JPH05130580A - 可変長符号復号装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画像データの可変長符号を画素レートのクロッ
クで復号可能とし、動作速度を必要以上に上げることな
く、再生画像データを画素レートに変換するためのメモ
リ容量を大幅に低減できる可変長符号復号装置を提供す
ること。 【構成】画像信号をＤＣＴ係数のような相関の小さい係
数に変換し可変長符号化して得られた可変長符号データ
を一時記憶し、これＭビット単位（Ｍは各係数に対する
可変長符号データのうちで最大のビット数以上の数）で
画素レート以上の速度で出力可能な一時記憶部２１０
と、出力される各係数の情報に対する可変長符号データ
の符号長を検出すると共に、可変長符号データを復号値
に変換する符号長検出・復号値変換部２２０とを有す
る。一時記憶部２１０は符号長検出・復号値変換部２２
０からの符号長データに応じて、復号した符号化データ
の次のビット位置からＭビットの可変長符号データを出
力するように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル画像記録や
ディジタル画像通信において、可変長符号を用いて圧縮
された画像データを再生するための可変長符号復号装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルＶＴＲなどのディジタル画像
記録装置や、ＴＶ電話・ＴＶ会議等のようなディジタル
画像通信において、画像を高能率に圧縮して記録または
伝送するために、符号化側で画像信号をＤＣＴ（離散コ
サイン変換）に代表されるような直交変換等により原画
像より相関の小さい係数に変換して量子化した後、ハフ
マン符号等を用いて可変長符号化を行い、復号側では符
号化側と逆の処理を行って元の画像を再生する技術が種
々検討されている。

【０００３】このようなシステムにおいて使用される可
変長符号復号装置の第１の従来例を図６に示す。この復
号装置は復号値変換部６１０と復号データ一時記憶部６
２０により構成される。復号値変換部６１０は、入力端
子６０１より可変長符号のデータが１ビットずつ一定レ
ートで入力される毎に復号途中状態データ６０２を出力
し、その復号途中状態データ６０２と可変長符号の１ビ
ットのデータで１つの可変長符号の復号が完結した時、
復号データ６０３を出力する。この復号データ６０３
は、復号データ一時記憶部６２０で一時記憶され、逆量
子化器等の信号処理回路を経て、或いは直接に、ＴＶ等
の画像表示装置の画素レート（画像信号のサンプリング
レート）に適合するように速度平滑化されて出力され
る。

【０００４】ところで、画像データを可変長符号を用い
て高能率に圧縮した場合には、符号量が画面毎に異な
り、同じ画面内でも各部分毎に異なる。可変長符号を１
ビットずつ一定レートで復号する図６の復号装置では、
全体的に符号量の少ない画面が連続した場合には、一時
的に多画面のデータを復号してしまい、また符号量が多
い画面の場合は画面全体のデータを復号するのに非常に
長い時間がかかったりする。従って、多画面の復号デー
タについて出力速度を画素レートに平滑化する為には、
復号データ一時記憶部６２０の記憶容量を非常に大きく
しなければならないという問題がある。

【０００５】図７は、このような第１の従来例の欠点を
改善した可変長符号復号装置の第２の従来例であり、入
力データ一時記憶部７１０と復号値変換部７２０により
構成される。入力端子７０１より１ビットずつ一定レー
トで入力される可変長符号データは、入力データ一時記
憶部７１０において一時的に記憶された後、復号値変換
部７２０に出力される。この場合、図６における復号デ
ータ一時記憶部６２０のような大容量のメモリを必要と
しないためには、画素レートの１クロック期間中に、１
画素の情報に対応する可変長符号のうちで最大符号長の
可変長符号を、１ビット単位で復号値変換部７２０に入
力して復号する能力が必要である。その為には、入力デ
ータ一時記憶部７１０から画素レートの十数倍或いは数
十倍という非常に高い速度で、１ビット単位ずつ可変長
符号７０２を復号値変換部７２０に転送する必要があ
り、復号値変換部７２０はこれと同じ速度で復号途中状
態データ７０３を検出して出力しなければならない。こ
のため装置の実現が困難となるか、または装置の価格が
高くなるという問題が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この様に従来の可変長
符号復号装置においては、記憶容量の非常に大きな復号
データ一時記憶部を必要とするか、または可変長符号を
ビット単位で非常に高速に入力して復号途中状態を同じ
速度で検出しなければならない、という困難さがあっ
た。

【０００７】本発明は、画像データの可変長符号を符号
化レートに関係無く、所定の画素レートのクロックで復
号可能として、動作速度を必要以上に上げることなく、
再生画像データを所定の画素レートに変換するためのメ
モリ容量を大幅に低減できる可変長符号復号装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の可変長符号復号装置においては、入力され
る画像信号を該画像信号より相関が小さくかつ該画像信
号の画素数と同じ個数の係数に変換し可変長符号化して
得られた可変長符号データを一時記憶し、該可変長符号
データをＭビット単位（Ｍは各係数に対する可変長符号
データのうちで最大のビット数以上の数）で画素レート
以上の速度で出力可能な一時記憶部と、この一時記憶部
から出力される各係数の情報に対する可変長符号データ
の符号長を検出して符号長データを出力すると共に、該
可変長符号データを復号値に変換する符号長検出・復号
値変換部とを有する。

【０００９】ここで、一時記憶部は符号長検出・復号値
変換部より出力される前記符号長データに応じて、復号
した符号化データの次のビット位置からＭビットの可変
長符号データを出力するように構成される。

【００１０】

【作用】このように一時記憶部では、符号長検出・復号
値変換部より出力される各画素の情報の対応した可変長
符号データ符号長に応じて、次の画素の情報に対応する
の可変長符号データの先頭ビット位置からＭビットのデ
ータを画素レートで符号長検出・復号値変換部へ転送す
るので、符号長検出・復号値変換部は画素レートで復号
値変換すればよい。従って、画素レートの１クロック期
間中に最大符号長の可変長符号を１ビット単位で復号値
変換部に入力して復号できるようにするために、入力デ
ータ一時記憶部から画素レートに比し極めて高い速度で
可変長符号データを復号値変換部に転送して復号値変換
および復号途中状態データを検出・出力する必要のある
第２の従来例に比較して、動作速度が低くて済み、装置
の実現が容易となる。

【００１１】また、可変長符号データが同じ値の連続数
とそれらの代表値、または零の値の画素や係数の連続数
と非零の値と言う様な組み合わせで構成される場合に
は、画素レートの１クロックで復号した画素数に応じ
て、次の可変長符号を復号する時期を遅らせる事で、復
号データを画素レートに容易に合わせる事ができる。す
なわち、一時記憶部としては高々数画面の圧縮画像デー
タを記憶可能な程度の容量があれば、復号出力の段階で
画素レートへの変換が可能であり、レート変換の為に多
数画面の復号画像データを記憶する必要が無くなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１３】図１は、本発明の可変長符号復号装置を使
用した画像復号システムの概略構成を示すブロック図で
ある。入力端子１０１には、所定レートで可変長符号デ
ータが入力される。この可変長符号データは、特に限定
されるものではないが、この例では画像データを例えば
ＤＣＴ（離散コサイン変換）と適応予測を組み合わせて
相関の小さい係数（ＤＣＴ係数）に変換し、これを量子
化したデータ、量子化特性の情報および予測方法の情報
を含んだものとする。

【００１４】可変長符号復号装置１１０は可変長符号デ
ータを復号し、再生画像データを画素レートで逆量子化
器１２０へ、また量子化特性の情報を逆量子化器１２０
へ、そして予測方法の情報を適応予測装置１５０へそれ
ぞれ適時に出力する。逆量子化器１２０によって逆量子
化されたデータは、逆ＤＣＴ装置１３０によって処理さ
れ、適応予測信号との差分データが復元される。

【００１５】逆ＤＣＴ装置１３０より出力される差分デ
ータは加算回路１４０に入力され、適応予測装置１５０
から出力される適応予測信号と加算されることによっ
て、画像データが再生される。この再生画像データのう
ち、適応予測装置１５０で参照される画像データは参照
画像一時記憶部１６０に記憶され、次の参照画像が入力
される時に走査変換部１７０に出力される。

【００１６】走査変換部１７０は出力画素の順序変更す
るためのもので、加算回路１４０から２次元ブロック毎
に再生出力される画像データを水平走査線毎の輝度信号
と色信号に走査変換した並列信号と、参照画像一時記憶
部１６０からの水平走査線毎の輝度信号と色信号の並列
信号とを元の画像順序に従って切り替えて、ＴＶモニタ
等の画像表示装置に出力する。

【００１７】次に、図１における可変長符号復号装置１
１０の一実施例について図２を用いて説明する。この可
変長復号装置は、入力データ一時記憶部２１０と符号長
検出・復号値変換部２２０を主体として構成される。

【００１８】図２において、入力端子２０１より一定レ
ートで入力される可変長符号データは入力データ一時記
憶部２１０に一時的に記憶される。この入力データ一時
記憶部２１０は、符号長検出・復号値変換部２２０から
の符号長データ２２１によって指定されたビット位置か
ら、少なくとも１個の係数の情報に関する可変長符号の
最大符号長のビット数（Ｍビットとする）単位のデータ
を画素レートの速度で符号長検出・復号値変換部２２０
へ出力する。

【００１９】符号長検出・復号値変換部２２０は、各画
素の情報に関する可変長符号データの符号長検出と、可
変長符号データの復号値への変換を行い、次の可変長符
号データの先頭ビットを指定する為に、復号した可変長
符号データの符号長を示す符号長データ２２１を出力し
て入力データ一時記憶部２１０に転送すると共に、出力
端子２２２に復号データを出力する。

【００２０】図３は、図２における入力データ一時記憶
部２１０の構成例を示すブロック図である。入力端子３
０１より一定レートで入力される可変長符号データをバ
ッファメモリ３１０に一時的に記憶し、アドレスカウン
タ３２０によって指定されるＭビット単位で、並列に可
変長符号データを出力する。入力端子３３１には、図２
の符号長検出・復号値変換部２２０より１クロック毎に
復号された可変長符号の符号長を示す符号長データが入
力される。

【００２１】加算回路３３０は、既に復号した可変長符
号の累積ビット数をＭで割った余りのデータ（剰余デー
タという）３４１と、入力端子３３１より１クロック毎
に入力される符号長データを加算し、加算データを１ク
ロック遅延回路３４０に出力する。１クロック遅延回路
３４０は、剰余データ３４１を加算回路３３０およびセ
レクタ３５０へ出力すると共に、加算回路３３０から出
力される加算データをＭで割った商のデータ（商データ
という）３４２をアドレスカウンタ３２０およびシフト
レジスタ３６０および３６５に出力する。

【００２２】尚、図３に於いてはＭを最大符号長以上の
２のべき数として扱っている。このようにすると、剰余
データ３４１や商データ３４２を演算する回路を特に必
要とせず、１クロック遅延回路３４０による出力のみで
データ３４１，３４２が簡単に得られる。

【００２３】アドレスカウンタ３２０は、商データ３４
２がＭビット単位のデータが復号されたことを示す毎
に、バッファメモリ３１０の読み出しアドレスを増加さ
せて行く。シフトレジスタ３６０および３６５も、商デ
ータ３４２によってデータのロードが制御され、バッフ
ァメモリ３１０の読み出しアドレスが変化する毎に、Ｍ
ビット単位のデータを順次シフトしてロードする。尚、
これらのシフトレジスタ３６０および３６５は、初期設
定として予めバッファメモリ３１０よりＭビットずつデ
ータがロードされる。

【００２４】セレクタ３５０はＭ：１のセレクタであ
り、剰余データ３４１によって可変長符号データの先頭
からＭビットのデータを選択して、出力端子３５１へ出
力するように構成されている。

【００２５】図４は、図２における符号長検出・復号値
変換部２２０の構成例を示すブロック図である。図２の
入力データ一時記憶部２１０から入力端子４０１に入力
されるＭビット単位のデータ４０２は、その全ビットが
シーケンサ４１０に、データ４０２の上位の複数ビット
４０３が規則パターン長検出回路４２０に、またデータ
４０２の下位の複数ビット４０４がセレクタ４３０にそ
れぞれ入力される。シーケンサ４１０は、固定長で表現
される制御データ４１１を検出すると共に、既に復号さ
れたデータ４４１を監視して、次に復号するデータの種
類に応じて例えばＲＯＭにより構成された可変長符号復
号テーブル４４０の種類の切替、規則パターン長検出回
路４２０が検出する規則パターンの種類の切替、付随符
号復号値変換部４６０での復号方法の切替、およびセレ
クタ４８０の制御等を行う。セレクタ４８０は、シーケ
ンサ４１０で検出した固定長符号の符号長と可変長符号
の符号長との切替を行う。

【００２６】規則パターン長検出回路４２０は、可変長
符号の設計規則に応じて、０又は１の連続数（０／１ラ
ン）や特定ビット数毎に交互に０又は１の連続する数等
の検出を行い、その検出データ４２１を可変長符号復号
テーブル４４０と、セレクタ４３０および加算回路４７
０へ出力する。

【００２７】セレクタ４３０は、データ４０２の上位ビ
ットから、規則パターン長検出回路４２０により検出さ
れたビット数を除いた下位ビットのデータ４３１をセレ
クタ４５０に出力し、そのデータ４３１の上位の複数ビ
ットのデータ４３２を可変長符号復号テーブル４４０へ
出力する。

【００２８】可変長符号復号テーブル４４０は、規則パ
ターン長データ４２１と、その規則パターンに後続する
一部のデータ４３１およびシーケンサ４１０からの符号
種類データによって、可変長符号に対する復号値４４
１、可変長符号の規則パターンに後続する符号長データ
４４２、可変長符号の後に付随する符号長データ４４３
および復号値の全てが付随符号で表現されるか否かを示
すデータ４４４等を出力する。

【００２９】セレクタ４５０は、セレクタ４３０の出力
データ４３１の上位ビットから、符号長４４２で示され
るビット数を除いた下位ビットのデータ４５１を付随符
号復号値変換部４６０へ出力する。

【００３０】付随符号復号値変換部４６０は、セレクタ
４５０の出力データ４５１のうち付随符号長データ４４
３に応じたビット数のデータを用いて、可変長符号に付
随するデータをシーケンサ４１０によって指定される規
則に従って復号する。

【００３１】セレクタ４８５は、通常は復号値４４１と
付随符号復号値変換部４６０の出力データを併せて出力
端子４８６に出力し、またデータ４４４が復号値の全て
が付随符号で表現される事を示す場合には付随符号復号
値変換部４６０の出力データのみを復号値として出力端
子４８６に出力する。

【００３２】加算回路４７０および４７８は、可変長符
号に付随するデータを含めた符号長を演算し、セレクタ
４８０を介して出力端子４８１に復号した可変長符号の
符号長を示すデータを出力する。

【００３３】図５は、図２における符号長検出・復号値
変換部２２０の他の構成例を示すブロック図であり、可
変長符号に付随する符号が規則的な可変長符号になるこ
とがある場合に適した例である。ここでは、図４と異な
る部分について中心に説明する。可変長符号復号テーブ
ル５４０は、復号した可変長符号に対する付随符号の最
小符号長を示すデータ５４３を出力する。付随符号復号
値変換部５６０は、この最小符号長データ５４３で示さ
れる符号長と実際の付随符号長との差分を加算回路５７
４へ出力し、これに基づき加算回路５７４は付随符号の
全符号テーブルを計算する。

【００３４】なお、以上の実施例では復号値データ出力
部にバッファを記載していないが、復号値データ出力部
に多少のバッファを用いれば、画素レートよりも多少速
いクロックで復号する事で、画素値情報以外の制御デー
タ等の付加情報も余裕をもって復号する事ができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、如何なる符号化レート
においても、画像データの可変長符号を画素レートのク
ロックによって比較的低速動作で復号しながらも、再生
画像データを画素レートに変換するためのメモリ容量を
従来より大幅に低減する事ができる。すなわち、本発明
によれば動作速度の低減とメモリ容量の低減を同時に達
成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像復号システムの全体的な構成
を示すブロック図

【図２】本発明の一実施例に係る可変長符号復号装置の
ブロック図

【図３】図２における入力データ一時記憶部の構成例を
示すブロック図

【図４】図２における符号長検出・復号値変換部の構成
例を示すブロック図

【図５】符号長検出・復号値変換部の他の構成例を示す
ブロック図

【図６】第１の従来例に係る可変長符号復号装置のブロ
ック図

【図７】第２の従来例に係る可変長符号復号装置のブロ
ック図

【符号の説明】

２１０‥‥‥入力データ一時記憶部 ２２０‥‥‥可変長符号長検出・復号値変換部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力される画像信号を該画像信号より相関
   が小さくかつ該画像信号の画素数と同じ個数の係数に変
   換し可変長符号化して得られた可変長符号データを一時
   記憶し、該可変長符号データをＭビット単位（Ｍは各係
   数に対する可変長符号データのうちで最大のビット数以
   上の数）で画素レート以上の速度で出力可能な一時記憶
   部と、 この一時記憶部から出力される各係数の情報に対する可
   変長符号データの符号長を検出して符号長データを出力
   すると共に、該可変長符号データを復号値に変換する符
   号長検出・復号値変換部とを具備し、 前記一時記憶部は、前記符号長検出・復号値変換部より
   出力される前記符号長データに応じて、復号した符号化
   データの次のビット位置からＭビットの可変長符号デー
   タを出力することを特徴とする可変長符号復号装置。