JP4091107B1 - 可変長符号化装置および画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像符号化における符号化効率の向上を図った可変長符号化装置および画像符号化装置を提供する。
【解決手段】可変長符号化部１０４は、ブロック内の係数値の絶対値を高周波数成分から低周波数成分への所定の走査順序で走査するＲＬ列生成部２０１、並べ替え部２０２及び２値化部２０３と、走査された順に係数値の絶対値を、複数の確率テーブルを切り替えて用いることで算術符号化する算術符号化部２０５とを備え、算術符号化部２０５では、複数の確率テーブルの切り替えは、新たな確率テーブルに切り替えた後、最初に符号化の対象となる係数値の後に続く係数値の絶対値を算術符号化する際には、切り替えられた新たな確率テーブルより以前に使用された確率テーブルは再度使用されることがない一方向の切り替えである。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像データの符号化および復号化に関し、特に、画像データの係数値に対する算術符号化および算術復号化を行う方法に関する。

動画像符号化処理では、一般に動画像が有する空間方向および時間方向の冗長性を利用して情報量の圧縮が行われる。ここで一般に、空間方向の冗長性を利用する方法としては、周波数領域への変換が用いられ、時間方向の冗長性を利用する方法としては、ピクチャ間予測符号化処理が用いられる。

Ｈ．２６３動画像符号化方式では、可変長符号化方法として、算術符号化を用いるモードが採用されている（例えば、非特許文献１参照。）。

このような可変長符号化方法では、４×４画素の大きさを有するブロック単位で周波数変換を行い、さらに量子化を行って係数値を生成する。そして、高周波数成分から低周波数成分（直流成分）に向かって走査し、値が「０」の連続する係数の個数Ｒとそれに続く係数値Ｌとの組み合わせを作成する。そして、これらの個数Ｒ、係数値Ｌの絶対値、係数値Ｌの正負符号を、２値化テーブルを用いて「０」や「１」からなる２値化データに変換（２値化）した後、この２値化データに対して、複数の確率テーブルを切り替えて用いることで２値算術符号化を施す。例えば、係数値Ｌの絶対値に対する２値化テーブルには、図１１のようなテーブルが用いられる。

図１１は、２値化テーブルの一例を示すテーブル図である。
例えばこの図１１に示す２値化テーブルを用いて係数値Ｌの絶対値「２」が２値化されると、その絶対値は２値化データ「０１」となり、係数値Ｌの絶対値「３」が２値化されると、その絶対値は２値化データ「００１」となる。

そして、係数値Ｌの絶対値の２値化データに対して算術符号化を施す際には、直前の係数値Ｌの絶対値によって、図１２の遷移図に基づいて確率テーブルを切り替える。

図１２は、従来例の確率テーブルの切り替え方法を示す遷移図である。
まず、先頭の係数値Ｌの絶対値は確率テーブル１を用いて算術符号化する。そして、それ以降の係数値Ｌに対しては、直前の係数値Ｌによって、確率テーブルが切り替わる。すなわち、直前の係数値Ｌの絶対値が１の場合には確率テーブル２が用いられ、直前の係数値Ｌの絶対値が２の場合には確率テーブル３が用いられ、直前の係数値Ｌの絶対値が３以上の場合には確率テーブル４が用いられる。

この場合、直前の係数値Ｌの絶対値のみによって、確率テーブルが決定されることになる。

また、各確率テーブルは、入力の２値化データが「０」であるか「１」であるかによって、確率テーブル自体を更新していく。この場合、例えば、入力の２値化データが「０」であれば、「０」の確率を大きくし、入力の２値化データが「１」であれば、「１」の確率を大きくするように逐次変更する。これにより、入力の頻度に適した確率テーブルに適応化していく。
ITU-T Recommendation H.263: "Video Coding for Low Bit Rate Communication" (1998), Annex E

上記従来の方法では、直前の係数値Ｌの絶対値によって、確率テーブルが入れ替わる。一般的に周波数変換後の係数の絶対値は、高周波数成分から低周波数成分に向かって増加する傾向にある。よって、上記従来の方法を用いると、ある１つの係数が直前の係数よりも絶対値が小さくなるような場合には、確率テーブルの変更が係数の増加傾向に即さなくなり、符号化効率の低下を招くという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、画像符号化における符号化効率の向上を図った可変長符号化装置、画像符号化装置および可変長復号化方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る可変長符号化装置は、画像データを所定の大きさを有するブロック単位で周波数変換された各ブロック内の係数値の絶対値を符号化する可変長符号化装置であって、前記ブロック内の係数値の絶対値を高周波数成分から低周波数成分への所定の走査順序で走査する係数値走査手段と、前記係数値走査手段により走査された順に係数値の絶対値を、複数の確率テーブルを切り替えて用いることで算術符号化する算術符号化手段とを備え、前記算術符号化手段では、前記複数の確率テーブルの切り替えは、新たな確率テーブルに切り替えた後、最初に符号化の対象となる係数値の後に続く係数値の絶対値を算術符号化する際には、切り替えられた前記新たな確率テーブルより以前に使用された確率テーブルは再度使用されることがない一方向の切り替えであることを特徴とする。

また、本発明に係る画像符号化装置は、動画像における画像データを符号化する画像符号化装置であって、前記画像データを所定の大きさを有するブロック単位で周波数変換して各ブロック内に係数値の絶対値を生成する係数値生成手段と、前記係数値生成手段で生成された各ブロック内の係数値の絶対値を符号化する上記可変長符号化装置とを備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る可変長符号化方法は、画像データを所定の大きさを有するブロック単位で周波数変換された各ブロック内の係数値の絶対値を符号化する可変長符号化方法であって、前記ブロック内の係数値の絶対値を高周波数成分から低周波数成分への所定の走査順序で走査する係数値走査ステップと、前記係数値走査ステップにより走査された順に係数値の絶対値を、複数の確率テーブルを切り替えて用いることで算術符号化する算術符号化ステップとを有し、前記算術符号化ステップでは、算術符号化された前記係数値の絶対値の中でその係数値の絶対値が所定のしきい値を超えるものがあれば、用いる確率テーブルを一方向に切り替えることを特徴とする。

一般に、低周波数成分ほど係数値の絶対値は大きくなるため、高周波数域から低周波数域の順に走査すると、前記係数値の絶対値は順に大きくなっていくことが多い。したがって、本発明に係る可変長符号化方法は、上述のように、算術符号化された前記係数値の中でその値が所定のしきい値を超えるものがあれば、用いる確率テーブルを一方向に切り替えて、それ以降は係数値の絶対値がそのしきい値よりも小さくなったとしても、用いる確率テーブルを逆方向に切り替えずに係数値を算術符号化する。このような動作により、一般的に高周波数成分から低周波数成分への順に絶対値が大きくなる傾向にある係数値の入力に対して、確率テーブルの更新が適応しやすくなり、それにより各確率テーブルのシンボル（例えば２値化データにおいては「０」または「１」）の発生確率に偏りが生じやすくなる（すなわち、２値化データにおいては「０」または「１」のいずれかの発生確率が１．０に近い値になる）。算術符号化は、確率テーブル内の確率値に偏りが生じるほど、符号化効率が高くなる特徴を有する。その結果、本発明の可変長符号化方法を用いることにより、符号化効率の向上を図ることができる。

また、本発明に係る可変長復号化方法は、画像データを所定の大きさを有するブロック単位で周波数変換された各ブロック内の係数値の絶対値を所定の走査順序で一次元化した後に符号化して生成された符号列を、復号化する可変長復号化方法であって、前記符号列を、複数の確率テーブルを切り替えて用いることで複数の係数値の絶対値に順に算術復号化する算術復号化ステップと、前記算術復号化ステップにより復号化された係数値の絶対値を、高周波数成分から低周波数成分への所定の走査順序で、前記ブロック内の係数値の絶対値へ変換する係数生成ステップとを有し、前記算術復号化ステップでは、算術復号化された前記係数値の絶対値の中でその値が所定のしきい値を超えるものがあれば、用いる確率テーブルを一方向に切り替えることを特徴とする。

これにより、本発明に係る可変長符号化方法を用いて符号化された符号列を正しく復号化することができる。

なお、本発明は、このような可変長符号化方法および可変長復号化方法として実現することができるだけでなく、このような可変長符号化方法および可変長復号化方法が備える特徴的なステップを手段とする可変長符号化装置および可変長復号化装置や、このような装置を備えて動画像を符号したり復号したりする画像符号化装置および画像復号化装置や、上述の特徴的なステップをコンピュータに実現させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体やインターネットなどの伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。

以上の説明から明らかなように、本発明に係る可変長符号化装置および画像符号化装置によれば、用いられる確率テーブルを一方向に切り替えて、用いられる確率テーブルを逆方向に切り替えずに係数値を算術符号化することにより、一般的に高周波数成分から低周波数成分への順に絶対値が大きくなる傾向にある係数値の入力に対して、確率テーブルの更新が適応しやすくなり、その結果、符号化効率の向上を図ることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態における画像符号化装置について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態における画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。

この画像符号化装置１００は、入力画像（画像データ）に対して符号化効率を向上してピクチャ内符号化処理を行うものであって、ブロック変換部１０１、周波数変換部１０２、量子化部１０３、及び可変長符号化部１０４を備えている。

ブロック変換部１０１は、入力画像を水平４×垂直４画素の大きさの画素ブロックに分割して周波数変換部１０２に出力する。

周波数変換部１０２は、分割された上記各画素ブロックに対して、周波数変換を施して周波数係数を生成する。そして周波数変換部１０２は、生成された周波数係数を量子化部１０３に出力する。

量子化部１０３は、周波数変換部１０２から出力された周波数係数に対して、量子化処理を行う。ここで量子化処理とは、周波数係数を所定の量子化値によって除算することに相当する処理を意味する。また量子化値は、一般的に画素ブロック毎、周波数帯域毎によって異なる。そして量子化部１０３は、量子化された周波数係数を可変長符号化部１０４に出力する。

可変長符号化部１０４は、量子化部１０３で量子化された周波数係数を可変長符号化する。

図２は、可変長符号化部１０４の内部構成を示すブロック図である。
この図２に示すように、可変長符号化部１０４は、ＲＬ列生成部２０１、並べ替え部２０２、２値化部２０３、テーブル記憶部２０４、及び算術符号化部２０５を備えている。

ＲＬ列生成部２０１は、量子化部１０３から出力された量子化された周波数係数（以下、「係数」と略す）を所定の走査方法で一次元化する。そして、ＲＬ列生成部２０１は、一次元化された係数に対して、連続する係数の値「０」の個数Ｒとそれに続く「０」以外の係数の値Ｌとの組み合わせ（以下、「ＲＬ値」と称す）の列（以下、「ＲＬ列」と称す）を生成する。その例を図３、図４を用いて説明する。

図３の（ａ）は、量子化部１０３から出力される複数の係数により構成される係数ブロックを示す。ここで、係数ブロック内の左上の周波数係数が直流成分を示し、右に向かうほど水平方向の周波数成分が高くなり、下に向かうほど垂直方向の周波数成分が高くなる。

図３の（ｂ）は、係数ブロック内の複数の係数を一次元化する際の走査方法を説明するための説明図である。ＲＬ列生成部２０１は、図３の（ｂ）の矢印で示すように、係数ブロック内を低周波数領域から高周波数領域に向かって走査することにより、係数の一次元化を行う。

図４の（ａ）は、ＲＬ列生成部２０１から出力されるＲＬ列を示す。
この図４の（ａ）の中で、最初の数字は係数の個数を示す。一般的に高周波数領域ほど係数の値が「０」になり易いので、低周波数領域から高周波数領域に向かって走査することにより、ＲＬ列の情報量（のうちの個数Ｒの情報量）を小さくすることができる。生成されたＲＬ列は並べ替え部２０２に入力される。

並べ替え部２０２は、入力されたＲＬ列を逆方向に並べ直す。ただし、係数の個数は並べ替えの対象からは除外する。

図４の（ｂ）は、並び替え部２０２で並び替えられたＲＬ列を示す。このように並び替えることで、上述のように情報量を小さくしながらも、結果的に、係数ブロック内を高周波数領域から低周波数領域に向かって走査して係数の一次元化が行われたことになる。そして、このように並べ換えられたＲＬ列は２値化部２０３に出力される。

２値化部２０３は、係数の個数および各ＲＬ値に対して、２値化、すなわち「０」や「１」からなる２値化データへの変換を行う。ここで、個数Ｒと係数値Ｌとはそれぞれ別に２値化される。

図４の（ｃ）は、並び替え部２０２で並び替えられたＲＬ列の係数値Ｌのみを示す。これらの係数値Ｌに対しては、その絶対値と正負符号とが別に処理される。また２値化部２０３は、例えば図１１に示すような予め定められた２値化テーブルを用いて、個数Ｒと係数値Ｌの絶対値に対して２値化を行う。そして２値化部２０３は、これらに対して２値化を施された２値化データを算術符号化部２０５に対して出力する。

算術符号化部２０５は、２値化データとして表される個数Ｒ値および係数値Ｌの絶対値に対して２値算術符号化を行うとともに、係数値Ｌの正負符号に対しても符号化を行う。ここでは、係数値Ｌの絶対値の算術符号化について説明する。算術符号化部２０５は、２値化データとして表される係数値Ｌの絶対値に算術符号化を施す場合には、複数の確率テーブルを切り替えて用いる。これら複数の確率テーブルはテーブル記憶部２０４に記憶されている。

図５は、確率テーブルの切り替え方法を示す遷移図である。
この図５に示すように、算術符号化部２０５は確率テーブルを４つ用い、先頭の係数値Ｌの絶対値に対しては、確率テーブル１を用いてこれを算術符号化する。そして、それ以降の係数値Ｌの絶対値に対しては、算術符号化部２０５は、直前の係数値Ｌの絶対値を符号化する際に用いられた確率テーブルのテーブル番号と、その絶対値とに応じて、使用される確率テーブルを切り替える。ここで、４つの確率テーブルは、確率テーブル１、確率テーブル２、確率テーブル３、確率テーブル４であり、確率テーブル１のテーブル番号は「１」、確率テーブル２のテーブル番号は「２」、確率テーブル３のテーブル番号は「３」、確率テーブル４のテーブル番号は「４」である。

具体的に、直前の係数値Ｌの絶対値が確率テーブル１を用いて符号化され、且つその絶対値が「１」の場合、または、直前の係数値Ｌの絶対値が確率テーブル２を用いて符号化され、且つその絶対値が「１」の場合には、確率テーブル２が用いられる。直前の係数値Ｌの絶対値が確率テーブル１を用いて符号化され、且つその絶対値が「２」の場合、または、直前の係数値Ｌの絶対値が確率テーブル２を用いて符号化され、かつその絶対値が「２」の場合、または、直前の係数値Ｌの絶対値が確率テーブル３を用いて符号化され、且つその絶対値が「２以下」の場合には、確率テーブル３が用いられる。直前の係数値Ｌの絶対値が「３以上」の場合、または、直前の係数値Ｌの絶対値が確率テーブル４を用いて符号化されている場合には、確率テーブル４が用いられる。

このように確率テーブルの切り替えは、テーブル番号が小さい確率テーブルからテーブル番号が大きい確率テーブルへの一方向であり、直前の係数値Ｌの絶対値が所定のしきい値以下となっても、逆方向への切り替えは行われない。これが従来例とは異なる点である。

図６は、上記４つの確率テーブル１〜４の内容を示す確率テーブル内容表示図である。
確率テーブル１〜４のそれぞれは、図６に示すように、「０」の発生する確率と、「１」の発生する確率とから構成される。

例えば確率テーブル１は、「０」の発生する確率「０．１」と、「１」の発生する確率「０．９」とから構成され、確率テーブル２は、「０」の発生する確率「０．２」と、「１」の発生する確率「０．８」とから構成さている。

つまり、係数値Ｌの絶対値が「２」であれば、この「２」が２値化されたものが「０１」であるため、算術符号化部２０５は、これを確率テーブル１を用いて算術符号化するときには、上記「０１」の「０」に対応する確率「０．１」と、上記「０１」の「１」に対応する確率「０．９」とを用いて、この「０１」を算術符号化する。

ここで、「０」が発生する確率と「１」の発生する確率との合計は１．０であるので、両者の確率を保持しておく必要はなく、一方の確率のみを保持しても良い。

図４の（ｃ）に示す係数値Ｌの絶対値（２値化されたもの）が符号化される場合における、確率テーブルの切り替え例を以下に説明する。

算術符号化部２０５は、最初の係数値Ｌ（−２）の絶対値に対しては、確率テーブル１を用いる。ここで係数値Ｌの絶対値が２であるので、算術符号化部２０５は、使用される確率テーブルを確率テーブル１から確率テーブル３に遷移させる。これにより算術符号化部２０５は、２番目の係数値Ｌ（３）の絶対値を確率テーブル３を用いて算術符号化する。ここでの係数値Ｌの絶対値は「３」であるので、算術符号化部２０５は、使用される確率テーブルを確率テーブル３から確率テーブル４に遷移させる。これにより算術符号化部２０５は、３番目の係数値（６）の絶対値を確率テーブル４を用いて算術符号化する。ここで使用される確率テーブルが確率テーブル４に遷移されたので、算術符号化部２０５は、以降の係数値Ｌの絶対値をすべて確率テーブル４を用いて算術符号化する。例えば、５番目の係数値Ｌの絶対値は「２」となるが、従来例とは異なり、算術符号化部２０５は、６番目以降の係数値Ｌの絶対値を算術符号化するときには、確率テーブルを遷移させずに確率テーブル４を用いる。

また、各確率テーブルは、入力が「０」であるか「１」であるかによって随時更新されるため、入力に適応した確率テーブルに更新されていく。

以上のように、本発明に係る画像符号化装置１００の可変長符号化部１０４における可変長符号化方法は、係数ブロック内の係数を低周波数領域から高周波数領域に向けて走査して一次元化する。そして、一次元化された係数に対して、連続する係数値「０」の個数Ｒとそれに続く「０」以外の係数値Ｌとの組み合わせであるＲＬ値の列（ＲＬ列）を生成する。そして、ＲＬ値を走査順とは逆順に可変長符号に変換していく。可変長符号に変換する際には、個数Ｒ、係数値Ｌの絶対値、係数値Ｌの正負符号を個別に変換する。これらの変換の際には、まず２値化を行い、その後、算術符号を施す。係数値Ｌの絶対値に対して算術符号を施す際には、複数の確率テーブルを切り替える。確率テーブルを切り替える際には、現在の確率テーブルのテーブル番号および係数値Ｌの絶対値によって、次の係数値Ｌの絶対値を符号化する際の確率テーブルを決定する。そして、確率テーブルの遷移は一方向のみとし、係数値Ｌの絶対値が一度所定の値を超えると、それ以降はすべて同じ確率テーブルで算術符号化を行う。

一般に低周波数領域ほど係数値Ｌの絶対値は大きいため、高周波数領域から低周波数領域の順に走査すると、係数値Ｌの絶対値は順に大きくなっていくことが多い。したがって、係数値Ｌの絶対値が一度所定の値を超えると、それ以降は係数値Ｌの絶対値が所定値よりも小さくなったとしても、小さくなるのはその係数値Ｌの絶対値だけである可能性が非常に高く、同じ確率テーブルを用いて算術符号化することにより、確率テーブルの更新が入力に適応しやすくなり、それにより各確率テーブルのシンボル（２値化データの「０」または「１」）の発生確率に偏りが生じやすくなる（すなわち、「０」または「１」のいずれかの発生確率が１．０に近い値になる）。算術符号化は、確率テーブル内の確率値に偏りが生じるほど、符号化効率が高くなる特徴を有する。よって、本発明の可変長符号化方法を用いることにより、符号化効率の改善を図ることができる。

（変形例）
次に、上記本実施の形態における画像符号化装置の変形例について説明する。

まず、確率テーブルの切り替えに関する変形例を説明する。
この変形例にかかる画像符号化装置の算術符号化部は、２つの確率テーブル１，４を切り換えて用いることで係数値Ｌの絶対値（２値化されたもの）を算術符号化する。

図７は、変形例に係る算術符号化部が行う確率テーブルの切り替え方法を示す遷移図である。

この図７に示すように、算術符号化部は確率テーブルを２つ用い、先頭の係数値Ｌの絶対値に対しては確率テーブル１を用いて算術符号化する。そして、算術符号化部は、直前の係数値Ｌの絶対値が「１」を超えると、確率テーブル１を確率テーブル４に切り替え、それ以降の全ての符号化の対象となる係数値Ｌの絶対値に対して、確率テーブル４を用いて算術符号化を行う。つまり、算術符号化部は、算術符号化されたものの中に係数値Ｌの絶対値が「１」を超えるものがなければ、符号化の対象となる係数値Ｌの絶対値に対して、確率テーブル１を用いて算術符号化を行い、算術符号化されたものの中に係数値Ｌの絶対値が「１」を超えるものがあれば、言い換えれば係数値Ｌの絶対値が「１」を超えるものが０個でなくなれば、使用される確率テーブルを確率テーブル１から確率テーブル４に切り替え、それ以降の全ての符号化の対象となる係数値Ｌの絶対値に対して、確率テーブル４を用いて算術符号化を行う。

ここで、係数値Ｌが高周波数領域から低周波数領域への順に「−１，１，−２，３，４，４，１」である場合における、確率テーブルの切り替え例を以下に説明する。算術符号化部は、最初の係数値Ｌ（−１）の絶対値に対しては、確率テーブル１を用いる。ここで係数値Ｌの絶対値は「１」であってしきい値の「１」を超えていないので、算術符号化部は、使用される確率テーブルを遷移させず確率テーブル１のままとする。これにより算術符号化部は、２番目の係数値Ｌ（１）の絶対値を確率テーブル１を用いて算術符号化する。ここでの係数値Ｌの絶対値は「１」であるので、上述と同様に算術符号化部は使用される確率テーブルを遷移させず確率テーブル１のままとする。これにより算術符号化部は、３番目の係数値Ｌ（−２）の絶対値を確率テーブル１を用いて算術符号化する。ここでの絶対値は「２」であってしきい値の「１」を超えているので、算術符号化部は、使用される確率テーブルを確率テーブル１から確率テーブル４に遷移させ、４番目の係数値Ｌ（３）の絶対値を確率テーブル４を用いて算術符号化する。５番目以降の係数値Ｌの絶対値に対しても、算術符号化されたものの中には既に係数値Ｌの絶対値がしきい値の「１」を超えるものがあるので、算術符号化部は、５番目以降の係数値Ｌの絶対値を確率テーブル４を用いて符号化する。

ここで図１１からわかるように、係数値Ｌの絶対値が「１」の場合、２値化データは「１」のみとなる。したがって、しきい値を「１」に設定すると、そのしきい値を超えない場合に用いる確率テーブル１は、シンボル（２値化データ）「１」の発生確率が高くなるように適応していくことになる。これにより確率テーブル１の発生確率に大きな偏りが発生することになり、さらなる符号化効率の向上を図ることができる。

次に、各係数値Ｌの絶対値（２値化されたもの）に対して複数の確率テーブルを用いる場合について説明する。

図８は、各係数値Ｌの絶対値に対して２つの確率テーブルを用いる場合を説明するための説明図である。

例えばこの図８に示すように、算術符号化部は、各係数値Ｌの絶対値の２値化データにおいて、その１ビット目に対しては４つの確率テーブル１〜４を切り替えて用いることで算術符号化を行い、２ビット目以降の各ビットに対しては上記確率テーブル１〜４と異なる４つの確率テーブル１'〜４'を切り替えて用いることで算術符号化を行う。ここで、確率テーブル１には確率テーブル１'が対応し、確率テーブル２には確率テーブル２'が対応し、確率テーブル３には確率テーブル３'が対応し、確率テーブル４には確率テーブル４'が対応する。すなわち、図５を用いて説明した実施例と同様に、直前までに符号化した係数の絶対値の最大値により用いる確率テーブルを変更するが、その際に１ビット目の符号化のために用いる確率テーブルと、２ビット目以降に用いる確率テーブルを同時に変更する。

図５を用いて説明した実施例と同じしきい値と、そのしきい値に対応する確率テーブルの番号とを用いるとする。この場合、すべてのビットを同じ確率テーブルで符号化する場合と比べて、確率テーブル１、２の内容は、より「１」が発生しやすい確率が高く設定され（入力に適応するため）、確率テーブル３、４の内容は、より「０」が発生しやすい確率が高く設定されることになる。また、同様にして確率テーブル１'〜４'についても、確率テーブル１'〜３'については、「１」が発生する確率が高く設定され（入力に適応するため）、確率テーブル４'の内容は、より「０」が発生する確率が高く設定されることに
なる。算術符号化においては、確率テーブルが保持する、シンボル（２値化データの「０」または「１」）の発生確率の偏りが大きくなるほど（すなわち「０」または「１」のいずれかの発生確率が１．０に近づくほど）、符号化効率が高くなる。したがってこれにより、符号化効率のさらなる改善を図ることができる。またこの場合、２値化データを分割する際に、１ビット目と２ビット目以降とで分割するだけでなく、他のビット位置で分割しても良いし、ビット位置によって３つ以上に分割しても良い。また、分割したビット位置毎に同じだけの確率テーブルを用意せずに、例えば１ビット目には複数の確率テーブルを用意し、２ビット目以降は１つの確率テーブルを用いる（すなわちどの係数に対しても同じ確率テーブルを用いる）ような形態にしても良い。また、上記の実施の形態のように、分割したビット位置毎に同数の確率テーブルを用意した場合、同じ基準で同時に切り替えるのではなく、それらを異なる基準（しきい値）で（すなわち異なるタイミングで）切り替えても良い。

以上、本発明に係る画像符号化装置について本実施の形態及び変形例を用いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、本実施の形態及び変形例では、ピクチャ内符号化により画像を符号化する場合について説明したが、これは動画像入力に対して動き補償等を用いてピクチャ間符号化をする場合であっても良く、同様の効果が得られる。

また、本実施の形態及び変形例では、入力画像を水平４×垂直４画素の画素ブロックに分割する場合について説明したが、その画素ブロックの大きさは他の大きさであっても良い。

また、本実施の形態及び変形例では、係数ブロック内の走査方法として図３の（ｂ）を用いて説明したが、これは低周波数領域から高周波数領域への走査であれば他の走査順序であっても良い。

また、本実施の形態及び変形例では、ＲＬ列生成部２０１が、量子化された周波数係数を所定の走査方法で一次元化し、一次元化された係数に対して、連続する係数値「０」の個数Ｒとそれに続く「０」以外の係数値Ｌとの組み合わせの列（ＲＬ列）を生成する場合について説明したが、個数Ｒの列と係数値Ｌの列とを個別に生成しても良い。例えば、係数値Ｌの列を生成する場合、高周波数領域から低周波数領域に向かって走査し、係数値が０以外の係数を選択することにより生成すれば、並べ替え部２０２を省くことができる。

また、本実施の形態では４つの確率テーブルを用い、図５に示す遷移図に基づいて確率テーブルが遷移する場合について説明し、変形例では２つの確率テーブルを用い、図７に示す遷移図に基づいて確率テーブルが遷移する場合について説明したが、確率テーブルの数や、図５及び図７における遷移の際の、係数値Ｌの絶対値に対するしきい値は他の値であっても良い。

また、本実施の形態及び変形例では、２値化テーブルの例として図１１を用いて説明したが、これは他のテーブルであっても良い。

また、本実施の形態及び変形例では、算術符号化部が２値算術符号を行う場合について説明したが、多値算術符号を行っても良い。この場合、２値化部２０３を省くことができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態における画像復号化装置について図面を参照しながら説明する。

図９は、本発明の第２の実施の形態における画像復号化装置６００の構成を示すブロック図である。

この画像復号化装置６００は、画像データがピクチャ内符号化処理された符号列に対し、ピクチャ内復号化処理を行うものであって、可変長復号化部６０１、逆量子化部６０２、逆周波数変換部６０３、及びフレームメモリ６０４を備えている。ここで入力される上記符号列は、例えば、実施の形態１の画像符号化装置１００の可変長符号化方法により生成されたものであって、まず可変長復号化部６０１がこれを取得する。

可変長復号化部６０１は、符号列を取得すると、この符号列に対して可変長復号化することで図３の（ａ）に示すような複数の係数から構成される係数ブロックを作成する。

逆量子化部６０２は、可変長復号化部６０１から上記係数ブロックを取得すると、この係数ブロックに対して逆量子化処理を行う。ここで逆量子化処理とは、係数ブロックの各係数に所定の量子化値を積算することを意味する。ここで量子化値は、一般的に個々の係数ブロックや周波数帯域毎によって異なっており、符号列中から得られる。そして逆量子化部６０２は、逆量子化された係数ブロックを逆周波数変換部６０３に出力する。

逆周波数変換部６０３は、逆量子化された係数ブロックに対して、逆周波数変換を施し、係数ブロックを画素ブロックに変換する。そして逆周波数変換部６０３は、変換された画素ブロックをフレームメモリ６０４に出力する。

フレームメモリ６０４は、復号化された画素ブロックを順に蓄積し、１画面分の画素ブロックが蓄積されると、これらの画素ブロックを出力画像として出力する。

ここで上述の可変長復号化部６０１について詳細に説明する。
図１０は、可変長復号化部６０１の内部構成を示すブロック図である。

この図１０に示すように可変長復号化部６０１は、算術復号化部７０１、多値化部７０２、テーブル記憶部７０３、並べ替え部７０４、及び係数生成部７０５を備えている。

テーブル記憶部７０３は、例えば図６に示すような４つの確率テーブル１〜４を保持している。

算術復号化部７０１は、符号列を取得すると、まずこの符号列に対して、算術復号化を行う。ここでは、符号列に含まれる符号化された係数値Ｌの絶対値（２値化されたもの）に対する２値算術復号化について説明する。

算術復号化部７０１は、符号化された係数値Ｌの絶対値に対して算術復号化を行う際には、既に復号化されて多値化された直前の係数値Ｌの絶対値を多値化部７０２から取得し、その係数値Ｌの絶対値に応じてテーブル記憶部７０３に保持されている確率テーブル１〜４を図５に示すように切り替えて用い、符号化された各係数値Ｌの絶対値を２値算術復号化してこれらに対応する２値化データを出力する。

多値化部７０２は、算術復号化部７０１から出力される２値化データに対して、例えば図１１に示すような２値化テーブルを用いることで多値化し、係数値Ｌの絶対値とする。そして多値化部７０２は、係数値Ｌの絶対値を算術復号化部７０１と並べ替え部７０４に出力する。

このような算術復号化部７０１及び多値化部７０２の詳細な動作について説明する。
まず算術復号化部７０１は、符号化された先頭の係数値Ｌの絶対値を確率テーブル１を用いて算術復号化する。そして、算術復号化部７０１は、算術復号化して得られた２値化データを多値化部７０２に対して出力する。多値化部７０２は、２値化テーブルを用いることで２値化データから係数値Ｌの絶対値への変換を行い、その絶対値を算術復号化部７０１および並べ替え部７０４に対して出力する。

次に、算術復号化部７０１は、それ以降の符号化された係数値Ｌの絶対値に対しては、直前の符号化された係数値Ｌの絶対値を２値算術復号化する際に用いられた確率テーブルのテーブル番号と、多値化部７０２から取得された直前の係数値Ｌの絶対値によって、使用される確率テーブルを切り替える。図５に示すように、直前の符号化された係数値Ｌの絶対値が確率テーブル１を用いて算術復号化され、かつ多値化部７０２から取得された直前の係数値Ｌの絶対値が「１」の場合、または、直前の符号化された係数値Ｌの絶対値が確率テーブル２を用いて算術復号化され、かつ多値化部７０２から取得された直前の係数値Ｌの絶対値が「１」の場合には、確率テーブル２が用いられる。直前の符号化された係数値Ｌの絶対値が確率テーブル１を用いて算術復号化され、かつ多値化部７０２から取得された直前の係数値Ｌの絶対値が「２」の場合、または、直前の符号化された係数値Ｌの絶対値が確率テーブル２を用いて算術復号化され、かつ多値化部７０２から取得された直前の係数値Ｌの絶対値が「２」の場合、または、直前の符号化された係数値Ｌの絶対値が確率テーブル３を用いて算術復号化され、かつ多値化部７０２から取得された直前の係数値Ｌの絶対値が「２以下」の場合には、確率テーブル３が用いられる。多値化部７０２から取得された直前の係数値Ｌの絶対値が「３以上」の場合、または、直前の符号化された係数値Ｌの絶対値が確率テーブル４を用いて算術復号化されている場合には、確率テーブル４が用いられる。このように確率テーブル１〜４の切り替えは、テーブル番号が小さい確率テーブルからテーブル番号が大きい確率テーブルへの一方向であり、多値化部７０２から取得された直前の係数値Ｌの絶対値が所定のしきい値以下となっても、逆方向への切り替えは行われない。これが従来例とは異なる点である。

図４の（ｃ）に示す係数値Ｌの絶対値に復号化される場合における、確率テーブルの切り替え例を以下に説明する。

算術復号化部７０１は、最初の符号化された係数値Ｌ（−２）の絶対値に対しては、確率テーブル１を用いて２値化データ「０１」に算術復号化する。ここで、算術復号化部７０１は、その２値化データ「０１」に対して多値化された「２」を多値化部７０２から取得するので、使用される確率テーブルを確率テーブル１から確率テーブル３に遷移させる。これにより算術復号化部７０１は、２番目の符号化された係数値Ｌ（３）の絶対値を、確率テーブル３を用いて２値化データ「００１」に算術復号化する。ここで、算術復号化部７０１は、その２値化データ「００１」に対して多値化された「３」を多値化部７０２から取得するので、使用される確率テーブルを確率テーブル３から確率テーブル４に遷移させる。これにより算術復号化部７０１は、３番目の符号化された係数値Ｌ（６）の絶対値を、確率テーブル４を用いて２値化データ「０００００１」に算術復号化する。ここで使用される確率テーブルが確率テーブル４に遷移されたので、算術復号化部７０１は、以降の符号化された係数値Ｌの絶対値を全て確率テーブル４を用いて算術復号化する。例えば、５番目の符号化された係数値Ｌの絶対値が復号化され多値化された結果は「２」となるが、従来例とは異なり、算術復号化部７０１は、６番目以降の符号化された係数値Ｌの絶対値を算術復号化するときには、確率テーブルを遷移させずに確率テーブル４を用いる。

以上のような動作により、１つの係数ブロック分の係数値Ｌの絶対値および個数Ｒ並びに係数値Ｌの正負符号が生成されると、これらはＲＬ列として並べ替え部７０４に入力される。

並べ替え部７０４は、入力されたＲＬ列を逆方向に並べ直す。ただし、係数の個数は並べ替えの対象からは除外する。並べ替えた後の状態は図４の（ａ）となる。そして並べ替え部７０４は、このように並べ換えられたＲＬ列を係数生成部７０５に出力する。

係数生成部７０５は、入力されたＲＬ列を係数ブロックに変換する。この際には、係数生成部７０５は、所定の走査順序に基づいて、個数Ｒで示された個数だけ値「０」の係数を生成し、その次に係数値Ｌで示された値の係数を生成することを繰り返すことにより、ＲＬ列から係数ブロックへの変換を行う。ここでは、係数生成部７０５は、図３の（ｂ）に示すように低周波数領域から高周波数領域に向かってジグザグに走査し、図４の（ａ）に示すＲＬ列を、図３の（ａ）に示す係数ブロックに変換する。そして係数生成部７０５は、このように生成された係数ブロックを逆量子化部６０２に出力する。

以上のように、本発明に係る画像復号化装置６００の可変長復号化部６０１における可変長復号化方法は、入力符号列中の、係数値Ｌの絶対値の算術復号化を行う場合に、複数の確率テーブルを切り替える。確率テーブルを切り替える際には、現在の確率テーブルのテーブル番号および復号化により得られた係数値Ｌの絶対値によって、次の係数値Ｌの絶対値を復号化する際の確率テーブルを決定する。この際の、確率テーブルの遷移は一方向のみとし、復号化により得られた係数値Ｌの絶対値が一度所定の値を超えると、それ以降はすべて同じ確率テーブルで算術復号化を行う。

このように、本発明の可変長復号化方法を用いることにより、本発明の可変長符号化方法を用いて符号化された符号列を正しく復号化することが可能となる。

（変形例）
次に、上記本実施の形態における画像復号化装置の算術復号化部の変形例について説明する。

まず、確率テーブルの切り替えに関する変形例を説明する。
この変形例にかかる画像復号化装置の算術復号化部は、２つの確率テーブル１，４を切り替えて用いることで符号化された係数値Ｌの絶対値（２値化されたもの）を２値算術復号化する。

このような算術復号化部は、図７に示すように、確率テーブルを２つ用い、先頭の符号化された係数値Ｌの絶対値に対しては確率テーブル１を用いて算術復号化する。そして、算術復号化部は、直前の係数値Ｌの絶対値が「１」を超えると、確率テーブル１を確率テーブル４に切り替え、それ以降の全ての復号化の対象となる係数値Ｌの絶対値に対して、確率テーブル４を用いて算術復号化を行う。つまり、算術復号化部は、復号化及び多値化されたものの中に係数値Ｌの絶対値が「１」を超えるものがなければ、復号化の対象となる符号化された係数値Ｌの絶対値に対して、確率テーブル１を用いて算術復号化を行い、算術復号化及び多値化されたものの中に係数値Ｌの絶対値が「１」を超えるものがあれば、言い換えれば係数値Ｌの絶対値が「１」を超えるものが０個でなくなれば、使用される確率テーブルを確率テーブル１から確率テーブル４に切り替え、それ以降の全ての復号化の対象となる符号化された係数値Ｌの絶対値に対して、確率テーブル４を用いて算術復号化を行う。

ここで、係数値Ｌが高周波数領域から低周波数領域への順に「−１，１，−２，３，４，４，１」である場合における、確率テーブルの切り替え例を以下に説明する。算術復号化部は、最初の符号化された係数値Ｌの絶対値を、確率テーブル１を用いて２値化データ「１」に算術復号化する。ここで、算術復号化部は、その２値化データ「１」に対して多値化された「１」を多値化部７０２から取得し、係数値Ｌの絶対値は「１」であってしきい値「１」を超えていないと判別するので、使用される確率テーブルを遷移させず確率テーブル１のままとする。これにより算術復号化部は、２番目の符号化された係数値Ｌの絶対値を、確率テーブル１を用いて２値化データ「１」に算術復号化する。ここで、算術復号化部は、上述と同様、多値化部７０２からの取得結果に基づき、係数値Ｌの絶対値は「１」であってしきい値の「１」を超えていないと判別するので、使用される確率テーブルを遷移させず確率テーブル１のままとする。これにより算術復号化部は、３番目の符号化された係数値Ｌの絶対値を、確率テーブル１を用いて２値化データ「０１」に算術復号化する。ここで、算術復号化部は、その２値化データ「０１」に対して多値化された「２」を多値化部７０２から取得し、係数値Ｌの絶対値は「２」であってしきい値の「１」を超えていると判別するので、使用される確率テーブルを確率テーブル１から確率テーブル４に遷移させ、４番目の符号化された係数値Ｌの絶対値を確率テーブル４を用いて２値化データ「００１」に算術復号化する。５番目以降の符号化された係数値Ｌの絶対値に対しても、算術復号化及び多値化された係数値Ｌの絶対値の中には既にしきい値「１」を超えるものがあるので、算術復号化部は、５番目以降の符号化された係数値Ｌの絶対値を全て確率テーブル４を用いて算術復号化する。

次に、符号列中に含まれる符号化された係数値Ｌの絶対値の２値化データが複数の要素からなり、この符号化された係数値Ｌの絶対値の２値化データを２値算術復号化するときに、各要素ごとに確率テーブルを異ならせる場合について説明する。

例えば、符号化された係数値Ｌの絶対値の２値化データが２つの要素からなる場合、図８に示すように、算術復号化部は、４つの確率テーブル１〜４を切り替えて用いることで、符号化された上記２値化データの一方の要素を、２値化データの１ビット目に該当する数値に算術復号化する。そして算術復号化部は、上記確率テーブル１〜４と異なる４つの確率テーブル１'〜４'を切り替えて用いることで、上記２値化データの他方の要素を、２値化データの２ビット目以降の各ビットに該当する数値に算術復号化する。

ここで、確率テーブル１には確率テーブル１'が対応し、確率テーブル２には確率テーブル２'が対応し、確率テーブル３には確率テーブル３'が対応し、確率テーブル４には確率テーブル４'が対応する。すなわち、図５を用いて説明した実施例と同様に、直前までに符号化した係数の絶対値の最大値により用いる確率テーブルを変更するが、その際に１ビット目の符号化のために用いる確率テーブルと、２ビット目以降に用いる確率テーブルを同時に変更する。

図５を用いて説明した実施例と同じしきい値と、そのしきい値に対応する確率テーブルの番号とを用いるとする。この場合、すべてのビットを同じ確率テーブルで符号化する場合と比べて、確率テーブル１、２の内容は、より「１」が発生しやすい確率が高く設定され（入力に適応するため）、確率テーブル３、４の内容は、より「０」が発生しやすい確率が高く設定されることになる。また、同様にして確率テーブル１'〜４'についても、確率テーブル１'〜３'については、「１」が発生する確率が高く設定され（入力に適応するため）、確率テーブル４'の内容は、より「０」が発生する確率が高く設定されることになる。またこの場合、２値化データを分割する際に、１ビット目と２ビット目以降とで分割するだけでなく、他のビット位置で分割しても良いし、ビット位置によって３つ以上に分割しても良い。また、分割したビット位置毎に同じだけの確率テーブルを用意せずに、例えば１ビット目には複数の確率テーブルを用意し、２ビット目以降は１つの確率テーブルを用いる（すなわちどの係数に対しても同じ確率テーブルを用いる）ような形態にしても良い。また、上記の実施の形態のように、分割したビット位置毎に同数の確率テーブルを用意した場合、それらを異なる基準（しきい値）で切り替えても良い。

以上、本発明に係る画像復号化装置について、本実施の形態及び変形例を用いて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

例えば、本実施の形態及び変形例では、ピクチャ内符号化により生成された符号列を復号化する場合について説明したが、これは動画像入力に対して動き補償等を用いてピクチャ間符号化をして生成された符号列を復号化する場合であっても良く、同様の効果が得られる。

また、本実施の形態及び変形例では、画像データが水平４×垂直４画素の画素ブロックに分割されて符号化されている符号列について説明したが、その画素ブロックの大きさは他の大きさであっても良い。

また、本実施の形態では４つの確率テーブルを用い、図５に示す遷移図に基づいて確率テーブルが遷移する場合について説明し、変形例では２つの確率テーブルを用い、図７に示す遷移図に基づいて確率テーブルが遷移する場合について説明したが、確率テーブルの数や、図５及び図７における遷移の際の、係数値Ｌの絶対値に対するしきい値は他の値であっても良い。

また、本実施の形態及び変形例では、係数ブロック内の走査方法として図３（ｂ）を用いて説明したが、これは符号化の際に用いた走査方法と同じであれば、他の走査順序であっても良い。

また、本実施の形態及び変形例では、２値化テーブルの例として図１１を用いて説明したが、これは符号化の際に用いた２値化テーブルと同じであれば、他のテーブルであっても良い。

また、本実施の形態及び変形例では、算術復号化部７０１が２値算術復号化を行う場合について説明したが、これは多値算術復号化を行っても良い。この場合、多値化部７０２を省くことができる。

（実施の形態３）
さらに、上記各実施の形態で示した可変長符号化方法または可変長復号化方法を実現するためのプログラムを、フレキシブルディスク等の記憶媒体に記録するようにすることにより、上記各実施の形態で示した処理を、独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。

図１３は、実施の形態１及び実施の形態２の画像符号化装置１００及び画像復号化装置６００が実行する可変長符号化方法および可変長復号化方法をコンピュータシステムにより実現するためのプログラムを格納する記憶媒体についての説明図である。

図１３中の（ｂ）は、フレキシブルディスクＦＤの正面からみた外観、断面構造、及びディスク本体ＦＤ１を示し、図１３中の（ａ）は、記録媒体の本体であるディスク本体ＦＤ１の物理フォーマットの例を示している。

ディスク本体ＦＤ１はケースＦ内に内蔵され、ディスク本体ＦＤ１の表面には、同心円状に外周からは内周に向かって複数のトラックＴｒが形成され、各トラックは角度方向に１６のセクタＳｅに分割されている。従って、上記プログラムを格納したフレキシブルディスクＦＤでは、上記ディスク本体ＦＤ１上に割り当てられた領域に、上記プログラムとしての可変長符号化方法や可変長復号化方法が記録されている。

また、図１３中の（ｃ）は、フレキシブルディスクＦＤに上記プログラムの記録再生を行うための構成を示す。

上記プログラムをフレキシブルディスクＦＤに記録する場合は、コンピュータシステムＣｓが上記プログラムとしての可変長符号化方法または可変長復号化方法をフレキシブルディスクドライブＦＤＤを介して書き込む。また、フレキシブルディスクＦＤ内のプログラムにより上記可変長符号化方法又は可変長復号化方法をコンピュータシステムＣｓ中に構築する場合は、フレキシブルディスクドライブＦＤＤによりプログラムがフレキシブルディスクＦＤから読み出され、コンピュータシステムＣｓに転送される。

なお、上記説明では、記録媒体としてフレキシブルディスクＦＤを用いて説明を行ったが、光ディスクを用いても同様に行うことができる。また、記録媒体はこれに限らず、ＩＣカード、ＲＯＭカセット等、プログラムを記録できるものであれば同様に実施することができる。

（実施の形態４）
さらにここで、上記実施の形態で示した可変長符号化方法や可変長復号化方法の応用例とそれを用いたシステムを説明する。

図１４は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムex１００の全体構成を示すブロック図である。通信サービスの提供エリアを所望の大きさに分割し、各セル内にそれぞれ固定無線局である基地局ex１０７〜ex１１０が設置されている。

このコンテンツ供給システムex１００は、例えば、インターネットex１０１にインターネットサービスプロバイダex１０２および電話網ex１０４、および基地局ｅｘ１０７〜ｅｘ１１０を介して、コンピュータex１１１、ＰＤＡ（personal digital assistant）ex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、カメラ付きの携帯電話ｅｘ１１５などの各機器が接続される。

しかし、コンテンツ供給システムex１００は図１４のような組合せに限定されず、いずれかを組み合わせて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex１０７〜ex１１０を介さずに、各機器が電話網ex１０４に直接接続されてもよい。

カメラex１１３はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話は、ＰＤＣ（Personal Digital Communications）方式、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式、若しくはＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式の携帯電話機、またはＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であり、いずれでも構わない。

また、ストリーミングサーバex１０３は、カメラex１１３から基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じて接続されており、カメラex１１３を用いてユーザが送信する符号化処理されたデータに基づいたライブ配信等が可能になる。撮影したデータの符号化処理はカメラex１１３で行っても、データの送信処理をするサーバ等で行ってもよい。また、カメラ１１６で撮影した動画データはコンピュータex１１１を介してストリーミングサーバex１０３に送信されてもよい。カメラex１１６はデジタルカメラ等の静止画、動画が撮影可能な機器である。この場合、動画データの符号化はカメラex１１６で行ってもコンピュータex１１１で行ってもどちらでもよい。また、符号化処理はコンピュータex１１１やカメラex１１６が有するＬＳＩex１１７において処理することになる。なお、画像符号化・復号化用のソフトウェアをコンピュータex１１１等で読み取り可能な記録媒体である何らかの蓄積メディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスクなど）に組み込んでもよい。さらに、カメラ付きの携帯電話ex１１５で動画データを送信してもよい。このときの動画データは携帯電話ex１１５が有するＬＳＩで符号化処理されたデータである。

このコンテンツ供給システムex１００では、ユーザがカメラex１１３、カメラex１１６等で撮影しているコンテンツ（例えば、音楽ライブを撮影した映像等）を上記実施の形態同様に符号化処理してストリーミングサーバex１０３に送信する一方で、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して上記コンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４等がある。このようにすることでコンテンツ供給システムex１００は、符号化されたデータをクライアントにおいて受信して再生することができ、さらにクライアントにおいてリアルタイムで受信して復号化し、再生することにより、個人放送をも実現可能になるシステムである。

このシステムを構成する各機器の符号化、復号化には上記各実施の形態で示した画像符号化装置あるいは画像復号化装置を用いるようにすればよい。

その一例として携帯電話について説明する。
図１５は、上記実施の形態で説明した可変長符号化方法と可変長復号化方法を用いた携帯電話ex１１５を示す図である。携帯電話ex１１５は、基地局ex１１０との間で電波を送受信するためのアンテナex２０１、ＣＣＤカメラ等の映像、静止画を撮ることが可能なカメラ部ex２０３、カメラ部ex２０３で撮影した映像、アンテナex２０１で受信した映像等が復号化されたデータを表示する液晶ディスプレイ等の表示部ex２０２、操作キーｅｘ２０４群から構成される本体部、音声出力をするためのスピーカ等の音声出力部ex２０８、音声入力をするためのマイク等の音声入力部ex２０５、撮影した動画もしくは静止画のデータ、受信したメールのデータ、動画のデータもしくは静止画のデータ等、符号化されたデータまたは復号化されたデータを保存するための記録メディアex２０７、携帯電話ex１１５に記録メディアex２０７を装着可能とするためのスロット部ex２０６を有している。記録メディアex２０７はＳＤカード等のプラスチックケース内に電気的に書換えや消去が可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）の一種であるフラッシュメモリ素子を格納したものである。

さらに、携帯電話ex１１５について図１６を用いて説明する。携帯電話ex１１５は表示部ex２０２及び操作キーｅｘ２０４を備えた本体部の各部を統括的に制御するようになされた主制御部ex３１１に対して、電源回路部ex３１０、操作入力制御部ex３０４、画像符号化部ex３１２、カメラインターフェース部ex３０３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御部ex３０２、画像復号化部ex３０９、多重分離部ex３０８、記録再生部ex３０７、変復調回路部ex３０６及び音声処理部ex３０５が同期バスex３１３を介して互いに接続されている。

電源回路部ex３１０は、ユーザの操作により終話及び電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することによりカメラ付ディジタル携帯電話ex１１５を動作可能な状態に起動する。

携帯電話ex１１５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等でなる主制御部ex３１１の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex２０５で集音した音声信号を音声処理部ex３０５によってディジタル音声データに変換し、これを変復調回路部ex３０６でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部ex３０１でディジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex２０１を介して送信する。また携帯電話機ex１１５は、音声通話モード時にアンテナex２０１で受信した受信信号を増幅して周波数変換処理及びアナログディジタル変換処理を施し、変復調回路部ex３０６でスペクトラム逆拡散処理し、音声処理部ex３０５によってアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ｅｘ２０８を介して出力する。

さらに、データ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キーｅｘ２０４の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex３０４を介して主制御部ex３１１に送出される。主制御部ex３１１は、テキストデータを変復調回路部ex３０６でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部ex３０１でディジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex２０１を介して基地局ex１１０へ送信する。

データ通信モード時に画像データを送信する場合、カメラ部ex２０３で撮像された画像データをカメラインターフェース部ex３０３を介して画像符号化部ex３１２に供給する。また、画像データを送信しない場合には、カメラ部ex２０３で撮像した画像データをカメラインターフェース部ex３０３及びＬＣＤ制御部ex３０２を介して表示部ex２０２に直接表示することも可能である。

画像符号化部ex３１２は、本願発明で説明した画像符号化装置を備えた構成であり、カメラ部ex２０３から供給された画像データを上記実施の形態で示した画像符号化装置に用いた符号化方法によって圧縮符号化することにより符号化画像データに変換し、これを多重分離部ex３０８に送出する。また、このとき同時に携帯電話機ex１１５は、カメラ部ex２０３で撮像中に音声入力部ex２０５で集音した音声を音声処理部ex３０５を介してディジタルの音声データとして多重分離部ex３０８に送出する。

多重分離部ex３０８は、画像符号化部ex３１２から供給された符号化画像データと音声処理部ex３０５から供給された音声データとを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変復調回路部ex３０６でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部ex３０１でディジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex２０１を介して送信する。

データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、アンテナex２０１を介して基地局ex１１０から受信した受信信号を変復調回路部ex３０６でスペクトラム逆拡散処理し、その結果得られる多重化データを多重分離部ex３０８に送出する。

また、アンテナex２０１を介して受信された多重化データを復号化するには、多重分離部ex３０８は、多重化データを分離することにより画像データの符号化ビットストリームと音声データの符号化ビットストリームとに分け、同期バスex３１３を介して当該符号化画像データを画像復号化部ex３０９に供給すると共に当該音声データを音声処理部ex３０５に供給する。

次に、画像復号化部ex３０９は、本願発明で説明した画像復号化装置を備えた構成であり、画像データの符号化ビットストリームを上記実施の形態で示した符号化方法に対応した復号化方法で復号することにより再生動画像データを生成し、これをＬＣＤ制御部ex３０２を介して表示部ex２０２に供給し、これにより、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる動画データが表示される。このとき同時に音声処理部ex３０５は、音声データをアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex２０８に供給し、これにより、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まる音声データが再生される。

なお、上記システムの例に限られず、最近は衛星、地上波によるディジタル放送が話題となっており、図１７に示すようにディジタル放送用システムにも上記実施の形態の少なくとも画像符号化装置または画像復号化装置のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex４０９では映像情報の符号化ビットストリームが電波を介して通信または放送衛星ex４１０に伝送される。これを受けた放送衛星ex４１０は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送受信設備をもつ家庭のアンテナex４０６で受信し、テレビ（受信機）ex４０１またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex４０７などの装置により符号化ビットストリームを復号化してこれを再生する。また、記録媒体であるCDやDVD等の蓄積メディアex４０２に記録した符号化ビットストリームを読み取り、復号化する再生装置ex４０３にも上記実施の形態で示した画像復号化装置を実装することが可能である。この場合、再生された映像信号はモニタex４０４に表示される。また、ケーブルテレビ用のケーブルex４０５または衛星／地上波放送のアンテナex４０６に接続されたセットトップボックスex４０７内に画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex４０８で再生する構成も考えられる。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に画像復号化装置を組み込んでも良い。また、アンテナex４１１を有する車ex４１２で衛星ex４１０からまたは基地局ex１０７等から信号を受信し、車ex４１２が有するカーナビゲーションex４１３等の表示装置に動画を再生することも可能である。

更に、画像信号を上記実施の形態で示した画像符号化装置で符号化し、記録媒体に記録することもできる。具体例としては、DVDディスクｅｘ４２１に画像信号を記録するDVDレコーダや、ハードディスクに記録するディスクレコーダなどのレコーダｅx４２０がある
。更にSDカードｅｘ４２２に記録することもできる。レコーダｅｘ４２０が上記実施の形態で示した画像復号化装置を備えていれば、DVDディスクｅｘ４２１やSDカードｅｘ４２
２に記録した画像信号を再生し、モニタｅｘ４０８で表示することができる。

なお、カーナビゲーションex４１３の構成は例えば図１６に示す構成のうち、カメラ部ex２０３とカメラインターフェース部ex３０３、画像符号化部ｅｘ３１２を除いた構成が考えられ、同様なことがコンピュータex１１１やテレビ（受信機）ex４０１等でも考えられる。

また、上記携帯電話ex１１４等の端末は、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型の端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末の３通りの実装形式が考えられる。

このように、上記実施の形態で示した可変長符号化方法あるいは可変長復号化方法を上述したいずれの機器・システムに用いることは可能であり、そうすることで、上記実施の形態で説明した効果を得ることができる。

また、本発明のすべての実施の形態について、本発明はかかる上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変形または修正が可能である。

本発明の可変長符号化装置は、動画像を符号したり復号したりする例えば携帯電話などの画像符号化装置等に適用することができる。

本発明の第１の実施の形態における画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 同上の可変長符号化部の内部構成を示すブロック図である。 同上の量子化部から出力される係数ブロックを模式的に示す模式図である。 同上のＲＬ列生成部から出力されるＲＬ列を模式的に示す模式図である。 同上の確率テーブルの切り替え方法を示す遷移図である。 同上の確率テーブルの内容を示す確率テーブル内容表示図である。 同上の変形例に係る算術符号化部が行う確率テーブルの切り替え方法を示す遷移図である。 同上の変形例に係る算術符号化部が各係数値の絶対値に対して２つの確率テーブルを用いる場合を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態における画像復号化装置の構成を示すブロック図である。 同上の可変長復号化部の内部構成を示すブロック図である。 ２値化テーブルの一例を示すテーブル図である。 従来例の確率テーブルの切り替え方法を示す遷移図である。 本発明の第３の実施の形態における記録媒体についての説明図である。 本発明の第４の実施の形態におけるコンテンツ供給システムの全体構成を示すブロック図である。 同上の携帯電話の正面図である。 同上の携帯電話のブロック図である。 同上のディジタル放送用システムの全体構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ ブロック変換部
１０２ 周波数変換部
１０３ 量子化部
１０４ 可変長符号化部
２０１ ＲＬ列生成部
２０２ 並べ替え部
２０３ ２値化部
２０４ テーブル記憶部
２０５ 算術符号化部
Ｃｓ コンピュータシステム
ＦＤ フレキシブルディスク
ＦＤＤ フレキシブルディスクドライブ

Claims (8)

1. 画像データを所定の大きさを有するブロック単位で周波数変換された各ブロック内の係数値の絶対値を符号化する可変長符号化装置であって、
   前記ブロック内の係数値の絶対値を高周波数成分から低周波数成分への所定の走査順序で走査する係数値走査手段と、
   前記係数値走査手段により走査された順に係数値の絶対値を、複数の確率テーブルを切り替えて用いることで算術符号化する算術符号化手段とを備え、
   前記算術符号化手段では、前記複数の確率テーブルの切り替えは、新たな確率テーブルに切り替えた後、最初に符号化の対象となる係数値の後に続く係数値の絶対値を算術符号化する際には、切り替えられた前記新たな確率テーブルより以前に使用された確率テーブルは再度使用されることがない一方向の切り替えである
   ことを特徴とする可変長符号化装置。
2. 前記算術符号化手段は、
   算術符号化された前記係数値の絶対値の中でその値が所定のしきい値を超えるものがあれば、用いる確率テーブルを新たな確率テーブルに切り替え、切り替えた後は前記複数の確率テーブルの切り替えは行われない
   ことを特徴とする請求項１記載の可変長符号化装置。
3. 前記算術符号化手段における前記所定のしきい値は１である
   ことを特徴とする請求項２記載の可変長符号化装置。
4. 前記算術符号化手段では、
   算術符号化された前記係数値の絶対値の中で、その値が１を超えるものの個数が０個でなくなれば、用いる確率テーブルを一方向に切り替える
   ことを特徴とする請求項１記載の可変長符号化装置。
5. 前記算術符号化手段では、
   前記係数値の絶対値を２値のデータに変換し、前記２値のデータに対して算術符号化する
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の可変長符号化装置。
6. 前記算術符号化手段では、
   前記２値のデータに対して算術符号化するときには、前記データの一部の算術符号化に用いる確率テーブルと、前記データの他の部分の算術符号化に用いる確率テーブルとを異ならせる
   ことを特徴とする請求項５記載の可変長符号化装置。
7. 前記算術符号化手段では、
   前記２値のデータに対して算術符号化するときには、前記データの第１ビットの算術符号化に用いる確率テーブルと、前記データの第１ビット以外のビットの算術符号化に用いる確率テーブルとを異ならせる
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の可変長符号化装置。
8. 動画像における画像データを符号化する画像符号化装置であって、
   前記画像データを所定の大きさを有するブロック単位で周波数変換して各ブロック内に係数値の絶対値を生成する係数値生成手段と、
   前記係数値生成手段で生成された各ブロック内の係数値の絶対値を符号化する請求項１記載の可変長符号化装置とを備えることを特徴とする画像符号化装置。

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