JP2005051406A - 圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに復号方法、装置、及びプログラム - Google Patents
圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに復号方法、装置、及びプログラム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】圧縮符号データに対して発生確率テーブルを含める場合であっても、総データ量の低減を図ることができる圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに当該装置等により符号化された圧縮符号データを復号化する復号化方法、装置、及びプログラムを提供する。
【解決手段】時系列的に得られる圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率（発生確率分布Ｔ１，Ｔ２）の変化量の大小を判定し、発生確率の変化量が大であると判定されたデータ（符号Ｇ２を付した範囲のデータ）の発生確率（Ｔ３）を含む差分確率データを生成し、この差分確率データを符号化により圧縮した圧縮符号データに含める。
【選択図】 図６
【解決手段】時系列的に得られる圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率（発生確率分布Ｔ１，Ｔ２）の変化量の大小を判定し、発生確率の変化量が大であると判定されたデータ（符号Ｇ２を付した範囲のデータ）の発生確率（Ｔ３）を含む差分確率データを生成し、この差分確率データを符号化により圧縮した圧縮符号データに含める。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間的に連続するデータを符号化して圧縮することによりデータ量を低減する圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに当該装置等により圧縮符号化された圧縮符号データの復号化を行う復号化方法、装置、及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場等のプラントにおいては、装置の稼働状況を監視するために、装置の温度、装置から発せられる音、又は装置の外観等を監視する監視装置が用いられている。この監視装置は連続して監視を行っているため、温度を計測して得られた温度データ、音を計測して得られたスペクトルデータ、又は監視カメラにより撮像された画像データ等の各種監視データが時系列的に連続して又は間欠的に連続して監視装置から出力されることになる。
【０００３】
これらの監視データのデータ量は膨大なものとなるため、例えば監視データを蓄積して管理する場合には大容量の記録装置が必要になり、又は遠隔地に設けられた監視室等に監視データを送信して解析する場合には監視データの送信に長時間を要するといった不具合が生ずる。かかる不具合を解決するために、監視データを符号化により圧縮して、記録するデータ量又は送信するデータ量の低減が図られる。
【０００４】
データを符号化して圧縮する方法は従来から様々な方法が案出されているが、上記の監視装置から出力される監視データは、計測時間が予め定まっている訳ではなく、ほぼ２４時間連続して出力されるデータであり、時系列的に相関関係があって内容が大幅に変化するデータではない。このため、連続的に得られる監視データを逐次符号化して圧縮する方法を用いる必要がある。このような特性を有するデータはエントロピー符号化により圧縮されることが多い。
【０００５】
エントロピー符号化によるデータ圧縮は、周知の通り、圧縮しようとするデータ（以下、圧縮対象データという）に含まれるデータ毎の発生確率を用い、発生確率の高いデータにはビット数が少ない符号を割り当て、発生確率の低いデータにはビット数が多い符号を割り当てることで圧縮するものである。ここで、圧縮対象データに含まれるデータｘの発生確率をＰｘとすると、Ｐｘは（データｘの数／圧縮対象データの総データ数）で求められ、圧縮する際にデータｘに対してｌｏｇ２（１／Ｐｘ）のビット数を有する符号を割り当てたときに最も効率良く圧縮することができる。
【０００６】
上記のエントロピー符号化を用いた具体的な符号化方法として、算術符号化法、ハフマン符号化法、及び算術符号化法を変形したレンジコーダ法が知られている。上記算術符号化法の詳細については以下の特許文献１を参照されたい。また、上記の各種符号化方法の具体例については以下の非特許文献１〜３を参照されたい。
【０００７】
エントロピー符号化において用いられるデータ毎の発生確率を表したテーブル（以下、発生確率テーブルという）は、データの符号化時のみならず、圧縮したデータ（以下、圧縮符号データという）を復号する際にも必要となる。尚、符号化時に用いた発生確率テーブルと同一のものを復号化時に用いなければ、圧縮符号データを正しく復号することができない。符号化する側と復号化する側とで用いる発生確率テーブルを同一にするために、例えば以下の手法が用いられる。
【０００８】
［第１の手法］
符号化する側において符号化時に用いた発生確率データを圧縮符号データに含めて記録又は送信し、復号化する側は圧縮符号データに含められて記憶又は送信された発生確率データを用いて圧縮符号データを復号する。
［第２の手法］
予め定めた発生確率テーブルを符号化する側及び復号化する側の双方に用意しておき、符号化する側においては予め用意された発生確率テーブルを用いて符号化して圧縮符号データのみを記録又は送信し、復号化する側は予め用意された発生確率テーブルを用いて記憶又は送信された圧縮符号データを復号する。
【０００９】
また、圧縮符号化時においては、圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の分布（以下、発生確率分布という）に適合した発生確率テーブルを用いて圧縮対象データを圧縮しなければ圧縮率が低下し、場合によっては圧縮対象データの総データ量よりも圧縮符号データの総データ量の方が大きくなることがある。かかる不具合を防止する方法として以下の第３の手法が案出されている。
【００１０】
［第３の手法］
符号化する側と復号化する側との双方に予め複数種類の発生確率データを用意しておき、符号化する側においては圧縮対象データの発生確率分布に近い発生確率テーブルを用いて符号化を行い、符号化時に用いた発生確率データを示す情報を圧縮符号データに含めて記録又は送信し、復号化する側は圧縮符号データに含められて記憶又は送信された情報で示される発生確率データを用いて圧縮符号データを復号する。尚、この手法の詳細については、例えば以下の特許文献２を参照されたい。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５３−１１０３３８号公報
【特許文献２】
特開平７−２７４１７１号公報
【非特許文献１】
「Ｃ ＭＡＧＡＺＩＮＥ」，２００１年８月，ｐ．１１１−１１６
【非特許文献２】
「Ｃ ＭＡＧＡＺＩＮＥ」，２００１年９月，ｐ．９５−１００
【非特許文献３】
「Ｃ ＭＡＧＡＺＩＮＥ」，２００２年７月，ｐ．１６−３５
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の第１の手法を用いた場合には、圧縮符号データに対して発生確率テーブルの全てを含めなければならいため、圧縮対象データのデータ量を低減しているにも拘わらず、記録又は送信する総データ量がさほど低減されず、場合によっては圧縮対象データのデータ量よりも記録又は送信する総データ量が大きくなるという問題があった。
【００１３】
また、上述した第２の手法を用いた場合には、発生確率テーブルを圧縮符号データに含める必要がないが、使用する発生確率テーブルに対して圧縮対象データの発生確率分布が適合していないと圧縮率が低下し、場合によっては圧縮対象データの総データ量よりも圧縮符号データの総データ量の方が大きくなるという問題があった。
【００１４】
更に、前述した第３の手法を用いた場合には、予め容易されている複数の発生確率テーブルの内から、圧縮対象データの発生確率分布に近い発生確率テーブルを選択することができるだけであり、上記の第２の手法と同様に、圧縮率が低下し、場合によっては圧縮対象データの総データ量よりも圧縮符号データの総データ量の方が大きくなる可能性を潜在的に有しているという問題があった。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、圧縮符号データに対して発生確率テーブルを含める場合であっても、総データ量の低減を図ることができる圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに当該装置等により符号化された圧縮符号データを復号化する復号化方法、装置、及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の圧縮符号化方法は、時系列的に相関のある圧縮対象データ（Ｄ１）を符号化して圧縮した圧縮符号データ（Ｄ２）を生成する圧縮符号化方法において、時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する判定ステップ（Ｓ１２）と、前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データ（Ｄ３）を生成する差分確率データ生成ステップ（Ｓ１４）と、前記差分確率データを前記圧縮符号データに含める合成ステップ（Ｓ１７）とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定し、変化量が大きいデータの発生確率を含む差分確率データを生成し、この差分確率データのみを圧縮符号データに含めるようにしているため、最終的に得られる圧縮符号データの総データ量を低減することができる。特に、圧縮対象データの時系列的な相関関係が高いと、差分確率データに含めるべき発生確率が極めて少なくなるため、圧縮符号データの総データ量を大幅に低減することができる。
また、本発明の圧縮符号化方法は、前記判定ステップが、前記データの発生確率の変化が小さいと仮定して前記データの発生確率を前記差分確率データとして前記圧縮符号データに含めないことによる前記圧縮符号データのデータ量減少分が、変化前の発生確率を用いて前記圧縮対象データを符号化した際に発生する誤差による前記圧縮符号データのデータ量増加分よりも大きくなるよう設定した閾値を用いて前記判定を行うことを特徴としている。
ここで、本発明の圧縮符号化方法は、前記閾値が、前記データ各々について許容される発生確率の変化量の上限値及び下限値を定めた変化量許容テーブルとして設定され、前記判定ステップが、前記データの発生確率の変化量が前記変化量許容テーブルで定められた上限値を越えて大きく又は下限値を越えて小さい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴としている。
若しくは、本発明の圧縮符号化方法は、前記閾値が、前記データの発生確率及び当該発生確率の変化量毎に前記データの最大数を示すデータ数条件を定めたデータ数条件テーブルで設定され、前記判定ステップが、前記圧縮対象データに含まれるデータのデータ数が前記データ数条件テーブルで定められたデータ数条件を越えて大きい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴としている。
又は、本発明の圧縮符号化方法は、前記閾値が、前記データ量減少分に設定され、前記判定ステップが、前記データのデータ数、発生確率、及び発生確率の変化量から求められる前記データ量増加分が前記データ量減少分を越えて大きい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴としている。
更に、本発明の圧縮符号化方法は、前記差分確率データ生成ステップが、前記発生確率の変化量が小であると判定されたデータについて、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を前記差分確率データに含めることを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の圧縮符号化装置は、時系列的に相関のある圧縮対象データ（Ｄ１）を符号化して圧縮した圧縮符号データ（Ｄ２）を生成する符号化部（１５）を備える圧縮符号化装置において、時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する変化量判定部（１１）と、前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データ（Ｄ３）を生成する差分確率データ生成部（１２）と、前記差分確率データ生成部で生成された差分確率データを前記符号化部で生成された前記圧縮符号データに含める合成部（１６）とを含むことを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の圧縮符号化プログラムは、時系列的に相関のある圧縮対象データ（Ｄ１）を符号化して圧縮した圧縮符号データ（Ｄ２）を生成する圧縮符号化プログラムにおいて、時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する判定ステップ（Ｓ１２）と、前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データ（Ｄ３）を生成する差分確率データ生成ステップ（Ｓ１４）と、前記差分確率データを前記圧縮符号データに含める合成ステップ（Ｓ１７）とを含むことを特徴としている。
本発明の復号化方法は、上記の圧縮符号化方法、圧縮符号化装置、又は圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データ（Ｄ４）に含まれる差分確率データ（Ｄ３）を分割抽出する分割抽出ステップ（Ｓ２１、Ｓ２２）と、抽出された前記差分確率データを用いて前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを更新する更新ステップ（Ｓ２３）と、更新された発生確率テーブルを用いて前記圧縮符号データの復号化を行う復号化ステップ（Ｓ２４）とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、圧縮された圧縮符号データに含まれる差分確率データを分割抽出して差分確率テーブルを更新し、更新した差分確率テーブルを用いて分割された圧縮符号データを復号しているため、圧縮符号時に用いた発生確率テーブルと同一のものを用いて復号化が行われて正しい復号結果が得られる。
本発明の復号化装置は、上記の圧縮符号化方法、圧縮符号化装置、又は圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データ（Ｄ４）に含まれる差分確率データ（Ｄ３）を分割抽出する抽出部（２１）と、前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを記憶する記憶部（２３）と、前記分割抽出部で抽出された前記差分確率データを用いて前記記憶部に記憶された発生確率テーブルを更新する更新部（２２）と、更新された発生確率テーブルを用いて分割された前記圧縮符号データの復号化を行う復号部（２４）とを含むことを特徴としている。
本発明の復号化プログラムは、上記の圧縮符号化方法、圧縮符号化装置、又は圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データ（Ｄ４）に含まれる差分確率データ（Ｄ３）を分割抽出する分割抽出ステップ（Ｓ２１、Ｓ２２）と、抽出された前記差分確率データを用いて前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを更新する更新ステップ（Ｓ２３）と、更新された発生確率テーブルを用いて前記圧縮符号データの復号化を行う復号化ステップ（Ｓ２４）とを含むことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに復号方法、装置、及びプログラムについて詳細に説明する。
【００１８】
〔圧縮符号化方法、装置、及びプログラム〕
図１は、本発明の一実施形態による圧縮符号化装置の構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の圧縮符号化装置は、頻度集計部１０、変化量判定部１１、差分確率データ生成部１２、発生確率テーブル再構成部１３、発生確率テーブルバッファ１４、エントロピー符号化部１５、及び合成部１６を含んで構成される。
【００１９】
頻度集計部１０は、連続して又は間欠的に入力される圧縮対象データＤ１を収集し、収集した圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々についての出現頻度を集計してデータ毎の発生確率を求めて発生確率テーブルを生成する。尚、頻度集計部１０は入力された圧縮対象データＤ１の総データ数も算出する。ここで、圧縮対象データＤ１は、例えばプラントに設けられた監視装置から出力される監視データであって、時系列的に相関関係があるデータである。この監視データとしては、例えば温度を計測して得られた温度データ、音を計測して得られたスペクトルデータ、又は監視カメラにより撮像された画像データ等のデータである。尚、以下の説明においては、圧縮対象データＤ１が画像データであるとする。
【００２０】
ここで、圧縮対象データＤ１について説明する。図２は、本発明の一実施形態による圧縮符号化装置に入力される圧縮対象データＤ１の一例を示す図である。いま、監視装置に設けられるカメラ等の撮像装置（不図示）により、移動物体ＯＢ１と静止物体ＯＢ２とが撮像されているとする。尚、簡単のため、背景の時間的変化は無いものとする。
【００２１】
このような移動物体ＯＢ１及び静止物体ＯＢ２を撮像装置で撮像すると、時刻（ｔ−２）、時刻（ｔ−１）、及び時刻ｔのぞれぞれにおいて、図２に示す通り移動物体ＯＢ１の位置のみが変化した圧縮対象データＤ１が得られる。このように圧縮対象データＤ１は、頻繁にその内容が変化して前後の時間における圧縮対象データＤ１間に全く関連性が無くなる訳ではなく、ある程度の相関関係を有している。
【００２２】
このような時系列的に相関関係がある圧縮対象データＤ１について、前後で得られた圧縮対象データＤ１の差分を求めると、例えば図２に示す差分データＦ１，Ｆ２が得られる。差分データＦ１は、時刻（ｔ−２）で得られる圧縮対象データＤ１と時刻（ｔ−１）で得られる圧縮対象データＤ１との差分を取って得られたデータであり、移動物体ＯＢ１を表す情報の減少を意味するデータｄ１１と移動物体ＯＢ１を表す情報の増加を意味するデータｄ１２とからなる。差分データＦ２は、時刻（ｔ−１）で得られる圧縮対象データＤ１と時刻ｔで得られる圧縮対象データＤ１との差分を取って得られたデータであり、移動物体ＯＢ１を表す情報の減少を意味するデータｄ２１と移動物体ＯＢ１を表す情報の増加を意味するデータｄ２２とからなる。
【００２３】
圧縮対象データＤ１の時系列的な相関関係が高いと、差分データＦ１，Ｆ２のデータ量はより少なくなる。この差分データＦ１，Ｆ２のデータ量が小さいと前後で得られる圧縮対象データＤ１の内容の変化が小さく、各々の時刻で得られる圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々の発生確率分布の変化は小さい。逆に、差分データＦ１，Ｆ２のデータ量が大きいと前後で得られる圧縮対象データＤ１の内容の変化が大きく、各々の時刻で得られる圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々の発生確率分布が大きく変化する。頻度集計部１０は、各時刻で得られる圧縮対象データＤ１を収集して、圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々についての出現頻度を集計してデータ毎の発生確率を求めて発生確率テーブルを生成する。
【００２４】
図１に戻り、変化量判定部１１は、頻度集計部１０で生成された発生確率テーブル、発生確率テーブルバッファ１４に格納されている発生確率テーブル、及び／又は入力された圧縮対象データＤ１の総データ数を用いて発生確率テーブルの変化量の大小を判定する。この判定にあたって変化量判定部１１は予め設定された閾値を用い、圧縮対象データＤ１に含まれるデータの各々についての発生確率の変化量が上記閾値を越えているか否かを判定する。ここで、頻度集計部１０で生成された発生確率テーブルは、現在入力された圧縮対象データＤ１から得られたものであり、発生確率テーブルバッファ１４に格納されている発生確率テーブルは、前回又は前回以前に入力された圧縮対象データＤ１から得られたものである。変化量判定部１１で用いられる閾値は、最終的に出力する圧縮符号データＤ４の総データ量が減少するように設定される。閾値の設定方法は複数種類用意されており、これらの何れか１つを用いて閾値が設定される。尚、閾値の設定方法の詳細については後述する。
【００２５】
差分確率データ生成部１２は、変化量判定部１１において発生確率テーブルの変化量が予め設定された閾値を越えていると判定された場合に、発生確率テーブルの差分からなる差分確率データＤ３を生成する。ここで、差分確率テーブルの差分とは、圧縮対象データＤ１に含まれるデータの内の発生確率が大きく異なるデータについての発生確率を集めたデータである。尚、差分確率データ生成部１２は、変化量判定部１１において発生確率テーブルの変化量が予め設定された閾値を越えていないと判定されたデータについては、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報からなる差分確率データＤ３を生成する。
【００２６】
発生確率テーブル再構成部１３は、変化量判定部１１において発生確率テーブルの変化量が予め設定された閾値を越えていると判定されたデータについて、発生確率テーブルバッファ１４に格納されている発生確率テーブルを、頻度集計部１０で生成された発生確率テーブルに更新する。発生確率テーブルバッファ１４は、圧縮対象データＤ１を符号化して圧縮する際に用いる発生確率テーブル又は過去の圧縮対象データＤ１を符号化した際に用いた発生確率テーブルを一時的に記憶する。
【００２７】
エントロピー符号化部１５は、発生確率テーブルバッファ１４に一時的に格納されている発生確率テーブルを用いて圧縮対象データＤ１を符号化して圧縮し、圧縮符号データＤ２を生成する。合成部１６はエントロピー符号化部１５で生成された圧縮符号データＤ２と差分確率データＤ３とを合成して、差分確率データＤ３を圧縮符号データＤ２に含めた圧縮符号データＤ４を生成する。
【００２８】
以上、本発明の一実施形態による圧縮符号化装置の構成について説明したが、次に変化量判定部１１で用いられる閾値の設定方法について説明する。前述した通り、閾値は最終的に出力する圧縮符号データＤ４の総データ量が減少するように設定されるが、より具体的には、圧縮対象データＤ１の発生確率分布が変化した場合に、その変化量が少ないと仮定して該当する差分確率データＤ３を圧縮符号データＤ４に含めないことで得られる圧縮符号データＤ４のデータ量減少分が、変化前の発生確率テーブルを用いて符号化を行った際に発生する誤差による圧縮符号データＤ４のデータ量増加分よりも大きくなるように閾値を設定する。ここで、誤差が生ずるのは圧縮対象データＤ１の実際の確率分布とは異なる発生確率を有する変化前の発生確率テーブルを用いて符号化を行うためである。以下、閾値の設定方法について詳細に説明する。
【００２９】
まず、以下の変数を定義する。
Ｐｘ ｔ ：現在入力された圧縮対象データＤ１から求めたデータｘの発生確率
Ｐｘ ｔ−１：前回入力された圧縮対象データＤ１から求めたデータｘの発生確率
ｍ ：１つのデータについての差分確率データＤ３のデータ量（ビット）
ｒ ：１つのデータについての発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報からなる差分確率データＤ３のデータ量（ビット）
Ｌ ：圧縮対象データＤ１の総データ数（個）
【００３０】
いま、データ番号ｘ＝Ｘのデータの発生確率ＰＸがα倍に変化して誤差付き発生確率Ｐ＾Ｘ＝αＰＸになった場合を考える。尚、表記の都合上、記号「Ｐ」の上部にハット記号「＾」が付された記号を「Ｐ＾」と表記する場合がある。１つのデータについての発生確率がα倍に変化した場合には、データＸ以外のデータの発生確率は、各々の間の発生確率の比が保たれるように変化すると考えると、データＸ以外のデータｉ（ｉ≠Ｘ）の発生確率は、Ｐ＾ｉ＝Ｐｉ・（１−Ｐｘ）／（１−αＰｘ）となる。
【００３１】
データＸの発生確率が変化しない場合（発生確率ＰＸの場合）に、エントロピー圧縮を行ったときの１つのデータについての平均データ量（ビット数）Ｅは以下の（１）式で表され、総データ量Ｓは以下の（２）式で表される。
【数１】
【数２】
【００３２】
一方、データＸの発生確率が誤差付き発生確率Ｐ＾Ｘ＝αＰＸに変動した場合に、エントロピー圧縮を行ったときの１つのデータについての平均データ量（ビット数）Ｅ＾は（３）式で表され、総データ量Ｓ＾は以下の（４）式で表される。尚、表記の都合上、記号「Ｅ」の上部にハット記号「＾」が付された記号を「Ｅ＾」と表記する場合があり、記号「Ｓ」の上部にハット記号「＾」が付された記号を「Ｓ＾」と表記する場合がある。
【数３】
【数４】
【００３３】
ここで、データがＸでないことが判った際にデータがｉである発生確率をＰＸｉと表すと、上記（１）式は以下の（５）式の通り表すことができる。尚、Ｐｉ＝（１−Ｐｘ）ＰＸｉである。
【数５】
一方、データＸの発生確率がα倍に変化したときのデータＸ以外のデータｉの発生確率Ｐｉは、データがＸでない確率（１−αＰｘ）と上記の発生確率ＰＸｉとから、Ｐｉ＝（１−αＰｘ）ＰＸｉと求まるので、上記の（３）式は、以下の（６）式の通り表すことができる。
【数６】
【００３４】
上記（５）式及び（６）式から、データＸの発生確率がα倍に変化した場合の符号化対象データ１つ当たりの圧縮符号データの増加量ΔＥは以下の（７）式で表すことができる。
【数７】
上記（７）式で表される増加量ΔＥを発生確率Ｐ及び変化量αの関数と考えてΔＥ（Ｐ，α）と表すと、総データ量の増加量はＬΔＥ（Ｐ，α）となる。
【００３５】
圧縮対象データＤ１に含まれる１つのデータについて、その発生確率が殆ど変化していないとして発生確率を示す情報を圧縮符号データに含めない場合には、差分確率データＤ３をｍ−ｒビットだけ減少させることができる。一方、α倍に変化した発生確率を用いて符号化を行った場合に増加する圧縮符号データＤ２のデータ量はＬΔＥ（Ｐ，α）ビットである。従って、上記のデータ量減少分ｍ−ｒが上記のデータ量増加分ＬΔＥ（Ｐ，α）よりも大きい場合に、発生確率の変化量が殆ど変化していないとして発生確率を示す情報を圧縮符号データに含めないようにすれば最終的に得られる圧縮符号データＤ４の総データ量を減少させることができる。
【００３６】
本実施形態において、圧縮符号データＤ４の総データ量を減少させることができる条件式は、以下の（８）式で表される。
【数８】
上記（８）式を参照すると、左辺に示すデータ量減少分ｍ−ｒは定数であり、右辺に示すデータ量増加分ＬΔＥ（Ｐ，α）は圧縮対象データＤ１のデータ数Ｌ、データＸの発生確率が変動しない場合の発生確率ＰＸ、及び発生確率の変動量αで表される関数である。従って、上記（８）式の条件式が満たされるためには、発生確率の変化量αが「１」に近い値であること（変化量αが小さいこと）が重要になる。このため、変化量判定部１１に設定される閾値は基本的には発生確率の変化量αに基づいて定められる。以下、閾値の設定方法について説明する。
【００３７】
［閾値の第１設定方法］
第１設定方法は、発生確率テーブルの変化量α（＝Ｐｘ ｔ−１／Ｐｘ ｔ）に対する上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎを設定した変化量許容テーブルを作成しておき、これを閾値とするものである。つまり、圧縮対象データＤ１に含まれるデータをｘとしたときに、前回入力された圧縮対象データＤ１に含まれていたデータｘの発生確率Ｐｘ ｔ−１に対して現在入力された圧縮対象データＤ１に含まれるデータｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が以下の（９）式に示す不等式の範囲であるか否かを判定する。データｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が下記（９）式に示す不等式の範囲内である場合には、データｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が僅かであって閾値を越えていないと判定する。
【数９】
【００３８】
上記（９）式中の上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎはデータｘの発生確率Ｐｘ ｔ毎に設定される。上限値Ｔｍａｘはデータｘの発生確率Ｐｘ ｔが増加するにつれて減少又は同じ値を維持し、最も値が大きい発生確率Ｐｘ ｔについて値“１”に収束するよう設定される。下限値Ｔｍｉｎはデータｘの発生確率Ｐｘ ｔが増加するにつれて増加又は同じ値を維持し、最も値が大きい発生確率Ｐｘ ｔについて値“１”に収束するよう設定される。
【００３９】
以上の変化量許容テーブルを閾値として用いる方法は、圧縮対象データＤ１の総データ量が時間的にさほど変化しない場合（つまり、上記（８）式右辺のデータ数Ｌがほぼ一定であると仮定した場合）に適用したものである。例えば、圧縮対象データＤ１が画像データ（動画データ）である場合には、画像データを８×８画素のブロック毎に切り出してＤＣ（直流）成分とＡＣ（交流）成分とに分離してそれぞれを圧縮することが多い。圧縮対象データＤ１の画素数が６４０×４８０画素である場合には、データ数Ｌの最大値は６４０／８＋４８０／８＝４８００個であり値は殆ど変化しない。
【００４０】
このような圧縮対象データＤ１に対して、データの発生確率情報の量子化精度が８ビットである場合、データ量ｍを「８」とし、データ量ｒをＯＮ／ＯＦＦを示すビット等を用いるとして「１」とすると、例えば図３に示す変化量許容テーブルが設定される。図３は、変化量判定部１１で用いられる変化量許容テーブルの一例を示す図である。図３を参照すると、発生確率Ｐが増加するにつれて上限値Ｔｍａｘは減少して値“１”に収束するよう設定され、下限値Ｔｍｉｎは増加して値“１”に収束するよう設定される。
【００４１】
［閾値の第２設定方法］
上記の第１設定方法は、圧縮対象データＤ１の総データ量の時間的変動がさほど生じない場合、つまり上記（８）式右辺のデータ数Ｌがほぼ一定であると仮定した場合に適用される方法であるが、ここで説明する第２設定方法は、圧縮対象データＤ１の総データ量の時間的変動をも考慮して閾値を設定するものである。
【００４２】
第２設定方法は、データｘの発生確率Ｐｘ ｔ及び発生確率の変化量α（Ｐｘ ｔ−１／Ｐｘ ｔ）の値を変えて上記（８）式に代入し、各々の値を代入したときに（８）式に示す条件式が満たされるデータ数条件Ｌｔｈを設定したデータ数条件テーブルを作成しておき、これを閾値とする。入力される圧縮対象データＤ１に含まれるデータｘのデータ数が、発生確率Ｐｘ ｔ及び変化量αに応じて設定されたデータ数条件Ｌｔｈ以下である場合に、データｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が僅かであって閾値を越えていないと判定し、データ数条件Ｌｔｈよりも大きい場合に、データｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が大きく閾値を越えていると判定する。
【００４３】
図４は、変化量判定部１１で用いられるデータ数条件テーブルの一例を示す図であって、（ａ）は発生確率の変化量αが１よりも大きいときのデータ数条件テーブルの一例を示す図であり、（ｂ）は発生確率の変化量αが１よりも小さいときのデータ数条件テーブルの一例を示す図である。いま、図４（ａ）において、発生確率が「０．１２５（１／８）」であって、発生確率の変化量αが「１．２」であるデータに着目すると、このデータに対してはデータ数条件Ｌｔｈが「１８８５」に設定されている。このため、このデータのデータ数が「１８８５」以下である場合には閾値を越えていないと判定され、「１８８５」よりも大きい場合には閾値を越えていると判定される。
【００４４】
また、発生確率が「０．１２５（１／８）」であって、発生確率の変化量αが「２」であるデータに着目すると、このデータに対してはデータ数条件Ｌｔｈが「１０１」に設定されており、上記の場合よりも小さな値が設定されている。このように、発生確率Ｐが同じものに着目すると、データ数条件Ｌｔｈは発生確率の変化量αが大きくなるにつれて（変化量αの値「１」に対するずれ量が大きくなるにつれて）値が小さくなるように設定されている。これは、発生確率の変化量αが大きくなるにつれて符号化時に生ずる誤差も大きくなって、上記（８）式の右辺の値が大きくなるため、データ数条件Ｌｔｈの値を小さくすることで、（８）式に示す条件式が満たされるようにしている。尚、発生確率の変化量αが同じものに着目すると、データ数条件Ｌｔｈは発生確率が大きいものには小さな値が設定され、逆に発生確率が小さいものには大きな値が設定されている。
【００４５】
［閾値の第３設定方法］
上記第１，第２設定方法は、何れもテーブルを予め求めて閾値としていたが、第３設定方法は上記（８）式に示す条件式の左辺を閾値とするものである。つまり、変化量判定部１１は、圧縮対象データＤ１のデータ数Ｌ、データＸの発生確率が変動しない場合の発生確率ＰＸ、及び発生確率の変動量αを用いて上記（８）式の右辺の値を求め、この値が（８）式の値以上であるか否かを判定する。（８）式の右辺の値が左辺の値以下であり、（８）式に示す条件式が満たされる場合には発生確率の変化量が小さく閾値を越えていないと判定し、満たされない場合には発生確率の変化量が大きく閾値を越えていると判定する。
【００４６】
以上、閾値の設定方法について説明したが、上述した第１設定方法は圧縮対象データＤ１のデータ数Ｌが時間的にさほど変化しない場合に用い、第２設定方法は圧縮対象データＤ１のデータ数Ｌが時間的に大きく変化する場合に用いるといった具体に、圧縮対象データＤ１の性質に応じて使い分けるのが好適である。また、上述した第３設定方法は、数式を用いた判定を行っているため、変化量判定部１１の演算能力に余裕があるときに用いることが好ましい。
【００４７】
次に、本発明の一実施形態による圧縮符号化装置の動作、つまり本発明の一実施形態による圧縮符号化方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態による圧縮符号化方法を示すフローチャートである。尚、以下の説明では、簡単のために、圧縮対象データＤ１は時間的なデータ数Ｌの変化量が僅かであり、変化量判定部１１には上述した第１設定方法により変化量許容テーブルが設定されているとする。また、図１に示す発生確率テーブルバッファ１４には前回入力された圧縮対象データＤ１の発生確率テーブルが格納されているものとする。
【００４８】
新たな圧縮対象データＤ１が入力されると、頻度集計部１０において入力された圧縮対象データＤ１が収集され（ステップＳ１０）、収集された圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々についての出現頻度が集計され、データ毎の発生確率が求められて発生確率テーブルが生成される（ステップＳ１１）。次に、変化量判定部１１は、頻度集計部１０において生成された発生確率テーブルと発生確率テーブルバッファ１４に一時的に記憶されている発生確率テーブルとを比較し、上記の変化量許容テーブル（図３参照）を用いて発生確率の変化量の大小を判定し、発生確率が大きく変化したデータを検出する（ステップＳ１２）。
【００４９】
図６は、発生確率の変化の様子及び発生確率が大きく変化したデータの発生確率を抽出した様子の一例を示す図である。図６（ａ）において、符号Ｔ１を付した曲線は発生確率テーブルバッファ１４に一時的に格納されている発生確率分布（前回入力された圧縮対象データＤ１から得られた発生確率分布）を示しており、符号Ｔ２を付した曲線は今回入力された圧縮対象データＤ１から得られた発生確率分布を示している。図６（ａ）に示す例では符号Ｇ１，Ｇ３を付した範囲に属するデータの発生確率の変化量は小さく、符号Ｇ２を付した範囲に属するデータの発生確率の変化量は大きいと判定されて、符号Ｇ２を付した範囲に属するデータが検出される。
【００５０】
次に、差分確率データ生成部１２は、変化量判定部１１の判定結果から得られた検出結果に基づいて、頻度集計部１０で生成された発生確率テーブルから発生確率が大きく変化したデータの発生確率を抽出する（ステップＳ１３）。図６（ｂ）は、差分確率データ生成部１２により抽出された発生確率の一例を示す図である。図６（ｂ）に示す例では、図６（ａ）中の符号Ｇ２を付した範囲に属するデータの発生確率（今回入力された圧縮対象データＤ１から得られた発生確率）が抽出された様子を示しており、符号Ｔ３を付して示す曲線が抽出された発生確率の分布を示している。
【００５１】
次に、差分確率データ生成部１２は、抽出した差分確率データを用いて差分確率データＤ３を生成する（ステップＳ１４）。このとき、差分確率データ生成部１２は発生確率の変化量が大きなデータについてはステップＳ１３で抽出した発生確率を含め、発生確率の変化量が小さなデータについては発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を含めて差分確率データＤ３を生成する。つまり、図６（ａ）に示す例では、符号Ｇ２を付した範囲に属するデータについては、図６（ｂ）に示す発生確率を含め、符号Ｇ１，Ｇ２を付した範囲に属するデータについては、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を含めた差分確率データＤ３を生成する。
【００５２】
以上の処理が終了すると、発生確率テーブル再構成部１３は、変化量判定部１１の判定結果から得られた検出結果に基づいて、発生確率テーブルバッファ１４に格納されている発生確率テーブルを更新する（ステップＳ１５）。例えば、図６（ａ）に示す例においては符号Ｔ１を付した発生確率分布の内の符号Ｇ２を付した範囲のデータに関する発生確率を図６（ｂ）に示す発生確率に更新する。
【００５３】
発生確率テーブルバッファ１４の更新が完了するとエントロピー符号化部１５は、更新された発生確率テーブルを用いて今回入力された圧縮対象データＤ１をエントロピー符号化して圧縮し、圧縮符号データＤ２を生成する（ステップＳ１６）。圧縮対象データＤ１の符号化が終了すると、差分確率データ生成部１２で生成された差分確率データＤ３とエントロピー符号化部１５で生成された圧縮符号データＤ２とが合成部１６で合成され、差分確率データＤ３が圧縮符号データＤ２に含められた圧縮符号データＤ４が生成される（ステップＳ１７）。
【００５４】
以上、圧縮対象データＤ１が入力されたときの処理について説明したが、圧縮対象データＤ１が時間的に連続して又は間欠的に連続して入力される度に以上説明した処理と同様の処理が行われる。このように、本実施形態においては、発生確率の変化量の大小を判定し、発生確率の変化量が大きいデータの発生確率のみを差分確率データＤ３に含めて、発生確率の変化量が小さいデータについては発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を差分確率データＤ３に含めているため、最終的な圧縮符号データＤ４の総データ量を低減することができる。特に、圧縮対象データＤ１の時系列的な相関関係が高いと、差分確率データＤ３に含めるべき発生確率が極めて少なくなるため、圧縮符号データＤ４の総データ量を大幅に低減することができる。
【００５５】
尚、以上の実施形態においては、過去に少なくとも１度、圧縮対象データＤ１が圧縮符号化装置に入力されている場合の動作について説明したが、圧縮符号化装置に最初に入力された圧縮対象データＤ１については、圧縮対象データＤ１に含まれる全てのデータの発生確率が差分確率データＤ３に含められ、この差分確率データＤ３が圧縮符号データＤ２に含められた圧縮符号データＤ４が生成される。
【００５６】
また、以上の実施形態においては、図１に示す各ブロックをハードウェア的に構成し、これらを組み合わせて圧縮符号装置を構成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、ハードウェア的には圧縮符号装置を計算機システムとして構成し、圧縮符号装置を構成する各ブロックの機能をプログラムによって実現することも可能である。
【００５７】
また、圧縮符号装置を計算機システムとして構成した場合には、圧縮符号装置を構成する上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムの全てを予め圧縮符号装置に内蔵することは必ずしも必須ではない。例えば、上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムを格納した記録媒体（図示省略）を用意するとともに、この記録媒体からプログラム内容を読み出し可能であり、かつ、記録媒体を着脱可能な読取装置（図示省略）を計算機システムとして構成された圧縮符号装置に接続し、圧縮符号装置が読取装置に装填された記録媒体から機能実現のために必要なプログラム内容を読み出し、読み出したプログラムを実行するように構成することができる。
【００５８】
また、圧縮符号装置が読取装置に装填された記録媒体からプログラム内容を読み出して、内部にインストールする構成とすることができる。更に、インターネット等を利用し、通信ネットワークを介して機能実現のために必要となるプログラム内容を圧縮符号装置にインストールする構成とすることもできる。
【００５９】
尚、上記の記録媒体としては、磁気的に記録するもの（磁気ディスク、磁気テープ等）、電気的に記録するもの（ＰＲＯＭ、バッテリ・バックアップ付ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、その他の半導体メモリ等）、光磁気的に記録するもの（光磁気ディスク等）、電気磁気的に記録するもの（デジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）等）等、光学的に記録するもの（コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ（登録商標））等の種々の記録形態で記録するものを採用することができる。以上のように、機能を実現するためのプログラム内容を記録した記録媒体を使用したり、インストールしたりすることが可能なように構成することにより、後におけるプログラム内容の修正や、性能向上のためのバージョンアップ等を容易に行うことができるようになる。
【００６０】
〔符号化方法、装置、及びプログラム〕
図７は、本発明の一実施形態による復号化装置の構成を示すブロック図である。図７に示す通り、本実施形態の復号化装置は、入力部２０、圧縮符号データ分割部２１、発生確率テーブル更新部２２、発生確率テーブルバッファ２３、復号部２４、及び出力部２５を含んで構成される。
【００６１】
入力部２０は、上述した圧縮符号装置、方法、又はプログラムを用いて符号化により圧縮された圧縮符号データＤ４を入力する。この入力部２０は、例えば、圧縮符号データＤ４がハードディスク等の記録装置に記録されている場合にはその記録された圧縮符号データＤ４を読み出す読出部に相当する機能を有し、圧縮符号データＤ４が送信される場合には送信されてくる圧縮符号データＤ４を受信する受信部に相当する機能を有する。
【００６２】
圧縮符号データ分割部２１は、入力部２０から入力された圧縮符号データＤ４に含まれる圧縮符号データＤ２と差分確率データＤ３とを分割し、差分確率データＤ３を抽出する。発生確率テーブル更新部２２は、圧縮符号データ分割部２１において抽出された差分確率データＤ３を用いて発生確率テーブルバッファ２３の内容を更新する。発生確率テーブルバッファ２３は、圧縮符号データ分割部２１で分割された圧縮符号データＤ２を復号する際に用いる発生確率テーブルバッファを一時的に記憶する。復号部２４は、発生確率テーブルバッファ２３に一時的に記憶された発生確率テーブルを用いて圧縮符号データ分割部２１で分割された圧縮符号データＤ２を復号する。出力部２５は復号部２４で復号された復号データＤ５を出力する。
【００６３】
次に、本発明の一実施形態による復号化装置の動作、つまり本発明の一実施形態による復号化方法について説明する。図８は、本発明の一実施形態による復号化方法を示すフローチャートである。尚、以下の説明では、簡単のために、図７に示す発生確率テーブルバッファ２３には前回入力された圧縮符号データＤ４から抽出された発生確率テーブルが格納されているものとする。
【００６４】
新たな圧縮符号データＤ４が入力されると、入力部２０において獲得される（ステップＳ２０）。入力部２０で獲得された新たな圧縮符号データＤ４は、圧縮符号データ分割部２１で圧縮符号データＤ２と差分確率データＤ３とに分割され（ステップＳ２１）、差分確率データＤ３が抽出される（ステップＳ２２）。抽出された差分確率データＤ３は発生確率テーブル更新部２２に出力されて、発生確率テーブルバッファ２３の更新に用いられる（ステップＳ２３）。
【００６５】
差分確率データＤ３には、圧縮符号時において発生確率の変化量が大きいデータの発生確率のみが含められ、発生確率の変化量が小さいデータについては発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報が含められている。発生確率テーブル更新部２２は、発生確率テーブルバッファ２３に記憶されている発生確率テーブルのうち、差分確率データＤ３に発生確率が含まれているデータのみについて更新を行い、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報が含まれているデータについては発生確率の更新は行わない。
【００６６】
発生確率テーブルバッファ２３が更新されると、更新された発生確率テーブルを用いて復号部２４が圧縮符号データ分割部２１で分割された圧縮符号データＤ２を復号する（ステップＳ２４）。復号部２４で復号された復号データは出力部２５から復号データＤ５として出力される（ステップＳ２５）。
【００６７】
以上、圧縮符号データＤ４が入力されたときの処理について説明したが、圧縮符号データＤ４が時間的に連続して又は間欠的に連続して入力される度に以上説明した処理と同様の処理が行われる。このように、本実施形態においては、圧縮符号データＤ４に含まれる圧縮符号データＤ２と差分確率データＤ３とを分割して差分確率データＤ３を抽出し、抽出した差分確率データＤ３を用いて発生確率テーブルバッファ２３の内容を更新し、更新後の発生確率テーブルを用いて復号している。このため、圧縮符号データＤ２は、圧縮符号データＤ２を符号化するときに用いた発生確率テーブルと同一のものを用いて復号されるため、正しい復号結果が得られる。
【００６８】
尚、以上の実施形態においては、過去に少なくとも１度、圧縮符号データＤ４が復号化装置に入力されている場合の動作について説明した。復号化装置に最初に入力された圧縮符号データＤ４については、圧縮対象データＤ４に含まれる差分確率データＤ３に圧縮対象データＤ１に含まれる全てのデータの発生確率が含められているため、この差分確率データＤ３の内容の全てを発生確率テーブルバッファ２３に格納して復号を行えば、問題なく復号を行うことができる。
【００６９】
また、以上の実施形態においては、図７に示す各ブロックをハードウェア的に構成し、これらを組み合わせて復号化装置を構成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、ハードウェア的には復号化装置を計算機システムとして構成し、復号化装置を構成する各ブロックの機能をプログラムによって実現することも可能である。
【００７０】
また、復号化装置を計算機システムとして構成した場合には、前述した圧縮符号装置と同様に、復号化装置を構成する上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムの全てを予め復号化装置に内蔵することは必ずしも必須ではない。例えば、上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムを格納した記録媒体（図示省略）を用意するとともに、この記録媒体からプログラム内容を読み出し可能であり、かつ、記録媒体を着脱可能な読取装置（図示省略）を計算機システムとして構成された復号化装置に接続し、復号化装置が読取装置に装填された記録媒体から機能実現のために必要なプログラム内容を読み出し、読み出したプログラムを実行するように構成することができる。
【００７１】
また、復号化装置が読取装置に装填された記録媒体からプログラム内容を読み出して、内部にインストールする構成とすることができる。更に、インターネット等を利用し、通信ネットワークを介して機能実現のために必要となるプログラム内容を復号化装置にインストールする構成とすることもできる。尚、上記の記録媒体としては、前述したものと同様のものを採用することができる。このように、機能を実現するためのプログラム内容を記録した記録媒体を使用したり、インストールしたりすることが可能なように構成することにより、複合装置においても、後におけるプログラム内容の修正や、性能向上のためのバージョンアップ等を容易に行うことができるようになる。
【００７２】
以上、本発明の一実施形態による圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに復号方法、装置、及びプログラムについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定し、変化量が大きいデータの発生確率を含む差分確率データを生成し、この差分確率データのみを圧縮符号データに含めるようにしているため、最終的に得られる圧縮符号データの総データ量を低減することができるという効果がある。特に、圧縮対象データの時系列的な相関関係が高いと、差分確率データに含めるべき発生確率が極めて少なくなるため、圧縮符号データの総データ量を大幅に低減することができるという効果がある。
また、本発明によれば、圧縮された圧縮符号データに含まれる差分確率データを分割抽出して差分確率テーブルを更新し、更新した差分確率テーブルを用いて分割された圧縮符号データを復号しているため、圧縮符号時に用いた発生確率テーブルと同一のものを用いて復号化が行われて正しい復号結果が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による圧縮符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による圧縮符号化装置に入力される圧縮対象データＤ１の一例を示す図である。
【図３】変化量判定部１１で用いられる変化量許容テーブルの一例を示す図である。
【図４】変化量判定部１１で用いられるデータ数条件テーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による圧縮符号化方法を示すフローチャートである。
【図６】発生確率の変化の様子及び発生確率が大きく変化したデータの発生確率を抽出した様子の一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による復号化装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態による復号化方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 変化量判定部
１２ 差分確率データ生成部
１５ エントロピー符号化部（符号化部）
１６ 合成部
２１ 圧縮符号データ分割部（分割抽出部）
２２ 発生確率テーブル更新部（更新部）
２３ 発生確率テーブルバッファ（記憶部）
２４ 復号部
Ｄ１ 圧縮対象データ
Ｄ２ 圧縮符号データ
Ｄ３ 差分確率データ
Ｄ４ 圧縮符号データ
【発明の属する技術分野】
本発明は、時間的に連続するデータを符号化して圧縮することによりデータ量を低減する圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに当該装置等により圧縮符号化された圧縮符号データの復号化を行う復号化方法、装置、及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工場等のプラントにおいては、装置の稼働状況を監視するために、装置の温度、装置から発せられる音、又は装置の外観等を監視する監視装置が用いられている。この監視装置は連続して監視を行っているため、温度を計測して得られた温度データ、音を計測して得られたスペクトルデータ、又は監視カメラにより撮像された画像データ等の各種監視データが時系列的に連続して又は間欠的に連続して監視装置から出力されることになる。
【０００３】
これらの監視データのデータ量は膨大なものとなるため、例えば監視データを蓄積して管理する場合には大容量の記録装置が必要になり、又は遠隔地に設けられた監視室等に監視データを送信して解析する場合には監視データの送信に長時間を要するといった不具合が生ずる。かかる不具合を解決するために、監視データを符号化により圧縮して、記録するデータ量又は送信するデータ量の低減が図られる。
【０００４】
データを符号化して圧縮する方法は従来から様々な方法が案出されているが、上記の監視装置から出力される監視データは、計測時間が予め定まっている訳ではなく、ほぼ２４時間連続して出力されるデータであり、時系列的に相関関係があって内容が大幅に変化するデータではない。このため、連続的に得られる監視データを逐次符号化して圧縮する方法を用いる必要がある。このような特性を有するデータはエントロピー符号化により圧縮されることが多い。
【０００５】
エントロピー符号化によるデータ圧縮は、周知の通り、圧縮しようとするデータ（以下、圧縮対象データという）に含まれるデータ毎の発生確率を用い、発生確率の高いデータにはビット数が少ない符号を割り当て、発生確率の低いデータにはビット数が多い符号を割り当てることで圧縮するものである。ここで、圧縮対象データに含まれるデータｘの発生確率をＰｘとすると、Ｐｘは（データｘの数／圧縮対象データの総データ数）で求められ、圧縮する際にデータｘに対してｌｏｇ２（１／Ｐｘ）のビット数を有する符号を割り当てたときに最も効率良く圧縮することができる。
【０００６】
上記のエントロピー符号化を用いた具体的な符号化方法として、算術符号化法、ハフマン符号化法、及び算術符号化法を変形したレンジコーダ法が知られている。上記算術符号化法の詳細については以下の特許文献１を参照されたい。また、上記の各種符号化方法の具体例については以下の非特許文献１〜３を参照されたい。
【０００７】
エントロピー符号化において用いられるデータ毎の発生確率を表したテーブル（以下、発生確率テーブルという）は、データの符号化時のみならず、圧縮したデータ（以下、圧縮符号データという）を復号する際にも必要となる。尚、符号化時に用いた発生確率テーブルと同一のものを復号化時に用いなければ、圧縮符号データを正しく復号することができない。符号化する側と復号化する側とで用いる発生確率テーブルを同一にするために、例えば以下の手法が用いられる。
【０００８】
［第１の手法］
符号化する側において符号化時に用いた発生確率データを圧縮符号データに含めて記録又は送信し、復号化する側は圧縮符号データに含められて記憶又は送信された発生確率データを用いて圧縮符号データを復号する。
［第２の手法］
予め定めた発生確率テーブルを符号化する側及び復号化する側の双方に用意しておき、符号化する側においては予め用意された発生確率テーブルを用いて符号化して圧縮符号データのみを記録又は送信し、復号化する側は予め用意された発生確率テーブルを用いて記憶又は送信された圧縮符号データを復号する。
【０００９】
また、圧縮符号化時においては、圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の分布（以下、発生確率分布という）に適合した発生確率テーブルを用いて圧縮対象データを圧縮しなければ圧縮率が低下し、場合によっては圧縮対象データの総データ量よりも圧縮符号データの総データ量の方が大きくなることがある。かかる不具合を防止する方法として以下の第３の手法が案出されている。
【００１０】
［第３の手法］
符号化する側と復号化する側との双方に予め複数種類の発生確率データを用意しておき、符号化する側においては圧縮対象データの発生確率分布に近い発生確率テーブルを用いて符号化を行い、符号化時に用いた発生確率データを示す情報を圧縮符号データに含めて記録又は送信し、復号化する側は圧縮符号データに含められて記憶又は送信された情報で示される発生確率データを用いて圧縮符号データを復号する。尚、この手法の詳細については、例えば以下の特許文献２を参照されたい。
【００１１】
【特許文献１】
特開昭５３−１１０３３８号公報
【特許文献２】
特開平７−２７４１７１号公報
【非特許文献１】
「Ｃ ＭＡＧＡＺＩＮＥ」，２００１年８月，ｐ．１１１−１１６
【非特許文献２】
「Ｃ ＭＡＧＡＺＩＮＥ」，２００１年９月，ｐ．９５−１００
【非特許文献３】
「Ｃ ＭＡＧＡＺＩＮＥ」，２００２年７月，ｐ．１６−３５
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の第１の手法を用いた場合には、圧縮符号データに対して発生確率テーブルの全てを含めなければならいため、圧縮対象データのデータ量を低減しているにも拘わらず、記録又は送信する総データ量がさほど低減されず、場合によっては圧縮対象データのデータ量よりも記録又は送信する総データ量が大きくなるという問題があった。
【００１３】
また、上述した第２の手法を用いた場合には、発生確率テーブルを圧縮符号データに含める必要がないが、使用する発生確率テーブルに対して圧縮対象データの発生確率分布が適合していないと圧縮率が低下し、場合によっては圧縮対象データの総データ量よりも圧縮符号データの総データ量の方が大きくなるという問題があった。
【００１４】
更に、前述した第３の手法を用いた場合には、予め容易されている複数の発生確率テーブルの内から、圧縮対象データの発生確率分布に近い発生確率テーブルを選択することができるだけであり、上記の第２の手法と同様に、圧縮率が低下し、場合によっては圧縮対象データの総データ量よりも圧縮符号データの総データ量の方が大きくなる可能性を潜在的に有しているという問題があった。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、圧縮符号データに対して発生確率テーブルを含める場合であっても、総データ量の低減を図ることができる圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに当該装置等により符号化された圧縮符号データを復号化する復号化方法、装置、及びプログラムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の圧縮符号化方法は、時系列的に相関のある圧縮対象データ（Ｄ１）を符号化して圧縮した圧縮符号データ（Ｄ２）を生成する圧縮符号化方法において、時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する判定ステップ（Ｓ１２）と、前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データ（Ｄ３）を生成する差分確率データ生成ステップ（Ｓ１４）と、前記差分確率データを前記圧縮符号データに含める合成ステップ（Ｓ１７）とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定し、変化量が大きいデータの発生確率を含む差分確率データを生成し、この差分確率データのみを圧縮符号データに含めるようにしているため、最終的に得られる圧縮符号データの総データ量を低減することができる。特に、圧縮対象データの時系列的な相関関係が高いと、差分確率データに含めるべき発生確率が極めて少なくなるため、圧縮符号データの総データ量を大幅に低減することができる。
また、本発明の圧縮符号化方法は、前記判定ステップが、前記データの発生確率の変化が小さいと仮定して前記データの発生確率を前記差分確率データとして前記圧縮符号データに含めないことによる前記圧縮符号データのデータ量減少分が、変化前の発生確率を用いて前記圧縮対象データを符号化した際に発生する誤差による前記圧縮符号データのデータ量増加分よりも大きくなるよう設定した閾値を用いて前記判定を行うことを特徴としている。
ここで、本発明の圧縮符号化方法は、前記閾値が、前記データ各々について許容される発生確率の変化量の上限値及び下限値を定めた変化量許容テーブルとして設定され、前記判定ステップが、前記データの発生確率の変化量が前記変化量許容テーブルで定められた上限値を越えて大きく又は下限値を越えて小さい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴としている。
若しくは、本発明の圧縮符号化方法は、前記閾値が、前記データの発生確率及び当該発生確率の変化量毎に前記データの最大数を示すデータ数条件を定めたデータ数条件テーブルで設定され、前記判定ステップが、前記圧縮対象データに含まれるデータのデータ数が前記データ数条件テーブルで定められたデータ数条件を越えて大きい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴としている。
又は、本発明の圧縮符号化方法は、前記閾値が、前記データ量減少分に設定され、前記判定ステップが、前記データのデータ数、発生確率、及び発生確率の変化量から求められる前記データ量増加分が前記データ量減少分を越えて大きい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴としている。
更に、本発明の圧縮符号化方法は、前記差分確率データ生成ステップが、前記発生確率の変化量が小であると判定されたデータについて、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を前記差分確率データに含めることを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の圧縮符号化装置は、時系列的に相関のある圧縮対象データ（Ｄ１）を符号化して圧縮した圧縮符号データ（Ｄ２）を生成する符号化部（１５）を備える圧縮符号化装置において、時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する変化量判定部（１１）と、前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データ（Ｄ３）を生成する差分確率データ生成部（１２）と、前記差分確率データ生成部で生成された差分確率データを前記符号化部で生成された前記圧縮符号データに含める合成部（１６）とを含むことを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の圧縮符号化プログラムは、時系列的に相関のある圧縮対象データ（Ｄ１）を符号化して圧縮した圧縮符号データ（Ｄ２）を生成する圧縮符号化プログラムにおいて、時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する判定ステップ（Ｓ１２）と、前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データ（Ｄ３）を生成する差分確率データ生成ステップ（Ｓ１４）と、前記差分確率データを前記圧縮符号データに含める合成ステップ（Ｓ１７）とを含むことを特徴としている。
本発明の復号化方法は、上記の圧縮符号化方法、圧縮符号化装置、又は圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データ（Ｄ４）に含まれる差分確率データ（Ｄ３）を分割抽出する分割抽出ステップ（Ｓ２１、Ｓ２２）と、抽出された前記差分確率データを用いて前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを更新する更新ステップ（Ｓ２３）と、更新された発生確率テーブルを用いて前記圧縮符号データの復号化を行う復号化ステップ（Ｓ２４）とを含むことを特徴としている。
この発明によれば、圧縮された圧縮符号データに含まれる差分確率データを分割抽出して差分確率テーブルを更新し、更新した差分確率テーブルを用いて分割された圧縮符号データを復号しているため、圧縮符号時に用いた発生確率テーブルと同一のものを用いて復号化が行われて正しい復号結果が得られる。
本発明の復号化装置は、上記の圧縮符号化方法、圧縮符号化装置、又は圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データ（Ｄ４）に含まれる差分確率データ（Ｄ３）を分割抽出する抽出部（２１）と、前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを記憶する記憶部（２３）と、前記分割抽出部で抽出された前記差分確率データを用いて前記記憶部に記憶された発生確率テーブルを更新する更新部（２２）と、更新された発生確率テーブルを用いて分割された前記圧縮符号データの復号化を行う復号部（２４）とを含むことを特徴としている。
本発明の復号化プログラムは、上記の圧縮符号化方法、圧縮符号化装置、又は圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データ（Ｄ４）に含まれる差分確率データ（Ｄ３）を分割抽出する分割抽出ステップ（Ｓ２１、Ｓ２２）と、抽出された前記差分確率データを用いて前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを更新する更新ステップ（Ｓ２３）と、更新された発生確率テーブルを用いて前記圧縮符号データの復号化を行う復号化ステップ（Ｓ２４）とを含むことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに復号方法、装置、及びプログラムについて詳細に説明する。
【００１８】
〔圧縮符号化方法、装置、及びプログラム〕
図１は、本発明の一実施形態による圧縮符号化装置の構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の圧縮符号化装置は、頻度集計部１０、変化量判定部１１、差分確率データ生成部１２、発生確率テーブル再構成部１３、発生確率テーブルバッファ１４、エントロピー符号化部１５、及び合成部１６を含んで構成される。
【００１９】
頻度集計部１０は、連続して又は間欠的に入力される圧縮対象データＤ１を収集し、収集した圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々についての出現頻度を集計してデータ毎の発生確率を求めて発生確率テーブルを生成する。尚、頻度集計部１０は入力された圧縮対象データＤ１の総データ数も算出する。ここで、圧縮対象データＤ１は、例えばプラントに設けられた監視装置から出力される監視データであって、時系列的に相関関係があるデータである。この監視データとしては、例えば温度を計測して得られた温度データ、音を計測して得られたスペクトルデータ、又は監視カメラにより撮像された画像データ等のデータである。尚、以下の説明においては、圧縮対象データＤ１が画像データであるとする。
【００２０】
ここで、圧縮対象データＤ１について説明する。図２は、本発明の一実施形態による圧縮符号化装置に入力される圧縮対象データＤ１の一例を示す図である。いま、監視装置に設けられるカメラ等の撮像装置（不図示）により、移動物体ＯＢ１と静止物体ＯＢ２とが撮像されているとする。尚、簡単のため、背景の時間的変化は無いものとする。
【００２１】
このような移動物体ＯＢ１及び静止物体ＯＢ２を撮像装置で撮像すると、時刻（ｔ−２）、時刻（ｔ−１）、及び時刻ｔのぞれぞれにおいて、図２に示す通り移動物体ＯＢ１の位置のみが変化した圧縮対象データＤ１が得られる。このように圧縮対象データＤ１は、頻繁にその内容が変化して前後の時間における圧縮対象データＤ１間に全く関連性が無くなる訳ではなく、ある程度の相関関係を有している。
【００２２】
このような時系列的に相関関係がある圧縮対象データＤ１について、前後で得られた圧縮対象データＤ１の差分を求めると、例えば図２に示す差分データＦ１，Ｆ２が得られる。差分データＦ１は、時刻（ｔ−２）で得られる圧縮対象データＤ１と時刻（ｔ−１）で得られる圧縮対象データＤ１との差分を取って得られたデータであり、移動物体ＯＢ１を表す情報の減少を意味するデータｄ１１と移動物体ＯＢ１を表す情報の増加を意味するデータｄ１２とからなる。差分データＦ２は、時刻（ｔ−１）で得られる圧縮対象データＤ１と時刻ｔで得られる圧縮対象データＤ１との差分を取って得られたデータであり、移動物体ＯＢ１を表す情報の減少を意味するデータｄ２１と移動物体ＯＢ１を表す情報の増加を意味するデータｄ２２とからなる。
【００２３】
圧縮対象データＤ１の時系列的な相関関係が高いと、差分データＦ１，Ｆ２のデータ量はより少なくなる。この差分データＦ１，Ｆ２のデータ量が小さいと前後で得られる圧縮対象データＤ１の内容の変化が小さく、各々の時刻で得られる圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々の発生確率分布の変化は小さい。逆に、差分データＦ１，Ｆ２のデータ量が大きいと前後で得られる圧縮対象データＤ１の内容の変化が大きく、各々の時刻で得られる圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々の発生確率分布が大きく変化する。頻度集計部１０は、各時刻で得られる圧縮対象データＤ１を収集して、圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々についての出現頻度を集計してデータ毎の発生確率を求めて発生確率テーブルを生成する。
【００２４】
図１に戻り、変化量判定部１１は、頻度集計部１０で生成された発生確率テーブル、発生確率テーブルバッファ１４に格納されている発生確率テーブル、及び／又は入力された圧縮対象データＤ１の総データ数を用いて発生確率テーブルの変化量の大小を判定する。この判定にあたって変化量判定部１１は予め設定された閾値を用い、圧縮対象データＤ１に含まれるデータの各々についての発生確率の変化量が上記閾値を越えているか否かを判定する。ここで、頻度集計部１０で生成された発生確率テーブルは、現在入力された圧縮対象データＤ１から得られたものであり、発生確率テーブルバッファ１４に格納されている発生確率テーブルは、前回又は前回以前に入力された圧縮対象データＤ１から得られたものである。変化量判定部１１で用いられる閾値は、最終的に出力する圧縮符号データＤ４の総データ量が減少するように設定される。閾値の設定方法は複数種類用意されており、これらの何れか１つを用いて閾値が設定される。尚、閾値の設定方法の詳細については後述する。
【００２５】
差分確率データ生成部１２は、変化量判定部１１において発生確率テーブルの変化量が予め設定された閾値を越えていると判定された場合に、発生確率テーブルの差分からなる差分確率データＤ３を生成する。ここで、差分確率テーブルの差分とは、圧縮対象データＤ１に含まれるデータの内の発生確率が大きく異なるデータについての発生確率を集めたデータである。尚、差分確率データ生成部１２は、変化量判定部１１において発生確率テーブルの変化量が予め設定された閾値を越えていないと判定されたデータについては、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報からなる差分確率データＤ３を生成する。
【００２６】
発生確率テーブル再構成部１３は、変化量判定部１１において発生確率テーブルの変化量が予め設定された閾値を越えていると判定されたデータについて、発生確率テーブルバッファ１４に格納されている発生確率テーブルを、頻度集計部１０で生成された発生確率テーブルに更新する。発生確率テーブルバッファ１４は、圧縮対象データＤ１を符号化して圧縮する際に用いる発生確率テーブル又は過去の圧縮対象データＤ１を符号化した際に用いた発生確率テーブルを一時的に記憶する。
【００２７】
エントロピー符号化部１５は、発生確率テーブルバッファ１４に一時的に格納されている発生確率テーブルを用いて圧縮対象データＤ１を符号化して圧縮し、圧縮符号データＤ２を生成する。合成部１６はエントロピー符号化部１５で生成された圧縮符号データＤ２と差分確率データＤ３とを合成して、差分確率データＤ３を圧縮符号データＤ２に含めた圧縮符号データＤ４を生成する。
【００２８】
以上、本発明の一実施形態による圧縮符号化装置の構成について説明したが、次に変化量判定部１１で用いられる閾値の設定方法について説明する。前述した通り、閾値は最終的に出力する圧縮符号データＤ４の総データ量が減少するように設定されるが、より具体的には、圧縮対象データＤ１の発生確率分布が変化した場合に、その変化量が少ないと仮定して該当する差分確率データＤ３を圧縮符号データＤ４に含めないことで得られる圧縮符号データＤ４のデータ量減少分が、変化前の発生確率テーブルを用いて符号化を行った際に発生する誤差による圧縮符号データＤ４のデータ量増加分よりも大きくなるように閾値を設定する。ここで、誤差が生ずるのは圧縮対象データＤ１の実際の確率分布とは異なる発生確率を有する変化前の発生確率テーブルを用いて符号化を行うためである。以下、閾値の設定方法について詳細に説明する。
【００２９】
まず、以下の変数を定義する。
Ｐｘ ｔ ：現在入力された圧縮対象データＤ１から求めたデータｘの発生確率
Ｐｘ ｔ−１：前回入力された圧縮対象データＤ１から求めたデータｘの発生確率
ｍ ：１つのデータについての差分確率データＤ３のデータ量（ビット）
ｒ ：１つのデータについての発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報からなる差分確率データＤ３のデータ量（ビット）
Ｌ ：圧縮対象データＤ１の総データ数（個）
【００３０】
いま、データ番号ｘ＝Ｘのデータの発生確率ＰＸがα倍に変化して誤差付き発生確率Ｐ＾Ｘ＝αＰＸになった場合を考える。尚、表記の都合上、記号「Ｐ」の上部にハット記号「＾」が付された記号を「Ｐ＾」と表記する場合がある。１つのデータについての発生確率がα倍に変化した場合には、データＸ以外のデータの発生確率は、各々の間の発生確率の比が保たれるように変化すると考えると、データＸ以外のデータｉ（ｉ≠Ｘ）の発生確率は、Ｐ＾ｉ＝Ｐｉ・（１−Ｐｘ）／（１−αＰｘ）となる。
【００３１】
データＸの発生確率が変化しない場合（発生確率ＰＸの場合）に、エントロピー圧縮を行ったときの１つのデータについての平均データ量（ビット数）Ｅは以下の（１）式で表され、総データ量Ｓは以下の（２）式で表される。
【数１】
一方、データＸの発生確率が誤差付き発生確率Ｐ＾Ｘ＝αＰＸに変動した場合に、エントロピー圧縮を行ったときの１つのデータについての平均データ量（ビット数）Ｅ＾は（３）式で表され、総データ量Ｓ＾は以下の（４）式で表される。尚、表記の都合上、記号「Ｅ」の上部にハット記号「＾」が付された記号を「Ｅ＾」と表記する場合があり、記号「Ｓ」の上部にハット記号「＾」が付された記号を「Ｓ＾」と表記する場合がある。
【数３】
ここで、データがＸでないことが判った際にデータがｉである発生確率をＰＸｉと表すと、上記（１）式は以下の（５）式の通り表すことができる。尚、Ｐｉ＝（１−Ｐｘ）ＰＸｉである。
【数５】
【数６】
上記（５）式及び（６）式から、データＸの発生確率がα倍に変化した場合の符号化対象データ１つ当たりの圧縮符号データの増加量ΔＥは以下の（７）式で表すことができる。
【数７】
【００３５】
圧縮対象データＤ１に含まれる１つのデータについて、その発生確率が殆ど変化していないとして発生確率を示す情報を圧縮符号データに含めない場合には、差分確率データＤ３をｍ−ｒビットだけ減少させることができる。一方、α倍に変化した発生確率を用いて符号化を行った場合に増加する圧縮符号データＤ２のデータ量はＬΔＥ（Ｐ，α）ビットである。従って、上記のデータ量減少分ｍ−ｒが上記のデータ量増加分ＬΔＥ（Ｐ，α）よりも大きい場合に、発生確率の変化量が殆ど変化していないとして発生確率を示す情報を圧縮符号データに含めないようにすれば最終的に得られる圧縮符号データＤ４の総データ量を減少させることができる。
【００３６】
本実施形態において、圧縮符号データＤ４の総データ量を減少させることができる条件式は、以下の（８）式で表される。
【数８】
【００３７】
［閾値の第１設定方法］
第１設定方法は、発生確率テーブルの変化量α（＝Ｐｘ ｔ−１／Ｐｘ ｔ）に対する上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎを設定した変化量許容テーブルを作成しておき、これを閾値とするものである。つまり、圧縮対象データＤ１に含まれるデータをｘとしたときに、前回入力された圧縮対象データＤ１に含まれていたデータｘの発生確率Ｐｘ ｔ−１に対して現在入力された圧縮対象データＤ１に含まれるデータｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が以下の（９）式に示す不等式の範囲であるか否かを判定する。データｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が下記（９）式に示す不等式の範囲内である場合には、データｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が僅かであって閾値を越えていないと判定する。
【数９】
上記（９）式中の上限値Ｔｍａｘ及び下限値Ｔｍｉｎはデータｘの発生確率Ｐｘ ｔ毎に設定される。上限値Ｔｍａｘはデータｘの発生確率Ｐｘ ｔが増加するにつれて減少又は同じ値を維持し、最も値が大きい発生確率Ｐｘ ｔについて値“１”に収束するよう設定される。下限値Ｔｍｉｎはデータｘの発生確率Ｐｘ ｔが増加するにつれて増加又は同じ値を維持し、最も値が大きい発生確率Ｐｘ ｔについて値“１”に収束するよう設定される。
【００３９】
以上の変化量許容テーブルを閾値として用いる方法は、圧縮対象データＤ１の総データ量が時間的にさほど変化しない場合（つまり、上記（８）式右辺のデータ数Ｌがほぼ一定であると仮定した場合）に適用したものである。例えば、圧縮対象データＤ１が画像データ（動画データ）である場合には、画像データを８×８画素のブロック毎に切り出してＤＣ（直流）成分とＡＣ（交流）成分とに分離してそれぞれを圧縮することが多い。圧縮対象データＤ１の画素数が６４０×４８０画素である場合には、データ数Ｌの最大値は６４０／８＋４８０／８＝４８００個であり値は殆ど変化しない。
【００４０】
このような圧縮対象データＤ１に対して、データの発生確率情報の量子化精度が８ビットである場合、データ量ｍを「８」とし、データ量ｒをＯＮ／ＯＦＦを示すビット等を用いるとして「１」とすると、例えば図３に示す変化量許容テーブルが設定される。図３は、変化量判定部１１で用いられる変化量許容テーブルの一例を示す図である。図３を参照すると、発生確率Ｐが増加するにつれて上限値Ｔｍａｘは減少して値“１”に収束するよう設定され、下限値Ｔｍｉｎは増加して値“１”に収束するよう設定される。
【００４１】
［閾値の第２設定方法］
上記の第１設定方法は、圧縮対象データＤ１の総データ量の時間的変動がさほど生じない場合、つまり上記（８）式右辺のデータ数Ｌがほぼ一定であると仮定した場合に適用される方法であるが、ここで説明する第２設定方法は、圧縮対象データＤ１の総データ量の時間的変動をも考慮して閾値を設定するものである。
【００４２】
第２設定方法は、データｘの発生確率Ｐｘ ｔ及び発生確率の変化量α（Ｐｘ ｔ−１／Ｐｘ ｔ）の値を変えて上記（８）式に代入し、各々の値を代入したときに（８）式に示す条件式が満たされるデータ数条件Ｌｔｈを設定したデータ数条件テーブルを作成しておき、これを閾値とする。入力される圧縮対象データＤ１に含まれるデータｘのデータ数が、発生確率Ｐｘ ｔ及び変化量αに応じて設定されたデータ数条件Ｌｔｈ以下である場合に、データｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が僅かであって閾値を越えていないと判定し、データ数条件Ｌｔｈよりも大きい場合に、データｘの発生確率Ｐｘ ｔの変化量が大きく閾値を越えていると判定する。
【００４３】
図４は、変化量判定部１１で用いられるデータ数条件テーブルの一例を示す図であって、（ａ）は発生確率の変化量αが１よりも大きいときのデータ数条件テーブルの一例を示す図であり、（ｂ）は発生確率の変化量αが１よりも小さいときのデータ数条件テーブルの一例を示す図である。いま、図４（ａ）において、発生確率が「０．１２５（１／８）」であって、発生確率の変化量αが「１．２」であるデータに着目すると、このデータに対してはデータ数条件Ｌｔｈが「１８８５」に設定されている。このため、このデータのデータ数が「１８８５」以下である場合には閾値を越えていないと判定され、「１８８５」よりも大きい場合には閾値を越えていると判定される。
【００４４】
また、発生確率が「０．１２５（１／８）」であって、発生確率の変化量αが「２」であるデータに着目すると、このデータに対してはデータ数条件Ｌｔｈが「１０１」に設定されており、上記の場合よりも小さな値が設定されている。このように、発生確率Ｐが同じものに着目すると、データ数条件Ｌｔｈは発生確率の変化量αが大きくなるにつれて（変化量αの値「１」に対するずれ量が大きくなるにつれて）値が小さくなるように設定されている。これは、発生確率の変化量αが大きくなるにつれて符号化時に生ずる誤差も大きくなって、上記（８）式の右辺の値が大きくなるため、データ数条件Ｌｔｈの値を小さくすることで、（８）式に示す条件式が満たされるようにしている。尚、発生確率の変化量αが同じものに着目すると、データ数条件Ｌｔｈは発生確率が大きいものには小さな値が設定され、逆に発生確率が小さいものには大きな値が設定されている。
【００４５】
［閾値の第３設定方法］
上記第１，第２設定方法は、何れもテーブルを予め求めて閾値としていたが、第３設定方法は上記（８）式に示す条件式の左辺を閾値とするものである。つまり、変化量判定部１１は、圧縮対象データＤ１のデータ数Ｌ、データＸの発生確率が変動しない場合の発生確率ＰＸ、及び発生確率の変動量αを用いて上記（８）式の右辺の値を求め、この値が（８）式の値以上であるか否かを判定する。（８）式の右辺の値が左辺の値以下であり、（８）式に示す条件式が満たされる場合には発生確率の変化量が小さく閾値を越えていないと判定し、満たされない場合には発生確率の変化量が大きく閾値を越えていると判定する。
【００４６】
以上、閾値の設定方法について説明したが、上述した第１設定方法は圧縮対象データＤ１のデータ数Ｌが時間的にさほど変化しない場合に用い、第２設定方法は圧縮対象データＤ１のデータ数Ｌが時間的に大きく変化する場合に用いるといった具体に、圧縮対象データＤ１の性質に応じて使い分けるのが好適である。また、上述した第３設定方法は、数式を用いた判定を行っているため、変化量判定部１１の演算能力に余裕があるときに用いることが好ましい。
【００４７】
次に、本発明の一実施形態による圧縮符号化装置の動作、つまり本発明の一実施形態による圧縮符号化方法について説明する。図５は、本発明の一実施形態による圧縮符号化方法を示すフローチャートである。尚、以下の説明では、簡単のために、圧縮対象データＤ１は時間的なデータ数Ｌの変化量が僅かであり、変化量判定部１１には上述した第１設定方法により変化量許容テーブルが設定されているとする。また、図１に示す発生確率テーブルバッファ１４には前回入力された圧縮対象データＤ１の発生確率テーブルが格納されているものとする。
【００４８】
新たな圧縮対象データＤ１が入力されると、頻度集計部１０において入力された圧縮対象データＤ１が収集され（ステップＳ１０）、収集された圧縮対象データＤ１に含まれるデータ各々についての出現頻度が集計され、データ毎の発生確率が求められて発生確率テーブルが生成される（ステップＳ１１）。次に、変化量判定部１１は、頻度集計部１０において生成された発生確率テーブルと発生確率テーブルバッファ１４に一時的に記憶されている発生確率テーブルとを比較し、上記の変化量許容テーブル（図３参照）を用いて発生確率の変化量の大小を判定し、発生確率が大きく変化したデータを検出する（ステップＳ１２）。
【００４９】
図６は、発生確率の変化の様子及び発生確率が大きく変化したデータの発生確率を抽出した様子の一例を示す図である。図６（ａ）において、符号Ｔ１を付した曲線は発生確率テーブルバッファ１４に一時的に格納されている発生確率分布（前回入力された圧縮対象データＤ１から得られた発生確率分布）を示しており、符号Ｔ２を付した曲線は今回入力された圧縮対象データＤ１から得られた発生確率分布を示している。図６（ａ）に示す例では符号Ｇ１，Ｇ３を付した範囲に属するデータの発生確率の変化量は小さく、符号Ｇ２を付した範囲に属するデータの発生確率の変化量は大きいと判定されて、符号Ｇ２を付した範囲に属するデータが検出される。
【００５０】
次に、差分確率データ生成部１２は、変化量判定部１１の判定結果から得られた検出結果に基づいて、頻度集計部１０で生成された発生確率テーブルから発生確率が大きく変化したデータの発生確率を抽出する（ステップＳ１３）。図６（ｂ）は、差分確率データ生成部１２により抽出された発生確率の一例を示す図である。図６（ｂ）に示す例では、図６（ａ）中の符号Ｇ２を付した範囲に属するデータの発生確率（今回入力された圧縮対象データＤ１から得られた発生確率）が抽出された様子を示しており、符号Ｔ３を付して示す曲線が抽出された発生確率の分布を示している。
【００５１】
次に、差分確率データ生成部１２は、抽出した差分確率データを用いて差分確率データＤ３を生成する（ステップＳ１４）。このとき、差分確率データ生成部１２は発生確率の変化量が大きなデータについてはステップＳ１３で抽出した発生確率を含め、発生確率の変化量が小さなデータについては発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を含めて差分確率データＤ３を生成する。つまり、図６（ａ）に示す例では、符号Ｇ２を付した範囲に属するデータについては、図６（ｂ）に示す発生確率を含め、符号Ｇ１，Ｇ２を付した範囲に属するデータについては、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を含めた差分確率データＤ３を生成する。
【００５２】
以上の処理が終了すると、発生確率テーブル再構成部１３は、変化量判定部１１の判定結果から得られた検出結果に基づいて、発生確率テーブルバッファ１４に格納されている発生確率テーブルを更新する（ステップＳ１５）。例えば、図６（ａ）に示す例においては符号Ｔ１を付した発生確率分布の内の符号Ｇ２を付した範囲のデータに関する発生確率を図６（ｂ）に示す発生確率に更新する。
【００５３】
発生確率テーブルバッファ１４の更新が完了するとエントロピー符号化部１５は、更新された発生確率テーブルを用いて今回入力された圧縮対象データＤ１をエントロピー符号化して圧縮し、圧縮符号データＤ２を生成する（ステップＳ１６）。圧縮対象データＤ１の符号化が終了すると、差分確率データ生成部１２で生成された差分確率データＤ３とエントロピー符号化部１５で生成された圧縮符号データＤ２とが合成部１６で合成され、差分確率データＤ３が圧縮符号データＤ２に含められた圧縮符号データＤ４が生成される（ステップＳ１７）。
【００５４】
以上、圧縮対象データＤ１が入力されたときの処理について説明したが、圧縮対象データＤ１が時間的に連続して又は間欠的に連続して入力される度に以上説明した処理と同様の処理が行われる。このように、本実施形態においては、発生確率の変化量の大小を判定し、発生確率の変化量が大きいデータの発生確率のみを差分確率データＤ３に含めて、発生確率の変化量が小さいデータについては発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を差分確率データＤ３に含めているため、最終的な圧縮符号データＤ４の総データ量を低減することができる。特に、圧縮対象データＤ１の時系列的な相関関係が高いと、差分確率データＤ３に含めるべき発生確率が極めて少なくなるため、圧縮符号データＤ４の総データ量を大幅に低減することができる。
【００５５】
尚、以上の実施形態においては、過去に少なくとも１度、圧縮対象データＤ１が圧縮符号化装置に入力されている場合の動作について説明したが、圧縮符号化装置に最初に入力された圧縮対象データＤ１については、圧縮対象データＤ１に含まれる全てのデータの発生確率が差分確率データＤ３に含められ、この差分確率データＤ３が圧縮符号データＤ２に含められた圧縮符号データＤ４が生成される。
【００５６】
また、以上の実施形態においては、図１に示す各ブロックをハードウェア的に構成し、これらを組み合わせて圧縮符号装置を構成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、ハードウェア的には圧縮符号装置を計算機システムとして構成し、圧縮符号装置を構成する各ブロックの機能をプログラムによって実現することも可能である。
【００５７】
また、圧縮符号装置を計算機システムとして構成した場合には、圧縮符号装置を構成する上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムの全てを予め圧縮符号装置に内蔵することは必ずしも必須ではない。例えば、上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムを格納した記録媒体（図示省略）を用意するとともに、この記録媒体からプログラム内容を読み出し可能であり、かつ、記録媒体を着脱可能な読取装置（図示省略）を計算機システムとして構成された圧縮符号装置に接続し、圧縮符号装置が読取装置に装填された記録媒体から機能実現のために必要なプログラム内容を読み出し、読み出したプログラムを実行するように構成することができる。
【００５８】
また、圧縮符号装置が読取装置に装填された記録媒体からプログラム内容を読み出して、内部にインストールする構成とすることができる。更に、インターネット等を利用し、通信ネットワークを介して機能実現のために必要となるプログラム内容を圧縮符号装置にインストールする構成とすることもできる。
【００５９】
尚、上記の記録媒体としては、磁気的に記録するもの（磁気ディスク、磁気テープ等）、電気的に記録するもの（ＰＲＯＭ、バッテリ・バックアップ付ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、その他の半導体メモリ等）、光磁気的に記録するもの（光磁気ディスク等）、電気磁気的に記録するもの（デジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）等）等、光学的に記録するもの（コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ（登録商標））等の種々の記録形態で記録するものを採用することができる。以上のように、機能を実現するためのプログラム内容を記録した記録媒体を使用したり、インストールしたりすることが可能なように構成することにより、後におけるプログラム内容の修正や、性能向上のためのバージョンアップ等を容易に行うことができるようになる。
【００６０】
〔符号化方法、装置、及びプログラム〕
図７は、本発明の一実施形態による復号化装置の構成を示すブロック図である。図７に示す通り、本実施形態の復号化装置は、入力部２０、圧縮符号データ分割部２１、発生確率テーブル更新部２２、発生確率テーブルバッファ２３、復号部２４、及び出力部２５を含んで構成される。
【００６１】
入力部２０は、上述した圧縮符号装置、方法、又はプログラムを用いて符号化により圧縮された圧縮符号データＤ４を入力する。この入力部２０は、例えば、圧縮符号データＤ４がハードディスク等の記録装置に記録されている場合にはその記録された圧縮符号データＤ４を読み出す読出部に相当する機能を有し、圧縮符号データＤ４が送信される場合には送信されてくる圧縮符号データＤ４を受信する受信部に相当する機能を有する。
【００６２】
圧縮符号データ分割部２１は、入力部２０から入力された圧縮符号データＤ４に含まれる圧縮符号データＤ２と差分確率データＤ３とを分割し、差分確率データＤ３を抽出する。発生確率テーブル更新部２２は、圧縮符号データ分割部２１において抽出された差分確率データＤ３を用いて発生確率テーブルバッファ２３の内容を更新する。発生確率テーブルバッファ２３は、圧縮符号データ分割部２１で分割された圧縮符号データＤ２を復号する際に用いる発生確率テーブルバッファを一時的に記憶する。復号部２４は、発生確率テーブルバッファ２３に一時的に記憶された発生確率テーブルを用いて圧縮符号データ分割部２１で分割された圧縮符号データＤ２を復号する。出力部２５は復号部２４で復号された復号データＤ５を出力する。
【００６３】
次に、本発明の一実施形態による復号化装置の動作、つまり本発明の一実施形態による復号化方法について説明する。図８は、本発明の一実施形態による復号化方法を示すフローチャートである。尚、以下の説明では、簡単のために、図７に示す発生確率テーブルバッファ２３には前回入力された圧縮符号データＤ４から抽出された発生確率テーブルが格納されているものとする。
【００６４】
新たな圧縮符号データＤ４が入力されると、入力部２０において獲得される（ステップＳ２０）。入力部２０で獲得された新たな圧縮符号データＤ４は、圧縮符号データ分割部２１で圧縮符号データＤ２と差分確率データＤ３とに分割され（ステップＳ２１）、差分確率データＤ３が抽出される（ステップＳ２２）。抽出された差分確率データＤ３は発生確率テーブル更新部２２に出力されて、発生確率テーブルバッファ２３の更新に用いられる（ステップＳ２３）。
【００６５】
差分確率データＤ３には、圧縮符号時において発生確率の変化量が大きいデータの発生確率のみが含められ、発生確率の変化量が小さいデータについては発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報が含められている。発生確率テーブル更新部２２は、発生確率テーブルバッファ２３に記憶されている発生確率テーブルのうち、差分確率データＤ３に発生確率が含まれているデータのみについて更新を行い、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報が含まれているデータについては発生確率の更新は行わない。
【００６６】
発生確率テーブルバッファ２３が更新されると、更新された発生確率テーブルを用いて復号部２４が圧縮符号データ分割部２１で分割された圧縮符号データＤ２を復号する（ステップＳ２４）。復号部２４で復号された復号データは出力部２５から復号データＤ５として出力される（ステップＳ２５）。
【００６７】
以上、圧縮符号データＤ４が入力されたときの処理について説明したが、圧縮符号データＤ４が時間的に連続して又は間欠的に連続して入力される度に以上説明した処理と同様の処理が行われる。このように、本実施形態においては、圧縮符号データＤ４に含まれる圧縮符号データＤ２と差分確率データＤ３とを分割して差分確率データＤ３を抽出し、抽出した差分確率データＤ３を用いて発生確率テーブルバッファ２３の内容を更新し、更新後の発生確率テーブルを用いて復号している。このため、圧縮符号データＤ２は、圧縮符号データＤ２を符号化するときに用いた発生確率テーブルと同一のものを用いて復号されるため、正しい復号結果が得られる。
【００６８】
尚、以上の実施形態においては、過去に少なくとも１度、圧縮符号データＤ４が復号化装置に入力されている場合の動作について説明した。復号化装置に最初に入力された圧縮符号データＤ４については、圧縮対象データＤ４に含まれる差分確率データＤ３に圧縮対象データＤ１に含まれる全てのデータの発生確率が含められているため、この差分確率データＤ３の内容の全てを発生確率テーブルバッファ２３に格納して復号を行えば、問題なく復号を行うことができる。
【００６９】
また、以上の実施形態においては、図７に示す各ブロックをハードウェア的に構成し、これらを組み合わせて復号化装置を構成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、ハードウェア的には復号化装置を計算機システムとして構成し、復号化装置を構成する各ブロックの機能をプログラムによって実現することも可能である。
【００７０】
また、復号化装置を計算機システムとして構成した場合には、前述した圧縮符号装置と同様に、復号化装置を構成する上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムの全てを予め復号化装置に内蔵することは必ずしも必須ではない。例えば、上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムを格納した記録媒体（図示省略）を用意するとともに、この記録媒体からプログラム内容を読み出し可能であり、かつ、記録媒体を着脱可能な読取装置（図示省略）を計算機システムとして構成された復号化装置に接続し、復号化装置が読取装置に装填された記録媒体から機能実現のために必要なプログラム内容を読み出し、読み出したプログラムを実行するように構成することができる。
【００７１】
また、復号化装置が読取装置に装填された記録媒体からプログラム内容を読み出して、内部にインストールする構成とすることができる。更に、インターネット等を利用し、通信ネットワークを介して機能実現のために必要となるプログラム内容を復号化装置にインストールする構成とすることもできる。尚、上記の記録媒体としては、前述したものと同様のものを採用することができる。このように、機能を実現するためのプログラム内容を記録した記録媒体を使用したり、インストールしたりすることが可能なように構成することにより、複合装置においても、後におけるプログラム内容の修正や、性能向上のためのバージョンアップ等を容易に行うことができるようになる。
【００７２】
以上、本発明の一実施形態による圧縮符号化方法、装置、及びプログラム、並びに復号方法、装置、及びプログラムについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定し、変化量が大きいデータの発生確率を含む差分確率データを生成し、この差分確率データのみを圧縮符号データに含めるようにしているため、最終的に得られる圧縮符号データの総データ量を低減することができるという効果がある。特に、圧縮対象データの時系列的な相関関係が高いと、差分確率データに含めるべき発生確率が極めて少なくなるため、圧縮符号データの総データ量を大幅に低減することができるという効果がある。
また、本発明によれば、圧縮された圧縮符号データに含まれる差分確率データを分割抽出して差分確率テーブルを更新し、更新した差分確率テーブルを用いて分割された圧縮符号データを復号しているため、圧縮符号時に用いた発生確率テーブルと同一のものを用いて復号化が行われて正しい復号結果が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による圧縮符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による圧縮符号化装置に入力される圧縮対象データＤ１の一例を示す図である。
【図３】変化量判定部１１で用いられる変化量許容テーブルの一例を示す図である。
【図４】変化量判定部１１で用いられるデータ数条件テーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による圧縮符号化方法を示すフローチャートである。
【図６】発生確率の変化の様子及び発生確率が大きく変化したデータの発生確率を抽出した様子の一例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による復号化装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施形態による復号化方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 変化量判定部
１２ 差分確率データ生成部
１５ エントロピー符号化部（符号化部）
１６ 合成部
２１ 圧縮符号データ分割部（分割抽出部）
２２ 発生確率テーブル更新部（更新部）
２３ 発生確率テーブルバッファ（記憶部）
２４ 復号部
Ｄ１ 圧縮対象データ
Ｄ２ 圧縮符号データ
Ｄ３ 差分確率データ
Ｄ４ 圧縮符号データ
Claims (18)
- 時系列的に相関のある圧縮対象データを符号化して圧縮した圧縮符号データを生成する圧縮符号化方法において、
時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する判定ステップと、
前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データを生成する差分確率データ生成ステップと、
前記差分確率データを前記圧縮符号データに含める合成ステップと
を含むことを特徴とする圧縮符号化方法。 - 前記判定ステップは、前記データの発生確率の変化が小さいと仮定して前記データの発生確率を前記差分確率データとして前記圧縮符号データに含めないことによる前記圧縮符号データのデータ量減少分が、変化前の発生確率を用いて前記圧縮対象データを符号化した際に発生する誤差による前記圧縮符号データのデータ量増加分よりも大きくなるよう設定した閾値を用いて前記判定を行うことを特徴とする請求項１記載の圧縮符号化方法。
- 前記閾値は、前記データ各々について許容される発生確率の変化量の上限値及び下限値を定めた変化量許容テーブルとして設定され、
前記判定ステップは、前記データの発生確率の変化量が前記変化量許容テーブルで定められた上限値を越えて大きく又は下限値を越えて小さい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴とする請求項２記載の圧縮符号化方法。 - 前記閾値は、前記データの発生確率及び当該発生確率の変化量毎に前記データの最大数を示すデータ数条件を定めたデータ数条件テーブルで設定され、
前記判定ステップは、前記圧縮対象データに含まれるデータのデータ数が前記データ数条件テーブルで定められたデータ数条件を越えて大きい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴とする請求項２記載の圧縮符号化方法。 - 前記閾値は、前記データ量減少分に設定され、
前記判定ステップは、前記データのデータ数、発生確率、及び発生確率の変化量から求められる前記データ量増加分が前記データ量減少分を越えて大きい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴とする請求項２記載の圧縮符号化方法。 - 前記差分確率データ生成ステップは、前記発生確率の変化量が小であると判定されたデータについて、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を前記差分確率データに含めることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の圧縮符号化方法。
- 時系列的に相関のある圧縮対象データを符号化して圧縮した圧縮符号データを生成する符号化部を備える圧縮符号化装置において、
時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する変化量判定部と、
前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データを生成する差分確率データ生成部と、
前記差分確率データ生成部で生成された差分確率データを前記符号化部で生成された前記圧縮符号データに含める合成部と
を含むことを特徴とする圧縮符号化装置。 - 前記変化量判定部は、前記データの発生確率の変化が小さいと仮定して前記データの発生確率を前記差分確率データとして前記圧縮符号データに含めないことによる前記圧縮符号データのデータ量減少分が、変化前の発生確率を用いて前記圧縮対象データを符号化した際に発生する誤差による前記圧縮符号データのデータ量増加分よりも大きくなるよう設定した閾値を用いて前記判定を行うことを特徴とする請求項７記載の圧縮符号化装置。
- 前記差分確率データ生成部は、前記発生確率の変化量が小であると判定されたデータについて、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を前記差分確率データに含めることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の圧縮符号化装置。
- 時系列的に相関のある圧縮対象データを符号化して圧縮した圧縮符号データを生成する圧縮符号化プログラムにおいて、
時系列的に得られる前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率の変化量の大小を判定する判定ステップと、
前記発生確率の変化量が大であると判定されたデータの発生確率を含む差分確率データを生成する差分確率データ生成ステップと、
前記差分確率データを前記圧縮符号データに含める合成ステップと
を含むことを特徴とする圧縮符号化プログラム。 - 前記判定ステップは、前記データの発生確率の変化が小さいと仮定して前記データの発生確率を前記差分確率データとして前記圧縮符号データに含めないことによる前記圧縮符号データのデータ量減少分が、変化前の発生確率を用いて前記圧縮対象データを符号化した際に発生する誤差による前記圧縮符号データのデータ量増加分よりも大きくなるよう設定した閾値を用いて前記判定を行うことを特徴とする請求項１０記載の圧縮符号化プログラム。
- 前記閾値は、前記データ各々について許容される発生確率の変化量の上限値及び下限値を定めた変化量許容テーブルとして設定され、
前記判定ステップは、前記データの発生確率の変化量が前記変化量許容テーブルで定められた上限値を越えて大きく又は下限値を越えて小さい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴とする請求項１１記載の圧縮符号化プログラム。 - 前記閾値は、前記データの発生確率及び当該発生確率の変化量毎に前記データの最大数を示すデータ数条件を定めたデータ数条件テーブルで設定され、
前記判定ステップは、前記圧縮対象データに含まれるデータのデータ数が前記データ数条件テーブルで定められたデータ数条件を越えて大きい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴とする請求項１１記載の圧縮符号化プログラム。 - 前記閾値は、前記データ量減少分に設定され、
前記判定ステップは、前記データのデータ数、発生確率、及び発生確率の変化量から求められる前記データ量増加分が前記データ量減少分を越えて大きい場合に、前記発生確率の変化量が大であると判定することを特徴とする請求項１１記載の圧縮符号化プログラム。 - 前記差分確率データ生成ステップは、前記発生確率の変化量が小であると判定されたデータについて、発生確率が前回の発生確率と同じである旨を示す情報を前記差分確率データに含めることを特徴とする請求項１０から請求項１４の何れか一項に記載の圧縮符号化プログラム。
- 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の圧縮符号化方法、請求項７から請求項９の何れか一項に記載の圧縮符号化装置、又は請求項１０から請求項１５の何れか一項に記載の圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データに含まれる差分確率データを分割抽出する分割抽出ステップと、
抽出された前記差分確率データを用いて前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを更新する更新ステップと、
更新された発生確率テーブルを用いて前記圧縮符号データの復号化を行う復号化ステップと
を含むことを特徴とする復号化方法。 - 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の圧縮符号化方法、請求項７から請求項９の何れか一項に記載の圧縮符号化装置、又は請求項１０から請求項１５の何れか一項に記載の圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データに含まれる差分確率データを分割抽出する抽出部と、
前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを記憶する記憶部と、
前記分割抽出部で抽出された前記差分確率データを用いて前記記憶部に記憶された発生確率テーブルを更新する更新部と、
更新された発生確率テーブルを用いて分割された前記圧縮符号データの復号化を行う復号部と
を含むことを特徴とする復号化装置。 - 請求項１から請求項６の何れか一項に記載の圧縮符号化方法、請求項７から請求項９の何れか一項に記載の圧縮符号化装置、又は請求項１０から請求項１５の何れか一項に記載の圧縮符号化プログラムにより生成された圧縮符号データに含まれる差分確率データを分割抽出する分割抽出ステップと、
抽出された前記差分確率データを用いて前記圧縮対象データに含まれるデータ毎の発生確率を表す発生確率テーブルを更新する更新ステップと、
更新された発生確率テーブルを用いて前記圧縮符号データの復号化を行う復号化ステップと
を含むことを特徴とする復号化プログラム。
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