用〕
上述の手段によれば、mレベルの量子化情報とn個の
量子化データ位置情報に基づくmn個の符号変換テーブル
を備えたことにより、n周期毎にn個のデータを一度に
符号変換し、n周期毎に多重化しているため、連続的に
入力されるn個のデータに対し、一番短い場合1ビット
すなわち画素当たり1/nビットの符号ですみ、従来に比
べ符号化効率が向上する。また、入力が非常に高い速度
で入力される場合、符号化/復号化のために入力データ
の1/nサイクルに対応した処理でよいため、処理速度が
向上でき、低い速度のデバイスでハードウェア実現でき
る。さらに従来並列処理によりハードウェア化していた
可変長符号化復号化回路が、回路規模が小さく処理が簡
易なシリアル処理で実現できる。
〔実施例〕 第2図は本発明に係る可変長符号化部の一実施例を示
すブロック回路図である。第2図においては、第6図の
場合と同様に、画像信号の高能率符号化における予測誤
差信号の量子化出力信号を対象としている。それらの信
号はデータ列D1〜Dnとして可変長符号化回路21に入力さ
れ、可変長符号化回路21内の符号化テーブルにもとづ
き、たとえば前述の第2表に示すような変換が行われ
る。この結果、可変長符号化回路21は符号長情報VWL及
び符号情報VWLDを多重化回路22に出力する。多重化回路
22においては、第7図に示す多重化が行われ、その後、
固定のワード(24ビットあるいは32ビットなどの)単位
で非同期のデータWDと各々のデータに同期した書込みク
ロックWCKにより書込みそして保持され、伝送路回路
(図示せず)からの読出しクロックRCKにより読み出さ
れ出力Oとして出力され、伝送路回路を介して伝送路に
出力され、ネットワークを介して受信側に送出される。
また、バッファメモリ23の占有量情報はモード選択回
路24に送出され、選択されたモードに従い、予測符号化
回路の量子化部3の選択、可変長符号化回路21の符号化
テーブルの選択が行われる。
第3図は本発明に係る可変長復号化部の一実施例を示
すブロック回路図である。第3図において、受信側に送
出されたデータBMDは書込みクロックWCK−Rとともにバ
ッファメモリ31に入力され保持され、別に入力される非
同期の読出しクロックRCK−Rにより読出しデータRD−
Rとして読み出される。読出されたデータRDは分離回路
32に入力され、別に入力される符号長情報VWL−Rにも
とづき第7図と逆の動作の分離が行われ、この結果、分
離出力データDMPXDが出力される。この分離出力データD
MPXDは各々可変長復号化回路33に入力され、テーブルの
切り替え制御信号MODEにより選択されたテーブルにもと
づき、たとえば上述の第2表に示すような逆変換が行わ
れ、符号長情報VWL−R及び符号情報VWLD−R1〜VWLD−R
nが出力される。符号長情報VWL−Rはまた可変長復号化
回路33に送出されて制御に用いられると共に、分離回路
32は上述の非同期の読出しクロックRCK−Rを出力す
る。このような手順により、符号化側の入力データD1〜
Dnと全く同一の値がそれぞれ符号情報VWLD−R1〜VWLD−
Rnとして復号化側で復号される。
このように、第2図、第3図においては、mレベルの
量子化情報とn個の量子化データ位置情報に基づくmn
の符号変換テーブルより、1/nの低い速度で回路を動作
させ、しかも一画素あたり最低1/nビットを割当てるこ
とができる。また、符号化/復号化回路の両方について
単相で処理できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、可変長符号での
最短の1ビットを画素当り1/nビットの符号とすること
ができ、従来の多相化した符号化/復号化方式に比較し
て符号化効率を向上できる。また、非常に高速なデータ
の符号化を行う場合、従来方式では、並列な時系列デー
タに対し並列な可変長符号化が行われ、符号化出力は各
相のバッファメモリに送出されることが多いが、本発明
によれば、並列な時系列データを一度に可変長符号化で
きるため、可変長符号化回路の小型化が容易に実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の基本構成としてのブロック化概念を説
明する図、 第2図は本発明に係る可変長符号化部の一実施例を示す
ブロック回路図、 第3図は本発明に係る可変長復号化部の一実施例を示す
ブロック回路図、 第4図は一般的な符号器を示すブロック回路図、 第5図は一般的な復号器を示すブロック回路図、 第6図は従来の多相化された可変長符号化部を示すブロ
ック回路図、 第7図は第6図の多重化回路の動作を示すタイミング図
である。 21……可変長符号化回路、22……多重化回路、 23……バッファメモリ、24……モード選択回路、 31……バッファメモリ、32……分離回路、 33……可変長復号化回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−176279(JP,A) 特開 平1−91587(JP,A) 特開 昭62−191979(JP,A) 特開 昭63−124692(JP,A) 特開 平1−146486(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】n(n=2,3,…)周期毎に、m個の量子化
    レベル(Q1,Q2,…,Qm)を有するn個のディジタルデー
    タ(D1,D2,…,Dn)を一単位として入力し、 該n個のディジタルデータによるmn通りの組合せCi
    {D1(Qi1),D2(Qi2),…,Dn(Qin)}に応じて可変
    長符号を割当てる1つの符号化テーブルを設け、 該一単位であるn個のディジタルデータに対して一対一
    の可変長符号変換を行うことを特徴とする可変長符号化
    方式。
  2. 【請求項2】請求項1において、可変長符号変換された
    可変長符号を1つの復号化テーブルにより前記ディジタ
    ルデータの各組合せに一対一で変換し、該ディジタルデ
    ータの各組合せを、前記m個の量子化レベル(Q1,Q2,
    …,Qm)を有する前記n個のディジタルデータ(D1,D2,
    …,Dn)に分離することを特徴とする可変長復号化方
    式。
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