CN1650526A - 信号编码及译码方法、编码及译码装置、编码及译码程序 - Google Patents

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Abstract

本发明的信号编码方法，分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，包括：(1)对各分割区间单位分析编码对象信号，把有关用于把分割区间单位的编码对象信号进行算术编码而使用的概率关联信息初始值的信息作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；(2)根据在设定信息导出步骤中导出的设定信息，把分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；(3)在对各分割区间单位进行算术编码的信号中附加包含设定信息的标题的设定信息附加步骤。

Description

信号编码及译码方法、编码及译码装置、编码及译码程序
技术领域
本发明涉及能适用于移动图象传输系统等图象传输系统的信号编码方法、信号译码方法、信号编码装置、信号译码装置、信号编码程序和信号译码程序。
背景技术
以往，作为动画图象的编码方式，众所周知的有ITU-T H.26x系列或ISO/IEC MPEG系列等国际标准化动画图象编码方式。在这些动画图象编码方式中，通过对分割了帧图象的宏观块各图象进行移动补偿(MC：Motion Compensation)或离散余弦变换(DCT：Discrete Cosine Transform)等给定的数据变换操作，来生成作为编码对象的图象数据。
另外，对由数据变换操作生成的图象数据进一步进行熵编码，使其成为图象传输中使用的压缩数据即编码数据。作为这样的熵编码方法中的一种，使用算术编码(AC：Arithmetic Coding)。下面，说明算术编码的概要，但是有关算术编码的细节，请参照M.内尔松/J.-L.凯利编著、萩原刚志/山口英翻译的“数据压缩还原”等。
一般来说，当对组合了多种符号的信息源系列(符号系列)进行算术编码时，首先在[0.0，1.0]的数直线(概率数直线)上，对各符号按照符号的出现概率分配一定的区间。此时，表示符号与数直线上的区间的对应关系的表被称作概率表。当通过算术编码对信息源系列进行熵编码时，通过参照该概率表，生成在数直线上表现信息源系列的代码字。
在此，参照图14～图16，说明算术编码。具体地说，把文字列“ARITHMETIC”作为编码对象的信息源系列，以它的算术编码为例进行说明。
在所述信息源系列内出现A、C、E、H、I、M、R、T等8种文字(符号)。如图14的表所示，对这些文字，在[0.0，1.0]的数直线(概率直线)上，分别分配区间，变为与文字列的各文字出现概率成比例的区间长度。表示该文字和数直线上区间的对应关系的图14所示的表成为算术编码中使用的概率表。
图15是表示使用图14所示的概率表的文字列“ARITHMETIC”的编码的图。在算术编码中，通过对信息源系列中包含的各符号依次进行基于概率表的区间缩小操作，生成把信息源系列编码的代码字。
在图15所示的例子中，首先，对编码对象的文字列“ARITHMETIC”的第一文字“A”，参照图14所示的概率表，把数直线上的区间[0，1]划分为与各文字对应的8个区间。然后，在这些区间中，把区间向与文字“A”对应的区间[0.0，0.1]缩小。接着，对第二文字“R”，参照概率表，把区间[0.0，0.1]划分为8个区间。然后，在这些区间中，把区间向与文字“R”对应的区间[0.07，0.08]缩小。
下面，对各文字依次进行基于该区间缩小的编码操作。然后，在最终获得的数直线上的区间[0.0757451536，0.0757451552]中，作为把文字列“ARITHMETIC”算术编码的代码字，生成位于该区间内的数值“0.0757451536”。
图16是表示使用图14所示的概率表的代码字“0.0757451536”的向文字列“ARITHMETIC”的译码的图。
在图16所示的例子中，首先对译码对象的代码字“0.0757451536”，参照图14所示的概率表，决定包含代码字的区间长度0.1的区间[0.0，0.1]。然后，把与决定的区间对应的文字“A”作为第一文字输出，并且根据(代码字一个下限)/(区间长度)生成新的代码字“0.757451536”。接着，对代码字“0.757451536”，参照概率表，决定包含代码字的区间长度0.1的区间[0.7，0.8]。然后，把与决定的区间对应的文字“R”作为第二文字输出，并且生成新的代码字“0.57451536”。
接着，对代码字依次进行该译码操作。然后，从算术编码的代码字“0.0757451536”复原出“ARITHMETIC”。
这样，在使用算术编码的信息源系列的熵编码中，通过把信息源系列中包含的符号和数直线上的区间关联，能通过[0.0，1.0]的数直线上的代码字表现任意的信息源系列。另外，通过按照各符号的出现概率来设定把符号和区间关联的概率表，能高效进行信息源系列的熵编码，提高基于编码的数据压缩的效率。
图5是表示使用基于上述算术编码的熵编码的动画图象编码方法一例的程序流程图。在图5所示的信号编码方法中，通过使用ITU-T H.26L动画图象编码方式中使用的上下文模拟法的称作CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding)的方法，进行图象数据的算术编码。有关ITU-T H.26L动画图象编码方式或CABAC的细节，请参照VCEG-M10 H.26L Test Model LongTerm Number 8(TML-8)draft0。
在H.26L动画图象编码方式中的动画图象数据的编码中，首先把编码对象的图象分割为给定尺寸的图象块。该图象块是变为数据处理单位的图象块，称作宏观块。对各宏观块进行帧内编码(Intra-Frame Coding，帧内编码)或帧间编码(Inter-Frame Coding，帧间编码)、DCT等正交变换等必要的数据变换操作，生成表示位于宏观块内的图象的图象数据。然后，对该图象数据使用算术编码进行熵编码，生成进行了数据压缩的编码数据。
在图5所示的动画图象编码方法中，不是根据预先固定设定的条件进行编码，而是在对各宏观块的图象数据进行编码时，进行上下文模拟(步骤S901，Context Modeling)。在使用上下文模拟的算术编码中，有关图象数据的编码中使用的概率表，参照相邻的宏观块中的图象编码处理结果等编码条件，切换设定对编码对象的宏观块的图象数据适用的概率表。
如果基于上下文模拟的概率表的设定结束，就把编码对象的图象数据(例如多个DCT系数)双值化，生成应该进行算术编码的数据系列(S902，Binarization)。然后，对双值化的数据系列进行算术编码(S903，Adaptive Binary Arithmetic Coding)，获得编码数据。
具体地说，对双值化的数据系列的各位，分配通过上下文模拟设定的概率表，进行概率评价(S904，Probability Estimation)。然后，使用分配的概率表，对数据系列进行算术编码，生成编码数据的数直线上的代码字(S905，Arithmetic Coding)。另外，根据算术编码的处理结果，通过把编码的位的产生频度等信息向概率表反馈，更新概率评价，使编码的倾向反映到概率表中(S906，ProbabilityEstimation Update)。
根据基于使用上下文模拟的算术编码的所述动画图象编码方法，通过按照编码条件或处理结果切换使用的概率表，能降低编码数据的冗长度。
在此，在把帧图象编码获得的编码数据中，有时对与帧图象对应的帧层分割为一个或多个片层，生成编码数据。片层能由各片单位单独译码，附加同步代码，或打包传输。因此，在任意的片中，即使在传输中产生错误，失去数据，在下一片以后，能重新开始译码。
另外，在各片中，初始化应用于算术编码的概率表。该概率表的初始化与所述同步的译码同样，具有把由于出错而变为不能译码的算术编码信息变为可译码的效果。
作为该初始化中使用的概率表的值，通常与编码对象的动画图象无关，使用平均的一定值。因此，根据编码对象的图象，有时其性质从平均的图象性质大幅度偏移，作为概率表的初始值是不适合的。此时，在CABAC中，一边进行编码，一边根据编码对向信号中包含的符号的产生概率使概率表更新。据此，能学习为适合于图象的性质的概率表，最终，根据适合的概率表能高效地进行算术编码。但是，充分更新概率表之前的学习过程中，无法有效进行算术编码。特别是在利用频度小，未充分更新的概率表中，未充分进行概率表的学习，很难进行高效的编码。另外，概率表对各分割单位进行初始化，所以有必要让各分割单位学习概率表。因此，在传输过程中会定期产生很多所述学习期间，从而导致编码效率下降。
鉴于以上问题的存在，本发明的目的在于：提供能高效地进行编码的信号编码方法、信号编码装置、信号编码程序，以及能高效地对所编码的信号进行译码的信号译码方法、信号译码装置、信号译码程序。
为了实现这样的目的，本发明的信号编码方法分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：(1)按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的所述概率关联信息的初始值，并且把所述概率关联信息的初始值变换为有关所述编码对象信号另外在标题中给予的已得出信息和通过给定方法组合到该已得出信息中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；(2)根据所述设定信息和所述已得出信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加步骤。
同样，本发明的信号编码装置分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：(1)按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的所述概率关联信息的初始值，并且把所述概率关联信息的初始值变换为有关所述编码对象信号另外在标题中给予的已得出信息和通过给定方法组合到该已得出信息中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出部件；(2)根据所述设定信息和所述已得出信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码部件；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加部件。
同样，本发明的信号编码程序用于进行分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：使计算机执行以下步骤：(1)按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的所述概率关联信息的初始值，并且把所述概率关联信息的初始值变换为有关所述编码对象信号另外在标题中给予的已得出信息和通过给定方法组合到该已得出信息中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；(2)根据所述设定信息和所述已得出信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加步骤。
根据这些发明，在各分割区间单位中，通过在标题中包含用于导出概率关联信息的初始值的所述已得出信息和设定信息，能对各分割区间单位使用不同的概率关联信息的初始值进行编码。而且，通过对各分割区间单位分析编码对象信号，导出在各分割区间单位中使用的设定信息，所以能按照各分割区间单位的编码对象信号，高效使用能编码的设定信息。
另外，本发明的信号译码方法按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：(1)在所述编码信号的标题中，根据已得出信息、通过用给定方法组合到该已得出信息中并且用于导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息初始值的信息即所述编码信号的标题中包含的设定信息，设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤；(2)在所述初始值设定步骤中，根据设定了初始值的概率关联信息，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤。
另外，本发明的信号译码装置按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：(1)在所述编码信号的标题中，根据已得出信息、通过用给定方法组合到该已得出信息中并且用于导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息初始值的信息即所述编码信号的标题中包含的设定信息，设定概率关联信息的初始值的初始值设定部件；(2)在所述初始值设定步骤中，根据设定了初始值的概率关联信息，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码部件。
另外，本发明的信号译码程序按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：使计算机进行以下步骤：(1)在所述编码信号的标题中，根据已得出信息、通过用给定方法组合到该已得出信息中并且用于导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息初始值的信息即所述编码信号的标题中包含的设定信息，设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤；(2)在所述初始值设定步骤中，根据设定了初始值的概率关联信息，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤。
这样，根据标题中包含的所述已得出信息和设定信息，设定概率关联信息的初始值，根据设定的初始值，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码，有关各分割区间单位，能把根据设定信息编码的信号译码。
另外，为了实现所述目的，本发明的信号编码方法分割成为编码对象的编码对象信号，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按所分割的各区间对编码对象信号进行算术编码，其特征在于：包括：(1)按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的概率关联信息初始值，并且把与所述概率关联信息的初始值关联的状态编号变换为根据有关所述编码对象信号在标题中另外给予的已得出信息而导出的值和通过给定方法组合到该值中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；(2)根据由所述设定信息导出步骤导出的概率关联信息的初始值，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加步骤。
同样，本发明的信号编码装置分割成为编码对象的编码对象信号，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按所分割的各区间对编码对象信号进行算术编码，其特征在于：包括：(1)按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的概率关联信息初始值，并且把与所述概率关联信息的初始值关联的状态编号变换为根据有关所述编码对象信号在标题中另外给予的已得出信息而导出的值和通过给定方法组合到该值中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出部件；(2)根据由所述设定信息导出步骤导出的概率关联信息的初始值，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码部件；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加部件。
同样，本发明的信号编码程序分割成为编码对象的编码对象信号，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按所分割的各区间对编码对象信号进行算术编码，其特征在于：使计算机执行下面的步骤，包括：(1)按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的概率关联信息初始值，并且把与所述概率关联信息的初始值关联的状态编号变换为根据有关所述编码对象信号在标题中另外给予的已得出信息而导出的值和通过给定方法组合到该值中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；(2)根据由所述设定信息导出步骤导出的概率关联信息的初始值，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加步骤。
根据这些发明，在各分割区间单位中，通过在标题中包含用于导出与编码对象信号的算术编码中使用的概率关联信息初始值关联的初始状态编号的所述已得出信息和设定信息，能对各分割区间单位使用不同的概率关联信息进行编码。而且，通过对各分割区间单位分析编码对象信号，导出各分割区间单位中使用的设定信息，所以按照各分割区间单位的编码对象信号，能高效使用可编码的设定信息。
另外，本发明的信号译码方法使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：(1)根据为了通过给定方法导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息的初始值所关联的初始状态编号而在所述编码信号的标题中包含的已得出信息和组合到该已得出信息中的设定信息，导出初始状态编号的初始值设定步骤；(2)根据与所述初始状态编号关联的概率关联信息，对所述编码信号进行逆算术编码的逆算术编码步骤。
另外，本发明的信号译码装置使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：(1)根据为了通过给定方法导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息的初始值所关联的初始状态编号而在所述编码信号的标题中包含的已得出信息和组合到该已得出信息中的设定信息，导出初始状态编号的初始值设定部件；(2)根据与所述初始状态编号关联的概率关联信息，对所述编码信号进行逆算术编码的逆算术编码部件。
另外，本发明的信号译码程序使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：使计算机执行下面的步骤，包括：(1)根据为了通过给定方法导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息的初始值所关联的初始状态编号而在所述编码信号的标题中包含的已得出信息和组合到该已得出信息中的设定信息，导出初始状态编号的初始值设定步骤；(2)根据与所述初始状态编号关联的概率关联信息，对所述编码信号进行逆算术编码的逆算术编码步骤。
这样，根据标题中包含的所述已得出信息和设定信息，能导出与概率关联信息初始值关联的初始状态编号，通过使用与该初始状态编号关联的概率关联信息对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码，有关各分割区间单位，能把根据设定信息编码的信号译码。
另外，本发明的信号编码方法分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：(1)按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，把有关用于对所述概率关联信息进行初始化的初始值的信息作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；(2)根据所述设定信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息的标题的设定信息附加步骤；在所述设定信息导出步骤中，根据给定方法，组合通过分析编码对象信号而导出的概率关联信息的初始值和作为编码对象信号的已得出信息而另外给予标题的信息，导出所述设定信息。
根据本发明，在各分割区间单位中，通过在标题中包含用于导出概率关联信息的初始值的所述已得出信息和设定信息，能对各分割区间单位使用不同的概率关联信息的初始值进行编码。而且，通过对各分割区间单位分析编码对象信号，导出在各分割区间单位中使用的设定信息，所以能按照各分割区间单位的编码对象信号，高效使用能编码的设定信息。
另外，本发明的信号译码方法按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：(1)根据有关用于对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息初始化的初始值的信息即附加在编码信号中的标题中包含的设定信息，设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤；(2)根据在所述初始值设定步骤中设定了初始值的概率关联信息，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤；在所述初始值设定步骤中，通过给定方法，组合附加在编码信号中的标题中包含的设定信息和在编码信号的标题中已得出信息，设定概率关联信息的初始值。
这样，根据包含在标题中的所述已得出信息和设定信息，设定概率关联信息的初始值，根据设定的初始值，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码，有关各分割区间单位，能把根据设定信息而编码的信号译码。
为了实现这样的目的，本发明的信号编码方法分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：(1)对各分割区间单位分析编码对象信号，把有关把该分割区间单位的编码对象信号的算术编码中使用的概率关联信息初始化的初始值的信息作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；(2)根据在设定信息导出步骤中导出的设定信息，对分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含设定信息的标题的设定信息附加步骤。
同样，本发明的信号编码装置分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：(1)对各分割区间单位分析编码对象信号，把有关把该分割区间单位的编码对象信号的算术编码中使用的概率关联信息初始化的初始值的信息作为设定信息导出的设定信息导出部件；(2)根据在设定信息导出步骤中导出的设定信息，对分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码部件；(3)在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含设定信息的标题的设定信息附加部件。
这样，在本发明的信号编码方法和装置中，在各分割区间单位中，把编码中使用的设定信息包含在编码的信号的标题中，所以能对各分割区间单位使用不同的概率关联信息的初始值(设定信息)进行编码。而且，有关在各分割区间单位中使用的设定信息，通过对各分割区间单位分析编码对象信号，导出为了进行算术编码而使用的设定信息，所以能按照各分割区间单位的编码对象信号，高效使用能编码的设定信息。
本发明的信号译码方法按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：根据附加在编码信号中的标题中包含的设定信息，设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤；根据在初始值设定步骤中设定了初始值的概率关联信息，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤。
同样，本发明的信号译码装置按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：根据附加在编码信号中的标题中包含的设定信息，设定概率关联信息的初始值的初始值设定部件；根据在初始值设定步骤中设定了初始值的概率关联信息，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码部件。
这样，根据标题中包含的设定信息，设定概率关联信息的初始值，根据设定的初始值，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码，有关各分割区间单位，能把根据设定信息编码的信号译码。
所述的信号编码方法(信号编码装置)在设定信息导出步骤中(设定信息导出步骤)希望把概率关联信息的初始值本身作为设定信息。
所述信号译码方法(信号译码装置)在所述初始值设定步骤中(初始值设定部件)希望把标题中包含的设定信息本身作为初始值设定。
所述信号编码方法(信号编码装置)的特征在于：在设定信息导出步骤中(设定信息导出部件)希望把通过分析编码对象信号而导出的概率关联信息的初始值和预先决定的值的差分作为设定信息。
所述信号译码方法(信号译码装置)的特征在于：在所述初始值设定步骤中希望把在标题中包含的设定信息中加上预先决定的值而获得的值作为初始值设定。
这样通过把预先规定的值和初始值的差分作为设定信息，能减小设定信息，所以很好。
所述信号编码方法(信号编码装置)的特征在于：准备有把所述设定信息的候补与标识符关联存储的列表，在设定信息附加步骤中(设定信息附加部件)从列表内选择相当于在设定信息导出步骤中导出的设定信息的候补，把该标识符作为设定信息包含在标题中。
所述信号译码方法(信号译码装置)的特征在于：准备有把所述设定信息的候补与标识符关联存储的列表，在标题中，作为设定信息包含有从列表内选择的候补的标识符，初始设定步骤(初始设定部件)根据标题中包含的标识符，从列表中抽出设定信息，根据抽出的设定信息设定概率关联信息的初始值。
这样通过把预先准备的列表中包含的标识符作为设定信息附加在标题中，能减少信号的传输量。
所述信号编码方法(信号编码装置)的特征在于：当在设定信息导出步骤中导出的(设定信息导出部件导出的)设定信息在列表中不存在时，在设定信息附加步骤中(设定信息附加部件)把表示是存储在列表中的候补以外的识别信息的标识符和在设定信息导出步骤中导出的(设定信息导出部件导出的)设定信息包含在标题中。
所述信号译码方法(信号译码装置)的特征在于：当标题中包含的标识符在列表内不存在时，在初始值设定步骤中(初始值设定部件)，根据标题中包含的设定信息，设定概率关联信息的初始值。
这样通过把预先准备的列表中不存在的初始值作为设定信息包含在标题中，能提高概率关联信息的初始值的自由度。
所述信号编码方法(信号编码装置)的特征在于：在编码步骤中(编码部件)在把编码对象信号编码时，根据编码对象信号中包含的各符号的产生比率，逐次计算概率关联信息，根据计算的概率关联信息，进行编码对象信号的算术编码。
所述信号译码方法(信号译码装置)的特征在于：在逆算术编码步骤中(逆算术编码部件)在把编码信号逆算术编码时，根据编码信号中包含的各符号的产生比率，逐次计算概率关联信息，根据计算的概率关联信息，进行编码对象信号的逆算术编码。
这样根据编码对象信号中包含的各符号的产生比率，根心概率关联信息，能更恰当地学习概率关联信息。
所述信号编码方法(信号编码装置)的特征在于：在设定信息导出步骤中(设定信息导出部件)分析分割区间单位的编码对象信号中包含的各信号的产生比率，根据该产生比率导出设定信息。P17-3段
这样把分割区间单位的编码对象信息中包含的各信号累计，分析其产生比率，根据产生比率导出设定信息，能求出适合于把该分割区间单位的信号编码的概率关联信息初始值。
所述信号编码方法(信号编码装置)的特征在于：在设定信息附加步骤中附加的(设定信息附加部件附加的)标题中包含表示有无设定信息的有无标记，当设定信息与用于对以前的分割区间单位进行编码的设定信息相同时，使有无标记为无，并且不使设定信息包含在标题中。
所述信号译码方法(信号译码装置)的特征在于：在标题中包含表示有无设定信息的有无标记，当有无标记为无时，在初始值设定步骤中(初始值设定部件)根据用于对以前的分割区间单位进行编码的设定信息，设定概率关联信息的初始值。
这样，当能使用以前的分割区间单位编码而使用的设定信息进行编码时，如果使有无标记为无，就没必要发送相同的设定信息，所以能减少信号的传输量。
在所述信号编码方法(信号编码装置)或所述信号译码方法(信号译码装置)中，希望编码对象信号是通过对图象信息进行给定的数据变换操作而获得的图象编码关联信号。
在所述信号编码方法(信号编码装置)中，其特征在于：图象编码关联信号为包括由编码的图象信息的序列划分的序列层、由编码的图象信息的帧划分的帧层、把帧划分为一个或多个的片层的阶层构造，在设定信息附加步骤中(设定信息附加部件)使设定信息包含在序列层、帧层、片层中的任意一个的分割区间单位的标题中。
在所述信号译码方法(信号译码装置)中，其特征在于：编码信号为包含由编码的图象信息的序列划分的序列层、由编码的图象信息的帧划分的帧层、把帧划分为一个或多个的片层的阶层构造，在初始值设定步骤中(初始值设定部件)根据序列层、帧层、片层中的任意一个的分割区间单位的标题中包含的设定信息，设定概率关联信息初始值。
这样，在序列层、帧层、片层变为阶层构造的编码对象信号中，通过使设定信息包含在任意的层的标题中，能实现高效的信号编码。例如，当根据相同的设定信息把某帧层之下的多个片层编码时，通过使设定信息包含在帧层的标题中，能通过相同的设定信息把其下的片层编码。
在所述信号编码方法(信号编码装置)中，其特征在于：图象编码关联信号为包括由编码的图象信息的序列划分的序列层、由编码的图象信息的帧划分的帧层、把帧划分为一个或多个的片层的阶层构造，在设定信息附加步骤中(设定信息附加部件)使设定信息包含在片层的标题中。
在所述信号译码方法(信号译码装置)中，其特征在于：编码信号为包含由编码的图象信息的序列划分的序列层、由编码的图象信息的帧划分的帧层、把帧划分为一个或多个的片层的阶层构造，在初始值设定步骤中(初始值设定部件)根据片层的标题中包含的设定信息，设定概率关联信息初始值。
这样，通过使设定信息包含在片层的标题中，能极细致地设置概率关联信息的初始值，能高效进行编码。
在所述信号编码方法(信号编码装置)中，其特征在于：通过根据给定方法把通过分析编码对象信号而导出的概率关联信息的初始值和作为编码对象的已得出信息而另外给予标题中的信息组合，导出所述设定信息。
在所述信号译码方法(信号译码装置)中，其特征在于：根据给定方法组合附加在编码信号中的标题中包含的设定信息和编码信号的标题中已得出信息，设定概率关联信息的初始值。
本发明的信号传输系统分割成为编码对象的编码对象信号，通过用该分割区间单位算术编码的编码信号，传输信号，其特征在于：包括：从编码对象信号生成编码信号，输出的所述信号编码装置；输入来自所述信号编码装置的编码信号，把输入的编码信号译码的所述信号译码装置。
根据这样的信号传输系统，能传输用各分割区间单位高效编码的信号。
附图说明
下面简要说明附图。
图1是概略表示图象编码方法的一个实施例的程序流程图。
图2是表示图象编码装置的一个实施例结构的框图。
图3A～图3J是表示移动补偿中使用的编码模式一例的模式图。
图4A～图4B是表示图象数据的正交变换的图。
图5是表示使用算术编码的图象编码方法一例的程序流程图。
图6是表示High Complexity Mode上的初始化处理流程的图。
图7是表示基于UVLC的编码例的图。
图8是表示在序列层的标题中附加设定信息时的数据传输的例子的图。
图9是说明在片层的标题中附加设定信息时的数据传输例的图。
图10是概略表示图象译码方法一个实施例的程序流程图。
图11是表示图象译码装置一个实施例的结构的框图。
图12A～图12C是表示初始值列表和代码表的例子的图。
图13是表示图象传输系统的一个实施例结构的模式图。
图14是表示算术编码中使用的概率表的一例的表。
图15是表示使用图14所示的概率表的文字列编码的图。
图16是表示使用图14所示的概率表的文字列译码的图。
图17是表示根据标题信息来决定初始值的例子的图。
图18是表示实施例2中描述的基于列表的初始值设定例的图。
图19是表示准备多个在标题中使用已得出信息的初始值列表，通知表示作为初始值设定信息而使用的列表的代码的例子的图。
图20是表示确立状态迁移图的例子的图。
图21是表示利用已得出参数即画面尺寸来决定有关移动向量的算术编码的状态迁移图初始状态的例子的图。
图22是表示设定信息的例子的图。
图23是概略表示在序列层的标题中附加设定信息时的数据格式的图。
图24是概略表示在片层标题中附加设定信息时的数据格式的图。
图25是表示在使用了状态迁移图的算术编码中的初始状态编号的设定步骤的图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明本发明的信号编码方法、信号译码方法、信号编码装置、信号译码装置以及使用它的信号传输系统的首选实施例。须指出的是，在附图的说明中，对同一要素给予同一符号，省略重复的说明。另外，附图的尺寸比率并不一定与说明的一致。
首先，说明本实施例的信号编码方法。在此，以把通过对动画图象(图象信息)进行给定的数据变换操作而获得的图象编码关联信号进行算术编码的动画图象编码方法为例进行说明。
图1是概略表示实施例的图象编码方法的程序流程图。编码方法是对动画图象中的帧图象即输入帧图象D1进行给定的数据变换操作和编码操作，生成能在动画图象传输系统中传输的进行了数据压缩的编码数据D7的动画图象编码方法。
首先，把输入帧图象D1分割为给定尺寸(给定象素数)的宏观块(步骤S100)，对位于帧图象D1内的宏观块的各图象进行给定的数据变换操作，生成成为编码对象的图象数据D6(S101，变换步骤)。在本实施例中，该变换步骤由两个步骤S102、S103构成。
具体地说，对帧图象D1进行给定的数据处理操作，变换图象数据，成为由空间坐标表示的图象数据(空间图象数据)D5(步骤S102)。作为在此进行的数据处理操作，例如有对动画图象中的帧图象进行帧间编码(帧间编码)时的移动补偿(MC：MotionCompensation)帧间预测。另外，当对帧图象进行帧内编码(帧内编码)时，例如输入帧图象D1的图象数据原封不动变为空间图象数据D5。
接着，对空间图象数据D5进行正交变换，生成由空间频率表示的图象数据(频率图象数据)的多个正交变换系数D6(S103，正交变换步骤)。该正交变换对分割帧图象的各宏观块进行，对输入帧图象D1中包含的各宏观块，分别获得正交变换系数。另外，对该正交变换系数，按照必要再进行量子化操作，生成成为熵编码对象的图象数据的量子化正交变换系数。
接着，对多个正交变换系数D6使用算术编码进行熵编码，生成是压缩数据的编码数据D7(S104，编码步骤)。即把对量子化正交变换系数D6适用的概率表(概率关联信息)设定为给定的概率表(S105)。
在此，编码数据D7具有基于片层、帧层、序列层的构造。片层是由多个宏观块构成的层，帧层由1或多个片层构成，并且是与帧图象对应的层，序列层是与编码数据全体对应的层。另外，熵编码中使用的概率表的初始值决定为能高效地把各片层的数据编码，但是后面描述其方法。然后，使用设定的概率表把量子化正交变换系数D6算术编码(S106)，成为编码数据D7。然后，把为了生成编码数据而使用的概率表的初始值作为设定信息附加到编码数据的标题中(S107)。另外，在S107中，也一起附加用于把图象全体或片全体编码的条件，例如用于表示帧内编码或帧间编码的任意一个的信息。
图2是表示本发明的动画图象编码装置的一个实施例结构的框图。下面，参照图2所示的动画图象编码装置，进一步说明图1所示的动画图象编码方法。须指出的是，在下面，有关作为编码图象输入到动画图象编码装置中的输入帧图象D1，主要假定由时间系列的帧图象构成的动画图象。但是，本发明的动画图象编码方法和动画图象编码装置如果把图2的与移动补偿关联的框图作为没有而省略，则对由1帧构成的静止图象也同样能应用。
作为编码对象输入的输入帧图象D1首先由帧图象分割部10分割为16象素×16行的尺寸的宏观块。须指出的是，在后面描述的DCT(正交变换)中，例如在H.26L编码方式中，使用4象素×4行的尺寸的DCT块。此时，一个宏观块在DCT中具有16个亮度(Luma)块和8个色差(Chroma)块。图象编码对各块进行。
帧图象D1输入到移动检测部11中，检测宏观块的图象的移动。移动检测部11比较要检测移动的宏观块的图象数据和参照的帧图象的图象数据，检测表示图象的移动的移动向量D2。
具体地说，在移动检测部11中，参照作为编码完毕的帧图象而存储在帧存储器20中的局部译码图象D8内的给定图象区域，来找出与成为现在的编码对象的输入帧图象D1的宏观块类似的模式。然后，根据该类似的模式和宏观块之间的空间移动量，决定移动向量D2。另外此时，从有关移动补偿而准备的多个编码模式中选择宏观块的移动补偿中使用的编码模式。
图3A～图3J是表示有关移动补偿而准备的编码模式一例的模式图。在图3A～图3J所示的编码模式中，准备有不进行移动补偿的跳跃(Skip)模式0、使用分别不同的对移动补偿用块的划分进行帧间编码的帧间模式1～7、使用分别不同的块划分进行帧内编码的帧内模式8、9等10个编码模式。须指出的是，所述移动向量D2对进行帧间编码的帧间模式1～7的各宏观块，给予给图3B～图3H所示的划分的各移动部常用块。
如果求出移动向量D2，则在移动补偿部12中，使用来自移动检测部11的移动向量D2、来自帧存储器20的局部译码图象D8，生成移动预测图象。通过有关帧图象D1中包含的全部宏观块决定移动向量D2，生成移动预测图象，获得对输入帧图象D1的预测帧图象D4。接着，在减法器13中，生成输入帧图象D1和预测帧图象D4之间的差分(预测残差)帧图象D5。另外，当进行基于帧间编码的帧图象编码时，不生成预测帧图象D4，把输入帧图象D1原封不动作为帧图象D5。该帧图象D5与输入帧图象D1同样是由空间坐标表示的图象数据，该空间图象数据D5变为以后的正交变换和算术编码的对象。
帧图象D5的图象数据输入正交变换部(正交变换部件)14。在正交变换部14中，对基于空间坐标的帧图象D5，对宏观块中包含的各正交变换块(例如，16个亮度块和8个色差块)进行正交变换。然后，作为基于空间频率的图象数据，生成多个正交变换系数。另外，该正交变换系数在量子化部15中，通过给定的量子化参数量子化，获得成为算术编码对象的最终的量子化正交变换系数D6。
图4A～图4B是表示图象数据的正交变换的图。位于帧图象D5内的用于正交变换而分割的各块的图象数据是空间图象数据，在图4A中，如通过4×4的图象成分例示的那样，由用水平坐标和垂直坐标规定的4×4的空间图象成分a11～a44表示。正交变换部14通过用给定的变换方法对该空间图象数据进行正交变换，变换为图4B所示的图象数据。该图象数据是频率图象数据，由用水平频率和垂直频率规定的4×4的频率图象成分即正交变换系数f11～f44表示。
作为具体的正交变换，例如能应用离散余弦(DCT：DiscreteCosine Transform)。DCT是使用傅利叶变换的余弦的项的正交变换，常常用于图象编码。通过对空间图象数据进行DCT，生成频率图象数据的DCT系数f11～f44。须指出的是，在DCT中，例如在H.26L编码方式中，作为正交变换用的块，如图4A～图4B所示，使用4×4的DCT块。
由正交变换部14和量子化部15生成的量子化正交变换系数D6在熵编码部(相当于编码部件、设定信息导出部件)16中通过使用给定的概率表的算术编码被熵编码。据此，生成输入帧图象D1的压缩数据即编码数据D7。
另外，在移动向量D2和编码模式信息D3的算术编码中，通常使用与量子化正交变换系数D6的算术编码不同的概率表。另外，在量子化正交变换系数D6的算术编码中，也可以在亮度块的算术编码和色差块的算术编码中使用不同的概率表。须指出的是，虽然未图示，用于对图象全体或片全体编码的条件例如用于表示帧内编码或帧间编码的任意一个的信息也一起附加在标题中。
另外，由正交变换部14和量子化部15生成的量子化正交变换系数D6在本动画图象编码装置内由逆量子化部17和逆正交变换部18译码。然后把译码的图象数据和预测帧图象D4在加法器19中相加，生成局部译码图象D8。该局部译码图象D8存储在帧存储器20中，在其它帧图象的移动补偿中利用。
下面，详细说明算术编码步骤(S106，参照图1)。在此，参照图5说明算术编码的一个例子。首先，只准备由上下文模拟切换的数个算术编码中使用的概率表。在本实施例中，作为上下文模拟，准备与相邻的宏观块中的图象编码处理结果(帧间或帧内等)对应的多个概率表。另外，在一个概率表中具有存储信号[1]的产生频度的计数器a和存储信号全体(信号[0]+信号[1]的次数)的产生频度的计数器b。首先，在开始片内的编码前，在该概率表全部的计数器中代入初始值。然后，在熵编码部16中，进行基于输入的编码数据的上下文模拟(图5，S901)和编码表的双值化处理(图5，S902)，决定对双值化处理的各位使用的概率表。然后，在适应双值算术编码部中，从首先使用的概率表内的计数器计算出信号[1]的产生概率a/b，使用该概率进行算术编码。当进行该算术编码后，为了进行概率表学习，对使用的概率表的计数器，当编码的是信号[0]时，在计数器b中加上1，当信号[1]时，在计数器a和b中加1。须指出的是，如果根据保持算术编码的中间结果的区间上限的缓存器的大小，把概率细化，则有时在计算结果中产生不完备，所以当计数器b的值变为某一定值时，把计数器a、b都除以2，减小计数器的值。通过对片内的全部编码数据进行这一系列的处理，能进行基于CABAC的熵编码。
下面，具体说明本发明的特征之一的熵编码中的初始值的设定方法。
为了把概率表的初始值设定为与编码对象的动画图象的特性匹配的值，希望分析编码对象的动画图象全体来决定。下面，说明事先它的方法。首先，对编码对象的原图象信号进行移动补偿、正交变换等在图1中说明的编码，生成进行算术编码的对象数据的量子化正交变换系数或移动向量等数据。接着，对生成的数据进行CABAC中的上下文模拟和双值化处理，把通过上下文模拟分配的各概率表的[0]和[1]的符号产生次数累计。此时，没必要实际进行算术编码的处理，知道各概率表中的[0]和[1]的产生频度就可以了。然后，从在此求出的各概率表的符号产生频度计算出适于编码的初始值。须指出的是，作为该计算的方法，希望是能获得与[0]和[1]的频度比相同程度的整数比的初始值的方法。另外，在CABAC中，有必要不超过概率表能表现的值的最大值。例如，累计的结果为[0]：4000，[1]：1000，概率表能采用的最大值为[0]和[1]的合计是50时，设定的初始值希望是([0]∶[1])＝(4∶1)，(8∶2)，(12∶3)，…，(36∶9)的任意一个。此时，如果0和1的产生倾向通过各片几乎一定，则不是(4∶1)那样的小值，而希望是更大的初始值，使概率的变动缓和。相反，当在各片中，0和1的产生倾向的变化大时，减小初始值，使学习速度提高。
另外，为了改善初始化之后的编码效率，也可以代替图象全体，而只分析各片，进行所述的编码处理和累计，求出初始值。据此，能进一步减轻所述方法那样的用于观察图象全体的特征的编码处理，并且初始化之后的编码效率也提高。须指出的是，在所述实施例中，分析成为编码对象的图象/片，设定初始值，但是也可以根据成为编码对象的图象/片之前编码的图象/片的统计量，设定初始值。
另外，在H.26L方式中，能使用称作High Complexity Mode的最佳化手法，该模式上的所述初始值设定能通过下面所示的方法实现。图6表示High Complexity Mode上的处理流程。
在High Complexity Mode中，最初设定初始值(S300)，根据该初始值，有关图3A～图3J所示的各编码模式，实际进行编码(S302)，求出基于该编码结果的译码图象的质量和编码所必要的位量，选择这两个结果在编码效率上最好的编码模式(S304)。据此，能探索能获得不改变初始值时的最高编码效率的编码模式。有关构成编码的分割区间单位的1片的全部宏观块，重复该流程(S306)，探索最佳的编码模式。接着，在用该模式进行本实施例的初始值设定时，有关选择的模式的结果，累计各概率表内的计数器中记录的次数(S308)，在有关一片内的全部宏观块的计算结束后，根据最终获得的计数器的值，计算各概率表的初始值(S310)。接着，根据计算出的初始值和在步骤S300中预先设定的初始值的差，判定是否进行初始值的最佳化(S312)。当判定为不继续最佳化时，根据计算的初始值，再度进行有关该片的基于High Complexity Mode的编码(S314)。据此，能在探索最佳的初始值的同时进行基于HighComplexity Mode的编码。另外，有关该片进行该作业，直到设定的概率表的初始值和所述计算后最终获得的概率表的值收敛在一定范围内，能探索能获得基于该初始值的效率最大的编码结果的编码模式。
须指出的是，在此说明的初始值的计算方法是本实施例的一个例子，也可以由其它方法计算初始值。例如，调查应该成为初始值的几个候补值和适合使用这些候补值的动画图象的信号值变动的性质的关系，在编码时，不进行事先编码，只进行应该编码的动画图象信号值变动的分析，从它判断应该使用的初始值。
另外，在本实施例中，描述了基于ITU-T H.26L动画图象编码方式的结构，但是本发明并不局限于H.26L方式或动画图象编码方式，能应用于对编码对象信号进行用分割区间单位的算术编码，并且对各区间初始化算术编码的概率关联信息等各种编码方式。
下面，说明设定信息附加部(相当于设定信息附加部件)30对标题附加有关概率表的初始值的设定信息的方法。
作为使设定信息包含在标题中的手法，可以把初始值双值化，把它原封不动作为固定长度的代码而包含，也可以使用基于赫夫曼编码等的熵编码进行传输。当利用赫夫曼编码时，例如可以使用H.26L中使用的UVLC(Universal VLC)。图7列举了基于UVLC的编码的例子。如图象图7那样定义，则无论怎样的初始值，都能编码。须指出的是，通知设定信息的定时有必要在对象的层内的算术编码数据之前。下面，参照图8说明在序列层的标题中附加设定信息时的数据传输的例子。
根据图8，开始序列的编码(S400)，进行所述初始值的决定后(S402)，输出决定的初始值(S404)。然后，开始进行帧层的编码(S406)，接着开始进行片层的编码(S408)。在片层的编码中，根据决定的初始值，进行概率表的初始化(S410)，使用该概率表进行片层内的算术编码(S412)。如果算术编码结束，就通知算术编码完毕的数据(S414)，片层的编码结束(S416)。下面，重复编码直到把帧内的全部片层编码(S418)，如果帧层的编码结束(S420)，就同样重复编码直到把序列内的全部帧层编码(S422)，如果把全部帧编码，则序列层的编码结束(S424)。
图23表示由图8所示的处理生成的数据格式。在图23所示的数据格式中包含有序列标题1010、帧标题1011、片标题1012和1014、帧的图象数据1013和1015、设定信息的编码数据1016。序列标题1010表示序列的开始。在序列标题1010中存储着图象尺寸、是依次扫描还是跳跃等有关序列全体的公共信息。在帧标题中，存储着象表示帧内编码或帧间编码的编码种类的信息那样的有关帧图象的公共信息。在图23中，表示了序列的第一帧的帧标题1011。在片标题中存储着用于把片的数据量子化的量子化步骤初始值等有关片的公共信息。在图23中，表示了第一帧中的第一片的片标题1012和第二片的片标题1014。在图8所示的处理中，在序列标题1010中存储着有关算术编码中使用的初始值的设定信息的编码数据1016。
在本实施例中，把概率表的初始值信息包含在序列标题中通知，但是也可以把设定信息放入比序列层低的层即帧层、片层的标题中。此时，与放入序列标题中时相比，能使设定信息频繁变动，所以在象由于场景变动而在中途图象的特征大幅度变化频繁产生的动画图象、移动激烈并且在相同帧内动画图象的特征大幅度变化的动画图象那样，在同一场景中，也最好把概率表的初始化时应该使用的设定信息进行各种变化时是有效的。此时，希望根据该帧和片内的编码结果，对各帧，对各片判断初始值。
须指出的是，如果在各帧层、片层中加入设定信息，则有时追加的设定信息的信息量比基于变更初始值的效果部分大，作为全体，编码效率并未提高。因此，把表示是否存在设定信息的变更的标记包含在各帧层的标题或各片层的标题、或双方中，当基于初始值变更的效果充分时，使标记有效，并且通知设定信息，当判断为效果少时，使标记无效，不通知设定信息。此时，当不通知初始值时，作为初始化中使用的设定信息，可以是在之前的片或帧中使用的设定信息，可以是序列层或帧层等更高层的层中决定的设定信息。如果是前者，则在动画图象中产生基于场景变动的性质变动，在长期使用变更的初始值时是有效的，如果是后者，动画图象的性质变化是局部的，由于变更的初始值，高效的编码成为可能，但是只在变为该片或该帧时才有效果。另外，作为不变更这些初始值时使用的设定信息的判别方法，通过使用下面的方法，即使不明确通知，也能在编码一侧的和译码一侧使设定信息的判别一致。即通常，只在该片中使用设定信息的变更，象后者那样，回复到更高层的层中决定的设定信息，当设定信息的变更在多个片或帧中连续，其次述超过一定的阈值时，作为设定信息连续变化的，象前者那样，能使用之前的片或帧中使用的设定信息。
接着，在图9中表示有关用片的标题来通知设定信息时的编码和数据排出方法的一例的流程。首先，开始序列层的编码(S500)，接着，开始序列层内的帧层的编码(S502)，再开始帧层内的片层的编码(S504)。首先，设定用于把片层初始化的初始值(S506)，通知设定的初始值(S508)，根据该初始值把概率表初始化(S510)。根据设定了初始值的概率表进行片层的算术编码(S512)，如果算术编码结束，就通知算术编码完毕数据(S514)，结束片层的编码(S516)。下面，同样重复进行编码直到把帧内的全部片层编码(S518)，如果帧层的编码结束(S520)，则同样重复进行编码直到把序列内的全部帧层编码(S522)，如果把全部帧编码，则序列层的编码结束(S524)。
图24表示由图9所示的处理生成的数据格式。图24所示的数据格式中包含有序列标题1020、帧标题1021、片标题1022和1024、片的图象数据1023和1025、设定信息的编码数据1026和1027。序列标题1020表示序列的开始。在序列标题1020中存储着图象尺寸、是依次扫描还是跳跃等有关序列全体的公共信息。在帧标题中，存储着象表示帧内编码或帧间编码的编码种类的信息那样的有关帧图象的公共信息。在图24中，表示了序列的第一帧的帧标题1021。在片标题中存储着用于把片的数据量子化的量子化步骤初始值等有关片的公共信息。在图24中，表示了第一片层中的第一片的片标题1022和第二片的片标题1024。在图9所示的处理中，把有关算术编码中使用的初始值的设定信息的编码数据1026、1027分别存储在对应的片标题1022、1024中。
须指出的是，即使在用片的标题来通知设定信息的情况下，也可以在帧层开始和片层开始之间进行初始值决定和初始值信息通知。另外，关于包含在标题中的设定信息，并不是原封不动地发送概率表的初始值作为设定信息，也可以发送与所述的以前的帧或片的初始值的差分，也可以发送与更高层的层中设定的初始值的差分。通过用这样的形式包含设定信息，通过基于赫夫曼编码的熵编码，通知设定信息时，能使设定信息的产生概率偏移，所以能减少由于适当的可变长度编码的设计而在设定信息中所必要的开销。
下面，说明实施例1的动画图象编码程序。该动画图象编码程序是用于使计算机执行动画图象编码方法的程序。即该动画图象编码程序使计算机执行动下面步骤：把编码对象帧分割为宏观块的步骤(S100)、包含移动补偿帧间预测(S102)和正交变换以及量子化(S103)的变换步骤(S101)、包含概率表的初始值设定和设定信息的导出(S105，设定信息的导出步骤)以及算术编码(S106)的编码步骤(S104)、把包含设定信息的标题附加到编码信号中的步骤(S107，设定信息附加步骤)。相关的动画图象编码程序例如作为重叠在载波上的计算机信号而提供。
下面，说明实施例1的动画图象编码方法动画图象编码装置的效果。
在图1所示的动画图象编码方法中，对帧图象D1进行移动补偿和正交变换等数据变换操作，作为熵编码对象的量子化正交变换系数D6后，使用给定的概率表对该量子化正交变换系数D6进行算术编码，生成进行了数据压缩的编码数据D7。然后，在最终输出编码数据D7时，在标题中插入概率表的初始值。
据此，在编码一侧能自由设计算术编码中利用的概率表的初始值。即如本实施例中所述，通过把初始值设定为符合编码对象的动画图象特性的值，能减少在概率表初始化后，在更新概率表、学习之前产生的编码效率下降。
另外，本实施例的动画图象编码装置也与所述动画图象编码方法同样在标题中插入概率表的初始值，所以能在各分割区间单位中设定适当初始值。如本实施例所述，通过把初始值设定为符合编码对象的动画图象特性的值，能减少在概率表初始化后，在更新概率表、学习之前产生的编码效率下降。
下面，说明利用本发明的动画图象译码方法和动画图象译码装置。
图10是概略表示本发明的动画图象译码方法的一个实施例的程序流程图。本译码方法是对由图1所示的动画图象编码方法生成的编码数据D7进行给定的译码操作和数据复原操作，复原输出帧图象D10作为与输入帧图象D1对应的图象的动画图象译码方法。
在图10所示的图象译码方法中，首先对编码数据D7使用逆算术编码进行熵译码，生成由空间频率表示的图象数据即多个量子化正交变换系数D6(S201，译码步骤)。
另外，编码数据D7具有基于序列层、帧层、片层的阶层构造，在各片层中，进行概率表初始化。在此，在本实施例中，根据在标题中附加了概率表初始值的设定信息，设定概率表的初始值。即在编码数据D7的标题中通知对编码数据D7应用的概率表初始值，把它设定为概率表初始值(S202)。然后，使用由该初始值初始化的概率表，对编码数据D7进行逆算术编码(S203)，作为频率图象数据的量子化正交变换系数D6。
接着，对位于帧图象内的各宏观块的图象数据即量子化正交变换系数D6，进行给定的数据复原操作，复原帧图象(S200，复原步骤)。在本实施例中，该复原步骤由两个步骤S204、S205构成。
具体地说，对量子化正交变换系数D6依次进行量子化操作和逆正交变换操作，生成由空间坐标表示的图象数据(空间图象数据)D9(S204，逆正交变换步骤)。然后，对空间图象数据D9进行给定的数据处理操作，变换图象数据，复原输出帧图象D10(S205)。
图11是表示本发明的动画图象译码装置的一个实施例结构的框图。
作为译码对象而输入的编码数据D7输入到熵译码部(相当于初始值设定部件、逆算术编码部件)21中，通过使用给定的概率表的逆算术编码，进行熵译码，生成编码模式信息D3和移动向量D2、频率图象数据即量子化正交变换系数D6等。在此，有关熵译码部21的逆算术编码中使用的概率表的设定和初始化、概率表的初始值的接收，如图10所示的程序流程图中的说明。
在熵译码部21中译码的量子化正交变换系数D6输入到由逆量子化部22、逆正交变换部23、移动补偿部24和加法器26构成的复原部件中。复原部件对位于帧图象内的各块的图象数据即量子化正交变换系数D6，进行给定的数据复原操作，复原帧图象D10。
首先，量子化正交变换系数D6通过逆量子化部22和逆正交变换部(逆正交变换部件)23进行逆量子化和逆正交变换。据此，生成空间图象数据即复原帧图象D9。该复原帧图象D9是与编码前的帧图象D5对应的帧图象。
而移动向量D2输入到移动补偿部24中。在移动补偿部24中，使用来自熵译码部21的移动向量D2和存储在帧存储器25中的译码完毕的帧图象，生成预测帧图象D4。然后，在加法器26中把复原帧图象D9和预测帧图象D4相加，把复原的帧图象作为输出帧图象D10输出。须指出的是，当进行了基于帧内编码的编码时，把复原帧图象D9原封不动作为输出帧图象D10输出。
下面，说明实施例1的动画图象译码程序。该动画图象译码程序是用于使计算机执行上述的动画图象译码方法的程序。即该动画图象译码程序是用于使计算机执行下面步骤的程序：包含根据编码信号的标题中包含的设定信息设定概率表的初始值的步骤(S202，初始值设定步骤)、根据设定了初始值的概率表进行逆算术编码的步骤(S203，逆算术编码步骤)的译码步骤(S201)；包含把译码的数据进行逆量子化和逆正交变换的步骤(S204)、通过给定的数据处理操作复原图象数据的步骤(S205)的复原步骤(S200)。相关的程序作为重叠在载波上的计算机数据信号而提供。
下面，说明本实施例的动画图象译码方法的效果。
在图10所示的动画图象译码方法中，对编码数据D7使用给定的概率表进行逆算术编码，作为图象数据D6后，对该图象数据D6进行数据复原操作，复原帧图象D10。然后，用从标题读获得值设定逆算术编码中使用的概率表的初始值。
据此，在译码一侧也能使用在编码一侧配合各动画图象的性质而适当设定的概率表。因此，对具有基于序列层、帧层、片层的阶层构造的编码数据D7，恰当地设定概率表，能从提高了数据压缩效率的编码数据D7恰当地复原帧图象。
下面，说明本发明实施例2的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)。实施例2的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)与实施例1的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)的基本流程相同，所以参照相同的附图(图1、图2、图10、图11)进行说明。下面，有关实施例2的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)，只就与实施例1不同的部分加以说明。
在实施例2的动画图象编码方法(装置)中，与实施例1的动画图象编码方法的不同之处在于：用设定信息附加步骤(设定信息附加部件)从已知或用标题通知的初始值列表中选择编码中使用的概率表的初始值，作为设定信息插入标题中。另外，用于使计算机执行实施例2的动画图象编码方法的实施例2的动画图象编码程序中，使计算机执行的设定信息导出步骤和设定信息附加步骤与实施例1的动画图象编码程序不同。即在实施例2的动画图象编码程序使计算机执行的设定信息导出步骤中，从已知或用标题通知的初始值列表中选择编码中使用的概率表的初始值，在设定信息附加步骤中，把从初始值列表中选择的值作为设定信息插入标题中。据此，实施例2的动画图象编码方法(装置)与实施例1同样能在编码一侧指定算术编码中利用的概率表的初始值。如果把此时指定的初始值设定为符合编码对象的动画图象特性的值，就能降低在初始化概率表之后，更新概率表、学习之前产生的编码效率下降。实际传输的不是初始值，而是初始值列表内的编号，所以存在即使在各片标题中通知，通知所需的编码量也不大幅度增加。
实施例2的动画图象译码方法(装置)用标题接收表示概率表初始值的编号，把该编号和初始化列表比对，取出初始值，根据该值进行该片的初始化。另外，用于使计算机执行实施例2的动画图象译码方法的实施例2的动画图象译码程序中，使计算机执行的初始值设定步骤也与实施例1的动画图象译码程序不同。即在实施例2的动画图象译码程序使计算机执行的初始值设定步骤中，用标题接收表示概率表初始值的编号，把该编号和初始化列表比对，设定概率表的初始值。因此，在实施例2中，在译码一侧也能使用在编码一侧配合各动画图象的性质而适当设定的概率表。因此，对具有基于序列层、帧层、片层的阶层构造的编码数据D7，恰当地设定概率表，能从提高了数据压缩效率的编码数据D7恰当地复原帧图象。
下面，说明从初始值列表内选择，把选择的初始值通知的手法。
作为动画图象的统计信息，当获得各初始值的符号产生频度时，作为从列表内选择最佳初始值的方法，求出[0]和[1]的产生频度的比，从列表内选择最接近该比的初始值。图12A～12C表示初始值列表和代码表的例子。例如，当频度为[0]：2000、[1]：3000时，如果从图12A的列表内选择，希望选择(2、3)的初始值。
当通知从列表内选择的初始值时，可以通知表示该初始值的编号。作为该编号的通知方法，如实施例1中作为初始值的通知方法而描述的那样，利用固定长度的编码，或能利用赫夫曼编码那样的可变长度编码。特别是如果根据后者的方法，就能按照初始值的产生概率决定编码长度，所以能进行高效的编码。图12A的代码中表示了基于赫夫曼编码的编号的编码。根据本例子，伴随着初始值的值减小，编码长度变短，能进行高效编码。另外，如实施例1所述，为了与动画图象的特征变化的大小对应，接着初始值代码，附加表示对初始值的乘数的乘数代码，能使用既定的初始值的倍数。据此，通过使用大的初始值，控制初始化后的学习引起的概率表更新的影响，能使学习途中的概率表更新不对算术编码的效率带来不良影响。
图12B表示乘数代码的例子。例如，当在图12A中，选择(2，3)，选择2作为乘数时，在表示(2，3)的“11100”之后附加代码“10”。据此，能使初始值为(4，6)，进行编码和译码。
须指出的是，有关这些初始值列表和初始值代码表，也考虑了一个例子，即使用其它初始值列表和初始值代码表。例如，当预先知道0的产生概率非常高时，象图12C那样，可以利用0的概率高的初始值的编码长度变短的初始值列表和初始值代码表。另外，可以对概率表的各种类，分开使用这样的多个初始值列表和初始值代码表。此时，分开使用的模式可以提前用编码器和译码器共有，或者对各初始值例表分配编号，用序列标题发送、指定表示对的各种类使用的初始值列表的信息。
另外，在初始值列表内，当不存在适合于某片的编码的初始值时，有关该片，能不是初始值的编号，而通知实际的初始值。作为该通知的方法，传输不合乎列表内的任意初始值代码的退出代码，然后希望通知初始值的值。据此，即使在初始值列表中不存在能提高算术编码效率的概率表初始值时，也能传输适当的初始值，谋求算术编码的效率提高。
另外，作为根据一个初始值编号能控制的初始值的数，可以是一个，也可以把多个概率表分组，统一控制。如果是前者，就能进行细致的初始值设定，如果是后者，就能减少需要传输的初始值编号的信息量。须指出的是，作为此时的概率表的组合方法，希望把表现相似性质的编码要素的概率表分组为一个。例如，在图3A～3J所示的宏观块模式的编码中，使用的概率表不是一个，对把模式信息双值化的信息，使用多个概率表进行算术编码。这样，如果是有关一个编码要素的概率表，则认为存在与其它表的相关关系，所以希望用把这些全部综合的一个组控制初始值。另外，当画面全体变暗时，片全体中亮度变化时，认为与亮度有关的DCT系数中的有关DC系数的性质变化。在DC系数的编码中，使用的概率表不是一个，对把DC系数双值化的信息使用多个概率表，进行算术编码，所以希望统一处理这些概率表。
当把多个概率表分组，统一控制时，可以通过一个代码控制全部概率表的初始值。例如有对图象的各符号定义初始值的方法。如果是体育类的图象，因为存在移动信息增大的倾向，所以准备各概率表初始值的集合，进行设定，使移动增大的图象的效率增高，如果是风景图象，因为是单纯的移动，所以进行设定，使移动减小的图象的效率增高。
另外，在此，说明了用片标题发送信息的方法，但是本实施例所示的初始值的编号也可以用其它的序列标题或片标题传输，可以在包含片标题的多种层中同时进行。
下面，说明本发明的实施例3的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)。实施例3的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)与实施例1以及实施例2的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)的基本流程相同，所以参照相同的附图(图1、图2、图10、图11)进行说明。下面，有关实施例1以及实施例2的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)，只就与实施例1以及实施例2不同的部分加以说明。
在实施例3的动画图象编码方法(装置)中，与实施例1以及实施例2的动画图象编码方法的不同之处在于：在用设定信息附加步骤中把插入标题中的设定信息和标题中包含的已得出信息组合求出。另外，用于使计算机执行实施例3的动画图象编码方法的实施例3的动画图象编码程序中，使计算机执行的设定信息导出步骤和设定信息附加步骤与实施例1以及实施例2的动画图象编码程序不同。即在实施例3的动画图象编码程序使计算机执行的设定信息附加步骤中，把编码中使用的概率表的初始值变换为标题中包含的已得出信息和出入标题中的设定信息的基于给定方法的组合，在设定信息附加步骤中，在编码信号的标题中包含所述已得出信息和设定信息。据此，实施例3的动画图象编码方法(装置)与实施例1和实施例2同样能在编码一侧指定算术编码中利用的概率表的初始值。如果把此时指定的初始值设定为符合编码对象的动画图象特性的值，就能降低在初始化概率表之后，更新概率表、学习之前产生的编码效率下降。因为在标题中也使用已得出信息，所以通过利用算术编码的初始值和图象尺寸、量子化步骤值、帧内编码和帧间编码的相关，能削减初始值的通知时所必要的信息量。
实施例3的动画图象译码方法(装置)用标题接收表示概率表初始值的设定信息，把该设定信息和标题中已得出信息组合，计算初始值，根据该值进行该片的初始化。另外，用于使计算机执行实施例3的动画图象译码方法的实施例3的动画图象译码程序中，使计算机执行的初始值设定步骤也与实施例1以及实施例2的动画图象译码程序不同。即在实施例3的动画图象译码程序使计算机执行的初始值设定步骤中，用标题接收表示概率表初始值的设定信息，把该设定信息和标题中已得出信息组合，计算概率表的初始值。因此，在实施例3中，在译码一侧也能使用在编码一侧配合各动画图象的性质而适当设定的概率表。因此，对具有基于序列层、帧层、片层的阶层构造的编码数据D7，恰当地设定概率表，能从提高了数据压缩效率的编码数据D7恰当地复原帧图象。
下面，说明使用标题中已得出信息通知初始值的手法。
作为动画图象的各种标题中记载的信息，存在图象尺寸、量子化步骤值、时间代码、帧的编码种类(帧内，帧间)等。这些参数与要编码的图象参数密切相关。例如，在图象尺寸和表示图象内的移动的大小的移动向量之间，存在图象尺寸越大，移动向量也容易增大的相关关系。另外，如果量子化步骤值增大，则常常正交变换系数减小，或变为0。从时间代码知道一定时间的帧数，所以变为移动向量大小的倾向的标准。
作为组合这些标题信息和初始值信息的方法，用在标题中已得出信息决定大致的初始值的值，用初始值设定信息进行细致的调整。图17表示从标题信息决定初始值的例子。图17表示移动向量信息的编号中使用的概率表的一个。图17所示的bin编码表示表现移动向量信息的二进制信号的各位(Bit)，0的初始值和1的初始值分别表示各bin中的算术编码的概率表初始值。另外，在本例子中，通过图象尺寸为QCIF(176×144象素)时、CIF(352×288象素)时，使概率表的初始值变动。例如，bin编号是表示0表示移动向量是否存在即移动的有无的上下文，在QCIF尺寸中，即使无法判别移动，能判别为变为CIF尺寸的情形增加，所以预想在该bin的符号产生概率中存在差。因此，通过象图17那样，在初始值中附加差，能接近作为初始值应该采用的值。而且，把用于对大致的初始值进行加减的值作为设定信息给予标题中。该设定信息可以用实施例1中描述的手法，把该值原封不动地给予，也可以象实施例2所述，准备列表，把从中选择的值用固定编码或可变长度编码给予。图18表示基于实施例2中描述的列表的初始值设定的例子。根据本例子，能用比直接指定初始值还少的信息量进行编码。
须指出的是，有关组合在此表示的标题信息和初始值信息的方法，也考虑一个例子，即使用其它方法。例如，初始值设定信息可以不是图18中所示的用于加减的值，而是图12B所示的乘数代码，也可以是准备双方的代码，都使用，另外，准备多个使用了标题中的已得出信息的初始值列表，通知表示作为初始值设定信息而使用的列表的代码。图19表示了该例子。在图19中，除了基于画面尺寸的bin0的切换，在同一画面尺寸中，根据移动的大小，准备3个初始值列表，把利用的列表信息作为初始值设定信息。另外，使用的标题中的已得出信息种类可以是一种，也可以是多种。
另外，可以从组入标题中的已得出信息的计算式计算初始值。例如，量子化步骤值在H.26L中能在0～31中以1间距设定。对全部的量子化步骤，设定图17、19那样的列表，列表的信息量增多，使存储器紧迫。因此，通过在使用量子化步骤值的函数式中进行初始值设定，能抑制存储器的消耗，作为函数式的一个例子，表示把函数式编码的上下文的初始值的情形。在正交变换系数中，如果量子化步骤值减小，则系数变为0的概率下降，相反，如果量子化步骤值增大，则系数变为0的概率增加。下面，列举函数式的例子。
Ini(0)＝(设定值)+QP/10
Ini(1)＝(设定值)-QP/10(QP：量子化步骤值)
在此，用所述函数求出的0的初始值为Ini(0)，1的初始值为Ini(1)。另外，设定值是从给予标题中的初始值设定信息，用所述代码表导出的值。根据所述例子，能有效地在初始值设定中利用量子化步骤值，能减少初始值设定信息中必要的信息量。须指出的是，在此，作为已得出标题信息利用了量子化步骤值，但是也可以是其它参数。例如，在片标题中，记载了片内的宏观块数即片的大小。因此，从片内的宏观块数知道可学习的期间，所以根据该值改变与初始值设定信息相乘的值，控制学习速度。
下面，说明本发明的实施例4的动画图象编码方法(装置)和动画图象译码方法(装置)，在本实施例中，作为算术编码方式，图20的概率状态迁移图。有关状态迁移图，请参照“小野文孝、渡边裕共同编著的“国际标准图象编码的基础技术”，CORONAc公司”。在此，简单加以说明。另外，有关算术编码方式以外的实施例4的动画图象编码方法(装置)和(动画图象译码方法(装置)，因为与到实施例3为止的实施例的流程相同，所以省略说明。
在基于状态迁移图的算术编码中，通过在具有多个概率状态的概率推定表上迁移，进行概率的变动和适应化。在此，把0和1中产生数占支配地位的作为优性符号处理，把相反的一方作为劣性符号处理。#是表示状态的地址值，LSZ是劣性符号的概率的16进制数标识，NM是选择优性符号时的接着迁移的状态的代码值，NL表示选择了劣性符号时的接着迁移的状态的地址，SW表示当在该状态下选择了劣性符号时切换优性符号和劣性符号。在#0的状态下，概率几乎设定为50％
在算术编码中，首先，作为初始状态，从#0即优性符号和劣性符号的概率几乎相同的地方开始。然后，在编码时，把#0的LSZ应用于概率中后，根据选择的符号，使概率向其它状态迁移。例如，当在#0中选择优性符号时，向#1转移，在接着的符号的编码中，在计算中应用#1的LSZ。相反，当选择了劣性符号时，向#1迁移，并且切换优性符号和劣性符号。通过这样渐渐迁移，一边把概率应用于编码对象中，一边变动。另外，作为迁移图的结构，为了使概率快速地学习为稳定的值，设定为在编码开始时使基于状态迁移的概率变动大，伴随着编码的进展，变化减小。在举例的迁移图中，分为从#0到#5、从#6到#13、从#14到#45的3阶段。
在实施例4的动画图象编码方法(装置)中，在设定信息附加步骤中，给予编码中使用的状态转移图的初始状态。据此，实施例4的动画图象编码方法(装置)与此前的实施例同样，能在编码一侧指定算术编码中利用的概率表的初始值。如果把此时指定的初始值设定为符合编码对象的动画图象特性的值，就能降低在初始化概率表之后，在基于状态迁移的概率变动进展到稳定状态之前产生的编码效率下降。
实施例4的动画图象译码方法(装置)用标题接收表示状态迁移图的初始状态的设定信息，根据该值进行该片的初始化。因此，在实施例4中，在译码一侧也能使用在编码一侧配合各动画图象的性质而适当设定的概率。因此，对具有基于序列层、帧层、片层的阶层构造的编码数据D7，恰当地设定概率表，能从提高了数据压缩效率的编码数据D7恰当地复原帧图象。
下面，说明通知状态迁移图的初始状态的手法。
作为通知初始状态的手法，考虑到把表示状态的编号变换为固定编码或可变长度代码，给予标题中。但是，存在应该准备的编码长度增大，另外，平均编码长度也增加的问题。因此，如实施例3所述，希望在标题中使用已得出信息，削减给予的信息量。图21、图22表示了该例子。在图21中，利用已得出参数即图象尺寸决定有关移动向量的算术编码的状态迁移图的初始状态。在此，bin编号与实施例3所示的编号相同，是移动向量信息的各位的编号，初始开始位置表示该位的上下文的状态迁移图的初始状态编号，优性符号表示“0”和“1”中在初始状态为优性符号的符号。图22决定用于变换图21所示的各bin的初始开始位置的设定信息。在图22中，“编号”是各设定信息中设定的连续编号，迁移值表示从图21的初始状态编号的迁移量。“方向”表示迁移的方向，根据迁移的方向，分配正负的值。“代码”是分配给各设定信息的可变长度编码，通过使各种标题中包含该编码，能附加设定信息。
图25表示图21和图22的译码时初始状态编号的设定步骤。如图25所示，为了进行译码时的初始状态编号的设定，首先，从图象信息的标题读取与图象的大小有关的数据(S601)。接着，作为有关binN的信息，从标题读取有关binN的设定信息S(S602)。接着，从所述图象的大小读取图21所示的binN的初始开始位置P0、优性符号M0(S603)。然后，根据设定信息S，使初始开始位置P0、优性符号M0变换，获得变换初始开始位置P、变换优性符号M(S604)。基于设定信息S的变换方法中，如果迁移值在正向，则选择该迁移值次数部分的MPS一侧，如果迁移值为负，就选择迁移值次数部分的LPS，在状态迁移图上迁移而进行。例如，如果状态迁移图为初始开始状态P0…30，优性符号M0＝1，设定信息S的迁移值…3，则求出的变换初始开始位置P变为33。此时，变换优性符号M与M0没有改变，为1。把这样变换而获得的P、M作为binN的初始开始位置设定(S605)。然后，对全部的bin重复该处理(S606、S607)。须指出的是，这些初始状态代码或变换方法是一个例子，也能使用其它初始状态代码表或变换方法。
另外，在此利用了画面尺寸信息，但是这是一个例子，并不局限于此。例如，可以使用用于图象编码的编码条件即量子化参数值，定义实施例3中表示的函数式，设定初始状态，也可以使用有关在帧内或帧间对图象编码的信息。另外，如状态迁移图所示，当概率的变动为阶梯时，可以用设定信息传达从哪个变动状态开始，以便能变更开始时的概率变动。例如#0、#6、#14是同一概率，但概率变动的倾向不同。因此，对所述各状态分配固定编码和可变长度编码，作为设定信息给予标题中。
下面，说明用于使计算机实现实施例4的动画图象编码方法的实施例4的动画图象编码程序。在该动画图象编码程序使计算机执行的设定信息附加步骤中，把与编码中使用的初始概率表关联的初始状态编号变换为给予标题中的所述已得出信息和所述设定信息的基于给定方法的组合。另外，在编码步骤中，如上所述，通过使用状态迁移图使状态编号迁移，一边更新概率表，一边进行算术编码。另外，在设定信息附加步骤中，所述已得出信息和设定信息包含在附加在编码信号中的标题中。
下面，说明用于使计算机实现实施例4的动画图象译码方法的实施例4的动画图象译码程序。在该动画图象译码程序使计算机执行的设定初始值设定步骤中，通过给予标题中的所述已得出信息和所述设定信息的基于给定方法的组合，导出与编码中使用的初始概率表关联的初始状态编号。另外，在逆算术编码步骤中，如上所述，使用状态迁移图，使状态编号迁移，更新概率表，一边进行逆算术编码。
在所述实施例3、4中，当象实施例2那样，当用列表设定初始值设定信息和初始值状态信息时，作为能通过一个初始值设定信息和初始值状态信息控制的初始值的数，可以是一个，也可以把多个概率信息分组，统一控制。如果是前者，就能进行细致的初始值设定，如果是后者，就能减少需要传输的初始值设定信息和初始状态设定信息的信息量。须指出的是，作为此时的概率信息的组合方法，希望把表现相似性质的编码要素的概率信息分组为一个。例如，在图3A～3J所示的宏观块模式的编码中，使用的概率信息不是一个，对把模式信息双值化的信息，使用多个概率信息进行算术编码。这样，如果是有关一个编码要素的概率信息，则认为存在与其它概率信息的相关关系，所以希望用把这些全部综合的一个组控制初始值。另外，当画面全体变暗时，片全体中亮度变化时，认为与亮度有关的DCT系数中的有关DC系数的性质变化。在DC系数的编码中，使用的概率信息不是一个，对把DC系数双值化的信息使用多个概率信息，进行算术编码，所以希望统一处理这些概率信息。
当把多个概率信息分组，统一控制时，可以通过一个代码控制全部概率信息的初始值。例如有对图象的各符号定义初始值的方法。如果是体育类的图象，因为存在移动信息增大的倾向，所以准备各概率表初始值的集合，进行设定，使移动增大的图象的效率增高，如果是风景图象，因为是单纯的移动，所以进行设定，使移动减小的图象的效率增高。
最后，说明本发明的信号传输系统的实施例。在此，以对图象信息进行编码后传输的信号传输系统为例来进行说明。图13是表示实施例的图象传输系统(例如，移动图象传输系统)结构的图。图象传输系统具有：实现图1所示的图象编码方法的图象编码装置(例如，图2所示的图象编码装置)和实施图10所示的图象译码方法的图象译码装置(例如，图11所示的图象译码装置)。
在本系统中，输入帧图象D1在图象编码装置1中编码，生成编码数据D7，向有线或无线的给定传输线路输出。然后，从图象编码装置1开始在传输线路中传输的编码数据D7输入到图象译码装置2中，作为输出帧图象D10复原。
根据这样的图象传输系统，就能用各分割区间单位对图象数据进行高效编码并高效地传输图象。
产业上的可利用性
根据本发明，就能提供可高效地进行编码的信号编码方法、信号编码装置和信号编码程序、以及可高效地对所编码的信号进行译码的信号译码方法、信号译码装置和信号译码程序。

Claims (39)

1.一种信号编码方法，分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：
按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的所述概率关联信息的初始值，并且把所述概率关联信息的初始值变换为有关所述编码对象信号另外在标题中给予的已得出信息和通过给定方法组合到该已得出信息中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；
根据所述设定信息和所述已得出信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；和
在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加步骤。
2.一种信号译码方法，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：
根据所述编码信号的标题中已得出的信息、和通过用给定方法组合到该已得出信息中来导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息初始值的信息即包含在所述编码信号的标题中的设定信息，来设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤；和
在所述初始值设定步骤中，根据设定了初始值的概率关联信息，按各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤。
3.一种信号编码装置，分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：
按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的所述概率关联信息的初始值，并且把所述概率关联信息的初始值变换为有关所述编码对象信号另外在标题中给予的已得出信息和通过给定方法组合到该已得出信息中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出部件；
根据所述设定信息和所述已得出信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码部件；和
在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加部件。
4.一种信号译码装置，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：
根据所述编码信号的标题中已得出的信息、和通过用给定方法组合到该已得出信息中来导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息初始值的信息即包含在所述编码信号的标题中的设定信息，来设定概率关联信息的初始值的初始值设定部件；和
在所述初始值设定步骤中，根据设定了初始值的概率关联信息，按各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码部件。
5.一种信号编码程序，用于分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：
使计算机执行以下步骤：
按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的所述概率关联信息的初始值，并且把所述概率关联信息的初始值变换为有关所述编码对象信号另外在标题中给予的已得出信息和通过给定方法组合到该已得出信息中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；
根据所述设定信息和所述已得出信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；和
在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加步骤。
6.一种信号译码程序，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：使计算机进行以下步骤：
根据所述编码信号的标题中已得出的信息、和通过用给定方法组合到该已得出信息中来导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息初始值的信息即包含在所述编码信号的标题中的设定信息，来设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤；和
在所述初始值设定步骤中，根据设定了初始值的概率关联信息，按各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤。
7.一种信号编码方法，分割成为编码对象的编码对象信号，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按所分割的各区间对编码对象信号进行算术编码，其特征在于：包括：
按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的概率关联信息的初始值，并且把与所述概率关联信息的初始值关联的状态编号变换为根据有关所述编码对象信号在标题中另外给予的已得出信息而导出的值和通过给定方法组合到该值中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；
根据由所述设定信息导出步骤导出的概率关联信息的初始值，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；和
在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述已得出信息和所述设定信息的标题的设定信息附加步骤。
8.一种信号译码方法，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：
根据为了通过给定方法导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息的初始值所关联的初始状态编号而在所述编码信号的标题中包含的已得出信息和组合到该已得出信息中的设定信息，来导出初始状态编号的初始值设定步骤；和
根据与所述初始状态编号关联的概率关联信息，对所述编码信号进行逆算术编码的逆算术编码步骤。
9.一种信号编码装置，分割成为编码对象的编码对象信号，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按所分割的各区间对编码对象信号进行算术编码，其特征在于：包括：
按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的概率关联信息初始值，并且把与所述概率关联信息的初始值关联的状态编号变换为根据有关所述编码对象信号在标题中另外给予的已得出信息而导出的值和通过给定方法组合到该值中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出部件；
根据由所述设定信息导出步骤导出的概率关联信息的初始值，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码部件；和
在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加部件。
10.一种信号译码装置，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：
根据为了通过给定方法导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息的初始值所关联的初始状态编号而在所述编码信号的标题中包含的已得出信息和组合到该已得出信息中的设定信息，来导出初始状态编号的初始值设定部件；和
根据与所述初始状态编号关联的概率关联信息，对所述编码信号进行逆算术编码的逆算术编码部件。
11.一种信号编码程序，分割成为编码对象的编码对象信号，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按所分割的各区间对编码对象信号进行算术编码，其特征在于：
使计算机执行以下步骤：
按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，导出对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用的概率关联信息的初始值，并且把与所述概率关联信息的初始值关联的状态编号变换为根据有关所述编码对象信号在标题中另外给予的已得出信息而导出的值和通过给定方法组合到该值中的调整值，把该调整值作为设定信息而导出的设定信息导出步骤；
根据由所述设定信息导出步骤导出的概率关联信息的初始值，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；和
在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息和所述已得出信息的标题的设定信息附加步骤。
12.一种信号译码程序，使用对多个状态编号分别关联概率关联信息的状态迁移图，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：
使计算机执行以下步骤：
根据为了通过给定方法导出对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用的概率关联信息的初始值所关联的初始状态编号而在所述编码信号的标题中包含的已得出信息和组合到该已得出信息中的设定信息，来导出初始状态编号的初始值设定步骤；和
根据与所述初始状态编号关联的概率关联信息，对所述编码信号进行逆算术编码的逆算术编码步骤。
13.一种信号编码方法，分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：
按各所述分割区间单位对编码对象信号进行分析，把有关用于对所述概率关联信息进行初始化的初始值的信息作为设定信息而导出的设定信息导出步骤，所述概率关联信息在对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用；
根据所述设定信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；和
在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息的标题的设定信息附加步骤；
在所述设定信息导出步骤中，通过根据给定方法来组合通过分析编码对象信号而导出的概率关联信息的初始值和作为编码对象信号的已得出信息而另外给予标题的信息，来导出所述设定信息。
14.一种信号译码方法，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：
根据有关用于对概率关联信息进行初始化的初始值的信息即附加在编码信号中的标题中包含的设定信息，来设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤，所述概率关联信息在对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用；和
根据在所述初始值设定步骤中设定了初始值的概率关联信息，按各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤；
在所述初始值设定步骤中，通过利用给定方法组合附加在编码信号中的标题中包含的设定信息和在编码信号的标题中已得出的信息，来设定概率关联信息的初始值。
15.一种信号编码方法，分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：包括：
按各分割区间单位分析编码对象信号，把有关用于对所述概率关联信息进行初始化的初始值的信息作为设定信息而导出的设定信息导出步骤，其中所述概率关联信息在对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用；
根据所述设定信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；和
在按各所述分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息的标题的设定信息附加步骤。
16.根据权利要求15所述的信号编码方法，其特征在于：
在所述设定信息导出步骤中，把所述概率关联信息的初始值本身作为所述设定信息。
17.根据权利要求15所述的信号编码方法，其特征在于：
在所述设定信息导出步骤中，把通过分析编码对象信号而导出的概率关联信息的初始值和预先决定的值的差分作为所述设定信息。
18.根据权利要求1、7、13、15中任意一项所述的信号编码方法，其特征在于：
在所述设定信息附加步骤中，从所述列表内选择相当于在所述设定信息导出步骤中导出的设定信息的候补，把该标识符作为设定信息包含在标题中。
19.根据权利要求18所述的信号编码方法，其特征在于：
当在所述设定信息导出步骤中导出的设定信息在所述列表中不存在时，在所述设定信息附加步骤中，把在所述设定信息导出步骤中导出的设定信息和表示存储在列表中的候补以外的识别信息的标识符一起包含在标题中。
20.根据权利要求1、7、13、15～19中任意一项所述的信号编码方法，其特征在于：
在所述编码步骤中，在对所述编码对象信号进行编码时，根据所述编码对象信号中包含的各符号的产生比率来更新所述概率关联信息，根据所更新的概率关联信息来进行编码对象信号的算术编码。
21.根据权利要求1、7、13、15～20中任意一项所述的信号编码方法，其特征在于：
在所述设定信息导出步骤中，分析所述分割区间单位的编码对象信号中包含的各符号的产生比率，根据该产生比率来导出所述设定信息。
22.根据权利要求1、7、13、15～21中任意一项所述的信号编码方法，其特征在于：
在所述设定信息附加步骤中附加的标题中，包含表示有无设定信息的有无标记；
当所述设定信息与用于对以前的分割区间单位进行编码的设定信息相同时，在所述设定信息附加步骤中，使所述有无标记为无，并使标题中不包含所述设定信息。
23.根据权利要求1、7、13、15～22中任意一项所述的信号编码方法，其特征在于：
所述编码对象信号是通过对图象信息进行给定的数据变换操作而获得的图象编码关联信号。
24.根据权利要求23中任意一项所述的信号编码方法，其特征在于：
把所述图象编码关联信号设为包括由所编码的图象信息的序列划分的序列层、由所编码的图象信息的帧划分的帧层和把所述帧划分成一个或多个的片层的阶层构造；
在所述设定信息附加步骤中，使所述设定信息包含在所述序列层、所述帧层和所述片层中任意一个的分割区间单位的标题中。
25.根据权利要求23中任意一项所述的信号编码方法，其特征在于：
把所述图象编码关联信号设为包括由所编码的图象信息的序列划分的序列层、由所编码的图象信息的帧划分的帧层和把所述帧划分成一个或多个的片层的阶层构造；
在所述设定信息附加步骤中，使所述设定信息包含在所述片层的标题中。
26.一种信号译码方法，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：
根据有关用于对概率关联信息进行初始化的初始值的信息即附加在编码信号中的标题中包含的设定信息，来设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤，所述概率关联信息在对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用；和
根据在所述初始值设定步骤中设定了初始值的概率关联信息，按各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤。
27.根据权利要求26所述的信号译码方法，其特征在于：
在所述初始值设定步骤中，把所述标题中包含的设定信息本身作为初始值来进行设定。
28.根据权利要求26所述的信号译码方法，其特征在于：
在所述初始值设定步骤中，把在标题中包含的设定信息中加上了预先决定的值后得到的值作为初始值来进行设定。
29.根据权利要求2、8、14、26中任意一项所述的信号译码方法，其特征在于：
准备使作为所述概率关联信息的初始值而使用的设定信息的候补与标识符关联而存储的列表；
在所述标题中，包含有从所述列表中作为设定信息而选择的候补标识符；
所述初始设定步骤根据标题中包含的标识符，从所述列表中抽出设定信息，根据所抽出的设定信息来设定所述概率关联信息的初始值。
30.根据权利要求29所述的信号译码方法，其特征在于：
当所述列表中不存在所述标题中包含的标识符时，在所述初始值设定步骤中，根据标题中包含的设定信息，来设定所述概率关联信息的初始值。
31.根据权利要求2、8、14、26～30中任意一项所述的信号译码方法，其特征在于：
在所述逆算术编码步骤中，在对所述编码信号进行逆算术编码时，根据所述编码信号中包含的各符号的产生比率来更新所述概率关联信息，并根据所更新的概率关联信息来进行编码对象信号的逆算术编码。
32.根据权利要求2、8、14、26～31中任意一项所述的信号译码方法，其特征在于：
在所述标题中包含表示有无设定信息的有无标记；
当所述有无标记为无时，在所述初始值设定步骤中，根据用于对以前的分割区间单位进行编码的设定信息，来设定所述概率关联信息的初始值。
33.根据权利要求2、8、14、26～32中任意一项所述的信号译码方法，其特征在于：
所述编码信号是对通过对图象信息进行给定的数据变换操作而获得的图象编码关联信号进行编码而获得的。
34.根据权利要求33所述的信号译码方法，其特征在于：
把所述编码信号设为包含由所编码的图象信息的序列划分的序列层、由所编码的图象信息的帧划分的帧层和把所述帧划分为一个或多个的片层的阶层构造；
在所述初始值设定步骤中，根据所述序列层、所述帧层和所述片层中任意一个的分割区间单位的标题中包含的设定信息，来设定所述概率关联信息的初始值。
35.根据权利要求33所述的信号译码方法，其特征在于：
把所述编码信号设为包含由编码的图象信息的序列划分的序列层、由编码的图象信息的帧划分的帧层和把所述帧划分为一个或多个的片层的阶层构造；
在所述初始值设定步骤中，根据所述片层的标题中包含的所述设定信息，来设定所述概率关联信息初始值。
36.一种信号编码装置，分割成为编码对象的编码对象信号，根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息，来进行算术编码，其特征在于：包括：
按各所述分割区间单位分析编码对象信号，把有关用于对所述概率关联信息进行初始化的初始值的信息作为设定信息而导出的设定信息导出部件，其中所述概率关联信息在对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用；
根据所述设定信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码部件；和
在按所述各分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息的标题的设定信息附加部件。
37.一种信号译码装置，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：包括：
根据有关用于对概率关联信息进行初始化的初始值的信息即附加在编码信号中的标题中包含的设定信息，来设定概率关联信息的初始值的初始值设定部件，所述概率关联信息在对所述分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用；
根据由所述初始值设定部件设定了初始值的概率关联信息，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码部件。
38.一种信号编码程序，用于分割成为编码对象的编码对象信号，并根据在该分割区间单位的前头被初始化的概率关联信息来进行算术编码，其特征在于：
使计算机执行以下步骤：
对各分割区间单位分析编码对象信号，把有关用于对所述概率关联信息进行初始化的初始值的信息作为设定信息而导出的设定信息导出步骤，其中所述概率关联信息在对该分割区间单位的编码对象信号进行算术编码时使用；
根据所述设定信息，对所述分割区间单位中的编码对象信号进行算术编码的编码步骤；和
在按所述各分割区间单位进行了算术编码的信号中附加包含所述设定信息的标题的设定信息附加步骤。
39.一种信号译码程序，按分割区间单位对编码信号进行逆算术编码，其特征在于：
使计算机执行以下步骤：
根据有关用于对概率关联信息进行初始化的初始值的信息即附加在编码信号中的标题中包含的设定信息，来设定概率关联信息的初始值的初始值设定步骤，其中所述概率关联信息在对该分割区间单位的编码对象信号进行逆算术编码时使用；和
根据在所述初始值设定步骤中设定了初始值的概率关联信息，对各分割区间单位进行编码信号的逆算术编码的逆算术编码步骤。
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