JPH09246992A

JPH09246992A - データ符号化装置およびその方法ならびにデータ復号化装置およびその方法

Info

Publication number: JPH09246992A
Application number: JP5520496A
Authority: JP
Inventors: Masaichi Isomura; 政一礒村
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-03-12
Filing date: 1996-03-12
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】符号化効率を向上させると共に、マルコフモデ
ル化のためのメモリ容量を削減する。【解決手段】ｎビットレジスタ１１にストアされている
直前のシンボルにより辞書メモリ１２内の辞書を切り換
え、比較器１３により入力シンボルと一致した辞書内の
シンボルが格納されているインデックスを可変長符号化
する。辞書内に存在しないときは、それを示す符号とシ
ンボルそのものを可変長符号化する。辞書は出現したシ
ンボルを辞書内の先頭方向に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチカラー画像
データ等のデータ符号化装置およびその方法ならびにデ
ータ復号化装置およびその方法に関する。そして、さら
に詳細に述べれば、特にマルチカラー画像データ等のデ
ータをロスレスで符号化および復号化する際のインデッ
クス付与の改良ならびにその付与されたインデックスを
利用した符号化装置や復号化装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からパソコンやゲーム機器等では、
マルチカラー画像と呼ばれる画像が使用されている。こ
のマルチカラー画像とは、代表色画像とか限定色画像等
とも呼ばれているもので、図１５に示すように、特定の
色、すなわち特定のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値
を持つ色に対してインデックスを付与し、そのインデッ
クスのデータを利用して、１６色や２５６色等の限定さ
れた代表色で表現するようにした画像のことである。

【０００３】このようなマルチカラー画像のデータは、
仮にＲ、Ｇ、Ｂの各色が８ビット（２５６種）で表され
るとしたら、合計２４ビット必要になるのであるが、イ
ンデックスそのものも８ビットで表示するようにしてい
るので、相当な圧縮率となっている。しかし、圧縮はさ
れているが、それでも情報量が多いため、何の工夫もせ
ず、そのままの形で処理すると、メモリ容量が大きくな
り、また通信速度も遅くなり実用的でない。したがっ
て、マルチカラー画像も他の画像データと同様にその圧
縮技術は極めて重要なものとなる。特に、マルチカラー
画像は、その色の数が限定されていることから、ロスレ
スでの符号化および復号化、すなわち可逆的な圧縮技術
が必要とされている。

【０００４】一方、近年、データ圧縮の手法の一つとし
て、エントロピー符号器および復号器を用いた技術が注
目されている。このエントロピー符号化および復号化技
術の一つとして、例えば、算術符号化および復号化の技
術を用いたものがある。この技術の概要は、例えば、特
開昭６２−１８５４１３号公報、特開昭６３−７４３２
４号公報、特開昭６３−７６５２５号公報等に記載され
ている。

【０００５】図１６に、このような技術を用いた従来の
マルチカラー画像の符号化システム５０および復号化シ
ステム６０を示す。この符号化システム５０は、ライン
バッファ５１と、エントロピー符号器５２とを含むもの
である。入力されるインデックスのデータ、すなわちカ
ラー画素データ１００Ａは、ラインバッファ５１および
エントロピー符号器５２へ入力される。このカラー画素
データ１００Ａは、図１７に示すように、いずれもラス
タースキャンされ水平走査順に順次画素データとして入
力される。なお、このインデックスのデータ、すなわち
カラー画素データ１００Ａを作成する方法としては、入
力する色の順番にインデックスを付与する方法が一般的
であり、図２２に示すように、インデックスの番号が近
いもの、例えば「１」と「２」でもその色が大きく異な
ったり、インデックスの番号が遠いもの、例えば「１０
０」と「２００」でもその色は近似している現象が生じ
ている。このような現象を避けるため、特開平５−３２
８１４２に示されるように、色の近いものに連続番号を
付与するようにしたものも現れている。

【０００６】符号化システム５０中のラインバッファ５
１は、参照画素生成手段として、既に入力されたカラー
画素データ１００Ａから、符号化対象画素Ｘに対する参
照画素データＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを作成する（図１７参
照）。すなわち、ラインバッファ５１は、画像をスキャ
ンするときにｎライン（１〜５ライン程度が多い）分の
履歴を記憶しておく。そして、符号化対象画素Ｘのカラ
ー画素データ１００Ａが入力されるごとに、この直前の
画素Ａと、周辺の画素Ｂ，Ｃ，Ｄとからなる一連の画素
データを参照画素データ１１０としてエントロピー符号
器５２へ向けて出力する。

【０００７】このエントロピー符号器５２は、例えば、
算術符号化またはハフマン符号化などの手法を用いて形
成される。そして、参照画素データ１１０を状態信号と
して用い、対象カラー画素データ１００Ａを符号化デー
タ２００に変換出力する。

【０００８】一方、復号化システム６０は、ラインバッ
ファ６１とエントロピー復号器６２を含んで構成され
る。ここにおいて、ラインバッファ６１とエントロピー
復号器６２は、入力される符号化データ２００を符号化
システム５０のラインバッファ５１、エントロピー符号
器５２とは全く逆の手順で復号化し出力するように形成
されている。

【０００９】このようにして、符号化システム５０と、
復号化システム６０とは、互いに全く逆のアルゴリズム
を用いて、カラー画素データ１００Ａを符号化データ２
００に符号化し、さらにこの符号化データ２００をカラ
ー画素データ１００Ｂに復号化して出力することができ
る。したがって、このシステムは、各種用途に幅広く用
いることができる。

【００１０】ところで、このようなシステムでは、カラ
ー画素データ１００Ａの値、すなわちインデックスの番
号が一定の番号付近に偏るとそのデータの圧縮率が向上
する。また、このシステムでは、参照画素データ１１０
を、エントロピー符号器５２、エントロピー復号器６２
の状態信号として使用している。したがって、その状態
数、すなわち、参照画素数を多くとれば、同様にデータ
圧縮率は向上する。すなわち、算術符号化またはハフマ
ン符号化などの手法を用いてエントロピー符号器５２お
よび復号器６２を構成する場合には、０または１のシン
ボルの発生確率に大きな偏りがあると、データの圧縮率
を高めることができる。これは、エントロピー符号化技
術では、発生確率の高い入力データには短い符号化デー
タを割り当て、発生率の低い入力データには相対的に長
い符号化データを割り当てるからである。

【００１１】シンボル、すなわちインデックスの番号の
発生確率の大きな偏りを得るために、従来より、入力デ
ータをいくつかの状態に分類して符号化することが行わ
れている。なぜなら、分類をしないと、良い圧縮率は得
られないからである。例えば、図１６に示す従来の手法
では、ラインバファ５１，６１を用い、参照画素データ
を作成し、これを分類用の状態信号としてエントロピー
符号器５２およびエントロピー復号器６２へ入力してい
る。そして、これらエントロピー符号器５２およびエン
トロピー復号器６２は、前記状態信号を用いることによ
り入力データを分類し、符号化および復号化を行ってい
る。すなわち、参照画素データの各状態の発生確率を計
算し、その発生確率の高い組み合わせのものに短い符号
化データを割り当てている。そして、これによりデータ
の圧縮率を高めている。

【００１２】しかし、前述したエントロピー符号器５２
およびエントロピー復号器６２では、参照画素データの
状態数に対応した数の符号化パラメータテーブルが必要
となる。このため、圧縮率を高めるために参照画素数を
大きくとればとるほど、符号化および復号化のパラメー
タテーブルが大きくなる。このため、エントロピー符号
器５２およびエントロピー復号器６２が大型化かつ高価
となってしまうという問題がある。

【００１３】例えば、カラー画素データ、すなわちイン
デックスの番号を４ビットデータ（１６種）で構成し、
しかも参照画素データ１１０の画素数が４である場合を
想定する。この場合には、符号化および復号化パラメー
タテーブルの状態数は、４画素×４ビット＝１６ビット
分の状態数、すなわち２¹⁶の状態数をとる。このため、
２¹⁶＝６５５３６通りのパラメータテーブルを用意しな
ければならない。このことからも、参照画素を１つ増や
すごとに、その分、符号化および復号化パラメータテー
ブルが極めて大きくなり、エントロピー符号器５２およ
びエントロピー復号器６２を構成するハードウェアが大
型化してしまうことが理解される。しかも、対象画素も
４ビット、すなわち、４プレーンで構成され、各プレー
ンに１ビットずつの信号が割り当てられ、結果として４
ビットで１６通りの値（色）をとるので、パラメータテ
ーブルは６５５３６×１６の大きさを持つテーブルとな
る（図１８参照）。

【００１４】このような問題に対し、対象画素のカラー
シンボル、すなわち色に対応するインデックスの番号の
出現頻度の偏りを計算し、出現頻度順位に対応して、イ
ンデックスの番号を並び替える方法（特開平６−２７６
０４１号）がある。すなわち、これにより出現頻度の高
いものに短い符号化データを割り当て、さらに、圧縮率
を高めている。また、この公開公報には、エントロピー
符号器５２およびエントロピー復号器６２の中に縮退し
た状態数に応じてパラメータテーブルを小さくさせる技
術も開示されている。

【００１５】この特開平６−２７６０４１号公報に示さ
れている状態数を縮退するシステムの特徴は、図１９に
示すように、従来の符号化システム５０や復号化システ
ム６０と同様にエントロピー符号器５２およびエントロ
ピー復号器６２に参照画素データ１１０を状態信号とし
て入力するわけであるが、その入力に際し、その状態信
号１４０を、ラインバッファ５１，６１から出力される
参照画素データ１１０を縮退する状態縮退器５３，６３
によって生成する点にある。

【００１６】この状態縮退器５３、６３は、入力される
参照画素データ１１０を、より少ないビット数の状態信
号１４０に縮退し、対応するエントロピー符号器５２お
よびエントロピー復号器６２へ向け出力するように構成
されている。なお、予測器５４，６４は、それぞれカラ
ーシンボルの出現頻度に基づいてカラー画素データを色
順位に変換するためおよびその逆を行うための色順位テ
ーブル（詳細は特開平６−２７６０４１号参照）をその
メモリーに保有しているものである。

【００１７】なお、縮退とは、縮退後の状態数に、元の
状態を分類する操作である。この分類は、分類後のエン
トロピー（１つのシンボルを表示するための平均情報
量）が最少となるように、その組み合わせを選択して行
う。そして、縮退後の状態数、すなわち、分類された後
の状態数に対して識別ビットを付加する。これが状態信
号１４０である。

【００１８】ところで、状態縮退器５３，６３に用いる
縮退テーブルとしては、参照画素データ１１０のカラー
シンボルの組み合わせパターンと、縮退データとの関係
を特定する縮退テーブルを設定し、この縮退テーブルを
用い、入力される参照画素データ１１０のカラーシンボ
ルの組み合わせパターンを、縮退データに変換出力する
方法がある。

【００１９】図２０には、このような手法を用いて行わ
れる縮退動作の一例が示されている。ここでは、説明を
簡単にするために、図２０（Ａ）に示すよう、符号化対
象画素Ｘに対し、Ａ，Ｂ，Ｃの３つの画素から形成され
るマルコフモデルを参照画素パターンとして用いる場合
を例にとり説明する。

【００２０】参照画素が、図２０（Ａ）に示すように、
３つの画素から構成される場合には、そのカラーシンボ
ルの組み合わせパターンは、図２０（Ｂ）に示すように
５通りとなる。すなわち、３つに画素のカラーシンボル
が全て一致するパターンと、２つのカラーシンボルのみ
が一致する場合に該当する３つのパターンと、全ての画
素のカラーシンボルが異なるパターンの計５つのパター
ンに分類される。

【００２１】したがって、図２０（Ｂ）に示すテーブル
を状態縮退器５３，６３の縮退テーブルとして用いるこ
とにより、本来３つの画素の組み合わせが取りうる２¹²
パターンの状態を、図２０（Ｂ）に示す５つの状態Ｓ１
〜Ｓ５に縮退することができる。このようにすることに
よって、参照画素データ１１０を効果的に縮退し、エン
トロピー符号器５２およびエントロピー復号器６２の状
態数を大幅に少なくすることができる。

【００２２】ところで、このような算術符号化および復
号化の一般的な手法は、既に１画像符号化標準ＪＢＩＧ
（インターナショナルスタンダードＩＳＯ／ＩＥＣ１１
５４４）のｐ２６〜４４およびｐ４４〜ｐ５０に詳細に
述べられているが、ここでは後述する本発明を展開する
際の前提技術として簡単に説明する。

【００２３】図１６に用いられる算術符号型のエントロ
ピー符号器５２の一例を図２１に示す。なお、算術復号
型のエントロピー復号器６２の構成は、エントロピー符
号器５２の構成と実質的に同一であるので、ここではそ
の説明は省略する。

【００２４】このエントロピー符号器５２は、算術演算
部５５と、状態記憶器として機能する発生確率生成手段
５６とを含んで構成される。この発生確率生成手段５６
内には、符号化に必要なシンボル発数確率を決定するた
めに必要な状態パラメータテーブルが書き込まれてい
る。上記の状態パラメータは、入力される状態信号によ
って特定される。そして、この状態信号によって特定さ
れた状態パラメータのテーブルに対し、算術演算部５５
は演算パラメータ更新時のデータを、読出しアドレスと
して出力し、これにより特定される発生確率生成手段５
６のデータが算術演算部５５へ向け出力される。算術演
算部５５は、このようにして入力されるデータに基づ
き、入力される色順位データ１２０を符号化データ２０
０に変換出力する。

【００２５】このように従来の技術は、圧縮率が相当高
くなっているが、データの発生確率の偏りをまだ十分と
らえていないものであるため、理論的圧縮率と比べると
まだかなり低いものとなっている。また、縮退も相当行
われているため、パラメータテーブルも小さくなり、エ
ントロピー符号器５２やエントロピー復号器６２も小型
化しているが、それらは全て参照画素を対象としてお
り、対象画素については予測のための状態分けをしてい
ない。このため、復号化に当たって対象画素が確定する
まで、すなわち、対象画素の各ビットが割り当てられる
各プレーンの最後の値が決まるまでの時間は予測作業に
使われず、復号速度が悪くなっている。

【００２６】このため、本出願人は、図１２に示すよう
に、符号化される対象画素の各ビット、すなわち各プレ
ーンの発生の確率の偏りの存在を利用して、対象画素を
符号化するに際しての圧縮率を従来以上に高めることが
できる装置を創作した。

【００２７】この装置は、図１２に示すように、カラー
画素データ１００Ａを符号化データ２００に圧縮変換す
るデータ符号化装置を示している。このデータ符号化装
置は、カラー画素データ１００Ａを入力し、次のカラー
画素データ１００Ａを符号化する際にその入力されたカ
ラー画素データ１００Ａを第１の状態信号として利用す
るために保存しておくｎビットレジスタ７１と、パラレ
ルデータであるカラー画素データ１００Ａを入力し、シ
リアルデータに変換するためのレジスタを有すると共
に、同期信号となるストローブ信号３００を入力したと
き、カラー画素データ１００Ａがそのレジスタにセット
され、コントローラ７３の指示でビット分解が行われ、
ＭＳＢあるいはＬＳＢから順次そのビットが出力される
パラレル・シリアル変換手段７２と、ストローブ信号３
００を入力し、パラレル・シリアル変換部７２とｎビッ
トレジスタ７１と後述するアドレス生成回路７４とに指
示するコントローラ７３と、パラレル・シリアル変換手
段７２でシリアルデータに変換されたビット信号が入る
たびに過去のビット系列に応じて次のビットを予測する
ためのアドレス番号ＰＢＰを生成するアドレス生成回路
７４と、この第２の状態信号となるアドレス番号ＰＢＰ
と第１の状態信号となるｎビットレジスタ７１からのカ
ラー画素データ１００Ａとが入力する発生確率生成手段
７５と、この発生確率生成手段７５内の予測手段７６お
よびＲＯＭアドレス計算部７７の処理結果に基づきアク
セスされるＲＯＭ７８と、パラレル・シリアル変換手段
７２で変換されたシリアルデータを入力すると共にＲＯ
Ｍ７８の結果を利用して、そのシリアルデータを符号化
データ２００に変換する算術演算部７９とから構成され
る。ここで予測手段７６は、アドレス番号ＰＢＰに応じ
て、次のビットを符号化する際の劣勢シンボル出現確
率、すなわち“１”信号の出現確率を与えるスキュー値
を出力する確率推定テーブル８０を有している。また発
生確率生成手段７５とＲＯＭ７８と算術演算部７９とで
エントロピー符号化手段を構成している。

【００２８】ｎビットレジスタ７１は、発生確率生成手
段７５内の確率推定テーブル８０にｎビットからなる直
前のカラー画素データ１００Ａを送り、その確率推定テ
ーブル８０のいわば上位アドレスを決める。このアドレ
スは、ｎが８ビットの場合、２５６状態となる。なお、
発生確率生成手段７５に入力されるｎビットのカラー画
素データ１００Ａは、上位アドレス１、すなわち第１の
状態信号ＳＸを構成する。

【００２９】一方、確率推定テーブル８０には、下位ア
ドレスを決める第２の状態信号となるアドレス番号ＰＢ
Ｐも入力される。この第２の状態信号の生成について説
明する。まず、パラレル・シリアル変換手段７２が、８
ビットのパラレルデータであるカラー画素データ１００
Ａを後述する演算に必要な１ビット単位のシリアルデー
タに変換する。このパラレルデータとなるカラー画素デ
ータをシリアルデータに変換するというのは、８ビット
のデータを８つのプレーンに割り当てることをいう。す
なわち、例えば８ビットのカラー画素データ１００Ａと
なるデータＸが「００１１０１００」で構成されている
とすると、図１３に示すように、プレーン１のに相当
する部分に「０」を、プレーン２のに相当する部分に
「０」を、プレーン３のに相当する部分に「１」を、
プレーン４のに相当する部分に「１」を、プレーン５
のに相当する部分に「０」を、プレーン６のに相当
する部分に「１」を、プレーン７のに相当する部分に
「０」を、プレーン８のに相当する部分に「０」をそ
れぞれ割り当てることをいう。続く８ビットのカラー画
素データＹについても同様に〜に「０」または
「１」を割り当てる。このように割り当てる作業をパラ
レル・シリアル変換手段７２で行う。

【００３０】しかし、単にこの作業を行うのであればデ
ータを圧縮することはできない。この実施の形態では、
シリアルデータの各ビットを出力するごとに、第２の状
態信号となるアドレス番号ＰＢＰをアドレス生成回路７
４で発生させている。まず、第１の状態信号ＳＸがｎビ
ットレジスタ７１から発生確率生成手段７５に入り、確
率推定テーブル８０の上位アドレスが決まる。その後、
アドレス生成回路７４で生成された第２の状態信号によ
って確率推定テーブル８０のアドレスが確定する。すな
わち、図１４に示すように、直前のカラー画素データ１
００Ａのプレーン８の値が決まると、第２の状態信号と
なるアドレス番号ＰＢＰは「０」となる。この状態は、
圧縮しようとする対象のカラー画素データ１００Ａの８
つのビットはすべて不定で状況としては「０」（＝０
ＳＴＡＴＥ）である。その後、プレーン１の信号が確定
し、その確定信号が“０”であると、ＰＢＰは「１」と
なり、“１”であるとＰＢＰ出力は「２」となる。この
ように第２の状態信号となるアドレス番号ＰＢＰが各プ
レーンの信号が決まるごとに図１４に基づき出力され
る。

【００３１】このアドレス番号ＰＢＰは、発生確率生成
手段７５の予測手段７６に入力され、次のプレーンの信
号を確定する際の場合分けに利用される。例えば、プレ
ーン２の信号を確定するに際しては、プレーン１の確定
信号によるエントリー番号ＰＢＰ、図１４では「１」ま
たは「２」を予測手段７６に入力する。そして、その
「１」または「２」に対応した場合分けをし、次にくる
プレーン２の信号を符号化データ２に変換する際の圧縮
率を高めている。同様にプレーン３の信号を確定する際
は、プレーン１および２で決まってくる４つの状態“０
０”“０１”“１０”“１１”に対してそれぞれＰＢＰ
が「３」「４」「５」「６」と対応しており、仮にプレ
ーン１および２が“１０”であるとするとＰＢＰは
「５」となる。このＰＢＰを予測手段９に入力し、次に
くるプレーン３のビット信号を符号化データに変換する
際に利用している。なお、８ビットの信号の場合、この
ＰＢＰは計２５５通りとなる。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】このように本出願人が
開発した技術は、符号化および復号化される対象画素の
各ビット毎の発生確率の偏りを利用して圧縮するもので
あるため、圧縮率を従来公知の技術以上に高めることが
できるものとなっている。しかしながら、この本出願人
が開発した技術においては、予測手段７６内の確率推定
テーブル８０は、２ⁿ×２ⁿのアドレス空間を持つメモリ
を必要とする。一方、一般的には、符号化および復号化
する単位を大きくすると、すなわちこの場合で言えば、
ｎを大きくすると符号化および復号化の効率が向上す
る。このため、ｎを大きくしたいのであるが、ｎを大き
くすると必要とするメモリが指数関数的に大きくなる。
たとえば、ｎが８のときは約６４KB（２５６×２５５）
という大きなメモリが必要となる。この結果、エントロ
ピー符号化手段やエントロピー復号化手段をＬＳＩ化す
る場合等において、チップサイズが大きくなり、製造コ
ストが増大したり、必要電流が増大する等の問題点が発
生している。

【００３３】本発明は、符号化効率および復号化効率を
向上させながら、メモリ容量を小さくできるデータ符号
化装置およびその方法ならびにデータ復号化装置および
その方法を提供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明では、データとなるシンボルを
入力すると共に、その入力されたシンボル以前に入力さ
れたシンボルのデータを利用して符号化データを生成す
るデータ符号化装置において、以前に入力されたシンボ
ルによる場合分け状態に対応する複数の辞書を有する辞
書メモリを設け、各辞書にシンボルの種類より少ない数
のシンボルを記憶させると共に入力された最新のシンボ
ルを先頭方向に記憶させ、その最新の入力シンボルが保
存されていた場所を示すインデックスをエントロピー符
号化手段によって符号化している。

【００３５】また請求項２記載の発明では、データとな
るシンボルを入力すると共に、その入力されたシンボル
以前に入力されたシンボルのデータを利用して符号化デ
ータを生成するデータ符号化方法において、辞書メモリ
中の辞書を以前に入力されたシンボルによって選択する
選択工程と、各辞書にシンボルの種類より少ない数のシ
ンボルを記憶させる記憶工程と、入力された最新のシン
ボルを先頭方向に記憶させる移動工程と、その最新の入
力シンボルが保存されていた場所を示すインデックスを
符号化するエントロピー符号化工程とを有している。

【００３６】このように、請求項１および２記載のデー
タ符号化装置およびその方法では、入力されるシンボル
を各辞書共通なインデックスに変換し、その変換された
インデックスを符号化している。つまり、変換されたイ
ンデックスは入力されるシンボルより種類が少ないた
め、メモリ容量を大幅に削減できると共に、符号化効率
を向上させることができる。

【００３７】さらに、請求項３記載の発明では、符号化
データを入力すると共にその入力された符号化データ以
前に入力され復号されたデータとなるシンボルを利用し
て符号化データを復号化するデータ復号化装置におい
て、以前に復号されたシンボルによる場合分け状態に対
応する複数の辞書を有する辞書メモリを設け、各辞書に
シンボルの種類より少ない数のシンボルを記憶させると
共に、シンボルの場所を示すインデックスをエントロピ
ー復号化手段によって復号し、そのインデックスに対応
するシンボルを先頭方向に記憶させ、かつそのシンボル
を出力している。

【００３８】また、請求項４記載の発明では、符号化デ
ータを入力すると共にその入力された符号化データ以前
に入力され復号されたデータとなるシンボルを利用して
符号化データを復号化するデータ復号化方法において、
辞書メモリ中の辞書を以前に復号されたシンボルによる
選択する選択工程と、各辞書に上記シンボルの種類より
少ない数のシンボルとそれに対応するインデックスを記
憶させる記憶工程と、上記インデックスを復号化するエ
ントロピー復号化工程と、シンボルの場所を示す復号さ
れた最新のインデックスに対応するシンボルを先頭方向
に記憶させる移動工程と、そのシンボルを出力する出力
工程とを有している。

【００３９】このように、請求項３および４記載のデー
タ復号化装置およびその方法では、復号されるインデッ
クスを各辞書共通なインデックスとし、そのインデック
スを利用して復号化している。つまり、インデックスは
出力されるシンボルの種類より少ないため、メモリ容量
を大幅に削減できる。

【００４０】さらに、請求項５記載の発明では、請求項
１記載のデータ符号化装置において、辞書には、入力さ
れた最新のシンボルに該当するシンボルがない場合に、
その旨を示すエスケープ符号となるインデックスを保有
させると共にそのインデックスもエントロピー符号化手
段によって符号化し、併せてシンボルを符号化するよう
にしている。

【００４１】加えて、請求項６記載の発明では、請求項
２記載のデータ符号化方法において、記憶工程に、入力
された最新のシンボルに該当するシンボルがない場合に
その旨を示すエスケープ符号となるインデックスを記憶
させる工程を設けると共にエントロピー符号化工程にお
いて、そのエスケープ符号となるインデックスも符号化
し、その後に、上記入力された最新のシンボルを符号化
するようにしている。

【００４２】このように、請求項５および６記載のデー
タ符号化装置およびその方法によれば、各辞書共通なイ
ンデックスの中に、符号化しようとするシンボルが無い
場合を示すエスケープ符号を入れ、そのエスケープ符号
と共にシンボルを符号化しているので、辞書中に無いシ
ンボルが入力しても効率良くかつ確実に符号化できる。

【００４３】また、請求項７記載の発明では、請求項３
記載のデータ復号化装置において、辞書には、該当する
シンボルがない場合を示すエスケープ符号となるインデ
ックスを保有させると共に、エントロピー復号化手段に
よって復号された最新のインデックスがエスケープ符号
のとき、エントロピー復号化手段で復号されたシンボル
を出力するようにしている。

【００４４】さらに、請求項８記載の発明では、請求項
４記載のデータ復号化方法において、記憶工程に、該当
するシンボルがない場合を示すエスケープ符号となるイ
ンデックスを記憶させる工程を設けると共に、エントロ
ピー復号化工程において、そのインデックスも復号化
し、その後に、このエントロピー復号化工程で復号され
たシンボルを出力するようにしている。

【００４５】このように、請求項７および８記載のデー
タ復号化装置およびその方法では、各辞書共通なインデ
ックスの中に対応するシンボルが無い場合を示すエスケ
ープ符号を入れ、そのエスケープ符号を復号したとき
は、既に復号されたシンボルを出力するようにしたの
で、辞書中に発生するシンボルの数を少なくしても効率
良くかつ確実にデータを復号化できるものとなる。

【００４６】また、請求項９記載の発明では、請求項１
または５記載のデータ符号化装置において、インデック
スを入力し、シリアルデータに変換する第１パラレル・
シリアル変換手段と、シンボルを入力し、シリアルデー
タに変換する第２パラレル・シリアル変換手段と、シリ
アルデータのビットの入力毎にエントロピー符号化手段
内のアドレス番号を生成するアドレス生成回路とを備
え、アドレス番号を利用して各シリアルデータをエント
ロピー符号化手段によって符号化している。

【００４７】さらに、請求項１０記載の発明では、請求
項２または６記載のデータ符号化方法において、インデ
ックスを入力し、シリアルデータに変換する第１パラレ
ル・シリアル変換工程と、シンボルを入力し、シリアル
データに変換する第２パラレル・シリアル変換工程と、
シリアルデータのビットの入力毎にエントロピー符号化
工程内のアドレス番号を生成するアドレス生成工程とを
備え、アドレス番号を利用して各シリアルデータをエン
トロピー符号化工程によって符号化している。

【００４８】このように、請求項９および１０記載のデ
ータ符号化装置およびその方法では、シリアルデータの
ビットの入力毎にアドレス番号を生成し、そのアドレス
番号を利用して入力されるシリアルデータを符号化して
いるので、対象画素のデータの各ビット毎の発生確率の
偏りを利用でき、圧縮率を向上させることができる。し
かも、インデックス用とシンボル用のそれぞれのパラレ
ル・シリアル変換手段を用意しているので、インデック
ス用のアドレス番号を各辞書共通にし、全体として少な
くすることができる。このため、メモリ容量を減少させ
ることができる。

【００４９】また、請求項１１記載の発明では、請求項
３または７記載のデータ復号化装置において、エントロ
ピー復号化手段によって復号されたシリアルデータをイ
ンデックスとなるパラレルデータに変換する第１のシリ
アル・パラレル変換手段と、エントロピー復号化手段に
よって復号されたシリアルデータをシンボルとなるパラ
レルデータに変換する第２のシリアル・パラレル変換手
段と、各シリアルデータのビットの入力毎にエントロピ
ー復号化手段中のアドレス番号を生成するアドレス生成
回路とを備え、アドレス番号を利用して各シリアルデー
タをエントロピー復号化手段によってインデックスおよ
びシンボルに復号化している。

【００５０】さらに、請求項１２記載の発明では、請求
項４または８記載のデータ復号化方法において、エント
ロピー復号化工程によって復号されたシリアルデータを
インデックスとなるパラレルデータに変換する第１のシ
リアル・パラレル変換工程と、エントロピー復号化工程
によって復号されたシリアルデータをシンボルとなるパ
ラレルデータに変換する第２のシリアル・パラレル変換
工程と、各シリアルデータのビットの入力毎にエントロ
ピー復号化工程中のアドレス番号を生成するアドレス生
成工程とを備え、アドレス番号を利用して各シリアルデ
ータをエントロピー復号化工程によってインデックスお
よびシンボルに復号化している。

【００５１】このように、請求項１１および１２記載の
データ復号化装置およびその方法では、復号されたシリ
アルデータのビットの入力毎にアドレス番号を生成し、
そのアドレス番号を利用して入力されるシリアルデータ
を復号化しているので、データの各ビット毎の発生確率
の偏りを利用でき、復号効率を向上させることができ
る。しかも、インデックス用とシンボル用のそれぞれの
シリアル・パラレル変換手段を用意しているので、イン
デックス用のアドレス番号を各辞書共通にし、全体とし
て少なくすることができる。このため、メモリ容量を減
少させることができる。

【００５２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の例を図１か
ら図１１に基づき説明する。なお、最初に図１から図７
に基づき本発明のデータ符号化装置およびその方法を説
明する。

【００５３】このデータ符号化装置は、カラー画素デー
タであるシンボル１を符号化データ２に変換するもの
で、モデル化部３と符号化部４とから構成される。そし
て、モデル化部３には、カラー画素データであるシンボ
ル１と、このシンボル１を符号化する際の同期信号とな
るストローブ信号５が入力される。なお、この実施の形
態におけるシンボル１は、マルチカラー画像のデータで
図１５に示すようにインデックス化された８ビット（２
５６種）からなるデータとなっている。そして、このモ
デル化部３によって、後述する変換インデックスとなる
インデックス６が作られ、シンボル１およびストローブ
信号５と共に符号化部４に入力される。そして、符号化
部４によって符号化データ２に変換される。

【００５４】モデル化部３は、図２に示すように、シン
ボル１およびストローブ信号５を入力し、符号化しよう
とする直前のシンボル１を記憶しておくｎビットレジス
タ１１と、直前のシンボル１の値に対応する複数の辞書
を有する辞書メモリ１２と、辞書メモリ１２から出力さ
れるシンボル１の値と入力されてきたシンボル１の値と
を比較し一致したとき後述するコントローラ１５に知ら
せる比較器１３と、辞書メモリ１２の中の１つの辞書中
のシンボル１を一時的に記憶する先入れ先出し記憶部
（以下［ＦＩＦＯ」と略す）１４と、ストローブ信号５
と比較器１３からの信号を入力し、辞書メモリ１２およ
びＦＩＦＯ１４を制御するコントローラ１５と、このコ
ントローラ１５で制御されるスイッチ１６とからなる。

【００５５】ここで、ｎビットレジスタ１１に記憶され
ている直前のシンボル１は、辞書メモリ１２の上位アド
レスとして用いられる。すなわち、直前のシンボル１に
応じて辞書メモリ１２の中の辞書が切り換えられる。

【００５６】また、辞書メモリ１２は、直前のシンボル
１がｎビットすれば、２ⁿ個の辞書が含まれることにな
る。この実施の形態ではシンボル１が８ビットで構成さ
れるので、２⁸個すなわち２５６個の辞書が存在するこ
ととなる。そして、各々の辞書は、２^m個のエントリー
を持つものとなっている。なお、この実施の形態では、
ｍを３、すなわち８個のエントリーとしている。但し、
この８個のうち、１つを後述するように、辞書内にない
シンボル１が入力されたときその旨を示すエスケープ符
号ｅｓｃに割り当てているので、実際は７個のエントリ
ーを持つものとなっている。このような辞書メモリ１２
の一般的な総容量は図４に示すように２ⁿ×（２^m−１）
×ｎビットとなる。この実施の形態では、ｎが８、ｍが
３であるため、２⁸×２³−１）×８ビットとなる。すな
わち、各辞書は５６個（７×８）ビットで構成され、辞
書数が２５６あるので（５６×２５６）ビットの総容量
を有する辞書メモリ１２となる。

【００５７】この辞書メモリ１２は、まずｎビットレジ
スタ１１に保存されていたシンボル１の値で辞書が決め
られる。そして、その辞書内にエントリーされているシ
ンボル１を順次出力し、比較器１３とＦＩＦＯ１４へ供
給する。

【００５８】各辞書にエントリーされているシンボル１
は、ＢＳＴＷアルゴリズム（詳細は“インターフェイ
ス”１９９２年８月号ｐ．１２１〜１２２参照）によっ
て最新のものが先頭となるように保存されている。

【００５９】このＢＳＴＷアルゴリズムは次のように行
われる。すなわち、（１）符号化（復号化）に先立ち、辞書は空であるとす
る。また辞書に登録できるシンボル１の数は２^mである
とする。この実施の形態では、ｍを３としているので計
８個となる。ただし、７番のエントリーは、辞書になか
ったことを示すインデックスであるエスケープ符号ｅｓ
ｃに割り当てているので、辞書のエントリー数としては
７個となっている。このような状態を図５に示す。

【００６０】（２）最初のシンボル１の値を“ａ”とす
ると、そのシンボル“ａ”は辞書にないので、辞書にな
い旨の信号であるエスケープ符号ｅｓｃとなる“７”
（＝“１１１”）を出力しこのシンボル“ａ”のデータ
（＝８ビットからなるデータ）を辞書の先頭に登録す
る。すなわち、エントリー番号となる変換インデックス
“０００”の所にシンボル“ａ”を登録する。この状態
を図６（Ａ）に示す。

【００６１】（３）次のシンボル１の値が“ａ”とは異
なる“ｂ”とすると、このシンボル“ｂ”は辞書にない
ので、同様に辞書にない旨のエスケープ符号ｅｓｃとな
る“７”を出力し、このシンボル“ｂ”のデータを先頭
に登録する。この状態を図６（Ｂ）に示す。

【００６２】（４）次のシンボル１の値が“ａ”とする
と、このシンボル“ａ”は辞書の２番目の位置に登録さ
れているので、エントリー番号となるインデックス“０
０１”を出力し、辞書の先頭に登録される。この状態を
図６（Ｃ）に示す。

【００６３】（５）次のシンボル１の値がまた“ａ”と
すると、このシンボル“ａ”は辞書の１番目の位置に登
録されているので、インデックス“０００”を出力する
が、シンボル“ａ”は先頭にあるので、辞書中の文字の
順序は変わらない。

【００６４】（６）このように最新のシンボル１を先頭
にして最高７種類のシンボル１が辞書に登録される。こ
の状態を図６（Ｄ）に示す。

【００６５】以上のように、ＢＳＴＷアルゴリズムを利
用すると、最新のシンボル１が先頭に配置されると共に
たびたび発生するシンボル１がこの辞書中でまかなえる
ことになる。この実施の形態では、８ビット（２５６
種）のシンボル（カラー画素データ）１が７個のインデ
ックスと辞書にない旨のエスケープ符号ｅｓｃとで表さ
れることになる。

【００６６】ＦＩＦＯ１４は、シフトレジスタとなって
おり、辞書メモリ１２のエントリーが２^m個なら、この
ＦＩＦＯ１４も２^m個のエントリーで構成される。この
実施の形態ではｍを３としており、８個のシンボル１を
保存できるようになっている。但し、１個はエスケープ
符号ｅｓｃとなっており、実際は７個のシンボル１を保
存できるようになっている。

【００６７】次に、以上のような辞書メモリ１２等を利
用したモデル化部３の動作について説明する。まず、符
号化しようとするシンボル１がモデル化部３に入力され
てくる以前に、ｎビットレジスタ１１に入力されていた
直前のシンボル１によって辞書メモリ１２内の辞書が決
定されている。そして、符号化するシンボル１が入力さ
れると、ｎビットレジスタ１１に入り、次のシンボルの
符号化のために保存される。また、その符号化するシン
ボル１は、比較器１３へ入力する。一方、ストローブ信
号５がコントローラ１５へ入り、辞書メモリ１２を動作
させ、先に決定されていた辞書内のシンボル１をその辞
書の先頭から順に出力させる。

【００６８】そのシンボル１は、比較器１３とＦＩＦＯ
１４に入力される。そして、比較器１３によって符号化
しようとするシンボル１と辞書内のシンボル１とが比較
され、その値が一致すると、比較器１３から一致した旨
の信号がコントローラ１５へ送られる。すると、コント
ローラ１５は、符号化するシンボル１と一致した辞書内
のシンボル１が格納されている辞書のエントリー番号、
すなわちインデックスをインデックス６として出力する
と共に、インデックスが確定したことを符号化部４に知
らせるストローブ信号５を出力する。同時に、コントロ
ーラ１５は、辞書メモリ１２に対し、シンボル１の出力
を停止させると共にスイッチ１６の切換端子１６ａをシ
ンボル端子１６ｂ側へ移動させる。そして、比較器１３
に入力していた符号化するシンボル１を辞書メモリ１２
の現辞書中の先頭部分に書き込む。続いて、スイッチ１
６の切換端子１６ａをＦＩＦＯ端子１６ｃ側へ移動さ
せ、ＦＩＦＯ１４に記憶させたシンボル１を現辞書中の
１番（＝２番目）のエントリーから順番にその辞書に書
き込む。

【００６９】例えば、辞書メモリ１２の現辞書のエント
リーの０番から出力していき４番で一致したとすると、
インデックス６として４（＝１００）が出力される。そ
して、今まで４番のエントリーに合ったシンボル１は０
番の位置に書かれることとなり、今まで０番にあったシ
ンボル１は１番に、１番のシンボル１は２番に、２番は
３番に、３番は４番に、と順次移動した位置に書かれる
ことになる。なお、５番以降のシンボル１、すなわち、
この実施の形態では５番と６番のシンボル１は、辞書メ
モリ１２から読み出されもせず変化しない。

【００７０】一方、辞書内のシンボル１と符号化しよう
とするシンボル１とを比較しても一致するものがなかっ
たときは、このモデル化部３は次のように動作する。す
なわち、コントロール１５は、選択された辞書メモリ１
２に格納されている７つのエントリーのすべてのシンボ
ル１を比較器１３に出力しても、比較器１３より一致し
た旨の信号が出力されない場合は、コントロール１５
は、辞書になかったことを示すインデックス、すなわち
エスケープ符号ｅｓｃをインデックス６として出力す
る。また、コントローラ１５は、スイッチ１６の切換端
子１６ａをシンボル端子１６ｂ側へ移動させ、符号化し
ようとするシンボル１を現辞書中の先頭部分（エントリ
ー番号０の位置）へ書き込む。続いて、スイッチ１６の
切換端子１６ａをＦＩＦＯ端子１６ｃ側へ移動させ、Ｆ
ＩＦＯ１４に記憶したシンボル１を現辞書中の１番（＝
２番目）のエントリーから順に書き込んでいく。このた
め、読み込んできた最後のシンボル１、すなわち６番
（＝７番目）に位置していたシンボル１は、当該辞書か
ら除かれることになる。

【００７１】このようにして、モデル化部３から、シン
ボル１と、ストローブ信号５と、インデックス６とが符
号化部４に向けて出力される。なお、ｎビットレジスタ
１１は、テキストデータや、この実施の形態のように直
前の画素を参照する場合に好ましいものであるが、図１
７や図１８に示すように周囲の画素を参照する場合や図
２０のようにマルコフモデルを利用する場合では、ライ
ンメモリを用いることとなる。また、各辞書のシンボル
１の移動は、この実施の形態のように先頭移動ではな
く、例えば先頭からｉ番目のシンボルが一致したとする
と、それをｉ／２番目に移動させる方式、すなわち１／
２先頭移動等他の先頭方向への移動方式を採用すること
ができる。

【００７２】このデータ符号化装置の符号化部４は、次
のとおりとなっている。すなわち、図３に示すように、
モデル化部３からのインデックス６をストローブ信号５
の入力によって一旦保存し、その後、後述するコントロ
ーラ２５の指示でインデックス６を１ビットずつのシリ
アル信号に変換する第１パラレル・シリアル変換手段２
１と、モデル化部３からのシンボル１をストローブ信号
５の入力によって一旦保存し、その後、後述するコント
ローラ２５の指示でシンボル１を１ビットずつのシリア
ル信号に変換する第２パラレル・シリアル変換手段２２
と、過去のビット系列に応じて、次のビットを予測する
ためアドレス番号を生成するアドレス生成回路２３と、
ストローブ信号５とインデックス６が入力しパラレル・
シリアル変換手段２１および第１パラレル・シリアル変
換手段２２ならびにアドレス生成回路２３およびスイッ
チ２４を制御するコントローラ２５と、アドレス番号Ｐ
ＢＰが入力する発生確率生成手段２６と、この発生確率
生成手段２６内の予測手段２７およびＲＯＭアドレス計
算部２８の処理結果に基づきアクセスされるＲＯＭ２９
と、シリアルデータを入力すると共にＲＯＭ２９の結果
を利用してそのシリアルデータを符号化データ２に変換
する算術演算部３０とからなる。

【００７３】ここで、アドレス生成回路２３では、シン
ボル１の変換されたインデックスとなるインデックス６
の入力により第１のアドレス信号ＰＢＰー１を発生する
と共にシンボル１の入力により第２のアドレス信号ＰＢ
Ｐー２を発生する。第１のアドレス信号ＰＢＰー１は図
７に示すように、この実施の形態では７状態、すなわち
７個の信号（＝０〜６）となっている。なお、この第１
のアドレス信号ＰＢＰー１は、先に示した図１４および
その説明と同様な原理で作成される。一方、第２のアド
レス信号ＰＢＰー２は、インデックス６がエスケープ符
号ｅｓｃであったときにシンボル１そのものがアドレス
生成回路２３に入ってくるために必要となるもので、図
１４およびその説明と全く同様な原理で作成される。そ
して、この実施の形態では図１４と同様に２５５状態と
なっている。

【００７４】ここで、予測手段２７は、図１２に示すと
同様な確率推定テーブル３１を保有している。すなわ
ち、この確率推定テーブル３１は、アドレス番号ＰＢＰ
に応じて、次のビットを符号化する際の劣勢シンボルの
出現確率を与えるスキュー値を出力するものとなってい
る。ただし、この実施の形態では、アドレス生成回路２
３のみからしかアドレスが供給されないのでその容量は
非常に小さいものとなる。すなわち、第１のアドレス信
号ＰＢＰー１が７状態で、第２のアドレス信号ＰＢＰー
２が２５５状態で合計２６２状態に場合分けされるメモ
リとなる。この実施の形態では、ＲＯＭ２９のアドレス
入力が８ビットの場合、第１のアドレス信号ＰＢＰー１
用に５６ビット（８ビット×７状態）、第２のアドレス
信号ＰＢＰー２用に２０４０ビット（８ビット×２５５
状態）の合計２０９６ビット（＝２６２Ｂ）のメモリと
なる。なお、発生確率生成手段２６とＲＯＭ２９と算術
演算部３０とでエントロピー符号化手段を構成してい
る。

【００７５】このように構成される符号化部４の動作
は、次のとおりとなっている。すなわち、コントローラ
２５にストローブ信号５が入ると、コントローラ２５は
制御を開始する。そして、まず、第１パラレル・シリア
ル変換手段２１を動作させ、インデックス６をビット分
解してスイッチ２４に供給する。また、コントローラ２
５は、この動作と共にスイッチ２４の切換端子２４ａを
第１パラレル・シリアル端子２４ｂ側へ切り換える。こ
のためビット分解されたインデックス６は、アドレス生
成回路２３と算術演算部３０に入力する。

【００７６】アドレス生成回路２３は、コントローラ２
５の指示に基づき、まず、インデックス６内の第１のア
ドレス番号ＰＢＰ−１を生成する。そして、この第１の
アドレス番号ＰＢＰ−１によって、発生確率生成手段２
６内の確率推定テーブル３１のアドレスを求め、その値
によってＲＯＭ２９がアクセスされる。そして、このＲ
ＯＭ２９のアクセス結果を利用して、すなわちそのＲＯ
Ｍ２９内のスキュー値を利用して算術演算部３０は、そ
のインデックス６を符号化し、符号化データ２を出力す
る。ここで、スキュー値とは、Ｌ−Ｒ型算術符号の符号
化アルプリズムにおいて、劣勢シンボル“１”の出現確
率Ｐ₁を２のべき乗２^-Qで近似する際のＱの値をいう。

【００７７】もし、入力したインデックス６がエスケー
プ符号ｅｓｃであるなら、インデックス６を第１のアド
レス番号ＰＢＰ−１によって符号化した後に、コントロ
ーラ２５によって直ちに第２パラレル・シリアル変換手
段２２を動作させ、シンボル１をシリアルデータに変換
させると共にスイッチ２４の切換端子２４ａを第２パラ
レル・シリアル変換端子２４ｃ側に切り換える。そし
て、シリアルデータをアドレス生成回路２３と算術演算
部３０に入力させる。アドレス生成回路２３に入力され
るシリアルデータによって、第２のアドレス信号ＰＢＰ
−２が生成される。この第２のアドレス番号ＰＢＰ−２
によって、発生確率生成手段２６内の確率推定テーブル
３１のアドレスを求め、その値によってＲＯＭ２９がア
クセスされる。そして、このＲＯＭ２９のアクセス結
果、すなわちそのＲＯＭ２９内のスキュー値を利用して
算術演算部３０は、シンボル１から変換されたシリアル
データを符号化し、符号化データ２を出力する。

【００７８】以上のようにして、シンボル１が符号化デ
ータ２に符号化される。この際、図１２に示す技術で
は、８ビットシンボルの場合、約６４ＫＢ（２５６×２
５５）のメモリが必要だったのに比べ、この実施の形態
では、約２ＫＢとなり３２分の１のメモリ容量となる。
すなわち、この実施の形態では、辞書メモリ１２は、１
７９２Ｂ（２５６×７）のメモリとなり、確率推定テー
ブル３１およびＲＯＭ２９は、上述したように２６２Ｂ
（２５５状態と７状態の合計容量）のメモリとなる。そ
して、総合計では、約２ＫＢとなり、図１２に示す技術
より大幅にメモリ容量が低減されることとなる。

【００７９】次に、このようにして符号化された符号化
データ２をシンボル１に復号するデータ復号化装置およ
びその方法について、図８から図１０に基づいて説明す
る。なお、このデータ復号化装置は、先に示したデータ
符号化装置で行うアルゴリズムと全く逆のアルゴリズム
を動作させる装置となっている。

【００８０】このデータ復号化装置は、復号化部４１と
復号用モデル化部４２とから構成される。そして、復号
化部４１には、符号化データ２が入力する。この復号化
部４１によって、辞書のエントリー番号となるインデッ
クス６が復号され、必要に応じて復号化されるシンボル
１およびストローブ信号５と共に復号用モデル化部４２
に入力される。そして、復号用モデル化部４２によっ
て、シンボル１は完全に復号される。なお、この実施の
形態におけるシンボル１は、マルチカラー画像のデータ
で、図１５に示すようにインデックス化された８ビット
（２５６種）からなるデータとなっている。

【００８１】復号化部４１は、図９に示すように、符号
化データを入力する算術演算部４３と、スイッチ４４等
を制御するコントローラ４５と、復号化されたシリアル
データを３ビットのインデックス６であるパラレルデー
タに変換する第１のシリアル・パラレル変換手段４６
と、復号化されたシリアルデータを８ビットのシンボル
１であるパラレルデータに変換する第２のシリアル・パ
ラレル変換手段４７と、算術演算部４３からのビット信
号が入るたびに過去のビット列に応じて、次のビットを
予測するためのアドレス番号ＰＢＰを生成するアドレス
生成回路４８と、このアドレス番号ＰＢＰを入力する発
生確率生成手段４９と、この発生確率生成手段４９内の
予測手段５０およびＲＯＭアドレス計算部５１の処理結
果に基づきアクセスさせるＲＯＭ５２とから構成され
る。ここで、予測手段５０は先に示したと同様な確率推
定テーブル５２を有している。また、アドレス生成回路
４８は、先に示したデータ符号化装置中のアドレス生成
回路２３と同様の構成となっており、インデックス６の
３ビットを復号するための７状態となるＰＢＰ−１とシ
ンボル１の８ビットを復号するための２５５状態となる
ＰＢＰ−２の計２６２状態の場合分け信号となるアドレ
ス番号ＰＢＰを出力するものとなっている。なお、算術
演算部４３は、ＲＯＭ５２の結果を利用して符号化デー
タ２を復号化している。また、この算術演算部４３とＲ
ＯＭ５２と発生確率生成手段４９とでエントロピー復号
化手段を構成している。

【００８２】このように構成される復号化部４１の動作
は、次のとおりになっている。まず、符号化データ２が
算術演算部４３に入力され、１ビットずつ復号されてス
イッチ４４と、アドレス生成回路４８に出力される。同
時に、算術演算部４３は、復号ビットを出力したことを
示すストローブ信号５をコントローラ４５に出力する。
コントローラ４５は、そのストローブ信号５をカウント
して、何ビットの復号を完了したかを監視しながら、イ
ンデックス６の復号中のときは、スイッチ４４の切換端
子４４ａを第１のシリアル・パラレル変換端子４４ｂ側
に接続すると共にアドレス生成回路４８を動作させる。
そして、先に示したインデックス６を復号化するための
第１のアドレス信号ＰＢＰ−１を発生確率生成手段４９
に渡し、その第１のアドレス番号ＰＢＰ−１によって決
定されたスキュー値を利用して符号化データ２を復号化
する。このようにして、順次符号化データ２を復号化
し、その復号化されたデータを第１のシリアル・パラレ
ル変換手段４６に入力することによってパラレルデータ
となるインデックス６が生成される。

【００８３】生成されたインデックス６がエスケープ符
号ｅｓｃであるとすると、コントローラ４５は、直後
に、算術演算部４３より出力される８ビットの復号ビッ
トが、シンボル１そのものであると判断し、スイッチ４
４の切換端子４４ａを第２のパラレル・シリアル変換端
子４４ｃ側に切り替えると共に、アドレス生成回路４８
から第２のアドレス番号ＰＢＰ−２を出力するように切
り替える。そして、第２のシリアル・パラレル変換手段
４７によってシンボル１を復号化する。このようにし
て、復号化部４１によって、シンボル１とストローブ信
号５とインデックス６とが生成され、復号用モデル部４
２に入力する。

【００８４】一方、復号用モデル化部４２は、図１０に
示すように、インデックス６とストローブ信号５を入力
し、他の機器を制御するコントローラ５３と、図２に示
す辞書メモリ１２と同様な構成の辞書メモリ５４と、図
２に示すＦＩＦＯ１４と同様な構成のＦＩＦＯ５５と、
コントローラ５３で制御されるスイッチ５６と、復号す
る直前のシンボル１のデータを保存し、辞書メモリ５４
内の復号に用いる辞書を決定するための信号を出力する
ｎビットレジスタ５７と、コントローラ５３で制御され
るスイッチ５８とで構成される。

【００８５】このように構成される復号用モデル化部４
２の動作は次のとおりとなっている。まず、復号する直
前の復号済みのシンボル１によって辞書メモリ５３内の
辞書が決定される。そして、コントローラ５３は、イン
デックス６で示されるエントリー番号を辞書メモリ５３
に送り、そのエントリー番号に格納されているデータを
読み出し、同時にスイッチ５６の切換端子５６ａを辞書
メモリ端子５６ｂ側に切り換え、読み出されたデータを
シンボル１として出力させ、同時に、そのデータはＦＩ
ＦＯ５５に書き込まれる。もし上記エントリー番号が０
番の場合は、辞書内のデータの並び変えの必要がないの
で、復号作業が完了するが、そうでない場合は、コント
ローラ５３は、さらにエントリー番号０から、インデッ
クス６で示されたエントリー番号のひとつ前のエントリ
ー番号で示される一連のデータを、辞書メモリ５４から
読み出し、これらをＦＩＦＯ５５に書き込む。ＦＩＦＯ
５５への書き込みが完了すると、コントローラ５３は、
スイッチ５８の切換端子５８ａをＦＩＦＯ端子５８ｂ側
に切り換え、ＦＩＦＯ５５に一時格納したデータを、一
致したものが先頭になるようにして、順に辞書メモリ５
４の該当辞書に書き込む。なお、この復号されたシンボ
ル１は、ｎビットレジスタ５７にも保存され、次のシン
ボル１の復号に利用される。

【００８６】なお、インデックス６がエスケープ符号で
あることが判明した場合、コントローラ５３は、辞書メ
モリ５４の０番目から５番目までのエントリーに格納さ
れているデータを読み出し、ＦＩＦＯ５５に書き込ませ
る。次に、まずスイッチ５８の切換端子５８ａをシンボ
ル端子５８ｃに切り換え、そのシンボル１の値を辞書の
先頭部分に書き込んだ後に切換端子５８ａをＦＩＦＯ端
子５８ｂ側へ切り替え、ＦＩＦＯ５５の値を辞書の２番
目から順に書き込む。また、コントローラ５３は、スイ
ッチ５６の切換端子５６ａをシンボル端子５６ｃ側に切
り換えておき、対応するシンボル１を、このスイッチ５
６を経由して出力する。

【００８７】なお、このデータ復号化装置においても、
先に示したデータ符号化装置と同様にｎビットレジスタ
５７の代わりにラインメモリを採用することができる。
また、辞書メモリ５４の辞書としては、先頭移動ではな
く、１／２先頭移動等他の先頭方向への移動を行う辞書
を採用することができる。

【００８８】次に、第２の実施の形態として、シンボル
１をビット分解せずに符号化するデータ符号化装置を図
１１に基づき説明する。なお、このデータ符号化装置に
おける全体構成は、図１と同様となっている。また、こ
の第２の実施の形態におけるモデル化部３は、図２に示
すものと同一となっており、その説明を省略する。さら
に、この実施の形態におけるシンボル１も先の各例と同
様に８ビットからなるマルチカラー画像のデータとなっ
ている。一方、インデックス６も、先の例と同様に３ビ
ットからなる信号となっている。なお、シンボル１は、
先の例と同様に、テキストデータとしても良い。

【００８９】このデータ符号化装置の符号化部４は、図
１１に示すとおり、インデックス６を保存する第１レジ
スタ６１と、シンボル１を保存する第２レジスタ６２
と、ストローブ信号５を入力し他の機器を制御するコン
トローラ６３と、このコントローラで制御されるスイッ
チ６４と、発生確率生成手段６５と、この発生確率生成
手段６５内の予測手段６６とＲＯＭアドレス計算部６７
の処理結果に基づいてアクセスされるＲＯＭ６８と、こ
のＲＯＭ６８の結果を利用して符号化データ２を生成す
る算術演算部６９とから構成されている。なお、予測手
段６５は、シンボル１とインデックス６の入力によっ
て、シンボル用とインデックス用に切り替わる確率推定
テーブル７０を有している。また、発生確率生成手段６
５とＲＯＭ６８と算術演算部６９とでエントロピー符号
化手段を構成している。

【００９０】このように構成される符号化部４の動作
は、次のとおりとなっている。すなわち、３ビットのイ
ンデックス６が第１レジスタ６１に入力すると同時に、
コントローラ６３がスイッチ６４の切換端子６４ａを第
１レジスタ端子６４ｂ側に切り替える。そして、３ビッ
トのインデックス６がその多値状態のまま算術演算部に
入力する。そして、確率推定テーブル７０のインデック
ス用のテーブルを利用して符号化データ２に変換され
る。このとき、インデックス６がエスケープ符号ｅｓｃ
であると、コントローラ６３は、スイッチ６４の切換端
子６４ａを第２レジスタ端子６４ｃ側へ切り替えると共
に、確率推定テーブル７０をシンボル用のテーブルに切
り替え、そのテーブルを利用して多値状態のまま算術演
算部６９も入れられた８ビットのシンボル１を符号化す
る。

【００９１】ここで、図１１に示す符号化部４と同様の
アルゴリズムをもつ復号化部と図１０に示す復号用モデ
ル化部４２とによってデータ復号化装置を構成すること
ができる。

【００９２】なお、上述の各実施の形態は、本発明の好
適な実施の形態の例であるが、これに限定されるもので
はなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々
変形実施可能である。例えば、マルチカラー画像の１画
素を８ビット２５６色ではなく、４ビット１６色とした
り、その他の複数ビットとすることができる。また、こ
のデータ符号化およびデータ復号化の対象となるデータ
は、マルチカラー画像のデータが最も好ましいが、他の
データ、例えば、白黒の画素データやテキストデータ等
の他のデータも採用することができる。また、ｎビット
レジスタ１１，５７の代わりにラインメモリを使用する
場合では、参照画素は、図２０のような周辺の３画素で
はなく、周辺の２つ、さらには図１７のような４つや他
の画素数を取ることができる。また、周辺の画素の中で
符号化や復号化しようとする画素に対して最も相関の高
い画素を符号化や復号化の際に利用するようにしても良
い。

【００９３】さらに、上述の各実施の形態では、ストロ
ーブ信号５を利用してシンボル１との同期をとっている
が、シンボル１のデータの中に同期信号を入れ込む等す
れば必ずしも必要としない。また、各実施の形態では、
いわゆるロスレス（可逆）なデータ符号化やデータ復号
化を行っているが、入力されるシンボル１として自然画
データを採用し不可逆的に符号化する場合にも適用でき
る。但し、このような場合においては、自然画データを
一定の規則に基づきインデックス化した後、このデータ
符号装置やデータ復号化装置に入力させる必要がある。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および２
記載のデータ符号化装置およびその方法では、入力され
るシンボルを各辞書共通なインデックスに変換し、その
変換されたインデックスを符号化しているので、インデ
ックスの種類が少なくなり、メモリ容量を大幅に削減で
きると共に、符号化効率を向上させることができる。

【００９５】また、請求項３および４記載のデータ復号
化装置およびその方法では、復号されるインデックスを
各辞書共通なインデックスとし、そのインデックスを利
用して復号化しているので、インデックスの種類を少な
くでき、メモリ容量を大幅に削減できると共に、復号化
効率を向上させることができる。

【００９６】さらに、請求項５および６記載のデータ符
号化装置およびその方法によれば、各辞書共通なインデ
ックスの中に、符号化しようとするシンボルが無い場合
を示すエスケープ符号を入れ、そのエスケープ符号と共
にシンボルを符号化しているので、辞書中に無いシンボ
ルが入力しても効率良くかつ確実に符号化できる。

【００９７】また、請求項７および８記載のデータ復号
化装置およびその方法では、各辞書共通なインデックス
の中に対応するシンボルが無い場合を示すエスケープ符
号を入れ、そのエスケープ符号を復号したときは、既に
復号されたシンボルを出力するようにしたので、辞書中
に発生するシンボルの数を少なくしても効率良くかつ確
実にデータを符号化できるものとなる。

【００９８】また、請求項９および１０記載のデータ符
号化装置およびその方法では、シリアルデータのビット
の入力毎にアドレス番号を生成し、そのアドレス番号を
利用して入力されるシリアルデータを符号化しているの
で、対象画素のデータの各ビット毎の発生確率の偏りを
利用でき、圧縮率を向上させることができる。しかも、
インデックス用とシンボル用のそれぞれのパラレル・シ
リアル変換手段を用意しているので、インデックス用の
アドレス番号を各辞書共通にし、全体として少なくする
ことができる。このため、メモリ容量を減少させること
ができる。

【００９９】さらに、請求項１１および１２記載のデー
タ復号化装置およびその方法では、復号されたシリアル
データのビットの入力毎にアドレス番号を生成し、その
アドレス番号を利用して入力されるシリアルデータを復
号化しているので、データの各ビット毎の発生確率の偏
りを利用でき、復号効率を向上させることができる。し
かも、インデックス用とシンボル用のそれぞれのシリア
ル・パラレル変換手段を用意しているので、インデック
ス用のアドレス番号を各辞書共通にし、全体として少な
くすることができる。このため、メモリ容量を減少させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ符号化装置の全体概要を示すブ
ロック図である。

【図２】図１のデータ符号化装置のモデル化部の実施の
形態を示すブロック図である。

【図３】図１のデータ符号化装置の符号化部の実施の形
態を示すブロック図である。

【図４】図２のモデル化部の中の辞書メモリを説明する
ための図である。

【図５】図４の辞書メモリの各辞書の中身を説明するた
めの図である。

【図６】図５の辞書にシンボルが記憶されていく過程を
説明するための図である。

【図７】図３の符号化部中のアドレス生成回路で生成さ
れる第１のアドレス番号を説明するための図である。

【図８】本発明のデータ復号化装置の全体概要を示すブ
ロック図である。

【図９】図８のデータ復号化装置の復号化部の実施の形
態を示すブロック図である。

【図１０】図８のデータ復号化装置の復号用モデル化部
の実施の形態を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態のデータ符号化装
置の符号化部を示すブロック図である。

【図１２】本出願人が先に開発したデータ符号化装置の
概要を示すブロック図である。

【図１３】図１２に示す装置等で使用される画素の分割
方法を説明するための図である。

【図１４】図１２に示す装置等で使用されるアドレス番
号を説明するための表である。

【図１５】従来のマルチカラー画像のインデックスを説
明するための図である。

【図１６】従来のデータ符号化システムおよびデータ復
号化システムのブロック図である。

【図１７】従来の、符号化対象画素データに対する参照
画素データの説明図である。

【図１８】従来のパラメータテーブルを示す図である。

【図１９】状態縮退器を有する従来のデータ符号化シス
テムおよびデータ復号化システムのブロック図である。

【図２０】従来の縮退テーブルの一例を示す図である。

【図２１】従来の算術符号型のエントロピー符号器およ
びエントロピー復号器の説明図である。

【符号の説明】

１シンボル２符号化データ３モデル化部４符号化部５ストローブ信号６インデックス１１ｎビットレジスタ１２辞書メモリ２１第１パラレル・シリアル変換手段２２第２パラレル・シリアル変換手段２３アドレス生成回路２６発生確率生成手段３０算術演算部３１確率推定テーブル４１復号化部４２復号用モデル化部５４辞書メモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】データとなるシンボルを入力すると共
に、その入力されたシンボル以前に入力されたシンボル
のデータを利用して符号化データを生成するデータ符号
化装置において、以前に入力されたシンボルによる場合
分け状態に対応する複数の辞書を有する辞書メモリを設
け、各辞書に上記シンボルの種類より少ない数のシンボ
ルを記憶させると共に入力された最新のシンボルを先頭
方向に記憶させ、その最新の入力シンボルが保存されて
いた場所を示すインデックスをエントロピー符号化手段
によって符号化することを特徴とするデータ符号化装
置。
【請求項２】データとなるシンボルを入力すると共
に、その入力されたシンボル以前に入力されたシンボル
のデータを利用して符号化データを生成するデータ符号
化方法において、辞書メモリ中の辞書を以前に入力され
たシンボルによって選択する選択工程と、各辞書に上記
シンボルの種類より少ない数のシンボルを記憶させる記
憶工程と、入力された最新のシンボルを先頭方向に記憶
させる移動工程と、その最新の入力シンボルが保存され
ていた場所を示すインデックスを符号化するエントロピ
ー符号化工程とを有することを特徴とするデータ符号化
方法。
【請求項３】符号化データを入力すると共にその入力
された符号化データ以前に入力され復号されたデータと
なるシンボルを利用して符号化データを復号化するデー
タ復号化装置において、以前に復号されたシンボルによ
る場合分け状態に対応する複数の辞書を有する辞書メモ
リを設け、各辞書に上記シンボルの種類より少ない数の
シンボルを記憶させると共に、シンボルの場所を示すイ
ンデックスをエントロピー復号化手段によって復号し、
そのインデックスに対応するシンボルを先頭方向に記憶
させ、かつそのシンボルを出力することを特徴とするデ
ータ復号化装置。
【請求項４】符号化データを入力すると共にその入力
された符号化データ以前に入力され復号されたデータと
なるシンボルを利用して符号化データを復号化するデー
タ復号化方法において、辞書メモリ中の辞書を以前に復
号されたシンボルによって選択する選択工程と、各辞書
に上記シンボルの種類より少ない数のシンボルを記憶さ
せる記憶工程と、上記インデックスおよび上記シンボル
を復号化するエントロピー復号化工程と、シンボルの場
所を示す復号された最新のインデックスに対応するシン
ボルを先頭方向に記憶させる移動工程と、そのシンボル
を出力する出力工程とを有することを特徴とするデータ
復号化方法。
【請求項５】前記辞書には、入力された最新のシンボ
ルに該当するシンボルがない場合に、その旨を示すエス
ケープ符号となる前記インデックスを保有させると共に
そのインデックスもエントロピー符号化手段によって符
号化し、併せて上記シンボルを符号化するようにしたこ
とを特徴とする請求項１記載のデータ符号化装置。
【請求項６】前記記憶工程に、入力された最新のシン
ボルに該当するシンボルがない場合にその旨を示すエス
ケープ符号となる前記インデックスを記憶させる工程を
設けると共に前記エントロピー符号化工程において、そ
のエスケープ符号となるインデックスも符号化し、その
後に、上記入力された最新のシンボルを符号化するよう
にしたことを特徴とする請求項２記載のデータ符号化方
法。
【請求項７】前記辞書には、該当する前記シンボルが
ない場合を示すエスケープ符号となる前記インデックス
を保有させると共に、前記エントロピー復号化手段によ
って復号された最新の前記インデックスがエスケープ符
号のとき、前記エントロピー復号化手段で復号された前
記シンボルを出力するようにしたことを特徴とする請求
項３記載のデータ復号化装置。
【請求項８】前記記憶工程に、該当する前記シンボル
がない場合を示すエスケープ符号となる前記インデック
スを記憶させる工程を設けると共に、前記エントロピー
復号化工程において、そのインデックスも復号化し、そ
の後に、このエントロピー復号化工程で復号された前記
シンボルを出力するようにした請求項４記載のデータ復
号化方法。
【請求項９】前記インデックスを入力し、シリアルデー
タに変換する第１のパラレル・シリアル変換手段と、前
記シンボルを入力し、シリアルデータに変換する第２の
パラレル・シリアル変換手段と、シリアルデータのビッ
トの入力毎に前記エントロピー符号化手段内のアドレス
番号を生成するアドレス生成回路とを備え、上記アドレ
ス番号を利用して上記各シリアルデータを前記エントロ
ピー符号化手段によって符号化することを特徴とする請
求項１または５記載のデータ符号化装置。
【請求項１０】前記インデックスを入力し、シリアルデ
ータに変換する第１のパラレル・シリアル変換工程と、
前記シンボルを入力し、シリアルデータに変換する第２
のパラレル・シリアル変換工程と、シリアルデータのビ
ットの入力毎に前記エントロピー符号化工程内のアドレ
ス番号を生成するアドレス生成工程とを備え、上記アド
レス番号を利用して上記各シリアルデータを前記エント
ロピー符号化工程によって符号化することを特徴とする
請求項２または６記載のデータ符号化装置。
【請求項１１】前記エントロピー復号化手段によって復
号されたシリアルデータを前記インデックスとなるパラ
レルデータに変換する第１のシリアル・パラレル変換手
段と、前記エントロピー復号化手段によって復号された
シリアルデータを前記シンボルとなるパラレルデータに
変換する第２のシリアル・パラレル変換手段と、各シリ
アルデータのビットの入力毎に前記エントロピー復号化
手段中のアドレス番号を生成するアドレス生成回路とを
備え、上記アドレス番号を利用して上記各シリアルデー
タを前記エントロピー復号化手段によって前記インデッ
クスおよび前記シンボルに復号化することを特徴とする
請求項３または７記載のデータ復号化装置。
【請求項１２】前記エントロピー復号化工程によって復
号されたシリアルデータを前記インデックスとなるパラ
レルデータに変換する第１のシリアル・パラレル変換工
程と、前記エントロピー復号化工程によって復号された
シリアルデータを前記シンボルとなるパラレルデータに
変換する第２のシリアル・パラレル変換工程と、各シリ
アルデータのビットの入力毎に前記エントロピー復号化
工程中のアドレス番号を生成するアドレス生成工程とを
備え、上記アドレス番号を利用して上記各シリアルデー
タを前記エントロピー復号化工程によって前記インデッ
クスおよび前記シンボルに復号化することを特徴とする
請求項４または８記載のデータ復号化装置。