JP3274284B2 - 符号化装置およびその方法 - Google Patents
符号化装置およびその方法Info
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Description
化方法に関し、例えば、可変長符号化に関する。
してハフマン符号化が広く知られている。ハフマン符号
化は、シンボルの確率分布に従ってその確率順に短い符
号語を割当て、平均符号長の短縮を図るものである。
おいては、次のような問題点があった。
語を割当てるため、シンボルの確率分布が変化した場
合、符号化効率が低下するという欠点がある。この欠点
を克服するため、「D.Knuth, "Dynamic Huffman Codin
g", Journal of Algorithm, vol.6, No.2, pp.163-180,
June 1985」などの文献に示される動的ハフマン符号化
が提案されている。しかし、動的ハフマン符号化は、シ
ンボルが入力される度に生起確率を計算してハフマン符
号を再構成するため、ハードウェアのサイズ(または計
算量)が膨大になってしまう欠点がある。
のであり、シンボルの生起確率が動的に変化するような
データの符号化効率の低下を、簡単な構成または処理に
よって抑制することを目的とする。
達成する一手段として、以下の構成を備える。
を、一つの可変長符号に対応するコードIDに変換する第
一の変換手段と、所定数のコードIDごとに、所定の閾値
未満のコードIDの発生頻度を検出する検出手段と、検出
された発生頻度に従い、前記シンボルのコードIDを別の
コードIDに変更する変更手段と、前記シンボルのコード
IDをそのコードIDに対応する可変長符号に変換する第二
の変換手段とを有することを特徴とする。
応するコードIDに変換する第一の変換手段と、所定数の
コードIDごとに、所定の閾値未満のコードIDの発生頻度
を検出する検出手段と、検出された発生頻度に従い、前
記シンボルのコードIDを別のコードIDに変更する変更手
段と、前記シンボルのコードIDをそのコードIDに対応す
る可変長符号に変換する第二の変換手段とを有し、前記
変更手段は、一つのコードIDの発生頻度が最大値に達し
た場合、各コードの発生頻度を二分の一にすることを特
徴とする。
成するブロック化手段と、一つのブロック内のシンボル
を、一つの可変長符号に対応するコードIDに変換する第
一の変換手段と、所定数のブロックごとに、各コードID
の発生頻度を検出する検出手段と、検出された各コード
IDの発生頻度に従い、前記シンボルのコードIDを別のコ
ードIDに変更する変更手段と、前記シンボルのコードID
をそのコードIDに対応する可変長符号に変換する第二の
変換手段と、前記変更手段は、前記所定数のブロックご
とに、前記各コードIDの発生頻度を初期値に設定するこ
とを特徴とする。
を、一つの可変長符号に対応するコードIDに変換し、所
定数のコードIDごとに、所定の閾値未満のコードIDの発
生頻度を検出し、検出された発生頻度に従い、前記シン
ボルのコードIDを別のコードIDに変更し、前記シンボル
のコードIDをそのコードIDに対応する可変長符号に変換
することを特徴とする。
応するコードIDに変換し、所定数のコードIDごとに、所
定の閾値未満のコードIDの発生頻度を検出し、検出され
た発生頻度に従い、前記シンボルのコードIDを別のコー
ドIDに変更し、前記シンボルのコードIDをそのコードID
に対応する可変長符号に変換する各ステップを有し、前
記コードIDの変更ステップにおいて、一つのコードIDの
発生頻度が最大値に達した場合、各コードの発生頻度が
二分の一にされることを特徴とする。
成し、一つのブロック内のシンボルを、一つの可変長符
号に対応するコードIDに変換し、所定数のブロックごと
に、各コードIDの発生頻度を検出し、検出された各コー
ドIDの発生頻度に従い、前記シンボルのコードIDを別の
コードIDに変更し、前記シンボルのコードIDをそのコー
ドIDに対応する可変長符号に変換する各ステップを有
し、前記コードIDの変更ステップにおいて、前記所定数
のブロックごとに、各コードIDの発生頻度が初期値に設
定されることを特徴とする。
を図面を参照して詳細に説明する。
を説明する。図1はハフマン符号化器の構成例を示すブ
ロック図である。同図において、101は入力端子、102は
コードIDテーブル、104はコードテーブル、105はコード
長テーブル、106はパッカ、107は出力端子である。
入力されたシンボルを、符号長の短い順に番号付けされ
たコードIDに変換する。コードIDテーブル102から出力
されたコードIDは、コードテーブル104およびコード長
テーブル105によって、それぞれハフマンコードおよび
コード長に変換される。パッカ106は、コート長テーブ
ル105から入力されたハフマンコード長に基づいて、コ
ードテーブル104から出力されたハフマンコードをパッ
キングして、ビットストリームとして出力端子107へ出
力する。なお、ハードウェアを簡略化するため、コード
IDテーブル102,コードテーブル104およびコード長テー
ブル105を統合して、一つのルックアップテーブル(以
下「LUT」と記す)として構成する。
すブロック図で、図1に示す符号化器と同様の構成に
は、同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
ル102から出力されたコードIDの入替えを行うものであ
る。このID変換テーブル103は、入力されたシンボルの
局所的な発生頻度(生起確率)に従って所定のシンボル
数(または頻度の逆転)ごとに更新される。つまり、ハ
フマン符号とシンボルとの対応をダイナミックに変更す
ることにより、常に、シンボルの局所的な生起確率に従
って短い符号語が割当てられるようにし、符号化効率低
下の抑制を図るものである。なお、シンボルの局所的な
生起確率は図示しないCPUなどの評価手段によって求
め、同CPUによってテーブルの更新を行う。ただし、あ
るシンボルが他のシンボルと同一頻度になったような場
合は順位の変更(テーブルの更新)は行わない。また、
復号側とのマッチングをとるため、シンボルの局所的な
生起確率は、既に出力したシンボルから求める。これに
より、復号側でも付加情報なしにハフマン符号とシンボ
ルとの対応の変更が可能になる。
的な発生頻度順に短い符号語を割当てるため、局所的に
発生頻度(生起確率)が大きく変化するような場合にと
くに有効である。また、符号化効率の最悪値が引き上げ
られるため、最終的な符号量のばらつきが抑えられて、
実用上、非常に有効である。
ンボルの生起確率ではなくコードIDの確率分布に大きく
依存することになるため、代表的な生起確率分布数種に
応じた複数のコードテーブル104およびコード長テーブ
ル105を準備し、コードIDの局所的な生起確率に従っ
て、これらのコードテーブル104およびコード長テーブ
ル105を選択する構成にすることにより、さらなる符号
化効率の向上が見込めるだけでなく、テーブル伝送(更
新)のためのオーバヘッドも解消できる。
ブル103,コードテーブル104およびコード長テーブル10
5をそれぞれ別のテーブルとして説明したが、コードID
テーブル102とID変換テーブル103、あるいは上記四つの
テーブルを統合して一つのテーブルとしてもよい。
コードIDテーブルとコードテーブル(コード長テーブ
ル)との間に、ID変換テーブルを設けて、過去のシンボ
ルの発生頻度に従って所定のシンボル単位ごとにID変換
テーブルを更新し、シンボルの発生頻度順に短い符号を
割当てることにより、局所的なシンボルの生起確率順位
の変化による符号化効率の低下を抑制することができ、
最終的な符号量のばらつきを抑えることができる。
装置を説明する。なお、第2実施例において、第1実施
例と略同様の構成については、同一符号を付して、その
詳細説明を省略する。
変換テーブル103を、図3に構成例を示すID変換器203に
代えたものである。
はコンパレータアレイ、113はレジスタアレイ、114はセ
レクタ、115はカウンタである。ID変換器203には、コー
ドIDテーブル102から符号長の短い順に番号付けされた
コードIDが入力される。
ボルと同数のIDカウンタで構成され、所定のシンボル単
位ごとにリセットされた後、入力されたコードIDに対応
するIDカウンタのみがインクリメントされる。
イ111の各IDカウンタのカウント値を比較して、その値
の大きい順に「0」から昇順の番号を出力する。なお、
同一頻度の場合はコードIDの小さい方を優先する。
ボルと同数の順位レジスタで構成され、所定のシンボル
単位ごとにコンパレータアレイ112の出力、すなわち所
定シンボル単位ごとの頻度順に並べられた各コードIDの
順位をロードして保持する。
応するレジスタアレイ113の順位レジスタの値、すなわ
ち所定のシンボル単位ごとに頻度順に並べられた順位
(番号)を選択し出力する。
レジスタアレイ113を初期化するためのM進カウンタで、
入力されたコードIDをカウントしてそのカウント値が所
定数Mに達すると、カウンタアレイ111にリセット信号
を、レジスタアレイ113にロード信号を出力すると同時
に、自身のカウント値をリセットする。
ドIDは、所定のシンボル単位ごとの頻度順を示す番号に
変換され、ID変換器203の出力としてコードテーブル104
およびコード長テーブル105へ供給される。
レイ111は、所定のシンボル単位ごとにリセットする構
成としたが、所定のシンボル単位ごとに各IDカウンタに
初期値をロードする構成にしてもよい。こうすれば、各
IDカウンタにロードする値によって、各コードIDの優先
度を制御することができる。
所定のシンボル単位ごとに各シンボルの発生頻度を計測
し、シンボルの発生頻度順位を決定して、その順位を変
換後のコードIDとすることで、簡単な回路構成(または
演算処理)でID変換を実現することができる。
装置を説明する。なお、第3実施例において、第1実施
例と略同様の構成については、同一符号を付して、その
詳細説明を省略する。
変換テーブル103を、図4に構成例を示すID変換器303に
代えたものである。なお、図3に示した第2実施例のID変
換器203と同一の構成については、同一番号を付して、
その詳細説明を省略する。
セレクタである。以下、第2実施例と異なる部分につい
てのみ説明する。
を閾値Thと比較して、その結果をカウンタアレイ111お
よびセレクタ121へ出力する。
構成されるカウンタアレイ111は、所定のシンボル単位
ごとにリセットされた後、コンパレータ116の比較結果
が閾値Th未満であることを示すコードIDに対応するIDカ
ウンタのみをインクリメントする。
応するレジスタアレイ113の順位レジスタの値、すなわ
ち所定のシンボル単位ごとに頻度順に並べられた順位
(番号)を選択し出力する。ただし、カウンタアレイ11
1が閾値Th未満のコードIDだけしかカウントしないの
で、セレクタ114も、閾値Th未満のコードIDに対応する
順位を出力することになる。
果が閾値Th未満であることを示す場合はセレクタ114の
出力を、そうでない場合は入力されたコードIDを選択し
出力する。
力されたコードID、つまりコードIDの上位Th-1個は、所
定のシンボル単位ごとの頻度順を示す番号に変換され、
ID変換器203の出力としてコードテーブル104およびコー
ド長テーブル105へ供給される。
位の所定数に限定することにより、シンボル数の増加に
伴うハードウェアサイズ(または演算量)を制限するこ
とができる。通常、上位数個のコードIDの出現確率の合
計は1に近く、このような制限を設けても符号化効率は
ほとんど劣化しない。
発生頻度を計測するシンボルを所定数に限定することに
より、ハードウェアサイズ(または演算量)の削減を図
ることができる。
装置を説明する。なお、第4実施例において、第1実施
例と略同様の構成については、同一符号を付して、その
詳細説明を省略する。
変換テーブル103を、図5に構成例を示すID変換器403に
代えたものである。なお、図3,図4に示したID変換器20
3と同一の構成については、同一番号を付して、その詳
細説明を省略する。
である。以下、第2実施例,第3実施例と異なる部分につ
いてのみ説明する。
レイ111の各IDカウンタのカウント値を監視して、何れ
かのIDカウンタが最大カウント値に達したとき、すべて
のIDカウンタのカウント値を右シフトして1/2にする。
なお、符号化開始時には、各IDカウンタにはコードIDテ
ーブル102生成時の生起確率に従った所定値がロードさ
れる。
フロー対策として、各IDカウンタのカウント値を1/2に
する方法を用いるため、所定のシンボル単位ごとのリセ
ットが不要になるだけでなく、IDカウンタの最大カウン
ト値を比較的小さな値に設定でき、ハードウェアサイズ
(または演算量)を削減することが可能である。また、
シンボルが入力される度にコードIDの生起確率を再評価
するため、シンボル単位の適応処理が可能である。な
お、この場合、レジスタアレイ113は単なる遅延器(ラ
ッチ)として動作する。
各シンボルの発生頻度をカウントする際に、その発生頻
度がカウンタの最大カウント値に達した場合は、すべて
のカウンタのカウント値を右シフトして1/2にすること
により、所定のシンボル単位ごとにカウンタをリセット
する必要がなくなる。その上、最大カウント値を比較的
小さな値に設定することができので、さらにハードウェ
アサイズ(または演算量)の削減を図ることができる。
また、シンボルが入力される度にコードIDの生起確率の
再評価を行うため、シンボル単位の適応処理が可能にな
る。
装置を説明する。なお、第5実施例において、第1実施
例と略同様の構成については、同一符号を付して、その
詳細説明を省略する。
に、図2に示した第1実施例にブロック化回路108を追加
したものである。ブロック化回路105は、入力されたシ
ンボルを所定サイズのブロックに切出す。切出されたブ
ロックは、コードIDテーブル102へ入力された後、第1実
施例と同様の符号化処理が施される。
例を示したが、これをID変換器203に置き換えることも
できる。この場合、カウンタアレイ111の集計単位は、
ブロックサイズの整数倍に設定し、カウンタアレイ111
のリセットおよびレジスタアレイ113のロードは、ブロ
ック化回路105より出力されるブロック先頭信号(不図
示)に同期させる。
隣接画素との相関が強いため、ブロック化した後に符号
化する方が、シンボルの分布が集中して符号化効率が向
上する。本実施例では、カウンタアレイ111のリセット
およびレジスタアレイ113のロードをブロック先頭信号
に同期させることにより、局所的な生起確率の変化に対
する追従性がよくなり、符号化効率をなお一層向上させ
ることができる。
入力されたシンボルをブロック化した後、符号化を行う
ことにより、シンボルの分布が集中して符号化効率を向
上させることができる。また、カウンタアレイのリセッ
トおよびレジスタアレイのロードをブロックの先頭に同
期させて行うことにより、局所的な生起確率の変化に対
する追従性がよくなり、符号化効率を一層向上させるこ
とができる。
装置を説明する。なお、第6実施例において、第1実施
例と略同様の構成については、同一符号を付して、その
詳細説明を省略する。
ブロック図で、図1に示す符号化器と同様の構成には、
同一符号を付して、その詳細説明を省略する。
である。以下、図1に示した符号化器と異なる部分につ
いてのみ説明する。
から入力されたシンボルの入替えを行う。入替えが施さ
れたシンボルは、コードIDテーブル102へ入力された
後、図1の符号化器と同様の符号化が施される。このシ
ンボル変換テーブル109は、入力されたシンボルの局所
的な発生頻度(生起確率)に従って所定のシンボル数
(または頻度の逆転)ごとに更新される。つまり、シン
ボルの入替えによりハフマン符号とシンボルとの対応を
ダイナミックに変更することで、常に、シンボルの局所
的な生起確率に従って短い符号語が割当てられるように
し、符号化効率低下の抑制を図るものである。
しないCPUなどによって求め、同CPUによってテーブルの
更新を行う。ただし、あるシンボルが他のシンボルと同
一頻度になったような場合はテーブルの更新を行わな
い。また、復号側とのマッチングをとるため、シンボル
の局所的な生起確率は、既に出力したシンボルから求め
る。これにより、復号側でも付加情報なしにハフマン符
号とシンボルとの対応の変更が可能になる。
ハフマンコードを作成し、最短コードからN個に含まれ
ないコードに全シンボルを割当て、その局所的な発生頻
度(生起確率)順位が上位Nに含まれるシンボルを、最
短コードからのN個に含まれるコードに再割当てする構
成でもよい。この場合、シンボル変換テーブル109に、
その発生頻度順位が上位Nに含まれるシンボルの該当ア
ドレスを格納するだけでよく、ハードウェアサイズ(ま
たは処理量)を簡略化することができる。
ンボル変換を行うだけなので、コードIDテーブル102以
降は図1に示した基本的な構成と全く同じでよい。すな
わち、コードIDテーブル102,コードテーブル104および
コード長テーブル105を統合して一つのLUTで構成でき
る。また、シンボル変換テーブル109をコードIDテーブ
ル102と統合して一つのLUTとしたり、全テーブルを統合
して一つのLUTで構成することもできる。
符号化の前段において、頻度が逆転したシンボルを入替
えることにより、コードIDテーブル以降の構成を図1に
示した基本構成と全く同じにすることができる。
装置を説明する。なお、第7実施例において、第1実施
例と略同様の構成については、同一符号を付して、その
詳細説明を省略する。
変換テーブル109を、図8に構成例を示すシンボル変換器
208に代えたものである。なお、図5に示した第4実施例
のID変換器403と同一の構成については、同一番号を付
して、その詳細説明を省略する。
ンボル変換テーブルである。以下、第2実施例,第4実施
例と異なる部分についてのみ説明する。
個のシンボルのみID信号に変換するとともに、カウンタ
アレイ111およびセレクタ121に制御信号を出力する。
入力された制御信号が変換実行を示す場合は、同テーブ
ルから入力されたID信号に対応するIDカウンタをインク
リメントする。
タアレイ112から出力された順位(番号)を、その順位
に該当するシンボルに変換する。そのシンボルは、レジ
スタアレイ113に保持され、IDテーブル131から出力され
たID信号に応じてセレクタ114によって選択される。
れた制御信号が実行変換を示す場合はセレクタ114の出
力を選択し、そうでない場合は入力シンボルを選択して
出力する。
を局所的なシンボルの頻度順に入替えることができる。
IDテーブルによって所定のシンボルのみ入替えを行うこ
とにより、簡単な回路構成(または演算処理)でシンボ
ル変換器を構成することができる。
装置を説明する。なお、第8実施例において、第1実施
例と略同様の構成については、同一符号を付して、その
詳細説明を省略する。
変換テーブル109を、図9に構成例を示すシンボル変換器
209に代えたものである。なお、図5に示した第4実施例
のID変換器203および図8に示したシンボル変換器208と
同一の構成については、同一番号を付して、その詳細説
明を省略する。
ある。以下、第2実施例,第4実施例,第7実施例と異な
る部分についてのみ説明する。
たいシンボルが設定された複数のシンボルコンパレータ
を含み、各シンボルコンパレータの比較結果はカウンタ
アレイ111,セレクタ114およびセレクタ121へ送られ
る。
ータの比較結果が一致を示す場合、そのシンボルコンパ
レータに対応するカウンタだけをインクリメントする。
比較結果が一致を示す場合、そのシンボルコンパレータ
に対応するレジスタアレイ119のレジスタの値を選択す
る。セレクタ121は、何れかのシンボルコンパレータの
比較結果が一致を示す場合はセレクタ114の出力を選択
し、そうでない場合は入力シンボルを選択して出力す
る。
いシンボルを局所的なシンボルの頻度順に入替えること
ができる。なお、第7実施例に比べて、IDテーブル131が
コンパレータアレイ133に代わっただけであるが、入替
えを行いたいシンボルの数が少ない場合は、本実施例の
方がハードウェアサイズ(または処理量)を小さくする
ことができる。
コンパレータによって検出したシンボルのみ入替えを行
うことにより、入替えを行いたいシンボルの数が少ない
場合は、非常に簡単な回路構成(または演算処理)でシ
ンボル変換器を構成することができる。
るシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適
用してもよい。
プログラムを供給することによって達成される場合にも
適用できることはいうまでもない。
シンボルの生起確率が動的に変化するようなデータの符
号化効率の低下を、簡単な構成または処理によって抑制
することができる。
図、
図、
すブロック図、
すブロック図、
すブロック図、
図、
図、
例を示すブロック図、
例を示すブロック図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 シンボルを、一つの可変長符号に対応す
るコードIDに変換する第一の変換手段と、 所定数のコードIDごとに、所定の閾値未満のコードIDの
発生頻度を検出する検出手段と、 検出された発生頻度に従い、前記シンボルのコードIDを
別のコードIDに変更する変更手段と、 前記シンボルのコードIDをそのコードIDに対応する可変
長符号に変換する第二の変換手段とを有することを特徴
とする符号化装置。 - 【請求項2】 前記変更手段は、前記所定数のコードID
ごとに、各コードIDの発生頻度を初期値に設定すること
を特徴とする請求項1に記載された符号化装置。 - 【請求項3】 シンボルを、一つの可変長符号に対応す
るコードIDに変換する第一の変換手段と、 所定数のコードIDごとに、所定の閾値未満のコードIDの
発生頻度を検出する検出手段と、 検出された発生頻度に従い、前記シンボルのコードIDを
別のコードIDに変更する変更手段と、 前記シンボルのコードIDをそのコードIDに対応する可変
長符号に変換する第二の変換手段とを有し、 前記変更手段は、一つのコードIDの発生頻度が最大値に
達した場合、各コードの発生頻度を二分の一にすること
を特徴とする符号化装置。 - 【請求項4】 前記変更手段は、前記所定数のコードID
ごとに、各コードIDの発生頻度を初期値に設定すること
を特徴とする請求項3に記載された符号化装置。 - 【請求項5】 シンボルを、一つの可変長符号に対応す
るコードIDに変換し、 所定数のコードIDごとに、所定の閾値未満のコードIDの
発生頻度を検出し、 検出された発生頻度に従い、前記シンボルのコードIDを
別のコードIDに変更し、 前記シンボルのコードIDをそのコードIDに対応する可変
長符号に変換することを特徴とする符号化方法。 - 【請求項6】 前記コードIDの変更において、前記所定
数のコードIDごとに、各コードIDの発生頻度が初期値に
設定されることを特徴とする請求項5に記載された符号
化方法。 - 【請求項7】 シンボルを、一つの可変長符号に対応す
るコードIDに変換し、 所定数のコードIDごとに、所定の閾値未満のコードIDの
発生頻度を検出し、 検出された発生頻度に従い、前記シンボルのコードIDを
別のコードIDに変更し、 前記シンボルのコードIDをそのコードIDに対応する可変
長符号に変換する各ステップを有し、 前記コードIDの変更ステップにおいて、一つのコードID
の発生頻度が最大値に達した場合、各コードの発生頻度
が二分の一にされることを特徴とする符号化方法。 - 【請求項8】 前記コードIDの変更ステップにおいて、
前記所定数のコードIDごとに、各コードIDの発生頻度が
初期値に設定されることを特徴とする請求項7に記載さ
れた符号化方法。 - 【請求項9】 複数のシンボルを含むブロックを生成す
るブロック化手段と、一つのブロック内の シンボルを、一つの可変長符号に対
応するコードIDに変換する第一の変換手段と、 所定数のブロックごとに、各コードIDの発生頻度を検出
する検出手段と、 検出された各コードIDの発生頻度に従い、前記シンボル
のコードIDを別のコードIDに変更する変更手段と、 前記シンボルのコードIDをそのコードIDに対応する可変
長符号に変換する第二の変換手段と、 前記変更手段は、前記所定数のブロックごとに、前記各
コードIDの発生頻度を初期値に設定 することを特徴とす
る符号化装置。 - 【請求項10】 前記変更手段は、所定の閾値未満のコ
ードIDを発生頻度の検出対象にすることを特徴とする請
求項9に記載された符号化装置。 - 【請求項11】 複数のシンボルを含むブロックを生成
し、一つのブロック内の シンボルを、一つの可変長符号に対
応するコードIDに変換し、 所定数のブロックごとに、各コードIDの発生頻度を検出
し、 検出された各コードIDの発生頻度に従い、前記シンボル
のコードIDを別のコードIDに変更し、 前記シンボルのコードIDをそのコードIDに対応する可変
長符号に変換する各ステップを有し、 前記コードIDの変更ステップにおいて、前記所定数のブ
ロックごとに、各コードIDの発生頻度が初期値に設定さ
れる ことを特徴とする符号化方法。 - 【請求項12】 前記コードIDの変更ステップにおい
て、所定の閾値未満のコードIDが発生頻度の検出対象に
されることを特徴とする請求項11に記載された符号化方
法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18593494A JP3274284B2 (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 符号化装置およびその方法 |
US08/512,200 US6252992B1 (en) | 1994-08-08 | 1995-08-07 | Variable length coding |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18593494A JP3274284B2 (ja) | 1994-08-08 | 1994-08-08 | 符号化装置およびその方法 |
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