JP2735728B2 - 可変長符号復号回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マルチメディア情報の
再生装置内などに設置される可変長符号復号回路に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、娯楽用や教育用ソフトをビデオデ
ータ、オーディオデータ、プログラムデータなどの素材
に圧縮のための符号化を施して合成したものをマルチメ
ディア情報としてＣＤーＲＯＭなどの記録媒体に記録
し、これを入手したユーザが再生装置を使用して再生出
力させるマルチメディア情報の記録・再生システムが開
発中である。素材となるビデオデータとしては、テレビ
ジョン画面信号やパソコンなどで作成したコンピュータ
画面信号などがあり、これらの画面信号を合成したもの
を素材とする場合もある。

【０００３】データ圧縮のための符号化の典型的なもの
として、離散コサイン変換（ＤＣＴ）と、量子化と、可
変長符号化とを順次組合せたハイブリッド符号化が知ら
れている。このようなハイブリッド符号化によって作成
される符号化データは、図４に示すように、１画面（フ
レーム）分の符号化データを単位として構成されてお
り、１画面を空間的に複数のブロックに等分割し、各ブ
ロック内の輝度信号と色信号のそれぞれについて離散コ
サイン変換し量子化し可変長符号化して得られた符号化
データが、表示画面上のブロックの配列順にブロックデ
ータ（Ｙ／Ｃ）としてフレームヘッダの後に配列され
る。各ブロック内の符号化データ群は、離散コサイン変
換の係数が量子化され可変長符号化されたものであり、
個々のデータは、まず、直流（ＤＣ）成分が、続いて交
流（ＡＣ）成分が空間高調波の昇順に配列される。可変
長符号のデータ量が変動してもフレームのデータ量を一
定に保つために、ブロックデータの末尾にダミービット
が挿入される。

【０００４】離散コサイン変換係数を単位とする各符号
化データは、量子化係数からオール“０”又はオール
“１”の上位部分を除いた下位部分（有効ビット）であ
る付加ビットと、この付加ビットが何ビットから成るか
を示す付加ビット長をハフマン符号に変換した部分とか
ら構成される。付加ビットは、正の量子化係数について
は最下位から最上位の“１”までを切り出したものであ
り、負の量子化係数についてはこの量子化係数から１を
減算して最下位から最上位の“０”までを切り出したも
のである。例えば、量子化係数「２０」（１０進数）の
場合、付加ビットは〔１０１００〕_B （２進数）、付加
ビット長は「５」となり、これを１１ビット長の固定デ
ータに復号すると〔００００００１０１００〕_B が得ら
れる。量子化係数が「−２０」の場合、付加ビットは
〔０１０１１〕_B 、付加ビット長は「５」となり、これ
を１１ビット長の固定データに復号すると「１１１１１
１０１０１１〕_B が得られる。

【０００５】従って、可変長符号の復号は、まず先行す
るハフマン符号を復号して付加ビット長を認識し、次に
後続の付加ビットを切り出してその上位ビット側に（１
１−付加ビット長）幅のオール“０”又はオール“１”
を付加して１１ビットの固定長データに復元することに
ある。付加ビット長は最小０ビットから最大１１ビット
まであり、これを符号長が最小２ビットから最大９ビッ
トまでのハフマン符号で表示する。出現頻度が最高の付
加ビット長「３」を示すために最短の２ビットのハフマ
ン符号

〔００〕_B が割当てられる。

【０００６】上記可変長符号の復号に際してはハフマン
符号の復号が重要になるが、このハフマン符号の復号
は、処理速度の向上の観点から復号テーブルＲＯＭを主
体に行われる。この復号テーブルＲＯＭを主体とする復
号回路は、図５に示すように、復号テーブルＲＯＭ１、
ＲＯＭアドレス生成部２、量子化係数復号部３、量子化
係数アドレス復号部４、計数・制御部５、復号シーケン
サ６及びハンドシェイク制御部７から構成されている。

【０００７】ＲＯＭアドレス生成部２は、図６に示すよ
うに、並列／直列変換回路２１、セレクタ２２、アドレ
ス合成回路２３、セレクタ２４及びオールゼロ・レジス
タ２５から構成されている。入力端子に供給される８ビ
ット幅の入力データ（可変長符号）は、並列／直列変換
回路２１で１ビットの直列データに変換されてアドレス
合成部２３の一方の入力端子に供給される。このアドレ
ス合成部２３の他方の入力端子には、セレクタ２２にお
いてＹ／Ｃ判別信号に従って選択される８ビット幅の次
アドレス又はＹ／Ｃ開始アドレスが供給される。アドレ
ス合成回路２３から出力される９ビット幅の合成アドレ
スはセレクタ２４において入力データ判別信号に従って
選択的に復号テーブルＲＯＭ１に供給される。

【０００８】上記ＲＯＭアドレス生成部２から供給され
る９ビット幅のアドレス信号によってアクセスされる復
号テーブルＲＯＭ１には、図７に示すように、輝度信号
（Ｙ）と色信号（Ｃ）のそれぞれについて空間高調波の
ＤＣ成分のハフマン符号とＡＣ成分のハフマン符号を復
号するためのアドレス領域に分離されており、各アドレ
ス領域には、図８に示す構造の２２ビット幅の復号デー
タが格納されている。この復号データの第０ビットから
第７ビットまでは前段のＲＯＭアドレス生成部１に帰還
される８ビット幅の次アドレスであり、第８ビットから
第１３ビットまでは、復号シーケンサ６に供給される６
ビット幅の制御信号である。また、復号データの第１４
ビットから第１７ビットまでは量子化係数復号部３に供
給される４ビット幅の付加ビット長であり、これはコー
ド１と称さていれる。さらに、復号データの第１８ビッ
トから第２１ビットまでは量子化係数アドレス復号部４
に供給される４ビット幅のランレングスであり、これは
コード２と称されている。

【０００９】復号データに含まれる６ビット幅の制御信
号は、図８の下段に示すように構成されている。この制
御信号の第８ビットは可変長符号の復号の終了又は継続
中を示すビットであり、第９ビットは可変長符号の復号
に誤りが生じたことを示すビットであり、第１０ビット
は復号中のデータがＤＣ成分であるかＡＣ成分であるか
を示すビットである。また、第１１ビットはゼロランが
所定値以上連続する場合に挿入されるエスケープ（ＥＳ
Ｃ）符号の出現を示すビットであり、第１２ビットは１
ブロック分のデータの終端を示す（ＥＢＯ）であり、第
１３ビットはデータの正負の判別を示す符号指示ビット
である。

【００１０】図７に示した復号テーブルＲＯＭ１のアド
レスマップに対応し、図９に示すような状態遷移のもと
に復号テーブルＲＯＭ１へのアクセスが行われる。すな
わち、初期状態から、まず、輝度信号のＤＣ成分のハフ
マン符号の復号が行われ、復号結果の付加ビットのビッ
ト長が後段の量子化係数復号部３に供給される。量子化
係数復号部３は、上記付加ビット長に基づきＲＯＭアド
レス生成部２から直接シリアルデータの形式で供給され
る可変長の付加ビットを切り出し、固定値の量子化係数
に復元する。続いて、輝度信号のＡＣ成分のそれぞれに
ついて付加ビット長の復号が行われ、この復号結果の付
加ビット長と付加ビットに基づき量子化係数の復元が行
われる。以下同様にして、色信号（Ｃ）についても、ま
ずＤＣ成分、次にＡＣ成分の順で固定長データの復元が
行われ、１フレーム分の輝度信号と色信号の復号が終了
すると初期状態への復帰が行われる。

【００１１】上記復号された付加ビット長と付加ビット
とから固定長のデータを復号する量子化係数復号部３
は、図１０に示すように構成されている。デコーダ３１
は前段の復号テーブルＲＯＭ１から供給される付加ビッ
ト長に基づき所定幅のオールゼロを生成し合成回路３３
の第１の入力端子に供給する。この合成回路３３の第２
の入力端子には、直列／並列変換回路３２で並列データ
に変換された付加ビットが供給される。合成回路３３
は、第１の入力端子に供給されるオールゼロを上位ビッ
ト群として第２の入力端子に供給される付加ビットと下
位ビット群として合成することにより１１ビット幅の固
定長データを復元する。この復元された１１ビット幅の
固定長データは、復元中のデータの極性（正／負）に従
って切り換えられるスイッチ３８と３９を通して後段に
出力され、さらに復元中のデータがＡＣ成分であるかＤ
Ｃ成分であるかに従って切り換えられるスイッチ４１を
通して復号の完了した量子化係数となって出力される。

【００１２】図１０の比較回路３６は、データの終端を
示す信号に同期してフリップフロップ３４に保持される
付加ビット長と、付加ビットに同期して出力される付加
ビットイネーブル信号を計数するカウンタ３５の計数値
とを比較し、両者が等しくなるとフリップフロップ３７
にラッチ信号を供給し、合成された固定値データを保持
させる。また、スイッチ３８，３９と加算回路４０とに
よって、負のデータに対する選択的な１の加算が行われ
る。さらに、スイッチ４１、加算回路４３及び前ブロッ
クデータ保持回路４２とによって、前ブロックとの差分
値によって表されているＤＣ成分の復元が行われる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の可変長復号
回路では、図１０に示した量子化係数復号部において付
加ビットの末尾を検出するためにカウンタと比較回路を
設置しているので、量子化係数復号部のハードウエア量
が増大し、復号回路全体がコスト高になるという問題も
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
る本発明の可変長復号回路は、入力データに含まれるハ
フマン符号を復号した付加ビット長とアドレス入力端子
に帰還される次アドレスとを出力する復号テーブルＲＯ
Ｍと、ハフマン符号に後続する付加ビットを受けると共
にこの付加ビットと上記復号テーブルＲＯＭから出力さ
れる付加ビット長とから固定長の量子化済みＤＣＴ変換
係数に復号する量子化係数復号部とを備え、上記復号テ
ーブルＲＯＭは、付加ビットの入力中は次アドレスのみ
を有効データとして出力する付加ビットカウンタ領域と
を備えている。本発明の作用については以下の実施例と
共に詳細に説明する。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例の可変長符号復号回路の概
略の構成は、図５に示した従来のものと基本的には同一
である。しかしながら、復号ＲＯＭテーブル１の記憶領
域は、図１に示すように、ハフマン符号化された輝度
（Ｙ）信号のＤＣ成分の付加ビット長を４ビットの固定
長符号に変換するための領域と、ハフマン符号化された
色（Ｃ）信号のＤＣ成分の付加ビット長を４ビットの固
定長符号に変換するための領域と、ハフマン符号化され
た輝度信号と色信号の双方のＤＣ成分の付加ビット長を
４ビットの固定長符号に変換するための輝度・色共通の
領域と、付加ビット長のハフマン符号に後続する付加ビ
ットの出現中は次アドレスのみを有効データとして出力
する付加ビットカウンタ領域とに分離されている点で、
図７に示した従来回路のアドレスマップと異なってい
る。

【００１６】上記符号テーブルＲＯＭ１のアドレスマッ
プの構成に対応して、図２に示すような状態遷移のもと
に復号テーブルＲＯＭ１へのアクセスが行われる。すな
わち、初期状態から、まず、輝度信号のＤＣ成分のハフ
マン符号の復号が行われ、復号結果の付加ビットのビッ
ト長が後段の量子化係数復号部３に供給される。量子化
係数復号部３は、上記付加ビット長に基づきＲＯＭアド
レス生成部２から直接シリアルデータの形式で供給され
る可変長の付加ビットを切り出し、固定値の量子化係数
に復元する。続いて、輝度信号のＡＣ成分のそれぞれに
ついて付加ビット長の復号が行われ、この復号結果の付
加ビット長と付加ビットに基づき量子化係数の復元が行
われる。以下同様にして、色信号（Ｃ）についても、ま
ずＤＣ成分、次にＡＣ成分の順で固定長データの復元が
行われ、１フレーム分の輝度信号と色信号の復号が終了
すると初期状態への復帰が行われる。

【００１７】このように、ＡＣ成分については符号テー
ブルＲＯＭ１に輝度信号と色信号とに共通の領域を含ま
せることにより、図７に示した従来の可変長符号復号回
路と比べて、ＲＯＭの記憶容量が大幅に低減され、製造
費用の低廉化が図られる。

【００１８】ハフマン符号のデコードが終了して付加ビ
ット長が判明した時点でＲＯＭアドレスは次のハフマン
符号のデコード開始アドレスへの分岐点のアドレスより
も付加ビット長だけ小さなアドレスに分岐する。この
後、付加ビットが１ビットずつ出現するたびに、この１
ビットと次アドレスを合成したアドレスは１ずつ歩進さ
れてゆき、付加ビットの最終ビットが出現した時点でＲ
ＯＭアドレスは次のハフマン符号のデコード開始アドレ
スへの分岐点のアドレスに到達する。この結果、復号テ
ーブルＲＯＭ１内の付加ビットカウンタ領域は、付加ビ
ットをカウントする機能を果たす。

【００１９】このように、符号テーブルＲＯＭ１内に新
たに付加ビットカウンタ部を追加することにより、量子
化係数復号部３は、図３に示すような構成となる。この
量子化係数復号部３の構成は、図１０に示した従来のも
のと比較すれば明らかなように、従来回路のフリップフ
ロップ３４，カウンタ３５及び比較回路３６が不要とな
ったぶん簡易なものとなり、製造コストの低廉化が実現
される。

【００２０】なお、本発明の要旨とは直接関係しない
が、図５と図６の周辺部分の動作を捕捉説明すれば次の
ようになる。

【００２１】図６のＲＯＭアドレス生成部２では、入力
データがフレームヘッダの場合や前段のバッファメモリ
制御（ＢＭＣ）部がＢＵＳＹの場合には、オールゼロ・
レジスタ２５に保持中の９ビットのオールゼロが入力信
号判別信号の制御に基づきセレクタ２４から出力され
る。図５のハンドシェイク制御部７は、前段のバッファ
メモリ制御部からデータを連続的に読出すための制御を
行うものであり、データ要求（リクエスト）信号をアク
ティブにすることによりバッファメモリ制御部にデータ
の転送を要求し、ストローブ信号に同期して１３６バイ
トずつ転送させる。

【００２２】計数・制御部５は、フレームヘッダのデコ
ード、入力データ数の計数、バッファメモリ制御部への
連続読出しの終了信号の送出、各データの有効信号の出
力を行う。また、計数・制御部５は、フレームヘッダに
含まれる画面サイズＤＸ，ＤＹを保持し、Ｙ／Ｃの判別
信号、ＥＯＣ（ End Of Component ),ＥＯＢ（ ENDOf B
lock ), ＥＯＦ ( End Of Frame ) などの各種の終了信
号を出力する。

【００２３】復号シーケンサ６は、計数・制御部５や復
号ＲＯＭテーブル１から出力される制御信号に基づき各
種のシーケンス制御信号を作成し、量子化係数復号部３
や量子化係数アドレス復号部４などに供給する。

【００２４】量子化係数アドレス復号部４は、復号ＲＯ
Ｍテーブル１から出力される４ビットのランレングス
（図８のコード２）を受け、量子化係数のアドレス、す
なわち符号化時にジクザグスキャンされたブロック内の
配置を復号する。なお、量子化係数のゼロの連続個数と
このゼロ連続の直後に出現する非ゼロの有効量子化係数
の組合せによる２次元ハフマン符号化が採用されてい
る。また、ゼロランが１５を越えたものはＥＳＣ( Esca
pe )符号に置換されている。

【００２５】以上、復号ＲＯＭテーブルに輝度信号と色
信号のＡＣ成分に対する共通の復号領域を設けることに
よりＲＯＭ容量の低減化を図る構成を例示した。しかし
ながら、輝度信号と色信号のＡＣ成分に異なる規則の可
変長復号化が施されている場合などに対処して、復号テ
ーブルＲＯＭ内に輝度信号と色信号ごとに個別の復号領
域を設ける構成とすることもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の可
変長符号復号回路によれば、付加ビットの入力中は次ア
ドレスのみを有効データとして出力する付加ビットカウ
ンタ領域によるカウンタ機能を備えているので、従来量
子化係数復号部が必要とした付加ビットの末尾を検出す
るためのカウンタや比較回路やフリップフロップが不要
になり、製造費用の低廉化が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の可変長符号復号回路を構成
する復号テーブルＲＯＭ内のアドレスマップを説明する
ための概念図である。

【図２】図１のアドレスマップを有する復号テーブルＲ
ＯＭを使用して行われる復号処理の状態遷移図である。

【図３】上記実施例の可変長符号復号回路を構成する量
子化係数復号部の構成を例示するブロック図である。

【図４】復号対象の可変長符号化データの構成を説明す
るためのデータフォーマット図である。

【図５】上記実施例及び従来例の可変長符号復号回路の
概略の構成を示すブロック図である。

【図６】図５のＲＯＭアドレス生成部２の構成の一例を
示すブロック図である。

【図７】従来の復号テーブルＲＯＭ内のアドレスマップ
を説明するための概念図である。

【図８】図５の復号テーブルＲＯＭ１から出力されるデ
ータの構成を説明するためのデータフォーマット図であ
る。

【図９】図７のアドレスマップを有する復号テーブルＲ
ＯＭを使用して行われる従来の復号処理の状態遷移図で
ある。

【図１０】従来の量子化係数復号部の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１ 復号テーブルＲＯＭ ２ ＲＯＭアドレス生成部 ３ 量子化係数復号部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】輝度信号と色信号とに分離し、それぞれに
   ついてＤＣＴ（離散コサイン変換）し、量子化し、この
   量子化済みＤＣＴ係数からオール“０”又はオール
   “１”の上位部分を除いた下位部分（付加ビット）を後
   方に配置すると共にこの付加ビットの幅を示す付加ビッ
   ト長をハフマン符号に変換した部分を前方に配置するこ
   とにより可変長符号化した圧縮画像信号を入力データと
   して受け、これを固定長の量子化済みＤＣＴ係数に復号
   する可変長符号復号回路において、 前記入力データに含まれるハフマン符号を復号した付加
   ビット長とアドレス入力端子に帰還される次アドレスと
   を出力する復号テーブルＲＯＭと、 前記ハフマン符号に後続する付加ビットを受けると共に
   この付加ビットと前記復号テーブルＲＯＭから出力され
   る付加ビット長とから固定長の量子化済みＤＣＴ係数に
   復号する量子化係数復号部とを備え、 前記復号テーブルＲＯＭは、前記付加ビットの入力中は
   次アドレスのみを有効データとして出力する付加ビット
   カウンタ領域を備えたことを特徴とする可変長符号復号
   回路。