JP2011259345A - 符号化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＰＣＭ処理とＰＣＭ処理を自動的に切り替える機能を有しつつ、符号化に要する時間を短縮する。
【解決手段】 差分値候補生成手段４は、直前の画素データdi(n-1)に量子化、逆量子化を施して算出されたＰＣＭ用予測値データ候補と画素データdi(n)の差分値によりＰＣＭ用差分値データ候補did_A(n)を算出し、di(n-1)とdi(n)の差分値によりＤＰＣＭ用差分値データ候補did_B(n)を算出する。差分値選択手段５は、直前の符号化モードM(n-1)の値に応じてdid_A(n)とdid_B(n)の一方を差分値データdid(n)として選択し、この値の大小に基づいて符号化モード決定手段１２が符号化モードM(n)を決定する。符号化対象決定手段は、M(n)に応じてdid(n)とdi(n)のうちの一方を符号化対象データdiy(n)として決定し、量子化手段１４においてこれを量子化する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像メモリやバスのインターフェースに組み込んで画像メモリ容量やアクセスバンド幅を削減するために適した符号化装置に関する。

近年の急速な半導体技術の発展や画像データの高精細化に伴って、デバイスやシステムが処理すべき画像データ量は爆発的に増加の一途をたどっている。一方で、画像情報処理を行うに際しては、多くの場合、処理途中の中間画像データを一時的に保持する必要がある。

画像情報処理装置では、一般的にメモリインターフェースやバスを通じて内部バッファや外部メモリに画像データを格納する。しかし、例えば、毎秒６０枚送信される３０ｂｉｔのフル・ハイビジョン画像を１画面当たり３画面分の中間画像データをメモリに保持しつつ処理する場合には、1920 (pixel) × 1080 (pixel) × 60 (枚) × 30 (bit) × 3 (画面) × 2 （回数（read・write））= 約 22.4 G bit／秒のデータ転送能力と1920 (pixel) × 1080 (pixel) × 30 (bit) × 3 (画面) = 約 186 M bitsのメモリ容量が必要になり、現実的な回路での実現が困難になりつつある。そのため、メモリに格納するデータ量の削減が非常に重要となっている。

データ量を削減する方法の一つとして、画像データに対して符号化処理を行う方法がある。このような符号化の方法として、従来、ＰＣＭ（Pulse Code Modulation：パルス符号変調）とＤＰＣＭ（Differential Pulse Code Modulation：差分パルス符号変調）がある。

ＰＣＭは、信号を一定時間ごとに標本化し、定められたビット数の整数値に量子化する手法であり、本来はアナログデータをディジタルデータに変換する方法であるが、ディジタルデータを圧縮するためにも適用できる。また、ＤＰＣＭは標本化された値をそのまま符号化するのではなく、予測画像の信号値との差分を符号化する予測符号化手法である。また、局所的な画像の複雑度などの情報を用いて量子化ステップを適応的に変化させる適応ＤＰＣＭ（ADPCM, Adaptive DPCM）手法がＤＰＣＭ手法の改良として提案されている。

その他にも、さまざまな画像圧縮技術が提案されている。例えば、ハフマン符号化などの可変長符号化方法は特に可逆変換としてさまざまな圧縮手法の一部に取り入れられており、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform：離散コサイン変換）に代表される直交変換などを用いた複雑な処理技術はＪＰＥＧやＭＰＥＧなど高圧縮率を目標とした画像圧縮アルゴリズム中に取り入れられている。

ところで、画像メモリインターフェースを対象とした画像圧縮は、小さい符号化遅延で、画素データに対して固定長符号であるという制約の下で、圧縮による画質劣化をできるだけ小さくすることが望ましい。なぜなら、符号化遅延が大きいと、後段の処理においてメモリに格納した中間画像データを利用可能な状態にするために必要な時間が伸び、これによって処理時間が増大してしまうからである。また、各画素データに対する圧縮後の符号化データの符号長が固定化されていないと、各画素データに対する符号化データがどのアドレスに格納されているかを管理したり、アクセスごとに再計算したりする必要が生じるからである。

ＤＰＣＭ手法やＡＤＰＣＭ手法などの予測符号化手法は、符号化遅延が小さく、画像データを画素毎に固定長で符号化することができる。しかし、固定長で符号化すべく、差分の小さい箇所での符号化に必要なビット数と同数のビット数で画像エッジのように差分が大きい箇所を符号化すると、画質劣化が生じ易くなるという問題がある。逆に、画質劣化を防止すべく、差分が大きい箇所での符号化に必要なビット数と同数のビット数で符号化を行うと、差分の小さい箇所では必要以上に大きなビット数で符号化がされることとなり、全体として符号化後のビット数が増加してしまう。

また、ＰＣＭ手法では階調値をそのまま量子化するため、近接する画素間の画素データの差分の再現性が乏しく、画像のニュアンスが欠如して画質劣化が生じてしまう。

このような背景の下、本出願人は、下記特許文献１において、ＰＣＭ処理とＤＰＣＭ処理を適宜切り替えながら符号化を行う装置を開示している。

図３は、特許文献１に開示された符号化装置の概略構成を示すブロック図である。符号化装置１０１は、入力端子ｉｔ１、減算器１１、符号化モード決定手段１２、符号化対象決定手段１３、量子化手段１４、固定長符号生成手段１５、予測値生成手段１６、バッファ１７、出力端子ｏｔ１を備える。

入力端子ｉｔ１は、符号化を行う対象となる画素データdiの入力を受け付ける端子である。以下では、入力端子ｉｔ１に入力された画素データdiを「入力画素データdi」と総称する。

入力画素データdiは、減算器１１並びに符号化対象決定手段１３に送出される。減算器１１は、入力画素データdiと、予測値生成手段１６から出力された予測値データdipとの差分値データdidを算出し、その結果を符号化モード決定手段１２、及び符号化対象決定手段１３に出力する。

符号化モード決定手段１２は、減算器１１から入力された差分値データdidに基づいて、１ビットの符号化モードＭを決定し、バッファ１７において一時的に保持する。

符号化対象決定手段１３は、バッファ１７に保持された符号化モードＭに基づいて、実際に符号化を行う対象となるデータ（符号化対象データdiy）を決定し、量子化手段１４に出力する。より具体的には、差分値データdidがある閾値Thより小さい場合には符号化対象データdiyを差分値データdidとし、前記閾値Thより大きい場合には符号化対象データdiyを入力画素データdiとする。

量子化手段１４は、バッファ１７に保持された符号化モードＭに応じた方法により、符号化対象データdiyに対して２^m階調で（ｍは自然数）量子化処理を施し、符号長ｍビットの量子化データdizを固定長符号生成手段１５、及び予測値生成手段１６に出力する。固定長符号生成手段１５は、バッファ１７に保持された符号化モードＭ、及び量子化データdizに基づいて、固定長符号dqを生成し、出力端子ｏｔ１より出力する。予測値生成手段１６は、固定長符号dqから量子化データdizを抽出し、これに対して逆量子化処理を行うことで直前の画素データを復元し、予測値データdipとして減算器１１に出力する。

以上のように、上記装置１０１では、差分値データdidがある閾値Thより小さい場合はＤＰＣＭで符号化し、閾値Thより大きい場合はＰＣＭで符号化する。このように、入力画素データdiと予測値データdipの差分値didの大小によって符号化の手段を切り替えることにより、差分値に適した符号化が可能となり、データの劣化を防ぎつつデータの圧縮を行うことができる。

特開２０１０−４５１４号公報

上述した特許文献１の記載の方法によれば、符号化対象となっている入力画素データ（対象画素データ）に対する符号化処理を行うためには、ＰＣＭ処理かＤＰＣＭ処理のどちらの処理を行うかを決定する必要がある。そして、このためには、減算器１１において、対象画素データとの差分演算を行う対象である予測値データdipを算出する必要がある。

そして、この予測値データdipは、前回の処理で作成された量子化データ、すなわち、対象画素データの直前の画素データ（基準画素データ）が量子化されたデータを復元することで生成される。このため、演算のフローとして、量子化手段１４から予測値生成手段１６を介して減算器１１に戻るフィードバックが要求される。このため、処理系を全て直列に接続することができず、処理速度を向上させるという観点からはネックとなる。

図４を参照してより具体的に説明する。ｎ番目の入力画素データをdi(n)と表記した場合、この入力画素データに対する符号化対象データdiy(n)を決定するに際しては、差分値データdid(n)と符号化モードM(n)の値が要求される。ここで、差分値データdid(n)は、予測値データdip(n)と入力画素データdi(n)の差で規定されるが、この予測値データdip(n)として、直前の画素位置における復元データdi'(n-1)が利用される。つまり、直前の入力画素データであるdi(n-1)が量子化された量子化データdiz(n-1)を逆量子化することで得られるデータdi'(n-1)が予測値データdip(n)として利用される。そして、この予測値データdip(n)と入力画素データdi(n)の差分演算によって、差分値データdid(n)が算出される。

つまり、差分値データdid(n)を得るには、直前の入力画素データdi(n-1)の量子化データdiz(n-1)が必要であり、これは、量子化手段１４において直前の入力画素データdi(n-1)に対する量子化処理が完了するまでは入力画素データdi(n)に対する処理が行えないことを意味する。よって、処理系を全て直列に接続したパイプライン処理を行ったとしても、１つのデータ処理が完了するまで次のデータ処理が実行できないため、処理速度の向上が図れない。

本発明は上記の問題点に鑑み、データ劣化の抑制とデータ圧縮処理の速度向上を両立させた符号化装置、符号化方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明の符号化装置は、
連続して入力される画素データを符号化して出力する符号化装置であって、情報を一時的に記憶する第１及び第２バッファと、与えられたデータに対して所定の演算処理を実行する演算処理手段である前処理手段、差分値候補生成手段、差分値選択手段、符号化モード決定手段、符号化対象決定手段、及び量子化手段を備え、
前記第１バッファは、入力された画素データを一時的に保持し、
前記前処理手段は、符号化対象である対象画素データの直前の画素データである基準画素データを前記第１バッファから読み出し、量子化処理と逆量子化処理をこの順に行ってＰＣＭ用予測値データ候補を生成し、
前記差分値候補生成手段は、前記ＰＣＭ用予測値データ候補と前記対象画素データの差分によりＰＣＭ用差分値データ候補を算出すると共に、前記基準画素データをＤＰＣＭ用予測値データ候補としてこれと前記対象画素データの差分によりＤＰＣＭ用差分値データ候補を算出し、
前記差分値選択手段は、前記基準画素データに対応する符号化モードを前記第２バッファから読み出し、この値に応じて前記ＰＣＭ用差分値データ候補と前記ＤＰＣＭ用差分値データ候補の中から一のデータを選択して、前記対象画素データに対応する差分値データを決定し、
前記符号化モード決定手段は、前記対象画素データに対応する差分値データの値に応じて、前記対象画素データに対してＰＣＭ処理を行うのかＤＰＣＭ処理を行うのかを示すデータである符号化モードを決定し、これを前記第２バッファに一時的に保持させ、
前記符号化対象決定手段は、前記対象画素データの前記符号化モードに応じて前記対象画素データの符号化方法をＰＣＭ処理かＤＰＣＭ処理かに決定し、ＰＣＭ処理の場合には前記対象画素データそのものを符号化対象データとする一方、ＤＰＣＭ処理の場合には前記対象画素データに対応する差分値データを符号化対象データとし、
前記量子化手段は、前記符号化対象決定手段が決定した前記符号化対象データに対して量子化処理を行い、前記対象画素データよりもビット数を削減した量子化データを生成することを特徴とする。

本発明の符号化装置は、上記特徴に加えて、
前記符号化モード決定手段が、前記差分値データのビット数が前記量子化データのビット数よりも多い場合には、前記符号化モードを、前記対象画素データに対してＰＣＭ処理を行うことを示すデータとすることを別の特徴とする。

本発明の符号化装置は、上記特徴に加えて、
前記符号化モード決定手段は、前記差分値データのビット数が前記量子化データのビット数以下の場合には、前記符号化モードを、前記対象画素データに対してＤＰＣＭ処理を行うことを示すデータとすることを別の特徴とする。

本発明の符号化装置は、上記特徴に加えて、
前記対象画素データが一連の画素データの先頭画素データである場合には、前記符号化モード決定手段が、強制的に前記対象画素データの符号化方法をＰＣＭ処理に決定することを別の特徴とする。

本発明の符号化装置によれば、直前の入力画素データに対する量子化処理が完了するのを待つことなく、予測値データ候補を生成することができる。この予測値データ候補は、直前の入力画素データに対する符号化方法がＤＰＣＭ処理であった場合、ＰＣＭ処理であった場合の両方に対応できるよう、２種のデータ（ＰＣＭ用予測値データ候補、ＤＰＣＭ用予測値データ候補）として生成される。よって、これら各予測値データ候補に対してそれぞれ対象画素データとの差分値を算出することで、直前の入力画素データに対する符号化方法がＤＰＣＭ処理であった場合の差分値データ候補（ＰＣＭ用差分値データ候補）、ＰＣＭ処理であった場合の差分値データ候補（ＤＰＣＭ用差分値データ候補）が生成される。

そして、直前の画素データの符号化モードが決定されれば、この両差分値データ候補の中から一のデータを選択して差分値データを決定することができ、この値に基づいて対象画素データに対応する符号化モードを決定できる。この符号化モードがＰＣＭ処理を示す場合には対象画素データそのものを符号化対象データとして決定すれば良く、ＤＰＣＭ処理を示す場合には前記差分値データを符号化対象データとして決定すればよい。

つまり、直前画素の量子化処理が完了していなくても、対象画素の符号化対象データの算出までは実行することができる。このとき、量子化手段は、直前の画素に対応する符号化対象データの量子化処理の実行が完了すれば、引き続き当該対象画素に対応する符号化対象データの量子化処理の実行に着手することができる。

従来の構成では、予測値データが算出されるまで差分値データが算出されず、差分値データが算出されるまで符号化モードが決定されず、符号化対象データも決定されない。このことは、対象画素データに係る量子化処理の完了に時間がかかることを意味するものである。つまり、時間遅れが芋づる式に生じ、この結果、全ての画素データを符号化するのに多くの時間を要する問題を有していた。

本発明の構成によれば、仮に量子化手段における量子化処理に時間を要しても、量子化手段の前段で行うべき演算処理を、量子化手段で生成されるデータを用いることなく実行できるため、量子化手段の前段と、量子化手段の後段でそれぞれ独立して演算処理を行うことができる。これにより、パイプライン式に演算処理の実行が可能となり、符号化処理に要する時間を大幅に短縮できる。

本発明の符号化装置の概略構成を示すブロック図 本発明の符号化装置の処理フローを概念的に示す図 従来の符号化装置の概略構成を示すブロック図 従来の符号化装置の処理フローを概念的に示す図

図１は、本発明の符号化装置の概略構成を示すブロック図である。図３と同一の構成要素については同一の符号を付している。

本発明の符号化装置１は、図３に示す従来の符号化装置１０１の処理を高速化した点に特徴を有しており、符号化方法の規則そのものについては特許文献１に記載の方法と同様である。以下では、従来の符号化装置１０１とは異なる箇所を中心に説明し、符号化装置１０１と処理内容が共通する部分についてはその旨を記載するに留める。符号化装置１０１の処理内容については、上記特許文献１に開示されている。

符号化装置１は、前処理手段３，差分値候補生成手段４，差分値選択手段５，符号化モード決定手段１２，バッファ２１，２２，符号化対象決定手段１３，量子化手段１４，固定長符号生成手段１５を備える。このうち、前処理手段３，差分値候補生成手段４，差分値選択手段５，符号化モード決定手段１２，バッファ２１，２２を含む処理系を観念上第１の処理系＃１と呼び、符号化対象決定手段１３，量子化手段１４，固定長符号生成手段１５を含む処理系を観念上第２の処理系＃２と呼ぶ。

なお、図１に示す各処理手段は、いずれも与えられたデータに対して所定の演算処理を実行することで実現される機能的手段であり、例えばコンピュータのソフトウェア、或いは当該演算処理を回路素子で構成したハードウェアで実現可能である。また、バッファ２１及び２２は、データを一時的に保持する機構を備えた記憶手段である。このバッファは、あるデータが入力されると、少なくとも次のデータが入力される迄の間だけ当該入力画素データを保持する構成であれば良い。

入力端子ｉｔ１は、符号化を行う対象となる対象画素データの入力を受け付ける端子である。入力された対象画素データdiは、バッファ２１（以下、「第１バッファ２１」と呼ぶ）において保持される。

第１の処理系＃１は、符号化モードＭ、及び符号化対象データdiyを決定するための処理系である。

符号化装置１によって符号化されたデータは、受信側において復号化、逆量子化が施された後、表示等に利用される。符号化装置１は、入力画素データを量子化するに際し、ＰＣＭ処理による場合とＤＰＣＭ処理による場合が想定されるため、受信側では、ＰＣＭ処理による符号化データか、ＤＰＣＭ処理による符号化データを受け取ることとなる。そして、受信した符号化データを、符号化方法に基づいて復号化・逆量子化を施し、符号化装置１側に入力されたデータを再現して、表示等に利用する。

特許文献１に記載の方法と同様に、符号化モード決定手段１２は、予測値データdipと入力画素データdiの差分値データdidの大小によって符号化モードＭを決定する。先頭画素からｎ番目の入力画素データをdi(n)と表記した場合、その直前の画素データの復元データdi'(n-1)をもって予測値データdip(n)とされる。ここで、予測値データdip(n)とは、現在符号化を行う対象とされている入力画素データ（以下、「対象画素データ」という）di(n)の差分値データdid(n)を算出する際に、当該対象画素データdi(n)との差分値を求める対象となるデータをいう。

対象画素データdi(n)がＰＣＭ処理によって符号化される場合、di(n)を量子化した後のデータdiz(n)が受信側に送信され、受信側において、このデータを逆量子化することで復元データdi'(n)を得る。これを踏まえれば、復元データdi'(n-1)は、対象画素データdi(n)の直前の画素データdi(n-1)（これが「基準画素データ」に対応する）を量子化したデータに逆量子化を施したものに対応する。なお、厳密には、量子化データdiz(n)に符号化モードＭに関する情報を付し、所定の固定長データとなるように必要に応じて冗長データを付して生成した固定長符号dq(n)が送信されるが、量子化データdiz(n)を含むデータが送信されることには相違ない。

よって、対象画素データの直前の画素データdi(n-1)がＰＣＭ処理が行われた場合の復元データdi'(n-1)を、対象画素データdi(n)の予測値データdip(n)として利用する場合には、di(n-1)を量子化し、更にこれを逆量子化して得られたデータをdip(n)とすれば良い。前処理手段３は、まさにこの処理を再現したものである。

すなわち、第１バッファ２１に保持されていた、対象画素データの直前の画素データdi(n-1)に対し、量子化手段３１で量子化し、逆量子化手段３２で更にこれを逆量子化することで、対象画素データの予測値データdip(n)を得る。ただし、ここで得られる予測値データは、直前の画素データに対してＰＣＭ処理が施されていた場合に対応するものであるため、もし直前の画素データに対してＤＰＣＭ処理が施されていた場合においては、この値は妥当しない。その意味で、ここで得られるデータは、あくまで予測値データの「候補」ということとなる。以下では、対象画素データdi(n)の直前の画素データdi(n-1)が、符号化時にＰＣＭ処理されて符号化されていた場合に想定される予測値データをＰＣＭ用予測値データ候補dip_A(n)と表記する。

なお、量子化手段３１は、当然に量子化手段１４と同一の処理を行うことが前提となる。

そして、差分値候補生成手段４は、減算器３４において、対象画素データdi(n)とＰＣＭ用予測値データ候補dip_A(n)の差分値を算出する。この値を、以下ではＰＣＭ用差分値データ候補did_A(n)と表記する。

対象画素データdi(n)がＤＰＣＭ処理によって符号化される場合、di(n)と直前画素の予測値データdip(n)との差分値データdid(n)を量子化した後のデータdiz(n)が受信側に送信され、受信側において、このデータを逆量子化して得られるデータに直前画素の復元データdi'(n-1)を加算して復元データdi'(n)を得る。そして、予測値データdip(n)は、前記の通り、直前画素の復元データdi'(n-1)に対応するものである。

ここで、符号化時においてＤＰＣＭ処理を実行する場合とは、予測される直前画素データと対象画素データの差分値データの値が小さい場合（つまり、少ないビット数で表現可能な場合）に対応する。そして、少なくともＤＰＣＭ処理を実行する場合には、前記差分値データのビット数が、量子化手段１４において量子化して得られる量子化データのビット数以下であるものとする。このとき、量子化時において差分値データそのものが桁落ちすることがないため、受信側において逆量子化された値（これをdiz'(n)と表わす）は、量子化前の差分値データに実質的に等しくなる。すなわち、diz'(n)＝did(n)である。

例えば、入力画素データdiを１０ビット、量子化データdizを５ビットとする。ＰＣＭ処理を行う場合には、diを桁落ちさせることで量子化データdizを生成する。他方、ＤＰＣＭ処理を行う場合には、差分値データdidを５ビットに表記して量子化データdizを生成する。このとき、ＤＰＣＭ処理を行う場合には、前記のように差分値データdidが少なくとも５ビットで表現できる大きさであることを条件とすることで、差分値データdidから量子化データdizを生成する際に、差分値データそのものの桁落ちを伴わない。

仮に、画素データdi(n-1)がＰＣＭ処理によって符号化されたとする。このとき、受信側ではdi(n-1)を５ビットに量子化してなる量子化データdiz(n-1)が受信され、これを逆量子化することで１０ビットの復元データdi'(n-1)を生成する。そして、この次の画素であるdi(n)がＤＰＣＭ処理によって符号化される場合、差分値データdid(n)を５ビットで表現した量子化データdiz(n)が受信側に送信される。前記の通り、このときに受信されるdiz(n)は、実質的に差分値データdid(n)に等しいため、この値に直前画素の逆量子化データdiz'(n-1)を加算することで、di'(n)を再現することが可能となる。

本来、対象画素データdi(n)をＤＰＣＭによって符号化した場合、復元データdi'(n)は、対象画素データdi(n)と予測値データdip(n)の差分値データdid(n)を量子化したデータdiz(n)を受信側で逆量子化し、これに直前の復元データdi'(n-1)を加算して生成する。しかし、前記の通り、dip(n)＝di'(n-1)、diz(n)＝did(n)であるため、実際には、di(n)−di'(n-1)で規定される差分値データdid(n)にdi'(n-1)を加算することで、di'(n)を求めていることとなる。このとき、di'(n)＝di(n)が成立する。

従って、直前の画素データdi(n-1)に対してＤＰＣＭ処理が行われた場合の復元データdi'(n-1)は、直前の画素データdi(n-1)と等しくなる。これを踏まえると、予測値データdip(n)として、直前の画素データdi(n-1)を採用することができる。つまり、対象画素データdi(n)の直前の画素データdi(n-1)が、符号化時にＤＰＣＭ処理されて符号化されていた場合に想定される予測値データを、ＤＰＣＭ用予測値データ候補dip_B(n)と表記すれば、dip_B(n)＝di(n-1)と規定できる。

そして、差分値候補生成手段４は、減算器３３において、対象画素データdi(n)とＤＰＣＭ用予測値データ候補dip_B(n)の差分値を算出する。この値を、以下ではＤＰＣＭ用差分値データ候補did_B(n)と表記する。

このように、差分値候補生成手段４は、直前の画素データdi(n-1)に対して施された処理が、ＰＣＭ処理かＤＰＣＭ処理かに応じて決定される２つの差分値データ候補did_A(n)，did_B(n)を算出する。そして、この算出処理は、量子化手段１４において直前の画素データdi(n-1)の量子化データdiz(n-1)の生成が完了するのを待機することなく実行が可能である。

差分値選択手段５は、直前の画素データの符号化モードM(n-1)に応じて、差分値候補生成手段１４から与えられた２つの差分値データ候補did_A(n)，did_B(n)から一のデータを決定する。

符号化モードＭは２値のデータであり、ＰＣＭ処理を行ったかＤＰＣＭ処理を行ったかが認識可能な情報である。例えば、ＰＣＭ処理を行う場合をＭ＝１，ＤＰＣＭ処理を行う場合をＭ＝０と表わすとする。このとき、直前の画素データdi(n-1)に対する符号化処理が、ＰＣＭ処理であった場合にはM(n-1)＝1、ＤＰＣＭ処理であった場合にはM(n-1)＝0と示される。この符号化モードの値は、第２バッファ２２に保持されている。

差分値選択手段５は、直前の画素データの符号化モードを第２バッファ２２から読み出し、これに基づいて差分値データdidを決定する。いま、対象画素データがdi(n)であるため、一つ前の画素データにおける符号化モードM(n-1)を第２バッファ２２から読み出し、M(n-1)＝1であればdid(n)＝did_A(n)とし、M(n-1)＝0であればdid(n)＝did_B(n)とする。この決定した差分値データdid(n)は、符号化対象決定手段１３，及び符号化モード決定手段１２に与えられる。

符号化モード決定手段１２は、差分値選択手段５から与えられた差分値データdid(n)に応じて対象画素データdi(n)の符号化モードM(n)を決定する。具体的には、did(n)が所定の閾値Thより大きければM(n)＝1とし、did(n)が閾値Thより小さければM(n)＝0とする。そして、この符号化モードM(n)を符号化対象決定手段１３に送り、また、第２バッファ２２においてこの値を一時的に保持する。この保持された符号化モードM(n)は、この対象画素データの次の画素データdi(n+1)の差分値データdid(n+1)の決定の際に利用される。

符号化対象決定手段１３は、符号化モード決定手段１２から与えられた符号化モードM(n)の値に応じて、処理方法としてＰＣＭ処理とＤＰＣＭ処理のどちらを採用するかを決定し、これに応じて実際に符号化を行う対象となるデータ（符号化対象データdiy(n)）を決定する。M(n)＝1の場合には、符号化対象決定手段１３はＰＣＭ処理であることを認識し、対象画素データdi(n)そのものを符号化対象データdiy(n)とする。他方、M(n)＝0の場合には、符号化対象決定手段１３はＤＰＣＭ処理であることを認識し、差分値データdid(n)を符号化対象データdiy(n)とする。なお、先頭の画素データを符号化する場合、すなわちn＝0の場合には、差分値データdid(n)の算出が不可能であるため、強制的にM(0)＝１としてＰＣＭ処理を実行させるものとする。

量子化手段１４は、符号化対象決定手段１３によって決定された符号化対象データdiy(n)に対して量子化処理を行って、対象画素データdi(n)から大きくビット数が削減された量子化データdiz(n)を生成する。固定長符号生成手段１５は、量子化データdiz(n)に対して、符号化モードM(n)の認識が可能となるような所定ビット幅のデータ（実際には１ビットあれば足りる）を付加し、必要に応じて冗長ビットを付加して固定長符号dq(n)を生成する。この固定長符号dq(n)が出力端子it1から送信される。

量子化手段１４における量子化方法、固定長符号生成手段１５における固定長符号の生成方法については特許文献１と同じであるため説明を割愛する。また、受信側において、出力端子it1から送信される固定長符号dq(n)を受信し、これに基づいて復元データdi'(n)を復元する方法（復号化、逆量子化方法）についても、特許文献１と同じであるため説明を割愛する。

図３に示す特許文献１の構成では、量子化手段１４における量子化処理が完了するまで、予測値データdip(n)が決定されない構成であった。このため、差分値データdid(n)は、量子化データdiz(n-1)の生成が完了するまで決定されない。よって、当然に符号化モードM(n)も決定されず、符号化対象データdiy(n)も決定されない。このことは、次の量子化データdiz(n)の生成完了に時間がかかることを意味する。よって、図３の構成では、時間遅れが芋づる式に生じ、この結果、全ての画素データdiを符号化するのに多くの時間を要する。

これに対し、上述した本発明装置１によれば、量子化手段１４において直前の画素データdi(n-1)の量子化データdiz(n-1)の生成が完了するのを待機することなく、差分値データ候補did_A(n)，did_B(n)が算出されている。しかも、差分値データdid(n)は、直前の画素データの符号化モードM(n-1)によってこの２値の何れか一方が選択される構成であるため、符号化モード決定手段１２においてM(n-1)の値が決定した時点で差分値データdid(n)も自動的に決定され、これによって、符号化対象決定手段１３において符号化対象データdiy(n)も決定される。

つまり、量子化手段１４において量子化データdiz(n-1)の生成が完了する迄の間に、量子化手段１４において次に量子化すべきて符号化対象データdiy(n)が決定される。つまり、量子化手段１４は、量子化データdiz(n-1)の生成が完了すると、連続的に量子化データdiz(n)の生成処理に着手することができる。これにより、全ての画素データdiを符号化するのに要する時間を大きく削減することができる。図２に、本発明装置１における処理フローを模式的に示す。図２によれば、図４とは異なり、直前画素における量子化データdiz(n-1)の算出が完了していなくても、対象画素に対応する差分値データdid(n)、符号化モードM(n)、及び符号化対象データdiy(n)の算出が可能となっていることが分かる。

なお、上記実施形態では、差分値データのビット数が量子化データのビット数以下である場合にはＤＰＣＭ処理を行う場合を想定して説明を行った。これは、差分値データを量子化する際に、桁落ちを生じさせることがなく、復元側で差分値データそのものを完全に復元できることを要件としたためである。ただし、例えば少ないビット数（例えば高々１〜２ビット）の桁落ちが発生していても、復元データに生じる誤差レベルが微小であり実用上問題がない場合等においては、上記要件を厳格に満たす必要はない。

１： 本発明の符号化装置
３： 前処理手段
４： 直前値決定手段
５： 差分値候補生成手段
６： 差分値選択手段
１１： 減算器
１２： 符号化モード決定手段
１３： 符号化対象決定手段
１４： 量子化手段
１５： 固定長符号生成手段
１６： 予測値生成手段
１７： バッファ
２１： 第１バッファ
２２： 第２バッファ
３１： 量子化手段
３２： 逆量子化手段
１０１： 従来の符号化装置
ｉｔ１： 入力端子
ｏｔ１： 出力端子
＃１： 第１の処理系
＃２： 第２の処理系

Claims (4)

1. 連続して入力される画素データを符号化して出力する符号化装置であって、情報を一時的に記憶する第１及び第２バッファと、与えられたデータに対して所定の演算処理を実行する演算処理手段である前処理手段、差分値候補生成手段、差分値選択手段、符号化モード決定手段、符号化対象決定手段、及び量子化手段を備え、
   前記第１バッファは、入力された画素データを一時的に保持し、
   前記前処理手段は、符号化対象である対象画素データの直前の画素データである基準画素データを前記第１バッファから読み出し、量子化処理と逆量子化処理をこの順に行ってＰＣＭ用予測値データ候補を生成し、
   前記差分値候補生成手段は、前記ＰＣＭ用予測値データ候補と前記対象画素データの差分によりＰＣＭ用差分値データ候補を算出すると共に、前記基準画素データをＤＰＣＭ用予測値データ候補としてこれと前記対象画素データの差分によりＤＰＣＭ用差分値データ候補を算出し、
   前記差分値選択手段は、前記基準画素データに対応する符号化モードを前記第２バッファから読み出し、この値に応じて前記ＰＣＭ用差分値データ候補と前記ＤＰＣＭ用差分値データ候補の中から一のデータを選択して、前記対象画素データに対応する差分値データを決定し、
   前記符号化モード決定手段は、前記対象画素データに対応する差分値データの値に応じて、前記対象画素データに対してＰＣＭ処理を行うのかＤＰＣＭ処理を行うのかを示すデータである符号化モードを決定し、これを前記第２バッファに一時的に保持させ、
   前記符号化対象決定手段は、前記対象画素データの前記符号化モードに応じて前記対象画素データの符号化方法をＰＣＭ処理かＤＰＣＭ処理かに決定し、ＰＣＭ処理の場合には前記対象画素データそのものを符号化対象データとする一方、ＤＰＣＭ処理の場合には前記対象画素データに対応する差分値データを符号化対象データとし、
   前記量子化手段は、前記符号化対象決定手段が決定した前記符号化対象データに対して量子化処理を行い、前記対象画素データよりもビット数を削減した量子化データを生成することを特徴とする符号化装置。
2. 前記符号化モード決定手段は、前記差分値データのビット数が前記量子化データのビット数よりも多い場合には、前記符号化モードを、前記対象画素データに対してＰＣＭ処理を行うことを示すデータとすることを特徴とする請求項１に記載の符号化装置。
3. 前記符号化モード決定手段は、前記差分値データのビット数が前記量子化データのビット数以下の場合には、前記符号化モードを、前記対象画素データに対してＤＰＣＭ処理を行うことを示すデータとすることを特徴とする請求項２に記載の符号化装置。
4. 前記対象画素データが一連の画素データの先頭画素データである場合には、前記符号化モード決定手段が、強制的に前記対象画素データの符号化方法をＰＣＭ処理に決定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の符号化装置。

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