JP2011223492A - 符号化装置、復号化装置、符号化・復号化システム、及び、プログラム - Google Patents

符号化装置、復号化装置、符号化・復号化システム、及び、プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】間引き(抽出)処理を行うための計算量を軽減させる。
【解決手段】複数の転送レートRに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルTに基づいてビット順序を予め指定しておき、情報ビット列(情報ビットS1)が入力された場合に、情報ビット列を誤り訂正符号化して誤り訂正符号を生成し、ビット順序に従って、誤り訂正符号の各ビットを順序指定誤り訂正符号ECC1として出力する順序指定誤り訂正符号化部11と、順序指定誤り訂正符号化部から出力される順序指定誤り訂正符号の先頭ビットから間引き転送レート分のビットを抽出して抽出後誤り訂正符号ECC2を生成し、抽出後誤り訂正符号を復号化装置20に出力する符号抽出部12とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、外部から入力される情報ビット列データを誤り訂正符号化して誤り訂正符号を生成し、さらに、その誤り訂正符号に対して間引き(抽出)処理を行って間引き(抽出)後誤り訂正符号を生成する符号化装置、符号化装置によって生成された間引き(抽出)後誤り訂正符号を用いて、外部から与えられる誤りデータを訂正して、復号データを生成する復号化装置、これらの符号化装置と復号化装置とを有する符号化・復号化システム、及び、これらの符号化装置と復号化装置とをそれぞれ実現するプログラムに関する。
符号化・復号化システムは、例えば、動画処理等に用いられている。符号化・復号化システムは、仮に復号化装置側の演算処理量が増えたとしても、符号化装置側の演算処理量が少ない方が好ましい場合がある。そこで、符号化・復号化システムでは、符号化装置側の高負荷演算処理を復号化装置側に移す技術として、例えば、分散型ソースコーディング(Distributed Source Coding;以下、「DSC」と称する)が、利用されている。
DSCは、符号化装置が複数の相関のある情報源に対して互いを観測することなく分散して符号化し、復号化装置が別々に符号化された各データを一括して復号化する技術である。DSCは、Slepian−Wolf定理とWyner−Ziv定理とを利用している。Slepian−Wolf定理は、SlepianとWolfとによって確立された定理であり、2つの情報源を互いに観測しないで別々に符号化した場合において、無歪み状態で復号可能な許容圧縮レート領域を与えるものである。Wyner−Ziv定理は、WynerとZivとによって確立された定理であり、2つの情報源の一方に歪みが発生した場合に、レート歪み関数を与えるものである。これらの定理により、互いに観測しないで別々に符号化した場合の圧縮限界は、Slepian−Wolf定理及びWyner−Ziv定理の条件の範囲内において、互いを観測して符号化した場合と等しくなることが知られている。
図5は、そのDSCが利用された符号化・復号化システムの構成を示している。図5は、従来の符号化・復号化システムの構成例を示す図である。
図5に示すように、符号化・復号化システムは、符号化装置60と復号化装置70と間引きテーブル格納部80とを備えている。
符号化装置60は、外部から入力される情報ビット列データ(以下、「情報ビットS1」と称する)を誤り訂正符号化して誤り訂正符号Ecc1を順次生成する装置である。符号化装置60は、誤り訂正符号Ecc1を生成すると、誤り訂正符号Ecc1に対して間引き処理を行って間引き後誤り訂正符号Ecc2を生成し、その間引き後誤り訂正符号Ecc2を復号化装置70に出力する。
復号化装置70は、外部から予め与えられた転送レートRと符号化装置60によって生成された間引き後誤り訂正符号Ecc2とを用いて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置60から与えられる誤りデータEを訂正して、復号データS2を生成する装置である。
なお、DSCを利用する符号化・復号化システム51では、誤りデータEは、例えば、Side Information(副情報)が用いられる。「Side Information(副情報)」とは、誤りの含まれるデータ列、或いは、誤りの含まれるデータ列から生成された情報を意味している。「誤りの含まれるデータ列」は、信号処理でいうところの、誤りのある通信路を通して受信したデータに対応する。「誤りの含まれるデータ列」は、例えば、分散型ビデオコーディング(Distributed Video Coding;以下、「DVC」と称する)に利用する場合であれば、予測画像データとなる。
間引きテーブル格納部80は、各転送レートに対応する間引きパターンPを規定する間引きテーブルTを予め格納する格納手段である。
符号化装置60は、誤り訂正符号化部61、間引きパターン選択部62、及び、間引き部63を有している。
誤り訂正符号化部61は、符号化装置60の外部から入力される情報ビットS1を誤り訂正符号化して誤り訂正符号Ecc1を生成する機能手段である。
間引きパターン選択部62は、間引きテーブル格納部80に格納されている間引きテーブルTの中から、符号化装置60の外部から予め与えられた転送レートRに対応する間引きパターンPを取り出す機能手段である。
間引き部63は、誤り訂正符号Ecc1に対して、間引きパターン選択部62によって取り出された間引きパターンPに基づいて、ビット単位で間引き処理を行って、間引き後誤り訂正符号Ecc2を生成する機能手段である。
一方、復号化装置70は、誤り訂正復号部71を有している。
誤り訂正復号部71は、復号化装置70の外部から予め与えられた転送レートRと符号化装置60によって生成された間引き後誤り訂正符号Ecc2とを用いて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置60から与えられる誤りデータEを訂正して、復号データS2を生成する機能手段である。
符号化装置60と復号化装置70は、以下のように動作する。
まず、符号化装置60は、外部から情報ビットS1が入力されると、誤り訂正符号化部61が、入力された情報ビットS1を誤り訂正符号化して誤り訂正符号Ecc1を生成し、生成された誤り訂正符号Ecc1を間引き部63に出力する。
この処理とほぼ同時に、符号化装置60は、間引きパターン選択部62が、間引きテーブル格納部80に格納されている間引きテーブルTの中から、外部から予め与えられた転送レートRに対応する間引きパターンPを取り出し、取り出された間引きパターンPを間引き部63に出力する。
間引き部63は、誤り訂正符号化部61から誤り訂正符号Ecc1が入力され、さらに、間引きパターン選択部62から間引きパターンPが入力されると、誤り訂正符号Ecc1に対して、間引きパターンPに基づいて、ビット単位で間引き処理(具体的には、誤り訂正符号Ecc1のビット列の中から出力しないビットの間引き処理)を行って、間引き後誤り訂正符号Ecc2を生成し、生成された間引き後誤り訂正符号Ecc2を復号化装置70に出力する。
復号化装置70は、符号化装置60から間引き後誤り訂正符号Ecc2が入力されると、誤り訂正復号部71が、復号化装置70の外部から予め与えられた転送レートRと符号化装置60によって生成された間引き後誤り訂正符号Ecc2とを用いて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置60から与えられる誤りデータEを訂正して、復号データS2を生成し、生成された復号データS2を外部に出力する。
以下、図6を参照して間引き処理の詳細につき説明する。図6は、従来の符号化・復号化システムによる間引き処理の説明図である。図6は、8ビットの誤り訂正符号Ecc1(図5参照)の間引き処理に用いる間引きテーブルTの構成を行列で表している。間引きテーブルTは、行ベクトルが間引きパターンPを表している。
間引き部63は、転送レートがRビットである場合に、間引きテーブルTの中の(R+1)行目の行ベクトル(上から(R+1番目)の横方向のベクトル)を間引きパターンPとして参照する。例えば、図6に示すように、転送レートRが3ビットである場合に、間引き部63は、間引きテーブルTの中の4行目の行ベクトルを間引きパターンPとして参照する。
間引きパターンPの中で、値「0」は、間引くビットを表しており、一方、値「1」は、間引かずに出力するビットを表している。以下、値が「0」に設定されたビットを「間引きビット」と称し、値が「1」に設定されたビットを「出力ビット」と称する。
したがって、間引き部63は、誤り訂正符号化部61によって生成された誤り訂正符号Ecc1に対して、間引きパターンPに基づいて、間引きパターンPの値が「0」に設定されたビットを間引き、一方、間引きパターンPの値が「1」に設定されたビットを復号化装置70に出力する。
例えば、間引き部63は、間引きテーブルTの中の(R+1)行目の行ベクトル(上から(R+1)番目の横方向のベクトル)を間引きパターンPとして参照する場合で、かつ、間引きパターンPのxビット目の値が「0」となっている場合(T(R+1,x)=0の場合)に、誤り訂正符号Ecc1のxビット目の値を間引き、一方、間引きパターンPのxビット目の値が「1」となっている場合(T(R+1,x)=1の場合)に、誤り訂正符号Ecc1のxビット目の値を復号化装置70に出力する。
なお、間引き部63は、間引き処理を行うに際して、予め定められた条件に基づいて、誤り訂正符号Ecc1の全ビットに対して間引き処理を行うか否かを判定する。そして、間引き部63は、誤り訂正符号Ecc1の中の間引き処理を行うと判定されたビットに対して、間引き処理を実行する。以下、間引き処理を行うか否かを判定する処理を、「条件分岐処理」と称する。
この符号化・復号化システム51は、誤り訂正符号として、例えば、非特許文献1に開示されているLDPC Accumulate Codes(以下、「LDPCA符号」と称する)や、Sum LDPCA Codes(以下、「SLDPCA符号」と称する)を用いることができる。
なお、「LDPCA符号」及び「SLDPCA符号」は、非特許文献1に開示されているように、低密度パリティ検査符号(Low Density Parity Check Codes;以下、LDPC符号)の転送レート(Mbit/s)を柔軟に変更することができるように構成された誤り訂正符号である。
LDPCA符号は、LDPC符号に対してAcumulate処理を行い、その後に、間引き処理を行うことによって生成される。Acumulate処理を行わない通常のLDPC符号は、間引き処理を行うと、復号性能が低下し易い。これに対して、Acumulate処理を行ったLDPCA符号は、間引き処理を行っても、復号性能が低下し難い。このLDPCA符号は、転送レートを変更しても、高い復号性能を維持することができる。
SLDPCA符号は、そのLDPCA符号に対してSum処理を行った符号である。
なお、高い復号性能を実現する誤り訂正符号としては、IRA符号がある。IRA符号は、繰り返し符号とInterleaverとAcumulaterとを利用することにより、高い復号性能を実現している。これに対し、LDPCA符号は、LDPC符号に対してAcumulate処理を行うことにより、高い復号性能を維持したまま、転送レートの変更を可能にしている。
符号化・復号化システム51は、LDPCA符号及びSLDPCA符号が低密度パリティ検査符号の転送レートを柔軟に変更することができるため、LDPCA符号又はSLDPCA符号を誤り訂正符号として用いることにより、汎用性を向上させることができる。
D. Varodayan, A. Aaron, and B. Girod, "Rate−Adaptive Distributed Source Coding Using Low−Density Parity−Check Codes", IN: Proc, Asilomar Conference on Signals, Systems, and Computers, 2005, Pacific Grove, California, November 2005.
従来の符号化・復号化システム51は、例えば、以下の(1)〜(3)の要因により、間引き処理を行うための計算量が膨大になる、という課題があった。
(1)符号化装置60の間引きパターン選択部62は、外部から予め与えられた転送レートRに対応する間引きパターンPの選択処理を行う必要がある。
(2)符号化装置60の間引き部63は、間引きを行うか否かを判定する際に、間引きパターンPを参照する必要がある。
(3)符号化装置60の間引き部63は、間引きを行うか否かを判定する条件分岐処理を、誤り訂正符号Ecc1のすべてのビットに対して繰り返し行う必要がある。この繰り返し回数が、特に計算量を増やす原因となる。
したがって、従来の符号化・復号化システム51は、これらの(1)〜(3)の要因により、間引き処理を行うための計算量が膨大になる、という課題があった。この課題は、特に、分散型ビデオコーディング(Distributed Video Coding;以下、DVC)のように、符号化装置側の演算量を低減させた符号化・復号化システムで、間引き可能な誤り訂正符号を用いた場合に、特に顕著となる。
本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、間引き(抽出)処理を行うための計算量を軽減させる符号化装置、符号化装置での間引き(抽出)処理を行うための計算量を軽減させる復号化装置、これらの符号化装置と復号化装置とを有する符号化・復号化システム、及び、これらの符号化装置と復号化装置とをそれぞれ実現するプログラムを提供することを主な目的とする。
前記目的を達成するため、第1発明は、外部から入力された情報ビット列を符号化して誤り訂正符号を生成し、その誤り訂正符号を間引き転送レートで間引いて復号化装置に出力する符号化装置であって、複数の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいてビット順序を予め指定しておき、情報ビット列が入力された場合に、当該情報ビット列を誤り訂正符号化して誤り訂正符号を生成し、当該ビット順序に従って、当該誤り訂正符号の各ビットを順序指定誤り訂正符号として出力する順序指定誤り訂正符号化部と、前記順序指定誤り訂正符号化部から出力される前記順序指定誤り訂正符号から前記間引き転送レート分のビットを抽出して抽出後誤り訂正符号を生成し、当該抽出後誤り訂正符号を前記復号化装置に出力する符号抽出部とを備える構成とする。
この符号化装置は、複数の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいてビット順序が予め指定されている。そして、この符号化装置は、情報ビット列が入力された場合に、順序指定誤り訂正符号化部が、情報ビット列を誤り訂正符号化して誤り訂正符号を生成し、ビット順序に従って、誤り訂正符号の各ビットを順序指定誤り訂正符号として符号抽出部に出力する。そのため、この符号化装置は、(a)転送レートに対応する間引きパターンの選択処理をなくすことができる。
また、この符号化装置は、符号抽出部が、順序指定誤り訂正符号化部から順序指定誤り訂正符号が入力されると、順序指定誤り訂正符号から間引き転送レート分のビットを抽出して抽出後誤り訂正符号を生成し、抽出後誤り訂正符号を復号化装置に出力する。そのため、この符号化装置は、(b)間引きを行うか否かを判定する際の間引きパターンPの参照処理をなくすこと、及び、(c)間引きを行うか否かを判定する条件分岐処理を、誤り訂正符号Ecc1のすべてのビットに対して行うのではなく、間引き転送レートに基づいて順序指定誤り訂正符号の中から間引き転送レート分のビットを一括して間引く(抽出する)ことができる。
この符号化装置は、前記した(a)〜(c)の要因により、間引き処理を行うための計算量を軽減させることができる。
また、第2発明は、符号化装置から所定の転送レートで出力される抽出後誤り訂正符号を用いて、外部の誤りデータ提供手段又は符号化装置から出力される誤りデータを訂正することにより復号データを生成する復号化装置であって、前記所定の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいて前記抽出後誤り訂正符号を整列して、整列後誤り訂正符号を生成する整列部と、前記所定の転送レートと前記整列後誤り訂正符号とを用いて前記誤りデータを訂正して、前記復号データを生成する誤り訂正復号部とを備える構成とする。
この復号化装置は、第1発明に係る符号化装置によって生成された抽出後誤り訂正符号が入力されると、整列部が、間引きテーブルに基づいて抽出後誤り訂正符号を整列して、整列後誤り訂正符号を生成する。そして、誤り訂正復号部が、所定の転送レート(第1発明の間引き転送レート)と整列後誤り訂正符号とを用いて誤りデータを訂正することにより復号データを生成する。この復号化装置は、復号データを生成する際に、第1発明に係る符号化装置によって生成された抽出後誤り訂正符号を用いることができる。そのため、この復号化装置は、符号化装置での間引き処理を行うための計算量を軽減させることができる。
また、第3発明は、符号化・復号化システムであって、第1発明に係る符号化装置と、第2発明に係る復号化装置と、前記符号化装置から前記復号化装置に出力される抽出後誤り訂正符号の所定の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルを格納する間引きテーブル格納部とを備える構成とする。
この符号化・復号化システムは、第1発明に係る符号化装置と第2発明に係る復号化装置とを備えているため、符号化装置での間引き処理を行うための計算量を軽減させることができる。
また、第4発明は、コンピュータを、外部から入力された情報ビット列を符号化して誤り訂正符号を生成し、その誤り訂正符号を間引き転送レートで間引いて復号化装置に出力する符号化装置として機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、複数の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいてビット順序を予め指定しておき、情報ビット列が入力された場合に、当該情報ビット列を誤り訂正符号化して誤り訂正符号を生成し、当該ビット順序に従って、当該誤り訂正符号の各ビットを順序指定誤り訂正符号として出力する順序指定誤り訂正符号化部と、前記順序指定誤り訂正符号化部から出力される前記順序指定誤り訂正符号から前記間引き転送レート分のビットを抽出して抽出後誤り訂正符号を生成し、当該抽出後誤り訂正符号を前記復号化装置に出力する符号抽出部として機能させる構成とする。
このプログラムは、コンピュータにより第1発明に係る符号化装置を実現させることができる。
また、第5発明は、コンピュータを、符号化装置から所定の転送レートで出力される抽出後誤り訂正符号を用いて、外部の誤りデータ提供手段又は符号化装置から与えられる誤りデータを訂正して、復号データを生成する復号化装置として機能させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記所定の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいて前記抽出後誤り訂正符号を整列して、整列後誤り訂正符号を生成する整列部と、前記所定の転送レートと前記整列後誤り訂正符号とを用いて前記誤りデータを訂正して、前記復号データを生成する誤り訂正復号部として機能させる構成とする。
このプログラムは、コンピュータにより第2発明に係る復号化装置を実現させることができる。
第1発明によれば、間引き(抽出)処理を行うための計算量を軽減させる符号化装置を提供することができる。
また、第2発明によれば、符号化装置で間引き(抽出)処理を行うための計算量を軽減させる復号化装置を提供することができる。
また、第3発明によれば、符号化装置で間引き(抽出)処理を行うための計算量を軽減させる符号化・復号化システムを提供することができる。
また、第4発明によれば、コンピュータにより第1発明に係る符号化装置を実現するプログラムを提供することができる。
また、第5発明によれば、コンピュータにより第2発明に係る復号化装置を実現するプログラムを提供することができる。
実施形態に係る符号化・復号化システムの構成を示す図である。 実施形態に係る符号化・復号化システムの符号化装置側の動作を示す図である。 実施形態に係る符号化・復号化システムの復号化装置側の動作を示す図である。 実施形態に係る符号化・復号化システムによる間引き(抽出)処理の説明図である。 実施形態で用いる間引きテーブルの変更例を示す図である。 従来の符号化・復号化システムの構成を示す図である。 従来の符号化・復号化システムによる間引き処理の説明図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態(以下、「本実施形態」と称する)につき詳細に説明する。なお、各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
[実施形態]
<符号化・復号化システムの構成>
以下、図1を参照して、本実施形態に係る符号化・復号化システムの構成につき説明する。なお、図1は、本実施形態に係る符号化・復号化システムの構成を示す図である。図1は、DSC(分散型ソースコーディング)が利用された符号化・復号化システム1の構成を示している。
図1に示すように、符号化・復号化システム1は、符号化装置10、復号化装置20、及び、間引きテーブル格納部30を備えている。
符号化装置10は、外部から入力される情報ビット列データ(以下、「情報ビットS1」と称する)を誤り訂正符号化して誤り訂正符号Ecc1を順次生成する装置である。符号化装置10は、誤り訂正符号Ecc1に対して間引き(抽出)処理を実行することによって間引き転送レート(以下、「転送レートR」と称する)を変更することができる。
なお、情報ビットS1を誤り訂正符号化する手法(誤り訂正符号Ecc1を生成する手法)自体は、公知のものである。本実施形態では、符号化装置10は、誤り訂正符号Ecc1として、例えば、非特許文献1に開示されているLDPCA符号(LDPC Accumulate Codes)やSLDPCA符号(Sum LDPCA Codes)、又は、周知のTurbo符号を生成するものとして説明する。
ただし、符号化装置10は、従来の符号化装置60と異なり、(1)生成された誤り訂正符号Ecc1に対してビット順序を指定する機能、及び、(2)ビット順序が指定された誤り訂正符号Ecc1(以下、「順序指定誤り訂正符号ECC1」と称する)に対して先頭ビットから転送レートR分のビットを一括して間引き(抽出)して、間引き後誤り訂正符号(以下、「抽出後誤り訂正符号ECC2」と称する)を生成する機能を有している。
符号化装置10は、情報ビットS1と転送レートRと間引きテーブルTとがそれぞれ入力される図示せぬ複数の入力端子と、抽出後誤り訂正符号ECC2を符号化装置20に出力する図示せぬ出力端子とを備えている。情報ビットS1が入力される入力端子は、通信路等を通じて、外部の図示せぬ情報ビット提供手段と接続されている。転送レートRが入力される入力端子は、通信路等を通じて、外部の図示せぬ転送レート提供手段と接続されている。間引きテーブルTが入力される入力端子は、通信路等を通じて、間引きテーブル格納部30と接続されている。出力端子は、通信路等を通じて、復号化装置20と接続されている。
なお、転送レートRは、符号化・復号化システム1のユーザ又は符号化・復号化システム1の利用システムによって与えられる。例えば、利用システムがDVC用のシステムである場合に、図示せぬ転送レートRの計算装置(情報ビット提供手段)が符号化・復号化システム1の外部にあり、その計算装置が転送レートRを符号化・復号化システム1に与える。
復号化装置20は、符号化装置10によって生成された抽出後誤り訂正符号ECC2と復号化装置20の外部から予め与えられた転送レートRとを用いて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置10から与えられる誤りデータEを訂正して、復号データS2を生成する装置である。復号化装置20は、間引きテーブルTに基づいて、抽出後誤り訂正符号ECC2の並びを整列する機能を有している。
なお、誤りデータEは、図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置10によって生成され、復号化装置20に与えられる。この点については、公知であるので、詳細な説明を省略する。
誤りデータEは、DSCを利用する符号化・復号化システム1では、例えば、Side Information(副情報)が用いられる。「Side Information(副情報)」とは、誤りの含まれるデータ列、或いは、誤りの含まれるデータ列から生成された情報を意味している。「誤りの含まれるデータ列」は、信号処理でいうところの、誤りのある通信路を通して受信したデータに対応する。「誤りの含まれるデータ列」は、例えば、DVC(分散型ビデオコーディング)に利用する場合であれば、復号化装置20の図示せぬ予測画像生成手段から与えられる予測画像データとなる。
復号化装置20は、抽出後誤り訂正符号ECC2と転送レートRと間引きテーブルTと誤りデータEとがそれぞれ入力される図示せぬ複数の入力端子と、復号データS2を外部に出力する図示せぬ出力端子とを備えている。抽出後誤り訂正符号ECC2が入力される入力端子は、通信路等を通じて、符号化装置10と接続されている。転送レートRが入力される入力端子は、通信路等を通じて、外部の図示せぬ転送レート提供手段と接続されている。間引きテーブルTが入力される入力端子は、通信路等を通じて、間引きテーブル格納部30と接続されている。誤りデータEが入力される入力端子は、通信路等を通じて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置10と接続されている。出力端子は、通信路等を通じて、外部の図示せぬ復号データ利用手段と接続されている。
間引きテーブル格納部30は、各転送レートに対応する間引きパターンPを規定する間引きテーブルTを予め格納する格納手段である。間引きテーブルTは、低転送レート時に出力されるビットが高転送レート時にも出力されるように、構成されている。
間引きテーブル格納部30は、間引きパターンPを符号化装置10及び復号化装置20に出力する図示せぬ出力端子を備えている。出力端子は、通信路等を通じて、符号化装置10及び復号化装置20に接続されている。
(符号化装置の構成)
符号化装置10は、順序指定誤り訂正符号化部11、及び、符号抽出部12を有している。順序指定誤り訂正符号化部11及び符号抽出部12は、演算を実行する図示せぬCPU、制御プログラムを読み出し自在に予め格納する図示せぬROM、及び、CPUでの演算処理に使用するデータや演算処理によって生成されるデータを格納する図示せぬRAMによって構成されている。
順序指定誤り訂正符号化部11は、ビット順序が指定された誤り訂正符号Ecc1(順序指定誤り訂正符号ECC1)を生成する機能手段である。
順序指定誤り訂正符号化部11は、情報ビットS1と間引きテーブルTとがそれぞれ入力される図示せぬ複数の入力端子と、順序指定誤り訂正符号ECC1を符号抽出部12に出力する出力端子とを備えている。情報ビットS1が入力される入力端子は、通信路等を通じて、符号化装置10の外部の図示せぬ情報ビット提供手段と接続されている。間引きテーブルTが入力される入力端子は、通信路等を通じて、間引きテーブル格納部30と接続されている。また、出力端子は、符号抽出部12と接続されている。
順序指定誤り訂正符号化部11は、ビット順序指定部11A、及び、誤り訂正符号化部11Bを備えている。
ビット順序指定部11Aは、ビット順序テーブルFを生成する機能手段である。ビット順序テーブルFは、間引きテーブルTの中の各列ベクトル(縦方向のベクトル)に対して、出力ビットを意味する値「1」を多く含む列ベクトルに対応する誤り訂正符号Ecc1のビットが優先的に抽出後誤り訂正符号ECC2の前部に配置されるように、ビット順序を規定するテーブルである。
ビット順序指定部11Aは、誤り訂正符号化部11Bによって生成される誤り訂正符号Ecc1のビット順序を決定し、そのビット順序を表すビット順序テーブルFを生成する。ビット順序指定部11Aは、間引きテーブルTに基づいて、誤り訂正符号Ecc1のビット順序を決定する。ビット順序を決定する手法については、「誤り訂正符号の間引き(抽出)処理の詳細」の章で説明する。
ビット順序指定部11Aは、間引きテーブルT(複数の間引きパターンP)が入力される図示せぬ入力端子と、ビット順序テーブルFを出力する出力端子とを備えている。入力端子は、通信路等を通じて、間引きテーブル格納部30と接続されている。また、出力端子は、誤り訂正符号化部11Bと接続されている。
誤り訂正符号化部11Bは、符号化装置10の外部から入力される情報ビットS1を公知の手法で誤り訂正符号化して誤り訂正符号Ecc1を生成する機能手段である。ただし、この誤り訂正符号化部11Bは、ビット順序指定部11Aによって生成されたビット順序に基づいて、生成された誤り訂正符号Ecc1の順序を指定する機能を有している。
誤り訂正符号化部11Bは、情報ビットS1とビット順序テーブルFとがそれぞれ入力される図示せぬ複数の入力端子と、順序指定誤り訂正符号ECC1を符号抽出部12に出力する出力端子とを備えている。情報ビットS1が入力される入力端子は、通信路等を通じて、符号化装置10の外部の図示せぬ情報ビット提供手段と接続されている。ビット順序テーブルFが入力される入力端子は、ビット順序指定部11Aと接続されている。また、出力端子は、符号抽出部12と接続されている。
符号抽出部12は、誤り訂正符号化部11Bによって順序が指定された誤り訂正符号Ecc1(順序指定誤り訂正符号ECC1)に対して、先頭ビットから転送レートR分のビットを一括して間引き(抽出)処理を行って、間引き後誤り訂正符号(抽出後誤り訂正符号ECC2)を生成する機能手段である。
符号抽出部12は、順序指定誤り訂正符号ECC1と転送レートRとがそれぞれ入力される図示せぬ入力端子と、抽出後誤り訂正符号ECC2を復号化装置20に出力する出力端子とを備えている。順序指定誤り訂正符号ECC1が入力される入力端子は、順序指定誤り訂正符号化部11と接続されている。転送レートRが入力される入力端子は、通信路等を通じて、符号化装置10の外部の図示せぬ転送レート提供手段と接続されている。また、出力端子は、通信路等を通じて、復号化装置20と接続されている。
符号化装置10は、従来の符号化装置60と異なり、誤り訂正符号化部11Bが、生成された誤り訂正符号Ecc1を、メモリ領域(バッファ)に用意された後記する配列Aに格納する。その際に、誤り訂正符号Ecc1のaビット目の値が順序指定誤り訂正符号ECC1のbビット目に格納されることをビット順序テーブルFを用いてb=F(a)として表す場合に、誤り訂正符号化部11Bが、b=F(a)の関係を維持するように、ビット順序テーブルFに基づいて、生成された誤り訂正符号Ecc1のx番目に生成されたビットの値を、メモリ領域に用意された配列Aにおける誤り訂正符号Ecc1のx番目のビットに対応する位置F(x)に格納する。これにより、誤り訂正符号化部11Bは、誤り訂正符号Ecc1を整列する。
そして、誤り訂正符号化部11Bは、メモリ領域から整列後の誤り訂正符号を読み出し、読み出した整列後の誤り訂正符号を順序指定誤り訂正符号ECC1として符号抽出部12に出力する。
符号抽出部12は、誤り訂正符号化部11Bから順序指定誤り訂正符号ECC1が入力されると、順序指定誤り訂正符号ECC1の中の所定の位置(本実施形態では、先頭)から転送レートRビット分を抽出して、抽出後誤り訂正符号ECC2を取得し、抽出後誤り訂正符号ECC2を復号化装置20に出力する。
(復号化装置の構成)
復号化装置20は、整列部21、及び、誤り訂正復号部22を有している。整列部21及び誤り訂正復号部22は、演算を実行する図示せぬCPU、制御プログラムを読み出し自在に予め格納する図示せぬROM、及び、CPUでの演算処理に使用するデータや演算処理によって生成されるデータを格納する図示せぬRAMによって構成されている。
整列部21は、符号化装置10から抽出後誤り訂正符号ECC2が入力されると、間引きテーブル格納部30に格納されている間引きテーブルTに基づいて抽出後誤り訂正符号ECC2を整列して、整列後誤り訂正符号ECC3を生成する機能手段である。整列後誤り訂正符号ECC3は、従来の符号化・復号化システム51で用いられている間引き後誤り訂正符号Ecc2と同様の符号である。なお、抽出後誤り訂正符号ECC2を整列する手法については、「抽出後誤り訂正符号の整列処理の詳細」の章で説明する。
整列部21は、抽出後誤り訂正符号ECC2と間引きテーブルTとがそれぞれ入力される図示せぬ複数の入力端子と、整列後誤り訂正符号ECC3を誤り訂正復号部22に出力する出力端子とを備えている。抽出後誤り訂正符号ECC2が入力される入力端子は、通信路等を通じて、符号化装置10と接続されている。間引きテーブルTが入力される入力端子は、通信路等を通じて、間引きテーブル格納部30と接続されている。出力端子は、誤り訂正復号部22と接続される。
誤り訂正復号部22は、整列後誤り訂正符号ECC3(従来の符号化・復号化システム51で用いられている間引き後誤り訂正符号Ecc2と同様の符号)と外部から与えられる転送レートRとを用いて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置10から与えられる誤りデータEを訂正して、復号データS2を生成する機能手段である。なお、誤りデータEを提供する手法及び誤りデータEを訂正する手法(復号データS2を生成する手法)自体は、公知のものである。
誤り訂正復号部22は、整列後誤り訂正符号ECC3と転送レートRと誤りデータEとがそれぞれ入力される図示せぬ複数の入力端子と、復号データS2を出力する出力端子とを備えている。整列後誤り訂正符号ECC3が入力される入力端子は、整列部21と接続されている。転送レートRが入力される入力端子は、通信路等を通じて、復号化装置20の外部の図示せぬ転送レート提供手段と接続されている。誤りデータEが入力される入力端子は、通信路等を通じて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置10と接続されている。出力端子は、通信路等を通じて、復号化装置20の外部の図示せぬ復号データ利用手段と接続されている。
復号化装置20は、符号化装置10から抽出後誤り訂正符号ECC2が入力されると、整列部21が、各転送レートに対応する間引きテーブルTに基づいて抽出後誤り訂正符号ECC2を整列して、整列後誤り訂正符号ECC3を生成する。
そして、誤り訂正復号部22が、転送レートRと整列後誤り訂正符号ECC3とを用いて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置10から与えられる誤りデータEを公知の手法で訂正して、復号データS2を生成する。
<符号化・復号化システムの動作>
以下、図2A及び図2Bを参照して、符号化・復号化システム1の動作につき説明する。図2A及び図2Bは、それぞれ、実施形態に係る符号化・復号化システムの動作を示すフローチャートである。図2Aは、符号化装置10の動作を示しており、一方、図2Bは、復号化装置20の動作を示している。
なお、各装置は、図示せぬタイマによって計測された時間に基づいて動作する。また、各装置の動作は、各装置のROMに読み出し自在に予め格納された制御プログラムによって規定されており、各装置のCPUが制御プログラムを実行することによって実現する。また、装置間の通信は、受信側の装置が通信によって受信されたデータをメモリ領域(記憶部)に一旦格納し、その後に、データをメモリ領域から読み出すことによって、行われる。また、各データは、メモリ領域に読み出し自在に一旦格納されてから、その後の処理を行う所要の構成要素に出力される。以下、これらの点については、情報処理では常套手段であるので、その詳細な説明を省略する。
(符号化装置の動作)
符号化装置10は、通電されることによって、一連の動作を開始する。
符号化装置10は、図2Aに示すように、まず、ビット順序指定部11Aが、間引きテーブル格納部30から間引きテーブルTを読み出し、読み出された間引きテーブルT(以下、後記する間引きテーブルTbと区別する場合に、「間引きテーブルTa」と称する)とビット順序指定部11Aのメモリ領域に格納されている過去の間引き(抽出)処理で使用された間引きテーブルT(以下、間引きテーブルTaと区別する場合に、「間引きテーブルTb」と称する)とを比較し、間引きテーブルTが変更されているか否かを判定する(S105)。S105の判定で、間引きテーブルTが変更されていると判定された場合(“Yes”の場合)に、処理はS110に進み、一方、間引きテーブルTが変更されていないと判定された場合(“No”の場合)に、処理はS120に進む。
S105の判定で、間引きテーブルTが変更されていると判定された場合(“Yes”の場合)に、ビット順序指定部11Aは、間引きテーブル格納部30から読み出された間引きテーブルTに基づいて、誤り訂正符号Ecc1のビット順序を計算し、そのビット順序を表すビット順序テーブルFを生成する(S110)。ビット順序を決定する手法については、「誤り訂正符号の間引き(抽出)処理の詳細」の章で説明する。
S110の後、ビット順序指定部11Aは、間引きテーブル格納部30から読み出された間引きテーブルT、及び、S110で生成されたビット順序テーブルFをメモリ領域に保持する(S115)。ビット順序指定部11Aは、ステップS105で間引きテーブルTが変更されたと判定されるまで、このとき保持された間引きテーブルT及びビット順序テーブルFを保持し続ける。
S115の後、又は、S105の判定で間引きテーブルTが変更されていないと判定された場合(“No”の場合)に、ビット順序指定部11Aは、外部から情報ビット列データ(情報ビットS1)が入力されたか否かを判定する(S120)。S120の判定で、情報ビットS1が入力されたと判定された場合(“Yes”の場合)に、処理はS125に進み、一方、情報ビットS1が入力されていないと判定された場合(“No”の場合)に、処理はS105に戻る。
S120の判定で、情報ビットS1が入力されたと判定された場合(“Yes”の場合)に、ビット順序指定部11Aは、メモリ領域に保持されているビット順序テーブルFを誤り訂正符号化部11Bに出力する(S125)。
誤り訂正符号化部11Bは、ビット順序指定部11Aからビット順序テーブルFが入力されると、ビット順序テーブルFをメモリ領域に保持する(S130)。
次に、誤り訂正符号化部11Bは、誤り訂正符号Ecc1を格納するための配列Aをメモリ領域(バッファ)に用意する(S135)。そして、誤り訂正符号化部11Bは、外部から入力された情報ビットS1を公知の手法で誤り訂正符号化して誤り訂正符号Ecc1を生成し、メモリ領域に保持されているビット順序テーブルFに基づいて、メモリ領域に用意された配列Aにおける、生成された誤り訂正符号Ecc1の各ビットに対応するビット順序を特定する。
この後、誤り訂正符号化部11Bは、誤り訂正符号Ecc1の各ビットの値を、配列Aにおける誤り訂正符号Ecc1の各ビットに対応するビット順序の位置に格納する(S140)。これにより、誤り訂正符号化部11Bは、ビット順序テーブルFに従って、誤り訂正符号Ecc1を整列する。
誤り訂正符号化部11Bは、誤り訂正符号Ecc1の出力数分のビットの値を配列Aに格納し終えたら、配列Aに格納されたビット列を順序指定誤り訂正符号ECC1として符号抽出部12に出力する(S145)。
符号抽出部12は、誤り訂正符号化部11Bから順序指定誤り訂正符号ECC1が入力されると、順序指定誤り訂正符号ECC1の先頭ビットから転送レートR分の符号を一括して間引き(抽出)処理を行う(S150)。これにより、符号抽出部12は、抽出後誤り訂正符号ECC2を生成する。なお、転送レートRは、符号化装置10の外部から予め与えられている。この転送レートRは、ビット単位で指定されている。
符号抽出部12は、抽出後誤り訂正符号ECC2を生成すると、抽出後誤り訂正符号ECC2を復号化装置20に出力する(S155)。これにより、符号化装置10は、一連の処理を終了する。
(復号化装置の動作)
復号化装置20は、通電されることによって、一連の動作を開始する。
復号化装置20は、図2Bに示すように、まず、整列部21が、間引きテーブル格納部30から間引きテーブルTを読み出し、読み出された間引きテーブルTと整列部21のメモリ領域に格納されている過去の整列処理で使用された間引きテーブルTとを比較し、間引きテーブルTが変更されているか否かを判定する(S205)。S205の判定で、間引きテーブルTが変更されていると判定された場合(“Yes”の場合)に、処理はS210に進み、一方、間引きテーブルTが変更されていないと判定された場合(“No”の場合)に、処理はS220に進む。
S205の判定で、間引きテーブルTが変更されていると判定された場合(“Yes”の場合)に、整列部21は、間引きテーブル格納部30から読み出された間引きテーブルTに基づいて、抽出後誤り訂正符号ECC2から誤り訂正符号Ecc1を取得するためのビット順序を計算し、そのビット順序(以下、「逆ビット順序」と称する)を表す逆ビット順序テーブルF−1を生成する(S210)。なお、逆ビット順序テーブルF−1は、ビット順序テーブルFの逆置換テーブルである。逆ビット順序テーブルF−1は、まず、間引きテーブルTに基づいてビット順序テーブルFを計算し、そのビット順序テーブルFの各ビット順序と誤り訂正符号Ecc1の各ビット位置との関係を逆算することにより、得られる。
S210の後、整列部21は、間引きテーブル格納部30から読み出された間引きテーブルT、及び、S210で生成された逆ビット順序テーブルF−1をメモリ領域に保持する(S215)。整列部21は、ステップS205で間引きテーブルTが変更されたと判定されるまで、このとき保持された間引きテーブルT及び逆ビット順序テーブルF−1を保持し続ける。
S215の後、又は、S205の判定で間引きテーブルTが変更されていないと判定された場合(“No”の場合)に、整列部21は、符号化装置10から抽出後誤り訂正符号ECC2が入力されたか否かを判定する(S220)。S220の判定で、抽出後誤り訂正符号ECC2が入力されたと判定された場合(“Yes”の場合)に、処理はS225に進み、一方、抽出後誤り訂正符号ECC2が入力されていないと判定された場合(“No”の場合)に、処理はS205に戻る。
S220の判定で、抽出後誤り訂正符号ECC2が入力されたと判定された場合(“Yes”の場合)に、整列部21は、抽出後誤り訂正符号ECC2を格納するための配列Bをメモリ領域(バッファ)に用意する(S225)。そして、整列部21は、メモリ領域に保持されている逆ビット順序テーブルF−1に基づいて、メモリ領域に用意された配列Bにおける、符号化装置10から入力された抽出後誤り訂正符号ECC2の各ビットに対応するビット順序を特定し、抽出後誤り訂正符号ECC2の各ビットの値を、配列Bにおける抽出後誤り訂正符号ECC2の各ビットに対応するビット順序の位置に格納する(S230)。これにより、整列部21は、逆ビット順序テーブルF−1に従って、抽出後誤り訂正符号ECC2を整列する。
整列部21は、抽出後誤り訂正符号ECC2の全ビットの値を配列Bに格納し終えたら、値が格納されていないビットを詰めて、配列Bの全ビットを連結する(S235)。これにより、整列部21は、整列後誤り訂正符号ECC3を生成する。
整列部21は、整列後誤り訂正符号ECC3を生成すると、生成された整列後誤り訂正符号ECC3を誤り訂正復号部22に出力する(S240)。
誤り訂正復号部22は、整列部21から整列後誤り訂正符号ECC3が入力されると、復号化装置20の外部から予め与えられた転送レートRと整列後誤り訂正符号ECC3とを用いて、外部の図示せぬ誤りデータ提供手段又は符号化装置10から与えられる誤りデータEを公知の手法で訂正して、復号データS2を生成し(S245)、復号データS2を外部に出力する(S250)。これにより、復号化装置20は、一連の処理を終了する。なお、復号データS2は、訂正後の誤り情報Eのみからなるデータである。
<誤り訂正符号の間引き(抽出)処理の詳細>
以下、図3を参照して、本実施形態で行われる誤り訂正符号Ecc1の間引き(抽出)処理の詳細につき説明する。図3は、実施形態に係る符号化・復号化システムによる間引き(抽出)処理の説明図である。図3は、8ビットの誤り訂正符号Ecc1(図1参照)の間引き(抽出)処理に用いるビット順序テーブルFの構成を表している。ビット順序テーブルFは、間引きテーブルTに基づいて、ビット順序指定部11Aによって生成される。間引きテーブルTの中で、値「0」は、間引きビットを表しており、一方、値「1」は、出力ビットを表している。
まず、図2Aに示すS110で、ビット順序指定部11Aが、ビット順序テーブルFを生成する。このとき、ビット順序指定部11Aは、誤り訂正符号Ecc1の中の低転送レートで出力されるビットが抽出後誤り訂正符号ECC2のビット列の前部に配置されるように、ビット順序テーブルFを生成する。つまり、ビット順序指定部11Aは、間引きテーブルTの出力ビットを意味する値「1」の数が多い列ベクトルに対応する誤り訂正符号Ecc1のビットが、優先的に抽出後誤り訂正符号ECC2のビット列の前部に配置されるように、ビット順序テーブルFを生成する。
例えば、間引きテーブルTが、図3に示す構成となっているものとする。ビット順序指定部11Aは、誤り訂正符号化部11Bから符号抽出部12に出力される順序指定誤り訂正符号ECC1の各ビット位置に任意のインデックスを割り当て、誤り訂正符号Ecc1の中の低転送レートで出力されるビットが優先的にインデックスの値の小さいビット位置に配置されるようにビット順序を決定し、そのビット順序を表すビット順序テーブルFを生成する。
例えば、図3の場合は、順序指定誤り訂正符号ECC1の各ビット位置に、先頭のビット位置から順にインデックスを割り当てている。ここで、インデックスとは、順序指定誤り訂正符号ECC1のビット位置を指し示す値である。そのため、本実施形態は、インデックスを、順序指定誤り訂正符号ECC1の先頭のビット位置から順に割り当てるものに限らない。すなわち、本実施形態は、例えば、インデックスを順序指定誤り訂正符号ECC1の最後尾から割り当てることも含む。
図3に示す例で、誤り訂正符号Ecc1の各ビットを、対応する列ベクトルに値「1」の数の多い順に序列化すると、誤り訂正符号Ecc1の1ビット目が「8」番目となり、誤り訂正符号Ecc1の2ビット目が「4」番目となり、誤り訂正符号Ecc1の3ビット目が「6」番目となり、誤り訂正符号Ecc1の4ビット目が「2」番目となり、誤り訂正符号Ecc1の5ビット目が「7」番目となり、誤り訂正符号Ecc1の6ビット目が「3」番目となり、誤り訂正符号Ecc1の7ビット目が「5」番目となり、誤り訂正符号Ecc1の8ビット目が「1」番目となる。ビット順序指定部11Aは、この順序で各ビット位置にビット順序を割り当てて、ビット順序テーブルFを生成する。
その結果、誤り訂正符号Ecc1のaビット目の値が、順序指定誤り訂正符号ECC1のbビット目に格納されることを、ビット順序テーブルFを用いて、b=F(a)として表すものとすると、ビット順序テーブルFは、「8=F(1),4=F(2),6=F(3),2=F(4),7=F(5),3=F(6),5=F(7),1=F(8)」の関係を満たす。
なお、低転送レートで出力される誤り訂正符号Ecc1のビットに小さなビット順序を割り当てることができるのは、間引きテーブルTが、低転送レートで出力されるビットを高転送レートの場合にも必ず出力されるように構成されているからである。例えば、間引きテーブルTは、ある転送レートR1で出力される符号は、R2>R1を満たす任意の転送レートR2の場合でも出力されるように構成されている。
この後、誤り訂正符号化部11Bは、情報ビットS1が入力されると、図2Aに示すS140で、入力された情報ビットS1を誤り訂正符号化して、誤り訂正符号Ecc1を生成する。そして、誤り訂正符号Ecc1のaビット目の値が順序指定誤り訂正符号ECC1のbビット目に格納されることをビット順序テーブルFを用いてb=F(a)として表す場合に、誤り訂正符号化部11Bは、b=F(a)の関係を維持するように、メモリ領域に保持されているビット順序テーブルFに基づいて、誤り訂正符号Ecc1の各ビットの値を、メモリ領域に用意された配列Aにおける誤り訂正符号Ecc1の各ビットに対応するビット順序の位置に格納する。つまり、誤り訂正符号Ecc1のaビット目の値は、ビット順序テーブルFに基づいて、順序指定誤り訂正符号ECC1においてインデックスF(a)が割り当てられたビット位置に対応する配列Aの位置に格納される。
したがって、誤り訂正符号化部11Bは、例えば、誤り訂正符号Ecc1のx番目に生成されたビットの値を、配列Aにおける誤り訂正符号Ecc1のx番目のビットに対応する位置F(x)に格納する。
これにより、誤り訂正符号化部11Bは、誤り訂正符号Ecc1のビット順序を指定する。この誤り訂正符号化部11Bは、従来の符号化装置60で用いられている誤り訂正符号化部61(図5参照)と比較すると、この点で相違している。
誤り訂正符号化部11Bは、図2Aに示すS145で、メモリ領域に格納された誤り訂正符号Ecc1を順序指定誤り訂正符号ECC1として符号抽出部12に出力する。
符号抽出部12は、誤り訂正符号化部11Bから順序指定誤り訂正符号ECC1が入力されると、図2Aに示すS150で、順序指定誤り訂正符号ECC1の先頭ビットから転送レートR分の符号を一括して間引き(抽出)処理を行う。つまり、符号抽出部12は、順序指定誤り訂正符号ECC1の中から、転送レート分のビットを、インデックスの値が最小のビット位置のビットから順に抽出する。
例えば、符号抽出部12は、転送レートRの値が「3」となっている場合で、かつ、順序指定誤り訂正符号ECC1の値が「01010101」となっている場合に、先頭の3ビット分の符号である「010」を抽出する。符号化装置10は、このようにして誤り訂正符号Ecc1の間引き(抽出)処理を行う。
この後、符号抽出部12は、図2Aに示すS155で、抽出された符号を抽出後誤り訂正符号ECC2として復号化装置20に出力する。
(誤り訂正符号の間引き(抽出)処理についての補足)
従来の符号化装置60は、情報ビットS1を誤り訂正符号化する度に、間引きテーブルTの中から転送レートRに対応する間引きパターンPを選択し(読み出し)、その間引きパターンPに従って、間引き処理を行う。
これに対し、本実施形態に係る符号化装置10は、情報ビットS1を誤り訂正符号化する度に行われていた間引きパターンPの選択処理が不要になる。
例えば、順序指定誤り訂正符号ECC1のビット列が010101であるものとする。このビット列は、前部にあるビットほど、低転送レートでも出力すべきビットとなっている。符号化装置10のビット順序指定部11Aは、ビット列がこのような関係になるように、ビット順序を指定する。符号抽出部12は、例えば転送レートが「5」となっている場合に、順序指定誤り訂正符号ECC1から、先頭の5ビット分の符号「01010」を抽出する。また、符号抽出部12は、例えば転送レートが「3」となっている場合に、順序指定誤り訂正符号ECC1から、先頭の3ビット分の符号「010」を抽出する。このように、符号化装置10は、間引きパターンPの選択処理を行わない。ただし、符号化装置10は、ビット順序テーブルFの計算処理を行う必要がある。しかしながら、その計算処理は、間引きテーブルTが変更された場合だけである。
図4は、実施形態で用いる間引きテーブルの変更例を示す図である。図4(a)は、変更前の間引きテーブルTの構成を示しており、図4(b)は、変更後の間引きテーブルTの構成を示している。図4は、4ビットの間引きテーブルTの構成を表している。図4に示す例では、間引きテーブルTは、変更前と変更後とで、2ビット目と3ビット目とが入れ替えられた構成となっている。
間引きテーブルTの変更は、符号化・復号化システム1の開発者又はユーザが、利用中の間引きテーブルTよりも好ましい間引き処理結果を得ることができる間引きテーブルを見つけた場合に、開発者又はユーザによって行われる。
なお、符号化装置10は、転送レートRを、順序指定誤り訂正符号ECC1の中から抽出後誤り訂正符号ECC2を抽出するビットの数を決めるために用いている。そのため、仮に転送レートRが変更されても、順序指定誤り訂正符号ECC1のビット順序は、変化しない。順序指定誤り訂正符号ECC1のビット順序は、間引きテーブル格納部30に格納されている間引きテーブルTが変更された場合にのみ、変化する。したがって、符号化装置10は、たとえ転送レートRが変更されても、ビット順序テーブルFの計算処理を行う必要がない。
<抽出後誤り訂正符号の整列処理の詳細>
以下、本実施形態で行われる抽出後誤り訂正符号ECC2の整列処理の詳細につき説明する。
まず、図2Bに示すS210で、整列部21が、逆ビット順序テーブルF−1を生成する。このとき、整列部21は、まず、符号化装置10のビット順序指定部11Aと同様に、間引きテーブルTに基づいてビット順序テーブルFを生成する。そして、整列部21は、そのビット順序テーブルFの各ビット順序と誤り訂正符号Ecc1の各ビット位置との関係を逆算することにより、逆ビット順序テーブルF−1を生成する。
この後、整列部21は、符号化装置10から抽出後誤り訂正符号ECC2が入力されると、図2Bに示すS225で、配列Bをメモリ領域に用意する。このとき、整列部21は、図3に示す間引きテーブルTが8ビットの誤り訂正符号Ecc1を間引くためのテーブルであるので、配列Bの要素数を8個用意する。ただし、配列Bの各要素は、抽出後誤り訂正符号ECC2が8ビットとは限らないので、要素のすべてに値が格納されるとは限らない。
次に、整列部21は、図2Bに示すS230で、抽出後誤り訂正符号ECC2のcビット目の値を配列Bのd番目の要素に格納する。このとき、整列部21は、ビット順序テーブルFの逆置換テーブルである逆ビット順序テーブルF−1を用いて、d=F−1(c)によって「d」を求め、d=F−1(c)の関係を維持するように、抽出後誤り訂正符号ECC2の各ビットの値を配列Bに格納する。
整列部21は、抽出後誤り訂正符号ECC2の全ビットの値を配列Bに格納し終えたら、図2Bに示すS235で、値が格納されていない要素を詰めて、配列Bの全要素を連結し、新たなビット列を生成する。この新たに生成されたビット列が、整列後誤り訂正符号ECC3となる。復号化装置20は、このようにして抽出後誤り訂正符号ECC2の整列処理を行う。
この後、整列部21は、図2Bに示すS240で、整列後誤り訂正符号ECC3を誤り訂正復号部22に出力する。
誤り訂正復号部22は、整列部21から整列後誤り訂正符号ECC3が入力されると、図2Bに示すS245で、復号化装置20の外部から予め与えられた転送レートRと整列後誤り訂正符号ECC3とを用いて、外部の誤りデータ提供手段又は符号化装置10から与えられる誤りデータEを公知の手法で訂正して、復号データS2を生成する。そして、誤り訂正復号部22は、図2Bに示すS250で、復号データS2を外部に出力する。
このような符号化・復号化システム1は、従来、情報ビットS1を誤り訂正符号化する度に行われていた間引きパターンPの選択処理が不要になる。ただし、符号化装置10は、ビット順序テーブルFの計算処理を行う必要がある。しかしながら、その計算処理は、間引きテーブルTが変更された場合だけである。そのため、符号化・復号化システム1は、計算量を削減することができる。
さらに、符号化・復号化システム1では、間引き処理が、ビット列の先頭ビットから転送レート分の符号を抽出するだけである。そのため、符号化・復号化システム1は、全ビットに対して間引き処理を行うか否かを判定する条件分岐処理を行う必要がなくなる。これによっても、符号化・復号化システム1は、計算量を削減することができる。
以上の通り、本発明に係る符号化・復号化システム1によれば、従来の符号化・復号化システム51と比較すると、(a)転送レートRに対応する間引きパターンPの選択処理をなくしたこと、(b)間引きを行うか否かを判定する際の間引きパターンPの参照処理をなくしたこと、及び、(c)間引きを行うか否かを判定する条件分岐処理を、誤り訂正符号Ecc1のすべてのビットに対して行うのではなく、転送レートRに基づいて順序指定誤り訂正符号ECC1(すなわち、整列後の誤り訂正符号Ecc1)の中の先頭から転送レートR分のビットを一括して間引く(抽出する)ことができ、これら(a)〜(c)の要因により、符号化装置10での間引き処理を行うための計算量を軽減させることができる。
本発明は、前記した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や変形を行うことができる。
例えば、本実施形態では、符号化装置10は、誤り訂正符号Ecc1として、LDPCA符号やSLDPCA符号、又は、Turbo符号を用いている。しかしながら、誤り訂正符号Ecc1は、間引き処理によって転送レートRを変更できるという特徴を持つ符号であればよく、LDPCA符号やSLDPCA符号、又は、Turbo符号に限るものではない。符号化装置10は、任意の間引きテーブルTに特化した誤り訂正符号プログラムを利用して、誤り訂正符号Ecc1を生成する構成であってもよい。
また、例えば、ビット順序テーブルFは、高転送レートでのみ出力するビット(すなわち、転送レートR1,R2がR2=(R1+1)の関係を満たす場合に、R2では出力され、R1では出力されないビット)を優先的にビット列の前部(又は、後部)に配置される構成にすることもできる。この場合、符号抽出部12は、インデックスの値が最大のビット位置のビットから順に抽出する構成になる。
また、例えば、本実施形態では、符号化装置10の符号抽出部12及び復号化装置20の整列部21は、ビット単位の転送レートが入力されているが、ビット単位の入力に限らない。例えば、本発明は、転送レートRが1増加する度に、転送ビット数を任意ビット(例えば、1ビットや8ビット)増加させるシステムにも適用できる。
また、例えば、本実施形態では、符号化・復号化システム1は、間引きテーブル格納部30が、通信路等を通じて符号化装置10及び復号化装置20に接続されている。しかしながら、符号化・復号化システム1は、2つの等価な間引きテーブル格納部30が符号化装置10及び復号化装置20のそれぞれに付随して設けられた構成であってもよい。
また、例えば、本実施形態では、ビット順序指定部11Aは、インデックスを、順序指定誤り訂正符号ECC1の先頭のビット列から順に割り当てている。しかしながら、ビット順序指定部11Aは、インデックスを、順序指定誤り訂正符号ECC1の任意のビット位置に割り当てることもできる。
例えば、ビット順序指定部11Aは、インデックスを、順序指定誤り訂正符号ECC1の最後尾のビット列から順に割り当てることもできる。この場合、符号抽出部12は、順序指定誤り訂正符号ECC1の最後尾のビットから転送レート分の符号を抽出する構成となる。
また、例えば、ビット順序指定部11Aは、図3に示すように、インデックスをiとして、順序指定誤り訂正符号ECC1のビット位置をbとした場合に、ビット順序テーブルFを用いて、i=F(b)となるようにインデックスを割り当てることもできる。この場合、符号抽出部12は、順序指定誤り訂正符号ECC1の中から、転送レート分のビットを、インデックスの値が最小のビット位置のビットから順に抽出する構成となる。
1 符号化・復号化システム
10 符号化装置
11 順序指定誤り訂正符号化部
11A ビット順序指定部
11B 誤り訂正符号化部
12 符号抽出部
20 復号化装置
21 整列部
22 誤り訂正復号部
30 間引きテーブル格納部
E 誤りデータ
Ecc1 誤り訂正符号
Ecc2 間引き後誤り訂正符号
ECC1 順序指定誤り訂正符号
ECC2 抽出後誤り訂正符号
ECC3 整列後誤り訂正符号
F ビット順序テーブル
P 間引きパターン
R 転送レート
S1 情報ビット
S2 復号データ
T 間引きテーブル

Claims (17)

  1. 外部から入力された情報ビット列を符号化して誤り訂正符号を生成し、その誤り訂正符号を間引き転送レートで間引いて復号化装置に出力する符号化装置において、
    複数の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいてビット順序を予め指定しておき、情報ビット列が入力された場合に、当該情報ビット列を誤り訂正符号化して誤り訂正符号を生成し、当該ビット順序に従って、当該誤り訂正符号の各ビットを順序指定誤り訂正符号として出力する順序指定誤り訂正符号化部と、
    前記順序指定誤り訂正符号化部から出力される前記順序指定誤り訂正符号から前記間引き転送レート分のビットを抽出して抽出後誤り訂正符号を生成し、当該抽出後誤り訂正符号を前記復号化装置に出力する符号抽出部とを備える
    ことを特徴とする符号化装置。
  2. 請求項1に記載の符号化装置において、
    前記間引きテーブルによって規定された各間引きパターンは、低転送レートで出力するビットが、高転送レートでも出力するビットとして規定されている
    ことを特徴とする符号化装置。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の符号化装置において、
    前記順序指定誤り訂正符号化部は、
    前記間引きテーブルに基づいて前記ビット順序を指定するビット順序指定部と、
    前記情報ビット列が入力された場合に、前記情報ビット列を誤り訂正符号化して前記誤り訂正符号を生成し、前記ビット順序に従って、前記誤り訂正符号の各ビットを前記順序指定誤り訂正符号として順に前記符号抽出部に出力する誤り訂正符号化部とを備える
    ことを特徴とする符号化装置。
  4. 請求項3に記載の符号化装置において、
    前記ビット順序指定部は、前記誤り訂正符号化部から前記符号抽出部に出力される前記順序指定誤り訂正符号に対して、各ビット位置にインデックスを割り当て、低転送レートで出力されるビットの方が高転送レートで出力されるビットよりも小さいインデックスが割り当てられた位置に配置されるようにビット順序を決定して、
    前記誤り訂正符号化部は、前記順序指定誤り訂正符号の各ビット位置に割り当てられたインデックスと前記ビット順序とに従って、前記誤り訂正符号の各ビットを前記順序指定誤り訂正符号として順に前記符号抽出部に出力し、
    前記符号抽出部は、前記順序指定誤り訂正符号の中から、前記間引き転送レート分のビットを、前記インデックスの値が最小のビット位置のビットから順に抽出する
    ことを特徴とする符号化装置。
  5. 請求項3に記載の符号化装置において、
    前記ビット順序指定部は、前記誤り訂正符号化部から前記符号抽出部に出力される前記順序指定誤り訂正符号に対して、各ビット位置にインデックスを割り当て、高転送レートでのみ出力されるビットの方が低転送レートで出力されるビットよりも小さいインデックスが割り当てられた位置に配置されるようにビット順序を決定して、
    前記誤り訂正符号化部は、前記順序指定誤り訂正符号の各ビット位置に割り当てられたインデックスと前記ビット順序とに従って、前記誤り訂正符号の各ビットを前記順序指定誤り訂正符号として順に前記符号抽出部に出力し、
    前記符号抽出部は、前記順序指定誤り訂正符号の中から、前記間引き転送レート分のビットを、前記インデックスの値が最大のビット位置のビットから順に抽出する
    ことを特徴とする符号化装置。
  6. 請求項4又は請求項5に記載の符号化装置において、
    前記ビット順序指定部は、前記インデックスを、先頭のビットから順に割り当てる
    ことを特徴とする符号化装置。
  7. 請求項4又は請求項5に記載の符号化装置において、
    前記ビット順序指定部は、前記インデックスを、最後尾のビットから順に割り当てる
    ことを特徴とする符号化装置。
  8. 符号化装置から所定の転送レートで出力される抽出後誤り訂正符号を用いて、外部の誤りデータ提供手段又は符号化装置から与えられる誤りデータを訂正することにより復号データを生成する復号化装置において、
    前記所定の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいて前記抽出後誤り訂正符号を整列して、整列後誤り訂正符号を生成する整列部と、
    前記所定の転送レートと前記整列後誤り訂正符号とを用いて前記誤りデータを訂正して、前記復号データを生成する誤り訂正復号部とを備える
    ことを特徴とする復号化装置。
  9. 請求項8に記載の復号化装置において、
    前記誤りデータは、予測画像データを含む副情報である
    ことを特徴とする復号化装置。
  10. 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の符号化装置と、
    請求項8又は請求項9に記載の復号化装置と、
    前記符号化装置から前記復号化装置に出力される抽出後誤り訂正符号の所定の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルを格納する間引きテーブル格納部とを備える
    ことを特徴とする符号化・復号化システム。
  11. 請求項10に記載の符号化・復号化システムにおいて、
    前記符号化装置は、前記誤り訂正符号に対して抽出処理を実行することによって転送レートを変更する
    ことを特徴とする符号化・復号化システム。
  12. 請求項11に記載の符号化・復号化システムにおいて、
    前記符号化装置は、前記誤り訂正符としてLDPCA符号を生成する
    ことを特徴とする符号化・復号化システム。
  13. 請求項11に記載の符号化・復号化システムにおいて、
    前記符号化装置は、前記誤り訂正符としてSLDPCA符号を生成する
    ことを特徴とする符号化・復号化システム。
  14. 請求項11に記載の符号化・復号化システムにおいて、
    前記符号化装置は、前記誤り訂正符としてTurbo符号を生成する
    ことを特徴とする符号化・復号化システム。
  15. 請求項10乃至請求項14のいずれか一項に記載の符号化・復号化システムにおいて、
    前記符号化装置は、転送レートが1増加する度に、転送ビット数を任意ビット増加させる
    ことを特徴とする符号化・復号化システム。
  16. コンピュータを、外部から入力された情報ビット列を符号化して誤り訂正符号を生成し、その誤り訂正符号を間引き転送レートで間引いて復号化装置に出力する符号化装置として機能させるプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    複数の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいてビット順序を予め指定しておき、情報ビット列が入力された場合に、当該情報ビット列を誤り訂正符号化して誤り訂正符号を生成し、当該ビット順序に従って、当該誤り訂正符号の各ビットを順序指定誤り訂正符号として出力する順序指定誤り訂正符号化部と、
    前記順序指定誤り訂正符号化部から出力される前記順序指定誤り訂正符号から前記間引き転送レート分のビットを抽出して抽出後誤り訂正符号を生成し、当該抽出後誤り訂正符号を前記復号化装置に出力する符号抽出部として機能させる
    ことを特徴とするプログラム。
  17. コンピュータを、符号化装置から所定の転送レートで出力される抽出後誤り訂正符号を用いて、外部の誤りデータ提供手段又は符号化装置から与えられる誤りデータを訂正して、復号データを生成する復号化装置として機能させるプログラムであって、
    前記コンピュータを、
    前記所定の転送レートに対応する間引きパターンを規定する間引きテーブルに基づいて前記抽出後誤り訂正符号を整列して、整列後誤り訂正符号を生成する整列部と、
    前記所定の転送レートと前記整列後誤り訂正符号とを用いて前記誤りデータを訂正して、前記復号データを生成する誤り訂正復号部として機能させる
    ことを特徴とするプログラム。
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