JP3346204B2 - 可変長符号復号装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可変長符号復号装
置、すなわち、可変長な符号語データの復号処理を効率
的に実行する装置に関し、特に動作周波数が高い場合に
おいても復号処理における各処理を無駄なく実行可能と
し、可変長符号語の復号効率を高めた可変長符号復号装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発生頻度に偏りのある時系列信
号を復号して圧縮符号化を実現する場合に、発生頻度の
高い信号に短い符号を与え、発生頻度の低い信号に長い
符号を与えるという可変長符号が用いられている。この
ような符号化をエントロピー符号化と呼んでいる。ま
た、エントロピー符号としては特にハフマン符号が、音
声信号や画像信号の符号化など多岐に渡って応用されて
いる。

【０００３】図１６は、エントロピー符号化の可変長符
号テーブルを表す図である。テーブルに示すように、発
生頻度によりシンボルａ１〜ａ７にそれぞれ可変長符号
が割当てられている。すなわち、発生頻度の高いシンボ
ルａ１あるいはａ４には、短い符号の可変長符号００，
および１０が各々割り当てられ、発生頻度が低いシンボ
ルａ５、ａ６、ａ７にはそれぞれ長い可変長符号１１０
０、１１０１、１１１１が割り当てられている。

【０００４】図１７は、ハフマンツリーによる状態遷移
を表す図である。黒丸印Ｓ１〜Ｓ６は、解読手順での初
期状態Ｓ１及び中間状態Ｓ２〜Ｓ６を示す節点で、（シ
ンボル数−１）個存在する。そして、解読を開始する場
合は、Ｓ１からスタートし、解読における最初の符号が
０ならば０の枝をたどりＳ２の状態に遷移し、１ならば
１の枝をたどりＳ４の状態に遷移する。このような遷移
を符号毎に繰り返し行い、シンボルａ１〜ａ７にたどり
着けば、解読終了となる。例えば符号語が（００）な
ら、シンボルａ１、符号語が（１１００）ならシンボル
ａ５となる。これは図１６の対応と一致する。

【０００５】このようにハフマンツリーによる状態遷移
は、符号を上から順に１ビットずつたどることにより、
解読をすすめる手順を与えている。よって、ハフマンツ
リーを１ビットずつたどり復号する方法では、１サイク
ル毎に１ビットしか処理することができない。そこで、
高速に復号処理を行うために、符号と符号長とを並列に
解読しながら可変長符号を一度に処理する方法、すなわ
ち符号長情報を得ながら併せて符号解読を実行するもの
である。この方法として例えば、特開平７−２１２２４
２号公報記載のものがある。

【０００６】図１８は、同公報に記載の可変長符号復号
化器の構成を表すブロック図である。入力バッファ２０
は、２つのラッチ２１、２２より構成され、圧縮データ
１ｂを格納する。各ラッチ２１、２２のビット数は、最
長符号語（例えばｐビット）に等しくなっている。バレ
ルシフタ３０は、最長符号語の２倍のビット数（例えば
２ｐビット）から成り、符号語長用ＰＬＡ５０より出力
される符号語長信号５１を受け取り、この符号語長に基
づいて、入力バッファ２０から入力されるデータのシフ
ト量を決定し、データをバレルシフタ３０でシフトす
る。シフトされたデータは復号化用ＰＬＡに出力され
る。

【０００７】そして、復号化用ＰＬＡ４０は、バレルシ
フタ３０から出力されたｐビットを解読し、復号したシ
ンボル４１を出力する。符号語長用ＰＬＡ５０は、復号
化用ＰＬＡ４０と同様に、バレルシフタ３０から出力さ
れたｐビットを解読し、復号する符号語の長さを決定し
出力する。ここで、復号化用ＰＬＡ４０は、あらかじめ
定められた特定の短い符号が２つ以上連続するような場
合、例えば符号語（００）が連続して発生している場合
に、これを検出して１サイクルで一度に復号を行うこと
を可能としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来技術では、符号語長用ＰＬＡ５０とバレルシフタ３
０によってループが形成されているため、動作周波数が
高く（例えば、７０ＭＨｚ以上）なると、高速に復号す
ることができなくなる。つまり、動作周波数が低い場合
は、１サイクル中に符号語長用ＰＬＡ５０の処理とバレ
ルシフタ３０の処理の両方を行うことができたものが、
動作周波数が高くなると、符号語長用ＰＬＡ５０の処理
で１サイクル、バレルシフタ３０の処理で１サイクルそ
れぞれ必要となり、ループ処理に２サイクルを必要とす
るようになる。このため動作周波数が高くなると、２サ
イクルに１符号語しか復号できなくなり性能が低下する
という問題があった。

【０００９】本発明は、上記の様な問題点を解決するも
のであり、動作周波数が高い場合でも、１サイクル毎に
１符号語以上を復号することが可能な可変長符号復号装
置を提供することを目的とする。

【００１０】また、本発明の他の目的は、可変長符号復
号装置を構成する全体のハードウエア量を増加させずに
復号処理の効率を高めた可変長符号復号装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、可変長な符号語より成る可変長符号データ
を復号する可変長符号復号装置において、少なくとも可
変長符号語中、最長符号語のビット数と等しい数の複数
のバレルシフタを有するバレルシフタセットであって、
該複数のバレルシフタの各々は前記可変長符号データを
入力とし、個々のバレルシフタにあらかじめ設定された
各々異なる数のシフト処理を実行することにより、最長
符号語のビット数からなる複数の異なるシフト符号デー
タを生成する符号データ生成手段と、符号データに対応
する復号シンボルと符号語長とを出力する復号シンボル
発生手段あって、該復号シンボル発生手段に入力される
選択信号に基づいて、符号データ生成手段から出力され
る前記複数の異なるシフト符号データの中から所定のシ
フト符号データを選択し、選択されたシフト符号データ
に対応する復号シンボルと符号語長とを出力する復号シ
ンボル発生手段と、符号語長に基づいて、後続の複数の
シフト符号データの中から所定のシフト符号データを選
択する選択信号を生成し、前記復号シンボル発生手段に
出力する選択信号生成手段と、を有することを特徴とす
る可変長符号復号装置を提供する。

【００１２】ここで、符号データ生成手段は、可変長符
号データにシフト処理を施し、最長符号語のビット数と
等しい個数のシフトされた符号データを復号シンボル発
生手段に対して出力する。復号シンボル発生手段は、符
号データの中から選択信号により所望の符号データを選
択し、選択された符号データに対応する復号シンボルと
符号語長とを出力する。選択信号生成手段は、符号語長
を用いて選択信号を生成する。

【００１３】さらに、本発明は、上述の選択信号を初期
状態において符号データ生成手段から出力された複数の
シフト符号データの中からシフト０の符号データを選択
するように設定しており、さらにバレルシフタセット中
の複数のバレルシフタは、少なくとも前記最長符号語の
２倍のビット数からなることを特徴とする可変長符号復
号装置を提供する。

【００１４】さらに、本発明は、符号データ生成手段と
復号シンボル発生手段との間に、シフト符号データを保
持するためのバッファを設けた可変長符号復号装置を提
供する。バッファは、少なくとも最長符号語のビット数
に相当する個数のシフト符号データを格納する容量を持
つ。

【００１５】さらに、本発明は、バレルシフタセット中
のバレルシフタの数を、可変長符号データの平均符号長
に近い整数値の個数とした可変長符号復号装置を提供す
る。ここで平均符号長は、可変長符号語の総容量を、復
号化処理に要したサイクル数で割って求められた値であ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。 ［実施例１］図１は、本発明の一実施例に係る可変長符
号復号装置の原理を示すブロック図である。可変長符号
復号装置は、可変長符号データ１を入力として最長符号
語のビット数からなる符号データ１０１を出力する符号
データ生成手段１００と、該符号データ１０１を入力と
し、出力復号シンボル２０１と符号語長２０２とを出力
する復号シンボル発生手段２００と、符号語長２０２を
入力とし、復号シンボル発生手段２００に対して選択信
号３０１を出力する選択信号生成手段３００とから構成
される。

【００１７】符号データ生成手段１００は、シンボルを
符号化した可変長符号データ１を入力として、最長符号
語のビット数からなる符号データ１０１を最長符号語の
ビット数個分出力する。

【００１８】ここで、最長符号語とはシンボルに割り当
てられた符号語の中で最もビット数の多いものをいう。
例えば、図１６ではシンボルａ５、ａ６、ａ７に対応す
る符号語１１００、１１０１、１１１１が該当し、最長
符号語のビット数は４ビットとなる。

【００１９】復号シンボル発生手段２００は、符号デー
タ１０１を入力とし、各々のシフトされた符号データの
中から選択信号３０１により所望の符号データを選択
し、選択された符号データに対応する復号シンボル２０
１と符号語長２０２とを出力する。

【００２０】選択信号生成手段３００は、入力された符
号語長２０２に基づいて選択信号３０１を生成し、これ
を復号シンボル発生手段に出力する。

【００２１】次に、符号データ生成手段について詳しく
説明する。図２は、符号データ生成手段のブロック図で
ある。符号データ生成手段１００は、符号データ整列手
段１１０とバレルシフタ１２０とから構成される。バレ
ルシフタは複数個がセットとなったバレルシフタセット
として構成されている。

【００２２】符号データ整列手段１１０は、可変長符号
データ１（ｍビットとする）を入力とし、最長符号語
（ｐビットとする）の２倍のビット数（２ｐビット）の
符号データ１０１ａを出力する。

【００２３】バレルシフタ１２０は、最長符号語のビッ
ト数個（ｐ個）からなるバレルシフタ０、バレルシフタ
１、バレルシフタ２、・・・、バレルシフタｐ−１で構
成される。そして、符号データ１０１ａを入力とし、各
々のバレルシフタがそれぞれ決められた数のシフト処理
を行い、最長符号語のビット数個だけ符号データ１０１
をそれぞれ出力する。例えばバレルシフタ０は０ビッ
ト、バレルシフタ１は１ビット、バレルシフタ２は２ビ
ット、・・・、バレルシフタｐ−１は（ｐ−１）ビット
のシフト処理を行い、それぞれの上位ｐビットの符号デ
ータ１０１を出力する。

【００２４】図３は、符号データ整列手段の内部構成を
示すブロック図である。符号データ整列手段１１０は、
符号データを出力する際に上位ｐビットを構成する上位
レジスタ１１１と、下位ｐビットを構成する下位レジス
タ１１２とで構成される。

【００２５】上位レジスタ１１１は、最長符号語のビッ
ト数（ｐビット）からなり、最長符号語の２倍のビット
数（２ｐビット）の符号データ１０１ａを出力する際に
上位ｐビットを構成する。また、下位レジスタ１１２
は、上位レジスタ１１１と同様に最長符号語のビット数
（ｐビット）からなり、最長符号語の２倍のビット数
（２ｐビット）の符号データ１０１ａを出力する際に下
位ｐビットを構成する。

【００２６】次に、符号データ整列手段１１０の動作に
ついて説明する。まずｍビットの可変長符号データ１が
入力されると下位レジスタ１１２の下位ｍビットに保持
される。そして、次のｍビットの可変長符号データ１が
入力されると、すでに下位レジスタ１１２に保持されて
いる符号データは左にｍビットシフトされ、新しい可変
長符号データが下位レジスタ１１２の下位ｍビットに保
持される。これを下位レジスタ１１２が満杯になるまで
繰り返す。

【００２７】さらに、下位レジスタ１１２が満杯になる
と、上位レジスタ１１１にデータが保持されている場合
は、上位レジスタ１１１のデータを上位ｐビット、下位
レジスタ１１２のデータを下位ｐビットとする２ｐビッ
トの符号データ１０１ａを出力する。その後、下位レジ
スタ１１２のデータを上位レジスタ１１１に移動する。
そして、下位レジスタ１１２は空き状態となる。

【００２８】一方、上位レジスタ１１１にデータが保持
されていない場合は、そのまま下位レジスタ１１２のデ
ータを上位レジスタ１１１に移動する。そして、下位レ
ジスタ１１２は空き状態となる。同様にして、ｍビット
の可変長符号データ１が入力されると下位レジスタ１１
２の下位ｍビットに保持され、以降これら一連の動作の
繰り返しとなる。

【００２９】次に、バレルシフタの動作について説明す
る。図４は、バレルシフタで行われるシフト処理の様子
を示す図である。バレルシフタはバレルシフタ０からｐ
−１までｐ個のバレルシフタセットとして構成されてい
る。バレルシフタ０のデータＤ０は符号データ整列手段
１１０が出力する値で、ＭＳＢ（Ｍｏｓｔ Ｓｉｇｎｉ
ｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）からＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉ
ｇｎｉｆｉｃａｎｔＢｉｔ）に向かってｄ０、ｄ１、ｄ
２、・・・、ｄｐ−１、・・・、ｄ２ｐ−１から成る２
ｐビットのビット列とする。また、バレルシフタｎは符
号データＤ０をｎビット左シフトするものとする。つま
りバレルシフタ１は符号データＤ０を１ビット左シフ
ト、バレルシフタ２は符号データＤ０を２ビット左シフ
トをそれぞれ実行する。

【００３０】これにより符号データＤ０に対し、バレル
シフタ１の符号データＤ１は、ｄ１、ｄ２、・・・、ｄ
ｐ−１、・・・から成る２ｐビットのビット列となる。
同様にバレルシフタｐ−１の符号データＤｐ−１は、ｄ
ｐ−１、・・・から成る２ｐビットのビット列になる。

【００３１】つまり、２ｐビットの符号データＤ０と、
Ｄ０に対して１ビットずつ順に左シフトされた（ｐ−
１）個の符号データとの合わせてｐ個の符号データが生
成されることになる。そしてバレルシフタ０、バレルシ
フタ１、バレルシフタ２、・・・、バレルシフタｐ−１
は、それぞれ２ｐビットのデータＤ０、Ｄ１、Ｄ２、・
・・、Ｄｐ−１の上位ｐビットを出力する。

【００３２】ここで最長符号語のビット数個分のバレル
シフタを有するバレルシフタセットを用いているので、
上記ｐ個の符号データに少なくとも１つの可変長符号が
含まれることになる。また符号データ整列手段１１０か
ら出力される２ｐビットの符号データは、符号データを
ｐビットずつ左シフトしたものになっている。よって、
バレルシフタｐ−１の符号データＤｐ−１を１ビット左
シフトしたデータは、次に符号データ整列手段１１０が
出力した符号データに等しいものとなっている。

【００３３】次に、復号シンボル発生手段について詳し
く説明する。図５は、復号シンボル発生手段の構成を示
す図である。復号シンボル発生手段２００は、選択器２
１１と復号メモリ２１２とで構成される。選択器２１１
は、符号データ生成手段１００から出力されるｐ個の異
なる符号データ１０１を入力とし、符号データ１０１の
中から選択信号３０１により所望の符号データを選択す
る。復号メモリ２１２は、選択器２１１で選択された符
号データに対応する復号シンボル２０１と符号語長２０
２（合計ｄビットとする）を出力する。

【００３４】図６は復号メモリ内に格納されているデー
タ構成を表す図である。ｐビットの符号データ１０１は
アドレス２００ｂを表し、データはｄビットで上位ｓビ
ットが復号シンボル、下位ｈビットが符号語長を表して
いる。よって、この場合の復号メモリ２１２の容量は、
（２^p×ｄ）ビットとなる。

【００３５】次に、選択信号生成手段について詳しく説
明する。図７は、選択信号生成手段のブロック図であ
る。図１における選択信号生成手段３００は、図７に示
すように加算器３１１とラッチ３１２とで構成される。
加算器３１１は、符号語長２０２と選択信号３０１との
加算を行う。ラッチ３１２は、加算器３１１の出力３１
１ａを保持し、それを選択信号３０１として出力する。
選択信号３０１は図１の復号シンボル発生手段２００に
対して出力されるとともに、加算器３１１に対してもフ
ィードバック入力される。

【００３６】次に、具体的な数字を用いてさらに詳しく
説明する。まず、可変長符号データ１は、３ビット、６
ビット、１５ビット、１４ビット、２ビット、・・・と
から成るデータ列とし、それに対応する復号シンボル
を、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、・・・とする。こ
こで可変長符号データ１の最長符号語のビット数が１６
ビットとする。よって、可変長符号データ生成手段１０
０を構成するバレルシフタの数は１６となる。つまりバ
レルシフタはバレルシフタ０からバレルシフタ１５まで
１６個あり、選択器２１１は１６個の符号データの中か
ら１個の符号データを選択することになる。

【００３７】例えば、選択信号３０１が０の場合はバレ
ルシフタ０が出力する符号データを、選択信号３０１が
１の場合はバレルシフタ１が出力する符号データを、・
・・、選択信号３０１が１５の場合はバレルシフタ１５
が出力する符号データを、それぞれ選択することにな
る。

【００３８】図８に符号データ生成手段１００が出力す
る符号データ１０１を示す。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３はバレル
シフト処理を行うサイクルを表し、データＤｘ−ｙは、
サイクルＴｙにおけるバレルシフタｘの出力値を表す。
例えば、データＤ２−１はサイクルＴ１におけるバレル
シフタ２の出力値を表す。図４で説明したように、Ｄｘ
−ｙはサイクルＴｙにおいてＤ０−ｙをｘビット左にシ
フトしたデータとなっていて、Ｄ０−（ｙ＋１）はＤ１
５−ｙを１ビット左にシフトしたデータとなっている。
例えばＤ０−２はＤ１５−１を１ビット左にシフトした
データとなっていて、Ｄ０−３はＤ１５−２を１ビット
左にシフトしたデータとなっている。これらのシフトさ
れたデータが復号シンボル発生手段に出力される。

【００３９】シフト状態をＤ０−１を基準に考えると、
Ｄ０−２はＤ０−１を１６ビット左にシフトしたデータ
となっていて、Ｄ０−３はＤ０−１を３２ビット左にシ
フトしたデータとなっている。

【００４０】図９に可変長符号データの例を示す。３ビ
ット、６ビット、１５ビット、１４ビット、２ビット、
・・・とから成る可変長符号データをそれぞれＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・と表す。Ｄ３−１はＤ０−１を３ビ
ット、Ｄ９−１はＤ０−１を９ビット、Ｄ８−２はＤ０
−２を８ビット（Ｄ０−１を２４ビット）、Ｄ６−３は
Ｄ０−３を６ビット（Ｄ０−１を３８ビット）、それぞ
れ左シフトしたデータになっている。また、可変長符号
データＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの先頭ビットがＭＳＢとなってい
る。さらに図９では可変長符号データを実線と点線で表
しているが、実線の部分が復号シンボル発生手段２００
に出力される符号データ１０１（今の例では１６ビッ
ト）を表している。また可変長符号データＡ（３ビッ
ト）、Ｂ（６ビット）、Ｃ（１５ビット）、Ｄ（１４ビ
ット）、Ｅ（２ビット）、・・・に対応する復号シンボ
ルをａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、・・・とする。

【００４１】図１０は、可変長符号復号装置の動作を説
明するタイミングチャート図である。クロック１０は本
発明の可変長符号復号装置を動作させるシステムクロッ
クである。復号シンボル２０１は復号シンボル発生手段
２００から出力される復号シンボル（ａ１、ａ２、ａ
３、ａ４、ａ５）である。符号語長２０２は復号シンボ
ル発生手段２００から出力される符号語長（３、６、１
５、１４、２）である。加算器出力３１１ａは加算器３
１１が行う加算結果、選択信号３０１はラッチ３１２か
ら出力される信号を表している。

【００４２】復号作業に入る前に可変長符号復号装置は
初期化され、選択信号３０１が０となる。初期化が終わ
ったら、可変長符号データ１が符号データ生成手段１０
０に入力され符号データＤ０−１、Ｄ１−１、・・・、
Ｄ１５−１が復号シンボル発生手段２００に出力され
る。

【００４３】〔Ｃ０サイクル〕可変長符号復号装置の初
期状態における選択信号３０１は０に設定されているの
で、復号シンボル発生手段２００中の選択器２１１（図
５参照）は、１６個の符号データＤ０−１、Ｄ１−１、
・・・、Ｄ１５−１の中から符号データＤ０−１を選択
する。復号メモリ２１２は、符号データＤ０−１に対応
する復号シンボル（ａ１）と符号語長（３）を出力す
る。符号語長の値３は加算器３１１に入力され選択信号
３０１の値０と加算される（３＋０＝３）。そして加算
結果はラッチ３１２に入力される。

【００４４】〔Ｃ１サイクル〕ラッチ３１２は、選択信
号３０１として３を出力する。選択信号３０１が３なの
で、復号シンボル発生手段２００中の選択器２１１（図
５参照）は１６個の符号データの中から符号データＤ３
−１を選択する。復号メモリ２１２は、符号データＤ３
−１に対応する復号シンボル（ａ２）と符号語長（６）
を出力する。同様にして、符号語長の値６は加算器３１
１に入力され、選択信号３０１の値３と加算される（６
＋３＝９）。そして加算結果はラッチ３１２に入力され
る。

【００４５】〔Ｃ２サイクル〕ラッチ３１２は、選択信
号３０１として９を出力する。選択信号３０１が９なの
で、選択器２１１は１６個の符号データの中から符号デ
ータＤ９−１を選択する。復号メモリ２１２は、符号デ
ータＤ９−１に対応する復号シンボル（ａ３）と符号語
長（１５）を出力する。符号語長の値１５は加算器３１
１に入力され、選択信号３０１の値９と加算される。こ
の場合１５＋９＝２４≧１６なので、符号データＤ０−
１、Ｄ１−１、・・・、Ｄ１５−１の中には次処理で用
いる符号データは存在しない。次処理で用いる符号デー
タは、符号データＤ０−２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ１５
−２の中にある。よって、２４−１６＝８を加算器３１
１は出力し、ラッチ３１２に入力される。

【００４６】〔Ｃ３サイクル〕ラッチ３１２は、選択信
号３０１として８を出力する。対象となる符号データは
Ｄ０−２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ１５−２になり、選択
信号３０１が８なので、選択器２１１は１６個の符号デ
ータＤ０−２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ１５−２の中から
符号データＤ８−２を選択する。復号メモリ２１２は、
符号データＤ８−２に対応する復号シンボル（ａ４）と
符号語長（１４）を出力する。符号語長の値１４は加算
器３１１に入力され、選択信号３０１の値８と加算され
る。この場合１４＋８＝２２≧１６（最長符号語ビット
数）なので、符号データＤ０−２、Ｄ１−２、・・・、
Ｄ１５−２の中には次処理で用いる符号データは存在し
ない。次処理で用いる符号データは、符号データＤ０−
３、Ｄ１−３、・・・、Ｄ１５−３の中にある。よっ
て、２２−１６＝６を加算器３１１は出力し、ラッチ３
１２に入力される。

【００４７】〔Ｃ４サイクル〕ラッチ３１２は、選択信
号３０１として６を出力する。対象となる符号データは
Ｄ０−３、Ｄ１−３、・・・、Ｄ１５−３になり、選択
信号３０１の値６により符号データＤ０−３、Ｄ１−
３、・・・、Ｄ１５−３の中から符号データＤ６−３を
選択する。復号メモリ２１２は、符号データＤ６−３に
対応する復号シンボル（ａ５）と符号語長（２）を出力
する。符号語長の値２は加算器３１１に入力され、選択
信号３０１の値６と加算され、２＋６＝８を得る。そし
て得られた加算結果（８）はラッチ３１２に入力され
る。以下同様の繰り返しとなる。

【００４８】［実施例２］図１１は、第２の実施の形態
の可変長符号復号装置の原理図である。可変長符号復号
装置は、符号データ生成手段１００ａと、バッファ４０
０と、復号シンボル発生手段２００ａと、選択信号生成
手段３００ａとから構成される。

【００４９】第１の実施の形態による可変長符号復号装
置の構成と異なるのは、符号データ生成手段１００ａと
復号シンボル発生手段２００ａとの間にバッファ４００
を入れたことである。このバッファ４００を入れる意味
について説明する。第１の実施の形態では、例えば最長
符号語が１６ビットの場合、バレルシフタの数を１６個
にした。これは１回のバレルシフト処理で得られる１６
個の符号データの中に、少なくとも１つの所望の符号デ
ータが存在するようにするためである。

【００５０】前述したように、ハフマン符号では発生頻
度の高い信号に短い符号を与え、発生頻度の低い信号に
長い符号を与えるという可変長符号を用いている。これ
は１回のバレルシフト処理で得られる１６個の符号デー
タの中に所望の符号データが１つ以上存在することを表
している。つまり１回のバレルシフト処理で得られる１
６個の符号データを何回も使う事を意味する。

【００５１】例えば図８、図９、図１０を用いて説明し
た第１の実施の形態では、Ｔ１サイクルで実行したバレ
ルシフト処理の結果を選択器２１１は３回使用している
（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２サイクルでそれぞれ（ａ１、３）、
（ａ２、６）、（ａ３、１５））。つまり復号シンボル
発生手段２００及び選択信号生成手段３００は毎サイク
ル処理を行うのに対し、符号データ生成手段１００のバ
レルシフタは符号データのシフト処理を毎サイクルごと
実行する必要がない場合がある。すなわち、１度のシフ
ト処理の結果、複数の連続するシフト符号データを得る
ことが可能な場合がある。

【００５２】このように、符号データ生成手段１００で
行うバレルシフト処理と、復号シンボル発生手段２００
及び選択信号生成手段３００で行う処理とでは処理頻度
が異なる。この処理頻度の違いを吸収するために符号デ
ータ生成手段１００ａと復号シンボル発生手段２００ａ
との間にバッファ４００を入れている。これにより、符
号データ生成手段１００ａを構成するバレルシフタの個
数を最長符号語のビット数個よりも少なくすることが可
能となる。

【００５３】次に、第２の実施の形態について具体的な
数字を用いてさらに詳しく説明する。第１の実施の形態
の説明の時と同様に、可変長符号データ１は、３ビッ
ト、６ビット、１５ビット、１４ビット、２ビット、・
・・とから成るデータ列とし、それに対応する復号シン
ボルは、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、・・・とす
る。また、可変長符号データの最長符号語は１６ビット
とする。さらに、符号データ生成手段１００ａを構成す
るバレルシフタの数を最長符号語の半分の８とする。こ
の場合、バレルシフタセット中にある複数のバレルシフ
タはバレルシフタ０からバレルシフタ７までの８個とな
る。符号データ生成手段１００ａが出力する符号データ
１０２ａは、バッファ４００に格納される。復号シンボ
ル発生手段２００ａは、バッファ４００の出力である８
個のシフトされた符号データ１０２ｂの中から所望の符
号データを選択し、対応する復号シンボル２０１と符号
語長２０２とを出力する。

【００５４】図１２に最長符号語の半分のビット数ずつ
シフトした符号データを出力する符号データ整列手段１
１０ａの構成を示す。最上位レジスタ１１１ａ、上位レ
ジスタ１１１ｂ、下位レジスタ１１２ｂ、最下位レジス
タ１１２ａはそれぞれ最長符号語の半分のビット数（例
えばｐ／２ビット、今の場合８ビット）からなるレジス
タである。最長符号語の２倍のビット数（２ｐビット）
の符号データ１０１ｂを出力する際、ＭＳＢを（２ｐ−
１）ビット、ＬＳＢを０ビットとすると、最上位レジス
タ１１１ａのビット位置は、（２ｐ−１）ビットから
（３ｐ／２）ビットとなる。上位レジスタ１１１ｂのビ
ット位置は、（３ｐ／２−１）ビットからｐビットとな
る。下位レジスタ１１２ｂのビット位置は、（ｐ−１）
ビットからｐ／２ビットとなる。最下位レジスタ１１２
ａのビット位置は、（ｐ／２−１）ビットから０ビット
となる。

【００５５】次に、符号データ整列手段１１０ａの動作
について説明する。まずｍビットの可変長符号データ１
が入力されると最下位レジスタ１１２ａの下位ｍビット
に保持される。次にｍビットの可変長符号データ１が入
力されると、既に最下位レジスタ１１２ａに保持されて
いる符号データは左にｍビットシフトされ、新しい可変
長符号データが最下位レジスタ１１２ａの下位ｍビット
に保持される。これを最下位レジスタ１１２ａが満杯に
なるまで繰り返す。

【００５６】最下位レジスタ１１２ａが満杯になると、
最上位レジスタ１１１ａにデータが保持されている場合
は、最上位レジスタ１１１ａのデータ、上位レジスタ１
１１ｂのデータ、下位レジスタ１１２ｂのデータ、最下
位レジスタ１１２ａのデータをそれぞれ用いて、２ｐビ
ットの符号データ１０１ｂを構成し出力する。そして、
最下位レジスタ１１２ａのデータを下位レジスタ１１２
ｂに、下位レジスタ１１２ｂのデータを上位レジスタ１
１１ｂに、上位レジスタ１１１ｂのデータを最上位レジ
スタ１１１ａにそれぞれ移動する。最下位レジスタ１１
２ａは空き状態となる。

【００５７】また、最上位レジスタ１１１ａにデータが
保持されていない場合は、２ｐビットの符号データ１０
１ｂを出力せず、最下位レジスタ１１２ａのデータを下
位レジスタ１１２ｂに、下位レジスタ１１２ｂのデータ
を上位レジスタ１１１ｂに、上位レジスタ１１１ｂのデ
ータを最上位レジスタ１１１ａにそれぞれ移動する。最
下位レジスタ１１２ａは空き状態となる。同様にしてｍ
ビットの可変長符号データ１が入力されると最下位レジ
スタ１１２ａの下位ｍビットに保持され、以降これら一
連の動作の繰り返しとなる。

【００５８】図１３は、符号データ生成手段１００ａが
出力するデータを示す図である。図１３は図８と同じ表
記を用いているので表記の説明は省略する。バレルシフ
ト処理を行うサイクルはＴ１〜Ｔ５の５サイクルまで表
示してある。符号データ整列手段１１０ａが、８ビット
ずつシフトした符号データを出力するようになっている
ので、Ｄ０−２はＤ７−１を、Ｄ０−３はＤ７−２を、
Ｄ０−４はＤ７−３を、Ｄ０−５はＤ７−４を、それぞ
れ１ビット左にシフトしたデータとなっている。

【００５９】図１４に可変長符号データの例を示す。第
１の実施の形態の説明の時と同様に、３ビット、６ビッ
ト、１５ビット、１４ビット、２ビット、・・・とから
成る可変長符号データをそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
・・・と表し、Ｄ３−１はＤ０−１を３ビット、Ｄ１−
２はＤ０−２を１ビット（Ｄ０−１を９ビット）、Ｄ０
−４はＤ０−３を８ビット（Ｄ０−１を２４ビット）、
Ｄ６−５はＤ０−５を６ビット（Ｄ０−１を３８ビッ
ト）、それぞれ左シフトしたデータになっていて、可変
長符号データＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの先頭ビットがＭＳＢとな
っている。また図１４では可変長符号データを実線と点
線で表しているが、実線の部分が復号シンボル発生手段
２００ａで出力される符号データ（今の例では１６ビッ
ト）を表している。また可変長符号データＡ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、Ｅ、・・・に対応する復号シンボルをａ１、ａ２、
ａ３、ａ４、ａ５、・・・とする。

【００６０】図１５は、可変長符号復号装置の動作を説
明するためのタイミングチャート図である。図１５は、
図１０と基本的に同じ表記なので説明は省略する。復号
作業に入る前に可変長符号復号装置が初期化され選択信
号３０１ａが０となる。初期化が終わったら、可変長符
号データ１が符号データ生成手段１００ａに入力され
る。符号データ生成手段１００ａは、符号データＤ０−
１、Ｄ１−１、・・・，Ｄ７−１をバッファ４００に書
き込む。続いて符号データ生成手段１００ａは、符号デ
ータＤ０−２、Ｄ１−２、・・・，Ｄ７−２をバッファ
４００に書き込む。この動作をバッファ４００に空きが
ある限り繰り返し続ける。すなわち、符号データ生成手
段１００ａは、符号データＤ０−２、Ｄ１−２、・・
・、Ｄ７−２、Ｄ０−３、Ｄ１−３、・・・、Ｄ７−
３、Ｄ０−４、Ｄ１−４、・・・、Ｄ７−４、Ｄ０−
５、Ｄ１−５、・・・、Ｄ７−５、・・・、を順次バッ
ファ４００に書き込んでいく。

【００６１】〔Ｃ１０サイクル〕バッファ４００にデー
タが格納されると、まず符号データＤ０−１、Ｄ１−
１、・・・、Ｄ７−１がバッファ４００より読み出さ
れ、選択器２１１に入力される。この時選択信号３０１
ａが０なので選択器２１１は、８個の符号データＤ０−
１、Ｄ１−１、・・・、Ｄ７−１の中から符号データＤ
０−１を選択する。復号メモリ２１２は、符号データＤ
０−１に対応する復号シンボル（ａ１）と符号語長
（３）を出力する。符号語長の値３は加算器３１１に入
力され選択信号３０１の値０と加算される（３＋０＝
３）。そして加算結果３１１ｂはラッチ３１２に入力さ
れる。

【００６２】〔Ｃ１１サイクル〕ラッチ３１２は、選択
信号３０１ａとして３を出力する。選択信号３０１ａが
３なので、選択器２１１は８個の符号データＤ０−１、
Ｄ１−１、・・・、Ｄ７−１の中から符号データＤ３−
１を選択する。復号メモリ２１２は、符号データＤ３−
１に対応する復号シンボル（ａ２）と符号語長（６）を
出力する。同様にして、符号語長の値６は加算器３１１
に入力され、選択信号３０１ａの値３と加算される。こ
の場合６＋３＝９≧８なので、符号データＤ０−１、Ｄ
１−１、・・・、Ｄ７−１の中には次処理で用いる符号
データは存在しない。次処理で用いる符号データは、符
号データＤ０−２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ７−２の中に
ある。よって、加算器３１１は９−８＝１を出力し、加
算結果はラッチ３１２に入力される。

【００６３】〔Ｃ１２サイクル〕バッファ４００より符
号データＤ０−２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ７−２を読み
出す。ラッチ３１２は、選択信号３０１ａとして１を出
力する。選択信号３０１ａが１なので、選択器２１１は
８個の符号データＤ０−２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ７−
２の中から符号データＤ１−２を選択する。復号メモリ
２１２は、符号データＤ１−２に対応する復号シンボル
（ａ３）と符号語長（１５）を出力する。符号語長の値
１５は加算器３１１に入力され、選択信号３０１ａの値
１と加算される。この場合１５＋１＝１６≧８かつ１５
＋１≧８×２なので、符号データＤ０−２、Ｄ１−２、
・・・、Ｄ７−２の中には次処理で用いる符号データは
存在しない。次処理で用いる符号データは、符号データ
Ｄ０−４、Ｄ１−４、・・・、Ｄ７−４の中にある。よ
って、加算器３１１は１６−８−８＝０を出力し、加算
結果はラッチ３１２に入力される。

【００６４】〔Ｃ１３サイクル〕バッファ４００より符
号データＤ０−４、Ｄ１−４、・・・、Ｄ７−４を読み
出す。ラッチ３１２は、選択信号３０１ａとして０を出
力する。選択信号３０１ａが０なので、選択器２１１は
８個の符号データＤ０−４、Ｄ１−４、・・・、Ｄ７−
４の中から符号データＤ０−４を選択する。復号メモリ
２１２は、符号データＤ０−４に対応する復号シンボル
（ａ４）と符号語長（１４）を出力する。符号語長の値
１４は加算器３１１に入力され、選択信号３０１ａの値
０と加算される。この場合１４＋０＝１４≧８なので、
符号データＤ０−４、Ｄ１−４、・・・、Ｄ７−４の中
には次処理で用いる符号データは存在しない。次処理で
用いる符号データは、符号データＤ０−５、Ｄ１−５、
・・・、Ｄ７−５の中にある。よって、加算器３１１は
１４−８＝６を出力し、加算結果はラッチ３１２に入力
される。

【００６５】〔Ｃ１４サイクル〕バッファ４００より符
号データＤ０−５、Ｄ１−５、・・・、Ｄ７−５を読み
出す。ラッチ３１２は、選択信号３０１ａとして６を出
力する。選択信号３０１ａが６なので、選択器２１１は
８個の符号データＤ０−５、Ｄ１−５、・・・、Ｄ７−
５の中から符号データＤ６−５を選択する。復号メモリ
２１２は、符号データＤ６−５に対応する復号シンボル
（ａ５）と符号語長（２）を出力する。符号語長の値２
は加算器３１１に入力され、選択信号３０１ａの値６と
加算される。この場合６＋２＝８≧８なので、符号デー
タＤ０−５、Ｄ１−５、・・・、Ｄ７−５の中には次処
理で用いる符号データは存在しない。次処理で用いる符
号データは、符号データＤ０−６、Ｄ１−６、・・・、
Ｄ７−６の中にある。よって、加算器３１１は８−８＝
０を出力し、加算結果はラッチ３１２に入力される。以
下同様の繰り返しとなる。

【００６６】バッファ４００の容量であるが、符号デー
タを最長符号語と等しいビット数だけ格納する容量が最
低必要となる。上述の例では最長符号語が１６ビットな
ので、１６×１６＝２５６ビット最低必要となる。一
方、バレルシフタの数は可変長符号の出現頻度に依存す
る。そのため、可変長符号の出現頻度に依存してバレル
シフタの数を決定すれば、少ない数で効率よくバレルシ
フト処理を行うことができる。

【００６７】例えば、平均符号長（可変長符号語の総容
量／処理に要したサイクル数）を基準にして、それに近
い整数をバレルシフタの数とすればよい。例えば、最長
符号語が１６ビットに対し平均符号長が７．８ビットで
あるならば、これは毎サイクル７．８ビットずつ復号を
行う事を意味するので、バレルシフタの数を７個あるい
は８個あるいは９個にすればいい。

【００６８】以上説明したように、本発明は符号データ
生成手段で行われるバレルシフタの処理と復号シンボル
発生手段で行われる符号語長の生成との間でループを形
成しない構成とした。これにより、動作周波数が高い場
合でも１サイクル毎に１符号語以上を復号することが可
能となる。

【００６９】また、第２実施例に示したように符号デー
タ生成手段と復号シンボル発生手段との間にバッファを
入れることで、１サイクル毎に１符号語以上の復号処理
を実現しながら、符号データ生成手段を構成するバレル
シフタの数を減らせるので、ハード量を削減することが
できる。

【００７０】

【発明の効果】本発明による可変長符号復号装置は、可
変長符号データのシフト処理と符号語長との生成処理と
の間でループを形成せずに、複数ビットを一括して処理
する構成とした。これにより、動作周波数が高い場合で
も、１サイクル毎に１符号語以上を高速に復号すること
が可能となる。

【００７１】また、符号データ生成手段と復号シンボル
発生手段との間にバッファを入れる構成とすることによ
り、バレルシフタセット中にあるバレルシフタの数を減
らすことが可能となり、可変長符号復号装置を構成する
全体のハード量を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の可変長符号復号装置の原理を示す
ブロック図である。

【図２】 符号データ生成手段の構成を示すブロック
図である。

【図３】 符号データ整列手段の内部構成を示すブロ
ック図である。

【図４】 符号データ生成手段を構成するバレルシフ
タの動作を説明する図である。

【図５】 復号シンボル発生手段の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】 復号シンボル発生手段内の復号メモリの構
成を示すブロック図である。

【図７】 選択信号生成手段の構成を示すブロック図
である。

【図８】 符号データ生成手段から出力される符号デ
ータの構成を示す図である。

【図９】 符号データ生成手段から出力される符号デ
ータの構成を示す図である。

【図１０】 可変長符号復号装置の動作を説明するため
のタイミングチャート図である。

【図１１】 第２の実施の形態による可変長符号復号装
置の原理図である。

【図１２】 符号データ整列手段の構成を表すブロック
図である。

【図１３】 符号データ生成手段から出力されるデータ
を表す図である。

【図１４】 符号データ生成手段から出力される符号デ
ータの構成を表す図である。

【図１５】 可変長符号復号装置の動作を説明するため
のタイミングチャート図である。

【図１６】 エントロピー符号化の可変長符号テーブル
を表す図である。

【図１７】 ハフマンツリーによる状態遷移を表す図で
ある。

【図１８】 従来の可変長符号復号装置の構成を表すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ 可変長符号データ １ｂ 圧縮データ ２０ 入力バッファ ２１ ラッチ ２２ ラッチ ３０ バレルシフタ ４０ 復号化用ＰＬＡ ４１ 復号化シンボル ５０ 符号語長用ＰＬＡ ５１ 符号語長信号 １００ 符号データ生成手段 １００ａ 符号データ生成手段 １０１ 符号データ １０１ａ 符号データ １０１ｂ 符号データ １０２ａ 符号データ １０２ｂ 符号データ １１０ 符号データ整列手段 １１０ａ 符号データ整列手段 １１１ 上位レジスタ １１１ａ 最上位レジスタ １１１ｂ 上位レジスタ １１２ 下位レジスタ １１２ａ 最下位レジスタ １１２ｂ 下位レジスタ １２０ バレルシフタ ２００ 復号シンボル発生手段 ２００ａ 復号シンボル発生手段 ２０１ 復号シンボル ２０２ 符号語長 ２１１ 選択器 ２１２ 復号メモリ ３００ 選択信号生成手段 ３００ａ 選択信号生成手段 ３０１ 選択信号 ３０１ａ 選択信号 ３１１ 加算器 ３１１ａ 加算器出力 ３１２ ラッチ ４００ バッファ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 浩明 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい 富士ゼロックス株式会社 内 (72)発明者 安東 明浩 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい 富士ゼロックス株式会社 内 (72)発明者 宋 一憲 神奈川県足柄上郡中井町境430 グリー ンテクなかい 富士ゼロックス株式会社 内 (56)参考文献 特開 平１−206728（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−23521（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−8755（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−116267（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−284142（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03M 7/40

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変長符号語より構成された可変長符号
   データを復号する可変長符号復号装置において、 少なくとも前記可変長符号語中、最長符号語のビット数
   と等しい数の複数のバレルシフタを有するバレルシフタ
   セットであって、該複数のバレルシフタの各々は前記可
   変長符号データを入力とし、個々のバレルシフタにあら
   かじめ設定された各々異なる数のシフト処理を実行する
   ことにより、前記最長符号語のビット数からなる複数の
   異なるシフト符号データを生成する符号データ生成手段
   と、 前記符号データに対応する復号シンボルと符号語長とを
   出力する復号シンボル発生手段であって、該復号シンボ
   ル発生手段に入力される選択信号に基づいて、前記符号
   データ生成手段から出力される前記複数の異なるシフト
   符号データの中から所定のシフト符号データを選択し、
   選択されたシフト符号データに対応する復号シンボルと
   符号語長とを出力する復号シンボル発生手段と、 前記符号語長に基づいて、後続の複数のシフト符号デー
   タの中から所定のシフト符号データを選択するための選
   択信号を生成し、前記復号シンボル発生手段に出力する
   選択信号生成手段と、 を有することを特徴とする可変長符号復号装置。
2. 【請求項２】 前記選択信号は、初期状態において前記
   符号データ生成手段から出力された前記複数のシフト符
   号データの中からシフト０の符号データを選択するよう
   に設定されていることを特徴とする請求項１記載の可変
   長符号復号装置。
3. 【請求項３】 前記バレルシフタセット中のバレルシフ
   タは、少なくとも前記最長符号語の２倍のビット数から
   なることを特徴とする請求項１記載の可変長符号復号装
   置。
4. 【請求項４】 前記符号データ生成手段と前記復号シン
   ボル発生手段との間に、前記シフト符号データを保持す
   るためのバッファを設けたことを特徴とする請求項１記
   載の可変長符号復号装置。
5. 【請求項５】 前記バッファは、少なくとも前記最長符
   号語のビット数に相当する個数のシフト符号データを格
   納する容量を持つことを特徴とする請求項４記載の可変
   長符号復号装置。
6. 【請求項６】 前記バレルシフタセットは、前記可変長
   符号語の平均符号長に近い整数値の個数のバレルシフタ
   を有することを特徴とする請求項４記載の可変長符号復
   号装置。
7. 【請求項７】 前記平均符号長は、前記可変長符号の総
   容量を、復号化処理に要したサイクル数で割って求めら
   れた値であることを特徴とする請求項６記載の可変長符
   号復号装置。