JPH0746142A

JPH0746142A - データ圧縮方式

Info

Publication number: JPH0746142A
Application number: JP6000561A
Authority: JP
Inventors: James Hedley Wilkinson; ヘドリーウィルキンソンジェームズ
Original assignee: Sony United Kingdom Ltd
Current assignee: Sony Europe BV United Kingdom Branch
Priority date: 1993-01-07
Filing date: 1994-01-07
Publication date: 1995-02-14
Also published as: GB2274224B; GB2274224A; GB9300223D0; US6243496B1

Abstract

(57)【要約】【目的】画像データなどの符号化によるデータ圧縮に
おいて、順次再生されるデータの忠実度に悪影響を及ぼ
さすにデータ圧縮度を高める【構成】Ｍビットデータワードの圧縮に際し、Ｎデー
タワードのグループを定め、Ｎデータワードグループの
ビットを、各サブストリームがＮデータワードの各ビッ
ト位置に関連しこれらのビット位置からのＮデータビッ
トの列から成る一連のサブストリームを含む１つのビッ
トストリームとして出力する。このビットシーケンスを
ランレングス符号化し、更にハフマン符号のようなコン
マレス符号を用いて符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、データ圧縮に関し、詳
しくは画像データ圧縮の分野に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像データが、サブバンド成分に非相関
化、量子化及びエントロピー符号化されるような画像デ
ータ処理装置が提案されている。量子化を行うと大幅に
データ圧縮が可能であるが、情報量にかなりの損失を伴
う。エントロピー符号化では、データ圧縮を効果的に行
うことができ、情報量の損失はない。

【０００３】公知のエントロピー符号化手法は、いわゆ
るランレングス符号化と呼ばれている。代表的なランレ
ングス符号化器は、１データストリーム内の連続するゼ
ロの並び（列）を検出し、ある符号語を割当て、そのデ
ータストリーム内の各ゼロの並びに置き換えている。デ
ータストリームが連続して読み出されるとき、ランレン
グス符号が伸張され、元のデータストリームが再現され
る。

【０００４】かかる構成の変形として、合同写真専門家
グループ（Ｊoint ＰhotographicＥxperts Ｇroup；
ＪＰＥＧ）により考案された規格の中で提案されたラン
レングス符号化法があり、現在国際標準化機構で検討さ
れている。このＪＰＥＧ規格は、非ゼロ値で終了する一
連のゼロ値が、「事象」として処理され、２語のランレ
ングス符号が割り当てられる。これら２語の符号の構成
は「ランレングス、サイズ」、「振幅」である。「ラン
レングス」変量は、非ゼロ値の前のゼロ値の数を表す。
「サイズ」変量は、連続するゼロ値の並びを終了させる
非ゼロ値の振幅を示すために必要なビット数を表す。ま
た、「振幅」変量は、非ゼロ値の振幅を表す。

【０００５】画像データが一旦ランレングス符号化され
ると、次いでハフマン符号化される。ハフマン符号化
は、コンマレス（commaless ）符号化方式であり、この
方式により、有効な符号がより長い符号の先頭位置（pr
efix）に配置されない性質を有する１組の符号に、事象
がマッピングされる。最も良く起こり得る事象が、最も
短いハフマン符号にマッピングされる。

【０００６】画像信号の符号化に関する他の符号化法
が、「画像符号化への１つの方法としてのユニバーサル
可変長符号化」（Universal Variable Length Coding f
or anApproach to Image Coding」Ｐ．デローネ及びベ
・マック著１９９１年７月８日発行のテレコムン４６
（Ann.Telecommun））と題する論文に提案された。著者
は、エントロピー符号化のいわゆる「スキップ符号化」
手法について述べている。

【０００７】スキップ符号化法は、一連の画像サンプル
の符号語を図１に示されているような２次元配列として
表すものである。この２次元配列において、横軸は、各
々の画像サンプルに関する連続する語（ワード）を示
し、縦軸は、一番下（ビット０）の最下位ビット（ＬＳ
Ｂ）位置から一番上（ビット１１）の最上位ビット（Ｍ
ＳＢ）位置にわたる各ワードのビットを示している。図
１において、各画像ピクセルのサンプルワードは、一次
元のストリームとして示されている。或いは、行及び列
のラスタ走査画像として２次元的に示すのであれば、図
１に対応するアレイは３次元となり、２次元を構成する
行及び列と、各符号語の各ビットとによって３次元が構
成される。図１の網目をかけた部分のビット位置は非ゼ
ロビットを示し、空白部分のビット位置はゼロビットを
示す。ワード０、２、３、６、７、９、１０、１４、１
５、１８、２０、２１、２３は、ゼロビットのみから成
るワードであることを示している。

【０００８】上述の論文に記載されているスキップ符号
化法では、サンプルワードのアレイは、一連のビットの
流れとして最上位ビット（ＭＳＢ）位置から最下位ビッ
ト（ＬＳＢ）位置へ走査される。しかし、走査は、全ビ
ットを順番にアクセスする訳ではない。例えば図１に示
すように、走査は、左側の最上部の位置（即ち、左側の
ＭＳＢの位置；ワード０のビット１１の位置）から開始
され、１ワード内の非ゼロビットに達するか、又はゼロ
の所定最大個数ｍがカウントされるまで、横方向の矢印
Ａ１．１、Ａ１．２に沿って継続される。この個所で、
ランレングス符号は、「１」の出現により終了するゼロ
の数か、又はｍ個の連続するゼロの数のいずれかで符号
化される。１ワード内の最上位が非ゼロビットに達する
と（例えば８番目のワードの１０ビット）、このワード
の全ビットは、縦方向の矢印Ａ２で示す如く符号化され
ずに出力され、８番目のワードがアレイから除去され
る。１ワードが出力されるか又は連続するｍ個のゼロが
符号化されると、走査順序の次のビットから走査が再開
され（図１のワード９のビット１０）、水平方向の矢印
Ａ３．１、Ａ３．２、Ａ３．３に沿って、あとのワード
の最上位の非ゼロビット（ワード１９のビット８）に達
するまで継続される。図１において、既にワード８が出
力され、アレイから除去されているためワード８のビッ
ト８はスキップされ（この種の符号化に適用される用
語）ることに注意されたい。次に、ワード１９のビット
は、縦方向の矢印Ａ４で示すように符号化されないで出
力され、このワード１９がアレイから除去され、走査順
序の次のビット位置（ワード２０のビット８）から順に
走査が再開される（図１の横方向の矢印Ａ５．１）。こ
の処理は、ブロック内の最後のビット（２３ワード２３
のビット０）に達するまで継続される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記論文に提案されて
いる符号化処理は、サンプルデータに対して比較的有効
な符号化法であるが、多くの欠点もある。即ち、この圧
縮符号化法は、ビットに基づいた符号化法であるため、
ワードに基づいた符号化器より速いレートで動作させる
必要がある。従って、高い処理周波数条件に適合させる
ためには、ハードウェアによる構成が都合がよい。更に
この符号化方法では、ランレングス符号化を行うモード
と符号化を行わずにワードのビットを出力するモードと
の間で、繰り返して切り換える符号化処理が必要とな
り、このため、その技術のハードウェアによる実施が複
雑になる。また、データ（例えば画像データ）が、シャ
トル（高速）モードで記憶又は送信されるような場合、
スキップ処理作業を行うためには、走査によって１ワー
ド内の最上位の非ゼロビットに達する時のワード位置及
びこのワードに付随する残りの下位ビットに対しマーカ
フラッグを立てなければならない。例えば、デジタルビ
デオテープレコーダにおいては、記録するデータが記録
ブロックにフォーマットされるので、符号化が必然的に
これらの記録ブロックにわたって分断される。また、再
生時に、所望の記録ブロックに先行する記録ブロックが
検索されない場合、マーカフラッグがどこに立てられた
かを知ることができないので、再生復号器が記録データ
を復元できないことになる。

【００１０】従って、本発明の課題は、順次再生される
データの忠実度に悪影響を及ぼすことなく、データ圧縮
度を高めることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明を第１の
面から見れば、Ｍビットのデータワード（Ｍは２以上の
正の整数）を圧縮するデータ圧縮装置であって、ａ）連
続するビットが、夫々のＭビットのデータワードの対応
するビット位置からのものである１組のビットストリー
ムを発生し、Ｎ個のデータワード（Ｎは２以上の正の整
数）より成るグループを画定するグループ画定手段と、
１組のビットストリームとしてＮ個のデータワードのグ
ループのビットを出力するシーケンス（順序づけ）手段
とを有するビットストリーム発生手段と（各ビットスト
リームは、Ｎ個のデータワードの夫々のビット位置に関
連し、夫々のデータワードの当該ビット位置からの一連
のＮ個のデータビットから成る。）、ｂ）その組のビッ
トストリームをランレングス符号化するシーケンス手段
の出力を入力するために接続されたランレングス符号化
手段と、を具えるものである。

【００１２】本発明によりデータワードのグループに対
するビットストリームを出力すると、後続するランレン
グス符号化によって実施が容易な有効で効率的な圧縮が
可能になる。ここでは、ビットがランレングス符号化さ
れる第１モードと、ワードのビットが符号化されずに出
力される第２モードとの間で絶えまなく切換えをする必
要がなくなる。

【００１３】また、１データワードグループ内の最上位
のアクティブビットのビット位置を識別し、その最上位
のアクティブビット位置を特定する情報を含むヘッダを
該グループに対して発生し、Ｎ個のデータワードから最
上位のアクティブビット位置に等しいか、又はそれより
下位の位置にあるビットのみを出力する手段を持つシー
ケンス（順序づけ）手段を設けることにより、データワ
ードのビットを全て出力する必要がなくなる。こうする
ことにより、処理及び符号化効率が高くなる。

【００１４】また、シーケンス手段は、例えばラスタ走
査により出力されるビット位置に対し、同じ順序でＮ個
のデータワードのビットを出力するのがよい。ただし、
例えば、ジグザグ走査等の他の走査手段も使用できる。

【００１５】また、グループ画定手段は、Ｎ個のデータ
ワードのグループを記憶するメモリ手段を有し、シーケ
ンス手段は、ビットストリームを出力するためにメモリ
に記憶されたデータワードの個々のビットに対するアド
レスを発生するアドレス発生手段を有するのがよい。

【００１６】また、連続した処理を行うために、グルー
プ画定手段は、次のグループのＮ個のデータワードを記
憶する別のメモリ手段を有し、シーケンス手段は、後続
のグループのデータワードが第２のメモリ手段に記憶さ
れる時に、前に記憶されたグループのデータワードに対
するビットストリームを出力する第１のメモリ手段に対
してアドレスを指定し、後続のグループのデータワード
が第１のメモリ手段に記憶される時に、前に記憶された
グループのデータワードを出力する第２のメモリ手段に
対してアドレスを指定するように、交互にアドレスを指
定する手段を有する。

【００１７】また、１グループのデータワードを個別に
処理してもよいが、シーケンス手段を、次のグループの
データワードのビットストリームと互いに連結させて、
連続したビットストリームを出力するように構成するこ
ともできる。

【００１８】第１の実施例において、シーケンス手段
は、各ビット位置に対するビットストリームが互いに連
結された直列のビットストリームを発生する。この場
合、各ビット位置に対するビットストリームは、ビット
の重要度が下がる順序に出力するのがよい。

【００１９】また、１つのビットストリームを発生させ
る代わりに、ビットストリーム発生手段は、複数のビッ
トストリームを出力する並列シーケンス手段で構成し、
各ビットストリームが、データワード内のＭビット位置
の少なくとも１つに対応すると共に、各データワードの
ビット位置からの一連のデータビットから成り、ランレ
ングス符号化手段を複数のランレングス符号化器で構成
し、各符号化器が複数のビットストリームの夫々１つを
入力して符号化するようにしてもよい。

【００２０】また、Ｍ個の並列シーケンス手段を設ける
場合は、各々がデータワード内のＭビット位置の夫々に
対応するビットストリームを出力する。所定最大サイズ
のブロックを発生しようとする場合は、シーケンス手段
は、最終のデータワードにて圧縮データブロックのオー
バフローを防止できるようにデータワードの符号化を終
了させ、この最終データワードの完全に符号化されたビ
ット位置を示すヘッダを発生させる手段を含むのがよ
い。

【００２１】また、ランレングス符号化手段は、ゼロの
ストリング（列）と１のストリングを符号化するのがよ
い。こうすると、効率のよい符号化ができる。このラン
レングス符号化手段は、ビットストリームにおいて、第
１の最大ストリング長があることを条件として、第２の
ビット値で終了する第１のビット値の第１ストリングを
カウントすると共に、第２の最大ストリング長があるこ
とを条件として、第１のビット値で終了する第２のビッ
ト値の第２のストリングをカウントする、ストリングカ
ウント手段と、第１及び第２の最大ストリング長、並び
に夫々予見される第１のストリング長及び夫々予見され
る第２のストリング長に対する、ビットストリング符号
を符号化するストリング符号化手段とを具え、ランレン
グス符号化手段が、順次検出されるビットストリームに
対し、一連のビットストリング符号を出力するのがよ
い。

【００２２】また、ランレングス符号化手段は、シーケ
ンス手段により出力される１データワードグループのビ
ットストリームにおける総ビット数を累算するグループ
カウント手段と、このグループカウント手段に応答する
と共に特定の符号化が定められていないシーケンス手段
からのビットストリングに応答するグループ終了手段と
を具えるのがよく、この時、データワードグループの最
後のビットがシーケンス手段により出力され、第１及び
第２の最大ストリング長並びに予見される第１及び第２
のストリング長に対するビットストリング符号から選択
された、所定のランレングス符号が付与される。

【００２３】また、コンマレス（commaless ）符号化手
段をランレングス符号化手段の出力に接続し、この出力
を受信し、ランレングス符号をコンマレス符号化するの
がよい。コンマレス符号化手段は、ハフマンの参照表で
行うのがよく、この参照表には、考えられるランレング
ス符号が発生確率に従いグループ化して登載されてい
る。ハフマン符号のグループ化は、符号化効率にそれほ
ど貢献しないが、コンパクトなハフマン符号化表が作成
できる。

【００２４】圧縮符号化の効率は、所定のマッピングに
従ってデータワードの入力データ値をマッピングする前
処理手段を配置し、急速に変化するビットをデータワー
ドのより下位のビット位置に置くことにより改善でき
る。

【００２５】また、本発明は、その第２の観点によれ
ば、Ｍビット（Ｍは２以上の正の整数）のデータワード
を圧縮する方法であって、その方法は、ａ）（ｉ）Ｎデ
ータワード（Ｎは２以上の正の整数）のグループを画定
し、（ｉｉ）各ビットストリームがＮデータワード内の
ビット位置の夫々１つに関連し、各データワードの当該
ビット位置からの一連のＮデータビットから成る１組の
ビットストリームとして、Ｎデータワードのグループの
ビットを出力することにより、連続するビットが各Ｍビ
ット・データワードの対応ビット位置からのものである
１組のビットストリームを発生すること、ｂ）ビットス
トリームをランレングス符号化して、Ｍビット・データ
ワードのビットをランレングス符号化することの各ステ
ップを含む。

【００２６】また、本発明は、上述のデータ圧縮装置に
より圧縮されたデータを伸張するデータ伸張装置でもあ
って、その装置は更に、ｃ）連続するビットシーケンス
符号からビットストリームを発生するランレングス復号
手段と、ｄ）各Ｍビット・データワードの対応するビッ
ト位置にあるビットが、そのビットストリーム内の連続
するビットにより定まるビットストリームから、データ
ワードを再発生するデータワード発生手段とを具える。

【００２７】また、このデータ伸張装置は、圧縮された
データを伸張するために、データワードグループの圧縮
データに関連するヘッダから圧縮情報を復号するヘッダ
復号手段を有するのがよい。

【００２８】更に、本発明は、上述した方法により圧縮
されたデータを伸張するデータ伸張方法を提供し、その
方法は更に、ｃ）連続するビットシーケンス符号からビ
ットストリームを発生すること、ｄ）各Ｍビット・デー
タワードの対応するビット位置にあるビットが、ビット
ストリーム内の連続するビットにより定まるビットスト
リームから、データワードを発生することの各ステップ
を含む。

【００２９】

【実施例】図２は、２次元空間周波数領域におけるビデ
オ信号の画像内周波数分離と圧縮作用を行うための圧縮
処理装置の概略を示すブロック図である。夫々が走査画
像の各ピクセルを表す多数ビット（例えば８ビット）の
サンプル又はワードの連なりからなるデジタル形式の画
像信号が、入力端１０を介して非相関化器１２に印加さ
れる。周波数分離されたビデオ信号は、非相関化器１２
から量子化器１４を経てエントロピ符号化器１６に送ら
れ、出力端１８に圧縮信号が形成される。圧縮信号は更
に、特定の応用例における要求に応じて伝送されたり記
憶されたりする。

【００３０】図３は、圧縮信号が伝送され或いは記憶さ
れた後、これを伸張（圧縮復号）するための伸張処理装
置の概略を示す図である。この圧縮信号はエントロピ復
号、逆量子化及び補間による伸張によって概ね元の形に
復元される。圧縮信号は入力端２０からエントロピ復号
器２２に供給され、逆量子化器２４を経て補間器２６に
送られ、これが復元されたビデオ信号を出力端２８に出
力する。エントロピ復号、逆量子化及び補間の過程で
は、圧縮の際に非相関化、量子化及びエントロピ符号化
の夫々にて用いたパラメータとは逆のパラメータを用い
る。

【００３１】図２に示す圧縮処理装置の様々な構成要素
の構造及び動作を、以下にもっと詳しく説明する。非相
関化器１２によって行われる非相関化動作は、画像の隣
接するピクセルには高度な相関関係があるという事実に
基づいており、これによって画像（例えばビデオ信号の
フィールド又はフレーム）を処理して、２次元空間周波
数領域での異なる周波数成分を表す周波数分離された信
号部分を形成し、これによって画像形成に必要な情報量
を縮小することができる。特に、周波数分離された信号
部分は画像の異なる空間周波数成分を表している。

【００３２】様々な非相関化技法を非相関化器１２に適
用できる。非相関化の１つの好適技法として、いわゆる
変換符号化があり、特に離散コサイン変換が挙げられ
る。非相関化に離散コサイン変換を適用することは、合
同写真専門家会議によって提案された標準の中で述べら
れた圧縮装置の例の中で決められている。非相関化の変
換技法によれば、信号は量子化と符号化とに先だって線
形変換（非相関化）の処理を受ける。

【００３３】この例では、帯域分割（サブバンド）符号
化に基づいた非相関化方法を採用している。従って、図
２の装置における非相関化器１２は空間（２次元）サブ
バンドろ波装置を具え、入力ビデオ信号を相関関係のな
い複数のサブバンド（分割帯域）に分割し、その各々に
画像の２次元周波数平面の複数のエリアのうちの１つに
関連した画像内容の周波数を含ませている。非相関化
は、画像全体のエネルギを２次元周波数空間領域の異な
るサブバンドに置き換えることによって達成される。サ
ブバンドろ波の方法、例えばサブバンド符号化、論理符
号化及びウエーブレット符号化（wavelet coding）は、
変換技法によるよりは良好な非相関化が行えると考えら
れている。

【００３４】図４は、入力ビデオ信号が入力端ＩＮから
低域デシメーション（間引き）フィルタ３２及び高域デ
シメーションフィルタ３４を通過するサブバンド符号化
装置を示したものである。結果として生ずる２つの出力
信号は、入力信号の周波数スペクトルの異なる部分を示
す。２つの出力信号の各々は、入力端におけるデータ１
／２の入力のデータレートである。この２つの信号は、
図４の点線３６によって示される部分にて記憶又は伝送
のための処理が更に行われる。サブバンド成分が記憶装
置から又は送信後に取出されるとき、これらの成分は、
補間器４０の中にある対応する適合フィルタを通過し、
元の周波数に再生される。これらの適合フィルタは、低
域通過（ローパス）補間フィルタ４２及び高域通過（ハ
イパス）補間フィルタ４４である。補間フィルタ４２、
４４の出力は加算回路４６によって加算され、出力端に
元の画像信号を出力する。フィルタ４２及び４４の夫々
が受信するデータは、出力端におけるデータの１／２で
ある。図４は、入力ビデオ信号を２個のサブバンドに分
解する場合を示す。実際は、入力ビデオ信号はもっと多
くの成分に分解される。

【００３５】図５は、入力信号を非相関化器３０にて８
個の成分に分解し、これに続いて補間器４０にて出力ビ
デオ信号を再構成する場合を示す。ＬＦはローパスデシ
メーション又は補間フィルタ（点線３６の夫々右又は
左）を示し、ＨＦはハイパスデシメーション又は補間フ
ィルタ（点線３６の夫々右又は左）を示す。図５の線３
６のすぐ左側における各フィルタからのデータ出力は、
入力端における入力データレートの１／８である。同様
に、図５の線３６のすぐ右側における各フィルタの入力
データは、出力端における出力データレートの１／８で
ある。

【００３６】図６は、画像サンプルを処理するための従
来の非相関化器１２の例を示す。この非相関化器１２は
水平フィルタ装置５０、中間フィールドメモリ（ＦＳ）
５２、転換シーケンサ（アドレス発生器）５４、垂直フ
ィルタ装置５６、出力フィールドメモリ（ＦＳ）５８及
び出力シーケンサ６０を具える。サブバンドろ波は、分
割された状態で個別に行う。このように、図６におい
て、水平及び垂直のフィルタ装置５０及び５６が行う夫
々の１次元フィルタ動作によって、２つの直交する画像
方向、すなわち水平方向（従来のビデオでの画像の走査
方向）と垂直方向におけるろ波が相互に全く独立して個
別に行われる。

【００３７】水平フィルタ装置５０及び垂直フィルタ装
置５６は、互いにほぼ同一の構成でよく、すなわち、図
５の点線３６の左側に示すような３個の連続したフィル
タ段を具えた樹状構造又は階層構造でよい。次に、非相
関化器１２の動作の概要を説明する。

【００３８】動作においては、水平フィルタ装置５０が
入力ビデオフィールドのピクセルをラインごとに、そし
て各ライン内ではピクセルごとに処理する。水平フィル
タ装置５０の第３段の８個の出力によるデータ出力の連
続するラインは、中間フィールドメモリ５２に供給さ
れ、これらのラインの１／８に夫々対応する部分に記憶
される。これによって中間フィールドメモリ５２には、
入力デジタルビデオ信号のフィールドが水平方向（の
み）に８個のサブバンドにろ波されたものが記憶され
る。中間フィールドメモリ５２に記憶されたフィールド
の各ラインは、各々が、元のフィールドが表す画像の水
平空間周波数範囲の８個のサブバンドの夫々１つの水平
空間周波数情報を含む８個の部分に分割される。従っ
て、中間フィールドメモリ５２に記憶される水平方向に
ろ波されたフィールドは、８個の縦列に分解されると考
えられる。

【００３９】中間フィールドメモリ５２に記憶された水
平方向にろ波されたフィールドは、（転換シーケンサ５
４の制御のもとで）垂直フィルタに供給され、ここで水
平フィルタ装置５０によって水平方向に８個のサブバン
ドにろ波されたのと同様な方法により、垂直方向に８個
のサブバンドにろ波される。水平および垂直のフィルタ
段は、相互にほぼ同一な構成である。ただし、転換シー
ケンサ５４による転換作用の結果、データは異なる順序
で処理される。水平方向及び垂直方向にろ波されたフィ
ールドは、ライン単位で出力フィールドメモリ５８に供
給される。このメモリ５８は、６４個（８×８）の記憶
領域をもつアレイとみなすことができ、その各々に６４
個のサブバンドの夫々１つが記憶される。各サブバンド
に関連するデータは分割画像（sub-picture, sub-imag
e）と呼ばれる。このようにして、入力ビデオの各フィ
ールドに対して６４個の分割画像が作られる。

【００４０】図７は、各サブバンドに関する６４個の分
割画像のアレイを示す。このアレイの上及び左に夫々記
す矢印は、低域及び高域の周波数フィルタの対によって
繰り返しデシメートされて生じるサブバンドの周波数内
容の増加方向を示す。この例では、ＤＣ（Ｉ）が水平及
び垂直方向の周波数が最も低いＤＣサブバンドを表し、
このサブバンドが元の入力ビデオ信号のＤＣ輝度情報の
大部分を含む。ＡＣサブバンドの特定の１個が表す周波
数は、ブロックのアレイの下方及び右側へ行くに従って
増加している。サブバンドＡＣ（ＶＥ）は、主に垂直な
エッジのデータに関する周波数を含む。サブバンドＡＣ
（ＨＥ）は、主に水平なエッジのデータに関する周波数
を含む。サブバンドＡＣ（ＤＥ）は、主に斜めのエッジ
のデータを含む。

【００４１】水平フィルタ装置５０と垂直フィルタ装置
５６との組合せによるろ波の性質上、出力フィールドメ
モリ５８に記憶されたデータは、ローパス及びハイパス
フィルタの各対によって行われる周波数変換の結果とし
て、いくらかスクランブル（ごちゃまぜに）される。出
力シーケンサ６０は、データを転換し（転換シーケンサ
５４によって前に行われた転換を補正し）、フィールド
メモリ５８の選択的なアドレス指定によって逆スクラン
ブル（すなわち、順序を再び替える）してから、更に次
の処理にまわす。図８は、成分画像信号を処理するのに
好適なサブバンドの走査順序を示す図である。このよう
に、サブバンドは、１、２、３、４・・・の順序に従っ
てアクセスされる。

【００４２】出力シーケンサ６０によってアクセスされ
たデータは、時分割多重方式によって出力フィールドメ
モリ５８から出力端６２を通って量子化器１４に供給さ
れる。シーケンサは更に、出力端６４から量子化器１４
に、現在出力フィールドメモリ５８から出力されている
各サンプルが関係する分割画像又はサブバンドを示す信
号を供給する。

【００４３】量子化器１４によって行われる量子化動作
は、冗長と考えられる或る周波数のデータ、又は人間の
精神的視覚組織が画像を十分に知覚するに当たって重要
度が低いと考えられる情報を故意に廃棄する過程を含む
ため、更にそれ自身なんらかの信号圧縮をするため、損
失を伴う動作である。量子化器１４は、２つの方法によ
り圧縮の達成が可能となる。すなわち、量子化器に入力
されるデータに割当て可能なレベルの数を減らすこと、
及び量子化器から出力されるデータにおいてゼロ値のサ
ンプルが続く確率を高めることである。量子化器を動作
させることによって達成できる良好な信号圧縮の可能性
は、エントロピ符号化器１６内に実効あるものとなる。
それは、量子化器１４内で達成された情報内容の縮小
が、エントロピ符号化器において達成される必然的なビ
ット（データ）レートの縮小を可能にするという点にあ
る。

【００４４】図９は、量子化器１４によって図７の種々
の異なる分割画像、すなわちサブバンドに適用される量
子化マトリクスを示す。量子化器の動作においては、１
つの全体的な値が符号化されるべき画像に割り当てられ
る。各サブバンドにおいて、この全体的な値が対応する
マトリクス値によって除され、当該バンドにおける全サ
ンプルに対する倍率値（scaling value ）が決められ
る。この除算において数値の丸めが行われ、すべての演
算結果は整数となる。

【００４５】最も低い量子化値は、ＤＣ輝度サブバンド
のすぐ下及び右側に発生することがわかる。これは人間
の視覚組織がこのサブバンドに対して最も敏感であるた
めである。量子化マトリクスの値は、どの値が最も良好
な知覚画像を与えるかを調べる主観的な試行錯誤の過程
を経て決定してもよい。

【００４６】図９の量子化マトリクスは、量子化器１４
の参照表（図示せず）に記憶させてもよい。特定のサブ
バンドに対する個別の量子化値は、量子化器１４のアド
レス論理回路（図示せず）の出力端６２から出力される
各サンプルのサブバンド識別子を用いて量子化器によっ
てアクセスされる。このように、各サブバンドに適用さ
れる量子化の程度は、量子化マトリクスの制御のもとに
変化する。必要であれば、量子化マトリクスは単一では
なく、複数の量子化マトリクスを量子化器に具え、適宜
選択して、画像に含まれる情報の量子化度を最適化させ
てもよい。

【００４７】量子化されたサンプルは、量子化器１４か
ら出力されてエントロピ符号化器１６へ、２の補数表現
に符号化された１２ビットサンプルワードの１２ビット
幅のストリームとして供給される。エントロピ符号化器
によって受信された各サンプルワードはプリコーダ（前
置符号化器）６６（図１０）によって予め前符号化され
る。プリコーダ６６は、入力される１２ビットの２の補
数符号化されたサンプルワードを、次のアルゴリズム
（ここで、ｘは入力されるサンプルワードである。）を
用いてリフォーマット（reformat）する。ｘ＜０であればｘ＝（ｘＸＯＲ４０９５）＊２
＋１そうでなければｘ＝ｘ＊２

【００４８】この前符号化の動作は、負でないワードの
ビットにバレルシフト（barrel shift）を行うこと、及
び負のワードに対して１ビットを最下位ビット（ＬＳ
Ｂ）位置に付加してバレルシフトを行うことである。こ
れを、−５から＋４までの値を有するワードに関して以
下の表１に示す。

【表１】

【００４９】あとで説明するように、採用されているエ
ントロピ符号化は、最も頻繁に変化するビットが、ワー
ド内のより下位のビット位置にあるときに最も効率的に
機能するので、サンプルワードはこのように前符号化さ
れる。サンプル値の確率分布関数ＰＤＦは、図１１に示
すように値０の周りに集中するので、すべての中で最も
頻繁に変化するビットはサイン（正負符号）ビットであ
る。このように、最も頻繁に変化するデータビットがよ
り下位のビット位置にあるが、２の補数符号化ワードの
場合は、すべてのうちの最も頻繁に変化するビットが最
上位ビット（ＭＳＢ）の位置にある。上述のアルゴリズ
ムに従った前符号化により、サインビットを最下位ビッ
ト位置に動かすことができる。上述の前符号化アルゴリ
ズムを実施するためのプリコーダ６６は、受信する２の
補数符号をリフォーマットされた符号にマッピングする
プログラム可能なリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）に
よって実施するのが好ましい。あるいは、プリコーダ
は、当業者にとって明らかな如く、同等な組合せ回路又
は参照表を実現するその他の手段によって実施してもよ
い。

【００５０】プリコーダ６６から出力された１２ビット
のワードストリームは、最上位アクティブビット（ＭＳ
ＡＢ）検出器６８に供給され、サンプルワードのグルー
プ内の最上位アクティブビット（すなわち、最上位非ゼ
ロビット）の位置を検出する。

【００５１】サンプルワードのグループとは、連続する
所定数のサンプルワードのことである。１つのグループ
のサンプルワードの数は、個々の応用例によって決ま
り、その応用例における圧縮符号化が最適に行われるよ
うに選択することができる。あるいは、サンプルワード
のグループは、１つの応用例における特定のパラメータ
によって決まる一定数のサンプルによって構成してもよ
い。例えば、本実施例では、グループ内のサンプルの数
は、非相関化された画像サンプルのサブバンド内のサン
プル数に等しく設定する。

【００５２】ＭＳＡＢ検出器は、入力されるサンプルワ
ードの各ビット位置に対して１ビットの場所を有するレ
ジスタと、制御論理回路とによって実施できる。制御論
理回路は、ワードのグループの開始点にてレジスタのビ
ットをリセットして初期化するとともに、各入力サンプ
ルワードの非ゼロビットに対してレジスタ内に対応する
ビットをセットし、最後にグループの終わりの部分に
て、セットされたレジスタにおける最上位ビット位置で
ある最上位アクティブビット位置を識別する手段を含
む。

【００５３】サンプルのグループに対する最上位アクテ
ィブ位置は、あとで述べる理由によって、ＭＳＡＢ検出
器６８からアドレス発生器７２に供給される。サンプル
のグループのサンプルワードは、メモリ７０Ａ及び７０
Ｂのうちの一方に記憶される。連続するサンプルワード
グループは、アドレス制御器７２の制御に基づいてメモ
リ７０Ａ又は７０Ｂのどちらかに記憶されるとともに、
これらのメモリ７０Ａ又は７０Ｂのうちの他方からアド
レス制御器７２の制御に基づいて読み出される。この方
法で、グループ当たりのサンプルワード数に対応した遅
延が発生するものの、データはエントロピ符号化器によ
って連続的に処理される。メモリは、ワード毎及びビッ
ト毎にメモリ位置をアドレスできる適当なメモリ技法に
よって実施することができる。

【００５４】１２ビットのサンプルワードが、上記検出
器６８から並列に受信され、現在のグループに関して適
当なメモリ７０Ａ又は７０Ｂ内のワード場所に並列に記
憶される。連続的に受信されたワードは、これらのメモ
リ７０Ａ又は７０Ｂの連続したワード場所に記憶され
る。一旦サンプルワードグループがメモリ７０Ａ又は７
０Ｂに記憶されると、このワードグループのビットは、
連続するビットが各データワードの対応するビット位置
からのものであるビットストリームとして読み出され
る。

【００５５】図１２は、本発明に基づくサンプルワード
のビット毎走査及びランレングス符号化の一例を示す。
図１２の２次元アレイでは、水平方向は連続するサンプ
ルワードを表し、垂直軸は底部（すなわち、ビット０）
における最下位ビット（ＬＳＢ）位置から最上部（すな
わち、ビット１１）における最上位ビット位置（ＭＳ
Ｂ）までの各ワードのビットを表している。図１と同じ
く網目をかけたビット位置は非ゼロビットを表し、白無
垢（空白）のビット位置はゼロのビットを表す。ワード
０、２、３、６、７、９、１０、１４、１５、１８、２
０、２１及び２３は、ゼロのビットのみから成るワード
である。

【００５６】図１２に示す例では、サンプルワードグル
ープのすべてのビットは、横列毎に、そして各横列内で
は縦列単位で、左上のビット（すなわち、ワード０のビ
ット１１）から右下のビット（すなわち、ワード２３の
ビット０）にかけて出力される。このように、Ｎ個のＭ
ビット・サンプルワードのグループのビットは、Ｍサブ
ストリームのシーケンス（列）から成るビットストリー
ムとして出力される。各サブストリームは、Ｎ個のデー
タワード内のＭビット位置のそれぞれ１個と関係すると
ともに、該グループのＮ個のデータワードの当該ビット
位置からのＮ個のデータビットの連なりから成る。

【００５７】サンプルワードグループに関するビットの
ストリームは、メモリ７０Ａ又は７０Ｂからビットシー
ケンス符号化器７４に供給される。ビットシーケンス符
号化器７４は、第２のビット値（例えば１）で終わる第
１のビット値（例えば０）の最初のビットストリング
（列）を、第１の最大ストリング長があることを前提と
してカウントする。そして、第１のビット値で終わる第
２のビット値の第２のストリングを、第２の最大ストリ
ング長があることを前提としてカウントする。第１及び
第２の最大ストリング長並びに考えられる第１ストリン
グ長及び考えられる第２ストリング長の各々に対してビ
ットストリング符号を符号化する。

【００５８】図１３は、本発明の実施例におけるビット
シーケンス符号化器７４によって行われる論理演算の例
を示すフローチャートである。サンプルワードの新しい
グループに関するデータがビットシーケンス符号化器７
４に入力されると、ステップＳ１及びステップＳ２の夫
々でこのサンプルワードのグループに関する合計ビット
カウントＴ及びビットカウントＣを１にリセットする。

【００５９】ステップＳ３では、第１ビットＢ（Ｔ）＝
Ｂ（１）の値が試験される。サンプルワードグループに
関するビットストリーム内のビット１が値１であるとき
は、制御はステップＳ４（１）に進むが、そうでないと
きは、制御はステップＳ４（０）に進む。

【００６０】ステップＳ４（０）にてビット１が値０で
あれば、Ｔ及びＣの値がインクリメントされる。ステッ
プＳ５（０）において、次のビット値が試験される。Ｂ
（２）＝１のときは、０ビットストリングの最小長であ
る２（すなわち、１個の０の後に１が続く）がステップ
Ｓ６（０）にて符号化される。ステップＳ５（０）を経
た後続の段階では、１つの１が検出されると、適当な長
さのビットストリングがＣの現在値を用いて符号化され
る。ステップＳ５（０）にて１が１つも検出されないと
きは、制御はステップＳ７（０）に進み、Ｃの値が試験
される。値Ｃがゼロのストリングに関する最大ビットス
トリング長（すなわち、ｍ０）に等しいときは、ステッ
プＳ８（０）において最大０ビットストリーム長Ｍ０が
符号化される。

【００６１】ステップＳ６（０）又はステップＳ８
（０）が終了すると、ステップＳ９（０）において、サ
ンプルワードグループ用のメモリ７０Ａ又は７０Ｂから
全てのビットが出力されたかどうかを調べるための試験
を行う。この試験は、Ｔの値を、出力されるべきビット
の全数を表すＴＯＴの値と比較することによって行う。
グループの全てのビットが出力されると、ＴＯＴ＝Ｍ＊
Ｎとされる。ただし、あとで説明するように、サンプル
ワードの全てのビットを出力しないほうが望ましい場合
があり、この場合ＴＯＴはやや小さい値となる。Ｔ＝Ｔ
ＯＴになると、サンプルワードグループのビットストリ
ームの符号化が終わる。Ｔ＜ＴＯＴのときは、まだ出力
されていないビットが残っており、制御はステップＳ２
に戻り、そこでカウントＣが次のビット列を符号化する
ためにリセットされる。

【００６２】ステップＳ５（０）及びＳ７（０）におい
て、現在のビットが０であり、現在のＣ値が最大ゼロ列
長ｍよりも小さいことが判定されると、制御はステップ
Ｓ１０（０）に進み、Ｔの値がＴＯＴの値と比較され
る。Ｔ＝ＴＯＴであるときは、このサンプルワードに関
しては出力されるべきビットはもはや存在しない。ただ
し、ステップＳ１０（０）に進むと、まだ符号化されて
いないゼロビットのストリングが残っている。従って、
１が後に続く現在カウントＣに等しいゼロのストリング
の符号（すなわち、（Ｃ＋１）’０’）が、ステップＳ
１１（０）にて符号化される。この処理がそのサンプル
ワードに関して終了すると、この符号化の使用に関して
は未処理な部分はなくなる。最後のストリングに関して
は、必要であれば別の符号化を行ってもよい（例えば、
最大ストリング長に関するＭＯ符号化）。ステップＳ１
０（０）にてＴがＴＯＴとは異なると判定されたとき
は、制御はステップＳ４（０）に戻りＴ及びＣの値がイ
ンクリメントされ、ビットストリームの中の次のビット
が試験される。

【００６３】図１３から分かるように、ステップＳ４
（１）からステップＳ１１（１）は、ステップＳ４
（０）からＳ１１（０）と夫々同一であり、０と１とが
相互に置き換わっただけとなっている。従って、これら
のステップに関しては説明を省略する。

【００６４】図１３に示す論理ステップは、なんらかの
適当な方法、例えばプログラム可能な論理アレイ又はＡ
ＳＩＣ（特殊用途向け集積回路）によって実施できる。
ステップＳ６（０）と（１）、Ｓ８（０）と（１）及び
Ｓ１１（０）と（１）にて発生する符号は、ストリング
のタイプ（すなわち、ゼロのストリングか或いは１のス
トリングか）と共にカウントＣ又は最大カウント長を識
別する。これらの符号は、レジスタ又は小規模の参照表
によって発生できる。図１２に示す例の場合、以下に示
すようなランレングス符号のストリングが発生する
（「０」は、１が後に続くゼロのストリングを表し、
「ＭＯ」は最大ゼロストリング長（本例で２４と仮定し
ている）に等しいストリングを表し、「１」は、ゼロが
後に続く１のストリングを表す。）。 ‘ＭＯ’；９‘０’；‘ＭＯ’；２４‘０’；１１
‘０’；２０‘０’；４‘０’；２１‘０’；７
‘０’；７‘０’；９‘０’；２４‘０’；２‘１’；
６‘０’；２‘１’；５‘０’；３‘０’；３‘０’；
７‘０’；９‘０’；８‘０’；３‘０’；２‘１’；
５‘０’；３‘１’；２‘０’；１６‘０’；８
‘０’；２‘１’；２‘１’；２‘１’；４‘０’．

【００６５】１のストリングの中には、１のストリング
に関する最大符号化長ｍ１を越えるものはないと考えら
れる。この例における２４ビットは、単に説明上の都合
から選択しているにすぎない。「０」及び「１」の実際
の最大長は応用例に依存し、符号化効率を最適化するよ
うに試行錯誤によって決めてよい。ゼロのストリングに
関する最大符号化長は、ブロック内のサンプルワード数
に等しく決めてもよいが、必ずしもそうでなくともよ
い。１のストリングに関する最大符号化長は、通常この
サンプルワード数よりも短いが、必ずしもそうでなくと
もよい。非相関化画像の種々のサブバンドに対し、種々
の最大ランレングスを用いてもよい。従って、考えられ
る最大ランレングスを表に記憶させ、出力シーケンサ６
０の出力端６４に供給されるサブバンド識別子を用いて
選択することができる。ただし、代表的なビデオ画像符
号化の応用では、２５６サンプルワードのグループの場
合、ゼロのストリングの効率的な最大符号化可能長は２
５６ビットであり、１のストリングについては３２であ
る。下記の表２は、この符号化例を示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】表２はまた、符号化された列にハフマン符
号化器を適用する例を示す。ビットシーケンス符号化器
７４の出力は、ハフマン符号化器に供給され、ランレン
グス符号をハフマン・コンマレス（commaless ）符号に
変換する。この符号化は、ランレングス符号を用い、ハ
フマン符号を定める１つ以上の表をアドレスして行う。
各ランレングス及びタイプに代表的なデータ入力の統計
に基づく種々の異なるハフマン符号が与えられるとき、
符号化の効率が最も良くなる。ただし、このときは大規
模なハフマン符号化表が必要となる。従って、ランレン
グス符号は、下記の表３に示すようにグループにまとめ
るのが好ましい。

【００６８】

【表３】

【００６９】このように、表２の継続のパターンをグル
ープに分けて１個のハフマン符号を各グループに割り当
てることによってハフマン符号化が行われる。ハフマン
符号には、各個別のパターンが識別できるように２進コ
ードが補充される。表３は最初の１６個の符号化パター
ンを示したものに過ぎず、これ以外の値に対しても同様
の方法が取られることを諒解されたい。更に「ｘ」のス
トリング（列）は、特定のハフマン符号長を表さないこ
とに注意されたい。実際に適用されるハフマン符号は、
夫々の応用例に依存する。適当な事象に対して適用され
てよいハフマン符号については、アール・ダブリュー・
ハミングによる「符号化及び情報の理論」（ＩＳＢＮ
０−１３−１３９１３９−９）の第４章６４頁から６８
頁に説明されている。

【００７０】表３に示す符号化のグループ分けは、全体
の符号化効率に対して比較的わずかな影響力しか持たな
い。しかしながら、必要となるハフマン符号化表が極め
て小さなものでよく、これによってハードウエアのコス
トが縮小できることを意味している。特に２８８個のハ
フマン符号を含む表が必要であったのと比較して、わず
か９＋６＝１５個の基本ハフマン符号がハフマン符号化
表に必要であるのみである。ハフマン符号は、符号の各
グループのベースを指定するポインタとして使用され、
２進コードがこのポインタに対するオフセット（偏差）
として作用する。

【００７１】非相関化された画像の異なる分割画像又は
分割画像の組に対しては、異なるハフマン符号化表を使
用してよい。このハフマン符号化表は、出力シーケンサ
６０の出力端６４に供給される分割画像（又は分割画像
の組）識別子を用いて選択できる。以下に述べる本発明
の別の実施例では、Ｍビットワードの中の各ビット位置
のために個別のビットシーケンス符号化器を用い、夫々
のビットシーケンス符号化器によって形成される個別の
ビットストリームの各々に対して異なるハフマン符号を
使用してもよい。

【００７２】図１２はワードのグループの全てのビット
の出力を示すが、これは常に必要とは限らない。プリコ
ーダ６６による前符号化によって、最も頻繁に変化する
ビットはサンプルワード内の下位ビット位置に在る。従
って、最上位ビット位置は、アクティブビットをなんら
含まない可能性が高い。ＭＳＡＢ検出器６８は、サンプ
ルワードのグループ内の最上位アクティブビットを検出
し、この最上位アクティブビット位置に相当するものを
アドレス発生器７２に供給する。この情報を用いて、ア
ドレス発生器は、最上位アクティブビットが位置してい
るワードグループ内のビット位置からワードグループの
ビットの走査が開始できるようにして、全てのビットを
走査する必要がないようにする。このように、図１２で
は例えば、ワード０のビット位置１１から開始するので
はなく、ワード８のビット位置１０から開始することが
できる。

【００７３】アドレス発生器７２は、ワードグループに
対して走査が開始される位置であるビット位置をヘッダ
挿入器７８に供給する。ヘッダ挿入器７８は、走査が開
始されるビット位置を示すヘッダを、エントロピ符号化
ワードのグループの開始点に挿入し、圧縮データが後に
復元されるときこの情報を使用できるようにする。本例
のように１２ビットのサンプルワードが符号化される場
合は、４ビットのみが走査開始位置を符号化するのに必
要となる。

【００７４】このように、図１０に示すエントロピ符号
化器は、印刷文を左から右へ、上から下へ読むごとく走
査されるビットの連続的ストリングに対して、ビット符
号化を行うことが可能である。符号化されるビットの数
は、グループの長さとヘッダ符号内のビット数とを足し
たものである。ストリング符号化は、１が後に続く０の
連なり（シーケンス）又は０が後に続く１の連なりのビ
ット数を計測することによって行われる。各シーケンス
の長さは、各タイプ（００・・０１又は１１・・１０）
に対し最大長（例えば、００・・０１に対しては２５
６、１１・・１０に対しては３２）が設定されて符号化
される。更に２個の別の符号が付加され、その一方は最
大長のゼロのストリングに対するものであり、他方は最
大長の１のストリングに対するものである。各符号長及
びタイプには、ハフマン・コンマレス符号が与えられ、
この符号は、連なり（ラン）のパターンの代わりに伝送
され又は記録される。連続的な連なりに対し２個の余分
な符号を付加することによって、１又は０の非常に長い
連なりが効率よく符号化される。符号化しようとするべ
きデータの状況に応じて、いずれかの値を変更してもよ
い。あらゆる場合での最小ランレングスは２であり、０
１か１０のシーケンスが考えられる最も短いランとな
る。

【００７５】ビットシーケンス符号化器７４は、メモリ
７０Ａ又は７０Ｂから読み出されたワードグループの全
てのビットに対してランレングス符号化を行う。このこ
とは、ゼロのストリングはランレングス符号化される
が、ゼロでないワードは符号化されずに出力されるとい
う本明細書の始めに述べたデローネとマックの論文にあ
るスキップ符号化法と対照をなすものである。

【００７６】図１４は、図３の伸張装置の中で用いら
れ、相補的なエントロピ復号器２２を示す図であり、図
１０のエントロピ符号化器によって圧縮されたデータを
伸張（圧縮復号）する動作をする。

【００７７】エントロピ復号器の入力端２０にて受信す
る圧縮データは、ヘッダ復号器８０に供給され、符号化
の過程でサンプルワードのグループに対して用いられた
走査開始点を識別するためのヘッダ情報が読み取られ
る。ヘッダ情報はアドレス発生器８２に供給され、圧縮
データはハフマン復号器８４に供給される。ハフマン復
号器８４は、ハフマン符号化器７６の中に組み込まれて
いる表と相補的な関係にあるハフマン復号表を具えてお
り、受信されたハフマン符号に対するビットシーケンス
データを発生する。このビットシーケンス符号は、ビッ
トシーケンス復号器８６がこれを用いて、ビットシーケ
ンスを発生し、これが、メモリ８８Ａ及び８８Ｂに供給
されて走査開始位置情報を用いるアドレス発生器８２の
制御に基いて記憶される。このデータは、メモリ８８に
ビットの形で直列的に記憶され、エントロピ符号化器１
６のメモリ７０Ａ及び７０Ｂのアドレス動作と相補的な
関係にある方法によって、サンプルワードの単位で並列
的にこれらのメモリから読み出される。メモリ８８から
読み出されたデータは、プリコーダ６６と相補的な方法
によってレコーダ９０に記録し、２の補数符号化サンプ
ルワードを再発生させ、これを逆量子化器２４に供給す
る。逆量子化器２４は、量子化器１４の量子化表と相補
的な関係にある逆量子化表を具えている。

【００７８】図１５は、非相関化器１２と相補関係にあ
る補間器２６の例を示す。補間器２６は非相関化器１２
と構成及び動作において鏡像をなし、第１フィールドメ
モリ（ＦＳ）９２、入力シーケンサ９４、垂直フィルタ
段９６、中間フィールドメモリ（ＦＳ）９８、転換シー
ケンサ１００及び水平フィルタ段１０２を有する。各垂
直及び水平フィルタ段は、図４の点線３６の右側部分の
樹状構造のように構成する。復元された伸張補間ビデオ
画像は、出力端２８から出力される。

【００７９】以上、データの圧縮をいっそう効率的に行
うことのできる圧縮及び伸張装置の例を説明してきた。
添付図を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明して
きたが、本発明はこれらの実施例に厳密に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に定義するような本発明の
要旨に沿って当業者により様々な変更、変形をすること
が可能である。

【００８０】上述の実施例は、左から右、上から下へと
印刷文を読み出すように走査される連続ビットストリン
グに対してビット符号化を行うものであった。しかし、
別の走査パターン、例えばジグザグ走査パターンを採用
することも可能である。符号化されるビットの数は、グ
ループ長及びヘッダ符号内に含まれるビット数を加算し
たものである。ヘッダ符号は、走査開始位置及びサンプ
ルワードの符号化の詳細に関する情報、例えば、アクテ
ィブビットの数及び（又は）完全に符号化されたビット
の位置を識別するための情報を含むことができる。

【００８１】上述の実施例では、ストリング符号化は１
が後に続く０のシーケンス又は０が後に続く１のシーケ
ンスのビット数を計測することによって行われた。各シ
ーケンスの長さは、各タイプ（００・・０１又は１１・
・１０）に対し最大長（例えば００・・０１に対しては
２５６、１１・・１０に対しては３２）が設定されて符
号化された。最大ランレングスは、夫々の応用例に応じ
て選択できる。その応用例の必要に応じて別の符号の組
を選択してもよいことに注意されたい。

【００８２】上述の実施例では、ワードグループのビッ
トストリーム最終ビットが完全に符号化されていないと
き終了コード（termination code）が与えられた。しか
し、その代わりに、サンプルワードの連続するグループ
のビットストリームを連結させて１つのグループから次
のグループへと符号化を繰越してもよい。

【００８３】上述の実施例は、各符号長及びタイプにハ
フマン・コンマレス符号が付与され、この符号がランパ
ターンの代わりに伝送されあるいは記録されるものであ
った。しかし、別のコンマレス符号を採用してもよい。

【００８４】上述の実施例では、１個のビットシーケン
ス符号化器がメモリ７０Ａ又は７０Ｂからの単一のビッ
トストリームを受信した。しかし、この代わりに２個以
上のビットストリーム符号化器を並列に設け、各々がサ
ンプルワードのビット位置の小さい組からデータを受信
してもよい。

【００８５】実際に、本発明の代替実施例としては、ワ
ード内の各ビット位置に対して１個のビットストリーム
符号化器を設けてもよい。このように、Ｍビットのサン
プルワードに対して、Ｍビットストリーム符号化器を設
け、夫々が各ビット位置におけるビットストリームを符
号化することもできる。Ｍビットストリーム符号化器
は、連続するワードのビットを並列に符号化する。

【００８６】このような実施例は、例えば、圧縮データ
が所定最大サイズのブロックに記録されるデジタル・ビ
デオテープレコーダ・システムに用いて特に好適であ
る。圧縮データブロックにおけるオーバフロー（あふ
れ）を回避するために、各サンプルワードの符号化過程
で試験を行い、ブロックがオーバフローを起こしていな
いかどうかを確かめてもよい。オーバフローの場合、そ
のブロックを先行するサンプルワードの符号化で終了さ
せてもよい。このような場合、最後のサンプルワードに
て完全に符号化されなかった各ビットストリングに対し
て、図１３のステップＳ１１（０）について説明したよ
うな終了ストリングを採用する必要があるであろう。

【００８７】ヘッダは各圧縮データブロックに設けるこ
とが望ましい。ブロックに関するヘッダは、ＭＳＡＢ検
出器６８によって検出されるＭＳＡＢを識別するための
第１符号と、ビットストリングが完全に符号化された最
終サンプルワードにおけるビット位置を示す第２符号と
を含むことが好ましい。第１符号は、アクティブビット
が見い出されるビット位置のみを圧縮符号化することを
可能にし、第２符号は、ブロックの最終サンプルワード
を後続する復号器が識別できるようにする。完全に符号
化されるサンプルワードが存在しないときは、無効ビッ
ト位置（例えば１２）を示す値を符号化し、これを第２
符号とする。このようにすると、例えば図１２に示すよ
うに、符号化された最終ワードがワード２２であると
き、ビット位置３は完全に符号化され、ビット位置３が
ヘッダ内で識別されるであろう。しかし、ワード２３で
は、完全に符号化されるビット位置が存在しないため、
値１２がヘッダにて識別されるであろう。１２ビットの
サンプルワードに対しては、８ビットのヘッダで十分で
あり、このうち４ビットがＭＳＡＢを識別するために用
いられ、残りの４ビットが最終ワードの完全に符号化さ
れたビットストリームの位置を識別するために用いられ
る。

【００８８】エラーの影響を受け易い圧縮データに対し
て記憶媒体を用いるような応用例に本発明を用いるとき
は、エラー訂正技法を用いてもよい。例えば、圧縮処理
装置のヘッダ挿入器を既知の方法にて使用し、エラー訂
正データを圧縮データブロックに付加し、記憶させても
よい。対応する伸張処理装置のヘッダ読み取り器を既知
の方法によって使用し、記憶されているエラー訂正情報
に基づいてエラー訂正を試みてもよい。既知のエラー隠
ぺい（修整）技法も適用可能である。

【００８９】更に、本発明は成分ごとにビデオ画像を処
理する場合において説明してきたが、本発明は画像デー
タが複合ビデオ信号である場合の画像処理装置に対して
も適用可能である。

【００９０】本発明は、画像データの圧縮と伸張のため
の装置に関連して説明してきたが、本発明はその他の形
式のデータを圧縮伸張するための装置にも適用可能であ
る。

【００９１】

【発明の効果】本発明によれば、圧縮符号化の処理がビ
ット単位ではなく、データワードグループに対するピッ
クアップストリームを発生して行われるので、ハードウ
ェアを用いて高い処理周波数条件に適合させることが容
易になる。また、本発明によれば、従来のようなスキッ
プ走査法を用いないため、ランレングス符号化を行うモ
ードと、符号化を行わずにワードのビットを出力するモ
ードとの間で絶え間なく切り換える必要がない。このた
め、ハードウェアによる構成が簡単で済む。更に、本発
明によれば、データワードグループ内の最上位アクティ
ブビットの位置を識別し、このビット位置を特定するヘ
ッダを発生し、Ｎ個のデータワードから最上位アクティ
ブビット位置に等しいか、又はそれにより下位の位置に
あるビットのみを出力するようにしたので、データワー
ドの全ビットを出力する必要がなく、符号化効率がよく
データ圧縮度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のデータ圧縮技法におけるデータサンプル
の走査方法を示す図である。

【図２】データ圧縮装置の概略を示すブロック図であ
る。

【図３】相補的なデータ伸張装置の概略を示すブロック
図である。

【図４】サブバンド符号化装置の概略を示すブロック図
である。

【図５】高次のサブバンド符号化装置の概念を示す図で
ある。

【図６】２次元サブバンド非相関化器の例を示すブロッ
ク図である。

【図７】周波数分離されたビデオ信号の例を示す図であ
る。

【図８】ＡＣ空間周波数成分のサブバンド走査順序を示
す図である。

【図９】図２の量子化器に用いる量子化マトリクスの例
を示す図である。

【図１０】本発明に用いるエントロピー符号化器の例を
示すブロック図である。

【図１１】サンプルの確率分布関数を示すグラフであ
る。

【図１２】本発明によるデータサンプルの走査方法を示
す図である。

【図１３】ランレングス符号化器の動作を説明するため
のフローチャートである。

【図１４】図１０のエントロピー符号化器と相補的関係
にあるエントロピー復号器の例を示すブロック図であ
る。

【図１５】２次元サブバンド補間器の例を示す図であ
る。

【符号の説明】

６６データ前処理手段６８〜７４ビットストリーム発生手段（ランレングス
符号化手段）７０グループ画定手段７２アドレス発生手段７４シーケンス手段７６コンマレス符号化手段８０ヘッダ復号手段８４，８６ランレングス復号手段８２，８８データワード再発生手段

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 7/30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍを２以上の正の整数として、Ｍビット
のデータワードを圧縮するためのデータ圧縮装置であっ
て、ａ）各Ｍビットのデータワードの対応するビット位置か
らの、連続するビットより成るビットストリームの組を
発生するビットストリーム発生手段を具え、該ビットス
トリーム発生手段は、Ｎを２以上の正の整数としてＮ個
のデータワードのグループを画定するグループ画定手段
と、該Ｎ個のデータワードのグループのビットをビット
ストリームの組として出力するシーケンス手段とを具
え、各ビットストリームは、上記Ｎ個のデータワードの
各ビット位置と関連し、各データワードの該ビット位置
からのＮ個のデータビットのシーケンスから成り、ｂ）上記シーケンス手段の出力を受信し、上記ビットス
トリームの組をランレングス符号化するランレングス符
号化手段を更に具えるデータ圧縮装置。
【請求項２】上記シーケンス手段は、データワードの
グループ内の最上位アクティブビットのビット位置を識
別し、該最上位アクティブビット位置に相当する情報を
含むヘッダを上記グループに対して発生するとともに、
上記Ｎ個のデータワードの最上位アクティブビット位置
に等しいか又はそれより下位のビット位置のビットのみ
を出力する手段を含む請求項１の装置。
【請求項３】上記シーケンス手段は、各ビット位置の
出力に対し同一順序にてＮ個のデータワードに関するビ
ットを出力する請求項１の装置。
【請求項４】上記グループ画定手段は、Ｎ個のデータ
ワードのグループを記憶するためのメモリ手段を含み、
上記シーケンス手段は、上記メモリに記憶されたデータ
ワードの各ビットのアドレスを指定してビットストリー
ムの組を出力するためのアドレス発生手段を含む請求項
１の装置。
【請求項５】上記グループ画定手段は、Ｎ個のデータ
ワードから成る別のグループを記憶するための第２のメ
モリ手段を具え、上記シーケンス手段は、上記第２のメ
モリ手段にデータワードの後続するグループが記憶され
るときに、前に記憶されたデータワードのグループに関
するビットストリームを出力するように上記第１のメモ
リ手段をアドレスし、データワードの後続するグループ
が上記第１のメモリ手段に記憶されるときに、前に記憶
されたデータワードのグループを出力するように上記第
２のメモリ手段をアドレスする、交互アドレス手段を含
む請求項４の装置。
【請求項６】上記シーケンス手段は、相互に連結され
た後続のデータワードのグループに関するビットストリ
ームを順次出力する請求項５の装置。
【請求項７】上記シーケンス手段は、相互に連結され
た各ビット位置に対する上記ビットストリームと連続す
るビットストリームを発生する請求項１の装置。
【請求項８】上記シーケンス手段は、Ｎ個のデータワ
ードのビットを、ビットの重要度が下がる順序で出力す
る請求項７の装置。
【請求項９】上記ビットストリーム発生手段は、複数
のビットストリームを出力する並列シーケンス手段から
成り、該ビットストリームの各々は、上記データワード
内のＭビット位置の少なくとも１個と対応するととも
に、各データワードのビット位置からの一連のデータビ
ットから成り、上記ランレングス符号化手段は、複数の
ランレングス符号化器から成り、該ランレングス符号化
器の各々は、上記複数のビットストリームの１つを夫々
受信して符号化する請求項１の装置。
【請求項１０】Ｍ個の並列シーケンス手段を具え、そ
の各々が上記データワードのＭビット位置の各１個と夫
々対応するビットストリームを出力する請求項９の装
置。
【請求項１１】圧縮データブロックの最大サイズが固
定されており、上記シーケンス手段が、最終データワー
ドでの圧縮データブロックのオーバフローを回避するよ
うにデータワードの符号化を終了させるとともに、該最
終データワードの完全に符号化されたビット位置を表す
ヘッダを発生する手段を含む請求項１０の装置。
【請求項１２】上記ランレングス符号化手段は、上記
ビットストリームにおいて、第１の最大ストリング長が
あることを前提として、第２のビット値によって終了す
る第１のビット値の第１ストリングを計数するととも
に、第２の最大ストリング長があることを前提として、
第１のビット値によって終了する第２のビット値の第２
ストリングを計数するストリングカウント手段と、上記
第１及び第２の最大ストリング長並びに考えられる各第
１ストリング長及び考えられる各第２ストリング長に対
してビットストリング符号を符号化するストリング符号
化手段とを具え、これにより、上記ランレングス符号化
手段が順次検出されるビットストリームに対して一連の
ビットストリング符号を出力する請求項１の装置。
【請求項１３】上記ランレングス符号化手段は、上記
シーケンス手段から出力されるデータワードのグループ
に対して上記ビットストリームの総ビット数を累算する
グループカウント手段と、上記第１及び第２の最大スト
リング長並びに考えられる第１及び第２のストリング長
に対するランレングス符号の中から選択された所定のラ
ンレングス符号を適用するために、上記シーケンス手段
によってデータワードのグループにおける最後のビット
が出力されたとき、上記グループカウント手段に応答す
ると共に、符号化が特に定められていないシーケンス手
段からのビットストリングにも応答するグループ終了手
段とを含む請求項１２の装置。
【請求項１４】上記ランレングス符号化手段の出力を
受信し、上記ランレングス符号に対してコンマレス符号
化を適用するコンマレス符号化手段を具える請求項１の
装置。
【請求項１５】上記コンマレス符号化手段は、考えら
れるランレングス符号を発生確率に従ってグループ分け
して登載したハフマン参照表を含む請求項１４の装置。
【請求項１６】所定のマッピングに従って上記データ
ワードの入力データ値をマッピングするデータ前処理手
段を具えた請求項１の装置。
【請求項１７】Ｍを２以上の正の整数として、Ｍビッ
トのデータワードを圧縮するためのデータ圧縮方法であ
って、（ａ）各Ｍビットのデータワードの対応するビット位置
からの連続するビットから成るビットストリームの組
を、（ａ）（ｉ）Ｎを２以上の正の整数としてＮ個のデー
タワードのグループを画定し、（ａ）（ｉｉ）該Ｎ個のデータワードのグループのビ
ットを、上記Ｎ個のデータワードの各ビット位置と関連
し、各データワードの当該ビット位置からのＮ個のデー
タビットのシーケンスから成るビットストリームの組と
して出力することにより発生し、（ｂ）上記ビットストリームの組をランレングス符号化
して上記Ｍビットのデータワードの上記ビットをランレ
ングス符号化するステップから成るデータ圧縮方法。
【請求項１８】上記ステップ（ａ）（ｉｉ）は、デー
タワードのグループ内の最上位アクティブビットのビッ
ト位置を識別すること、上記最上位アクティブビット位置を特定する情報を含む
ヘッダを上記グループのために発生すること、上記Ｎ個のデータワードの最上位アクティブビット位置
に等しいか又はそれより下位のビット位置のビットのみ
を出力することの各ステップを含む請求項１７の方法。
【請求項１９】上記ステップ（ａ）（ｉｉ）は、各ビ
ット位置出力に対し同一順序にて上記Ｎ個のデータワー
ドに関するビットを出力することを含む請求項１８の方
法。
【請求項２０】上記ステップ（ａ）（ｉ）は、Ｎ個の
データワードを記憶することを含み、上記ステップ
（ａ）（ｉｉ）は、上記メモリに記憶されたデータワー
ドの各ビットに対するアドレスを発生してビットストリ
ームを出力することを含む請求項１７の方法。
【請求項２１】上記ステップ（ａ）（ｉ）は、Ｎ個の
データワードから成る別のグループを記憶することを含
み、上記ステップ（ａ）（ｉ）においてデータワードの
１グループを記憶する動作は、上記ステップ（ａ）（ｉ
ｉ）において前に記憶されたデータワードのグループを
出力することと同時に行われる請求項２０の方法。
【請求項２２】上記ステップ（ａ）（ｉｉ）は、デー
タワードのグループに関するビットストリームを相互に
順次連結することを含む請求項２１の方法。
【請求項２３】上記ステップ（ａ）（ｉｉ）は、相互
に連結された各ビット位置に対する上記ビットストリー
ムと連続する直列ビットストリームを発生することを含
む請求項１７の方法。
【請求項２４】上記ステップ（ａ）（ｉｉ）におい
て、Ｎ個のデータワードのビットを、ビットの重要度が
下がる順序で出力する請求項２３の方法。
【請求項２５】上記ステップ（ａ）（ｉｉ）は、各々
が上記データワード内のＭビット位置の少なくとも１個
と対応し、かつ各データワードの当該ビット位置からの
一連のデータビットから成る複数のビットストリームを
並列に発生することを含み、上記ステップ（ｂ）は、上
記複数の並列ビットストリームをランレングス符号化す
ることを含む請求項１７の方法。
【請求項２６】上記ステップ（ａ）（ｉｉ）は、その
各々が上記データワードのＭビット位置の各１個と夫々
対応するＭ個の並列ビットストリームを出力する請求項
２４の方法。
【請求項２７】圧縮データブロックの最大サイズが固
定されており、上記ステップ（ｂ）は、最終データワー
ドにて圧縮データブロックのオーバフローを回避するよ
うにデータワードの符号化を終了させるとともに、該最
終データワードの完全に符号化されたビット位置を表す
ヘッダを発生することを含む請求項２６の方法。
【請求項２８】上記ステップ（ｂ）は、（ｂ）（ｉ）上記ビットストリームにおいて、第１の最
大ストリング長があることを前提として、第２のビット
値によって終了する第１のビット値の第１ストリングを
計数するとともに、第２の最大ストリング長があること
を前提として、第１のビット値によって終了する第２の
ビット値の第２ストリングを計数すること、（ｂ）（ｉｉ）上記第１及び第２の最大ストリング長並
びに考えられる各第１ストリング長及び考えられる各第
２ストリング長とに対してビットストリング符号を符号
化することを含み、連続して検出されるビットストリー
ムに対して一連のビットストリング符号が出力される請
求項１７の方法。
【請求項２９】上記ステップ（ｂ）（ｉ）は、上記シ
ーケンス手段から出力されるデータワードのグループに
対して上記ビットストリームの総ビット数を累算するこ
とを含み、上記ステップ（ｂ）（ｉｉ）は、上記第１及
び第２の最大ストリング長並びに考えられる第１及び第
２のストリング長に対するランレングス符号の中から選
択された所定のランレングス符号によって、データワー
ドのグループにおける最後のビットが出力されたとき、
符号化が特に定められていないビットストリングを符号
化するステップを含む請求項２８の方法。
【請求項３０】上記ステップ（ｂ）は、ステップ
（ｂ）（ｉｉｉ）として、上記ランレングス符号のコン
マレス符号化を更に含む請求項２８の方法。
【請求項３１】上記ステップ（ｂ）（ｉｉｉ）は、考
えられるランレングス符号を発生確率に従ってグループ
分けして登載したハフマン参照表を用いてランレングス
符号に対するコンマレス符号を発生させることを含む請
求項３０の方法。
【請求項３２】所定のマッピングに従って上記データ
ワードの入力データ値をマッピングすることによってデ
ータワードの前処理を行うことを含む請求項１７の方
法。
【請求項３３】請求項１の装置によって圧縮されたデ
ータを伸張するためのデータ伸張装置であって、ｃ）連続するランレングス符号からビットストリームを
発生するためのランレングス復号手段と、ｄ）各Ｍビットデータワードの対応するビット位置にあ
るビットが、上記ビットストリーム内の連続するビット
によって定まる上記ビットストリームから、データワー
ドを発生するデータワード再発生手段とを具えたデータ
伸張装置。
【請求項３４】１つのデータワードグループに関して
圧縮データに付けられた、ヘッダから、上記圧縮データ
を伸張するのに用いる圧縮データ情報を復号するヘッダ
復号手段を具える請求項３３の装置。
【請求項３５】請求項１７の方法によって圧縮された
データを伸張するためのデータ伸張方法であって、（ｃ）連続するランレングス符号からビットストリーム
を発生すること、及び（ｄ）各Ｍビットデータワードの
対応するビット位置にあるビットが、上記ビットストリ
ーム内の連続するビットにより定められる上記ビットス
トリームから、データワードを発生することを含む請求
項１７のデータ伸張方法。
【請求項３６】１つのデータワードグループに関して
圧縮データに付けられたヘッダから、上記圧縮データを
伸張するのに用いる圧縮データ情報を復号することを含
む請求項３５の方法。