JPH09284142A

JPH09284142A - 可変長復号化装置

Info

Publication number: JPH09284142A
Application number: JP8086728A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kawachi; 賢一河内; Taro Yokose; 太郎横瀬; Yutaka Koshi; 裕越; Takayoshi Hashimoto; 栄利橋本
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-31
Anticipated expiration: 2016-04-09
Also published as: US5784012A; JP3371677B2

Abstract

(57)【要約】【課題】１サイクルに１符号語以上を復号することが
可能な可変長復号化装置を提供することを目的とする。【解決手段】符号データ生成手段１００は、可変長符
号データ１にシフト処理を施し、最長符号語のビット数
からなる符号データ１０１を最長符号語のビット数個分
出力する。復号シンボル発生手段２００は、符号データ
１０１の各々に対して復号シンボル２０１と符号語長２
０２とを出力する。復号シンボル選択手段３００は、復
号シンボル２０１と符号語長２０２との中から、選択信
号３０２により選択された所望の復号シンボルである選
択復号シンボル３０１を出力する。また、選択された符
号語長を用いて新たな選択信号３０２を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可変長復号化装置に
おいて、特に可変長な符号語より成る可変長符号データ
を復号化する可変長復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発生頻度に偏りのある時系列信
号を復号化して圧縮符号化を実現する場合に、発生頻度
の高い信号に短い符号を与え、発生頻度の低い信号に長
い符号を与えるという不等長符号が用いられている。こ
のような符号化をエントロピー符号化と呼んでいる。ま
た、エントロピー符号としては特にハフマン符号が、音
声信号や画像信号の符号化など多岐に渡って応用されて
いる。

【０００３】図１６は、エントロピー符号化の可変長符
号テーブルを表す図である。表１ａに示すように、発生
頻度によりシンボルａ１〜ａ７にそれぞれ不等長符号が
割当てられている。

【０００４】図１７は、ハフマンツリーによる状態遷移
を表す図である。黒丸印Ｓ１〜Ｓ６は、解読手順での初
期状態Ｓ１及び中間状態Ｓ２〜Ｓ６を示す節点で構成さ
れ、（シンボル数−１）個存在する。そして、解読を開
始する場合は、Ｓ１からスタートし、解読における最初
の符号が０ならば０の枝をたどりＳ２の状態に遷移し、
１ならば１の枝をたどりＳ４の状態に遷移する。このよ
うな遷移を符号毎に繰り返し行い、シンボルａ１〜ａ７
にたどり着けば、解読終了となる。

【０００５】このようにハフマンツリーによる状態遷移
は、符号を上から順に１ビットずつたどることにより、
解読をすすめる手順を与えている。よって、ハフマンツ
リーを１ビットずつたどり復号する方法では、１サイク
ル毎に１ビットしか処理することができない。そこで、
高速に復号処理を行うために、符号と符号長とを並列に
解読しながら可変長符号を一度に処理する方法が考えら
れている。この方法として例えば、Ｄｅｃｏｍｐａｃｔ
ｉｏｎ（ＩＢＭＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓ
ｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎＶｏｌ．２６，Ｎｏ．９，
ｐｐ．４７９４−４７９７，Ｆｅｂｕｒｕａｒｙ，１９
８４）によって提案されているものがある。これは１復
号化サイクルで２以上の符号語を復号化するものであ
る。

【０００６】図１８は、上記に該当する可変長復号化装
置の構成を表すブロック図である。入力バッファ２０
は、２つのラッチ２１、２２より構成され、圧縮データ
１ｂを格納する。各ラッチ２１、２２のビット数は、最
長符号語（例えばｐビット）に等しくなっている。バレ
ルシフタ３０は、最長符号語の２倍のビット数（例えば
２ｐビット）から成り、符号語長用ＰＬＡ５０より出力
される符号語長信号５１により、入力バッファ２０のデ
ータをバレルシフタ３０を通じシフトする。

【０００７】そして、復号化用ＰＬＡ４０は、バレルシ
フタ３０から出力されたｐビットを解読し、復号化した
シンボル４１を出力する。符号語長用ＰＬＡ５０は、復
号化用ＰＬＡ４０と同様に、バレルシフタ３０から出力
されたｐビットを解読し、復号化する符号語の長さを決
定し出力する。ここで、復号化用ＰＬＡ４０は、ある特
定の短い符号が２つ以上連続するような場合、１サイク
ルで一度に復号を行っている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
従来技術では、符号語長用ＰＬＡ５０とバレルシフタ３
０によってループが形成されているため、動作周波数が
高く（例えば、７０ＭＨｚ以上）なると、高速に復号す
ることができなくなる。つまり、動作周波数が高くなる
と、１サイクルで符号語長用ＰＬＡ５０の処理とバレル
シフタ３０の処理の両方を行っていたものが、符号語長
用ＰＬＡ５０の処理で１サイクル、バレルシフタ３０の
処理で１サイクルそれぞれ必要となり、ループ処理に２
サイクルかかるようになる。このため動作周波数が高く
なると、２サイクルに１符号語しか復号できなくなり性
能が低下するという問題があった。

【０００９】本発明は、上記の様な問題点について鑑み
てなされたものであり、動作周波数が高い場合でも、１
サイクル毎に１符号語以上を復号することが可能な可変
長復号化装置を提供することを目的とする。

【００１０】また、本発明の他の目的は、全体のハード
量の少ない可変長復号化装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、可変長な符号語より成る可変長符号デー
タを復号化する可変長復号化装置において、前記可変長
符号データを入力とし、最長符号語の少なくとも２倍の
ビット数からなり、それぞれ決められた数だけシフト処
理を行うバレルシフタが、少なくとも前記最長符号語の
ビット数個分存在し、それぞれの前記バレルシフタが前
記最長符号語のビット数からなる符号データを出力する
符号データ生成手段と、前記符号データの各々に対し復
号シンボルと符号語長とを出力する復号シンボル発生手
段と、前記復号シンボルと前記符号語長との中から選択
信号により選択された選択復号シンボルを出力し、前記
選択信号により選択された前記符号語長を用いて新たな
選択信号を生成する復号シンボル選択手段とを有するこ
とを特徴とする可変長復号化装置が提供される。

【００１２】ここで、符号データ生成手段は、可変長符
号データにシフト処理を施し、最長符号語のビット数か
らなる符号データを最長符号語のビット数個分出力す
る。復号シンボル発生手段は、符号データの各々に対し
復号シンボルと符号語長とを出力する。復号シンボル選
択手段は、復号シンボルと符号語長との中から選択信号
により所望の復号シンボルと符号語長とを選択し、選択
された復号シンボルを出力し、また選択された符号語長
を用いて新たに選択信号を生成する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、可変長復号化装置の原理図であ
る。可変長復号化装置は、可変長符号データ１を入力と
して、最長符号語のビット数からなる符号データ１０１
を出力する符号データ生成手段１００と、復号シンボル
２０１と符号語長２０２とを出力する復号シンボル発生
手段２００と、選択信号３０２により選択復号シンボル
３０１を出力する復号シンボル選択手段３００とから構
成される。

【００１４】符号データ生成手段１００は、シンボルを
符号化した可変長符号データ１を入力として、最長符号
語のビット数からなる符号データ１０１を最長符号語の
ビット数個分出力する。

【００１５】ここで、最長符号語とはシンボルに割り当
てられた符号語の中で一番ビット数の多いものをいう。
例えば、図１６ではａ５、ａ６、ａ７に対応する１１０
０、１１０１、１１１１のことである。よって、最長符
号語のビット数は４ビットとなる。

【００１６】復号シンボル発生手段２００は、符号デー
タ１０１を入力とし、各々の符号データに対し復号シン
ボル２０１と符号語長２０２とを出力する。復号シンボ
ル選択手段３００は、選択信号３０２により復号シンボ
ル２０１と符号語長２０２との中から所望の復号シンボ
ルと符号語長を１つ選択する。そして、選択された復号
シンボルとして選択復号シンボル３０１を出力し、選択
された符号語長を用いて新たな選択信号３０２を生成す
る。

【００１７】次に、符号データ生成手段について詳しく
説明する。図２は、符号データ生成手段のブロック図で
ある。符号データ生成手段１００は、符号データ整列手
段１１０とバレルシフタ１２０とから構成される。

【００１８】符号データ整列手段１１０は、可変長符号
データ１（ｍビットとする。）を入力とし、最長符号語
（ｐビットとする。）の２倍のビット数（２ｐビット）
の符号データ１０１ａを出力する。

【００１９】バレルシフタ１２０は、最長符号語のビッ
ト数個（ｐ個）からなるバレルシフタ０、バレルシフタ
１、バレルシフタ２、・・・、バレルシフタｐ−１で構
成される。そして、符号データ１０１ａを入力とし、各
々のバレルシフタがそれぞれ決められた数のシフト処理
を行い、最長符号語のビット数個だけ符号データ１０１
をそれぞれ出力する。例えばバレルシフタ０は０ビッ
ト、バレルシフタ１は１ビット、バレルシフタ２は２ビ
ット、・・・、バレルシフタｐ−１は（ｐ−１）ビット
のシフト処理を行い、それぞれの上位ｐビットの符号デ
ータ１０１を出力する。

【００２０】図３は、符号データ整列手段の内部ブロッ
ク図である。符号データ整列手段１１０は、符号データ
を出力する際に上位ｐビットを構成する上位レジスタ１
１１と、下位ｐビットを構成する下位レジスタ１１２と
で構成される。

【００２１】上位レジスタ１１１は、最長符号語のビッ
ト数（ｐビット）からなり、最長符号語の２倍のビット
数（２ｐビット）の符号データ１０１ａを出力する際に
上位ｐビットを構成する。また、下位レジスタ１１２
は、上位レジスタ１１１と同様に最長符号語のビット数
（ｐビット）からなり、最長符号語の２倍のビット数
（２ｐビット）の符号データ１０１ａを出力する際に下
位ｐビットを構成する。

【００２２】次に、符号データ整列手段１１０の動作に
ついて詳しく説明する。まずｍビットの可変長符号デー
タ１が入力されると下位レジスタ１１２の下位ｍビット
に保持される。そして、次のｍビットの可変長符号デー
タ１が入力されると、すでに下位レジスタ１１２に保持
されている符号データは左にｍビットシフトされ、新し
い可変長符号データが下位レジスタ１１２の下位ｍビッ
トに保持される。これを下位レジスタ１１２が満杯にな
るまで繰り返す。

【００２３】さらに、下位レジスタ１１２が満杯になる
と、上位レジスタ１１１にデータが保持されている場合
は、上位レジスタ１１１のデータを上位ｐビット、下位
レジスタ１１２のデータを下位ｐビットとする２ｐビッ
トの符号データ１０１ａを出力する。その後、下位レジ
スタ１１２の内容を上位レジスタ１１１に移し、下位レ
ジスタ１１２は空き状態となる。

【００２４】一方、上位レジスタ１１１にデータが保持
されていない場合は、そのまま下位レジスタ１１２の内
容を上位レジスタ１１１に移し、下位レジスタ１１２は
空き状態となる。同様にしてｍビットの可変長符号デー
タ１が入力されると下位レジスタ１１２の下位ｍビット
に保持され、以降これら一連の動作の繰り返しとなる。

【００２５】次に、バレルシフタの動作について詳しく
説明する。図４は、バレルシフタで行われるシフト処理
の様子を示す図である。バレルシフタ０のデータＤ０は
符号データ整列手段１１０が出力する値で、ＭＳＢから
ＬＳＢに向かってｄ０、ｄ１、ｄ２、・・・、ｄｐ−
１、・・・から成る２ｐビットのビット列とする。ま
た、バレルシフタｎはバレルシフタ０の符号データＤ０
をｎビット左シフトするものとする。つまりバレルシフ
タ１はバレルシフタ０の符号データＤ０を１ビット左シ
フト、バレルシフタ２はバレルシフタ０の符号データＤ
０を２ビット左シフトをそれぞれ実行する。

【００２６】これによりバレルシフタ０の符号データＤ
０に対し、バレルシフタ１の符号データＤ１は、ｄ１、
ｄ２、・・・、ｄｐ−１、・・・から成る２ｐビットの
ビット列となる。同様にバレルシフタｐ−１の符号デー
タＤｐ−１は、ｄｐ−１、・・・から成る２ｐビットの
ビット列になる。

【００２７】つまり、２ｐビットの符号データＤ０と、
Ｄ０に対して１ビットずつ順に左シフトされた（ｐ−
１）個の符号データとの合わせてｐ個の符号データが生
成されることになる。そしてバレルシフタ０、バレルシ
フタ１、バレルシフタ２、・・・、バレルシフタｐ−１
は、それぞれ２ｐビットのデータＤ０、Ｄ１、Ｄ２、・
・・、Ｄｐ−１の上位ｐビットを出力する。

【００２８】ここで最長符号語のビット数個分のバレル
シフタを用いているので、上記ｐ個の符号データに少な
くとも１つの可変長符号が含まれることになる。また符
号データ整列手段１１０から出力される２ｐビットの符
号データは、符号データをｐビットずつ左シフトしたも
のになっている。よって、バレルシフタｐ−１の符号デ
ータＤｐ−１を１ビット左シフトしたデータは、次に符
号データ整列手段１１０が出力した符号データに等しい
ものとなっている。

【００２９】次に、復号シンボル発生手段について詳し
く説明する。図５は、復号シンボル発生手段の構成を示
す図である。復号シンボル発生手段２００は、ｐ個から
なる復号メモリ０〜ｐ−１で構成される。復号メモリ０
〜ｐ−１は符号データ生成手段１００から出力されるｐ
ビットの符号データ１０１を入力とし、それに対応する
復号シンボルと符号語長（合計ｄビットとする。）を出
力する。

【００３０】復号シンボル発生手段２００は、復号メモ
リをｐ個並列に並べた構成になっていて、ｐ個の異なる
符号データＤ０〜Ｄｐ−１に対してそれぞれ復号シンボ
ルと符号語長を出力する構成になっている。

【００３１】図６は復号メモリ内に格納されているデー
タ構成を表す図である。ｐビットの符号データ１０１は
アドレス２００ｂを表し、データはｄビットで上位ｓビ
ットが復号シンボル、下位ｈビットが符号語長を表して
いる。よって、この場合の復号シンボル発生手段２００
のメモリ容量は、（２ｐ×ｄ）ビットとなる。

【００３２】次に、復号シンボル選択手段について詳し
く説明する。図７は、復号シンボル選択手段のブロック
図である。復号シンボル選択手段３００は、選択器３１
１と加算器３１２と、ラッチ３１３とで構成される。選
択器３１１は、復号シンボル発生手段２００より出力さ
れるそれぞれの復号シンボル２０１と符号語長２０２と
からなるｐ個のｄビットのデータの中から、選択信号３
０２により所望の復号シンボルと符号語長とを１つ選択
する。そして選択された信号３１１ａは、選択復号シン
ボル３０１（ｓビット）と選択符号語長３０３（ｈビッ
ト）とからなり、選択符号語長３０３（ｈビット）は加
算器３１２に入力される。加算器３１２は、選択符号語
長３０３と選択信号３０２との加算を行う。ラッチ３１
３は、加算器３１２の出力３１２ａを保持し、選択器３
１１への選択信号３０２を出力する。

【００３３】次に、復号シンボル選択手段３００を中心
に具体的な数字を用いてさらに詳しく説明する。まず、
可変長符号データ１は、３ビット、６ビット、１５ビッ
ト、１４ビット、２ビット、・・・とから成るデータ列
とし、それに対応する復号シンボルを、ａ１、ａ２、ａ
３、ａ４、ａ５、・・・とする。ここで可変長符号デー
タ１の最長符号語のビット数が１６ビットとする。よっ
て、可変長符号データ生成手段１００を構成するバレル
シフタの数は１６となる。つまりバレルシフタはバレル
シフタ０からバレルシフタ１５まで１６個あり、選択器
３１１はそれぞれ復号シンボルと符号語長からなる１６
個のデータの中から１個の選択復号シンボル３０１と選
択符号語長３０３とを選択することになる。

【００３４】例えば、選択信号３０２が０の場合はバレ
ルシフタ０が出力する符号データに対応する復号シンボ
ルと符号語長とを、・・・、選択信号３０２が１５の場
合はバレルシフタ１５が出力する符号データに対応する
復号シンボルと符号語長とを、それぞれ選択することに
なる。

【００３５】図８に符号データ生成手段１００が出力す
る符号データ１０１を示す。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３はバレル
シフト処理を行うサイクルを表し、データＤｘ−ｙは、
サイクルＴｙにおけるバレルシフタｘの出力値を表す。
例えば、データＤ２−１はサイクルＴ１におけるバレル
シフタ２の出力値を表す。図４で説明したように、Ｄｘ
−ｙはサイクルＴｙにおいてＤ０−ｙをｘビット左にシ
フトしたデータとなっているが、Ｄ０−（ｙ＋１）はＤ
１５−ｙを１ビット左にシフトしたデータとなってい
る。例えばＤ０−２はＤ１５−１を１ビット左にシフト
したデータとなっていて、Ｄ０−３はＤ１５−２を１ビ
ット左にシフトしたデータとなっている。

【００３６】つまり、Ｄ０−１を基準に考えると、Ｄ０
−２はＤ０−１を１６ビット左にシフトしたデータとな
っていて、Ｄ０−３はＤ０−１を３２ビット左にシフト
したデータとなっている。

【００３７】図９に可変長符号データの例を示す。３ビ
ット、６ビット、１５ビット、１４ビット、２ビット、
・・・とから成る可変長符号データをそれぞれＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・と表す。Ｄ３−１はＤ０−１を３ビ
ット、Ｄ９−１はＤ０−１を９ビット、Ｄ８−２はＤ０
−２を８ビット（Ｄ０−１を２４ビット）、Ｄ６−３は
Ｄ０−３を６ビット（Ｄ０−１を３８ビット）、それぞ
れ左シフトしたデータになっている。また、可変長符号
データＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの先頭ビットがＭＳＢとなってい
る。さらに図では可変長符号データを実線と点線で表し
ているが、実線の部分が復号シンボル発生手段２００に
出力される符号データ（今の例では１６ビット）を表し
ている。また可変長符号データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・
・・に対応する復号シンボルをａ１、ａ２、ａ３、ａ
４、ａ５、・・・とする。

【００３８】図１０は、可変長復号化装置の動作を説明
するタイミングチャートである。クロック１０は本発明
の可変長復号化装置を動作させるシステムクロックであ
る。選択器出力３１１ａは選択器３１１から出力される
復号シンボル（ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５）と符号
語長（３、６、１５、１４、２）である。加算器出力３
１２ａは加算器３１２が行う加算結果、選択信号３０２
はラッチ３１３から出力される信号を表している。

【００３９】復号作業に入る前に可変長復号化装置は初
期化され、選択信号３０２が０となる。初期化が終わっ
たら、可変長符号データ１が符号データ生成手段１００
に入力され符号データＤ０−１、Ｄ１−１、・・・、Ｄ
１５−１が復号シンボル発生手段２００に出力される。〔Ｃ０サイクル〕復号シンボル発生手段２００は、符号
データＤ０−１、Ｄ１−１、・・・、Ｄ１５−１に対応
する選択器出力３１１ａである復号シンボルと符号語長
とを復号シンボル選択手段３００に出力する。〔Ｃ１サイクル〕選択信号３０２が０なので、選択器３
１１は１６個の復号シンボルと符号語長の中から符号デ
ータＤ０−１に対応する復号シンボル（ａ１）と符号語
長（３）を選択する。符号語長の値３は加算器３１２に
入力され選択信号３０２の値０と加算される（３＋０＝
３）。そして加算結果はラッチ３１３に入力され選択信
号３０２として３が出力される。〔Ｃ２サイクル〕Ｃ１サイクルでは、選択信号３０２が
３であるので選択器３１１は１６個の復号シンボルと符
号語長の中から符号データＤ３−１に対応する復号シン
ボル（ａ２）と符号語長（６）とを選択する。同様にし
て、符号語長の値６は加算器３１２に入力され、選択信
号３０２の値３と加算される（６＋３＝９）。そして加
算結果はラッチ３１３に入力され、選択信号３０２とし
て９が出力される。〔Ｃ３サイクル〕Ｃ２サイクルでは、選択信号３０２が
９であるので、選択器３１１は１６個の復号シンボルと
符号語長の中からＤ９−１に対応する復号シンボル（ａ
３）と符号語長（１５）を選択する。符号語長の値１５
は加算器３１２に入力され、選択信号３０２の値９と加
算される。この場合１５＋９＝２４≧１６なので、符号
データＤ０−１、Ｄ１−１、・・・、Ｄ１５−１に対応
する復号シンボルと符号語長との中には該当する復号シ
ンボルと符号語長は存在しない。該当する復号シンボル
と符号語長とは、符号データＤ０−２、Ｄ１−２、・・
・、Ｄ１５−２に対応する復号シンボルと符号語長の中
にある。よって、２４ー１６＝８を加算器３１２は出力
し、選択信号３０２として８がラッチ３１３より出力さ
れる。〔Ｃ４サイクル〕Ｃ３サイクルでは、選択器３１１は符
号データＤ０−２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ１５−２に対
応する復号シンボルと符号語長との中からＤ８−２に対
応する復号シンボル（ａ４）と符号語長（１４）を選択
する。加算器３１２の演算１４＋８＝２２≧１６より、
加算器３１２は２２ー１６＝６を出力する。そして、選
択信号３０２として６がラッチ３１３より出力される。〔Ｃ５サイクル〕Ｃ４サイクルでは、対象となる符号デ
ータはＤ０−３、Ｄ１−３、・・・、Ｄ１５−３にな
り、選択信号３０２の値６により符号データＤ０−３、
Ｄ１−３、・・・、Ｄ１５−３に対応する復号シンボル
と符号語長との中からＤ６−３に対応する復号シンボル
（ａ５）と符号語長（２）とが選択される。また、符号
語長の値２は加算器３１２に入力され、選択信号３０２
の値６と加算される（２＋６＝８）。加算結果はラッチ
３１３に入力され、選択信号３０２として８が出力され
る。以下同様の繰り返しとなる。

【００４０】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図１１は、第２の実施の形態の可変長復号化
装置の原理図である。可変長復号化装置は、符号データ
生成部１００ａと、復号シンボル発生手段２００ａと、
バッファ４００と、復号シンボル選択手段３００ａとか
ら構成される。

【００４１】第１の実施の形態による可変長復号化装置
の構成と異なるのは、復号シンボル発生手段２００ａと
復号シンボル選択手段３００ａとの間にバッファ４００
を入れたことである。このバッファ４００を入れる意味
について説明する。第１の実施の形態では、例えば最長
符号語が１６ビットの場合、バレルシフタの数を１６個
にした。これは１回のバレルシフト処理で得られる１６
個の符号データの中に、少なくとも１つの所望の符号デ
ータが存在するようにするためである。

【００４２】前述したように、ハフマン符号では発生頻
度の高い信号に短い符号を与え、発生頻度の低い信号に
長い符号を与えるという不等長符号を用いている。これ
は１回のバレルシフト処理で得られる１６個の符号デー
タの中にいくつかの符号データが存在する確率が高いこ
とを表している。つまり１回のバレルシフト処理で得ら
れる１６個の符号データに対応する復号シンボルと符号
語長とを復号シンボル選択手段３００ａが何回もアクセ
スする確率が高くなるということである。

【００４３】例えば図８、図９、図１０を用いて説明し
た第１の実施の形態では、Ｔ１サイクルで実行したバレ
ルシフト処理の結果を復号シンボル選択手段３００ａが
３回使用している（Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２サイクルでそれぞ
れ（ａ１、３）、（ａ２、６）、（ａ３、１５））。つ
まり復号シンボル選択手段３００は毎サイクル処理を行
うのに対し、符号データ生成手段１００のバレルシフタ
は毎サイクル処理を行わなくてもよい場合がある。

【００４４】このように符号データ生成手段１００で行
うバレルシフト処理と復号シンボル選択手段３００とで
行う処理とでは処理頻度が異なる。この処理頻度の違い
を吸収するために復号シンボル発生手段２００ａと復号
シンボル選択手段３００ａとの間にバッファ４００を入
れている。これにより、符号データ生成手段１００ａを
構成するバレルシフタの個数を最長符号語のビット数個
よりも少なくすることが可能となる。

【００４５】次に、第２の実施の形態について具体的な
数字を用いてさらに詳しく説明する。可変長符号データ
１は、３ビット、６ビット、１５ビット、１４ビット、
２ビット、・・・とから成るデータ列とし、それに対応
する復号シンボルは、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、
・・・とする。また、可変長符号データの最長符号語は
１６ビットとする。さらに、符号データ生成手段１００
ａを構成するバレルシフタの数を最長符号語の半分の８
とする。この場合、バレルシフタはバレルシフタ０から
バレルシフタ７まで８個となる。また、復号シンボル発
生手段２００ａは８個の符号データ１０２に対応する復
号シンボル２０１ａと符号語長２０２ａとを出力する。

【００４６】そして、バッファ４００の出力後の復号シ
ンボル２０１ｂと符号語長２０２ｂとは、復号シンボル
選択手段３００ａに入力され、８個の復号シンボルと符
号語長の中から所望の選択復号シンボル３０１ａと符号
語長とが１個選択されることになる。

【００４７】図１２に最長符号語の半分のビット数ずつ
シフトした符号データを出力する符号データ整列手段１
１０ａの構成を示す。最上位レジスタ１１１ａ、上位レ
ジスタ１１１ｂ、下位レジスタ１１２ｂ、最下位レジス
タ１１２ａはそれぞれ最長符号語の半分のビット数（例
えばｐ／２ビット、今の場合８ビット）からなるレジス
タである。最長符号語の２倍のビット数（２ｐビット）
の符号データ１０１ｂを出力する際に、最上位レジスタ
１１１ａは最上位ｐビットを構成する。すなわち、ＭＳ
Ｂを（２ｐ−１）ビット、ＬＳＢを０ビットとした場
合、（２ｐ−１）ビットから（３ｐ／２）ビットを構成
する。

【００４８】また、上位レジスタ１１１ｂは上位ｐビッ
トとして（３ｐ／２−１）ビットからｐビットを構成
し、下位レジスタ１１２ｂは下位ｐビットとして（ｐ−
１）ビットからｐ／２ビットを構成する。さらに、最下
位レジスタ１１２ａは最下位ｐビットとして（ｐ／２−
１）ビットから０ビットを構成する。

【００４９】次に、符号データ整列手段器１１０ａの動
作について説明する。まずｍビットの可変長符号データ
１が入力されると最下位レジスタ１１２ａの下位ｍビッ
トに保持される。次にｍビットの可変長符号データ１が
入力されると、既に最下位レジスタ１１２ａに保持され
ている符号データは左にｍビットシフトされ、新しい可
変長符号データが最下位レジスタ１１２ａの下位ｍビッ
トに保持される。これを最下位レジスタ１１２ａが満杯
になるまで繰り返す。

【００５０】最下位レジスタ１１２ａが満杯になると、
最上位レジスタ１１１ａにデータが保持されている場合
は、最上位レジスタ１１１ａのデータを最上位ｐ／２ビ
ット、上位レジスタ１１１ｂのデータを上位ｐ／２ビッ
ト、下位レジスタ１１２ｂのデータを下位ｐ／２ビッ
ト、最下位レジスタ１１２ａのデータを最下位ｐ／２ビ
ットとする２ｐビットの符号データ１０１ｂが出力され
る。そして、最下位レジスタ１１２ａの内容を下位レジ
スタ１１２ｂに、下位レジスタ１１２ｂの内容を上位レ
ジスタ１１１ｂに、上位レジスタ１１１ｂの内容を最上
位レジスタ１１１ａにそれぞれ移して最下位レジスタ１
１２ａは空き状態となる。

【００５１】また、最上位レジスタ１１１ａにデータが
保持されていない場合は、２ｐビットの符号データ１０
１ｂを出力せず、そのまま最下位レジスタ１１２ａの内
容を下位レジスタ１１２ｂに、下位レジスタ１１２ｂの
内容を上位レジスタ１１１ｂに、上位レジスタ１１１ｂ
の内容を最上位レジスタ１１１ａにそれぞれ移して最下
位レジスタ１１２ａは空き状態となる。

【００５２】同様にしてｍビットの可変長符号データ１
が入力されると最下位レジスタ１１２ａの下位ｍビット
に保持され、以降これら一連の動作の繰り返しとなる。
これらの符号データ生成機構により、符号データ整列手
段１１０ａは符号データをｐ／２ビットずつ左シフトし
た２ｐビットの符号データ１０１ｂを出力することにな
る。

【００５３】図１３は、符号データ生成手段１００ａが
出力するデータを示す図である。図１３は図８と同じ表
記を用いているので表記の説明は省略する。バレルシフ
ト処理を行うサイクルはＴ１〜Ｔ５の５サイクルまで表
示してある。ここでＤ０−２はＤ７−１を、Ｄ０−３は
Ｄ７−２を、Ｄ０−４はＤ７−３を、Ｄ０−５はＤ７−
４を、それぞれ１ビット左にシフトしたデータとなって
いる必要がある。このため符号データ整列手段１１０ａ
は、８ビットずつシフトした符号データを出力しなけれ
ばならない。

【００５４】図１４に可変長符号データの例を示す。３
ビット、６ビット、１５ビット、１４ビット、２ビッ
ト、・・・とから成る可変長符号データをそれぞれＡ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・・・と表し、Ｄ３−１はＤ０−１を
３ビット、Ｄ１−２はＤ０−１を９ビット、Ｄ０−４は
Ｄ０−３を８ビット（Ｄ０−１を２４ビット）、Ｄ６−
５はＤ０−５を６ビット（Ｄ０−１を３８ビット）、そ
れぞれ左シフトしたデータになっていて、可変長符号デ
ータＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅの先頭ビットがＭＳＢとなってい
る。また図では可変長符号データを実線と点線で表して
いるが、実線の部分が復号シンボル発生手段２００ａで
出力される符号データ（今の例では１６ビット）を表し
ている。また可変長符号データＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、・
・・に対応する復号シンボルをａ１、ａ２、ａ３、ａ
４、ａ５、・・・とする。

【００５５】図１５は、可変長復号化装置の動作を説明
するためのタイミングチャート図である。復号作業に入
る前に可変長復号化装置が初期化され選択信号３０２ａ
が０となる。初期化が終わったら、可変長符号データ１
が符号データ生成手段１００ａに入力され、符号データ
Ｄ０−１、Ｄ１−１、・・・，Ｄ７−１が復号シンボル
発生手段２００ａに出力される。復号シンボル発生手段
２００ａは符号データＤ０−１、Ｄ１−１、・・・、Ｄ
７−１に対応する復号シンボルと符号語長とをバッファ
４００に書き込む。この動作をバッファ４００に空きが
ある限り繰り返し続ける。すなわち、符号データＤ０−
２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ７−２、Ｄ０−３、Ｄ１−
３、・・・、Ｄ７−３、Ｄ０−４、Ｄ１−４、・・・、
Ｄ７−４、Ｄ０−５、Ｄ１−５、・・・、Ｄ７−５のそ
れぞれに対応する復号シンボルと符号語長とがバッファ
４００に書き込まれる。〔Ｃ１０サイクル〕バッファ４００にデータが格納され
ると、まず符号データＤ０−１、Ｄ１−１、・・・、Ｄ
７−１に対応する復号シンボルと符号語長とがバッファ
４００より読み出され、選択器３１１に入力される。こ
の時選択信号が０なので選択器３１１は、１６個の復号
シンボルと符号語長の中から符号データＤ０−１に対応
する復号シンボル（ａ１）と符号語長（３）を選択す
る。〔Ｃ１１サイクル〕符号語長の値３は加算器３１２に入
力され選択信号３０２ａの値０と加算される（３＋０＝
３）。そして加算結果はラッチ３１３に入力され、選択
信号３０２ａとして３が出力される。〔Ｃ１２サイクル〕Ｃ１１サイクルで、選択信号３０２
ａが３であるので選択器３１１は１６個の復号シンボル
と符号語長の中から符号データＤ３−１に対応する復号
シンボル（ａ２）と符号語長（６）を選択する。同様に
して、符号語長の値６は加算器３１２に入力され、選択
信号３０２ａの値３と加算される。この場合６＋３＝９
≧８なので、符号データＤ０−１、Ｄ１−１、・・・、
Ｄ７−１に対応する復号シンボルと符号語長の中には、
該当する復号シンボルと符号語長は存在しない。

【００５６】該当する復号シンボルと符号語長とは符号
データＤ０−２、Ｄ１−２、・・・、Ｄ７−２に対応す
る復号シンボルと符号語長の中にあるのでバッファ４０
０より対応する復号シンボルと符号語長とを読み出す。
また９ー８＝１を加算器３１２は出力し、選択信号３０
２ａとして１がラッチ３１３より出力される。〔Ｃ１３サイクル〕Ｃ１２サイクルで、選択信号３０２
ａが１であるので、選択器３１１は復号シンボルと符号
語長との中からＤ１−２に対応する復号シンボル（ａ
３）と符号語長（１５）とを選択する。符号語長の値１
５は加算器３１２に入力され、選択信号３０２ａの値１
と加算される。この場合１５＋１＝１６≧８かつ１５＋
１≧８×２なので、符号データＤ０−２、Ｄ１−２、・
・・、Ｄ７−２に対応する復号シンボルと符号語長との
中には該当する復号シンボルと符号語長は存在しない。

【００５７】該当する復号シンボルと符号語長は、符号
データＤ０−４、Ｄ１−４、・・・、Ｄ７−４に対応す
る復号シンボルと符号語長の中にあるので、バッファ４
００より対応する復号シンボルと符号語長を読み出す。
また１６−８−８＝０を加算器３１２は出力し、選択信
号３０２ａとして０がラッチ３１３より出力される。〔Ｃ１４サイクル〕Ｃ１３サイクルでは、選択器３１１
は復号シンボルと符号語長の中からＤ０−４に対応する
復号シンボル（ａ４）と符号語長（１４）とを選択す
る。そして、符号語長の値１４は加算器３１２に入力さ
れ、加算器３１２の演算１４＋０＝１４≧８より、加算
器３１２は１４ー８＝６を出力する。そして、選択信号
３０２ａとして６がラッチ３１３より出力される。〔Ｃ１５サイクル〕Ｃ１４サイクルでは、対象となる復
号シンボルと符号語長とは符号データＤ０−５、Ｄ１−
５、・・・、Ｄ７−５に対応する復号シンボルと符号語
長になり、これらをバッファ４００より読み出す。そし
て、選択信号３０２ａの値６により、符号データＤ６−
５に対応する復号シンボル（ａ５）と符号語長（２）が
選択される。同様にして符号語長が２なので２＋６＝８
≧８より８−８＝０が選択信号３０２ａとしてラッチ３
１３より出力される。以下同様の繰り返しとなる。

【００５８】また、バッファ４００の容量であるが、復
号シンボルと符号語長とを最長符号語と等しいビット数
だけ格納する容量が最低必要となる。上述の例では最長
符号語が１６ビットなので、１６×ｄビット最低必要と
なる。一方、バレルシフタの数は可変長符号の出現頻度
に依存する。そのため、可変長符号の出現頻度に依存し
てバレルシフタの数を決定すれば、少ない数で効率よく
バレルシフト処理を行うことができる。

【００５９】例えば、平均符号長（可変長符号語の総容
量／処理に要したサイクル数）を基準にして、それに近
い整数をバレルシフタの数とすればよい。よって、最長
符号語が１６ビットに対し平均符号長が７．８ビットで
あるならば、これは毎サイクル７．８ビットずつ復号処
理されていくことなので、バレルシフタの数を６個ある
いは７個あるいは８個にすればいい。

【００６０】以上説明したように、符号データ生成手段
で行われるバレルシフタの処理と復号シンボル発生手段
で行われる符号語長の生成との間でループを形成しない
構成とした。これにより、動作周波数が高い場合でも１
サイクル毎に１符号語以上を復号することが可能とな
る。

【００６１】また、第２の実施の形態のようにバッファ
を入れることで、１サイクル毎に１符号語以上の復号処
理を実現しながら、符号データ生成手段を構成するバレ
ルシフタの数及び復号シンボル発生手段を構成する復号
メモリの数を減らせるので、ハード量を削減することが
できる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による可変
長復号化装置は、可変長符号データのシフト処理と符号
語長との生成の間でループを形成せずに、複数ビットを
一括して処理する構成とした。これにより、動作周波数
が高い場合でも、１サイクル毎に１符号語以上を高速に
復号することが可能となる。

【００６３】また、本発明の可変長復号化装置は、復号
シンボル発生手段と復号シンボル選択手段との間にバッ
ファを入れる構成とした。これによりバレルシフタの数
及び復号メモリの数を減らせるので、全体のハード量を
削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の可変長復号化装置の原理図である。

【図２】符号データ生成手段の構成を表すブロック図で
ある。

【図３】符号データ整列手段の構成を表すブロック図で
ある。

【図４】符号データ生成手段を構成するバレルシフタの
動作を説明する図である。

【図５】復号シンボル発生手段の構成を表すブロック図
である。

【図６】復号シンボル発生手段内の復号メモリの構成を
表すブロック図である。

【図７】復号シンボル選択手段の構成を表すブロック図
である。

【図８】符号データ生成手段から出力される符号データ
の構成を表す図である。

【図９】符号データ生成手段から出力される符号データ
を表す図である。

【図１０】可変長復号化装置の動作を説明するためのタ
イミングチャート図である。

【図１１】第２の実施の形態による可変長復号化装置の
原理図である。

【図１２】符号データ整列手段の構成を表すブロック図
である。

【図１３】符号データ生成手段から出力されるデータを
表す図である。

【図１４】符号データ生成手段から出力される可変長符
号データの構成を表す図である。

【図１５】可変長復号化装置の動作を説明するためのタ
イミングチャート図である。

【図１６】エントロピー符号化の可変長符号テーブルを
表す図である。

【図１７】ハフマンツリーによる状態遷移を表す図であ
る。

【図１８】従来の可変長復号化装置の構成を表すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１可変長符号データ１００符号データ生成手段１０１符号データ２００復号シンボル発生手段２０１復号シンボル２０２符号語長３００復号シンボル選択手段３０１選択復号シンボル３０２選択信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本栄利神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可変長な符号語より成る可変長符号デー
タを復号化する可変長復号化装置において、前記可変長符号データを入力とし、最長符号語の少なく
とも２倍のビット数からなり、それぞれ決められた数だ
けシフト処理を行うバレルシフタが、少なくとも前記最
長符号語のビット数個分存在し、それぞれの前記バレル
シフタが前記最長符号語のビット数からなる符号データ
を出力する符号データ生成手段と、前記符号データの各々に対し復号シンボルと符号語長と
を出力する復号シンボル発生手段と、前記復号シンボルと前記符号語長との中から選択信号に
より選択された選択復号シンボルを出力し、前記選択信
号により選択された前記符号語長を用いて新たな選択信
号を生成する復号シンボル選択手段と、を有することを特徴とする可変長復号化装置。
【請求項２】前記復号シンボル発生手段と前記復号シ
ンボル選択手段との間に、前記復号シンボルと前記符号
語長とを保持するためのバッファを設けたことを特徴と
する請求項１記載の可変長復号化装置。
【請求項３】前記バッファは、前記復号シンボルと前
記符号語長とを少なくとも前記最長符号語のビット数個
分格納する容量を持つことを特徴とする請求項２記載の
可変長復号化装置。
【請求項４】前記符号データ生成手段は、前記バレル
シフタの数が前記符号語の総容量を、処理に要したサイ
クル数で割った値である平均符号長に近い整数値の個数
分含むことを特徴とする請求項２記載の可変長復号化装
置。