JPH07303045A

JPH07303045A - ハフマン復号化装置

Info

Publication number: JPH07303045A
Application number: JP11421494A
Authority: JP
Inventors: Taichi Nagata; 太一永田
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Ltd
Priority date: 1994-04-28
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-11-14
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JP3009993B2

Abstract

(57)【要約】【目的】復号速度が速くかつ装置規模の小さいハフマン
復号化装置を提供することである。【構成】任意の符号長を有する複数のハフマン符号を復
号するためのハフマン復号化装置であって、前記複数の
ハフマン符号の各符号長毎に発生頻度を出力する複数の
ブロックからなる発生頻度導出手段と、入力されたハフ
マン符号の符号長に基づいて、前記複数のブロックのい
ずれかを選択するアドレス選択手段と、選択されたブロ
ックからの出力をアドレス信号として受け対応する復号
データを読み出す出力手段を備え、前記複数のブロック
の各々は、各符号長毎に、復号に必要な初期データを記
憶する初期データ記憶手段と、符号長に等しいビット長
の圧縮データと初期データとを演算する演算手段を含
む、ハフマン復号化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ハフマン符号化方式
により符号化されたハフマン符号を復号するためのハフ
マン復号化回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データは非常に多くの情報量を含ん
でいる。そのため、画像データをそのままの形で処理す
るのは、メモリ容量および通信速度の点で実用的ではな
い。そこで、画像データ圧縮技術が必要となってくる。
画像データ圧縮の国際標準の１つとしてＪＰＥＧ（Ｊｏ
ｉｎｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔＧ
ｒｏｕｐ）があり、非可逆符号化を行なうＤＣＴ（離散
コサイン変換）方式と、二次元空間でＤＰＣＭ（Ｄｉｆ
ｆｅｒｅｎｔｉａｌＰＣＭ）を行なう可逆符号化方式
が採用されている。以下、ＤＣＴ方式の画像データ圧縮
を説明する。

【０００３】図３は、ＤＣＴ方式を実行するためのシス
テムの基本構成を示すブロック図である。符号化側で
は、ＤＣＴ装置１００が、入力される原画像データにＤ
ＣＴ変換を行ない、ＤＣＴ係数を出力する。量子化器２
００は、量子化テーブル４００を参照してＤＣＴ係数に
量子化処理を行ない、量子化されたＤＣＴ係数（以下、
量子化ＤＣＴ係数と呼ぶ）を出力する。エントロピー符
号化器３００は、符号化テーブル５００を参照して量子
化ＤＣＴ係数にエントロピー符号化処理を行ない、圧縮
データを出力する。エントロピー符号化の方式としてハ
フマン符号化方式が用いられる。復号化側では、エント
ロピー復号器６００が、符号化テーブル５００を参照し
て圧縮データにエントロピー復号化処理を行ない、量子
化ＤＣＴ係数を出力する。逆量子化器７００は、量子化
テーブル４００を参照して量子化ＤＣＴ係数に逆量子化
処理を行ない、ＤＣＴ係数を出力する。逆ＤＣＴ装置８
００は、ＤＣＴ係数に逆ＤＣＴ変換を行ない、再生画像
データを出力する。

【０００４】図４に示すように、各圧縮データ（符号デ
ータ）は可変長のハフマン符号および可変長の付加ビッ
トからなる。ハフマン符号の符号長および付加ビットの
符号長は各圧縮データによって異なる。

【０００５】図５は、従来のハフマン復号化回路の主要
部の構成を示すブロック図である。ハフマンテーブル５
１は、ｍワードの記憶容量を有するメモリ回路からな
る。ここで、ｍはハフマン符号の総符号数を表わす。メ
モリ回路としては、スタティックランダムアクセスメモ
リ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ
（ＤＲＡＭ）等が用いられる。ハフマンテーブル５１の
アドレス入力端子ＡＤには、圧縮データの該当するハフ
マン符号の発生頻度がアドレス信号として与えられる。
ハフマンテーブル５１内の各アドレスには、そのアドレ
スが表すハフマン符号に対応する復号データが格納され
る。

【０００６】またこの方式は、初期設定の段階で各ハフ
マン符号長（Ｌ）毎に、最大ハフマン符号値であるＭａ
ｘコード（Ｌ）、最小ハフマン符号値であるＭｉｎコー
ド（Ｌ）、Ｍｉｎコード（Ｌ）の発生頻度であるＰ
（Ｌ）を記憶しておかなければならず、各コードは最大
ハフマン符号長に相当するワード長を用意する必要があ
る。

【０００７】そして、まず圧縮データの第１ビットＤ０
とＭａｘコード（１）との比較を行なう。それと同時に
圧縮データ第１ビットＤ０とＭｉｎコード（１）の減算
を行ない、その解とＭｉｎコード（１）の発生頻度の加
算を行なうことによって、当該ハフマン符号の発生頻度
（以下Ｑ（Ｌ）と記す）を導出する。式で表わすと次式
になる。Ｑ（Ｌ）＝ＤＬーＭｉｎコード（Ｌ）＋Ｐ（Ｌ）

【０００８】次に、発生頻度Ｑ（Ｌ）をアドレスとして
ハフマンテーブル５１に入力し、復号データが読み出さ
れる。この復号データを最終的に出力するかどうかは、
圧縮データの第１ビットＤ０とＭａｘコード（１）との
比較結果によって決定する。ここで出力しないと決定さ
れた場合、次の周期で圧縮データの第１ないし第２ビッ
トＤ０〜Ｄ１とＭａｘコード（２），Ｍｉｎコード
（２），Ｍｉｎコード（２）の発生頻度を用いて同様の
計算を行なう。この動作を最終的に復号データ出力され
るまで続け、ハフマン符号が復号される。

【０００９】前記の動作を、具体的に説明する。例え
ば、ハフマン符号値が「０」、「１００」、「１０１」
であった場合、符号長ＭａｘコードＭｉｎコードＭｉｎコードの発生頻度１００１３１０１１００１０となるから、圧縮データが「０１００」の場合、第１ビ
ットの値「０」については、０−０＋１＝１が発生頻度
Ｑ（Ｌ）として導出され、アドレス値が１に格納された
復号データが読み出され、第１ビットの値はＭａｘコー
ドに等しいから、先に読み出された復号データが最終的
な値として採用される。

【００１０】以下、第２ビットについては、その値
「１」が符号長１の場合のＭａｘコード「０」よりも大
きいため、符号長は１ではなく、符号長３として圧縮デ
ータ「１００」で判断を行う。よって、１００−１００
＋１０＝１０が発生頻度Ｑ（Ｌ）として導出され、アド
レス値が１０に格納された復号データが読み出され最終
的な値として採用される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ハフマン復号化回路では、各符号長毎に前記の計算を行
うため、たとえば符号長が１６ビットのハフマン符号の
場合、復号に１６周期もの時間がかかり、符号長が長く
なるにつれて復号時間が飛躍的に増加してしまうため高
速復号が困難であった。また、初期設定で最大ハフマン
符号値、最小ハフマン符号値、最小ハフマン符号値の発
生頻度と３つの値を各ハフマン符号長毎に記憶しなけれ
ばならないため、記憶容量が多くなって、回路規模も大
きくなってしまう。

【００１２】本発明の目的は、比較的規模の小さい装置
によって高速にハフマン復号化を行う装置を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

（１）第１の発明第１の発明に係わるハフマン復号化装置は、任意の符号
長を有する複数のハフマン符号を復号するためのハフマ
ン復号化装置であって、前記複数のハフマン符号の各符
号長毎に発生頻度を出力する複数のブロックからなる発
生頻度導出手段と、入力されたハフマン符号の符号長に
基づいて、前記複数のブロックのいずれかを選択するア
ドレス選択手段と、選択されたブロックからの出力をア
ドレス信号として受け対応する復号データを読み出す出
力手段を備え、前記複数のブロックの各々は、各符号長
毎に、復号に必要な初期データを記憶する初期データ記
憶手段と、符号長に等しいビット長の圧縮データと初期
データとを演算する演算手段を含む、ハフマン復号化装
置である。

【００１４】（２）第２の発明第２の発明に係わるハフマン復号装置においては、初期
データ記憶手段が、各符号長の最小ハフマン符号値と各
最小ハフマン符号値の発生頻度との減算値を反転させた
値を格納している。

【００１５】（３）第３の発明第３の発明に係わるハフマン復号装置は、任意の符号長
を有する複数のハフマン符号を復号するためのハフマン
復号化装置であって、所定のビット長以下の圧縮データ
をアドレス信号として受け対応する復号データを読み出
す復号手段と、前記複数のハフマン符号の各符号長毎に
発生頻度を出力する複数のブロックからなる発生頻度導
出手段と、入力されたハフマン符号の符号長に基づい
て、前記複数のブロックのいずれかを選択するアドレス
選択手段と、選択されたブロックからの出力をアドレス
信号として受け対応する復号データを読み出す出力手段
と、入力されたハフマン符号の符号長と前記所定のビッ
ト長に基づいて、復号手段の出力と出力手段の出力のい
づれかを復号データとするデータ選択手段を備え、前記
複数のブロックの各々は、各符号長毎に、復号に必要な
初期データを記憶する初期データ記憶手段と、符号長に
等しいビット長の圧縮データと初期データとを演算する
演算手段を含む、ハフマン復号化装置である。

【００１６】

【作用】

（１）第１の発明第１の発明に係わるハフマン復号化回路においては、圧
縮データと各符号長のハフマン符号に対応する初期デー
タを並列で演算し、その演算結果は該当するハフマン符
号の符号長により選択される。選択された演算結果つま
り発生頻度をアドレスとしてハフマンテーブルに入力
し、対応する復号データが出力される。この方法は、全
ての符号長にに対応する演算を同時に行うことにより、
１周期で復号を行う。

【００１７】（２）第２の発明第２の発明に係わるハフマン復号化回路においては、第
１の発明における初期データとして、各符号長の最小ハ
フマン符号値と各最小ハフマン符号値の発生頻度との減
算を行ない、それを反転させた値を格納する。該初期デ
ータを記憶することで、従来の方式の初期データの記憶
容量よりも少ない記憶容量で済み、また復号データの算
出過程も短くなる。

【００１８】（３）第３の発明第３の発明に係わるハフマン復号化回路においては、記
憶手段が２個のブロックを含む。各ブロックはそれぞれ
複数のハフマン符号に対応する復号データを記憶し、そ
のアドレスは、割り当てられた符号長のハフマン符号を
発生頻度に変換しそれをアドレスとする部分（ブロック
Ａ）と、圧縮データをアドレスとする部分（ブロック
Ｂ）に分けられ、ブロックＡおよびブロックＢのどちら
のデータを出力するかを判別するために、ブロックＢの
信号を利用して選択信号を作成する。

【００１９】すなはち、符号長の短いハフマン符号は圧
縮データをアドレスとして復号を行い、符号長の長いハ
フマン符号は発生頻度をアドレスとして復号を行なう。
これにより、発生頻度が高い符号長の短いハフマン符号
は、圧縮データをアドレスとして非常に高速で復号化が
でき、全体としての復号速度が高速化される。

【００２０】

【実施例】以下、本装置を、１６ビットのハフマン符号
を復号する回路によって実現した実施例を、図面を参照
しながら詳細に説明する。図１は、この発明の第１の実
施例によるハフマン復号化回路の構成を示すブロック図
であり、このハフマン復号化回路は、発生頻度導出回路
１、アドレスセレクタ２、メモリ回路３および符号長検
出回路４を含む。

【００２１】発生頻度導出回路１は、１〜１６ビットの
１６個の加算器１０１〜１１６と初期データ記憶装置１
２１〜１３６とからなる。１ビット加算器１０１の、一
方の入力端子には圧縮データの第１ビットＤ０が与えら
れ、他方の入力端子には初期データ記憶装置１２１に格
納された１ビット長のハフマン符号に対応する初期デー
タＬ１が与えられる。２ビット加算器１０２の一方の入
力端子には、圧縮データの第１ないし第２ビットＤ０〜
Ｄ１が与えられ、他方の入力端子には初期データ記憶装
置１２２に格納された２ビット長のハフマン符号の初期
データＬ２が与えられる。以下同様にして１６ビットの
加算器１１６の一方の入力端子には圧縮データの第１な
いし第１６ビットＤ０〜Ｄ１５が与えられ、他方の入力
端子には初期データ記憶装置１３６に格納された１６ビ
ット長のハフマン符号の初期データＬ１６が与えられ
る。

【００２２】各加算器の計算結果は、符号長導出回路５
より送られてくる信号によって、アドレスセレクタ２で
選択され、当該ハフマン符号の発生頻度が出力される。
メモリ回路３は２５６ワードＲＡＭ（ランダムアクセス
メモリ）からなるハフマンテーブルであり、該ＲＡＭ
は、ハフマン符号の発生頻度をアドレスとする箇所に、
データとして該ハフマン符号の発生頻度に対応する復号
データを格納しておくことにより、アドレスセレクタ２
の出力（選択された各加算器の計算結果）を該ＲＡＭに
入力して、対応する復号データを出力することが出来
る。

【００２３】ここで、初期データ記憶装置１２１〜１３
６に格納する値について説明する。初期データの値は、
従来の技術の項で説明した如く、Ｍｉｎコード（Ｌ）＋
Ｐ（Ｌ）の値の反転値を格納しておけばよいが、この場
合オーバフローに対する考慮が必要になるため、次の値
を格納しておくことが好ましい。すなはち、前述の式Ｑ（Ｌ）＝ＤＬーＭｉｎコード（Ｌ）＋Ｐ（Ｌ）を変形して、Ｑ（Ｌ）＝ＤＬ＋〔ー（Ｍｉｎコード（Ｌ）−Ｐ
（Ｌ））〕とすれば、Ｍｉｎコード（Ｌ）−Ｐ（Ｌ）は常に正の値
となるので、Ｍｉｎコード（Ｌ）からＰ（Ｌ）を減算
し、これを反転した値を格納する。

【００２４】また、符号長検出回路５は、公知のものを
用いることができ、例えば、１６ビットのハフマン符号
の場合、先ず１６ビットの圧縮データと、１６ビットの
最小ハフマン符号値とを比較し、圧縮データの方が大き
ければ当該ビット長（１６ビット）を符号長として出力
するという動作を１６ビットから１ビットまで順に行う
方法等がある。

【００２５】以下、図１のハフマン復号化回路の動作の
一例を、具体的に説明する。例えば、次のような９ビッ
トの圧縮データ、ハフマン符号を例に説明を行う。

【００２６】圧縮データ１１１１１０１１０該圧縮データの発生頻度１１０１０１９ビットの最小符号値ＭＩＮコード（９）１１１１１０１０１９ビットの最小符号値の発生頻度Ｐ（９）１１００１１この場合、初期データとして記憶する９ビット長のハフ
マン符号に対応する初期データＩ（９）は、ＭＩＮコード（９）ーＰ（９）＝１１１００００１０であるから、その反転値「０００１１１１０１」を設定
する。同様に、その他の各符号長のハフマン符号に対応
する初期データも算出を行なって、初期データの設定を
行う。

【００２７】次いで、発生頻度導出回路の各ブロックで
は圧縮データと初期データの加算を行なう。例えば、加
算器１０９では、圧縮データの第１ないし第９ビット
「１１１１１０１１０」と初期データＩ（９）「０００
１１１１０１」の加算を行ない、その結果として「００
０１１００１０」が得られ、同様にその他の１５個の加
算器１０１〜１０８、１１０〜１１６についても処理を
行なう。

【００２８】１６個の加算器の計算結果はアドレスセレ
クタ２により選択される。アドレスセレクタ２のセレク
ト信号は符号長導出回路の出力であり、この場合その出
力は９であるので加算器１０９の出力が選択される。

【００２９】次いで、加算器１０９の出力「０００１１
００１０」の下位８ビット「００１１００１０」をアド
レス信号としてメモリ回路３に入力し、復号データが出
力される。よって、上記実施例のハフマン復号回路で
は、初期設定での記憶容量が１６ワードとなり、従来の
ハフマン復号化回路における４８ワードの３分の１とな
る。

【００３０】また従来の方式では、復号時間としてハフ
マン符号の符号長分の周期が必要であったのに対し、こ
の実施例では復号時間は１周期である。

【００３１】次に、図２はこの発明の第２の実施例によ
るハフマン復号化回路の構成を示すブロック図である。
このハフマン復号化回路は、発生頻度検出回路１、アド
レスセレクタ２、メモリ回路３、データセレクタ４を含
む。発生頻度導出回路１は、それぞれ９〜１６ビットの
８個の加算器１０９〜１１６と、初期データ記憶装置１
２９〜１３６とからなり、その動作は第１の実施例と同
様である。

【００３２】メモリ回路３は、２５６ワードの２個のＲ
ＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３１、３２からなる。
第２メモリ回路３２は、２５６ワードＲＡＭからなるハ
フマンテーブルであり、発生頻度導出回路１の出力を受
け、９ビット長以上のハフマン符号の発生頻度をアドレ
スとし、それに対応する復号データをデータとする。ア
ドレスセレクタ２の動作は、第１の実施例と同様であ
る。第１メモリ回路３１も、２５６ワードＲＡＭからな
るハフマンテーブルであり、８ビット長までのハフマン
符号をアドレスとし、それに対応する復号データをデー
タとする。例えば、２ビット長のハフマン符号「００」
に対応する復号データは、２６個のアドレス「００ＸＸ
ＸＸＸＸ」に格納される。

【００３３】圧縮データが９ビット長以上のハフマン符
号であった場合それぞれの上位８ビットがアドレスとし
て第１メモリ回路３１に入力され、該当するアドレスに
は復号データとして、例えば「１１１１１１１１」を格
納しておく。

【００３４】データセレクタ４は、第１メモリ回路３１
の出力信号を、ハフマン符号判別回路６に入力し、その
結果をセレクト信号として受ける。例えば本実施例の場
合、ハフマン符号判別回路６としてＡＮＤ回路を用いる
ことができ、総てのビットが「１」の場合のみ「１」が
出力される。すなはち、第１メモリ回路３１の出力が
「０１０１１１００」であれば、該出力値のＡＮＤをと
ると出力として「０」が得られ、セレクト信号が「０」
の時は第１メモリ回路３１の出力を選択する。一方、第
１メモリ回路３１の出力が「１１１１１１１１」であれ
ば、該出力値のＡＮＤをとるとその出力として「１」が
得られ、セレクト信号が「１」の時は第２メモリ回路３
２の出力を選択する。

【００３５】次に、図２のハフマン復号化回路の動作の
１例を、具体的に説明する。先ず、第１の実施例と同じ
く、次のような９ビットの圧縮データ、ハフマン符号を
例に説明を行う。

【００３６】圧縮データ１１１１１０１１０該圧縮データの発生頻度１１０１０１９ビットの最小符号値ＭＩＮコード（９）１１１１１０１０１９ビットの最小符号値の発生頻度Ｐ（９）１１００１１第１の実施例と同じく、初期設定で記憶する９ビット長
のハフマン符号に対応する初期データＩ（９）は、ＭＩＮコード（９）ーＰ（９）＝１１１００００１０であるから、その反転値「０００１１１１０１」を設定
する。同様に、その他の各符号長のハフマン符号に対応
する初期データも算出を行なって、初期データの設定を
行う。

【００３７】以下、第１の実施例と同様に算出し、加算
器１０９の出力「０００１１００１０」の下位８ビット
「００１１００１０」をアドレス信号として第２メモリ
回路３２に入力し、対応する復号データが出力される。

【００３８】一方、第１メモリ回路３１にはアドレスと
して圧縮データの上位８ビット「１１１１１１０１」が
入力され、その復号データとして「１１１１１１１１」
が出力される。第１メモリ回路３１の出力値は、ハフマ
ン符号判別回路６であるＡＮＤ回路に入力されて「１」
が出力され、セレクト信号が「１」の場合、第２メモリ
回路３２の出力が選択されるので、第２メモリ回路３２
のデータを最終的に復号データとして出力する。

【００３９】次に、圧縮データが４ビット長のハフマン
符号「１０１１」を含む場合について説明する。このハ
フマン符号に対応する復号データは、第１メモリ回路３
１のアドレス「１０１１ＸＸＸＸ」に格納されている。
而して、圧縮データの上位８ビットが第１メモリ回路３
１に入力されるが、この場合、第１メモリ回路３１の出
力が「１１１１１１１１」となることは無いので第１メ
モリ回路３１の出力をハフマン符号判別回路６であるＡ
ＮＤ回路に入力すると「０」が出力されセレクト信号は
「０」となるので、第１メモリ回路３１のデータが選択
され、最終的に復号データとして出力される。

【００４０】一般にハフマン符号の場合、短い符号長の
ものは発生頻度が高いので、第２の実施例によれば、発
生頻度の高い短い符号長のものは高速に復号でき、更
に、比較的発生頻度の低い長い符号長のものは少ない記
憶容量の回路で復号できることになり、全体としては、
高速且つコンパクトな回路で復号が可能になる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、圧縮データとこれに対
応する復号データを格納するハフマンテーブルを用いる
方式に比べ、初期設定で記憶する容量が少ないため、規
模の小さな装置で復号化が可能である。

【００４２】更に、発生頻度とこれに対応する復号デー
タを格納したハフマンテーブルを用いる方式に比べ、１
周期での復号が可能であるため、高速に復号化が行え
る。従って、本発明装置によれば、コンパクトな装置で
しかも高速にハフマン符号を復号することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例のハフマン復号化回路
の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の第２の実施例のハフマン復号化回路
の構成を示すブロック図である。

【図３】ＤＣＴ方式の画像データ圧縮システムの基本構
成を示すブロック図である。

【図４】圧縮データの構成を示すブロック図である。

【図５】従来のハフマン復号化回路の主要部の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１発生頻度導出回路２アドレスセレクタ３メモリ回路４データセレクタ５符号長導出回路６ハフマン符号判別回路１０１〜１３６加算器１２１〜１３６初期データ記憶装置なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】任意の符号長を有する複数のハフマン符
号を復号するためのハフマン復号化装置であって、前記複数のハフマン符号の各符号長毎に発生頻度を出力
する複数のブロックからなる発生頻度導出手段と、入力されたハフマン符号の符号長に基づいて、前記複数
のブロックのいずれかを選択するアドレス選択手段と、選択されたブロックからの出力をアドレス信号として受
け対応する復号データを読み出す出力手段を備え、前記複数のブロックの各々は、各符号長毎に、復号に必
要な初期データを記憶する初期データ記憶手段と、符号
長に等しいビット長の圧縮データと初期データとを演算
する演算手段を含む、ハフマン復号化装置。
【請求項２】初期データ記憶手段が、各符号長の最小
ハフマン符号値と各最小ハフマン符号値の発生頻度との
減算値を反転させた値を格納している請求項１に記載の
ハフマン復号化装置。
【請求項３】任意の符号長を有する複数のハフマン符
号を復号するためのハフマン復号化装置であって、所定のビット長以下の圧縮データをアドレス信号として
受け対応する復号データを読み出す復号手段と、前記複数のハフマン符号の各符号長毎に発生頻度を出力
する複数のブロックからなる発生頻度導出手段と、入力されたハフマン符号の符号長に基づいて、前記複数
のブロックのいずれかを選択するアドレス選択手段と、選択されたブロックからの出力をアドレス信号として受
け対応する復号データを読み出す出力手段と、入力されたハフマン符号の符号長と前記所定のビット長
に基づいて、復号手段の出力と出力手段の出力のいづれ
かを復号データとするデータ選択手段を備え、前記複数のブロックの各々は、各符号長毎に、復号に必
要な初期データを記憶する初期データ記憶手段と、符号
長に等しいビット長の圧縮データと初期データとを演算
する演算手段を含む、ハフマン復号化装置。