JPH11266159A

JPH11266159A - 符号化装置及び復号化装置

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Publication number: JPH11266159A
Application number: JP6875998A
Authority: JP
Inventors: 啓行 ▲高▼橋; Hiroyuki Takahashi; Yutaka Sano; 豊佐野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1999-09-28
Anticipated expiration: 2018-03-18
Also published as: JP3653172B2

Abstract

(57)【要約】【課題】符号化及び復号化装置において、画像データ
又はウェーブレット変換係数を一時記憶するメモリの使
用率の向上、処理の高速化を図る。【解決手段】メモリ部２００は８ビット深さのタイル
メモリ２０２と、その４分の１のワード数を持つ１２ビ
ット深さの係数拡張用ワークメモリ２０４とからなる。
係数データは、その８ビット深さ分はタイルメモリ２０
２に記憶され、８ビット深さを超える分は４係数分がス
タックされた形でワークメモリ２０４に記憶される。メ
モリ部２００、ウェーブレット変換部２１０及び符号化
／復号化部２２０は１チップ化される。画像データは１
タイル単位でフレームメモリ２４０から取り込まれ、復
元された画像データは１タイル単位でフレームメモリ２
４０に書き出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、データ圧縮及び伸
長の分野に係り、特に、ウェーブレット変換を利用した
符号化及び復号化のための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】データ圧縮は、大量のデータの蓄積や伝
送のために非常に有用なツールである。例えば、文書の
ファクシミリ伝送や、ワールドワイドウェブのような画
像の伝送に要する時間は、圧縮を使って画像の再生に必
要とされるビット数を減らすと、飛躍的に短縮される。

【０００３】従来より、多様なデータ圧縮手法が存在し
ている。最も広く普及している圧縮方式としてＪＰＥＧ
（Ｊoint Ｐhotographic Ｅxperts Ｇroup）の圧縮方式
がある。ＪＰＥＧの圧縮方式においては、入力シンボル
または輝度データは量子化されてから出力符号語へ変換
される。量子化は、データの重要な特徴量を保存しつ
つ、重要でない特徴量を除去することを目的としてい
る。量子化に先立ち、エネルギー集中をするために変換
が用いられるが、ＪＰＥＧではＤＣＴ（離散コサイン変
換）が採用されている。ところが、ＤＣＴを用いるＪＰ
ＥＧ方式に対し様々な欠点が指摘されている。例えば、
ブロックノイズやモスキートノイズ（蚊が飛んでいるよ
うに見えるところから、このように呼ばれる）である。
画像信号処理においては、これらの欠点を解消する効率
的かつ高精度のデータ圧縮符号化方式を追求することに
関心が集まっている。その方式の中にウェーブレット(w
avelet）ピラミッド処理方式がある。

【０００４】画像信号のような２次元信号にウェーブレ
ット変換を適用する場合には、入力信号に対し水平方向
低域通過型フィルタＨＬ（Ｈorizontal Ｌow）及び水平
方向高域通過型フィルタＨＨ（Ｈorizontal Ｈigh）を
使用して、水平方向低域信号（Ｓ(smmoth)係数）及び水
平方向高域信号（Ｄ(detail）係数）に分離し、さらに
Ｓ係数及びＤ係数に対して垂直方向低域通過型フィルタ
ＶＬ（Ｖertical Ｌow）及び垂直方向高域通過型フィル
タＶＨ（Ｖertical Ｈigh）を使用して水平方向低域−
垂直方向低域信号（ＳＳ係数）、水平方向低域−垂直方
向高域信号（ＳＤ係数）、水平方向高域−垂直方向低域
信号（ＤＳ係数）、及び水平方向高域−垂直方向高域信
号（ＤＤ係数）に分離する。以上の一連の処理をレベル
と呼び、１回の水平処理と垂直処理を行った出力をレベ
ル１の出力と呼ぶ。さらに、以上の４種類の信号を周波
数帯信号と呼ぶ。レベル２以上の出力を希望するとき
は、この処理がＳＳ係数に対して再帰的に行われる。レ
ベル２の出力では、ＳＳ係数と、１ＳＤ係数及び２ＳＤ
係数、１ＤＳ係数及び２ＤＳ係数、１ＤＤ係数及び２Ｄ
Ｄ係数、の７つの周波数帯信号が得られる。以上の説明
では、まず水平方向にフィルタを適用し、次に垂直方向
にフィルタを適用したが、その順序は逆でもよい。

【０００５】図７にレベル４までの処理を行う場合の従
来の構成を示した。図中、１０００はウェーブレット変
換部、１１００はメモリ部、１２００は符号化／復号化
部である。符号化時には、画像データdataがメモリ部１
１００に取り込まれ、この画像データに対してウェーブ
レット変換部１０００によりウェーブレット変換が施さ
れ、メモリ部１１００に周波数帯信号が得られる。符号
化／復号化部１２００は、メモリ部１１００から周波数
帯信号を取り込み、符号化して圧縮コードcodeを出力す
る。復号化時は、入力する圧縮コードcodeが符号化／復
号化部１２００によって復号化され、メモリ部１１００
上に周波数帯信号が復元される。この周波数帯信号に対
してウェーブレット変換部１０００によって逆ウェーブ
レット変換が施されることにより画像データがメモリ部
１１００に復元され、これが外部に出力される。

【０００６】図７において、filter１Ｈ，filter２Ｈ，
filter３Ｈ，filter４Ｈは、水平方向低域通過型フィル
タＨＬ及び水平方向高域通過型フィルタＨＨを含む水平
方向フィルタである。これらのフィルタ名中の数字１〜
４はレベル番号を表し、Ｈは水平方向フィルタであるこ
とを意味する。同様に、filter１Ｖ１とfilter１Ｖ２，
filter２Ｖ１とfilter２Ｖ２，filter３Ｖ１とfilter３
Ｖ２，filter４Ｖ１とfilter４Ｖ２は、垂直方向低域通
過型フィルタＶＬ及び垂直方向高域通過型フィルタＶＨ
を含む垂直方向フィルタである。これらのフィルタ名中
のＶは垂直方向フィルタであることを意味し、Ｖの前の
数字１〜４はレベル番号を表し、Ｖの後の数字１は水平
方向低域信号（Ｓ係数）を入力とするフィルタであるこ
とを示し、Ｖの後の数字２は水平方向高域信号（Ｄ係
数）を入力とするフィルタであることを示す。Controll
erはメモリ部１１００とフィルタとの間のデータ転送等
を制御するコントローラである。

【０００７】以上のフィルタはどのような構成のもので
もよいが、以下の説明では、水平方向低域通過型フィル
タＨＬ及び垂直方向低域通過型フィルタＶＬとして、２
組のデータを用い演算を行う２タップのフィルタを使用
するものとする。このフィルタにおいては、低周波成分
を演算するので、これによって出力のビット深さは入力
のビット深さと変わらないとする。

【０００８】また、水平方向高域通過型フィルタＨＨ及
び垂直方向高域通過型フィルタＶＨとして、低域通過形
フィルタＨＬまたはＶＬの出力であるＳ係数のうち、現
在の位置と、１つ前及び１つ後の合計３組のデータを用
い演算を行う６タップのフィルタを使用するものとす
る。このフィルタにおいては、高周波成分を演算するの
で、これによって符号が変化し、また変化率が大きい場
合は絶対値自体も大きくなるので、トータルで出力のビ
ット深さが最大２ビット増加するものとして説明する。

【０００９】このようなフィルタを用いた場合の演算の
例を図８に示す。図８の（ａ）は水平方向フィルタの処
理を説明するもので、００は０ライン目の０画素目のデ
ータを意味し、１２は１ライン目の２画素目のデータを
意味する（このようにライン、画素とも０番目から数え
るものとする）。水平方向低域通過型フィルタＨＬの０
画素目の出力Ｓ００は、００データ及び０１データから
求められ、また、１画素目の出力Ｓ０１は０２データ及
び０３データから求められる。これに対し、水平方向高
域通過型フィルタＨＨの０画素目の出力Ｄ００は、００
データの２つ前及び１つ前のデータ（実在しない）と、
００データと、０１データと、０２データと、０３デー
タとから求められる。ここで、実在しない００データの
２つ前と１つ前のデータを得るため、ミラーと呼ばれる
処理を施す。具体的には、データを鏡像関係で折り返す
処理を行う。これにより、２つ前と１つ前のデータは０
１データと００データとなる。このようにして、Ｄ００
は６画素のデータから計算される。

【００１０】図８の（ｂ）は垂直方向フィルタの処理を
説明している。この処理は、垂直方向フィルタ処理によ
るＳ係数及びＤ係数を用いて垂直方向に行われる。実在
しない係数は、水平方向フィルタの処理の場合と同様に
ミラー処理が施される。

【００１１】図９はメモリ部１１００内のメモリ（フレ
ームメモリとする）にラスタ順に格納されたイメージデ
ータを示す。図１０乃至図１３に、ウェーブレット変換
処理の結果の格納方法の一例を示す。ウェーブレット変
換部１０００においては、フレームメモリからデータを
読み出して水平処理を行い、その結果を再びフレームメ
モリに書き込む。この書き込みの際に、未処理のデータ
に上書きしてしまわないように、例えば図１０に示すよ
うなマッピングでＳ係数及びＤ係数を書き込んでいく。
図１０において、１Ｓ００と１Ｄ００はレベル１のアド
レス００のＳ係数とＤ係数を意味する。図１１は垂直処
理を行った後の各係数を書き込む際のマッピングの例を
示す。ここまでがレベル１の各係数の格納方法である。
図１２はレベル２の水平方向の各係数の格納方法の例を
示す。レベル２の処理は１ＳＳ係数に対してのみ行われ
るため、網掛けされた部分のデータは用いられないこと
に注意されたい。ついで、図１３に示すようなマッピン
グで、レベル２の各係数が格納され、レベル２の処理が
終了する。同様の処理が、レベル４まで順に繰り返され
る。

【００１２】以上のようにして得られた各レベルの周波
数帯信号が符号化／復号化部１２００で符号化されて圧
縮されるのであるが、符号化は通常、ビット処理が行わ
れるため、前述のように、周波数帯信号を一旦、メモリ
部１１００内のストレージに書き込んでおく必要があ
る。一般に用いられるストレージは半導体メモリであ
る。符号化／復号化部１２００ではストレージに書き込
まれた各周波数帯信号を参照してビット処理を行って符
号化し、圧縮コードをcodeとして出力する。圧縮コード
codeからイメージデータへの復元処理は前述の符号化処
理と逆順で行われる。

【００１３】なお、本発明に関連する符号化及び復号化
装置、ウェーブレット変換部、あるいはフィルタについ
てのより詳細な情報は、特開平８−１１６２６５号公
報、特開平８−１３９９３５号公報、特開平９−２７７
５２号公報、特開平９−２７９１２号公報などを参照さ
れたい。また、類似の従来技術が特開平３−２７６８７
号公報、特開平５−１６７９９７号公報、特開平５−１
８３３８６号に開示されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】自然画像では、ある画
素に着目した場合、その周辺との相関が大きいという性
質がある。符号化では、この性質を利用して圧縮率を高
めている。このため、符号化には予測符号化器が用いら
れることが多い。予測符号化器では、着目する画素と周
辺の領域の情報を得てコード（出力データに相当する）
を生成している。したがって、ウェーブレット変換後の
各レベルの各周波数帯信号を一旦メモりに書き込んでお
く必要がある。

【００１５】画像データは図９に示したようにラスタデ
ータとしてメモリに書き込まれている。符号化及び復号
化装置では、このラスタデータをラスタ順にメモりから
読み出してウェーブレット変換を行い、各レベルの各周
波数帯信号をメモリに上書きしていく。ところが、フィ
ルタの選び方によっては、各周波数帯信号毎にビット深
さが異なる場合がある。フィルタの性質から言えば、ビ
ット深さの増加は、特に高域通過型フィルタについては
必然的である。

【００１６】従来、このようなビット深さの最大の増加
分をイメージデータのビット深さに加えたビット深さを
持つメモリを、イメージデータ及び周波数帯信号を記憶
するためのメモリとして用意したため、メモリの使用率
が非常に悪いという問題があった。従来技術において説
明した例では、ＤＤ係数は元のイメージデータの持つビ
ット深さに対して４ビット増加するため、その分だけビ
ット深さを増したメモリを用意することになるが、増加
した４ビット分を目一杯使う係数はＤＤ係数だけであ
り、ＳＤ係数及びＤＳ係数は２ビット分は使用されず、
ＳＳ係数に至っては増加した４ビット分全部が使用され
ない。したがって、例えば、入力データが８ビットの場
合、レベル４、レベル５あるいはレベル６までウェーブ
レット変換を行ったときに、メモリの使用率（メモリの
有する全ビット数に対するデータのビット数の割合）は
約８９％となり、効率が非常に悪い。

【００１７】また、ＪＰＥＧにおいては入力データを８
画素×８ラインの、タイルと呼ばれる小領域単位で処理
を行っているが、ウェーブレット変換においては、如何
なるサイズの入力データでも処理を行うことができる。
これはウェーブレット変換の長所の一つであるが、大き
なサイズのイメージデータ（数百ｋバイトから数Ｍバイ
ト）を扱おうとした場合、フレームメモリのサイズも大
きくなってしまうので、フレームメモリを含めて符号化
及び復号化装置を１チップ化することは困難である。し
たがって、フレームメモリを外付けにして対応せざるを
得ないが、外付けにした場合はメモリアクセス速度の面
から処理速度が制限されてしまうという問題があった。

【００１８】本発明は以上の諸点に鑑みなされたもの
で、ウェーブレット変換を用いて画像データなどの圧縮
又は圧縮されたデータの伸長を行う装置において、画像
などのデータ又はウェーブレット変換係数データを一時
的に記憶するためのメモリの使用率を向上させること、
そのメモリを含めて１チップ化を容易にすること、符号
化処理及び／又は復号化処理を高速化することなどを目
的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１記載の符号化装置は、ビット深さｎの入力
データをウェーブレット変換してビット深さｎ以上の係
数データを生成するウェーブレット変換部と、入力デー
タ又は該ウェーブレット変換部により生成された中間的
もしくは最終的な係数データを一時的に記憶するための
メモリ部と、該メモリ部に記憶された係数データを符号
化して圧縮コードを生成する符号化部とを具備し、該メ
モリ部は、入力データ又は係数データのビット深さｎ分
を一時的に記憶するためのビット深さｎの第１のメモリ
と、係数データのビット深さｎを超える分を一時的に記
憶するための第２のメモリとを具備してなり、該第２の
メモリが該第１のメモリのワード数より少ないワード数
を持つメモリとされ、該第２のメモリの各ワードに複数
の係数データのビット深さｎを超える分がスタックされ
た形で記憶される構成とされる。

【００２０】請求項２記載の符号化装置は、請求項１記
載の符号化装置の構成において、第１のメモリがフレー
ムサイズに対応したワード数を持つメモリとされる。

【００２１】請求項３記載の符号化装置は、請求項１記
載の符号化装置の構成において、第１のメモリがタイル
サイズに対応したワード数を持つメモリとされる。

【００２２】請求項４記載の符号化装置は、ビット深さ
ｎの入力データをウェーブレット変換してビット深さｎ
以上の係数データを生成するウェーブレット変換部と、
入力データ又は該ウェーブレット変換部により生成され
た中間的又は最終的な係数データを一時的に記憶するた
めのメモリ部と、該メモリ部に記憶された係数データを
符号化して圧縮コードを生成する符号化部とを具備し、
該メモリ部はタイルサイズに対応したワード数を持つタ
イルメモリを具備してなり、該タイルメモリの各ワード
は、そこに書き込まれる係数データの最大ビット深さに
等しいビット深さを持つ構成とされる。

【００２３】請求項５記載の符号化装置は、請求項３又
は４記載の符号化装置の構成において、メモリ部、ウェ
ーブレット変換部及び符号化部を１チップ上に集積した
構成とされる。

【００２４】請求項６記載の符号化装置は、ビット深さ
ｎの入力データをウェーブレット変換してビット深さｎ
以上の係数データを生成するウェーブレット変換部と、
入力データ又は該ウェーブレット変換部により生成され
た中間的もしくは最終的な係数データを１フレーム分、
一時的に記憶するためのフレームメモリと、該フレーム
メモリに記憶された係数データを符号化して圧縮コード
を生成する符号化部とを具備し、該フレームメモリの各
ワードは、そこに書き込まれる係数データの最大ビット
深さに等しいビット深さを持つ構成とされる。

【００２５】また、請求項７記載の復号化装置は、圧縮
コードを復号化してビット深さｎ以上の係数データを生
成する復号化部と、ビット深さｎ以上の係数データを逆
ウェーブレット変換してビット深さｎの復元データを生
成するウェーブレット変換部と、該復号化部により生成
された係数データ、又は該ウェーブレット変換部により
最終的に生成された復元データもしくは中間的に生成さ
れた係数データを一時的に記憶するためのメモリ部とを
具備し、該メモリ部は、復元データ又は係数データのビ
ット深さｎ分を一時的に記憶するためのビット深さｎの
第１のメモリと、係数データのビット深さｎを超える分
を一時的に記憶するための第２のメモリとを具備してな
り、該第２のメモリが該第１のメモリのワード数より少
ないワード数を持ち、該第２のメモリの各ワードに複数
の係数データのビット深さｎを超える分がスタックされ
た形で記憶される構成とされる。

【００２６】請求項８記載の復号化装置は、請求項７記
載の復号化装置の構成において、第１のメモリがフレー
ムサイズに対応したワード数を持つメモリとされる。

【００２７】請求項９記載の復号化装置は、請求項７記
載の復号化装置の構成において、第１のメモリがタイル
サイズに対応したワード数を持つメモリとされる。

【００２８】請求項１０記載の復号化装置は、圧縮コー
ドを復号化してビット深さｎ以上の係数データを生成す
る復号化部と、ビット深さｎ以上の係数データを逆ウェ
ーブレット変換してビット深さｎの復元データを生成す
るウェーブレット変換部と、該復号化部により生成され
た係数データ、又は該ウェーブレット変換部により最終
的に生成された復元データもしはく中間的に生成された
係数データを一時的に記憶するためのメモリ部とを具備
し、該メモリ部はタイルサイズに対応したワード数を持
つタイルメモリを具備してなり、該タイルメモリの各ワ
ードは、そこに書き込まれる係数データの最大ビット深
さに等しいビット深さを持つ構成とされる。

【００２９】請求項１１記載の復号化装置は、請求項９
又は１０記載の復号化装置の構成において、メモリ部、
ウェーブレット変換部及び復号化部を１チップ上に集積
した構成とされる。

【００３０】請求項１２記載の復号化装置は、圧縮コー
ドを復号化してビット深さｎ以上の係数データを生成す
る復号化部と、ビット深さｎ以上の係数データを逆ウェ
ーブレット変換してビット深さｎの復元データを生成す
るウェーブレット変換部と、該復号化部により生成され
た係数データ、又は該ウェーブレット変換部により最終
的に生成された復元データもしくは中間的に生成された
係数データを１フレーム分、一時的に記憶するためのフ
レームメモリとを具備し、該フレームメモリの各ワード
は、そこに書き込まれる係数データの最大ビット深さに
等しいビット深さを持つ構成とされる。

【００３１】なお、以下の説明から明らかなように、上
に述べた本発明の符号化装置と復号化装置の組み合わせ
構成からなる符号化及び復号化装置も本発明の範囲に含
まれるものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し本発明の
実施の形態を説明する。

【００３３】図１は、本発明による符号化及び復号化装
置の一実施例を示す概略ブロック図であり、１００はメ
モリ部、１１０はウェーブレット変換部、１２０は符号
化／復号化部である。メモリ部１００はフレームメモリ
１０２及び係数拡張用のワークメモリ１０４を含む。フ
レームメモリ１０２は画像１フレーム分のワード数を持
ち、符号化しようとする画像データ又は復元される画像
データと同じ８ビットの深さを持つ。ワークメモリ１０
４は、以下に詳しく説明するように、フレームメモリ１
０２の４分の１のワード数と１２ビットの深さを持つメ
モリである。

【００３４】タイルサイズを１６画素×１６ライン、レ
ベル４の場合、メモリ部１００にウェーブレット変換の
各周波数帯信号は図２のようにマッピングされる。図２
において、○印がＳＳ係数、△印がＳＤもしくはＤＳ係
数、×印がＤＤ係数である。２画素×２ラインで区切ら
れた６４個の領域の○、△、×の並び方を観察すると、
網掛けして示した領域ａ，ｂ，ｃに代表される３種類の
パターンが存在する。

【００３５】この網掛けした領域ａ，ｂ，ｃを書き出し
たのが図３中の左側の図である。同図中の各数値は係数
のビット深さを表す。これらの係数の８ビット分は図３
の中央上側の図に示すようにフレームメモリ１０２に割
り当てられるが、係数のビット深さは８ビット乃至１２
ビットであるから、中央下側の図に示すように係数の８
ビット深さを超えた０ビット乃至４ビットが残る。この
ような残りのビットは、ワークメモリ１０４に割り当て
ることになるが、メモリ使用効率を向上させるため、図
３の右側の図に示すように、各領域の４係数の残りビッ
トをビット深さの方向にスタックした形でワークメモリ
１０４の１ワードに割り当てられる。同図中の各数値
は、各ワードに割り当てられるデータのビット深さを表
す。例えば領域ａ内の（ｘ，ｙ）＝（０，１）、（０，
１）、（１，０），（１，１）の４係数の８ビット深さ
を超えた分をビット深さ方向にスタックしたデータは８
ビットの深さとなる。スタックされたデータのビット深
さが最大になるのは領域ｃであり、１２ビットの深さと
なる。したがって、ワークメモリ１０４のビット深さは
１２ビットとされる。また、２画素×２ラインの領域の
４係数の８ビット深さを超えた分を１ワードに割り当て
るので、ワークメモリ１０４のワード数は、フレームメ
モリ１０２のワード数の４分の１となる。

【００３６】この符号化及び復号化装置は、符号化処理
も復号化処理も可能である。まず、符号化時の動作につ
いて説明する。この場合、符号化／復号化部１２０は符
号化部として作用する。

【００３７】外部からの入力dataとして、１フレーム分
の画像データ（８ビット深さ）がメモリ部１００のフレ
ームメモリ１０２に書き込まれる（図９参照）。この画
像データに対し、ウェーブレット変換部１１０によっ
て、従来技術の説明で述べたように、レベル１の水平方
向処理が行われ、得られた１ｄ係数と１ｓ係数は図１０
に示すようなマッピングでメモリ部１００に記憶され
る。１ｄ係数（１０ビット深さ）の８ビットはフレーム
メモリ１０２に書き込まれるが、残りの２ビットはワー
クメモリ１０４に書き込まれる。１ｓ係数（８ビット）
は、その全体がフレームメモリ１０２に書き込まれる。
ただし、図２及び図３で説明したように、２画素×２ラ
インの領域毎に、その４係数の８ビットを超えるビット
がスタックされた形でワークメモリ１０４の対応した１
ワードに書き込まれる。

【００３８】レベル１の水平処理が終了すると、１ｄ係
数及び１ｓ係数に対しレベル１の垂直方向の処理が行わ
れる。この際、フレームメモリ１０２から係数の８ビッ
ト分のデータが読み出されるのと並行して、１／２の読
み出しサイクルでワークメモリ１０４から係数の８ビッ
ト深さを超える分のデータが読み出され、全ビットが復
元された係数データ対して垂直方向の処理が施される。
この処理によって得られる１ｓｓ係数（８ビット）、１
ｓｄ係数（１０ビット）、１ｄｓ係数（１０ビット）、
１ｄｄ係数（１２ビット）は、図１１に示すようなマッ
ピングでメモリ部１００に記憶される。ただし、各係数
の８ビット分はフレームメモリ１０２に書き込まれる
が、各係数の８ビット深さを超える分については、２画
素×２ラインの各領域毎に、４係数の８ビット深さを超
える分がスタックされた形でワークメモリ１０４に書き
込まれる。

【００３９】以下、同様にして、レベル４の垂直処理ま
でウェーブレット変換処理が実行されて最終的な係数デ
ータが生成される。この係数データは、図２に示したよ
うなマッピングで、８ビット深さまでの分がフレームメ
モリ１０２に書き込まれるが、８ビット深さを超える分
は４係数分がスタックされた形でワークメモリ１０４の
対応ワードに書き込まれる。これで、１６画素×１６ラ
インの１タイル分のウェーブレット変換処理が終了す
る。

【００４０】ウェーブレット変換係数データの符号化を
１タイル単位で行う場合、上に述べたような１タイル分
のウェーブレット変換処理を終了した時に、そのタイル
分のウェーブレット変換係数データはウェーブレット変
換部１１０を介して符号化／復号化部１２０へ転送され
て符号化され、圧縮コードcodeとして外部へ出力され
る。この際、ウェーブレット変換係数の８ビット分はフ
レームメモリ１０２から、８ビットを超える分はワーク
メモリ１０４から、並行して読み出される。

【００４１】符号化を１フレーム単位で行う場合には、
上に述べたタイル単位のウェーブレット変換処理が１フ
レーム全体に対し繰り返して実行される。その完了後
に、メモリ部１００に得られたウェーブレット変換係数
データがウェーブレット変換部１１０を介して符号化／
復号化部１２０へ転送されて符号化され、圧縮コードco
deとして外部へ出力される。

【００４２】次に、復号化時の動作について説明する。
符号化／復号化部１２０は復号化部として作用する。符
号化／復号化部１２０において、外部から入力する圧縮
コードcodeが復号化されて符号化前のウェーブレット変
換係数データが復元される。このウェーブレット変換係
数データは、ウェーブレット変換部１１０を介して、メ
モリ部１００に図２に示したマッピングで記憶される。
この際、各係数の８ビット分はフレームメモリ１０２に
書き込まれ、８ビットを超えた分は前述のように４係数
分がスタックされた形でワークメモリ１０４に書き込ま
れる。

【００４３】復号化を１フレーム単位で行う場合には、
１フレーム全体についてウェーブレット変換係数データ
の復元処理が実行される。その後、メモリ部１００に復
元されたウェーブレット変換係数データに対してウェー
ブレット変換部１１０で逆ウェーブレット変換処理を実
行し、画像データを復元する。逆ウェーブレット変換処
理の中間過程で生成される係数データは、ウエーブレッ
ト変換（順変換）処理時と同様のマッピングでメモリ部
１００に記憶されるが、符号化時と同様、係数の８ビッ
ト分はフレームメモリ１０２に書き込まれ、８ビットを
超える分は、２画素×２ラインの領域の４係数毎にスタ
ックされた形でワークメモリ１０４に書き込まれる。１
フレーム全体の画像データがフレームメモリ１０２に復
元されると、これはdataとして外部に出力される。

【００４４】復号化を１タイル単位で行う場合には、符
号化／復号化部１２０によって１タイル分の係数データ
が復元されてメモリ部１００に図２のマッピングで記憶
された段階で、その係数データに対する逆ウェーブレッ
ト変換処理がウェーブレット変換部１１０で実行され、
１タイル分の画像データがフレームメモリ１０２に復元
される。以下同様に、１タイル分ずつ係数データの復元
処理と逆ウェーブレット変換処理が実行され、１フレー
ム全体の画像データがフレームメモリ１０２に復元さ
れ、これはdataとして外部に出力される。

【００４５】本実施例によれば、１２ビットの深さを持
つワークメモリ１０４のビット深さが効率よく利用され
るため、メモリ部１００のメモリ使用率（フレームメモ
リ１０２とワークメモリ１０４の全ビット数に対するデ
ータのビット数の割合）は約９７％と非常に高く、１４
ビット深さのフレームメモリを用いる場合に比べメモリ
使用効率を劇的に改善することができる。また、極めて
大容量になるフレームメモリ１０２に１４ビット深さを
持たせ、フレームメモリ１０２だけでメモリ部１００を
構成する場合に比べ、メモリ部１００のメモリ容量を大
幅に削減できる。しかも、フレームメモリ１０２とワー
クメモリ１０４に対して読み出し／書き込みを並行して
行うことができるので、処理速度は従来と変わらない。
なお、本実施例におけるフレームメモリ１０２とワーク
メモリ１０４のビット深さは一例に過ぎず、処理しよう
とする画像データのビット深さや、ウェーブレット変換
に用いるフィルタの種類、レベル数などに応じて適宜変
更してもよい。

【００４６】図４は、本発明による符号化及び復号化装
置の他の実施例を示す概略ブロック図である。この符号
化及び復号化装置は、メモリ部２００、ウェーブレット
変換部２１０及び符号化／復号化部２２０を同一チップ
上に集積してなる構成である。メモリ部２００は、タイ
ルメモリ２０２と係数拡張用のワークメモリ２０４を含
む。タイルメモリ２０２は、符号化及び復号化の処理単
位である所望のタイルサイズに対応したワード数を持
ち、また、処理しようとする画像データと同じビット深
さを持つ。本実施例では、図１に関連して説明した前記
実施例の場合と同様に、タイルサイズを１６画素×１６
ラインとし、また画像データのビット深さを８ビットと
する。したがって、タイルメモリ２０２は８ビットの深
さを持つことになる。係数拡張用のワークメモリ２０４
は、ウェーブレット変換係数データの８ビット深さを超
えるビットの記憶に利用されるもので、本実施例では、
図１中のワークメモリ１０４と同様に、１２ビットの深
さを持ち、またタイルメモリ２０２の４分の１のワード
数を持つものとする。図４において、２４０は１フレー
ム分の画像データを記憶するためのフレームメモリであ
り、本実施例では８ビットの深さを持つ。このフレーム
メモリ２４０は、本実施例の符号化及び復号化装置に外
付けされるものである。

【００４７】次に、符号化時の動作を説明する。この場
合、符号化／復号化部２２０は符号化部として作用す
る。符号化すべき１フレーム分の画像データがdataとし
て外部よりフレームメモリ２４０に書き込まれる。この
フレームメモリ２４０より１タイル分の画像データが読
み出され、メモリ部２００のタイルメモリ２０２に書き
込まれる。この画像データに対し、ウェーブレット変換
部１１０によって、図１に関連して説明した前記実施例
の場合と同様のウェーブレット変換処理が施される。ウ
ェーブレット変換処理で得られる中間的な係数データ及
び最終的な係数データは、８ビット分がタイルメモリ２
０２に書き込まれるが、８ビットを超えた分は２画素×
２ラインの領域毎に４係数分がスタックされた形でワー
クメモリ２０４に書き込まれる。タイルメモリ２０２及
び２０４に対する係数データのマッピングは前記実施例
と同様である。この処理において、ウェーブレット変換
部２１０は前記実施例と同様に、タイルメモリ２０２と
ワークメモリ２０４から係数データを並行して読み出
し、各係数の８ビット分と、それを超えたビット分から
各係数の全ビットを組み立てて処理する。１タイル分の
ウェーブレット変換処理が終了すると、メモリ部２００
に記憶されている係数データがウェーブレット変換部２
１０を介し符号化／復号化部２２０へ転送されて符号化
され、圧縮コードcodeとして外部に出力される。この
際、ウェーブレット変換係数の８ビット分はフレームメ
モリ１０２から、８ビットを超える分はワークメモリ１
０４から、並行して読み出される。１タイル分の符号化
処理が終了すると、次の１タイル分のデータがフレーム
メモリ２４０から読み出されてタイルメモリ２０２に書
き込まれ、そのウェーブレット変換処理が実行され、得
られた係数データが符号化／復号化部２２０によって符
号化され、圧縮コードcodeとして出力される。以下、同
様のタイル単位の処理が繰り返されることによって、１
フレーム全体が圧縮される。

【００４８】次に復号化時の動作を説明する。この場
合、符号化／復号化部２２０は復号化部として作用す
る。符号化／復号化部１２０に１タイル単位の圧縮コー
ドcodeが入力する。符号化／復号化部１２０によって復
元された１タイル分のウェーブレット変換係数データ
は、ウェーブレット変換部１１０を介して、メモリ部２
００に図２に示したマッピングで記憶される。この際、
前記実施例と同様、各係数の８ビット分はタイルメモリ
２０２に書き込まれ、８ビットを超えた分は４係数分が
スタックされた形でワークメモリ２０４に書き込まれ
る。この復元された係数データに対しウェーブレット変
換部２１０によって逆ウェーブレット変換処理が施され
る。この処理の過程で得られる係数データは、前記実施
例と同様のマッピングで、８ビット分がタイルメモリ２
０２に、８ビットを超える分は４係数分がスタックされ
た形でワークメモリ２０４に書き込まれる。これらメモ
リからの読み出しも前記実施例と同様である。逆ウェー
ブレット変換処理が完了すると、タイルメモリ２０２上
に１タイル分の画像データが復元される。この画像デー
タがフレームメモリ２４０に転送されると、次の１タイ
ル分の圧縮コードcodeが入力し、同様に係数データに復
元され、逆ウェーブレット変換処理を施され、復元され
た１タイル分の画像データはフレームメモリ２４０に転
送される。以下同様のタイル単位の処理が繰り返される
ことにより、１フレーム全体の画像データがフレームメ
モリ２４０上に復元される。復元された画像データはda
taとして外部に出力される。

【００４９】本実施例によれば、前記実施例と同様にメ
モリ使用率が９７％となり、従来技術に対して８％も改
善されるが、さらに、装置の１チップ化、処理の高速化
が容易であるという効果が得られる。

【００５０】すなわち、符号化時及び復号化時において
頻繁にアクセスされるタイルメモリ２０２及びワークメ
モリ２０４は、フレームメモリ２４０の数百Ｋバイトか
ら数Ｍバイトに比べ遥かに小容量であるため、メモリ部
２００とウェーブレット変換部２１０及び符号化／復号
化部２２０を１チップ上に集積化することは容易であ
る。この場合、ウェーブレット変換部２１０と符号化／
復号化部２２０は比較的小規模なロジックで実現可能で
あるため、両メモリ２０２，２０４のチップ面積に占め
る割合はほぼ６０％から８０％となろう。なお、両メモ
リ２０２，２０４の容量もしくはタイルサイズは、チッ
プ面積の割合やコスト等の兼ね合いで適宜決めればよ
い。このように１チップに集積化した場合、タイルメモ
リ２０２及びワークメモリ２０４に対するアクセスは外
付けメモりに対するアクセスに比べ非常に高速に行うこ
とが可能である。それらメモリのアクセスを伴う処理も
チップ内だけでの処理であり、外付けメモりを直接アク
セスする場合に比べ数倍から数十倍も高速化することが
可能である。外付けのフレームメモリ２４０に対するア
クセスは、タイル単位の画像データの読み出し又は復元
画像データの書き込みを行う時だけであるから、フレー
ムメモリ２４０を直接アクセスしながら処理する構成に
比べ、符号化時及び復号化時の処理全体を遥かに高速に
行うことが可能である。

【００５１】図５は、本発明による符号化及び復号化装
置のもう１つの実施例を示す概略ブロック図である。図
５において、３１０はウェーブレット変換部、３２０は
符号化／復号化部、３４０はフレームメモリである。こ
の符号化及び復号化装置は、フレームメモリ３４０の各
ワードに、図２に示した係数データのマッピングに従っ
たビット深さを持たせた点が特徴である。すなわち、図
２の○印に対応するワードのビット深さを８ビット（符
号化前の画像データ、復元された画像データ又はＳＳ係
数のビット深さ）、△印に対応するワードのビット深さ
を１０ビット（ＳＤ係数又はＤＳ係数のビット深さ）、
×印に対応するワードのビット深さを１２ビット（ＤＤ
係数のビット深さ）とする。ただし、これは一例であ
り、フレームメモリ３４０に対する係数データのマッピ
ング方法や、ウェーブレット変換に用いるフィルタの種
類などに応じて、適宜変更し得るものである。フレーム
メモリ３４０の全てのワードについて、そのビット深さ
が全部使用されるため、メモリ使用率は１００％となり
非常に効率がよい。

【００５２】符号化時と復号化時の動作は、従来と同様
である。符号化時においては、外部より１フレーム分の
画像データがdataとしてフレームメモリ３４０に書き込
まれる。ウェーブレット変換部３１０によって、フレー
ムメモリ３４０上の画像データに対し１タイル単位でウ
ェーブレット変換処理が施される。中間過程で得られる
係数データは図１０から図１３に示すようなマッピング
でフレームメモリ３４０に書き込まれ、最終的な係数デ
ータは図２に示すマッピングでフレームメモリ３４０に
書き込まれる。１タイル単位のウェーブレット変換処理
が終了する毎にフレームメモリ３４０から係数データが
符号化／復号化部３２０へ転送されて符号化されるか、
あるいは、１フレーム全体に対するウェーブレット変換
処理が終了した後にフレームメモリ３４０から係数デー
タが符号化／復号化部３２０へ転送されて符号化され、
圧縮codeとして外部に出力される。

【００５３】復号化時においては、外部から入力する圧
縮コードcodeが符号化／復号化部３２０によって復号化
され、復元された係数データは図２に示すマッピングで
フレームメモリ３４０に書き込まれる。タイル単位の処
理の場合は、１タイル分の係数データが復元される度に
ウェーブレット変換部３１０によって逆ウェーブレット
変換処理が施され、画像データが復元される。中間過程
で得られる係数データは図１０ないし図１３に示すよう
なマッピングでフレームメモリ３４１０に書き込まれ
る。１フレーム全体を一括して処理する場合は、１フレ
ーム分の圧縮コードの復号化が終了した後に、係数デー
タに対してウェーブレット変換部３１０で逆ウェーブレ
ット変換処理が施され、１フレーム分の画像データがフ
レームメモリ３４０上に復元される。

【００５４】図６は、本発明による符号化及び復号化装
置の別の実施例を示す概略ブロック図である。この符号
化及び復号化装置は、メモリ部４００、ウェーブレット
変換部４１０及び符号化／復号化部４２０を同一チップ
上に集積してなる構成である。４４０は外付けのフレー
ムメモリであり、そのビット深さは８ビットである。

【００５５】メモリ部４００は、タイルサイズ（本実施
例では１６画素×１６ライン）に対応したワード数を持
つタイルメモリ４０２を含むが、このタイルメモリ４０
２の各ワードは図２に示した係数データのマッピングに
従ったビット深さを持つ。すなわち、図２の○印に対応
するワードは８ビットの深さ（符号化前の画像データ、
復元された画像データ又はＳＳ係数のビット深さ）、△
印に対応するワードは１０ビットの深さ（ＳＤ係数又は
ＤＳ係数のビット深さ）、×印に対応するワードは１２
ビットの深さ（ＤＤ係数のビット深さ）を持つ構成とさ
れる。ただし、これは一例であり、タイルメモリ４０２
に対する係数データのマッピング方法や、ウェーブレッ
ト変換に用いるフィルタの種類などに応じて、適宜変更
し得るものである。したがって、本実施例によればメモ
リ使用率は１００％となり、非常に効率がよい。

【００５６】本実施例の符号化時及び復号化時の動作
は、メモリ部４００に係数拡張用ワークメモリが存在し
ないことを除けば、図４に関連して説明した前記実施例
と同様である。また、当該前記実施例と同様に、メモリ
部４００、ウェーブレット変換部４１０及び符号化／復
号化部４２０の１チップ化が容易であるとともに非常な
高速処理が可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１乃至３の各項記載の符号化装置又は請求項７乃至９の
各項記載の復号化装置においては、ウェーブレット変換
係数データの最大ビット深さと同じビット深さを持つ１
つのメモリを用いてメモり部を構成する場合に比べ、メ
モリ使用率を大幅に向上させることができ、しかも、メ
モリ部の第１のメモリと第２のメモリの読み出し又は書
き込みを並行して行うことにより、処理速度の低下を避
けられる。さらに、請求項２記載の符号化装置又は請求
項８記載の復号化装置においては、数百ｋバイトから数
Ｍバイトもの大容量を必要とする第１のメモリ（フレー
ムメモリ）に、係数データの最大ビット深さと同じビッ
ト深さを持たせる場合に比べ、メモリ部全体のメモリ容
量を大幅に減らすことができ、装置のメモリコストを削
減できる。また、請求項３記載の符号化装置又は請求項
９記載の復号化装置においては、メモリ部のメモリ容量
を小さくできるため、メモリ部を含めた装置の１チップ
化が容易になる。

【００５８】請求項４記載の符号化装置又は請求項１０
記載の復号化装置においては、メモリ部のメモリ使用率
を１００％にまで向上させることができる。また、メモ
リ部のメモリ容量は小さいため、メモリ部を含めた装置
の１チップ化が容易である。

【００５９】請求項５記載の符号化装置又は請求項１１
記載の復号化装置においては、メモリ部に対するアクセ
スを外部のメモリ（フレームメモリ）に対するアクセス
に比べ遥かに高速に行うことが可能となるので、メモリ
部のアクセスを伴う処理をチップ内部だけで極めて高速
に行うことができる。また、外部のメモリ（フレームメ
モリ）に対するアクセスは、メモリ部にタイル単位で入
力データを取り込む時又は復元データを出力する時のみ
であるから、符号化又は復号化の処理全体を大幅に高速
化することができる。

【００６０】請求項６記載の符号化装置又は請求項１２
記載の復号化装置においては、フレームメモリの使用率
を１００％まで向上させることができる。極めて大容量
になるフレームメモリの全ワードに係数データの最大ビ
ット深さに等しいビット深さを持たせる場合に比べ、フ
レームメモリの容量を大幅に少なくすることができ、装
置のメモリコストを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による符号化及び復号化装置の一実施例
を示す概略ブロック図である。

【図２】ウェーブレット変換係数のマッピングとビット
深さを説明するための図である。

【図３】ウェーブレット変化係数の分割記憶を説明する
ための図である。

【図４】本発明による符号化及び復号化装置の他の一実
施例を示す概略ブロック図である。

【図５】本発明による符号化及び復号化装置の別の一実
施例を示す概略ブロック図である。

【図６】本発明による符号化及び復号化装置の他の一実
施例を示す概略ブロック図である。

【図７】従来技術を説明するためのブロック図である。

【図８】ウェーブレット変換の水平処理及び垂直処理に
おける演算を説明するための図である。

【図９】画像データのメモリマップを示す図である。

【図１０】１Ｓ係数及び１Ｄ係数のメモリマップを示す
図である。

【図１１】１ＳＳ係数、１ＳＤ係数、１ＤＳ係数及び１
ＤＤ係数のメモリマップを示す図である。

【図１２】２Ｓ係数及び２Ｄ係数のメモリマップを示す
図である。

【図１３】２ＳＳ係数、２ＳＤ係数、２ＤＳ係数及び２
ＤＤ係数のメモリマップを示す図である。

【符号の説明】

１００メモリ部１０２フレームメモリ１０４係数拡張用ワークメモリ１１０ウェーブレット変換部１２０符号化／復号化部２００メモリ部２０２タイルメモリ２０４係数拡張用メモリ２１０ウェーブレット変換部２２０符号化／復号化部２４０フレームメモリ３１０ウェーブレット変換部３２０符号化／復号化部３４０フレームメモリ４００メモリ部４０２タイルメモリ４１０ウェーブレット変換部４２０符号化／復号化部４４０フレームメモリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ビット深さｎの入力データをウェーブレ
ット変換してビット深さｎ以上の係数データを生成する
ウェーブレット変換部と、入力データ又は該ウェーブレ
ット変換部により生成された中間的もしくは最終的な係
数データを一時的に記憶するためのメモリ部と、該メモ
リ部に記憶された係数データを符号化して圧縮コードを
生成する符号化部とを具備し、該メモリ部は、入力デー
タ又は係数データのビット深さｎ分を一時的に記憶する
ためのビット深さｎの第１のメモリと、係数データのビ
ット深さｎを超える分を一時的に記憶するための第２の
メモリとを具備してなり、該第２のメモリは該第１のメ
モリのワード数より少ないワード数を持ち、該第２のメ
モリの各ワードに複数の係数データのビット深さｎを超
える分がスタックされた形で記憶されることを特徴とす
る符号化装置。
【請求項２】請求項１記載の符号化装置において、第
１のメモリはフレームサイズに対応したワード数を持つ
ことを特徴とする符号化装置。
【請求項３】請求項１記載の符号化装置において、第
１のメモリはタイルサイズに対応したワード数を持つこ
とを特徴とする符号化装置。
【請求項４】ビット深さｎの入力データをウェーブレ
ット変換してビット深さｎ以上の係数データを生成する
ウェーブレット変換部と、入力データ又は該ウェーブレ
ット変換部により生成された中間的又は最終的な係数デ
ータを一時的に記憶するためのメモリ部と、該メモリ部
に記憶された係数データを符号化して圧縮コードを生成
する符号化部とを具備し、該メモリ部はタイルサイズに
対応したワード数を持つタイルメモリを具備してなり、
該タイルメモリの各ワードは、そこに書き込まれる係数
データの最大ビット深さに等しいビット深さを持つこと
を特徴とする符号化装置。
【請求項５】請求項３又は４記載の符号化装置におい
て、メモリ部、ウェーブレット変換部及び符号化部は１
チップ上に集積されてなることを特徴とする符号化装
置。
【請求項６】ビット深さｎの入力データをウェーブレ
ット変換してビット深さｎ以上の係数データを生成する
ウェーブレット変換部と、入力データ又は該ウェーブレ
ット変換部により生成された中間的もしくは最終的な係
数データを１フレーム分、一時的に記憶するためのフレ
ームメモリと、該フレームメモリに記憶された係数デー
タを符号化して圧縮コードを生成する符号化部とを具備
し、該フレームメモリの各ワードは、そこに書き込まれ
る係数データの最大ビット深さに等しいビット深さを持
つことを特徴とする符号化装置。
【請求項７】圧縮コードを復号化してビット深さｎ以
上の係数データを生成する復号化部と、ビット深さｎ以
上の係数データを逆ウェーブレット変換してビット深さ
ｎの復元データを生成するウェーブレット変換部と、該
復号化部により生成された係数データ、又は該ウェーブ
レット変換部により最終的に生成された復元データもし
くは中間的に生成された係数データを一時的に記憶する
ためのメモリ部とを具備し、該メモリ部は、復元データ
又は係数データのビット深さｎ分を一時的に記憶するた
めのビット深さｎの第１のメモリと、係数データのビッ
ト深さｎを超える分を一時的に記憶するための第２のメ
モリとを具備してなり、該第２のメモリは該第１のメモ
リのワード数より少ないワード数を持ち、該第２のメモ
リの各ワードに複数の係数データのビット深さｎを超え
る分がスタックされた形で記憶されることを特徴とする
復号化装置。
【請求項８】請求項７記載の復号化装置において、第
１のメモリはフレームサイズに対応したワード数を持つ
ことを特徴とする復号化装置。
【請求項９】請求項７記載の復号化装置において、第
１のメモリはタイルサイズに対応したワード数を持つこ
とを特徴とする復号化装置。
【請求項１０】圧縮コードを復号化してビット深さｎ
以上の係数データを生成する復号化部と、ビット深さｎ
以上の係数データを逆ウェーブレット変換してビット深
さｎの復元データを生成するウェーブレット変換部と、
該復号化部により生成された係数データ、又は該ウェー
ブレット変換部により最終的に生成された復元データも
しはく中間的に生成された係数データを一時的に記憶す
るためのメモリ部とを具備し、該メモリ部はタイルサイ
ズに対応したワード数を持つタイルメモリを具備してな
り、該タイルメモリの各ワードは、そこに書き込まれる
係数データの最大ビット深さに等しいビット深さを持つ
ことを特徴とする復号化装置。
【請求項１１】請求項９又は１０記載の復号化装置に
おいて、メモリ部、ウェーブレット変換部及び復号化部
は１チップ上に集積されてなることを特徴とする符号化
装置。
【請求項１２】圧縮コードを復号化してビット深さｎ
以上の係数データを生成する復号化部と、ビット深さｎ
以上の係数データを逆ウェーブレット変換してビット深
さｎの復元データを生成するウェーブレット変換部と、
該復号化部により生成された係数データ、又は該ウェー
ブレット変換部により最終的に生成された復元データも
しくは中間的に生成された係数データを１フレーム分、
一時的に記憶するためのフレームメモリとを具備し、該
フレームメモリの各ワードは、そこに書き込まれる係数
データの最大ビット深さに等しいビット深さを持つこと
を特徴とする復号化装置。