JPH08242175A - 復号化方法 - Google Patents

復号化方法

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JPH08242175A
JPH08242175A JP7283211A JP28321195A JPH08242175A JP H08242175 A JPH08242175 A JP H08242175A JP 7283211 A JP7283211 A JP 7283211A JP 28321195 A JP28321195 A JP 28321195A JP H08242175 A JPH08242175 A JP H08242175A
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Fumitaka Ono
文孝 小野
Shigenori Kino
茂徳 木野
Masayuki Yoshida
雅之 吉田
Tomohiro Kimura
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Sとして一定値を用いると特にSが大きく、
正規化されたAi-1 が相対的に小さいときには問題があ
った。 【解決手段】 符号化信号の復号化にあたり、出現確率
の高いシンボルである優勢シンボルと出現確率の低いシ
ンボルである劣勢シンボルとを、前シンボルまでの数線
上の範囲(Ai-1 )及び劣勢シンボルの数線上の所定範
囲情報(S)にもとづいて、数線上の所定の範囲に対応
させ、その数線上の範囲対応結果と入力される符号化信
号から復号信号を出力する復号化方法において、優勢シ
ンボルと劣勢シンボルとの数線上の範囲を比較する第1
のステップと、この第1のステップの比較結果にもとづ
き、数線上の劣勢シンボルの範囲が数線上の優勢シンボ
ルの範囲を越えないように数線上の劣勢シンボルの範囲
と優勢シンボルの範囲を制御する第2のステップとを備
え、制御された範囲に基づき復号を行うことを特徴とす
る復号化方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は画像情報などの復
号化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】マルコフ情報源の符号化についてはシン
ボル系列を数直線上で0.0から1.0迄の間に写像し
その座標を例えば2進表示したものを符号語として符号
化する数直線表示符号化方式が知られている。第2図は
その概念図であり、簡単のために2値情報源としシンボ
ル“1”の出現確率をr、“0”の出現確率を1−rと
した無記憶情報源を示している。出力系列長を3とする
と、右端のC(000)〜C(111)のそれぞれの座
標を2進表示し、区別のつく桁迄で打切ってそれぞれの
符号語とすれば受信側では送信側と同様の過程を終わる
ことにより復号が可能である。
【0003】このような系列では第i時点でのシンボル
系列のマッピング範囲Ai 、その小さい方の座標はCi
は、出力シンボルai が0の時(優勢シンボル:以下M
PSという)
【0004】
【数1】
【0005】
【数2】
【0006】出力シンボルai が1の時(劣勢シンボ
ル:以下LPSという)
【0007】
【数3】
【0008】
【数4】
【0009】となる。
【0010】また、An overview of t
he basic principles of th
e Q−Coder adaptivebinary
arithmetic coder(IBM joun
al of Reserchand Developm
ent VOL.32 No.6 NOV.1988)
に記載されているように、掛算等の演算回路を減らすた
めに、rAi-1 を必ずしも演算せずに、複数個の固定値
を用意しその中からある値を選択することが考えられて
いる。
【0011】すなわち、前述の式のrAi-1 をSとおく
と、ai =0の時
【0012】
【数5】
【0013】
【数6】
【0014】ai =1の時
【0015】
【数7】
【0016】
【数8】
【0017】となる。
【0018】ただし、この場合Ai-1 はシンボルの逐次
出力にしたがって逐次小さくなってゆくのでSも逐次小
さくする必要があり、演算精度を保つためにAi-1 を2
のべき乗倍する(以下正規化するという)ことが必要と
なり、実際の符号語では、上記固定値は常に同じである
ものとし、演算時に2のべき乗分の1(即ち2進数のシ
フト)することで処理している。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】さて、上記したように
Sとして一定値を用いると特にSが大きく、正規化され
たAi-1 が相対的に小さいときには問題があった。
【0020】以下にその例を示す。Ai-1 が0.5を若
干越えていたとするとai がMPSの時のAi は極めて
小さくなりai がLPSの時の範囲Sより小さくなるこ
とがある。即ち本来MPSの方の出現確率の方が高いに
もかゝわらずMPSに割り当てられる領域がLPSに割
り当てられる領域より小さくなるわけでありこれは復号
化効率の低下につながる。仮に必ずMPSに割り当てら
れる領域がLPSに割り当てられる領域より大であるよ
うにするとAi-1 >0.5よりSは0.25以下とする
必要が生じる。従ってS=0.25とすると、前シンボ
ルの範囲Ai-1が1.0の時はr=0.25となり、A
i-1 が0.5に近い時はほぼr=0.5となるため、結
局、復号化の上ではLPSの出現比率が1/4から1/
2の間で変動すると考えていることになりこの変動幅を
少なくできれば出現比率に応じた領域割当ができ復号化
効率の向上が期待できる。本発明は上記のような問題点
を解消するためになされたもので特にLPS(劣勢シン
ボル)の出現比率が1/2に近い場合に効率向上が著し
い。
【0021】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
わる復号化方法は、優勢シンボルと劣勢シンボルとの数
線上の範囲を比較する比較手段と、この比較手段の比較
結果にもとづき、劣勢シンボルの範囲が優勢シンボルの
範囲を越えないように数線上の劣勢シンボルの範囲と優
勢シンボルの範囲とを制御する制御手段を備えたもので
ある。
【0022】また、この発明の請求項2に係わる復号化
方法は、優勢シンボルに割り当てる数線上の範囲と所定
値とを比較する第1のステップと、優勢シンボルに与え
られる範囲が数線上で所定値を下回る場合、優勢シンボ
ルの範囲の所定値を下回る値の半分の値を劣勢シンボル
の範囲から優勢シンボルの範囲に移すように優勢シンボ
ルと劣勢シンボルとの数線上の範囲を制御する第2のス
テップとを備える。
【0023】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施例を示す
ものである。1は加算器であり直前のオフセット演算部
3の出力に、入力されるSの値を加えてLPSの上位ア
ドレスを算出する。この値を0.5と比較するのが2の
比較器である。もし0.5以下であり発生シンボル優勢
シンボル(MPS)であれば3のオフセット演算部の処
理は上記Sの加算でとどまる。同様に2の比較器で0.
5以下と判断され、発生シンボルが劣勢シンボル(LP
S)であればベース演算装置4でベース演算を行いベー
ス座標を符号として出力する。またSの値から正規化す
る(有効範囲を0.5〜1.0にする)ために必要な倍
数(2n 倍)を求めそれをシフト桁数として出力するの
が5のシフト桁数演算部である。
【0024】次に2の比較器で0.5(10進)をこえ
ると判断された時は6のLPS上位アドレス補正器でL
PSの上位アドレスが補正されMPS或いはLPSであ
るかに基いて4でベース演算、5でシフト桁数演算を行
い、ベース座標とシフト桁数を出力する。上述のよう
に、入力されるSの値を加えられて算出されたLPSの
上位アドレスが0.5をこえるということは、数直線上
の劣勢シンボルの範囲が、数直線上の優勢シンボルの範
囲を越えている場合がある。尚、出力された符号語は加
算レジスタにおいて加算されて符号語となる。またシフ
ト桁数は次に出力される符号語を加える位置を何桁シフ
トするかを示している。上記の処理をより正確に表現す
るために第3図及び第4図に符号化と復号化のフローチ
ャートを掲げる。いずれもSを1/2のべき乗に選んだ
場合を示している。
【0025】次に具体的な符号化例を示す。第5図で座
標は2進表示されているとする。Sは1/8もしくは1
/4とする。マルコフ情報源でマルコフ状態から最初S
=1/8が知られているとする。この時.000から.
001に1(LPS)がわりあてられ、.001から
1.000に0(MPS)がわりあてられる。さて0シ
ンボルが発生したとすると.001から1.000に範
囲が限定される。この時オフセットは.001となる。
次のシンボルについては1の出現確率からS=1/4を
用いることが送受信共に知られているので.001か
ら.011に1が割りあてられる。ここで0が出現する
と数直線の範囲は.011から1.000に変化する。
次にS=1/4とするとLPSの割当範囲の上限が.0
11+.01=.101で0.1(10進で0.5)を
こえるので0.1をこえた分を半分にする補正を行う
と.1001となる。
【0026】ここでLPSが出現しておりLPSの領域
の大きさは.1001−.011=.0011であるの
で次に22 倍すれば0.1(10進で0.5)をこえ
る。従ってシフト桁数は2となる。ベースは.1001
−.01=.0101でありこの値を符号語として出
す。新しいオフセットは.011−.0101=.00
01を2桁シフトするので0.01となる。次にS=1
/8として.01+.001=.011が0と1の境め
となる。
【0027】ここで0が発生するとオフセットは.01
1に上がる。ここでS=1/4とすると.011+.0
1=0.101>0.1で0.1をこえるので0.1を
こえた分を半分にすると.1001となる。シンボルが
0であると0の領域は0.1を割るのでベース値.10
00に対応する1000を符号語出力として出して2倍
に正規化する必要がある。.1000がベースなので新
しいオフセットは(0.1001−0.1)の21 倍で
0.001となる。次の状態はS=1/8でありMPS
が出現したとするオフセットは0.001+0.001
=0.010となる。更に次の状態はS=1/4とする
と1(LPS)が出現すればオフセット値.0100が
符号語として出力される。
【0028】最終的な符号語としては以上出された符号
語とシフト桁をもとに演算されたものとなる。(図5下
に示す)
【0029】なおSの値としては1/2,1/4,1/
8など1/2のべき乗となる値のセットから選択するよ
うにするとMPSの割当領域が正規化数直線上で0.5
を下回る場合の修正によりSの値が変動しても正規化の
ための2のべき乗倍数は不変であるので都合が良い。
【0030】さて、上記した方式に従い0(MPS)と
1(LPS)に領域を与えるとSの値とSが決まった時
のLPSの想定出現比率rの関係は
【0031】
【数9】
【0032】となる。
【0033】従ってS=1/2ならr≡1/2となり安
定している。
【0034】また S=1/4なら
【0035】
【数10】
【0036】である。
【0037】一方従来通りSを固定とするとLPSの想
定出現比率rは
【0038】
【数11】
【0039】S=1/2なら
【0040】
【数12】
【0041】S=1/4なら
【0042】
【数13】
【0043】となる。即ちrの変動範囲は従来方式の方
が大きいため本提案方式の方が効率が良いこととなる。
【0044】発明の実施の形態1.次に具体的な復号化
例を第4図及び第5図にもとづいて説明する。第5図で
座標は2進表示されているとする。Sは1/8もしくは
1/4とする。マルコフ情報源でマルコフ状態から最初
S=1/8が知られているとする。この時.000か
ら.001に1(LPS)がわりあてられ、.001か
ら1.000に0(MPS)がわりあてられる。
【0045】さて、符号語.011・・・・と境界.0
01を比較すると符号語≧境界であり符号語は0シンボ
ルの領域であるので0シンボル(MPS)が復号化さ
れ、.001から1.000に範囲が限定される。すな
わちオフセットは.001となる。次のシンボルについ
ては1の出現確率からS=1/4を用いることが送受信
共に知られているので.001から.011に1が割り
あてられる。ここで符号語.011・・・・と境界.0
11を比較すると符号語≧境界であり符号語は0の領域
であり、0シンボルが復号化される。
【0046】次に、数直線の範囲は.011から1.0
00に変化する。次にS=1/4とするとLPSの割当
範囲の上限が.011+.01=.101で0.1(1
0進で0.5)をこえるので0.1をこえた分を半分に
する補正を行うと.1001となる。
【0047】ここで、符号語.011・・・・と境界.
1001を比較すると、符号語<境界であり、符号語は
1の領域で1(LPS)が復号される。すなわち、LP
Sが出現しておりLPSの領域の大きさは.1001
−.011=.0011であるので次に22 倍すれば
0.1(10進で0.5)をこえる。従ってシフト桁数
は2となる。ベースは.1001−.01=.0101
でありこの値を符号語から引く。引いた結果は、.00
10100・・(=.0111100・・−.010
1)である。
【0048】新しいオフセットは.011−.0101
=.0001を2桁シフトするので0.01となる。
【0049】また、符号語も.0010100・・を2
桁シフトするので、.10100・・である。次にS=
1/8として.01+.001=.011が0と1の境
めとなる。ここでまず、符号語.10100・・・・と
境界.011とを比較すると符号語>境界であり、符号
語は0の領域と判定される。ここで0が復号されたので
オフセットは.011に上がる。次にS=1/4とす
る.011+.01=0.101>0.1で0.1をこ
えるので0.1をこえた分を半分にすると境界は.10
01となる。
【0050】ここで、符号語.10100・・と境界.
1001とを比較すると符号語>境界であり符号語は0
の領域である。したがって、ここで0を復号化する。次
にこの0の領域は0.1を割っているのでベース値.1
000に対応する1000を符号語から減算すると共に
2倍に正規化する(1桁シフトする)必要がある。
【0051】.1000がベースなので新しいオフセッ
トは(0.1001−0.1)の21 倍で0.001と
なる。符号語からもこの値を引くとその結果は.001
0・・(=.10100・・−.1000)である。1
桁シフトすれば.010・・である。
【0052】次の状態はS=1/8であり、境界は0.
001+0.001=0.010である。符号語.01
0・・と境界.010とを比較すると符号語≧境界であ
り符号語は0の領域である。更に次の状態ではS=1/
4とすると境界は0.010+0.01=0.1であ
る。
【0053】ここで、符号語.010・・と境界.10
0とを比較すると、符号語<境界であり、符号語は1の
領域であり、1が復号される。以下同様に復号が行われ
る。
【0054】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば数線符号
化に於いてLPSに割当てられる領域をよりLPS出現
確率に応じて制御できるためより効率の良い復号化を実
現できる効果がある。
【0055】なお、多値情報源はツリー展開により容易
に2値情報源に変換できるので、本発明が多値情報源に
適用できることはいう迄もない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施例による符号化装置を示す
図。
【図2】 数直線符号化の概念を示す従来図。
【図3】 本発明の一実施例における符号化フローチャ
ート図。
【図4】 本発明の一実施例における復号化フローチャ
ート。
【図5】 本発明の一実施例における動作例である。
【符号の説明】
1 加算器、2 比較器、3 オフセット演算装置、4
ベース演算装置、5シフト桁数演算装置、6 上位ア
ドレス補正装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 智広 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株式 会社通信システム研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 符号化信号の復号化にあたり、出現確率
    の高いシンボルである優勢シンボルと出現確率の低いシ
    ンボルである劣勢シンボルとを、前シンボルまでの数線
    上の範囲(Ai-1 )及び劣勢シンボルの数線上の所定範
    囲情報(S)にもとづいて、数線上の所定の範囲に対応
    させ、その数線上の範囲対応結果と入力される符号化信
    号から復号信号を出力する復号化方法において、 優勢シンボルと劣勢シンボルとの数線上の範囲を比較す
    る第1のステップと、 この第1のステップの比較結果にもとづき、数線上の劣
    勢シンボルの範囲が数線上の優勢シンボルの範囲を越え
    ないように数線上の劣勢シンボルの範囲と優勢シンボル
    の範囲を制御する第2のステップとを備え、制御された
    範囲に基づき復号を行うことを特徴とする復号化方法。
  2. 【請求項2】 符号化信号の復号化にあたり、出現確率
    の高いシンボルである優勢シンボルと出現確率の低いシ
    ンボルである劣勢シンボルとを、前シンボルまでの数線
    上の範囲(Ai-1 )及び劣勢シンボルの数線上の所定範
    囲(S)にもとづいて、数線上の所定の範囲に対応さ
    せ、その数線上の範囲対応結果と入力される符号化信号
    から復号信号を出力する復号化方法において、 優勢シンボルに割り当てる数線上の範囲と所定値とを比
    較する第1のステップと、 優勢シンボルに与えられる範囲が数線上で所定値を下回
    る場合、優勢シンボルの範囲の所定値を下回る値の半分
    の値を劣勢シンボルの範囲から優勢シンボルの範囲に移
    すように優勢シンボルと劣勢シンボルとの数線上の範囲
    を制御する第2のステップとを備え、制御された範囲に
    基づき復号を行うことを特徴とする復号化方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7209593B2 (en) 2001-12-18 2007-04-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus, method, and programs for arithmetic encoding and decoding

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7209593B2 (en) 2001-12-18 2007-04-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Apparatus, method, and programs for arithmetic encoding and decoding

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