JPH1079938A - 画像符号化装置、画像復号化装置、及び画像符号化・復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 符号化処理の高速化を図ること。 【解決手段】 画像データの符号化に用いる複数ビット
の区間データを格納する区間レジスタ（２５０）と；区
間レジスタ（２５０）の更新演算を行う演算手段（２０
８他）と；画像データが一定の状態（ＬＰＳ）の場合の
区間レジスタ（２５０）のシフト量を記憶した記憶手段
（２１０）と；演算手段（２０８他）と記憶手段（２１
０）の出力に基づいて区間レジスタ（２５０）のシフト
量を決定するシフト量決定手段（２５８）と；シフト量
決定手段（２５８）によって求められたシフト量を保持
するシフト量レジスタ（２５９）と；シフト量レジスタ
（２５９）に保持されているシフト量に基づいて、区間
レジスタ（２５０）が格納しているデータを一度に複数
ビットシフトするシフト手段（２５１）とを備えてい
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、画像データの符号
化および復号化技術に関し、特に、算術符号化方式を採
用した画像符号化装置、画像復号化装置及び、これらを
組み合わせた画像符号化・復号化装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】人間の視覚によって認識される画像情報
を、コンピュータ等の機械によって認識可能な状態にす
るために種々の画像符号化・復号化処理が行われる。例
えば、画像情報を電話回線や無線電波等の伝送媒体を介
して伝送する場合、伝送する画像の情報量を少なくする
ために、送信側で伝送すべき画像データの圧縮（符号
化）を行い、受信側では当該圧縮データを伸長（復号
化）するという技術が一般的に利用されている。

【０００３】画像データの符号化方式としては、符号化
の対象となるシンボル系列の出現確率に応じて確率数直
線を区間分割し、分割された区間内の位置を示す二進小
数値をその系列に対する符号とし、符号語を算術演算に
より逐次的に構成していく算術符号化方式がある。算術
符号化方式としては、例えば、「ＩＳＯ／ＩＥＣ １１
５４４」に記述されている方式があり、特にファクシミ
リによる２値画像の送受信等に多く適用される。

【０００４】

【従来技術】図１０は、画像データ変換処理装置の一例
として、適応型算術符号化方式を採用した従来の画像符
号化装置を示す。この画像符号化装置は、入力画像デー
タを２値シンボル列として入力するシンボル系列読み取
り部１００と、シンボル系列読み取り部１００にて読み
取られた２値シンボル列を記憶するシンボル系列記憶部
１０２と、シンボル系列記憶部１０２に記憶されている
２値シンボル列の圧縮を行うために、必要な情報とし
て、圧縮しようとする符号化対象シンボルに最も相関の
深いシンボルパターン（以下、「テンプレート」と称す
る）を２値シンボル列から選択する画像参照シンボル選
択部１０４とを備えている。また、図１１示す内容のデ
ータを記憶する状態番号／優勢シンボル記憶部１０６
と、画像参照シンボル選択部１０４にて取り出された参
照シンボルの内容が示す値（以下、「コンテクスト」あ
るいは「ＣＸ」と記述する）に基づき、符号化対象シン
ボルが状態番号／優勢シンボル記憶部１０６に記憶され
ている推測値（高い確率で出現するシンボル値，優勢シ
ンボル「ＭＰＳ」）と等しいか否かの情報を出力する予
測変換処理部１０８とを更に備えている。

【０００５】図１０において、符号１１０は、各状態番
号に対して予め定められた劣勢シンボルＬＰＳの確率領
域の大きさ（ＬＳＺ）及び状態番号ＳＴの遷移情報を記
憶した確率推定テーブルである。確率推定テーブル１１
０の内容は、図１２に示す通りである。１１２は、予測
変換処理部１０８の出力と、状態番号／優勢シンボル記
憶部１０６から読み出された状態番号ＳＴとＭＰＳ値
と、確率推定テーブル１１０から読み出された劣勢シン
ボルＬＰＳの出現確率領域幅の値（ＬＳＺ）及び状態遷
移情報を元に、符号化対象シンボルに対して算術符号化
処理を行う算術符号化部である。

【０００６】上記のような装置によて２値算術符号化処
理を行う場合には、まず、２値算術符号化装置全体の初
期化を行う。すなわち、状態番号／優勢シンボル記憶部
１０６に記憶されている状態番号（ＳＴ）および優勢シ
ンボルＭＰＳの値を全てのコンテクストＣＸに対してゼ
ロにセットする。

【０００７】次に、図１３に示す区間レジスタ（Ａレジ
スタ）によって示される確率領域のＭＰＳ領域の幅を１
００００Ｈｅｘにセットし、符号レジスタ（Ｃレジス
タ）によって示される確率領域のＭＰＳ領域の幅Ａの下
界値を０にセットし、符号出力のためのシフト数をカウ
ントするカウンタ（以下、「ＣＴ」と示す）を１１にセ
ットする。次に、画像参照シンボル選択部１０４は、上
述したテンプレートを用い、符号化対象シンボル及び符
号化するためのコンテクストをシンボル系列記憶部１０
２に記憶された２値シンボル列よりロードする。

【０００８】次に、２値算術符号化処理を開始する。最
初に、予測変換処理部１０８において、図２０に示す手
順に従い、符号化対象シンボルの値とコンテクストＣＸ
に対応した状態番号／優勢シンボル記憶部１０６に記憶
された優勢シンボルＭＰＳの値（以後「ＭＰＳ（Ｃ
Ｘ）」と示す）とを比較する。符号化対象シンボルの値
とＭＰＳ（ＣＸ）が等しければ符号化対象シンボルは優
勢シンボルＭＰＳということになり、図２２に示す処理
を行う。一方、符号化対象シンボルの値とＭＰＳ（Ｃ
Ｘ）が等しくなければ符号化対象シンボルは劣勢シンボ
ルＬＰＳということになり、図２１に示す処理を行う。

【０００９】符号化対象シンボルが優勢シンボルＭＰＳ
であった場合、図２２に示すように、２値算術符号化部
１１２においては、コンテクストＣＸの現在の状態をＳ
Ｔ（ＣＸ）、その状態ＳＴ（ＣＸ）において劣勢シンボ
ルＬＰＳに対して割り当てられる領域幅をＬＳＺ（ＳＴ
（ＣＸ））と表現すると、優勢シンボルＭＰＳに対して
割り当てられる領域幅はＡ−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））の
ように算出される（図１４参照）。そして、現在までに
符号化したシンボル列の出現確率に対応した確率領域幅
Ａを、次の符号化対象シンボルに対して期待される劣勢
シンボルＬＰＳと優勢シンボルＭＰＳの出現推定確率で
分割し、優勢シンボルＭＰＳの出現推定確率が劣勢シン
ボルＬＰＳの出現推定確率以上であれば、図１４におけ
る確率領域の優勢シンボルＭＰＳの領域が符号化対象シ
ンボルに割り当てられる。

【００１０】図１４においては、符号化対象シンボルの
出現する確率領域の大きさを示す値はＡ’の値であるた
め、Ａ−ＬＳＺを求めることによって符号化対象シンボ
ルとして優勢シンボルＭＰＳが出現する場合に割り当て
られる確率領域幅を求めることができる。次に、優勢シ
ンボルＭＰＳが出現する場合に割り当てられる確率領域
幅の値を図１５におけるＨａｌｆで示される８０００Ｈ
ｅｘと比較し、８０００Ｈｅｘ以上であれば処理を終了
し、８０００Ｈｅｘ未満であれば正規化処理を行う。

【００１１】正規化処理を行う前処理として、図２２に
示すように、符号化対象シンボルとして優勢シンボルＭ
ＰＳが出現した場合に割り当てる確率領域の幅を示すＡ
−ＬＳＺの値と符号化対象シンボルとして劣勢シンボル
ＬＰＳが出現した場合に割り当てる確率領域の幅ＬＳＺ
とを比較し、Ａ−ＬＳＺの値がＬＳＺの値より小さけれ
ば符号化効率の向上を目的として、優勢シンボルＭＰＳ
と劣勢シンボルＬＰＳに割り当てられる確率領域の意味
を入れ換える処理（条件付き交換処理）を行う（図１５
参照）。

【００１２】次に、ＳＴ（ＣＸ）で示される値、すなわ
ちコンテクストＣＸに対応した状態番号ＳＴの次の遷移
状態（以下、「ＮＭＰＳ（ＳＴ（ＣＸ））」と表記す
る）を確率推定テーブル１１０より求め、現在のＳＴ
（ＣＸ）の値を更新する処理を行う。この時、符号化対
象シンボルが優勢シンボルＭＰＳの場合に、次の状態に
おける「劣勢シンボルＬＰＳに対して割り当てる確率領
域幅」ＬＳＺは、現在の状態のＬＳＺよりも必ず小さく
なるように確率推定テーブル１１０が設定されている。
例えば、符号化対象シンボルＭＰＳのみが発生した場
合、図１６に示すように、ＬＰＳ領域幅が大きい場合に
は（１），（２），（３）と３回符号化処理を行った時
点で１回の正規化が発生し、１ビットの符号が出力され
ている。一方、図１７に示すように、ＬＰＳ領域幅が小
さい場合には、符号化対象シンボルを６ビット符号化し
た時点で１回正規化が起こり、１ビットの符号が出力さ
れる。すなわち、前者（図１６）の場合には圧縮率３分
の１であり、後者（図１７）の場合には圧縮率が６分の
１となり、連続して優勢シンボルＭＰＳが発生する場合
にはＬＰＳ領域幅が小さい方が圧縮率が良くなる。つま
り、優勢シンボルＭＰＳが生じた場合は、ＬＳＺの値が
小さいほど同じ入力データ量に対して正規化処理を行う
回数が少なく、また、１回の正規化処理によって出力さ
れる符号も少なくなる。

【００１３】次に、図１５を参照して正規化処理手順に
ついて説明する。正規化処理では、８０００Ｈｅｘより
小さくなった優勢シンボルＭＰＳの確率領域を、８００
０Ｈｅｘより大きくする処理を行う。すなわち、現在ま
でに符号化されたシンボル列に対して割り当てられた確
率領域の幅を示す区間レジスタ（Ａレジスタ）と、現在
までに符号化されたシンボル列に対して割り当てられた
確率領域を代表する座標を示す符号レジスタ（Ｃレジス
タ）の値を各々のレジスタ中にて最上位ビット方向（Ｍ
ＳＢ方向）へシフトすることにより、各領域と座標を２
倍ずつ拡大する処理を行う。

【００１４】８０００Ｈｅｘは、区間レジスタ（Ａレジ
スタ）の採り得る数直線上での最大領域幅の１／２の値
であり、区間レジスタ（Ａレジスタ）の値が１／２より
小さくなった場合に、少なくとも現在までに符号化され
たシンボル列に対して割り当てられた確率領域を代表す
る座標を示す符号レジスタ（Ｃレジスタ）中の最上位の
１ビットの値が数直線上で確定したことを示している。
正規化処理におけるシフト中に、符号レジスタ（Ｃレジ
スタ）の最上位ビットから順に符号が出力される。符号
の出力タイミングは、図２９におけるカウンタＣＴによ
りカウントされており、出力符号が８ビット蓄積される
と、ＣＴがゼロになって、当該符号がバイト単位で出力
される。

【００１５】次に、符号化対象シンボルが劣勢シンボル
ＬＰＳであった場合の２値算術符号化処理手順について
図２１を参照して説明する。符号化対象シンボルがＭＰ
Ｓであった場合の処理と異なる点は、確率推定テーブル
１１０に予め定められたスイッチビットと呼ばれるビッ
トを検査する処理があることと、劣勢シンボルＬＰＳが
生じた場合は必ず正規化処理を行う必要があるというこ
と及び、正規化処理に伴うＳＴ（ＣＸ）の値の更新が、
優勢シンボルＭＰＳが生じた場合にはＬＳＺ（ＳＴ（Ｃ
Ｘ））が小さくなる方向へ更新されていくのに対し、劣
勢シンボルＬＰＳが生じた場合にはＬＳＺ（ＳＴ（Ｃ
Ｘ））が大きくなる方向へ更新されることである。

【００１６】スイッチビットは、劣勢シンボルＬＰＳが
出現した場合に、状態番号／優勢シンボル記憶部１０６
に記憶された優勢シンボルＭＰＳと劣勢シンボルＬＰＳ
の値を入れ換える処理を行う必要性を判定するものであ
る。優勢シンボルＭＰＳと劣勢シンボルＬＰＳを入れ換
える処理は、符号化効率を高めるために用いられる。す
なわち、符号化装置の初期化処理で状態番号／優勢シン
ボル記憶部１０６に記憶された優勢シンボルＭＰＳの値
は初期値としてゼロにクリアされており、あるコンテク
ストに対する優勢シンボルＭＰＳの値として１が適当で
あった場合、また、２値シンボル列において、ある部位
では優勢シンボルＭＰＳの値として１が適当であり、ま
たある部位では０の値が適当であるというように、優勢
シンボルＭＰＳ値が変化する場合、優勢シンボルＭＰＳ
の値と劣勢シンボルＬＰＳの値とを２値シンボル列の特
性の変化に適応して入れ替えることによって、符号化効
率が向上する。劣勢シンボルＬＰＳが生じた場合に必ず
正規化処理を行うのは、劣勢シンボルＬＰＳの値すなわ
ちＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））の値は常に８０００Ｈｅｘよ
り小さい値に設定されており、劣勢シンボルＬＰＳが出
現した場合には区間レジスタの値が必ず８０００Ｈｅｘ
よりも小さくなるためである。

【００１７】優勢シンボルＭＰＳにより正規化が行われ
た場合には、ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））が小さくなる方向
へ状態が更新されていくのに対し、劣勢シンボルＬＰＳ
により正規化が行われた場合にはＬＳＺ（ＳＴ（Ｃ
Ｘ））が大きくなる方向へ状態が更新される理由は以下
の通りである。すなわち、図１８及び図１９に示すよう
に、劣勢シンボルＬＰＳに割り当てられる領域幅が小さ
い場合には、正規化処理におけるレジスタのシフト処
理、すなわち１回の正規化処理において出力される符号
量（シフト動作の回数）が多い。他方、劣勢シンボルＬ
ＰＳの領域幅に割り当てられる領域幅が大きい場合に
は、劣勢シンボルＬＰＳの出現による正規化処理におけ
るレジスタのシフト動作の回数が少なくなる。あるコン
テクストにおいては、劣勢シンボルＬＰＳと判定されて
いたシンボルが出現した場合には、今までの推定確率の
ままでＬＰＳ領域幅を割り当てていると、次に劣勢シン
ボルＬＰＳが出現した場合に符号化効率が低下する。そ
こで、さらに劣勢シンボルＬＰＳが出現しても、多くの
符号を出力しないように、ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））が大
きくなる方向へ状態遷移を行う。符号化対象のシンボル
列の特性に途中で変化が生じたような場合、例えば文字
を記述したファクシミリ画像の中に写真画像が含まれて
いたような場合には、劣勢シンボルＬＰＳが頻繁に発生
し、特性の変化に追従するよう状態遷移を追う必要があ
る。こうして、劣勢シンボルＬＰＳに割り当てる確率領
域を、状態遷移により適宜選択することにより、圧縮率
を向上させている。

【００１８】図２３は、上記先行技術における２値算術
符号化装置によって符号化された２値シンボル列を復号
する２値算術復号化装置の構成を示す。図２３におい
て、確率推定テーブル１３０は、コンテクストの各状態
において劣勢シンボルＬＰＳに対してどの程度の確率領
域を割り当てるのが最適か、正規化が発生した場合の状
態遷移先としてはどの状態番号ＳＴが適当かを統計的に
求めて作成されたテーブルであり、図１０に示す符号化
装置の確率推定テーブル１２０と同一である。状態番号
／優勢シンボル記憶部１３２は、符号化装置における状
態番号／優勢シンボル記憶部１０６と同様なフォーマッ
トおよびデータを持つ記憶装置である。シンボル系列記
憶部１３３は、逆予測変換処理部１３６から出力される
復号された２値シンボル列を記憶するようになってい
る。

【００１９】画像参照シンボル選択部１３４は、シンボ
ル系列記憶部１３３に記憶されている復号された２値シ
ンボル列から、符号化装置と同様のテンプレートに従っ
て参照シンボルを選択する。逆予測変換処理部１３６
は、状態番号／優勢シンボル記憶部１３２から読み出さ
れた優勢シンボルＭＰＳ値と算術復号化部１３８より得
られた復号対象シンボルが、優勢シンボルＭＰＳか劣勢
シンボルＬＰＳかという情報から符号化前の２値シンボ
ル列を出力する。算術復号化部１３８は、符号データ
と、状態番号／優勢シンボル記憶部１３２から読み出し
た状態番号とＭＰＳ値と、確率推定テーブル１３０から
読み出した劣勢シンボルＬＰＳの出現確率領域幅の値お
よび状態遷移情報を元に、復号対象シンボルがそのコン
テクストにおいて優勢シンボルＭＰＳであったか劣勢シ
ンボルＬＰＳであったのかを出力すると共に、状態遷移
を実行して状態番号／優勢シンボル記憶部１３２の更新
を行う。

【００２０】次に、上記２値算術復号化装置における２
値算術復号化の処理手順について説明する。まず、２値
算術復号化装置全体の初期化を行うために、状態番号／
優勢シンボル記憶部１３２に記憶されている各コンテク
ストに対する遷移状態及び優勢シンボルＭＰＳの値をす
べてのコンテクストに対してゼロにセットする。次に、
確率領域のＭＰＳ領域の下界値（確率領域の代表座標）
を示す符号レジスタ（Ｃレジスタ）の値をゼロにセット
し、符号をバイト単位で符号レジスタにセットする。そ
の後、符号レジスタを最上位ビット方向（ＭＳＢ方向）
へ８ビットシフトする動作を３度繰り返しすことによっ
て、符号レジスタの初期化を終了する。続いて、優勢シ
ンボルＭＰＳの確率領域を示す区間レジスタ（Ａレジス
タ）に１００００Ｈｅｘ（最大確率領域幅）をセット
し、復号化装置の初期化処理を完了する。

【００２１】次に、画像参照シンボル選択部１３４にお
いて、符号化装置と同様のテンプレートを用いて参照シ
ンボルを選択して、復号化するためのコンテクストを生
成する。次に、算術復号化部１３８において２値算術復
号化処理を行う際には、画像参照シンボル選択部１３４
より出力された各コンテクストに基づき、そのコンテク
ストに対応した状態番号ＳＴを状態番号／優勢シンボル
記憶部１３２から読み出す。次に、読み出した状態番号
ＳＴに対応する確率領域の幅ＬＳＺを確率推定テーブル
１３０から読み出し、その確率領域の幅ＬＳＺを算術復
号化部１３８へ供給する。算術復号化部１３８では、確
率推定テーブル１３０より供給されたＬＳＺの値を区間
レジスタより減算する。

【００２２】次に、上記減算処理後の区間レジスタの値
と符号レジスタのＭＳＢ側１６ビット（ＣＨＩＧＨ）の
内容とを比較する。区間レジスタには、現在までに復号
されたシンボルによって分割されてきた領域幅が、既に
復号されたシンボル分拡大されている。すなわち、区間
レジスタにはシフトされた回数分拡大された値が入って
いる。符号レジスタのＭＳＢ側１６ビット（ＣＨＩＧ
Ｈ）には、符号化するシンボル列に対して割り当てられ
た確率領域を代表する座標情報（下界の座標）のうち、
まだ入力されない符号分を除いた座標の近似値（下界座
標はすべての符号が復号器に入力された段階で完結す
る）から、既に復号されたシンボルに割り当てられた領
域の下界座標を減算した値が区間レジスタと同じ拡大を
与えられて保持されている。その区間レジスタを、次に
復号するシンボルに対する推定領域幅で分割し、ＣＨＩ
ＧＨレジスタがその分割された領域の境界よりも優勢シ
ンボルＭＰＳ側に属しているか、劣勢シンボルＬＰＳ側
に属しているかによって、復号を行う。すなわち、Ａ−
ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））とＣＨＩＧＨの大小比較によっ
て復号化処理を行う。

【００２３】復号化対象シンボルが優勢シンボルＭＰＳ
であった場合、区間レジスタの幅が８０００Ｈｅｘ以上
であれば逆予測変換処理部１３６へ処理を継続し、８０
００Ｈｅｘより小さい場合には優勢シンボルＭＰＳの条
件付き交換処理を行った後、正規化処理を行い、逆予測
変換処理部１３６へ処理を継続する。一方、復号化対象
シンボルが劣勢シンボルＬＰＳであった場合、符号化処
理の場合と同様に必ず正規化処理を行い、逆予測変換処
理部１３６へ処理を継続する。

【００２４】２値算術復号化装置における正規化処理手
順は、図１５に示した２値算術符号化処理時における正
規化処理手順とまったく同一である。符号化／復号化処
理時に関わらず、正規化処理では、区間レジスタおよび
符号レジスタの値をレジスタ中にて最上位ビット方向
（ＭＳＢ方向）へシフトし、８０００Ｈｅｘより小さく
なった区間レジスタ内容を８０００Ｈｅｘより大きく
し、符号レジスタ中の符号が不足したら次の符号を符号
レジスタに読み込んで復号を継続する。

【００２５】次に、逆予測変換処理部１３６の動作につ
いて説明する。画像参照シンボル選択部１３４の出力で
あるコンテクストを用いて、算術復号化部１３８はコン
テクストに対応したＭＰＳ値を状態番号／優勢シンボル
記憶部１３２から取り出して、逆予測変換処理部１３６
に供給する。逆予測変換処理部１３６では、２値算術復
号化部１３８より出力された「復号シンボルが優勢シン
ボルＭＰＳか劣勢シンボルＬＰＳか」を示すＭＰＳ／Ｌ
ＰＳ情報と、状態番号／優勢シンボル記憶部１３２から
供給されたＭＰＳ値とを比較することにより、符号化す
る前のシンボルを求めて出力する。以上のように、情報
源の性質に追随して状態番号／優勢シンボル記憶部１０
６，１３２を書き換えていくことにより、高い符号化効
率による算術符号化・復号化装置の実現が可能となる。

【００２６】以上のような符号化あるいは復号化装置に
おいては、区間レジスタ（Ａレジスタ）及び符号レジス
タ（Ｃレジスタ）のシフトを伴う再正規化のためのレジ
スタのシフト回数は、値Ａによって定まる。すなわち、
Ａレジスタ及びＣレジスタのシフト回数は、値Ａが４０
００Ｈｅｘ≦Ａ≦７ＦＦＦＨｅｘの場合は１回で、Ａ=
０００１Ｈｅｘの場合は１５回になる。従って、図２４
及び図２５に示すように、再正規化処理に要する時間が
一定とならず、入力画像データ（符号化対象シンボル）
のリアルタイムな同期符号化に適さない。

【００２７】このような不都合を解消するため、特開平
第６−１２１１７２号公報には、区間レジスタ（Ａレジ
スタ）をモニタするモニタ手段と、該モニタ手段のモニ
タ結果に従って区間レジスタ（Ａレジスタ）に格納され
ているデータを一度に複数ビット分シフトするシフト手
段とを備えた画像符号化装置が開示、提案されている。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような特開平第
６−１２１１７２号公報に開示された画像符号化装置に
よれば、再正規化処理が１クロックサイクル（一定時
間）で行われるようになるが、いくつかの問題点があ
る。

【００２９】まず、正規化処理を行うに際して、区間レ
ジスタ（Ａレジスタ）のデータをモニタし、その後でシ
フト動作を行っているため、区間レジスタ（Ａレジス
タ）の内容をモニタする時間が必要になり、正規化処理
自体（シフト動作）に時間がかかってしまう。その結
果、符号化処理の高速化が困難となる。

【００３０】また、再正規化処理に要する時間は１クロ
ックサイクル（一定時間）で済むが、正規化処理による
値Ａのシフト処理による更新（図２１）と、予測変換処
理（図２０の符号化対象シンボルが優秀シンボルと一致
するか否かの判定処理）及び Ａ＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ）） の判定処理（図２１のＳ２、図２０のＳ３）に基づいた
値Ａの選択、すなわち、 Ａ=Ａ−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））かＡ=ＬＳＺ（ＳＴ（Ｃ
Ｘ） の選択を一つのクロックサイクル内に実行することは考
慮されていない。すなわち、あるサイクルで、ある符号
化対象シンボルに対する予測変換処理と、 Ａ＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ）） の判定処理に基づいたＡレジスタのデータ更新を行い、
次のサイクルでその符号化対象シンボルに対する正規化
処理によるＡレジスタのデータ更新を行っている。この
ように、Ａレジスタに対する更新演算処理と正規化処理
が同時に行われていないため、毎クロックごとに符号化
対象シンボルの入力がある場合に、リアルタイムな同期
符号化処理が困難になる。

【００３１】一般に、符号化処理においては、Ｃレジス
タの内容をＣ＋Ａに書き換える場合がある（図２１のＳ
３,図２２のＳ４）。この場合、 Ａ−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ）） の減算演算（図２１のＳ１、図２２のＳ１）、 Ａ＜０ｘ８０００ の比較判定（図２２のＳ２）、 Ａ＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ）） の比較判定（図２１のＳ２、図２２のＳ３）、そしてＣ
＋Ａの加算演算と、複数の処理ステップを踏んで更新さ
れるため処理時間が長くなる。このため、Ａレジスタの
区間演算とＣレジスタの座標計算を同一クロック内で行
った場合に、クロックの周期が長くなってしまい、符号
化処理の高速化が困難となる。

【００３２】本発明は上記のような状況に鑑みてなされ
たものであり、符号化処理の高速化を図り得る画像符号
化装置を提供することを第１の目的とする。また、復号
化処理の高速化を図り得る画像復号化装置を提供するこ
とを第２の目的とする。

【００３３】また、入力画像データのリアルタイムな同
期符号化が可能な符号化装置を提供することを第３の目
的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記課題
を解決するために、本発明の第１の態様に係る画像符号
化装置は、画像データの符号化に用いる複数ビットの区
間データを格納する区間レジスタ（２５０）と；区間レ
ジスタ（２５０）の更新演算を行う演算手段（２０８，
２５２，２５４，２５５，２５６他）と；画像データが
一定の状態（ＬＰＳ）の場合の区間レジスタ（２５０）
のシフト量（Ｓｈｉｆｔ＿ＬＳＺ）を記憶した記憶手段
（２１０）と；演算手段（２０８，２５２，２５４，２
５５，２５６他）と記憶手段（２１０）の出力に基づい
て区間レジスタ（２５０）のシフト量を決定するシフト
量決定手段（２５８）と；シフト量決定手段（２５８）
によって求められたシフト量を保持するシフト量レジス
タ（２５９）と；シフト量レジスタ（２５９）に保持さ
れているシフト量に基づいて、区間レジスタ（２５０）
が格納しているデータを一度に複数ビットシフトするシ
フト手段（２５１）とを備えている。

【００３５】また、上記第１の態様を更に具体的に示し
た本発明の画像符号化装置は、画像データの符号化に用
いる複数ビットの区間データを格納する区間レジスタ
（２５０）と；入力画像データを所定の推測値（ＭＰ
Ｓ）と比較する予測手段（２０８）と；予測手段（２０
８）による比較の結果に基づき、入力画像データと推測
値（ＭＰＳ）が一致した場合に割り当てられる確率数直
線上の領域区間を算出する第１の算出手段（２５２）
と；入力画像データと推測値（ＭＰＳ）が一致した場合
に割り当てられる確率数直線上の領域区間と所定の基準
値（０ｘ８０００）との大小関係を判定する判定手段
（２５６）と；入力画像データと推測値（ＭＰＳ）が一
致した場合に割り当てられる確率数直線上の領域区間
（Ａ−ＬＳＺ）と、入力画像データと推測値（ＭＰＳ）
が不一致の場合に割り当てられる確率数直線上の領域区
間（ＬＳＺ）との大小関係を比較する比較手段（２５
４，２５５）と；入力画像が推測値（ＭＰＳ）と異なる
場合の区間レジスタ（Ａレジスタ）のシフト量（ｓｈｉ
ｆｔ＿ＬＳＺ）を予め記憶した記憶手段（２１０）と；
予測手段（２０８）と、第１の算出手段（２５２）と、
判定手段（２５６）と、比較手段（２５４，２５５）
と、記憶手段（２１０）の出力に基づいて区間レジスタ
（２５０）のシフト量を決定するシフト量決定手段（２
５８）と；シフト量決定手段（２５８）によって求めら
れたシフト量を保持する第１のシフト量レジスタ（２５
９）と；第１のシフト量レジスタ（２５９）に保持され
たシフト量に基づいて、区間レジスタ（２５０）が格納
しているデータを一度に複数ビットシフトする第１のシ
フト手段（２５１）とを備えている。

【００３６】上記本発明の第１の態様に係る画像符号化
装置によって符号化された符号データを元の画像データ
に復元する本発明の第２の態様に係る復号化装置は、画
像データの復号化に用いる複数ビットの区間データを格
納する区間レジスタと；区間レジスタの更新演算を行う
演算手段と；画像データが一定の状態の場合の区間レジ
スタのシフト量を記憶した記憶手段と；演算手段と記憶
手段の出力に基づいて区間レジスタのシフト量を決定す
るシフト量決定手段と；シフト量決定手段によって求め
られたシフト量を保持するシフト量レジスタと；シフト
量レジスタに保持されているシフト量に基づいて、区間
レジスタが格納しているデータを一度に複数ビットシフ
トするシフト手段とを備えている。

【００３７】更に、本発明の第３の態様は、本発明の第
１の態様に係る画像符号化装置と第２の態様に係る復号
化装置を組み合わせて構成される画像符号化・復号化装
置である。

【００３８】最初に、本発明の基本的な作用（原理）に
ついて説明する。符号化処理において、入力画像データ
がが予測値（ＭＰＳ）と一致しなかった場合（図２１参
照）を考える。Ａ＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））ではない場
合（パス１）、Ａ=ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））となるが、
この場合の正規化処理時のシフト量は図２５に示すよう
にＬＳＺの大きさで決まる。従って、各ＬＳＺに対応し
たシフト量をテーブルとして持たせればよい。図２１に
おいて、Ａ＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））である場合（パス
２）、正規化処理時のシフト量は１または２である。な
ぜなら、図２１において、Ａ＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））
の時、図２１のＳ１の右辺中のＡの値をＡ’とすると、
以下の式（１），（２），（３）が成り立つ。 Ａ’≧０ｘ８０００ ・・・・・（１） Ａ’−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））・・・・・（２） ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））≦０ｘ５Ｂ１２ ・・・・・（３） （図１２より）

【００３９】また、上記式（１）と式（３）より、以下
の式（４）が成り立つ。 ０ｘ５Ｂ１２≧Ａ’−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））≧０Ｘ２４ＥＥ ・・（４）

【００４０】上記式（４）より、図２１において、Ａ＜
ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））である場合、正規化処理時のシ
フト量は１又は２となる。従って、図２１において、Ａ
−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））の最上位ビットの次の下位ビ
ットを見れば、この場合のシフト量が分かる。すなわ
ち、そのビットが１ならばシフト量は１ビット、０なら
ばシフト量は２ビットとなる。

【００４１】次に、符号化対象シンボルが予測値と一致
した場合（図２２参照）を考える。図２２において、Ｓ
１の右辺中のＡの値をＡ’とすると、Ａ−ＬＳＺ（ＳＴ
（ＣＸ））≧０ｘ８０００の場合は、正規化は行われず
シフト量は０となる。

【００４２】また、以下の式（５），（６），（７）の
全てを満たす場合（パス２）には、シフト量は１とな
る。 Ａ’≧０ｘ８０００ ・・・・・（５） Ａ’−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））＜０ｘ８０００ ・・・・・（６） Ａ’−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））≧ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））・・・・・（７）

【００４３】ここで、式（５）より以下の式（８）が成
り立つ。 Ａ’／２≧０ｘ４０００ ・・・・・（８）

【００４４】また、式（７）より以下の式（９）が成り
立つ。 Ａ’／２≧ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ）） ・・・・・（９）

【００４５】更に、式（８）及び式（９）より、以下の
式（１０）が成り立つ。 Ａ’≧０ｘ４０００＋ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ）） ・・・・・（１０）

【００４６】以上をまとめると、以下の式（１１）とな
る。 ０ｘ８０００＞Ａ’−ＬＳＺ［ＳＴ［ＣＸ］］≧０ｘ４０００ ・・（１１）

【００４７】式（１１）より、（５），（６），（７）
の全てを満たす場合には、シフト量は１となる。

【００４８】また、以下の式（１２），（１３），（１
４）の全てを満たす場合（パス３）にも、正規化処理時
のシフト量は１となる。 Ａ’≧０ｘ８０００ ・・・・・（１２） Ａ’−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））＜０ｘ８０００ ・・・・・（１３） Ａ’−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））・・・・（１４）

【００４９】上記式（１２）より、以下の式（１５）が
成り立つ。 Ａ’／２≧０ｘ４０００ ・・・・・（１５）

【００５０】また、式（１４）より、以下の式（１６）
が成り立つ。 Ａ’／２＜ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ）） ・・・・・（１６）

【００５１】更に、式（１５）と式（１６）式より、以
下の式（１７）が成り立つ。 ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））＞０ｘ４０００ ・・・・・（１７）

【００５２】その結果、式（１７）及びＬＳＺ（ＳＴ
（ＣＸ））が０ｘ８０００より小さいということより分
かるように、式（１２），（１３），（１４）の全てを
満たす場合には、正規化処理時のシフト量は１となる。

【００５３】以上のように、結局のところ、入力画像デ
ータが予測値（ＭＰＳ）と一致した場合には、Ａ’−Ｌ
ＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））と一定値０ｘ８０００との大小関
係を調べればシフト量が決まる。

【００５４】以上説明したように、本発明では、区間レ
ジスタ（２５０）のデータをモニタすることなく１つの
クロックでバレルシフト動作を実現している。すなわ
ち、区間レジスタ（２５０）のデータとしてＬＳＺが選
択された場合のバレルシフト数を予め記憶手段（２１
０）に格納している。そして、例えば、図２１のパス１
を通る場合、バレルシフト数として予め記憶手段（２１
０）に格納されたバレルシフト数を選択してシフト量レ
ジスタ（２５９）に保持する。図２１のバス２を通る場
合は、図２１のＳ１のＡ−ＬＳＺの最上位ビットの次の
下位ビットの値から決まるバレルシフト数（１又は２）
を選択してシフト量レジスタ（２５９）に保持する。図
２２にパス１を通る場合には、正規化を行わないため、
バレルシフト数として値０をシフト量レジスタ（２５
９）に保持する。図２２のパス２又は３を通る場合に
は、バレルシフト数として値１をシフト量レジスタ（２
５９）に保持する。このように、全てのパターンに対応
したバレルシフト数がシフト量レジスタ（２５９）に保
持されているため、１つのクロックサイクルの最初に即
座にバレルシフト動作を行うことができ、従来に比べて
正規化処理動作の高速化が図れるというメリットがあ
る。また、その結果、符号化処理の速度が向上する。

【００５５】本発明において、第１のシフト手段（２５
１）の出力を第１の算出手段（２５２）の入力とするこ
とができる。この場合、区間レジスタ（２５０）に対す
る正規化処理と区間演算（Ａ−ＬＳＺ）を１つのクロッ
クサイクル内で行うことができ、一定のクロックで区間
レジスタ（２５０）に対する処理が実行される。その結
果、画像データ入力に対してリアルタイムな同期符号化
が可能となる。

【００５６】また、望ましくは、確率数直線を分割して
得られた区間内の位置を示す値を保持する符号レジスタ
（２６３）と；第１の算出手段（２５２）の出力を保持
する算出結果レジスタ（２６０）と；算出結果レジスタ
（２６０）の出力を入力として、符号レジスタ（２６
３）の更新値を算出する第２の算出手段（２６５）と；
第１のシフト手段（２５１）に入力されているシフト量
を保持する第２のシフト量レジスタ（２６１）と；第２
のシフト量レジスタ（２６１）に保持されているシフト
量に基づいて符号レジスタ（２６３）に格納されている
データを一度に複数ビットシフトする第２のシフト手段
（２６４）とを更に備える。そして、第２のシフト手段
（２６４）によって符号レジスタ（２６３）から排出さ
れたデータを符号出力とする。

【００５７】この場合、区間レジスタ（２５０）に対す
る区間演算（Ａ−ＬＳＺ）と、符号レジスタ（２６３）
に対する座標計算（Ｃ＋（Ａ−ＬＳＺ））とを別々のク
ロックサイクルで行えるようになり、クロックの周期を
短くすることができる。その結果、符号化処理が高速化
する。

【００５８】本発明は、また、符号出力を行うときに、
当該符号出力の一部に対して所定の変換処理を施す変換
処理手段（２６９）を更に備え、変換処理手段（２６
９）の出力を第２の算出手段（２６５）の入力としても
良い。これにより、符号レジスタ（２６３）に対する正
規化処理と座標計算（Ｃ＋（Ａ−ＬＳＺ））を１つのク
ロックサイクル内で行うことができ、一定の時間で符号
レジスタ（２６３）に対する処理が実行される。その結
果、画像データ入力に対してリアルタイムな同期符号化
が可能となる。

【００５９】本発明は、また、上述した比較手段（２５
５，２５４）としては、少なくとも、入力画像データと
推測値（ＭＰＳ）が不一致の場合に割り当てられる確率
数直線上の領域区間（ＬＳＺ）を１ビットシフトするこ
とにより２倍にするシフト処理部（２５４）と；前記入
力画像データの出現確率の領域区間データとシフト処理
部（２５４）の出力データとを比較する比較器（２５
５）とを含む構成とすることができる。このような構成
を採ることにより、区間レジスタ（２５０）に保持され
ているデータとシフト処理部（２５４）の出力データと
を直接比較することにより、入力画像データが推測値
（ＭＰＳ）と一致する場合に割り当てる区間（Ａ−ＬＳ
Ｚ）を算出する減算器の部分を省略することができる。
その結果、入力画像データが推測値（ＭＰＳ）と一致す
る場合に割り当てる区間（Ａ−ＬＳＺ）と、一致しない
場合に割り当てられる区間（ＬＳＺ）との比較に要する
時間を半分近くに短縮することができ、符号化処理の高
速化を図ることができる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て実施例を用いて説明する。なお、基本的な算術符号化
及び復号化方式については、上述した従来技術と同様で
あるため、実施例内においては重複した説明は省略し、
特徴的な部分を中心に説明する。

【００６１】

【実施例】本実施例は、２値画像を適応型算術符号化方
式によって符号化する符号化装置に本発明の技術的思想
を適用したものであり、その構成を図１に示す。本実施
例の画像符号化装置は、入力画像データを２値シンボル
列として入力するシンボル系列読み取り部２００と、シ
ンボル系列読み取り部２００にて読み取られた２値シン
ボル列を記憶するシンボル系列記憶部２０２と、シンボ
ル系列記憶部２０２に記憶されている２値シンボル列の
圧縮を行うために、必要な情報として、圧縮しようとす
る符号化対象シンボルに最も相関の深いシンボルパター
ン（以下、「テンプレート」と称する）を２値シンボル
列から選択する画像参照シンボル選択部２０４とを備え
ている。また、図１１に示す内容のデータを記憶する状
態番号／優勢シンボル記憶部２０６と、画像参照シンボ
ル選択部２０４にて取り出された参照シンボルの内容が
示す値（以下、「コンテクスト」あるいは「ＣＸ」と記
述する）に基づき、符号化対象シンボルが状態番号／優
勢シンボル記憶部２０６に記憶されている推測値（高い
確率で出現するシンボル値，優勢シンボル「ＭＰＳ」）
と等しいか否かの情報を出力する予測変換処理部２０８
とを更に備えている。

【００６２】図１において、符号２１０は、各状態番号
に対して予め定められた劣勢シンボルＬＰＳの確率領域
の大きさ（ＬＳＺ）及び状態番号ＳＴの遷移情報を記憶
した確率推定テーブルである。確率推定テーブル２１０
の内容は、図２に示す通りである。図２より分かるよう
に、本実施例の確率推定テーブル２１０は、劣勢シンボ
ル出現確率領域の推定値（ＬＳＺ）に対応した区間レジ
スタ（Ａレジスタ）のシフト量（Ｓｈｉｆｔ＿ＬＳＺ）
をも格納している。

【００６３】符号２１２は、予測変換処理部２０８の出
力と、状態番号／優勢シンボル記憶部２０６から読み出
された状態番号ＳＴとＭＰＳ値と、確率推定テーブル２
１０から読み出された劣勢シンボルＬＰＳの出現確率領
域幅の値（ＬＳＺ）及び状態遷移情報を元に、符号化対
象シンボルに対して算術符号化処理を行う算術符号化部
である。

【００６４】上記のような装置によて２値算術符号化処
理を行う場合には、まず、２値算術符号化装置全体の初
期化を行う。すなわち、状態番号／優勢シンボル記憶部
２０６に記憶されている状態番号（ＳＴ）および優勢シ
ンボルＭＰＳの値を全てのコンテクストＣＸに対してゼ
ロにセットする。

【００６５】次に、図１３に示す区間レジスタ（Ａレジ
スタ）によって示される確率領域のＭＰＳ領域の幅を１
００００Ｈｅｘにセットし、符号レジスタ（Ｃレジス
タ）によって示される確率領域のＭＰＳ領域の幅Ａの下
界値を０にセットし、符号出力のためのシフト数をカウ
ントするカウンタ（以下、「ＣＴ」と示す）を所定の値
にセットする。次に、画像参照シンボル選択部２０４
は、上述したテンプレートを用い、符号化対象シンボル
及び符号化するためのコンテクストをシンボル系列記憶
部２０２に記憶された２値シンボル列よりロードする。

【００６６】次に、２値算術符号化処理を開始する。最
初に、予測変換処理部２０８において、図２０に示す手
順に従い、符号化対象シンボルの値とコンテクストＣＸ
に対応した状態番号／優勢シンボル記憶部２０６に記憶
された優勢シンボルＭＰＳの値（以後「ＭＰＳ（Ｃ
Ｘ）」と示す）とを比較する。符号化対象シンボルの値
とＭＰＳ（ＣＸ）が等しければ符号化対象シンボルは優
勢シンボルＭＰＳということになり、図２２に示す処理
を行う。一方、符号化対象シンボルの値とＭＰＳ（Ｃ
Ｘ）が等しくなければ符号化対象シンボルは劣勢シンボ
ルＬＰＳということになり、図２１に示す処理を行う。

【００６７】符号化対象シンボルが優勢シンボルＭＰＳ
であった場合、図２２に示すように、２値算術符号化部
２１２においては、コンテクストＣＸの現在の状態をＳ
Ｔ（ＣＸ）、その状態ＳＴ（ＣＸ）において劣勢シンボ
ルＬＰＳに対して割り当てられる領域幅をＬＳＺ（ＳＴ
（ＣＸ））と表現すると、区間レジスタ（Ａレジスタ）
の内容をＡ＝Ａ−ＬＳＺ（ＳＴ（ＣＸ））のように処理
する（図１４参照）。また、現在までに符号化したシン
ボル列の出現確率に対応した確率領域幅Ａを、次の符号
化対象シンボルに対して期待される劣勢シンボルＬＰＳ
と優勢シンボルＭＰＳの出現推定確率で分割し、画像の
符号化対象シンボル（画素）ＰＩＸが優勢シンボルＭＰ
Ｓであれば、図１４における確率領域の優勢シンボルＭ
ＰＳの領域が符号化対象シンボルに割り当てられる。

【００６８】図１４においては、符号化対象シンボルの
出現する確率領域の大きさを示す値はＡ’の値であるた
め、Ａ−ＬＳＺを求めることによって符号化対象シンボ
ルとして優勢シンボルＭＰＳが出現する場合に割り当て
られる確率領域幅を求めることができる。次に、求めた
区間レジスタ（Ａレジスタ）の値を図１５におけるＨａ
ｌｆで示される８０００Ｈｅｘと比較し、８０００Ｈｅ
ｘ以上であれば処理を終了し、８０００Ｈｅｘ未満であ
れば正規化処理を行う。

【００６９】図３は、算術符号化部２１２内に設けられ
た本発明の符号化器の構成を示す。図３において、２５
０は情報源のシンボル系列の生起確率領域区間を格納す
る１６ビットの区間レジスタ（Ａレジスタ）であり、２
５１はＡレジスタ２５０のビットシフトのためのバレル
シフタである。バレルシフタ２５１は、Ａレジスタ２５
０に格納されたデータを一度に複数ビットシフトするよ
うに構成されている。２５２は、１６ビットの減算器で
あり、バレルシフタ２５１の出力と、確率推定テーブル
２１０より供給される劣勢シンボル出現確率領域の推定
値（ＬＳＺ）とを入力とし、優勢シンボル（ＭＰＳ）が
出現する場合に割り当てる情報源の生起確率領域区間
（Ａ−ＬＳＺ）を算出する。２５３は、減算器２５２の
出力か確率推定テーブル２１０より供給される劣勢シン
ボル出現確率領域の推定値ＬＳＺの一方を選択する選択
器であり、当該選択器２５３の出力はＡレジスタ２５０
に保持される。

【００７０】２５４は、確率推定テーブル２１０より供
給される劣勢シンボル出現確率領域の推定値（ＬＳＺ）
を左に１ビットシフトして、２倍の値にするシフト処理
部である。図４に当該シフト処理部の構成を示す。２５
５は、シフト処理部２５４の出力とバレルシフタ２５１
の出力を入力とし、それら値の大きさを比較する比較器
である。この比較器２５５は、優勢シンボル（ＭＰＳ）
が出現する場合に割り当てる情報源のシンボル系列の生
起確率領域区間（Ａ−ＬＳＺ）と劣勢シンボル（ＬＰ
Ｓ）が出現する場合に割り当てる情報源のシンボル系列
の生起確率領域区間（ＬＳＺ）を比較する役割を担う。

【００７１】２５６は、減算器２５２の出力値を一定値
０ｘ８０００と比較判定する判定器である。２５７は、
予測変換処理部２０８より供給される予測誤差信号と比
較器２５５の比較結果とに基づいて選択器２５３の選択
信号を発生する選択信号生成器である。ここで、符号化
対象シンボルと予測値（ＭＰＳ）が一致し、Ａ−ＬＳＺ
＜ＬＳＺの場合には選択器２５３はＬＳＺを選択し、符
号化対象シンボルと予測値（ＭＰＳ）が一致し、Ａ−Ｌ
ＳＺ≧ＬＳＺの場合には選択器２５３は減算器２５２の
出力を選択するようになっている。一方、符号化対象シ
ンボルと予測値（ＭＰＳ）が一致せず、Ａ−ＬＳＺ＜Ｌ
ＳＺの場合には選択器２５３は減算器２５２の出力を選
択し、符号化対象シンボルと予測値（ＭＰＳ）が一致せ
ず、Ａ−ＬＳＺ≧ＬＳＺの場合には選択器２５３はＬＳ
Ｚを選択する。

【００７２】２５８は、予測変換処理部２０８より供給
される予測誤差信号と、減算器２５２の出力の１５番目
のビット（ＭＳＢは１６番目）と、判定器２５６の判定
結果と、比較器２５５の比較結果とに基づいてＡレジス
タ２５０のシフト量を決定するシフト量決定部である。
シフト量決定部２５８は、符号化対象シンボルと予測値
（ＭＰＳ）が一致し、Ａ−ＬＳＺ≧０ｘ８０００の場合
にはシフト量０、符号化対象シンボルと予測値（ＭＰ
Ｓ）が一致し、Ａ−ＬＳＺ＜０ｘ８０００の場合にはシ
フト量１を出力する。一方、符号化対象シンボルと予測
値（ＭＰＳ）が一致せず、Ａ−ＬＳＺ＜ＬＳＺ（図２１
のパス２）であり、減算器２５２の１５番目のビットが
１の時はシフト量１、符号化対象シンボルと予測値（Ｍ
ＰＳ）が一致せず、Ａ−ＬＳＺ＜ＬＳＺ（図２１のパス
２）であり、減算器２５２の１５番目のビットが０の時
はシフト量２、符号化対象シンボルと予測値（ＭＰＳ）
が一致せずＡ−ＬＳＺ≧ＬＳＺ（図２１のパス１）の場
合は、確率推定テーブル２１０から供給されるＳｈｉｆ
ｔ＿ＬＳＺをシフト量として出力する。

【００７３】２５９は、前記シフト量決定手段２５８の
出力を格納するシフト量レジスタであり、当該シフト量
レジスタ２５９の出力はバレルシフタ２５１に接続され
ている。２６０，２６１，２６２はレジスタであり、レ
ジスタ２６０は減算器２５２の出力を保持し、レジスタ
２６１はシフト量レジスタ２５９の出力を保持し、２６
２は選択信号生成器２５７の出力を保持する。２６３
は、符号データを格納する符号レジスタ（Ｃレジスタ）
であり、選択器２６６の出力信号が供給される。２６４
は、レジスタ２６１が保持しているシフト量分だけＣレ
ジスタ２６３の出力をシフトするバレルシフタである。

【００７４】２６５は、レジスタ２６０の出力とバレル
シフタ２６４の出力を入力とする座標計算用の加算器で
ある。２６６は、加算器２６５の出力またはクリア処理
部２６９の出力の一方を選択する選択器であり、選択信
号生成器２５７の出力を保持するレジスタ２６２の出力
として供給される選択信号に基づいて動作する。２６７
は、ＣＴ（カウント）値を保持するためのＣＴレジスタ
であり、ＣＴ値の更新値はＣＴレジスタ２６７が保持し
ている値とシフト量レジスタ２６１の保持している値で
決まる。その関係を図５に示す。

【００７５】２６８は、図５に示したＣＴ更新処理を行
うＣＴ更新処理符号出力制御部である。符号出力時に
は、図６及び図７に示すように、符号として取り出され
るバレルシフタ２６４の出力の一部を０にクリアする必
要がある。ＣＴ更新処理符号出力制御部２６８は、この
ような場合に、クリアすべきバレルシフタ２６４の出力
ビットをクリア処理部２６９に知らせる機能を有する。
ＣＴ更新処理符号出力制御部２６８は、更に、バレルシ
フタ２６４の出力から符号として取り出すデータ位置を
選択器２７０に知らせる。

【００７６】２６９は、ＣＴ更新処理符号出力制御部２
６８からの信号に基づいて、クリアすべきバレルシフタ
２６４の出力ビットをクリアするクリア処理部である。
２７０は、ＣＴ更新処理符号出力制御部２６８からの信
号に基づいて、バレルシフタ２６４の出力から符号とし
てのデータ取り出す選択器である。２７１は、選択器２
７０の出力を保持する出力符号レジスタである。また、
２７２は桁上がり制御部であり、符号出力部２７３から
最終的に符号化された符号データが出力されるようにな
っている。

【００７７】図６は、符号レジスタ（Ｃレジスタ）２６
３のシフト数が１０で、ＣＴレジスタ２６７のカウント
値（ＣＴ値）が６の場合のシフト処理動作を示す。ま
た、図７は、符号レジスタ（Ｃレジスタ）２６３のシフ
ト数が１５で、ＣＴレジスタ２６７のカウント値（ＣＴ
値）が１の場合のシフト処理動作を示す。なお、符号出
力（ＢＹＴＥＯＵＴ）がある場合、バレルシフタ２６４
の出力データから符号データを取り出し、その部分をク
リア処理部２６９において０にクリアする。符号データ
の取り出しビット位置は固定的なものではなく、バレル
シフタ２６４によるシフト数とＣＴレジスタ２６７のカ
ウント値（ＣＴ値）によって決まる。

【００７８】上記のような本実施例においては、Ａレジ
スタ２５０のデータをモニタすることなく１つのクロッ
クでバレルシフト動作を実現している。すなわち、Ａレ
ジスタ２５０のデータとしてＬＳＺが選択された場合の
バレルシフト数を予め確率推定テーブル２１０に格納し
ている。そして、例えば、図２１のパス１を通る場合、
バレルシフト数として予め確率推定テーブル２１０に格
納されたバレルシフト数（ｓｈｉｆｔ＿ＬＳＺ）を選択
してシフト量レジスタ２５９に保持する。図２１のバス
２を通る場合は、図２１のＳ１のＡ−ＬＳＺの最上位ビ
ットの次の下位ビットの値から決まるバレルシフト数
（１又は２）を選択してシフト量レジスタ２５９に保持
する。図２２にパス１を通る場合には、正規化を行わな
いため、バレルシフト数として値０をシフト量レジスタ
２５９に保持する。図２２のパス２又は３を通る場合に
は、バレルシフト数として値１をシフト量レジスタ２５
９に保持する。このように、全てのパターンに対応した
バレルシフト数がシフト量レジスタ２５９に保持されて
いるため、１つのクロックサイクルの最初に即座にバレ
ルシフト動作を行うことができ、従来に比べて正規化処
理動作の高速化が図れるというメリットがある。また、
その結果、符号化処理の速度が向上する。

【００７９】図８は、区間レジスタ（Ａレジスタ）２５
０に対する区間演算と正規化処理（シフト動作）及び、
符号レジスタ（Ｃレジスタ）２６３に対する座標計算と
正規化処理（シフト動作）の様子を示す。本実施例にお
いては、正規化の際のシフト数に関係なくＡレジスタ２
５０に対する区間演算と正規化処理（シフト動作）を１
クロックで行う。また、同様に、正規化の際のシフト数
に関係なくＣレジスタ２６３に対する座標計算と正規化
処理（シフト動作）を１クロックで行う。なお、符号化
対象シンボルは、システムクロックの３クロック毎に入
力するものとする。

【００８０】図８において、１番目のクロックでは状態
番号／優勢シンボル記憶部２０６から、コンテクスト＃
１に対応する状態番号（ＳＴ）と予測値（ＭＰＳ）とを
読み出す。２番目のクロックでは、算術符号化部２１２
においてコンテクスト＃１に対する区間演算を行う。次
に、３番目のクロックでは、２番目のクロックでの区間
演算の結果をＡレジスタ２５０に保持すると共に、当該
保持した値に基づいて状態番号／優勢シンボル記憶部２
０６のデータを更新する。３番目のクロックでは、更
に、コンテクスト＃１に対する座標計算を行う。

【００８１】４番目のクロックでは、３番目のクロック
でのコンテクスト＃１に対する座標計算結果をＣレジス
タ２６３に保持する。４番目のクロックでは、更に、状
態番号／優勢シンボル記憶部２０６からコンテクスト＃
２に対応する状態番号（ＳＴ）と予測値（ＭＰＳ）を読
み出す。５番目のクロックでは、状態番号／優勢シンボ
ル記憶部２０６から読み出した情報（ＳＴ，ＭＰＳ）に
基づいて、コンテクスト＃２に対する区間演算を行う。
６番目のクロックでは、５番目のクロックでの区間演算
結果（コンテクスト＃２に対する結果）をＡレジスタ２
５０に保持する。６番目のクロックでは、更に、状態番
号／優勢シンボル記憶部２０６に対して、コンテクスト
＃２に対応する状態番号（ＳＴ）及び予測値（ＭＰＳ）
の更新を行う。

【００８２】７番目のクロックでは、６番目のクロック
でのコンテクスト＃２に対する座標計算結果をＣレジス
タ２６３に保持する。７番目のクロックでは、更に、コ
ンテクスト＃３に対応する状態番号（ＳＴ）及び予測値
（ＭＰＳ）を状態番号／優勢シンボル記憶部２０６から
読み出す。８番目のクロックでは、Ａレジスタ２５０の
出力を２ビット左（上位側）にシフトし、その値と、７
番目のクロックで状態番号／優勢シンボル記憶部２０６
から読み出されたデータに基づいて、コンテクスト＃３
に対する区間演算を行う。

【００８３】９番目のクロックでは、８番目のクロック
における区間演算結果をＡレジスタ２５０に保持する。
また、当該区間演算結果に基づいて、状態番号／優勢シ
ンボル記憶部２０６におけるコンテクスト＃３に対応す
るデータ（ＳＴ，ＭＰＳ）を更新する。更に、Ｃレジス
タ２６３が保持しているコンテクスト＃２の座標データ
を左（上位側）に２ビットシフトすると共に、コンテク
スト＃３に対する座標計算を行う。

【００８４】以上のように、本実施例においては、正規
化の際のシフト数の大小に関係なく、一つのコンテクス
トに対して一定のクロックレート（３クロック）で符号
化処理を行うことができる。すなわち、バレルシフタ２
５１の出力を減算器２５２の入力としているため、Ａレ
ジスタ２５０に対する正規化処理と区間演算（Ａ−ＬＳ
Ｚ）を１つのクロックサイクル内で行うことができる。

【００８５】また、減算器２５２の演算結果を保持する
レジスタ２６０の出力をＣレジスタ２６３の座標値を求
める加算器２６５の入力としているため、Ａレジスタ２
５０に対する区間演算（Ａ−ＬＳＺ）と、Ｃレジスタ２
６３に対する座標計算（Ｃ＋（Ａ−ＬＳＺ））とを別々
のクロックサイクルで行え、クロックの周期を短くする
ことができる。

【００８６】また、クリア処理部２６９の出力を加算器
２６５の入力としているため、Ｃレジスタ２６３に対す
る正規化処理と座標計算（Ｃ＋（Ａ−ＬＳＺ））を１つ
のクロックサイクル内で行うことができ、一定の時間で
Ｃレジスタ２６３に対する処理が実行される。

【００８７】更に、上記実施例の画像符号化装置は、符
号化対象シンボルが劣勢シンボル（ＬＰＳ）の場合に割
り当てられるＡレジスタ２５０の領域区間（ＬＳＺ）を
１ビットシフトするシフト処理部２５４と、Ａレジスタ
２５０に格納されているデータとシフト処理部２５４の
出力データとを比較する比較器２５５とを設けているた
め、Ａレジスタ２５０に保持されているデータとシフト
処理部２５４の出力データとを直接比較することによ
り、減算器の部分を省略することができる。その結果、
符号化対象シンボルが優勢シンボルＭＰＳの場合に割り
当てる区間 （Ａ−ＬＳＺ）と、劣勢シンボルＬＰＳの
場合に割り当てられる区間（ＬＳＺ）との比較に要する
時間を従来の半分近くに短縮することができる。

【００８８】図９は、上記実施例の２値算術符号化装置
によって符号化された２値シンボル列を復号する２値算
術復号化装置の構成を示す。図９において、確率推定テ
ーブル３１０は、コンテクストの各状態において劣勢シ
ンボルＬＰＳに対してどの程度の確率領域を割り当てる
のが最適か、正規化が発生した場合の状態遷移先として
はどの状態番号ＳＴが適当かを統計的に求めて作成され
たテーブルであり、図２に示す符号化装置の確率推定テ
ーブル２１０と同一である。状態番号／優勢シンボル記
憶部３０６は、符号化装置における状態番号／優勢シン
ボル記憶部２０６と同様なフォーマットおよびデータを
持つ記憶装置である。シンボル系列記憶部３０２は、逆
予測変換処理部３０８から出力される復号された２値シ
ンボル列を記憶するようになっている。

【００８９】画像参照シンボル選択部３０４は、シンボ
ル系列記憶部３０２に記憶されている復号された２値シ
ンボル列から、符号化装置と同様のテンプレートに従っ
て参照シンボルを選択する。逆予測変換処理部３０８
は、状態番号／優勢シンボル記憶部３０６から読み出さ
れた優勢シンボルＭＰＳ値と算術復号化部３１２より得
られた復号対象シンボルが、優勢シンボルＭＰＳか劣勢
シンボルＬＰＳかという情報から符号化前の２値シンボ
ル列を出力する。算術復号化部３１２は、符号データ
と、状態番号／優勢シンボル記憶部３０６から読み出し
た状態番号とＭＰＳ値と、確率推定テーブル３１０から
読み出した劣勢シンボルＬＰＳの出現確率領域幅の値お
よび状態遷移情報を元に、復号対象シンボルがそのコン
テクストにおいて優勢シンボルＭＰＳであったか劣勢シ
ンボルＬＰＳであったのかを出力すると共に、状態遷移
を実行して状態番号／優勢シンボル記憶部３０６の更新
を行う。

【００９０】次に、上記２値算術復号化装置における２
値算術復号化の処理手順について説明する。なお、算術
符号化方式と復号化方式の対称性により、復号化装置の
ほとんどの動作は符号化装置のそれと同一であるため、
重複した説明は極力省略するものとする。まず、２値算
術復号化装置全体の初期化を行うために、状態番号／優
勢シンボル記憶部３０６に記憶されている各コンテクス
トに対する遷移状態及び優勢シンボルＭＰＳの値をすべ
てのコンテクストに対してゼロにセットする。次に、確
率領域のＭＰＳ領域の下界値（確率領域の代表座標）を
示す符号レジスタ（Ｃレジスタ）の値をゼロにセット
し、符号をバイト単位で符号レジスタにセットする。そ
の後、符号レジスタを最上位ビット方向（ＭＳＢ方向）
へ８ビットシフトする動作を３度繰り返すことによっ
て、符号レジスタの初期化を終了する。続いて、優勢シ
ンボルＭＰＳの確率領域を示す区間レジスタ（Ａレジス
タ）に１００００Ｈｅｘ（最大確率領域幅）をセット
し、復号化装置の初期化処理を完了する。

【００９１】次に、画像参照シンボル選択部３０４にお
いて、符号化装置と同様のテンプレートを用いて参照シ
ンボルを選択して、復号化するためのコンテクストを生
成する。次に、算術復号化部３１２において２値算術復
号化処理を行う際には、画像参照シンボル選択部３０４
より出力された各コンテクストに基づき、そのコンテク
ストに対応した状態番号ＳＴを状態番号／優勢シンボル
記憶部３０６から読み出す。次に、読み出した状態番号
ＳＴに対応する確率領域の幅ＬＳＺを確率推定テーブル
３１０から読み出し、その確率領域の幅ＬＳＺを算術復
号化部３１２へ供給する。算術復号化部３１２では、確
率推定テーブル３１０より供給されたＬＳＺの値を区間
レジスタより減算する。以後は、上述した符号化装置と
の対称性により、同一の動作によって符号データの復号
化を行う。

【００９２】次に、逆予測変換処理部３１２は、画像参
照シンボル選択部３０４の出力であるコンテクストに対
応したＭＰＳ値を状態番号／優勢シンボル記憶部３０６
から取り出して、逆予測変換処理部３０８に供給する。
逆予測変換処理部３０８では、２値算術復号化部３１２
より出力された「復号シンボルが優勢シンボルＭＰＳか
劣勢シンボルＬＰＳか」を示すＭＰＳ／ＬＰＳ情報と、
状態番号／優勢シンボル記憶部３０６から供給されたＭ
ＰＳ値とを比較することにより、符号化する前のシンボ
ルを求めて出力する。

【００９３】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、符
号化及び復号化処理の高速化を図ることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例にかかる適応算術型符
号化装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図２は、図１に示す実施例の要部（確率推定テ
ーブル）の内容を示す説明図である。

【図３】図３は、実施例の要部（算術符号化部）の構成
を示すブロック図である。

【図４】図４は、図３に示す構成の一部（シフト処理
部）の構成を示す説明図（配線図）である。

【図５】図５は、実施例の動作を説明するために使用さ
れる表である。

【図６】図６は、実施例の動作を説明するために使用さ
れる説明図である。

【図７】図７は、実施例の動作を説明するために使用さ
れる説明図である。

【図８】図８は、実施例の動作を示すタイミングチャー
トである。

【図９】図９は、本発明の他の実施例に係る画像復号化
装置の構成を示すブロック図である。

【図１０】図１０は、従来の適応型算術符号化装置の構
成を示すブロック図である。

【図１１】図１１は、図１０に示す従来の適応型算術符
号化装置の状態番号／優勢シンボル記憶部の記憶データ
の内容を示す説明図である。

【図１２】図１２は、算術符号化装置（復号化装置）に
おける確率領域減算処理の概念を示す説明図である。

【図１３】図１３は、従来の算術符号化装置（復号化装
置）及び実施例の算術符号化装置（復号化装置）に用い
られる区間レジスタおよび符号レジスタの内容を示す説
明図である。

【図１４】図１４は、算術符号化装置（復号化装置）に
おける確率領域減算処理の概念を示す説明図である。

【図１５】図１５は、算術符号化装置（復号化装置）に
おける条件付き交換処理及び正規化処理の概念を示す説
明図である。

【図１６】図１６は、算術符号化装置（復号化装置）に
おいて、ＭＰＳ（優勢シンボル）が連続して発生した場
合におけるＬＰＳ（劣勢シンボル）の領域幅ＬＳＺが比
較的大きい場合の減算処理及び正規化処理の概念を示す
説明図である。

【図１７】図１７は、算術符号化装置（復号化装置）に
おいて、ＭＰＳ（優勢シンボル）が連続して発生した場
合におけるＬＰＳ（劣勢シンボル）の領域幅ＬＳＺが比
較的小さい場合の減算処理及び正規化処理の概念を示す
説明図である。

【図１８】図１８は、算術符号化装置（復号化装置）に
おいて、ＬＰＳ（劣勢シンボル）が連続して発生した場
合におけるＬＰＳ（劣勢シンボル）の領域幅ＬＳＺが比
較的大きい場合の減算処理及び正規化処理の概念を示す
説明図である。

【図１９】図１９は、算術符号化装置（復号化装置）に
おいて、ＬＰＳ（劣勢シンボル）が連続して発生した場
合におけるＬＰＳ（劣勢シンボル）の領域幅ＬＳＺが比
較的小さい場合の減算処理及び正規化処理の概念を示す
説明図である。

【図２０】図２０は、算術符号化処理の手順の一部を示
すフローチャートである。

【図２１】図２１は、算術符号化処理の手順の一部を示
すフローチャートである。

【図２２】図２２は、算術符号化処理の手順の一部を示
すフローチャートである。

【図２３】図２３は、従来の適応型算術復号化装置の構
成を示すブロック図である。

【図２４】図２４は、従来の算術符号化装置の動作を示
すタイミングチャートである。

【図２５】図２５は、ＬＰＳ（劣勢シンボル）の領域幅
ＬＳＺと正規化処理における区間レジスタ（符号レジス
タ）のシフト数との関係を示す表である。

【符号の説明】

２０８・・・予測変換処理部 ２１０・・・確率推定テーブル ２１２・・・算術符号化部 ２５０・・・区間レジスタ（Ａレジスタ） ２５１,２６４・・・バレルシフタ ２５２・・・減算器 ２５４・・・シフト処理部 ２５５・・・比較器 ２５６・・・判定器 ２５８・・・シフト量決定部 ２５９・・・シフト量レジスタ ２６０，２６１・・・レジスタ ２６３・・・符号レジスタ（Ｃレジスタ） ２６５・・・加算器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力画像データの出現確率に応じて確率数
   直線を区間分割し、分割された区間内の位置を示す値を
   その画像データに対する符号とする算術符号化方式を採
   用した画像符号化装置において、 前記画像データの符号化に用いる複数ビットの区間デー
   タを格納する区間レジスタと；前記区間レジスタの更新
   演算を行う演算手段と；前記画像データが一定の状態の
   場合の前記区間レジスタのシフト量を記憶した記憶手段
   と；前記演算手段と前記記憶手段の出力に基づいて前記
   区間レジスタのシフト量を決定するシフト量決定手段
   と；前記シフト量決定手段によって求められたシフト量
   を保持するシフト量レジスタと；前記シフト量レジスタ
   に保持されているシフト量に基づいて、前記区間レジス
   タが格納しているデータを一度に複数ビットシフトする
   シフト手段とを備えたことを特徴とする画像符号化装
   置。
2. 【請求項２】入力画像データの出現確率に応じて確率数
   直線を区間分割し、分割された区間内の位置を示す値を
   その画像データに対する符号とする算術符号化方式を採
   用した画像符号化装置において、 前記画像データの符号化に用いる複数ビットの区間デー
   タを格納する区間レジスタと；前記入力画像データを所
   定の推測値と比較する予測手段と；前記予測手段による
   比較の結果に基づき、前記入力画像データと前記推測値
   が一致した場合に割り当てられる前記確率数直線上の領
   域区間を算出する第１の算出手段と；前記入力画像デー
   タと前記推測値が一致した場合に割り当てられる前記確
   率数直線上の領域区間と所定の基準値との大小関係を判
   定する判定手段と；前記入力画像データと前記推測値が
   一致した場合に割り当てられる前記確率数直線上の領域
   区間と、前記入力画像データと前記推測値が不一致の場
   合に割り当てられる前記確率数直線上の領域区間との大
   小関係を比較する比較手段と；前記入力画像が前記推測
   値と異なる場合の前記区間レジスタのシフト量を予め記
   憶した記憶手段と；前記予測手段と、前記第１の算出手
   段と、前記判定手段と、前記比較手段と、前記記憶手段
   の出力に基づいて前記区間レジスタのシフト量を決定す
   るシフト量決定手段と；前記シフト量決定手段によって
   求められたシフト量を保持する第１のシフト量レジスタ
   と；前記第１のシフト量レジスタに保持されたシフト量
   に基づいて、前記区間レジスタが格納しているデータを
   一度に複数ビットシフトする第１のシフト手段とを備え
   たことを特徴とする画像符号化装置。
3. 【請求項３】前記第１のシフト手段の出力が前記第１の
   算出手段の入力となっていることを特徴とする請求項２
   に記載の画像符号化装置。
4. 【請求項４】前記確率数直線を分割して得られた区間内
   の位置を示す値を保持する符号レジスタと；前記第１の
   算出手段の出力を保持する算出結果レジスタと；前記算
   出結果レジスタの出力を入力として、前記符号レジスタ
   の更新値を算出する第２の算出手段と；前記第１のシフ
   ト手段に入力されているシフト量を保持する第２のシフ
   ト量レジスタと；前記第２のシフト量レジスタに保持さ
   れているシフト量に基づいて前記符号レジスタに格納さ
   れているデータを一度に複数ビットシフトする第２のシ
   フト手段とを更に備え、 前記第２のシフト手段によって前記符号レジスタから排
   出されたデータを符号出力とすることを特徴とする請求
   項２又は３に記載の画像符号化装置。
5. 【請求項５】前記符号出力を行うときに、当該符号出力
   の一部に対して所定の変換処理を施す変換処理手段を更
   に備え、 前記変換処理手段の出力を前記第２の算出手段の入力と
   することを特徴とする請求項４に記載の画像符号化装
   置。
6. 【請求項６】前記比較手段は、少なくとも、前記入力画
   像データと前記推測値が不一致の場合に割り当てられる
   前記確率数直線上の領域区間を１ビットシフトすること
   により２倍にするシフト処理部と；前記入力画像データ
   の出現確率の領域区間データと前記シフト処理部の出力
   データとを比較する比較器とを含むことを特徴とする請
   求項２、３、４又は５に記載の画像符号化装置。
7. 【請求項７】請求項１に記載の画像符号化装置によって
   符号化された符号データを元の画像データに復元する復
   号化装置において、 前記画像データの復号化に用いる複数ビットの区間デー
   タを格納する区間レジスタと；前記区間レジスタの更新
   演算を行う演算手段と；前記画像データが一定の状態の
   場合の前記区間レジスタのシフト量を記憶した記憶手段
   と；前記演算手段と前記記憶手段の出力に基づいて前記
   区間レジスタのシフト量を決定するシフト量決定手段
   と；前記シフト量決定手段によって求められたシフト量
   を保持するシフト量レジスタと；前記シフト量レジスタ
   に保持されているシフト量に基づいて、前記区間レジス
   タが格納しているデータを一度に複数ビットシフトする
   シフト手段とを備えたことを特徴とする画像復号化装
   置。
8. 【請求項８】請求項１に記載の画像符号化装置と、請求
   項７に記載の画像復号化装置を備えたことを特徴とする
   画像符号化・復号化装置。