JP5489845B2 - 画像符号化装置及びその制御方法、並びに、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

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Description

本発明は画像データの符号化技術に関するものである。
静止画、動画の符号化では、一般に、画像データは所望の矩形サイズのタイルに分割され、各タイルはさらに、予め定められたサイズの複数のマクロブロック(MB)に分割される。このMBを符号化の処理単位とし、MBを構成するデータには直交変換、量子化、係数予測が順に施される。係数予測後のデータにはさらに、スキャン変換が施され、2次元データから有意係数(非零データ)と、非有意係数(零データ)、すなわち零ランレングスとからなる一次元データへと変換される。このようにして並びかえた1次元データからは、複数のシンタックス要素が生成され、各シンタックス要素がエントロピー符号化される。最後に、エントロピー符号化によって生成された種々の符号を、符号化方式ごとに定められた順序で連結することで符号化ストリームが生成される。
上記のように、複数のシンタックス要素からそれぞれ符号を生成し、符号化ストリームとして連結する符号化方式において、その符号化、連結処理を高速に行う符号化装置として、特許文献1が挙げられる。
特開2006−157678号公報
従来技術を適用した画像符号化装置の構成を図2に示す。画像符号化装置は、ブロック記憶部201、N個のシンタックス要素生成部202−1乃至202−N、N個の符号生成部203−1乃至203−N、N個の可変長符号記憶部204−1乃至204−N、符号連結部205から構成される。
この画像符号化装置には、ブロック単位の変換係数が入力され、ブロック記憶部201に一時的に記憶される。ブロック記憶部201は少なくとも2ブロックの変換係数が記憶可能なオルタネートバッファで構成されるため、読み出し、書き込みの処理をブロック単位で同時並行して行うことができる。N個のシンタックス要素生成部202−1乃至202−Nは、ブロック記憶部201から読み出した1ブロック分の変換係数(画像データ)から、複数のシンタックス要素を並列に生成する。N個の符号生成部203−1乃至203−Nは、N個のシンタックス要素生成部202−1乃至202−Nが生成したシンタックス要素を、符号化テーブルを用いて可変長符号化する。N個の符号生成部203−1乃至203−Nによる符号化で生成された各符号は、シンタックス要素の種類ごとにN個の可変長符号記憶部204−1乃至204−Nに記憶される。符号連結部205は、N個の可変長符号記憶部204−1乃至204−Nに記憶された各符号を連結し、符号化ストリームを生成する。N個の可変長符号記憶部204−1乃至204−Nを構成する個々の可変長符号記憶部も、少なくとも2ブロック分の符号が記憶可能なオルタネートバッファで構成される。
以上、複数のシンタックス要素の符号化と、各符号の連結とがブロック単位でパイプライン処理可能であり、高速に符号化可能な画像符号化装置を実現している。
しかしながら、従来技術における画像符号化装置の処理性能は、そのシンタックス要素数によって決定されてしまうという問題がある。まず、N個の可変長符号記憶部204−1乃至204−Nを構成する個々の可変長符号記憶部の、符号の記憶方法を図3(a)に示す。個々の可変長符号記憶部は、一つのシンタックス要素の符号化結果(符号)を一つのアドレスに格納している。したがって、1ブロックの変換係数の符号化によって、n個のシンタックス要素が生成された場合、その符号は、符号量に関わり無く、N個の可変長符号記憶部204上の、n個のアドレスに記憶されることになる。したがって、符号連結部205は、これらの符号を連結するために、可変長符号記憶部204−1乃至Nの中のn個から読み出し処理を行う必要がなる。つまり、個々の符号化データの符号長とは無関係に、n回の読出しを行なわなければならない。結果として、1ブロックあたりのシンタックス要素数(符号数)が増えるほど、その符号連結に要する時間が増加することとなる。
以上から、従来技術は、多数のシンタックス要素を符号化するJPEG XR符号化方式などに適用した場合、符号連結に要する処理時間が増加するため、その効果を享受できない問題がある。
本発明はこのような問題に鑑みてなされ、複数のシンタックス要素が存在する場合においても、そのシンタックス要素数の個数の影響を少なくし、符号化処理の高速化を実現できる画像符号化技術を提供しようとするものである。
この課題を解決するため、例えば本発明の画像符号化装置は以下の構成を備える。すなわち、
画像を構成するブロックを周波数変換し、得られた変換係数から符号化ストリームを生成する画像符号化装置であって、
並列に配置され、前記変換係数から1つ以上の符号を含む符号群を生成する複数の符号群生成手段と、
並列に配置され、それぞれが、前記符号群生成手段が生成した符号群を構成する各符号を連結し、部分符号化ストリームを生成する複数の第1の符号連結手段と、
並列に配置され、それぞれが、前記第1の符号連結手段から入力した部分符号化ストリームを記憶する複数の記憶手段と、
前記複数の記憶手段にそれぞれ記憶されている、部分符号化ストリームを読み出し、連結することで、前記符号化ストリームを生成し、出力する第2の符号連結手段とを備え、
前記複数の記憶手段の各々は、前記第2の符号連結手段による着目ブロックの符号化ストリームを生成するための各部分符号化ストリームの読み出しと、前記第1の符号連結手段による前記着目ブロックの次のブロックの部分符号化ストリームの書き込みとを並列して行うため、少なくとも2つのメモリで構成され、
前記第2の符号連結手段によって前記着目ブロックの最後の部分符号化ストリームと、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームとを連結する場合にあっては、当該着目ブロックの最後の部分符号化ストリームの終端を格納したメモリ、及び、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームを格納したメモリが、それぞれに記憶されたデータを前記第2の符号連結手段に同時に出力することを特徴とする。
本発明によれば、画像を構成するブロックを周波数変換して得られた変換係数から、当該ブロックの符号化ストリームを生成する間にかかる時間をこれまでより短縮でき、符号化処理を高速化できる。
本発明の基本構成図。 従来技術を適用した画像符号化装置の構成図。 符号化データの格納処理を示す図。 デジタルカメラのブロック図。 画像符号化部、及び復号部のブロック図。 第1の実施形態におけるH.264エントロピー符号化装置のブロック図。 第2の符号連結部の符号連結処理のフローチャート。 ブロック記憶部のブロック図。 第2の実施形態におけるJPEG XRエントロピー符号化ブロック図。 可変長符号群生成部のブロック図。 ブロック記憶部周辺のブロック図。 JPEG XRのマクロブロック、ブロックの分割方法を示す図。 JPEG XRの符号化ストリーム構成を示す図。 変換係数分割部における係数分割方法を示す図。 スキャン変換後の係数の配置の一例を示す図。
以下、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について説明する。
[第1の実施形態]
まず、本実施形態が産業上利用され得る形態として、画像を符号化する機能、符号化された画像を復号する機能を有する画像処理装置について説明する。画像を符号化する機能は、デジタルカメラやデジタルカムコーダが有する撮像素子から読み出された画像や、ネットワークを介して受信した画像を、符号化対象とする。
ここでは、図4の構成を有するデジタルカメラを例に説明する。撮像対象の像は、レンズ401を介して、CCDやCMOSセンサなどの撮像素子402上に結像される。撮像素子402は、この結像された像をアナログ信号に変換し、このアナログ信号を後段のA/D変換器403に送出する。A/D変換器403は、撮像素子402から受けたアナログ信号をデジタル信号に変換する。メモリ制御回路407は、この変換されたデジタル信号をデータ(画像データ)としてA/D変換器403から取得すると、この画像データを画像処理部404に送出する。画像処理部404は、この画像データに対して周知の画像補間処理や色変換処理などを施す。
メモリ制御回路407は、画像処理部404による処理後の画像データをこの画像処理部404から取得すると、この取得した画像データをメモリ405に格納する。メモリ405は、撮像された静止画像や動画像のデータを一時的に格納するためのメモリであって、所定枚数の静止画像(所定フレーム数分の静止画像)を格納するための領域を有する。このメモリ405は読み込み書き込み可能なメモリであるので、メモリ制御回路407は、メモリ405に対するデータ書き込み専用の複数のメモリ制御部と、メモリ405に対するデータ読み出し専用の複数のメモリ制御部と、を有する。
メモリ405に格納された画像データはメモリ制御回路407によって再度読み出され、D/A変換器408と符号化部411に送出される。D/A変換器408は、この画像データをアナログ信号に変換し、この変換したアナログ信号を画像表示部409に送出する。これにより、画像表示部409の表示画面上には、このアナログ信号が示す画像(撮像された画像)が表示される(再生される)ことになる。
一方で、符号化部411は、メモリ制御回路407から受けた画像データ(入力画像)から符号化ストリームを生成する。メモリ制御回路407は、符号化部411が生成した符号化ストリームを記憶媒体406に記録する。記憶媒体406には、SDカード等の、画像処理装置に着脱可能なリムーバブルな媒体が利用される。
ここで、このデジタルカメラには、ユーザが操作する為のモードダイアル415が備わっている。モードダイアル415は、撮像モード、再生モードの何れかを選択するためのものである。ユーザがモードダイアル415を操作して撮像モードを選択すると、システム制御部412は画像処理装置を構成する各部の動作制御を行い、撮影処理が開始可能な状態になる。即ち、レンズ401を介して得た像の画像データに基づく画像を画像表示部409に表示させる。さらに、モードダイアル415は撮影モードが選択された状態で、撮影記録スイッチ413が投入されると、撮影処理が開始される。即ち、レンズ401を介して得た像の画像データを符号化し、符号化ストリームとして記憶媒体406に記録する処理を実現する。
一方、ユーザがモードダイアル415を操作して再生モードを選択すると、システム制御部412は画像処理装置を構成する各部の動作制御を行い、以下に説明する各処理を実現する。
メモリ制御回路407は、記憶媒体406に記録されている符号化ストリームを順次読み出し、読み出した符号化ストリームを復号部410に送出する。復号部410は、メモリ制御回路407から受けた符号化ストリームを復号する。復号部410には、復号された画像を1枚、ROM414には、画像処理装置の設定データや、システム制御部412による実行対象のコンピュータプログラムが格納されている。更に、ROM414には、以下に説明する処理において既知のデータとして説明するものについても格納されている。即ち、システム制御部412は、このROM414に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて処理を実行することで、デジタルカメラを構成する各部の動作制御を行う。これにより、本実施形態に係るデジタルカメラは、以下に説明する各処理を実現することになる。
図5(a)は、符号化部411の詳細な機能構成例を示すブロック図である。図5(a)に示した各部はハードウェアでもって構成されているものとするが、その一部、若しくは全部をコンピュータプログラムで実現しても良い。
符号化部411に1枚の画像データが入力されると、タイル分割部501は入力した画像データを1以上のタイルに分割し、個々のタイルをMB分割部502に出力する。MB分割部502は、入力した1つのタイルデータを、符号化処理単位となるマクロブロック(MB)に分割し、個々のMBに対して直交変換部503が直交変換(周波数変換)し、その結果を出力する。この結果、直交変換部503以降の処理は、MB単位で処理が施される。以下では、1つのMBを符号化する為の符号化の動作について説明するが、同様の動作は、他のMBに対しても行われる。
直交変換部503は入力したMBデータに対して直行変換を施し、色空間データから周波数空間の変換係数を出力する。さらに、量子化部504において、変換係数を量子化して、変換係数のダイナミックレンジを小さくする。量子化された変換係数は、係数予測部505において、フレーム間もしくはフレーム内予測することで、さらに変換係数の強度を削減する。そして、量子化および、係数予測が施された変換係数は2次元データとしてスキャン変換部506に入力される。スキャン変換部506は、2次元の変換係数をスキャンして、その変換係数を符号化効率が高い1次元データに並べ替え、出力する。このようにして並びかえた1次元データをエントロピー符号化部507において、エントロピー符号化することで符号化ストリームが生成される。
次に、復号部410を図5(b)を用いて説明する。なお、同図に示した各部はハードウェアでもって構成されているものとするが、その一部若しくは全部をコンピュータプログラムで実現しても良い。
復号部410には、画像毎の符号化ストリームが入力される。エントロピー復号部508は、入力された符号化ストリームの符号を復号し、まず、変換係数予測誤差データを得る。復号された変換係数予測誤差データには、逆スキャン変換部509において、逆スキャン変換を施すことで、1次元スキャン順序から2次元スキャン順序を得る。次に、係数予測部510において、変換係数予測誤差データに予測誤差を加算し、量子化変換係数を得る。その後、逆量子化部511において逆量子化を、逆直交変換部512において逆直交変換をそれぞれ施して、色空間データに復元する。以上の処理によってMBデータが復元できる。MB結合部513は、各MBデータを結合して1つのタイルを復元する。タイル結合部514は、各タイルを結合し、画像に復元する。
以上、一連の手順により、復号部410は、符号化ストリームから画像を再構成し、再構成画像をメモリ制御回路407へ送出する。なお、各復号部の処理については周知であるので、これ以上の説明は省略する。また、以下説明する実施形態は、上述した符号化部411にあって、エントロピー符号化を高速に処理する本発明を、具体的に実施した場合の一例を示すものである。
本発明を適用した画像符号化装置のエントロピー符号化部507の基本的構成を図1に示す。図示の通り、エントロピー符号化部507は、並列に配置された複数個(M個;Mは2以上の整数)の符号群生成部101−1乃至101−Mを有する。同様に、エントロピー符号化部507は、並列に配置されたN個の第1の符号連結部102−1乃至102−N、及び、N個の記憶部103−1乃至103−Nを有する。そして、エントロピー符号化部507は更に、1つの第2の符号連結部104を有する。また、符号群生成部101−1は、K個(Kは1以上の整数)のシンタックス要素生成部110−1乃至110ーKとL個の符号生成部111−1乃至111−Lから構成される。ここで、必ずしもK=Lである必要はない。符号群生成部101−2乃至101−Mも同様である。符号群生成部101−1乃至101−Mは、互いに並列に実行可能であり、第1の符号連結部102−1乃至102−Nも互いに並列に実行可能である。なお、符号群生成部101−1乃至101−Mそれぞれが互いに、同数のシンタックス要素生成部、符号生成部から構成される必要はない。しかし、説明を簡単なものとするため、図1では符号群生成部101−1乃至101−Mそれぞれを構成するシンタックス要素生成部と符号生成部の数は同じであるものとして説明する。また、以下の説明で、特に断りの無い限り、M個の符号群生成部101−1乃至101−M中の1つを、単に符号群生成部101と表わす。また、第1の符号連結部102、記憶部103と表わした場合にも同様の意味である。また、これ以降、第1の符号連結部102が所定の単位で連結した符号化ストリームを部分符号化ストリームと呼称する。
符号群生成部101の中の各シンタックス要素生成部は、符号化対象となるシンタックス要素を1つ生成し、それを対応する符号生成部に出力する。各符号生成部は、符号化テーブルを用いて可変長の符号化データ(符号)を第1の符号連結部102に出力する。
第1の符号連結部102は、符号群生成部101内の少なくとも1つの符号群生成部から出力された複数の符号化データ(符号)を連結し、部分符号化ストリームを生成し、その結果を記憶部103に出力し、記憶させる。記憶部103は、オルタネートバッファで構成され、書き込み用と読出し用とが交互に切り換わる。従って第1の符号連結部102が、連結した部分符号化ストリームを記憶部103に格納している最中には、第2の符号連結部104が、前回のブロックの連結済み部分符号化ストリームを読出すことが可能である。
ここで、1つの第1の符号連結部102が連結した部分符号化ストリームの総ビット数をm、記憶部103内の1アドレスに格納できるビット数をWとする。この場合、第2の符号連結部104は、その記憶部103内の全部分符号化ストリーム(全符号化データ)を読出すためには、次式(1)で求まる回数だけ、読出し処理を行えば良い。
┌(m/W)┐ …(1)
(ここで、┌x┐は、実数x以上で最小の整数を返す演算記号を示す)
第2の符号連結部104は、記憶部103−1乃至103−Nのそれぞれに格納された部分符号化ストリームを読出し、1つの符号化ストリームを生成し、出力することになる。従って、第2の符号連結部104が読出す総回数は、記憶部103−1乃至103−Nそれぞれに対して上記式(1)で決定した読出し回数の合計数となる。つまり、第2の符号連結部104がN個の記憶部103−1乃至103−Nから読み出す回数は、シンタックス要素数(符号数)に依存せず、各記憶部103−1乃至103−Nに格納された部分符号化ストリームの符号量に依存した回数となる。
上記を図2と図1とを比較して分かりやすく説明する。ここでは、説明を簡単なものとするため、M=N=4として説明する。さらに、各符号群生成部は、K=L=4として説明する。
この条件の場合、図2のシンタックス要素生成部は16個存在することになる。また、1ブロック分の変換係数から生成されたシンタックス要素の数も16個あったとする。
さて、可変長符号記憶部204−1乃至204−16には、それぞれ符号が格納されることになる。従って、符号連結部205は、可変長符号記憶部204−1乃至204−16それぞれから符号(符号化データ)を読出すことが必要になり、その読出しのためのアクセス回数は計16回となる。つまり、図2の構成の場合、1つのブロックの符号化ストリームを生成するためには、個々の符号の符号長とは無関係に発生したシンタックス要素の個数である「16」回の読出しに係る時間が必要となる。
一方、同じ条件を実施する場合、図1の構成では、1つの符号群生成部101が4組のシンタックス要素生成部と符号生成部で構成され(K=L=4の場合である)、第1の符号連結部102も計4個必要になる(M=N=4の場合である)。第1の符号連結部102−1乃至102−4は互いに並列に符号を連結するわけであるから、それぞれが連結処理に費やす時間は最大でも4回の読出し処理にかかる時間となる。また書き込みに要する時間は、連結する符号の符号量に依存した時間となり、符号数には依存しない。第2の符号連結部104は、記憶部103−1乃至103−4に格納された部分符号化ストリームを読出し、それらを連結して最終的なストリームを生成し出力する。この処理に要する時間は、シンタックス要素数(符号数)とは無関係に、記憶部103−1乃至103−4に格納された符号量に依存した時間となる。ただし、この第2の符号連結部104による連結処理中、符号群生成部101−1乃至101−4及び第1の符号連結部102−1乃至102−4は、次のブロックのシンタックス要素の符号化処理及び連結処理を行うことができる。すなわち、第2の符号連結部104の連結処理にかかる時間は、符号群生成部101−1乃至101−4及び第1の符号連結部102−1乃至102−4における処理時間で吸収されることになる。
ここで、本実施形態をH.264符号化方式のエントロピー符号化(CAVLC方式)に適用した場合の構成を図6に示す。図6は図1において、M=5、N=5とした場合の構成に相当し、5個の符号群生成部は、それぞれK=1,L=1の構成である。
入力された変換係数は、まずブロック記憶部601にブロック単位で記憶される。符号生成部602は、入力された変換係数と、すでにブロック記憶部601に記憶された変換係数とを用いて、シンタックス要素を生成し、符号化する。符号生成部602で生成されるシンタックス要素はLevel、Coeff_Token、Trailing_ones_sign(Trailing Ones Sign flag)、TotalZeros、run_beforeの5つである。各シンタックス要素の生成方法の詳細は特許文献1にも記載されているので、ここでは割愛する。
第1の符号連結部603は、符号生成部602で生成された各符号を、シンタックス要素の種類ごとにそれぞれ連結し、シンタックス要素ごとの部分符号化ストリームを生成する。
可変長符号ブロック記憶部604は、第1の符号連結部603で連結されたシンタックス要素ごとの5つの部分符号化ストリームをブロック単位で記憶する。
第2の符号連結部605は、可変長符号ブロック記憶部604に記憶されているシンタックス要素ごとの部分符号化ストリームをブロック単位で順次呼び出し、連結し、符号化ストリームとして出力する。
第2の符号連結部605の動作を図7のフローチャートを用いて説明する。
なお、説明を容易にするため、図7中のk番目、k+1番目のブロックの符号化ストリームが、それぞれCoeff_Token可変長符号、Trailing_ones_sign可変長符号のブロック符号化ストリームに対応する場合を例に説明する。ここで、両者の部分符号化ストリームが、どちらも同一の1ブロックの符号化によって得られたものであっても、異なる記憶領域に記憶されていることから、図7においては、別々のブロック(k番目、k+1番目のブロック)とみなして、説明する。
符号化ストリームの連結が開始されると、第2の符号連結部605は、まず可変長符号ブロック記憶部604のCoeff_Token可変長符号ブロック記憶部から、予め連結された符号化ストリームを取得する(S101)。次に、取得した部分符号化ストリームがCoeff_Token可変長符号の最後の部分符号化ストリームか否かを判定する(S102)。部分符号化ストリームが、Coeff_Token可変長符号の最後の部分符号化ストリームでない場合(NOの場合)、取得したストリームを連結し(S103)、再びCoeff_Token可変長符号ブロック記憶部から部分符号化ストリームを取得する。
S102の判定結果がYESの場合、さらに最後のブロックであるか否かの判定を行う(S104)。S104の判定結果がNOの場合、次に取得した部分符号化ストリームが、データ幅(図3のデータ幅W)と等しいかを判定する(S108)。判定結果がNoの場合、部分符号化ストリームの取得先をCoeff_Token可変長符号ブロック記憶部から、Trailing_ones_sign可変長符号ブロック記憶部に変更する(S105)。さらにTrailing_ones_sign可変長符号ブロック記憶部から、Trailing_ones_sign可変長符号の最初の部分符号化ストリームを取得する(S106)。最後に、既に取得済みのCoeff_Token可変長符号の最後の部分符号化ストリームと、Trailing_ones_sign可変長符号の最初の部分符号化ストリームとを連結する(S103)。
S108において、判定結果がYESだった場合、取得したCoeff_Token可変長符号の最後の部分符号化ストリームを連結する(S109)。その後、部分符号化ストリームの取得先をCoeff_Token可変長符号ブロック記憶部から、Trailing_ones_sign可変長符号ブロック記憶部に変更する(S110)。
S104の判定結果がYESの場合、取得した最後の部分符号化ストリームを連結・出力し、連結終了となる。
ここで、可変長符号ブロック記憶部604を構成する個々の可変長符号ブロック記憶部は、少なくとも2ブロック分の部分符号化ストリームを記憶できる容量を持つ。2ブロックの部分符号化ストリームを記憶可能な場合、部分符号化ストリームの記憶領域をブロック単位で切り替え可能なオルタネートバッファで構成する。オルタネートバッファ構成であるため、ブロック記憶部への読み出し・書き込みを並行して行うことが可能である。
また、可変長符号ブロック記憶部604を構成する個々のブロック記憶部が、2ブロック以上の記憶容量を持つ場合の構成を図8に示す。図8は、図7のS101において、同一の可変長符号ブロック記憶部からもk+1番目のブロックの部分符号化ストリームを取得可能とした構成であり、記憶容量が2ブロックの場合を示している。
ブロック記憶部801は、可変長符号ブロック記憶部604の個々のブロック記憶部(例えば、LEVEL可変長符号ブロック記憶部)に相当し、読み込み用、書き込み用のポートをそれぞれ2つ有する。記憶領域802、803はそれぞれが1ブロックの部分符号化ストリームの記憶領域である。記憶領域802、803にはそれぞれ、k番目、k+1番目のブロックの部分符号化ストリームが記憶されており、読み込み、書き込みのアドレス制御はアドレス制御部804が行う。
アドレス制御部804は、2つの記憶領域に対して、同時に書き込み、読み出し可能な制御を行う。従って、記憶領域802からk番目のブロックの部分符号化ストリームの最後のストリームを出力する場合、記憶領域803からk+1番目のブロックの部分符号化ストリームの最初のストリームも出力することが可能である。
以上から、第2の符号連結部605は、図7に示したS101の処理において、k番目のブロックの部分符号化ストリームの最後のストリームと、k+1番目のブロックの部分符号化ストリームの最初のストリームの両方を取得可能となる。
図8は記憶容量を2ブロックとしたが、これは一例であり、2ブロック以上の記憶容量を持つ場合にも適用可能である。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態として、本発明をJPEG XR符号化方式におけるエントロピー符号化に適用した場合について説明する。
JPEG XR符号化方式のエントロピー符号化は、係数予測後の変換係数を上位データ、下位データに分割し、上位データには可変長符号化を施し、下位データは固定長データ(固定長符号)として処理(固定長符号化)する。JPEG XR符号化方式ではMBをさらに小さいブロックへと分割し、このブロック単位で符号化を行う(図12)。また、可変長符号(図13のVLC)と、固定長データ(図13中のFLC)とをブロック(図13のBlock)毎に交互に挿入する符号化ストリームが定義されている(図13)。
本第2の実施形態を図9に示す。第2の実施形態は、図1において、M=4、N=2とした場合の構成に相当する。4個の符号群生成部は、2個の可変長符号群生成部と、2個の固定長データ生成部とからなる。2つの可変長符号群生成部は、それぞれK=7、L=10の構成である。2つの固定長データ生成部は、それぞれK=1、L=1の構成である。
図9において、符号群生成部914が、図1におけるM個の符号群生成部101に相当する。また、第1の符号連結部915がN個の第1の符号連結部102に、二つのブロック記憶部916がN個の記憶部103にそれぞれ相当する。
変換係数分割部901には、1つのブロックを構成する変換係数が1つ、又は2つが同時に入力され、格納される。変換係数分割部901では、変換係数を、Modelbits制御信号で示されるビット数の下位ビットで表される下位データと、下位ビットより上位のビットで表される上位データに分割する(図14)。なお、Modelbits制御信号で示されるビット数は0乃至15の範囲内である。このビット数が0の場合、入力された変換係数は分割せず、すべて上位データとして処理を行う。
変換係数分割部901には、1つのブロックを構成する変換係数が1つ、又は2つが同時に入力され、格納される。変換係数分割部901では、変換係数を、Modelbits制御信号で示されるビット位置より上位ビットで表わされる上位データと、Modelbits制御信号で示されるビット位置を含む下位ビットで表わされる下位データに分割する(図14)。なお、Modelbits制御信号で示されるビット位置は0乃至15の範囲内である。
2つに分割された変換係数のうち、上位データには、適応スキャン変換部902において、ブロック毎にスキャン順序が更新されるスキャン変換を施す。次にRUN/LEVELシンボル生成部903において、RUNシンボル、LEVELシンボルをそれぞれ生成し、MB記憶部904に格納する。MB記憶部904は少なくとも2つ以上のMBデータを記憶する容量を持ち、オルタネートバッファとして動作する。このため、MB記憶部904への読み込み、書き込み動作は並列に行うことが可能である。可変長符号群生成部905は、MB記憶部904からRUN/LEVELシンボルを読み出し、ふたつのシンボルからさらに複数のシンタックス要素を生成し、それらを符号化し、符号群として出力する。可変長符号群生成部906も同様である。
可変長符号群生成部905、906は、同一ブロック内の2つのRUN/LEVELシンボルを並列に処理可能である。1ブロック内の偶数番目のRUN/LEVELシンボルを可変長符号群生成部905が、奇数番目のRUN/LEVELシンボルを可変長符号群生成部906が処理するといった処理が可能である。
ここで、可変長符号群生成部905、906の内部構成を、図10に示す。同図において、INDEX生成部1001は、RUN/LEVELシンボルからインデックス情報を生成し、出力する。INDEX符号化部1002は、対応する符号化テーブルを用いて、このインデックス情報を可変長符号化し、その符号を出力する。また、同図におけるLEVEL閾値判定部1003は、LEVELの絶対値と閾値とを大小比較し、その結果を出力する。後段の処理において、生成されるシンタックス要素は、LEVEL閾値判定部の判定結果に応じて決定される。ABS_LEVEL_INDEX生成部1004は、2≦LEVEL<閾値の場合は、LEVELに対する基準値(インデックス値)を生成し、LEVEL≧閾値の場合はエスケープコードを生成する。ABS_LEVEL_INDEX符号化部1005は、対応する符号化テーブルを用いて、ABS_LEVEL_INDEX生成部1004の出力を可変長符号化する。LEVEL_REF生成部1006は、LEVEL<閾値の場合は、ABS_LEVEL_INDEX生成部1004が生成したインデックス値に対する付加ビットを生成し、LEVEL≧閾値の場合は、LEVELから付加ビットを生成する。LEVEL_REF符号化部1007は、LEVEL_REF生成部1006が生成した付加ビットをそのまま符号として出力する。このとき、付加ビット長をFIXED_NUM符号化部1008、FIXED_NUM_EXT符号化部1009、FIXED_NUM_EXT2符号化部1010に対して送出する。FIXED_NUM符号化部1008、FIXED_NUM_EXT符号化部1009、FIXED_NUM_EXT2符号化部1010は、LEVEL≧閾値の場合にのみ、付加ビット長を符号化する。SIGN生成部1020は有意係数の正負に応じた符号ビットを出力し、SIGN符号化部1011は符号ビットをそのまま符号として出力する。
さらに、図10を用いてRUNの符号化を説明する。位置情報(iLocation)保持部1012は、適応スキャン変換部902によって並び替えられた1次元データにおいて、RUNの開始位置の情報(iLocation)を保持する。例えば、スキャン変換後の係数の並びが図15の場合、有意係数9の後に連続するRUN(=4)を符号化する場合、iLocationは7となる。位置情報保持部1012はさらに、RUNを符号化後、iLocationを次式(2)で更新する。
iLocation=iLocation+RUN+1 …(2)
閾値判定部1013は、更新前のiLocationと閾値を比較し、その結果に応じて、後段の処理において生成するシンタックス要素を選択する。iLocation≦閾値の場合、RUN_INDEX生成部1014がRUNに対するインデックス値を生成し、RUN_INDEX符号化部1015がこのインデックス値を符号化し、符号を出力する。RUN_REF生成部1016はRUN_INDEX生成部1014が生成したインデックス値に対する付加ビットを生成する。RUN_REF符号化部1018は、RUN_REF生成部1016が生成した付加ビットを、そのまま符号として出力する。このとき、RUN_VALUE符号化部1017は符号化を行わない。iLocation>閾値の場合、RUN_INDEX符号化部1015と、RUN_REF符号化部1018は符号化を行わない。代わりに、RUN_VALUE生成部1019が、位置情報とRUNの値に応じてデータを生成し、RUN_VALUE符号化部1017が、適切な符号化テーブルを選択し、このデータを符号化する。
以上、図9における可変長符号群生成部905、906はそれぞれ、最大10種類の符号を同時に第1の符号連結部907へと出力する
次に、下位データの符号化について、図9に従って説明する。Modelbits制御信号によって分割された変換係数の下位データは、固定スキャン変換部909に供給される。この固定スキャン変換部909は、その下位データのスキャン変換を施す。ここで、固定スキャン変換部909へは、1ブロックを構成する変換係数の下位データが、1つ、もしくは2つが同時に入力される。固定スキャン変換部909において並び替えられたデータは、MB記憶部910に記憶される。MB記憶部910も、MB記憶部904と同様に、少なくとも2MBのデータを記憶する容量を持ち、読み込み、書き込み動作を同時並行処理可能なオルタネートバッファとして動作する。固定長データ生成部914、915は、MB記憶部910から下位データを読み出す。固定長データ生成部914、915は、読み出した下位データに対応する上位データ(図14)が0であった場合は、正負を表す符号ビットを下位データに付加し、固定長データとして第1の符号連結部911へと送出する。上位データが0でない場合は、下位データをそのまま固定長データとして第1の符号連結部911へと送出する。
第1の符号連結部における符号連結を図9で説明する。第1の符号連結部907は、可変長符号群生成部905、906から出力された符号群を連結し、ブロック毎の符号化ストリームを生成する。各符号の連結順序は図13に示す順序である。第1の符号連結部911は、固定長データ生成部914、915の出力を連結し、ブロックごとの部分符号化ストリームを生成する。各符号の連結順序は同じく図13で示した順序である。図13において、固定長データは第一の符合連結部911への入力順に、DATA1〜DATA15で表される。
第1の符号連結部907、911の出力である部分符号化ストリームはブロック記憶部908、912に記憶される。ブロック記憶部908、912の記憶方法は図3(b)で既に説明しているので、割愛する。ブロック記憶部908、912の構成も第1の実施形態と同様に、オルタネートバッファ構成でも、図8に示した構成でもよい。
ここで、部分符号化ストリームのブロック毎の境界を検出する仕組みについて、図11を用いて説明する。ブロック記憶部1103が図9のブロック記憶部908、912に相当する。ブロック記憶部1103の構成は、第一の実施形態と同様であるため、ここでの説明を省略する。境界データ検出部1101には、ブロック境界識別情報(符号化対象ブロックの輝度・色差、周波数成分、MB内におけるブロックアドレスの情報など)が入力され、この情報に基づき、ブロック毎の符号化ストリームの境界が検出される。この検出結果は、図7のS102の条件判定で用いられる。
アドレス制御部1102は、境界データ検出部1101の検出結果に基き、ブロック記憶部1103の入出力のアドレスを制御する。さらに、境界データ検出部1101が、ブロック境界を検出した場合、そのブロックの部分符号化ストリームの最後のストリームが記憶されたアドレスを識別するための情報を別途記憶しておく。
第2の符号連結部913(図9)は、ブロック記憶部908、912に保持されているブロックの部分符号化ストリームを、所定の順序で読み出し、連結し、画像の最終的な符号化ストリームとして出力する。第2の符号連結部913の詳細も、第1の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
なお、図9では、MB記憶部910に記憶された下位データを、固定長データ生成部914、915で固定長データ化し、第1の符号連結部911で連結する構成である。だが、固定長データ生成部914、915と第1の符号連結部911をMB記憶部910の前に配置し、MB記憶部910には、部分符号化ストリームを記憶する構成として実装してもよい。
以上、デジタルカメラへの適用を示し、さらにH.264符号化方式、JPEG XR符号化方式について、第1、第2の実施形態として、本発明を適用した場合について説明した。しかし、本発明の適用はデジタルカメラに限定されるものではなく、また、他符号化方式へも適用可能であることも明らかである。さらに、本発明においては、第1の符号連結部へと入力される各符号の生成手段については、これを限定するものではない。加えて、図1に記載のN、M、K、Lの値は第1、第2の実施形態で指定した値に限定されるものではないことも明らかである。例えば、図9における第1の符号連結部907は、可変長符号群生成部905、906の2つの符号群生成部から出力された符号群を連結していたが、3つ以上の符号群生成部から出力された符号群を連結する場合にも適用できる。また例えば、第1の符号連結部911は、固定長データ生成部914、915の2つの符号群生成部から出力された符号群を連結していたが、3つ以上の符号群生成部から出力された符号群を連結する場合にも適用できる。また、本発明のすべて、もしくはその処理の一部をソフトウェアとして実装してもよい。特に、ソフトウェアで実行する場合、図1等に示す互いに並列に配置された処理部(例えばシンタックス要素生成部)は、マルチスレッドとして実行すれば良い。
以上説明したように本実施形態によれば、符号群生成部の処理性能と、符号連結部の処理性能とを、ブロック記憶部の容量に応じて独立させることが可能となる。
また、ブロック記憶部を用いて、符号連結を2段階に分けたことで、第1の符号連結部の処理性能は、符号群生成部の並列数によって決定される。つまり、並列数を上げることで高速化が可能となる。
記憶部には、ブロック単位で連結された部分符号化ストリームが格納される。第2の符号連結部の処理性能は、ブロック記憶部の記憶容量、ブロック記憶手段からの部分符号化ストリームの読み出しのデータ幅、及び、符号化ストリームの出力のデータ幅に応じて高速化が可能となる。従って、符号化の過程で生成されるシンタックス要素数に依存せずに、符号を連結することができ、画像符号化装置の高速化が可能となる。

(その他の実施例)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (9)

  1. 画像を構成するブロックを周波数変換し、得られた変換係数から符号化ストリームを生成する画像符号化装置であって、
    並列に配置され、前記変換係数から1つ以上の符号を含む符号群を生成する複数の符号群生成手段と、
    並列に配置され、それぞれが、前記符号群生成手段が生成した符号群を構成する各符号を連結し、部分符号化ストリームを生成する複数の第1の符号連結手段と、
    並列に配置され、それぞれが、前記第1の符号連結手段から入力した部分符号化ストリームを記憶する複数の記憶手段と、
    前記複数の記憶手段にそれぞれ記憶されている、部分符号化ストリームを読み出し、連結することで、前記符号化ストリームを生成し、出力する第2の符号連結手段とを備え、
    前記複数の記憶手段の各々は、前記第2の符号連結手段による着目ブロックの符号化ストリームを生成するための各部分符号化ストリームの読み出しと、前記第1の符号連結手段による前記着目ブロックの次のブロックの部分符号化ストリームの書き込みとを並列して行うため、少なくとも2つのメモリで構成され、
    前記第2の符号連結手段によって前記着目ブロックの最後の部分符号化ストリームと、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームとを連結する場合にあっては、当該着目ブロックの最後の部分符号化ストリームの終端を格納したメモリ、及び、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームを格納したメモリが、それぞれに記憶されたデータを前記第2の符号連結手段に同時に出力する
    ことを特徴とする画像符号化装置。
  2. 画像を構成するブロックを周波数変換し、得られた変換係数から符号化ストリームを生成する画像符号化装置であって、
    並列に配置され、前記変換係数から1つ以上の符号を含む符号群を生成する複数の符号群生成手段と、
    並列に配置され、それぞれが、前記符号群生成手段の2つ以上が生成した符号群を構成する各符号を連結し、部分符号化ストリームを生成する複数の第1の符号連結手段と、
    並列に配置され、それぞれが、前記第1の符号連結手段から入力した部分符号化ストリームを記憶する複数の記憶手段と、
    前記複数の記憶手段にそれぞれ記憶されている、部分符号化ストリームを読み出し、連結することで、前記符号化ストリームを生成し、出力する第2の符号連結手段とを備え、
    前記複数の記憶手段の各々は、前記第2の符号連結手段による着目ブロックの符号化ストリームを生成するための各部分符号化ストリームの読み出しと、前記第1の符号連結手段による前記着目ブロックの次のブロックの部分符号化ストリームの書き込みとを並列して行うため、少なくとも2つのメモリで構成され、
    前記第2の符号連結手段によって前記着目ブロックの最後の部分符号化ストリームと、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームとを連結する場合にあっては、当該着目ブロックの最後の部分符号化ストリームの終端を格納したメモリ、及び、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームを格納したメモリが、それぞれに記憶されたデータを前記第2の符号連結手段に同時に出力する
    ことを特徴とする画像符号化装置。
  3. 前記第2の符号連結手段は、前記複数の記憶手段の1つから部分符号化ストリームと、次に連結する部分符号化ストリームを記憶している他の記憶手段から前記部分符号化ストリームとを読み出し、読出した部分符号化ストリームを連結し、出力することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像符号化装置。
  4. 前記複数の記憶手段それぞれは、前記部分符号化ストリームを予め定められた領域に記憶し、且つ、部分符号化ストリームの境界を識別するための境界データ検出手段を備え、
    前記第2の符号連結手段は、前記境界データ検出手段の検出結果に基き、部分符号化ストリームどうしを連結することを特徴とする請求項3に記載の画像符号化装置。
  5. 前記少なくとも2つのメモリの各々は、少なくとも1つの読み込み用のポート及び1つの書込み用のポートを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像符号化装置。
  6. 画像を構成するブロックを周波数変換し、得られた1ブロック分の変換係数から符号化ストリームを生成する画像符号化装置の制御方法であって、
    複数の符号群生成手段が、
    並列に実行可能であって、前記変換係数から1つ以上の符号を含む符号群を生成する複数の符号群生成工程と、
    複数の第1の符号連結手段が、
    並列に実行可能であって、前記複数の符号群生成工程で生成された符号群を構成する各符号を連結し、部分符号化ストリームを生成し、複数の記憶手段それぞれに格納する複数の第1の符号連結工程と、
    第2の符号連結手段が、
    前記複数の記憶手段それぞれに記憶されている、部分符号化ストリームを読み出し、連結することで、前記符号化ストリームを生成し、出力する第2の符号連結工程とを有し、
    前記複数の記憶手段の各々は、前記第2の符号連結手段による着目ブロックの符号化ストリームを生成するための各部分符号化ストリームの読み出しと、前記第1の符号連結手段による前記着目ブロックの次のブロックの部分符号化ストリームの書き込みとを並列して行うため、少なくとも2つのメモリで構成され、
    前記第2の符号連結手段によって前記着目ブロックの最後の部分符号化ストリームと、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームとを連結する場合にあっては、当該着目ブロックの最後の部分符号化ストリームの終端を格納したメモリ、及び、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームを格納したメモリが、それぞれに記憶されたデータを前記第2の符号連結手段に同時に出力する
    ことを特徴とする画像符号化装置の制御方法。
  7. 画像を構成するブロックを周波数変換し、得られた変換係数から符号化ストリームを生成する画像符号化装置の制御方法であって、
    複数の符号群生成手段が、
    並列に実行可能であって、前記変換係数から1つ以上の符号を含む符号群を生成する複数の符号群生成工程と、
    複数の第1の符号連結手段が、
    並列に実行可能であって、それぞれが、前記符号群生成工程の2つ以上が生成した符号群を構成する各符号を連結し、部分符号化ストリームを生成する複数の第1の符号連結工程と、
    複数の記憶手段が、
    並列に実行可能であって、それぞれが、前記第1の符号連結工程から入力した部分符号化ストリームを記憶する複数の記憶工程と、
    第2の符号連結手段が、
    前記複数の記憶工程でそれぞれ記憶されている、部分符号化ストリームを読み出し、連結することで、前記符号化ストリームを生成し、出力する第2の符号連結工程とを有し、
    前記複数の記憶手段の各々は、前記第2の符号連結手段による着目ブロックの符号化ストリームを生成するための各部分符号化ストリームの読み出しと、前記第1の符号連結手段による前記着目ブロックの次のブロックの部分符号化ストリームの書き込みとを並列して行うため、少なくとも2つのメモリで構成され、
    前記第2の符号連結手段によって前記着目ブロックの最後の部分符号化ストリームと、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームとを連結する場合にあっては、当該着目ブロックの最後の部分符号化ストリームの終端を格納したメモリ、及び、前記着目ブロックの次のブロックの先頭の部分符号化ストリームを格納したメモリが、それぞれに記憶されたデータを前記第2の符号連結手段に同時に出力する
    ことを特徴とする画像符号化装置の制御方法。
  8. コンピュータに読み込ませ実行させることで、前記コンピュータに、請求項6又は7に記載の方法の各工程を実行させるためのプログラム。
  9. 請求項8に記載のコンピュータプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
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