JP3600487B2 - 可変長復号器及びこれを用いた動画像復号装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変長符号を復号する可変長復号器及びこれを用いたＭＰＥＧデコーダのような動画像復号装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画像圧縮の国際標準であるＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式が規格化され、この方式に基づく動画像符号化装置（ＭＰＥＧエンコーダ）及び動画像復号装置（ＭＰＥＧデコーダ）がＤＶＤシステムなどの蓄積系や、伝送系で実用化されている。
【０００３】
ＭＰＥＧエンコーダにおいては、動画像信号が動き補償適応予測と離散コサイン変換（ＤＣＴ）及び可変長符号化の組み合わせによって符号化される。予測モードには大きく分けてフレーム内予測モードとフレーム間予測モードとがあり、予測信号（但し、フレーム内予測モードでは予測信号＝０）と入力画像信号との差である予測誤差信号について離散コサイン変換器によりＤＣＴ係数が生成される。
【０００４】
これらのＤＣＴ係数が量子化された後、可変長符号化器により可変長符号化される。さらに、動き補償予測に使用する動きベクトル、予測モード、量子化ステップサイズ及びマクロブロックタイプなどのヘッダ情報も、可変長符号化器により可変長符号化される。各可変長符号は多重化され、符号化ビットストリームとしてＭＰＥＧエンコーダから出力される。
【０００５】
ＭＰＥＧエンコーダから出力される符号化ビットストリームは、蓄積媒体や伝送路を経てＭＰＥＧデコーダに入力される。ＭＰＥＧデコーダにおいては、入力された符号化ビットストリームに多重化されている可変長符号が可変長復号器により復号され、量子化ＤＣＴ係数及びヘッダ情報が生成される。量子化ＤＣＴ係数は逆量子化され、さらに逆離散コサイン変換器を経て予測誤差信号が生成される。予測誤差信号から予測信号が生成され、この予測信号から復号画像信号が得られる。
【０００６】
ここで、可変長復号器では量子化ＤＣＴ係数やヘッダ情報を情報シンボルとして、これらの各情報シンボルと可変長符号を対応付けた可変長符号テーブルを用いて復号が行われる。図９、図１０に従来の可変長復号器の構成を示す。
【０００７】
図９の可変長復号器では、可変長符号テーブルは（ｎ＋１）個のテーブルＣ０〜Ｃｎを有する第１のテーブル群と（ｍ＋１）個のテーブルＤ０〜Ｄｍを有する第２のテーブル群から構成されている。可変長符号からなる被参照データＩｎｐｕｔの全ビット（Ｉビット）が可変長符号テーブルの全てのテーブルＣ０〜Ｃｎ，Ｄ０〜Ｄｍに共通に入力され、可変長符号テーブルから入力の可変長符号に対応する情報シンボルが出力される。そして、後段の（ｎ＋ｍ＋２）：１の選択器ＭＵＸでテーブル選択データＳｅｌｅｃｔに従って一つのテーブルの出力（Ｎビット）が選択され、可変長復号データが得られる。
【０００８】
このような構成では、可変長符号テーブルのテーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなると、選択器ＭＵＸが大規模なものとなる。従って、可変長復号器全体の回路規模も増大し、それに伴い動作周波数が低下してしまう。
【０００９】
図１０の可変長復号器においても、可変長符号テーブルはテーブルＥ０〜Ｅｎを有する第１のテーブル群とテーブルＦ０〜Ｆｍを有する第２のテーブル群から構成されている。被参照データＩｎｐｕｔ（Ｉビット）とテーブル指定データＳｅｌｅｃｔ（Ｊビット）が可変長符号テーブルの全テーブルＥ０〜Ｅｎ，Ｆ０〜Ｆｍに共通に入力され、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔによって指定された一つのテーブルから入力の可変長符号に対応した情報シンボルが可変長復号データとして出力される。
【００１０】
この構成の場合には、図９と異なり可変長符号テーブルの後段に大規模な選択器が不要であるが、可変長符号テーブルのテーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなると、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔのビット幅Ｊが大きくなる。従って、テーブルの入力ビット幅（Ｉ＋Ｊ）も大きくなるので、回路規模が増大し、それに伴って動作周波数が低下する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述したように、従来の可変長復号器では可変長符号テーブルの出力側に大規模な選択器を必要とするか、可変長符号テーブルの入力ビット幅が大きくなることによって、全体の回路規模が増大し、またこれに伴い動作周波数が低下してしまうという問題点があった。
【００１２】
本発明は、回路規模が小さく、高速動作の可能な可変長復号器及びこれを用いた動画像復号装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は複数の可変長符号に対応付けて複数の情報シンボルを格納すると共に、符号語長が相対的に長い可変長符号に対応する情報シンボルを格納したテーブル群ほど少ない数のテーブルを有するように構成された複数のテーブル群に分割された可変長符号テーブルを用いて、入力される可変長符号に対応する情報シンボルを可変長復号データとして得る可変長復号器において、可変長符号テーブルの各テーブル群に対して可変長符号からなる被参照データと該被参照データが参照されるべきテーブルを指定するテーブル指定データとの組を入力する際、符号語長が最も長い可変長符号に対応する情報シンボルを格納したテーブル群の入力ビット幅を基準として、他のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅以下となるように、各テーブル群に入力する被参照データ及びテーブル指定データのビット幅を異ならせたことを特徴とする。
【００１５】
より具体的には、可変長符号テーブルを第１及び第２の二つのテーブル群に分割した場合は、可変長符号からなる被参照データの全ビットと該被参照データが参照されるべきテーブルを指定するテーブル指定データの一部のビットとの組を第１のテーブル群に、被参照データの一部のビットとテーブル指定データの全ビットとの組を第２のテーブル群にそれぞれ入力し、第１及び第２のテーブル群のいずれかのテーブル群の出力を選択することによって、可変長復号データが得られる。
【００１６】
ここで、第１のテーブル群は符号語長がより長い可変長符号に対応する情報シンボルを第２のテーブル群より多く格納し、かつそのテーブル数は第２のテーブル群より少ない。また、第１のテーブル群の入力ビット幅を基準として、第２のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅以下となるように第２のテーブル群に入力する被参照データのビット幅を設定することが望ましい。
【００１７】
このように本発明では可変長符号テーブルの各テーブル群に入力する被参照データのビット幅を異ならせることによって、可変長符号テーブルの出力側に大規模な選択器を必要とせず、また可変長符号テーブルの入力ビット幅があまり大きくなることがないので、小さな回路規模で高速動作の可能な可変長復号器が実現される。
【００１８】
さらに、本発明によると、上述した可変長復号器を用いて、動画像信号を符号化した符号化ビットストリームの可変長符号を復号する動画像復号装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る可変長復号器の構成を示している。この可変長復号器は、第１及び第２のテーブル群１１，１２からなる可変長符号テーブル１０と、この可変長符号テーブル１０に後述する被参照データ及びテーブル指定データを入力する図示しない入力回路と、第１、第２のテーブル群１１，１２のいずれか一方のテーブル群の出力を選択する２：１（２入力、１出力）の選択器１３と、これらを制御する図示しないコントローラから構成される。
【００２０】
可変長符号テーブル１０は、具体的には論理回路の組み合わせ（ランダムロジック）で構成され、複数の可変長符号にそれぞれ対応する複数の情報シンボルが格納されている。なお、可変長符号テーブル１０をＲＯＭで構成してもよい。ここで、第１のテーブル群１１と第２のテーブル群１２とは、対応する可変長符号の符号語長の分布の性質が異なっている。第１のテーブル群１１は（ｎ＋１）個のテーブルＡ０〜Ａｎを有し、第２のテーブル群１２は（ｍ＋１）個のテーブルＢ０〜Ｂｍを有する。
【００２１】
第１のテーブル群１１の各テーブルＡ０〜Ａｎは、第２のテーブル群１２の各テーブルＢ０〜Ｂｍよりも対応する可変長符号の符号数が多く、かつ長い符号語長により多く対応している。また、テーブル群１１，１２のテーブル数の関係は（ｎ＋１）＜（ｍ＋１）である。すなわち、テーブル群１１，１２は、符号数が多くかつ符号語長が長い可変長符号により多く対応するテーブル群ほどテーブル数が少ない。
【００２２】
可変長符号テーブル１０には、可変長復号器の入力部に設けられた入力回路から、可変長符号のビットストリームであるＩビットの被参照データInputとＪビットのテーブル指定データSelectが入力される。ビットストリームはコントローラによる制御で頭出しが行われ、第１、第２のテーブル群１１，１２に対して以下のように配分されてアドレスデータとして入力される。
【００２３】
第１のテーブル群１１には、被参照データＩｎｐｕｔの全ビット（Ｉビット）と、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔの一部のビット（ｊビット）の計（Ｉ＋ｊ）ビットが入力される。ｊは第１のテーブル群１１のテーブル数（ｎ＋１）に依存する値であり、ｊ＜Ｊである。一方、第２のテーブル群１２には、被参照データＩｎｐｕｔの一部のビット（ｉビット）と、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔの全ビット（Ｊビット）の計（ｉ＋Ｊ）ビットが入力される。
【００２４】
ここで、第２のテーブル群１２への被参照データＩｎｐｕｔの入力ビット数ｉは、ｉ＜Ｉであり、第１のテーブル群１１の入力ビット幅（Ｉ＋ｊ）を基準にして、第２のテーブル群１２の入力ビット幅（ｉ＋Ｊ）が（ｉ＋Ｊ）≦（Ｉ＋ｊ）となるように最適化される。
【００２５】
但し、ｉを小さくしすぎると、第２のテーブル群１２に対するテーブル参照能力が低下するので、第１、第２のテーブル群１１，１２のテーブル参照能力が同等となるようにｉを選定することが望ましい。テーブル参照能力とは、被参照データのテーブルへの一回の入力で参照される、つまりテーブルに一回入力するだけで対応するシンボル情報を出力することができる可変長符号の符号数である。ｉを小さくするということは、比較的符号語長の短い可変長符号でも複数回に分けて第２のテーブル群１２に入力することになるので、テーブル参照能力は低下し、処理速度も低下することになる。
【００２６】
次に、本実施形態の可変長復号器の動作を説明する。
図示しない入力回路から、Ｉビットの被参照データＩｎｐｕｔとＪビットのテーブル指定データＳｅｌｅｃｔが可変長符号テーブル１０に入力されるとき、第１のテーブル群１１には、被参照データＩｎｐｕｔの全ビットであるＩビットと、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔの一部のビットであるｊビットが入力される。これにより第１のテーブル群１１においては、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔのｊビットで選択される一つのテーブルから、被参照データＩｎｐｕｔのＩビット（符号語長のより長い可変長符号）に対応する情報シンボルが出力される。
【００２７】
一方、第２のテーブル群１２には、被参照データＩｎｐｕｔの一部のビットであるｉビットと、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔの全ビットであるＪビットが入力される。これにより第２のテーブル群１２においては、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔのＪビットで指定される一つのテーブルから、被参照データＩｎｐｕｔのｉビット（符号語長のより短い可変長符号）に対応する情報シンボルが出力される。
【００２８】
選択器１３には、テーブル群選択データＳｅｌが入力される。これにより、第１のテーブル群１１のテーブル指定データＳｅｌｅｃｔのｊビットに従って指定された一つのテーブルから出力される情報シンボル、または第２のテーブル群１２のテーブル指定データＳｅｌｅｃｔのＪビットに従って指定された一つのテーブルから出力される情報シンボルのいずれかが選択器１３で選択され、これが最終的に可変長復号データＯｕｔｐｕｔとして出力される。このようにして可変長符号の復号が行われる。
【００２９】
次に、本実施形態の可変長復号器の効果を図９、図１０に示した従来の可変長復号器と対比して説明する。
まず、図９に示した可変長復号器では、各テーブルＣ０〜Ｃｎ，Ｄ０〜Ｄｍの入力ビット幅はいずれもＩビットであるから、第１のテーブル群１１（テーブルＡ０〜Ａｎ）の入力ビット幅が（Ｉ＋ｊ）ビット、第２のテーブル群１２（テーブルＢ０〜Ｂｍ）の入力ビット幅が（ｉ＋Ｊ）ビットである本実施形態の可変長符号テーブル１０に比較して、テーブルＣ０〜Ｃｎ，Ｄ０〜Ｄｍで構成される可変長符号テーブル全体の回路規模は若干小さくなる可能性がある。
【００３０】
しかし、図９の構成では可変長符号テーブルの後段に、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）に比例して規模が大きくなる（ｎ＋ｍ＋２）：１の選択器を設ける必要があるため、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなるほど、可変長符号テーブルと選択器を含めた可変長復号器全体の回路規模は増大してしまう。
【００３１】
これに対して、本実施形態の可変長復号器では、可変長テーブル１０自体は図９の構成に比較して規模が若干大きくなることはあっても、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）によらず選択器１３は２：１の選択器でよく、非常に規模の小さなものでよいため、可変長復号器全体の回路規模としては図９に比較して小さくなる。この効果は、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が大きくなるほど顕著である。
【００３２】
次に、図１０に示した可変長復号器では、可変長符号テーブルの全てのテーブルＥ０〜Ｅｎ，Ｆ０〜Ｆｍの入力ビット幅が（Ｉ＋Ｊ）ビットである。テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなると、図１０の構成ではテーブル指定データＳｅｌｅｃｔのビット幅Ｊの増大により可変長符号テーブルの入力ビット幅が大きくなり、回路規模が増大してゆく。
【００３３】
これに対して、本実施形態の可変長復号器では可変長符号テーブル１０の第１のテーブル群１１の入力ビット幅は（Ｉ＋ｊ）ビット、第２のテーブル群１２の入力ビット幅は（ｉ＋Ｊ）ビットである。ここで、ｉ＜Ｉ、ｉ＜Ｊであるので、（Ｉ＋Ｊ）＞（Ｉ＋ｊ）≧（ｉ＋Ｊ）となり、第１のテーブル群１１及び第２のテーブル群１２共に、入力ビット幅は図１０の構成よりも小さい。従って、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなっても、図１０の場合より回路規模の増大は抑えられる。
【００３４】
また、本実施形態では図１０と異なり、可変長符号テーブル１０の後段に選択器１３が必要であるが、これは前述したように２：１の選択器であり、可変長符号テーブルの回路規模に比べはるかに小さい。従って、可変長復号器全体として見たときの回路規模も、図１０の場合より格段に小さくでき、高速化を図ることができる。
【００３５】
さらに、ｉの値を調整することで第２のテーブル群１２の入力ビット幅（ｉ＋Ｊ）を第１のテーブル群１１の入力ビット幅（Ｉ＋ｊ）と等しいか、もしくはこれ以下となるように最適化することによって、第２のテーブル群１２のテーブル参照能力を第１のテーブル群１１のそれとほぼ同等にすることができる。
【００３６】
すなわち、第２のテーブル群１２のテーブル参照能力はｉによって決まり、これが小さすぎるとテーブル参照能力が低下するが、第２のテーブル群１２に格納されているシンボル情報は、もともと符号語長の長い可変長符号にはあまり多く対応していない。従って、ｉがＩより小さくとも、上記（ｉ＋Ｊ）≦（Ｉ＋ｊ）の条件を満たす範囲であれば、より符号長の長い可変長符号に多く対応しているシンボル情報が格納された第１のテーブル群１１と同等のテーブル参照能力が得られる。
【００３７】
このように本発明によれば、回路規模が小さく、かつ高速動作の可能な可変長復号器を実現することができる。
【００３８】
次に、本発明の可変長復号器の典型的な応用例である動画像復号装置について説明する。図２は、動画像復号装置の代表例であるＭＥＰＧデコーダの概略的な構成を示すブロック図である。
【００３９】
入力端子１０１には、蓄積系または伝送系から送られてきた符号化ビットストリーム１１１が入力される。この符号化ビットストリーム１１１は、図示しないＭＰＥＧエンコーダにより動画像信号を符号化して得られた可変長符号を含んだビットストリームであり、バッファ１０２に一時蓄積される。
【００４０】
バッファ１０２から読み出された符号化ビットストリームは、図１で説明した被参照データＩｎｐｕｔとして、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔと共に本発明に基づく可変長復号器１０３への入力１１２となる。また、図２では示されていないテーブル群選択データｓｅｌも可変長復号器１０３への入力１１２となる。テーブル指定データＳｅｌｅｃｔ及びテーブル群選択データｓｅｌは、符号化ビットストリーム１１２中に多重化されている情報とＭＰＥＧ規格に基づいて図示しないデコーダコントローラにより生成される。
【００４１】
符号化ビットストリームは主として可変長符号で構成されており、デコーダコントローラは可変長復号器１０３内の可変長符号テーブルを参照して、符号化ビットストリーム中の可変長符号と一致した可変長符号があれば、その可変長符号の符号長を管理し、符号化ビットストリームの頭出しを行う。
【００４２】
このようにして可変長復号器１０３で可変長符号が復号され、ＭＰＥＧエンコーダにおいて可変長符号化された量子化ＤＣＴ係数情報１１３やヘッダ情報が再生される。ヘッダ情報としては、量子化ステップサイズ情報１１４、予測モード／動きベクトル／マクロブロックタイプ情報１１５などがある。なお、可変長復号器１０３の出力は、実際には量子化ＤＣＴ係数情報１１３またはヘッダ情報と、符号長の組み合わせからなっている。
【００４３】
量子化ＤＣＴ係数情報１１３は、逆量子化器１０４により量子化ステップサイズ情報１１４に基づき逆量子化されることにより、ＤＣＴ係数情報１１６が生成される。ＤＣＴ係数情報１１６は逆離散コサイン変換器１０５により逆離散コサイン変換され、予測誤差信号１１７が生成される。予測誤差信号１１７は、加算器１０６によって予測器１０７からの予測信号１１８と加算され、局部復号信号１１９が生成される。局部復号信号１１９は予測器１０７に入力され、次画面の予測に用いられる。
【００４４】
予測器１０７は、局部復号信号１１９を複数画面分（例えば、ＭＰＥＧ２の場合は４フィールド分）記憶する画像メモリを有し、予測モード／動きベクトル／マクロブロックタイプ情報１１５を用いて予測信号１１８を生成する。そして、予測器１０７内の画像メモリを介して復号動画像信号１２０が生成され、出力端子１０８から取り出される。
【００４５】
このＭＰＥＧデコーダの構成は、既に良く知られているので詳細な説明は省くが、ここでは可変長復号器１０３に用いられる可変長符号テーブルの具体例について詳細に述べる。図３〜図８は、可変長符号テーブルの具体例を説明するための図である。
【００４６】
まず、図１中の可変長符号テーブル１０のうち、第１のテーブル群１１は図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルからなる。図３（ａ）は、ＩＮＴＲＡ（フレーム内符号化）のＤＣＴ係数のＡＣ成分（ブロックの２番目以降のＤＣＴ係数）について、情報シンボルであるＲＵＮ（非零係数までの零ランの数）及びＬＥＶＥＬ（係数の絶対値）を可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルであり、ＭＰＥＧ２専用である。図３（ｂ）（ｃ）は、それぞれＩＮＴＥＲ（フレーム間符号化）のＤＣＴ係数のＡＣ成分（ブロックの２番目以降のＤＣＴ係数）及びＤＣ成分（ブロックの最初のＤＣＴ係数）について、情報シンボルであるＲＵＮ及びＬＥＶＥＬを可変長符号に対応付けたテーブルであるり、ＭＰＥＧ１，ＭＰＥＧ２に共通である。
【００４７】
一方、図１中の可変長符号テーブル１０のうち、第２のテーブル群１２は図４〜図８に示す可変長符号テーブルからなる。図４は、情報を必要としないマクロブロック（ＭＢ）をスキップするためのマクロブロックアドレス（ＭＢＡ）のインクリメント値を情報シンボルとして、可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルである。
【００４８】
図５は、マクロブロックタイプ（ＭＢタイプ）に関する可変長符号化テーブルであり、（ａ）はＩピクチャ（フレーム内符号化画像）、（ｂ）はＰピクチャ（フレーム間順方向予測符号化画像）、（ｃ）はＢピクチャ（フレーム間双方向予測符号化画像）、そして（ｄ）はＤピクチャ（ＤＣ成分のみのフレーム内符号化画像）の場合をそれぞれ示している。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）はＭＰＥＧ１，ＭＰＥＧ２に共通で、図５（ｄ）はＭＰＥＧ１専用である。図５において、「ＭＢＱＵＡＮＴ」は対応するマクロブロックの量子化ステップサイズの更新の有無（“１”で更新）、「ＭＢ順方向予測」は対応するマクロブロックの順方向予測の有無、ＭＢ逆方向予測は対応するマクロブロックの逆方向予測の有無、「ＭＢイントラ」は対応するマクロブロックのフレーム内符号化の有無（“１”でフレーム内符号化）、「ＭＢパターン」はマクロブロックブロックパターンをそれぞれ表し、これらのマクロブロックタイプを表す情報シンボルを可変長符号ＶＬＣに対応付けている。「ＭＢパターン」については、後述する。
【００４９】
図６は、マクロブロックパターン（ＭＢパターン）に関する可変長符号テーブルであり、マクロブロックタイプがイントラマクロブロック以外のＭＣ Ｃｏｄｅｄ（動き補償予測符号化要）タイプのとき、そのマクロブロックに含まれる６個のブロック（輝度ブロック４個、色差ブロック２個）の各々がＤＣＴ係数を持つか否か（ＭＣ Ｃｏｄｅｄブロックか否か）を表すパターン（ＣＢＰ：Ｃｏｄｅｄ Ｂｌｏｃｋ Ｐａｔｔｅｒｎ）をシンボル情報として、これらを可変長符号ＶＣに対応付けたテーブルである。
【００５０】
図７は、動きベクトル（ＭＶ）に関する可変長符号テーブルであって、（ａ）はＭＣ Ｃｏｄｅｄマクロブロックブロックと左隣（時間的に一つ前）のマクロブロックの動きベクトルとの差分のコードをシンボル情報として、可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルであり、（ｂ）は予測モードの一つであるデュアルプライム予測における二つの参照フィールドについて動きベクトルの差分のコードをシンボル情報として、可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルである。なお、デュアルプライム予測とは、ＭＰＥＧ２で知られているように符号化対象フィールドと二つの参照フィールドとの間のそれぞれの動きベクトルの方向が近いときに採用される予測モードであり、これら二つの動きベクトルの差分ベクトル（ｄＭＶ）を可変長符号として伝送する。
【００５１】
図８（ａ）（ｂ）は、それぞれ輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルであり、輝度に関するＤＣＴ係数のＤＣ成分のサイズ及び色差に関するＤＣＴ係数のＤＣ成分のサイズをシンボル情報として、可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルである。
【００５２】
ここで、第１のテーブル群１１と第２のテーブル群１２をテーブル数、対応する可変長符号の符号数及び符号語長について比較すると、次の通りである。
まず、テーブル数に関しては、第１のテーブル群１１は図３に示した量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルのみからなり、テーブル数（ｎ＋１）は図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の３個である。これに対し、第２のテーブル群１２は図４に示したＭＢＡに関する可変長符号テーブル、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示したＭＢタイプに関する４つの可変長符号化テーブル、図６に示したＭＢパターンに関する可変長符号テーブル、図７（ａ）（ｂ）に示したＭＶに関する可変長符号テーブル、及び図８（ａ）（ｂ）に示した輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルからなり、テーブル数（ｍ＋１）は１０個と多い。
【００５３】
次に、対応する可変長符号の符号数に関しては、第１のテーブル群１１である図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルは、（ａ）（ｂ）（ｃ）のいずれも符号数が１００個以上と非常に多いのに対して、第２のテーブル群１２である図４に示したＭＢＡに関する可変長符号テーブルは符号数が例えば３５個、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示したＭＢタイプに関する可変長符号化テーブルは符号数がそれぞれ２個、４個、１１個、１個、図６に示したＭＢパターンに関する可変長符号テーブルは符号数が６０数個、図７（ａ）（ｂ）に示したＭＶに関する可変長符号テーブルは符号数がそれぞれ３０数個と３個、図８（ａ）（ｂ）に示した輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルは符号数がそれぞれ１２個と、量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルでの符号数に比較すると格段に少ない。
【００５４】
また、対応する可変長符号の符号語長に関しても、第１のテーブル群１１である量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルは、十数ビットの符号語長を多く含んでおり、最長で符号（極性）ビットを含めて１７ビット長である。これに対し、第２のテーブル群１２であるＭＢＡに関する可変長符号テーブル、ＭＢタイプに関する可変長符号化テーブル、ＭＢパターンに関する可変長符号テーブル、ＭＶに関する可変長符号テーブル、輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルに含まれる符号語長は、いずれもほとんどが１０ビット長以下であり、１０ビット長を越えるものでも高々１１ビット程度であり、その割合は非常に少ない。
【００５５】
さらに、この例では図１で説明した被参照データＩｎｐｕｔのビット幅Ｉとｉ、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔのビット幅Ｊとｊは、例えばＩ＝８、ｉ＝６、Ｊ＝４、ｊ＝２であり、前述した（ｉ＋Ｊ）≦（Ｉ＋ｊ）の条件を満たしている。前述したように、量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号の符号語長は最長で１７ビットであるが、符号ビットを別に扱えば１６ビットとなるので、Ｉ＝８とすることにより、可変長符号テーブルの参照回数は最大２回でよい。
【００５６】
また、前述したように符号化ビットストリームは符号語長が比較的長い量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号が大部分を占めているので、被参照データＩｎｐｕｔの第１のテーブル群１１に入力されるビット幅Ｉを大きくとることにより、テーブル参照能力が向上し、全体の復号処理能力が向上する。但し、量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号は、符号語長がより長いとはいっても、確率的に最大符号語長やそれに近い符号語長のものがそれほど多く含まれるわけではないので、Ｉの値をあまり大きくしすぎることは、必要以上に回路規模を増大させ、動作周波数を下げることになるので、好ましくない。
【００５７】
一方、符号化ビットストリームに含まれるヘッダ情報の割合は小さいので、被参照データＩｎｐｕｔの第２のテーブル群１２に入力されるビット幅ｉが小さくとも、全体の復号処理能力への影響は小さい。
このような観点から、前述した（ｉ＋Ｊ）≦（Ｉ＋ｊ）の条件を満たすことが望ましい。
【００５８】
なお、以上の実施形態では可変長符号テーブルを２つのテーブル群に分割した場合について述べたが、３つ以上のテーブル群に分割した場合にも本発明は有効である。要するに、本発明では複数の可変長符号に対応付けて複数の情報シンボルを格納すると共に、符号語長がより長い可変長符号に対応する情報シンボルをより多く格納したテーブル群ほど少ない数のテーブルで構成された複数のテーブル群に分割され、入力される可変長符号に対応する情報シンボルを出力する可変長符号テーブルを構成し、この可変長符号テーブルの各テーブル群に対して可変長符号からなる被参照データ、あるいは被参照データと被参照データが参照されるべきテーブルを指定するテーブル指定データとの組を入力して、入力の可変長符号を復号して可変長符号に対応した情報シンボルを出力する場合に、符号語長がより長い可変長符号に最も多く対応するテーブル群の入力ビット幅を基準として、他のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅より小さくなるように、各テーブル群に入力する被参照データのビット幅を異ならせることによって所期の課題を解決することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば符号語長がより長い可変長符号に対応する情報シンボルをより多く格納したテーブル群ほど少ない数のテーブルで構成された複数のテーブル群に分割された可変長符号テーブルの各テーブル群に可変長符号からなる被参照データを入力する際に、符号語長がより長い可変長符号に最も多く対応するテーブル群の入力ビット幅を基準として、他のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅より小さくなるように、各テーブル群に入力する被参照データのビット幅を異ならることによって、回路規模が小さく、従って高速動作の可能な可変長復号器及びこれを用いた動画像復号装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変長復号器の構成を示すブロック図
【図２】本発明に係る可変長復号器を用いた動画像符号化装置であるＭＰＥＧデコーダの構成を示すブロック図
【図３】同実施形態における可変長符号テーブルの第１のテーブル群に含まれる量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルを示す図
【図４】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれるマクロブロックアドレスに関する可変長符号テーブルを示す図
【図５】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれるマクロブロックタイプに関する可変長符号テーブルを示す図
【図６】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれるマクロブロックパターンに関する可変長符号テーブルを示す図
【図７】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれる動きベクトルに関する可変長符号テーブルを示す図
【図８】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれる輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルを示す図
【図９】従来の可変長復号器の例を示すブロック図
【図１０】従来の可変長復号器の他の例を示すブロック図
【符号の説明】
１０…可変長符号テーブル
１１…第１のテーブル群
１２…第２のテーブル群
１３…選択器
Ｉｎｐｕｔ…被参照データ（可変長符号）
Ｓｅｌｅｃｔ…テーブル指定データ
Ｓｅｌ…テーブル群選択データ
Ｏｕｔｐｕｔ…可変長復号データ
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変長符号を復号する可変長復号器及びこれを用いたＭＰＥＧデコーダのような動画像復号装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
動画像圧縮の国際標準であるＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式が規格化され、この方式に基づく動画像符号化装置（ＭＰＥＧエンコーダ）及び動画像復号装置（ＭＰＥＧデコーダ）がＤＶＤシステムなどの蓄積系や、伝送系で実用化されている。
【０００３】
ＭＰＥＧエンコーダにおいては、動画像信号が動き補償適応予測と離散コサイン変換（ＤＣＴ）及び可変長符号化の組み合わせによって符号化される。予測モードには大きく分けてフレーム内予測モードとフレーム間予測モードとがあり、予測信号（但し、フレーム内予測モードでは予測信号＝０）と入力画像信号との差である予測誤差信号について離散コサイン変換器によりＤＣＴ係数が生成される。
【０００４】
これらのＤＣＴ係数が量子化された後、可変長符号化器により可変長符号化される。さらに、動き補償予測に使用する動きベクトル、予測モード、量子化ステップサイズ及びマクロブロックタイプなどのヘッダ情報も、可変長符号化器により可変長符号化される。各可変長符号は多重化され、符号化ビットストリームとしてＭＰＥＧエンコーダから出力される。
【０００５】
ＭＰＥＧエンコーダから出力される符号化ビットストリームは、蓄積媒体や伝送路を経てＭＰＥＧデコーダに入力される。ＭＰＥＧデコーダにおいては、入力された符号化ビットストリームに多重化されている可変長符号が可変長復号器により復号され、量子化ＤＣＴ係数及びヘッダ情報が生成される。量子化ＤＣＴ係数は逆量子化され、さらに逆離散コサイン変換器を経て予測誤差信号が生成される。予測誤差信号から予測信号が生成され、この予測信号から復号画像信号が得られる。
【０００６】
ここで、可変長復号器では量子化ＤＣＴ係数やヘッダ情報を情報シンボルとして、これらの各情報シンボルと可変長符号を対応付けた可変長符号テーブルを用いて復号が行われる。図９、図１０に従来の可変長復号器の構成を示す。
【０００７】
図９の可変長復号器では、可変長符号テーブルは（ｎ＋１）個のテーブルＣ０〜Ｃｎを有する第１のテーブル群と（ｍ＋１）個のテーブルＤ０〜Ｄｍを有する第２のテーブル群から構成されている。可変長符号からなる被参照データＩｎｐｕｔの全ビット（Ｉビット）が可変長符号テーブルの全てのテーブルＣ０〜Ｃｎ，Ｄ０〜Ｄｍに共通に入力され、可変長符号テーブルから入力の可変長符号に対応する情報シンボルが出力される。そして、後段の（ｎ＋ｍ＋２）：１の選択器ＭＵＸでテーブル選択データＳｅｌｅｃｔに従って一つのテーブルの出力（Ｎビット）が選択され、可変長復号データが得られる。
【０００８】
このような構成では、可変長符号テーブルのテーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなると、選択器ＭＵＸが大規模なものとなる。従って、可変長復号器全体の回路規模も増大し、それに伴い動作周波数が低下してしまう。
【０００９】
図１０の可変長復号器においても、可変長符号テーブルはテーブルＥ０〜Ｅｎを有する第１のテーブル群とテーブルＦ０〜Ｆｍを有する第２のテーブル群から構成されている。被参照データＩｎｐｕｔ（Ｉビット）とテーブル指定データＳｅｌｅｃｔ（Ｊビット）が可変長符号テーブルの全テーブルＥ０〜Ｅｎ，Ｆ０〜Ｆｍに共通に入力され、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔによって指定された一つのテーブルから入力の可変長符号に対応した情報シンボルが可変長復号データとして出力される。
【００１０】
この構成の場合には、図９と異なり可変長符号テーブルの後段に大規模な選択器が不要であるが、可変長符号テーブルのテーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなると、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔのビット幅Ｊが大きくなる。従って、テーブルの入力ビット幅（Ｉ＋Ｊ）も大きくなるので、回路規模が増大し、それに伴って動作周波数が低下する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述したように、従来の可変長復号器では可変長符号テーブルの出力側に大規模な選択器を必要とするか、可変長符号テーブルの入力ビット幅が大きくなることによって、全体の回路規模が増大し、またこれに伴い動作周波数が低下してしまうという問題点があった。
【００１２】
本発明は、回路規模が小さく、高速動作の可能な可変長復号器及びこれを用いた動画像復号装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は複数の可変長符号に対応付けて複数の情報シンボルを格納すると共に、符号語長が相対的に長い可変長符号に対応する情報シンボルを格納したテーブル群ほど少ない数のテーブルを有するように構成された複数のテーブル群に分割された可変長符号テーブルを用いて、入力される可変長符号に対応する情報シンボルを可変長復号データとして得る可変長復号器において、可変長符号テーブルの各テーブル群に対して可変長符号からなる被参照データと該被参照データが参照されるべきテーブルを指定するテーブル指定データとの組を入力する際、符号語長が最も長い可変長符号に対応する情報シンボルを格納したテーブル群の入力ビット幅を基準として、他のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅以下となるように、各テーブル群に入力する被参照データ及びテーブル指定データのビット幅を異ならせたことを特徴とする。
【００１５】
より具体的には、可変長符号テーブルを第１及び第２の二つのテーブル群に分割した場合は、可変長符号からなる被参照データの全ビットと該被参照データが参照されるべきテーブルを指定するテーブル指定データの一部のビットとの組を第１のテーブル群に、被参照データの一部のビットとテーブル指定データの全ビットとの組を第２のテーブル群にそれぞれ入力し、第１及び第２のテーブル群のいずれかのテーブル群の出力を選択することによって、可変長復号データが得られる。
【００１６】
ここで、第１のテーブル群は符号語長がより長い可変長符号に対応する情報シンボルを第２のテーブル群より多く格納し、かつそのテーブル数は第２のテーブル群より少ない。また、第１のテーブル群の入力ビット幅を基準として、第２のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅以下となるように第２のテーブル群に入力する被参照データのビット幅を設定することが望ましい。
【００１７】
このように本発明では可変長符号テーブルの各テーブル群に入力する被参照データのビット幅を異ならせることによって、可変長符号テーブルの出力側に大規模な選択器を必要とせず、また可変長符号テーブルの入力ビット幅があまり大きくなることがないので、小さな回路規模で高速動作の可能な可変長復号器が実現される。
【００１８】
さらに、本発明によると、上述した可変長復号器を用いて、動画像信号を符号化した符号化ビットストリームの可変長符号を復号する動画像復号装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る可変長復号器の構成を示している。この可変長復号器は、第１及び第２のテーブル群１１，１２からなる可変長符号テーブル１０と、この可変長符号テーブル１０に後述する被参照データ及びテーブル指定データを入力する図示しない入力回路と、第１、第２のテーブル群１１，１２のいずれか一方のテーブル群の出力を選択する２：１（２入力、１出力）の選択器１３と、これらを制御する図示しないコントローラから構成される。
【００２０】
可変長符号テーブル１０は、具体的には論理回路の組み合わせ（ランダムロジック）で構成され、複数の可変長符号にそれぞれ対応する複数の情報シンボルが格納されている。なお、可変長符号テーブル１０をＲＯＭで構成してもよい。ここで、第１のテーブル群１１と第２のテーブル群１２とは、対応する可変長符号の符号語長の分布の性質が異なっている。第１のテーブル群１１は（ｎ＋１）個のテーブルＡ０〜Ａｎを有し、第２のテーブル群１２は（ｍ＋１）個のテーブルＢ０〜Ｂｍを有する。
【００２１】
第１のテーブル群１１の各テーブルＡ０〜Ａｎは、第２のテーブル群１２の各テーブルＢ０〜Ｂｍよりも対応する可変長符号の符号数が多く、かつ長い符号語長により多く対応している。また、テーブル群１１，１２のテーブル数の関係は（ｎ＋１）＜（ｍ＋１）である。すなわち、テーブル群１１，１２は、符号数が多くかつ符号語長が長い可変長符号により多く対応するテーブル群ほどテーブル数が少ない。
【００２２】
可変長符号テーブル１０には、可変長復号器の入力部に設けられた入力回路から、可変長符号のビットストリームであるＩビットの被参照データInputとＪビットのテーブル指定データSelectが入力される。ビットストリームはコントローラによる制御で頭出しが行われ、第１、第２のテーブル群１１，１２に対して以下のように配分されてアドレスデータとして入力される。
【００２３】
第１のテーブル群１１には、被参照データＩｎｐｕｔの全ビット（Ｉビット）と、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔの一部のビット（ｊビット）の計（Ｉ＋ｊ）ビットが入力される。ｊは第１のテーブル群１１のテーブル数（ｎ＋１）に依存する値であり、ｊ＜Ｊである。一方、第２のテーブル群１２には、被参照データＩｎｐｕｔの一部のビット（ｉビット）と、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔの全ビット（Ｊビット）の計（ｉ＋Ｊ）ビットが入力される。
【００２４】
ここで、第２のテーブル群１２への被参照データＩｎｐｕｔの入力ビット数ｉは、ｉ＜Ｉであり、第１のテーブル群１１の入力ビット幅（Ｉ＋ｊ）を基準にして、第２のテーブル群１２の入力ビット幅（ｉ＋Ｊ）が（ｉ＋Ｊ）≦（Ｉ＋ｊ）となるように最適化される。
【００２５】
但し、ｉを小さくしすぎると、第２のテーブル群１２に対するテーブル参照能力が低下するので、第１、第２のテーブル群１１，１２のテーブル参照能力が同等となるようにｉを選定することが望ましい。テーブル参照能力とは、被参照データのテーブルへの一回の入力で参照される、つまりテーブルに一回入力するだけで対応するシンボル情報を出力することができる可変長符号の符号数である。ｉを小さくするということは、比較的符号語長の短い可変長符号でも複数回に分けて第２のテーブル群１２に入力することになるので、テーブル参照能力は低下し、処理速度も低下することになる。
【００２６】
次に、本実施形態の可変長復号器の動作を説明する。
図示しない入力回路から、Ｉビットの被参照データＩｎｐｕｔとＪビットのテーブル指定データＳｅｌｅｃｔが可変長符号テーブル１０に入力されるとき、第１のテーブル群１１には、被参照データＩｎｐｕｔの全ビットであるＩビットと、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔの一部のビットであるｊビットが入力される。これにより第１のテーブル群１１においては、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔのｊビットで選択される一つのテーブルから、被参照データＩｎｐｕｔのＩビット（符号語長のより長い可変長符号）に対応する情報シンボルが出力される。
【００２７】
一方、第２のテーブル群１２には、被参照データＩｎｐｕｔの一部のビットであるｉビットと、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔの全ビットであるＪビットが入力される。これにより第２のテーブル群１２においては、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔのＪビットで指定される一つのテーブルから、被参照データＩｎｐｕｔのｉビット（符号語長のより短い可変長符号）に対応する情報シンボルが出力される。
【００２８】
選択器１３には、テーブル群選択データＳｅｌが入力される。これにより、第１のテーブル群１１のテーブル指定データＳｅｌｅｃｔのｊビットに従って指定された一つのテーブルから出力される情報シンボル、または第２のテーブル群１２のテーブル指定データＳｅｌｅｃｔのＪビットに従って指定された一つのテーブルから出力される情報シンボルのいずれかが選択器１３で選択され、これが最終的に可変長復号データＯｕｔｐｕｔとして出力される。このようにして可変長符号の復号が行われる。
【００２９】
次に、本実施形態の可変長復号器の効果を図９、図１０に示した従来の可変長復号器と対比して説明する。
まず、図９に示した可変長復号器では、各テーブルＣ０〜Ｃｎ，Ｄ０〜Ｄｍの入力ビット幅はいずれもＩビットであるから、第１のテーブル群１１（テーブルＡ０〜Ａｎ）の入力ビット幅が（Ｉ＋ｊ）ビット、第２のテーブル群１２（テーブルＢ０〜Ｂｍ）の入力ビット幅が（ｉ＋Ｊ）ビットである本実施形態の可変長符号テーブル１０に比較して、テーブルＣ０〜Ｃｎ，Ｄ０〜Ｄｍで構成される可変長符号テーブル全体の回路規模は若干小さくなる可能性がある。
【００３０】
しかし、図９の構成では可変長符号テーブルの後段に、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）に比例して規模が大きくなる（ｎ＋ｍ＋２）：１の選択器を設ける必要があるため、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなるほど、可変長符号テーブルと選択器を含めた可変長復号器全体の回路規模は増大してしまう。
【００３１】
これに対して、本実施形態の可変長復号器では、可変長テーブル１０自体は図９の構成に比較して規模が若干大きくなることはあっても、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）によらず選択器１３は２：１の選択器でよく、非常に規模の小さなものでよいため、可変長復号器全体の回路規模としては図９に比較して小さくなる。この効果は、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が大きくなるほど顕著である。
【００３２】
次に、図１０に示した可変長復号器では、可変長符号テーブルの全てのテーブルＥ０〜Ｅｎ，Ｆ０〜Ｆｍの入力ビット幅が（Ｉ＋Ｊ）ビットである。テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなると、図１０の構成ではテーブル指定データＳｅｌｅｃｔのビット幅Ｊの増大により可変長符号テーブルの入力ビット幅が大きくなり、回路規模が増大してゆく。
【００３３】
これに対して、本実施形態の可変長復号器では可変長符号テーブル１０の第１のテーブル群１１の入力ビット幅は（Ｉ＋ｊ）ビット、第２のテーブル群１２の入力ビット幅は（ｉ＋Ｊ）ビットである。ここで、ｉ＜Ｉ、ｉ＜Ｊであるので、（Ｉ＋Ｊ）＞（Ｉ＋ｊ）≧（ｉ＋Ｊ）となり、第１のテーブル群１１及び第２のテーブル群１２共に、入力ビット幅は図１０の構成よりも小さい。従って、テーブル数（ｎ＋ｍ＋２）が多くなっても、図１０の場合より回路規模の増大は抑えられる。
【００３４】
また、本実施形態では図１０と異なり、可変長符号テーブル１０の後段に選択器１３が必要であるが、これは前述したように２：１の選択器であり、可変長符号テーブルの回路規模に比べはるかに小さい。従って、可変長復号器全体として見たときの回路規模も、図１０の場合より格段に小さくでき、高速化を図ることができる。
【００３５】
さらに、ｉの値を調整することで第２のテーブル群１２の入力ビット幅（ｉ＋Ｊ）を第１のテーブル群１１の入力ビット幅（Ｉ＋ｊ）と等しいか、もしくはこれ以下となるように最適化することによって、第２のテーブル群１２のテーブル参照能力を第１のテーブル群１１のそれとほぼ同等にすることができる。
【００３６】
すなわち、第２のテーブル群１２のテーブル参照能力はｉによって決まり、これが小さすぎるとテーブル参照能力が低下するが、第２のテーブル群１２に格納されているシンボル情報は、もともと符号語長の長い可変長符号にはあまり多く対応していない。従って、ｉがＩより小さくとも、上記（ｉ＋Ｊ）≦（Ｉ＋ｊ）の条件を満たす範囲であれば、より符号長の長い可変長符号に多く対応しているシンボル情報が格納された第１のテーブル群１１と同等のテーブル参照能力が得られる。
【００３７】
このように本発明によれば、回路規模が小さく、かつ高速動作の可能な可変長復号器を実現することができる。
【００３８】
次に、本発明の可変長復号器の典型的な応用例である動画像復号装置について説明する。図２は、動画像復号装置の代表例であるＭＥＰＧデコーダの概略的な構成を示すブロック図である。
【００３９】
入力端子１０１には、蓄積系または伝送系から送られてきた符号化ビットストリーム１１１が入力される。この符号化ビットストリーム１１１は、図示しないＭＰＥＧエンコーダにより動画像信号を符号化して得られた可変長符号を含んだビットストリームであり、バッファ１０２に一時蓄積される。
【００４０】
バッファ１０２から読み出された符号化ビットストリームは、図１で説明した被参照データＩｎｐｕｔとして、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔと共に本発明に基づく可変長復号器１０３への入力１１２となる。また、図２では示されていないテーブル群選択データｓｅｌも可変長復号器１０３への入力１１２となる。テーブル指定データＳｅｌｅｃｔ及びテーブル群選択データｓｅｌは、符号化ビットストリーム１１２中に多重化されている情報とＭＰＥＧ規格に基づいて図示しないデコーダコントローラにより生成される。
【００４１】
符号化ビットストリームは主として可変長符号で構成されており、デコーダコントローラは可変長復号器１０３内の可変長符号テーブルを参照して、符号化ビットストリーム中の可変長符号と一致した可変長符号があれば、その可変長符号の符号長を管理し、符号化ビットストリームの頭出しを行う。
【００４２】
このようにして可変長復号器１０３で可変長符号が復号され、ＭＰＥＧエンコーダにおいて可変長符号化された量子化ＤＣＴ係数情報１１３やヘッダ情報が再生される。ヘッダ情報としては、量子化ステップサイズ情報１１４、予測モード／動きベクトル／マクロブロックタイプ情報１１５などがある。なお、可変長復号器１０３の出力は、実際には量子化ＤＣＴ係数情報１１３またはヘッダ情報と、符号長の組み合わせからなっている。
【００４３】
量子化ＤＣＴ係数情報１１３は、逆量子化器１０４により量子化ステップサイズ情報１１４に基づき逆量子化されることにより、ＤＣＴ係数情報１１６が生成される。ＤＣＴ係数情報１１６は逆離散コサイン変換器１０５により逆離散コサイン変換され、予測誤差信号１１７が生成される。予測誤差信号１１７は、加算器１０６によって予測器１０７からの予測信号１１８と加算され、局部復号信号１１９が生成される。局部復号信号１１９は予測器１０７に入力され、次画面の予測に用いられる。
【００４４】
予測器１０７は、局部復号信号１１９を複数画面分（例えば、ＭＰＥＧ２の場合は４フィールド分）記憶する画像メモリを有し、予測モード／動きベクトル／マクロブロックタイプ情報１１５を用いて予測信号１１８を生成する。そして、予測器１０７内の画像メモリを介して復号動画像信号１２０が生成され、出力端子１０８から取り出される。
【００４５】
このＭＰＥＧデコーダの構成は、既に良く知られているので詳細な説明は省くが、ここでは可変長復号器１０３に用いられる可変長符号テーブルの具体例について詳細に述べる。図３〜図８は、可変長符号テーブルの具体例を説明するための図である。
【００４６】
まず、図１中の可変長符号テーブル１０のうち、第１のテーブル群１１は図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルからなる。図３（ａ）は、ＩＮＴＲＡ（フレーム内符号化）のＤＣＴ係数のＡＣ成分（ブロックの２番目以降のＤＣＴ係数）について、情報シンボルであるＲＵＮ（非零係数までの零ランの数）及びＬＥＶＥＬ（係数の絶対値）を可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルであり、ＭＰＥＧ２専用である。図３（ｂ）（ｃ）は、それぞれＩＮＴＥＲ（フレーム間符号化）のＤＣＴ係数のＡＣ成分（ブロックの２番目以降のＤＣＴ係数）及びＤＣ成分（ブロックの最初のＤＣＴ係数）について、情報シンボルであるＲＵＮ及びＬＥＶＥＬを可変長符号に対応付けたテーブルであるり、ＭＰＥＧ１，ＭＰＥＧ２に共通である。
【００４７】
一方、図１中の可変長符号テーブル１０のうち、第２のテーブル群１２は図４〜図８に示す可変長符号テーブルからなる。図４は、情報を必要としないマクロブロック（ＭＢ）をスキップするためのマクロブロックアドレス（ＭＢＡ）のインクリメント値を情報シンボルとして、可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルである。
【００４８】
図５は、マクロブロックタイプ（ＭＢタイプ）に関する可変長符号化テーブルであり、（ａ）はＩピクチャ（フレーム内符号化画像）、（ｂ）はＰピクチャ（フレーム間順方向予測符号化画像）、（ｃ）はＢピクチャ（フレーム間双方向予測符号化画像）、そして（ｄ）はＤピクチャ（ＤＣ成分のみのフレーム内符号化画像）の場合をそれぞれ示している。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）はＭＰＥＧ１，ＭＰＥＧ２に共通で、図５（ｄ）はＭＰＥＧ１専用である。図５において、「ＭＢＱＵＡＮＴ」は対応するマクロブロックの量子化ステップサイズの更新の有無（“１”で更新）、「ＭＢ順方向予測」は対応するマクロブロックの順方向予測の有無、ＭＢ逆方向予測は対応するマクロブロックの逆方向予測の有無、「ＭＢイントラ」は対応するマクロブロックのフレーム内符号化の有無（“１”でフレーム内符号化）、「ＭＢパターン」はマクロブロックブロックパターンをそれぞれ表し、これらのマクロブロックタイプを表す情報シンボルを可変長符号ＶＬＣに対応付けている。「ＭＢパターン」については、後述する。
【００４９】
図６は、マクロブロックパターン（ＭＢパターン）に関する可変長符号テーブルであり、マクロブロックタイプがイントラマクロブロック以外のＭＣ Ｃｏｄｅｄ（動き補償予測符号化要）タイプのとき、そのマクロブロックに含まれる６個のブロック（輝度ブロック４個、色差ブロック２個）の各々がＤＣＴ係数を持つか否か（ＭＣ Ｃｏｄｅｄブロックか否か）を表すパターン（ＣＢＰ：Ｃｏｄｅｄ Ｂｌｏｃｋ Ｐａｔｔｅｒｎ）をシンボル情報として、これらを可変長符号ＶＣに対応付けたテーブルである。
【００５０】
図７は、動きベクトル（ＭＶ）に関する可変長符号テーブルであって、（ａ）はＭＣ Ｃｏｄｅｄマクロブロックブロックと左隣（時間的に一つ前）のマクロブロックの動きベクトルとの差分のコードをシンボル情報として、可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルであり、（ｂ）は予測モードの一つであるデュアルプライム予測における二つの参照フィールドについて動きベクトルの差分のコードをシンボル情報として、可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルである。なお、デュアルプライム予測とは、ＭＰＥＧ２で知られているように符号化対象フィールドと二つの参照フィールドとの間のそれぞれの動きベクトルの方向が近いときに採用される予測モードであり、これら二つの動きベクトルの差分ベクトル（ｄＭＶ）を可変長符号として伝送する。
【００５１】
図８（ａ）（ｂ）は、それぞれ輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルであり、輝度に関するＤＣＴ係数のＤＣ成分のサイズ及び色差に関するＤＣＴ係数のＤＣ成分のサイズをシンボル情報として、可変長符号ＶＬＣに対応付けたテーブルである。
【００５２】
ここで、第１のテーブル群１１と第２のテーブル群１２をテーブル数、対応する可変長符号の符号数及び符号語長について比較すると、次の通りである。
まず、テーブル数に関しては、第１のテーブル群１１は図３に示した量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルのみからなり、テーブル数（ｎ＋１）は図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の３個である。これに対し、第２のテーブル群１２は図４に示したＭＢＡに関する可変長符号テーブル、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示したＭＢタイプに関する４つの可変長符号化テーブル、図６に示したＭＢパターンに関する可変長符号テーブル、図７（ａ）（ｂ）に示したＭＶに関する可変長符号テーブル、及び図８（ａ）（ｂ）に示した輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルからなり、テーブル数（ｍ＋１）は１０個と多い。
【００５３】
次に、対応する可変長符号の符号数に関しては、第１のテーブル群１１である図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示した量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルは、（ａ）（ｂ）（ｃ）のいずれも符号数が１００個以上と非常に多いのに対して、第２のテーブル群１２である図４に示したＭＢＡに関する可変長符号テーブルは符号数が例えば３５個、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示したＭＢタイプに関する可変長符号化テーブルは符号数がそれぞれ２個、４個、１１個、１個、図６に示したＭＢパターンに関する可変長符号テーブルは符号数が６０数個、図７（ａ）（ｂ）に示したＭＶに関する可変長符号テーブルは符号数がそれぞれ３０数個と３個、図８（ａ）（ｂ）に示した輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルは符号数がそれぞれ１２個と、量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルでの符号数に比較すると格段に少ない。
【００５４】
また、対応する可変長符号の符号語長に関しても、第１のテーブル群１１である量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルは、十数ビットの符号語長を多く含んでおり、最長で符号（極性）ビットを含めて１７ビット長である。これに対し、第２のテーブル群１２であるＭＢＡに関する可変長符号テーブル、ＭＢタイプに関する可変長符号化テーブル、ＭＢパターンに関する可変長符号テーブル、ＭＶに関する可変長符号テーブル、輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルに含まれる符号語長は、いずれもほとんどが１０ビット長以下であり、１０ビット長を越えるものでも高々１１ビット程度であり、その割合は非常に少ない。
【００５５】
さらに、この例では図１で説明した被参照データＩｎｐｕｔのビット幅Ｉとｉ、テーブル指定データＳｅｌｅｃｔのビット幅Ｊとｊは、例えばＩ＝８、ｉ＝６、Ｊ＝４、ｊ＝２であり、前述した（ｉ＋Ｊ）≦（Ｉ＋ｊ）の条件を満たしている。前述したように、量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号の符号語長は最長で１７ビットであるが、符号ビットを別に扱えば１６ビットとなるので、Ｉ＝８とすることにより、可変長符号テーブルの参照回数は最大２回でよい。
【００５６】
また、前述したように符号化ビットストリームは符号語長が比較的長い量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号が大部分を占めているので、被参照データＩｎｐｕｔの第１のテーブル群１１に入力されるビット幅Ｉを大きくとることにより、テーブル参照能力が向上し、全体の復号処理能力が向上する。但し、量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号は、符号語長がより長いとはいっても、確率的に最大符号語長やそれに近い符号語長のものがそれほど多く含まれるわけではないので、Ｉの値をあまり大きくしすぎることは、必要以上に回路規模を増大させ、動作周波数を下げることになるので、好ましくない。
【００５７】
一方、符号化ビットストリームに含まれるヘッダ情報の割合は小さいので、被参照データＩｎｐｕｔの第２のテーブル群１２に入力されるビット幅ｉが小さくとも、全体の復号処理能力への影響は小さい。
このような観点から、前述した（ｉ＋Ｊ）≦（Ｉ＋ｊ）の条件を満たすことが望ましい。
【００５８】
なお、以上の実施形態では可変長符号テーブルを２つのテーブル群に分割した場合について述べたが、３つ以上のテーブル群に分割した場合にも本発明は有効である。要するに、本発明では複数の可変長符号に対応付けて複数の情報シンボルを格納すると共に、符号語長がより長い可変長符号に対応する情報シンボルをより多く格納したテーブル群ほど少ない数のテーブルで構成された複数のテーブル群に分割され、入力される可変長符号に対応する情報シンボルを出力する可変長符号テーブルを構成し、この可変長符号テーブルの各テーブル群に対して可変長符号からなる被参照データ、あるいは被参照データと被参照データが参照されるべきテーブルを指定するテーブル指定データとの組を入力して、入力の可変長符号を復号して可変長符号に対応した情報シンボルを出力する場合に、符号語長がより長い可変長符号に最も多く対応するテーブル群の入力ビット幅を基準として、他のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅より小さくなるように、各テーブル群に入力する被参照データのビット幅を異ならせることによって所期の課題を解決することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば符号語長がより長い可変長符号に対応する情報シンボルをより多く格納したテーブル群ほど少ない数のテーブルで構成された複数のテーブル群に分割された可変長符号テーブルの各テーブル群に可変長符号からなる被参照データを入力する際に、符号語長がより長い可変長符号に最も多く対応するテーブル群の入力ビット幅を基準として、他のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅より小さくなるように、各テーブル群に入力する被参照データのビット幅を異ならることによって、回路規模が小さく、従って高速動作の可能な可変長復号器及びこれを用いた動画像復号装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変長復号器の構成を示すブロック図
【図２】本発明に係る可変長復号器を用いた動画像符号化装置であるＭＰＥＧデコーダの構成を示すブロック図
【図３】同実施形態における可変長符号テーブルの第１のテーブル群に含まれる量子化ＤＣＴ係数に関する可変長符号テーブルを示す図
【図４】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれるマクロブロックアドレスに関する可変長符号テーブルを示す図
【図５】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれるマクロブロックタイプに関する可変長符号テーブルを示す図
【図６】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれるマクロブロックパターンに関する可変長符号テーブルを示す図
【図７】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれる動きベクトルに関する可変長符号テーブルを示す図
【図８】同実施形態における可変長符号テーブルの第２のテーブル群に含まれる輝度及び色差についてのＤＣ成分サイズに関する可変長符号テーブルを示す図
【図９】従来の可変長復号器の例を示すブロック図
【図１０】従来の可変長復号器の他の例を示すブロック図
【符号の説明】
１０…可変長符号テーブル
１１…第１のテーブル群
１２…第２のテーブル群
１３…選択器
Ｉｎｐｕｔ…被参照データ（可変長符号）
Ｓｅｌｅｃｔ…テーブル指定データ
Ｓｅｌ…テーブル群選択データ
Ｏｕｔｐｕｔ…可変長復号データ
Claims (5)
- 複数の可変長符号に対応付けて複数の情報シンボルを格納すると共に、符号語長が相対的に長い可変長符号に対応する情報シンボルを格納したテーブル群ほど少ない数のテーブルを有するように構成された複数のテーブル群に分割され、入力される可変長符号に対応する情報シンボルを出力する可変長符号テーブルと、
前記可変長符号テーブルの各テーブル群に対して可変長符号からなる被参照データと該被参照データが参照されるべきテーブルを指定するテーブル指定データとの組を入力する入力手段と、
前記複数のテーブル群のいずれかのテーブル群の出力を選択する選択手段とを備え、
前記入力手段は、前記符号語長が最も長い可変長符号に対応する情報シンボルを格納したテーブル群の入力ビット幅を基準として、他のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅以下となるように、前記各テーブル群に入力する被参照データ及びテーブル指定データのビット幅を異ならせたことを特徴とする可変長復号器。 - 複数の可変長符号に対応付けて複数の情報シンボルを格納すると共に、第１及び第２のテーブル群に分割された可変長符号テーブルと、
可変長符号からなる被参照データの全ビットと該被参照データが参照されるべきテーブルを指定するテーブル指定データの一部のビットとの組を前記第１のテーブル群に入力し、前記被参照データの一部のビットと前記テーブル指定データの全ビットとの組を前記第２のテーブル群に入力する入力手段と、
前記第１及び第２のテーブル群のいずれかのテーブル群の出力を選択する選択手段と
を有することを特徴とする可変長復号器。 - 前記第１のテーブル群は符号語長が相対的に長い可変長符号に対応する情報シンボルを前記第２のテーブル群より多く格納し、かつそのテーブル数は前記第２のテーブル群より少ないことを特徴とする請求項２記載の可変長復号器。
- 前記第１のテーブル群の入力ビット幅を基準として、前記第２のテーブル群の入力ビット幅が該基準の入力ビット幅以下となるように前記第２のテーブル群に入力する被参照データのビット幅を設定したことを特徴とする請求項３記載の可変長復号器。
- 請求項１乃至４のいずれか１項記載の可変長復号器を用いて、動画像信号を符号化した符号化ビットストリームの可変長符号を復号することを特徴とする動画像復号装置。
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