JPH11272847A

JPH11272847A - マルチカラー画像からなる動画像の符号化装置およびその方法並びにマルチカラー画像からなる動画像の復号化装置およびその方法

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Publication number: JPH11272847A
Application number: JP10074719A
Authority: JP
Inventors: Shoji Hoshina; 彰治保科
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】マルチカラー画像からなる動画像の符号化や
復号化を行う際にも動き補償を適用できるようにする。
また、動き補償の際のブロックの同一性の判断を厳しく
したいが、動きベクトルの数を増やしたくないという相
反する目的を同時に達成する。【解決手段】このマルチカラー画像からなる動画像の
符号化装置１は、動画像を形成する際、動き補償を行
う。そして、判断手段２ａによって両ブロックの対応す
る位置の画素が異なる場合の数を算出し、その不一致数
が所定数以下のときには同一または類似のブロックと判
断し、動きベクトルＶを作成している。また、判断手段
２ａは、各分割されたブロック毎に動きベクトルＶを用
いるか否かの判断を行い、両ブロックの不一致数が所定
数以下のときに同一または類似のブロックと判断し、マ
クロブロックの動きベクトルＶを利用して動き補償を行
うようにしている。なお、復号化の際は逆となるアルゴ
リズムを使用している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マルチカラー画像
からなる動画像の符号化装置およびその方法ならびにマ
ルチカラー画像からなる動画像の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、マルチ
カラー画像を符号化および復号化する際の動き補償の改
良に関する。

【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４１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例えば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。特開昭６２−１８５４１３号公
報、特開昭６３−７４３２４号公報、特開昭６３−７６
５２５号公報等に記載されている。

【０００５】図３５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３６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４１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。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１０
０Ａ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３５に示す従来の手法
では、ラインバッファ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２^１６の状態数をとる。このた
め、２^１６＝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５
２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３７参照）。

【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色順位変換の方法（特開
平６−２７６０４１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３８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（詳細は後述）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３９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３９（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３９（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３９（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３９（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２
^１２パターンの状態を、図３９（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３５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４０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、発生確率生成手
段５６の発生確率演算パラメータが算術演算部５５へ向
けて出力される。算術演算部５５は、このようにして入
力される発生確率に基づき、エントロピー符号化を行
い、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。そして、符号化した色順位データ１
２０の値により、状態信号に対する発生確率を再計算
し、演算パラメータ更新値として、発生確率生成手段５
６へ入力する。この更新結果が次データの発生確率とし
てテーブルに記憶されることで、エントロピー符号器５
２の圧縮効率が向上することとなる。

【００２５】なお、色順位データ１２０を生成するため
に、先に述べたように予測器５４，６４内に色順位テー
ブルが配置されている。この色順位テーブルの一例とし
て、図４２に示されるものが知られている（特開平６ー
２７６０４１号公報参照）。この例では、符号化対象画
素Ｘに対しての色順位テーブルを決める際、２次元的な
周辺画素データＲ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を上位の色順位
データとして使用し、符号化対象画素Ｘと同一ラインの
１次元テーブルを下位の色順位データとして使用するも
のである。このとき、１次元テーブルから周辺画素デー
タＲ０，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のカラーシンボルを除去した
後、上位と下位の色順位データをドッキングさせ符号化
対象画素Ｘの色順位テーブルとしている。

【００２６】具体的にどのように色順位テーブルができ
あがるかを図４２に基づき説明する。符号化されるカラ
ーシンボルが１６色の場合を考える。仮に、色順位を図
４２（Ａ）に示すように、各画素の位置Ｒ０，Ｒ１，Ｒ
２…Ｒ８… で固定したとき、それぞれのカラーシンボ
ルが図４２（Ｂ）に示すように、Ｃ４，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ
５，Ｃ２，Ｃ２…のとき、できあがる最新出現表となる
色順位テーブルは、図４２（Ｃ）に示すようになる。す
なわち、最上位はＲ０のＣ４，２番目はＲ１のＣ３，３
番目はＲ２のＣ６，４番目はＲ３のＣ５，５番目はＲ４
のＣ２，６番目はＲ５にあるＣ２となるが、Ｃ２は既に
発生しており、さらにＲ６のＣ４も既に発生しているの
で、第６番目はＲ７のＣ０となる。このようにして既に
上位にある色すなわち、Ｒ０〜Ｒ３に出現するカラーシ
ンボルを除いた色順位データがＲ０〜Ｒ３のデータに加
わり、１６色のカラーシンボルの第１番目から１６番目
までが決められる。なおこのとき、上位４つの周辺画素
を学習により可変とすることもできる。

【００２７】一方、動画像の符号化や復号化において
は、動き補償と呼ばれるものが知られている。この動き
補償は、動画が静止画の連続であり、その１枚１枚を見
ると、前のフレームや後のフレームと相関があることに
着目したものである。具体的には、着目フレームを１６
×１６ピクセルの複数のブロックに分割し、当該着目フ
レーム中の所定ブロックが参照フレームの１ピクセル左
にずれた同様のブロックと似ている場合、着目フレーム
中のそのブロックの画像データを符号化または復号化せ
ず、参照フレーム中の１ピクセル左にずれたブロックに
似ているというデータを符号化または復号化するもので
ある。

【００２８】すなわち、この動き補償では、着目フレー
ムの全データを符号化したり復号化するのではなく、変
化のあった部分だけのデータを送ると共に、参照フレー
ム中のブロックと同一となるブロックについては、さら
に動きベクトルをデータ化することによってデータ量の
さらなる減少が可能となっている。

【００２９】動き補償における動きベクトルを算出する
場合、Ｒ，Ｇ，Ｂからなる自然画のときには、着目フレ
ームと参照フレームの対応するブロックのＲ，Ｇ，Ｂの
差分である△Ｒ，△Ｇ，△Ｂを算出する。そして、その
平均２乗誤差（＝△Ｒ^２＋△Ｇ^２＋△Ｂ^２）を得て、こ
の値が一定値以下のときに同一ブロックと判断し、動き
ベクトルを生成している。また、その他に、着目フレー
ムと参照フレームの対応するブロックの対応する位置の
画素の差分の絶対値和を計算し、その最小値を求め、動
きベクトルを得る方法も知られている。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】マルチカラー画像の場
合、図４１に示されるようにインデックスの番号が近い
ものでもその色が大きく異なったり、インデックスの番
号が遠いものでもその色が近似しているという状態が生
ずる。このため、マルチカラー画像に動き補償を適用し
ようとしても、従来の平均２乗誤差方式や絶対値和方式
では、適切にその同一性を判断できない。

【００３１】特に、色順位テーブルを利用して符号化、
復号化を行うものの場合、インデックスの番号が常に変
更され続けるため、動き補償を行わせる際、上述の平均
２乗誤差方式等の手法は全く採用できないこととなる。

【００３２】さらに、マルチカラー画像の場合、隣接す
るカラーシンボルが大きく異なる場合が多く、かつその
変化が目立ち易い。このため、動き補償を行うに当た
り、ブロックの同一性の判断を厳しくする必要がある。
ところが、この判断を厳しくすると大きなブロック間で
は、同一と判断されるものが極端に少なくなり、動き補
償によるデータ圧縮の効果が生じなくなってしまう。一
方、小さなブロックに分割して、動きベクトルを各ブロ
ックで得るようにすると、動きベクトルのデータ量が増
え、効果的な圧縮ができなくなってしまう。

【００３３】本発明は、以上のような問題に対処してな
されたものであり、マルチカラー画像からなる動画像の
符号化や復号化を行う際にも動き補償を適用できるよう
にしたマルチカラー画像からなる動画像の符号化装置お
よびその方法ならびにマルチカラー画像からなる動画像
の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。また、本発明は、動き補償の際のブロックの同一性
の判断を厳しくしたいが、動きベクトルの数を増やした
くないという相反する目的を同時に達成できるマルチカ
ラー画像からなる動画像の符号化装置等を提供すること
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、インデックスコードが付
与されたカラー画素データからなる静止画のフレームを
連続させて動画像を形成する際、符号化対象の着目フレ
ームをそれぞれＮ×Ｎピクセル（Ｎは４以上の整数）か
らなる複数のブロックに分割し、その着目フレーム中の
ブロックが参照フレーム中のブロックと同一または類似
しているとき、着目フレーム中のブロック位置と参照フ
レーム中のブロック位置との相対変位を動きベクトルと
して動き補償を行うマルチカラー画像からなる動画像の
符号化装置において、動きベクトルを用いるか否かの判
断手段を設け、この判断手段によって両ブロックの対応
する位置の画素が異なる場合の数を算出し、その不一致
数が所定数以下のときには同一または類似のブロックと
判断し、動きベクトルを作成している。

【００３５】このため、マルチカラー画像からなる動画
像においても、自然画と同様に動き補償が使用できるこ
ととなり、データ圧縮が可能となる。

【００３６】また、請求項２記載の発明では、請求項１
記載のマルチカラー画像からなる動画像の符号化装置に
おいて、ブロックは、ＭＮ×ＭＮピクセル（Ｍは２以上
の整数）からなるより大きなマクロブロックを小ブロッ
ク化手段によってＭ×Ｍに分割され、判断手段は、各分
割されたブロック毎に前記動きベクトルを用いるか否か
の判断を行うために、参照フレーム内の対応するブロッ
クの対応する位置にある画素と当該ブロックの画素とが
異なる場合の数を算出し、その不一致数が所定数以下の
ときに同一または類似のブロックと判断し、マクロブロ
ックの動きベクトルを利用して動き補償を行うようにし
ている。

【００３７】このように、より大きなブロック間で動き
ベクトルを作成するか否かを判断し、さらに小さいブロ
ック間でも動き補償を行うか否か判断しているため、動
きベクトルの作成数を増やすことなく動き補償の要否を
厳格に判断することが可能となる。すなわち、マルチカ
ラー画像の場合でも、データ圧縮を効果的に行えるよう
になる。

【００３８】さらに、請求項３記載の発明では、請求項
１または２記載のマルチカラー画像からなる動画像の符
号化装置において、ブロックを８×８ピクセルからなる
ブロックとし、所定数を０〜５の整数値のいずれか１つ
としている。このため、一般的な動き補償の際の１６×
１６ピクセルのマクロブロックに比べ、効果的な動き検
出が可能となる。しかも、判定基準が厳しいので、マル
チカラー画像であっても画像の乱れは生じにくくなる。

【００３９】加えて、請求項４記載の発明では、請求項
１、２または３記載のマルチカラー画像からなる動画像
の符号化装置において、動きベクトルを用いないと判断
したブロックを、着目フレームの符号化時の走査方向と
直角となる方向に拾っていくと共に、着目画素の囲りの
参照画素を利用して当該各ブロック内の各画素を符号化
している。このように、動きベクトルを用いないブロッ
クを、着目フレームの符号化時の走査方向と直角となる
方向に拾っていき符号化するので、メモリが少なくて済
むと共に、メモリへのアクセスが少なくなり符号化速度
が向上する。

【００４０】また、請求項５記載の発明では、インデッ
クスコードが付与されたカラー画素データからなる静止
画のフレームを連続させて動画像を形成する際、符号化
対象の着目フレームをそれぞれＮ×Ｎピクセル（Ｎは４
以上の整数）からなる複数のブロックに分割し、その着
目フレーム中のブロックが参照する参照フレーム中のブ
ロックと同一または類似しているとき、着目フレーム中
のブロック位置と参照フレーム中のブロック位置との相
対変位を動きベクトルとして動き補償を行うマルチカラ
ー画像からなる動画像の符号化方法において、動きベク
トルを用いるか否かの判断を行う判断工程を設け、この
判断工程によって両ブロックの対応する位置の画素が異
なる場合の数を算出し、その不一致数が所定数以下のと
きには同一または類似のブロックと判断している。この
ため、マルチカラー画像からなる動画像においても、自
然画と同様に動き補償が使用できることとなり、データ
圧縮が可能となる。

【００４１】さらに、請求項６記載の発明は、請求項５
記載のマルチカラー画像からなる動画像の符号化方法に
おいて、ブロックは、ＭＮ×ＭＮピクセル（Ｍは２以上
の整数）からなるより大きなマクロブロックを小ブロッ
ク化工程によってＭ×Ｍの数に分割され、判断工程は、
各分割されたブロック毎に動きベクトルを用いるか否か
の判断を行うために、参照フレーム内の対応するブロッ
クの対応する位置にある画素と当該ブロックの画素とが
異なる場合の数を算出し、その不一致数が所定数以下の
ときに同一または類似のブロックと判断し、マクロブロ
ックの動きベクトルを利用して動き補償を行うようにし
ている。

【００４２】また、請求項７記載の発明は、請求項５記
載のマルチカラー画像からなる動画像の符号化方法にお
いて、ブロックは、ＭＮ×ＭＮピクセル（Ｍは２以上の
整数）からなるより大きなマクロブロックを小ブロック
化工程によってＭ×Ｍの数に分割され、判断行程は、各
分割されたブロック毎に動きベクトルを用いるか否かの
判断を行うために、参照フレーム内の対応するブロック
の対応する位置にある画素と当該ブロックの画素とが異
なる場合の数を算出し、その不一致数が所定数以下のと
きにＮ×Ｎピクセルのブロックについて同一または類
似のブロックと判断し、マクロブロックの動きベクトル
を利用して前記動き補償を行うようにしている。

【００４３】このように、請求項６または７記載の発明
では、より大きなブロック間で動きベクトルを作成する
か否かを判断し、さらに小さいブロック間でも動き補償
を行うか否か判断しているため、動きベクトルの作成数
を増やすことなく動き補償の要否を厳格に判断すること
が可能となる。すなわち、マルチカラー画像の場合で
も、データ圧縮を効果的に行えるようになる。

【００４４】また、請求項８記載の発明は、請求項５、
６または７記載のマルチカラー画像からなる動画像の符
号化方法において、ブロックを８×８ピクセルからなる
ブロックとし、所定数を０〜５の整数値のいずれか１つ
としている。このため、一般的な動き補償の際の１６×
１６ピクセルのマクロブロックに比べ、効果的な動き検
出が可能となる。しかも、判定基準が厳しいので、マル
チカラー画像であっても画像の乱れは生じにくくなる。

【００４５】加えて、請求項９記載の発明は、請求項
５、６、７または８記載のマルチカラー画像からなる動
画像の符号化方法において、動きベクトルを用いないと
判断したブロックを、着目フレームの符号化時の走査方
向と直角となる方向に拾っていくと共に、着目画素の囲
りの参照画素を利用して当該各ブロック内の各画素を符
号化している。このように、動きベクトルを用いないブ
ロックを、着目フレームの符号化時の走査方向と直角と
なる方向に拾っていき符号化するので、メモリが少なく
て済むと共に、メモリへのアクセスが少なくなり符号化
速度が向上する。

【００４６】また、請求項１０記載の発明では、入力さ
れる対象符号化データをインデックスコードが付与され
たカラー画素データに復号するエントロピー復号化手段
と、該カラー画素データからなる静止画を連続させて動
画像を形成する動画像形成手段とを備え、動画像形成手
段は、復号化対象の着目フレームをそれぞれＮ×Ｎピク
セル（Ｎは４以上の整数）からなる複数のブロックに分
割し、その着目フレーム中のブロックに関する復号化デ
ータ中にそのブロックの相対変位の方向を示す動きベク
トルが存在するとき、参照フレーム中の同一または類似
のブロックを利用してそのブロックを復号する動き補償
を行うマルチカラー画像からなる動画像の復号化装置に
おいて、動きベクトルは、着目フレーム中のブロックと
参照フレーム中の対応するブロックの対応する位置の画
素が異なる場合のその不一致数が所定数以下のときに発
生させられたものとしている。

【００４７】このため、マルチカラー画像からなる動画
像の復号化においても、自然画と同様に動き補償が使用
でき、復号化装置のメモリ容量を小さくできると共にデ
ータ復号の速度を向上させることができる。

【００４８】さらに、請求項１１記載の発明は、請求項
１０記載のマルチカラー画像からなる動画像の復号化装
置において、ブロックを、ＭＮ×ＭＮピクセル（Ｍは２
以上の整数）からなるより大きなマクロブロックから小
ブロック化手段によってＭ×Ｍの数に分割し、マクロブ
ロックの動きベクトルを利用して小さな各ブロックを復
号するか否か判断する判断手段を有している。このた
め、より大きなマクロブロック間の動きベクトルを利用
して小さなブロックの動き補償を行うことが可能になる
ので、動きベクトルの数を増やすことなく、小さなブロ
ックについても動き補償が可能となる。このため、マル
チカラー画像の復号化の場合でも、データのメモリ容量
を小さくできると共にデータ復号を効率的に行えるもの
となる。

【００４９】また、請求項１２記載の発明では、請求項
１０または１１記載のマルチカラー画像からなる動画像
の復号化装置において、ブロックを、８×８ピクセルか
らなるブロックとし、所定数を０〜５の整数値のいずれ
か１つとしている。このため、一般的な動き補償の際の
１６×１６ピクセルのマクロブロックに比べ、効果的な
動き復号化が可能となる。しかも、判定基準が厳しいの
で、マルチカラー画像であっても画像の乱れは生じにく
くなる。

【００５０】加えて、請求項１３記載の発明では、請求
項１０、１１または１２記載のマルチカラー画像からな
る動画像の復号化装置において、動きベクトルを有しな
いブロックを、着目フレームの符号化時の走査方向と直
角となる方向につなぎ合わせて復号すると共にその復号
の際、着目画素の囲りの参照画素を利用して当該動きベ
クトルを有さないブロック内の各画素を復号化してい
る。このように、動きベクトルを用いないブロックを、
着目フレームの符号化時の走査方向と直角となる方向に
つなぎ合わせていき復号化するので、メモリが少なくて
済むと共に、メモリへのアクセスが少なくなり復号化速
度が向上する。

【００５１】また、請求項１４記載の発明では、入力さ
れる対象符号化データをインデックスコードが付与され
たカラー画素データに復号するエントロピー復号化工程
と、該カラー画素データからなる静止画を連続させて動
画像を形成する動画像形成工程とを備え、動画像形成工
程は、復号化対象の着目フレームをそれぞれＮ×Ｎピク
セル（Ｎは４以上の整数）からなる複数のブロックに分
割し、その着目フレーム中のブロックに関する復号化デ
ータ中にそのブロックの相対変位の方向を示す動きベク
トルが存在するとき、参照する参照フレーム中の同一ま
たは類似のブロックを利用してそのブロックを復号する
動き補償を行うマルチカラー画像からなる動画像の復号
化方法において、動きベクトルは、着目フレーム中のブ
ロックと参照フレーム中の対応するブロックの対応する
位置の画素が異なる場合のその不一致数が所定数以下の
ときに発生させられたものとしている。

【００５２】このため、マルチカラー画像からなる動画
像の復号化においても、自然画と同様に動き補償が使用
でき、この方法を採用すると、復号化装置のメモリ容量
を小さくできると共にデータ復号の速度を向上させるこ
とができる。

【００５３】さらに、請求項１５記載の発明は、請求項
１３記載のマルチカラー画像からなる動画像の復号化方
法において、ブロックを、ＭＮ×ＭＮピクセル（Ｍは２
以上の整数）からなるより大きなマクロブロックから小
ブロック化工程によってＭ×Ｍの数に分割し、マクロブ
ロックの動きベクトルを利用して小さな各ブロックを復
号するか否か判断する判断工程を有している。このた
め、マルチカラー画像の復号化の場合でも、データのメ
モリ容量を小さくできると共にデータ復号を効率的に行
えるものとなる。

【００５４】加えて、請求項１６記載の発明は、請求項
１４または１５記載のマルチカラー画像からなる動画像
の復号化方法において、ブロックを、８×８ピクセルか
らなるブロックとし、所定数を０〜５の整数値のいずれ
か１つとしている。このため、一般的な動き補償の際の
１６×１６ピクセルのマクロブロックに比べ、効果的な
動き復号化が可能となる。しかも、判定基準が厳しいの
で、マルチカラー画像であっても画像の乱れは生じにく
くなる。

【００５５】また、請求項１７記載の発明は、請求項１
４、１５または１６記載のマルチカラー画像からなる動
画像の復号化方法において、動きベクトルを有しないブ
ロックを、着目フレームの符号化時の走査方向と直角と
なる方向につなぎ合わせて復号すると共にその復号の
際、着目画素の囲りの参照画素を利用して当該動きベク
トルを有さないブロック内の各画素を復号化している。
このように、動き補償を行わないブロックを、着目フレ
ームの符号化時の走査方向と直角となる方向につなぎ合
わせていき復号するので、メモリが少なくて済むと共
に、メモリへのアクセスが少なくなり復号速度が向上す
る。

【００５６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１から図
３４に基づき説明する。なお、従来技術中のデータと対
応する各データには、同一符号を付して説明する。

【００５７】図１に、本発明に係るマルチカラー画像か
らなる動画像の符号化システム１の好適な実施の形態を
示す。また、図３に、図１の符号化システム１に対応す
るマルチカラー画像からなる動画像の復号化システム３
の好適な実施の形態を示す。

【００５８】この符号化システム１は、動き補償を行う
ための動きベクトルＶを生成する動き予測部２と、入力
されるカラー画素データ１００Ａから動き予測部２で生
成されるデータを減算する減算器１ａと、後述するイン
デックス変換部７に入力するデータと動き予測部２から
のデータとを加算する加算器１ｂと、静止画としてのフ
レームをメモリする２つのフレームメモリ１ｃ，１ｄ
と、各スイッチ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆを
制御する制御回路５と、インデックス変換部７と、周辺
画素生成手段および参照画素生成手段となるラインバッ
ファ１０と、縮退手段となるマルコフモデル生成部１１
と、エントロピー符号化手段となる２つのエントロピー
符号器１２，１２ａと、合成部２０とを含み、入力され
るカラー画素データ１００Ａのデータストリームを符号
化データ２００のデータストリームに変換して出力する
ように構成されている。

【００５９】減算器１ａおよび加算器１ｂによって、フ
レーム間の予測符号化手段を構成する。これは着目フレ
ームに対して隣接フレームの同一位置の画素データの減
算することにより、エントロピー符号器１２に入力する
データの値を０近傍の値に収め符号化効率を上昇させる
手段である。フレームがＲＧＢ（Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，
Ｂｌｕｅ）それぞれの色で表現されている場合には、減
算器１ａおよび加算器１ｂによって演算する値は、それ
ぞれ色ごとに演算する。この場合は画素データ値の近傍
値が類似した色となっているため、差分値は０の近傍に
集中する。一方、インデックスパレットによって構成さ
れたマルチカラー画像では、画素データ値の近傍が必ず
しも類似色ではない。よってフレーム間の予測符号化
は、着目フレームと隣接フレームの値が同値、すなわち
同色の場合のみ０になる。このため、本発明において、
前述のフレーム間予測符号化手段は必須ではない。

【００６０】次に、この動き補償の一般的な動作につい
て説明する。カラー画素データ１００Ａは、マルチカラ
ー画素データとして入力する。減算器１ａでは、カラー
画素データ１００Ａから入力する現在の画素データと、
フレームメモリ１ｃ，１ｄから転送する過去または未来
の画素データとの差分を行う。これは、フレーム間予測
符号化のフレーム間差分の減算器に当たる。なお、マル
チカラー画像では差分によってかえって、情報量が増大
する場合がある。この場合には、減算器を使用しない。
減算を行わない方法としては、図１に示すように、カラ
ー画素データ１００Ａを減算器１ａを迂回する経路に接
続する方法の他、減算器を設けない方法、またはフレー
ムメモリ１ｃ，１ｄからのデータに０情報を送る方法な
どがある。

【００６１】さらに、スイッチ５ａを通過したこの情報
を、加算器１ｂに入力するデータと、エントロピー符号
器１２に入力するデータとに分岐させる。エントロピー
符号器１２に入力するデータについては後述する。加算
器１ｂは、フレーム間予測符号化のフレーム間差分の加
算器に当たる。加算器１ｂでは、減算器１ａで減算した
過去または未来のデータと同じデータで加算を行う。よ
って、この加算器１ｂを通過した信号は、減算前のカラ
ー画素データ１００Ａと同一となる。減算器１ａと加算
器１ｂは、対にして、フレーム間予測符号化のフレーム
差分を行うので、減算器１ａを使用しない場合には、加
算器１ｂは必要なく、スイッチ５ｆによって使用しない
側に切り換えられる。加算を行わないためには、図１に
示すように、加算器１ｂを迂回する経路に信号を切り替
える方法の他、フレームメモリ１ｃ，１ｄからのデータ
線に０を入力する方法が採用される。

【００６２】この元の信号と同一の信号を、動き予測部
２に入力する。元の信号が、ラスタスキャンにしたがっ
て入力されている場合には、動き予測部２にてブロック
単位の画素比較を行うために、画像バッファ（図示省
略）に画素データを入力する。この場合には、画像バッ
ファは少なくとも、ブロックの縦の画素数×画像フレー
ムの横画素数分の画像データを入力できる容量になる。
この画像バッファの値と、フレームメモリ１ｃ，１ｄに
格納された過去または未来の画像データと排他的論理和
ＸＯＲにて、該当画素が互いに一致しているかどうかを
検証する。この検証は、画像バッファ中のブロックと同
じ座標の、フレームメモリ１ｃ，１ｄ中のブロックを取
り出しＸＯＲ比較する他に、その同じ座標の周囲のブロ
ックについても比較する。

【００６３】画素データは、マルチカラー画像では、１
画素あたり１バイト程度のデータから成り立つ。排他的
論理和ＸＯＲは、フレーム画像データの画素と、画像バ
ッファの画素が同一であるかどうかの確認であるので、
１画素を表す全てのビットをＸＯＲするのではなく、ど
れか１ビットでも異なっているものがあれば、確認は終
了する。

【００６４】画素の一致、不一致は、動き予測部２内の
カウンター（図示省略）によって、カウントする。ここ
では不一致検出ごとにカウンターが増大するとする。こ
のカウンターは、フレームメモリ１ｃ，１ｄの１ブロッ
ク分のカウントを終了するごとにリセットされる。リセ
ット直前のカウント値は、カウンターに内在している、
カウント値の配列格納部（図示省略）に、現在の比較し
ているブロックの位置と、フレームメモリ１ｃ，１ｄの
ブロック位置とのずれごとに格納する。

【００６５】現在の画像の１ブロック分の比較の終了時
には、配列格納部中でカウント値のもっとも小さい値を
検索する。その値が設定した閾値よりも大きい場合に
は、現在のブロックが過去または未来の該当位置のブロ
ックと、同一または類似していないと判別する。判別の
結果によって行う動作は、順方向予測すなわち過去から
現在方向の予測と、逆方向予測すなわち未来から現在方
向の予測と、双方向予測すなわち過去または未来から現
在への予測とでは動作が異なる。

【００６６】順方向予測では、同一または類似であると
判別した時、過去フレームの最も不一致点が少ない領域
を、現在のフレームへコピーする。逆に同一または類似
ではない時には、画像バッファから現在のフレームにコ
ピーする。このとき、動き予測部２以外の部分では、画
像バッファの比較したブロックに相当するデータをエン
トロピー符号器１２によって符号化する。

【００６７】逆方向予測では、同一または類似であると
判別した時、未来フレームの最も不一致点が少ない領域
を、現在のフレームへコピーする。逆に同一または類似
ではない時には、画像バッファから現在のフレームにコ
ピーする。このとき、動き予測部２以外の部分では、画
像バッファの比較したブロックに相当するデータをエン
トロピー符号器１２によって符号化する。

【００６８】双方向予測では、同一または類似でないと
判別した時、動き予測部２以外では、画像バッファの比
較したブロックに相当するデータをエントロピー符号器
１２によって符号化する。同一または類似であると判別
した時は、順方向予測または逆方向予測と同一となる。

【００６９】順、逆および双方向予測ともに、同一また
は類似であると判別した時の、最も不一致点が少ない領
域と、現在判断している領域との相対位置のずれを、動
きベクトルＶとする。この動きベクトルＶは、動きベク
トルＶ用に決める符号化手順により圧縮や多重化を行
う。

【００７０】ここで、ブロックをＮ画素×Ｎ画素単位と
すると、このブロックの上位のＭ^２（Ｍは２以上の整
数）個のＮ×Ｎ単位のブロックによってＭＮ×ＭＮのマ
クロブロックＭＢを構成し、マクロブロックＭＢごとに
動きベクトルＶを使用するか否か判断してもよい。その
場合には、ブロックごとの判断の閾値の他に、マクロブ
ロックＭＢに対する閾値を定めて、その閾値に対しての
判断を行う方法の他に、ブロックとマクロブロックＭＢ
の双方の閾値を使う方法がある。

【００７１】次に、この動き予測部２の具体的な動きを
図を参照しながら説明する。従来と同様に、全く予測を
用いないフレームをＩピクチャー、過去の画像を用いて
予測を行うフレームをＰピクチャー、過去と未来の画像
を利用して予測を行うフレームをＢピクチャーとする
と、例えば図５（Ａ）に示すように、入力順は、ＰＢＢ
ＰＢＢＩＢＢＰＢＢＰＢＢＩとなる。このように、各フ
レームに役割を与えると、符号化順序は図５（Ｂ）に示
すとおりとなる。すなわち、例えば、Ｎｏ．８のフレー
ムは、Ｎｏ．７のＩピクチャーとＮｏ．１０のＰピクチ
ャーが符号化された後に、それらのデータを利用して符
号化される。この符号化の際、動き補償が適宜使用され
る。

【００７２】動き補償は、ＰピクチャーとＢピクチャー
を符号化するときに使用される。具体的には、符号化し
ようとするフレーム内を、図６に示すように、１６×１
６ピクセルのマクロブロックＭＢに分割し、そのマクロ
ブロックＭＢと同一と判定されるマクロブロックを参照
フレームから捜し出す。なお、参照フレームは、Ｐピク
チャーを符号化するときはＩピクチャーで、Ｂピクチャ
ーを符号化するときはＩピクチャーとＰピクチャーとな
る。

【００７３】参照フレームから同一ブロックを捜し出す
方法は、従来と同様に、参照フレームの対応するマクロ
ブロックＭＢの位置およびその位置からわずかにずれた
位置のマクロブロックＭＢの各画素を対比することによ
り行う。この実施の形態では、同一か否かの判断を両マ
クロブロック内の対応する位置の画素が異なる場合のそ
の個数で行っている。すなわち、不一致数が所定値以下
となるときに、動き補償部２の判断手段２ａが両マクロ
ブロックＭＢを同一と判断する。この実施の形態では、
このマクロブロックＭＢの判定のための所定値を２０個
としている。

【００７４】同一と判断すると、動き予測部２は、両マ
クロブロックＭＢの移動方向をベクトル化した動きベク
トルＶを生成し、その値をハフマンテーブルを利用した
一方のエントロピー符号器１２ａへ送出する。動き予測
部２は、マクロブロックＭＢを４つに分割して小さな４
つのブロックＳＢを生成する小ブロック化手段２ｂを有
している。そして、このちいさなブロックＳＢについて
も同一か否かを判断手段２ａにて判定している。この実
施の形態では、そのブロックＳＢと参照フレーム中のブ
ロックＳＢの画素の不一致数が３個以下のとき、両ブロ
ックＳＢは同一と判断している。同一か否かの判定基準
となる所定数としては、０〜５個の値とするのが、マル
チカラー画像の乱れが生じずかつ効果的な圧縮を行うた
めには好ましい。なお、ブロックＳＢはここではマクロ
ブロックＭＢを４つに分割しているが、そのブロック数
は４つに限るものではなく、また最も小さいブロックと
しては、１画素も許される。

【００７５】なお、この小さなブロックＳＢについて
は、動きベクトルＶ用のデータ部分を設けず、先のマク
ロブロックＭＢの動きベクトルＶをそのまま利用する。
このため、動きベクトルＶ用のデータ部分は小さくな
り、データ増大を招くことがない。一方、同一か否かの
判定は、小さなブロックＳＢで厳しく行うことができる
ので、マルチカラー画像の乱れも生じない。

【００７６】例えば、図６に示すマクロブロックＭＢ
と、参照フレームのマクロブロックＭＢとの画素の不一
致数が仮に１８個とすると、両マクロブロックＭＢは同
一と判定され、動きベクトルＶが生成される。一方、小
さなブロックＳＢ（１）の不一致数が３個、ＳＢ（２）
が２個、ＳＢ（３）が２個とすると、小さなブロックＳ
Ｂ（１），ＳＢ（２），ＳＢ（３）は同一のものがある
と判定され、マクロブロックＭＢによって生成された動
きベクトルＶを利用してデータ圧縮される。しかし、小
さなブロックＳＢ（４）の不一致数は１１個となること
となり、この小さなブロックＳＢ（４）は、動き補償を
使用することなく、その画素が符号化される。

【００７７】この実施の形態では、マクロブロックＭＢ
の同一判定を甘くし、小さなブロックＳＢの同一判定を
厳しくしている。このため、動きベクトルを利用できる
ブロックが増える一方、画像の乱れも生じないものとな
る。なお、画像の性質によっては、マクロブロックＭＢ
の同一判定を厳しくし、小さなブロックＳＢの同一判定
を甘くしたり、両者を同一レベルのものとしても良い。

【００７８】インデックス変換部７は、図２に示すよう
に、参照画素生成手段となるラインバッファ１０と、縮
退手段となるマルコフモデル生成部１１と、エントロピ
ー符号化手段となるエントロピー符号器１２とに接続さ
れ、状態信号ＳＴを生成する状態生成部１３と、プリス
キャン時に２種類の変換テーブルを生成する変換テーブ
ル生成部１４と、参照順位テーブル１５と、符号化時に
画素インデックス（カラーシンボル）３を入力し、イン
デックス変換する画素インデックス変換テーブル１６
と、カラーパレット変換部１７と、変換された変換カラ
ーパレット１８と、変換された画素インデックスを入力
し、所定の順位を出力する判別部１９とを含むように構
成されている。

【００７９】なお、この実施の形態において、符号化の
対象とするカラー画素は、マルチカラーの画素インデッ
クス１００Ａであり、１画素当たり８ビットのインデッ
クスコードのデータで構成され、２５６色分のカラーシ
ンボルを表示できる。

【００８０】ラインバッファ１０は、プリスキャン時に
は、参照画素を状態生成部１３に入力し、符号化時には
参照画素をマルコフモデル生成部１１に入力している。
マルコフモデル生成部１１は、図７（Ａ）に示すよう
に、符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕に対し参照画素とし
て、周辺の４画素Ｒ

〔０〕〜Ｒ〔３〕を取り入れ、マル
コフ状態信号ＣＸを発生させている。

【００８１】エントロピー符号器１２は、後述するよう
に、予測ランレングス符号化によってモデル化されて画
像信号を符号化コード化するものとなっている。このエ
ントロピー符号器１２は、図４０に示す算術型のエント
ロピー符号器や、ハフマン符号を使用した符号器を採用
するようにしても良い。なお、エントロピー符号器１２
の構成、動作、機能の詳細については後述する。

【００８２】状態生成部１３は、符号化プロセスに先立
つプリスキャン時に動作するもので、図７（Ａ）に示す
ように、符号化対象画素をｂｕｆ〔ｉ〕としたとき、そ
の周辺の参照画素Ｒ

〔０〕〜Ｒ〔０３〕の状態を図８に
示すように区分けするものとなっている。例えば、Ｒ

〔０〕〜Ｒ〔３〕がすべて同一の色の時は、状態信号Ｓ
Ｔは「０」となり、Ｒ

〔０〕〜Ｒ〔３〕がすべて互いに
異なる色のときは状態信号ＳＴは「３３」となる。な
お、符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕は、先頭ラスタにある
ときは、図７（Ｂ）に示すように、現れてこない部分で
ある参照画素Ｒ〔１〕〜Ｒ〔３〕にはすべて「０」、す
なわち後述するように最も頻度の高い画素インデックス
を設定する。また、符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕が、画
像の先頭であるとき、Ｒ

〔０〕〜Ｒ〔３〕のすべてに
「０」を設定する。

【００８３】変換テーブル生成部１４も、プリスキャン
時にのみ動作する。そして、符号化対象画素ｂｕｆ
〔ｉ〕が４つの参照画素（以下Ｒ〔４〕という）と一致
した場合、状態信号毎にその一致した色の位置の度数を
算出すると共に、参照画素Ｒ〔４〕の中に符号化対象画
素ｂｕｆ〔ｉ〕が無いときには、その一致しなかった画
素インデックスの出現度数をカウントする。

【００８４】例えば、状態信号ＳＴが「３」のとき、図
９（Ａ）に示すように、符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕が
参照画素Ｒ

〔０〕と一致した数をＮＡとし、参照画素Ｒ
〔２〕と一致した数をＮＢとすると、ＮＡ＞ＮＢなら作
成する参照順位テーブル１５の参照画素位置は、図９
（Ｂ）に示すように、０位にＲ

〔０〕がきて、１位にＲ
〔２〕がくる。一方、ＮＡ＜ＮＢのときは、図９（Ｃ）
に示すように、０位にＲ〔２〕、１位にＲ

〔０〕がく
る。このようにして、図１０に示すような参照順位テー
ブル１５が作成される。なお、参照順位テーブル１５中
の数字、例えば、状態信号ＳＴが「３」のときの０位の
「２」、１位の「０」は、先に示した例で言えば、０位
のＲ〔２〕の「２」を、１位のＲ

〔０〕の「０」を示し
ている。また、状態信号ＳＴが「０」のときは０位のみ
であり、参照順位テーブル１５から除かれるため、その
テーブル１５は縦が１４個、横が４個のテーブルとなっ
ている。

【００８５】また、変換テーブル生成部１４は、参照画
素Ｒ〔４〕の中に符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕の色が無
いときは、図１１に示すように、参照画素Ｒ〔４〕中に
なかった度数を画素インデックス毎にカウントする。そ
して、図１２に示すような画素インデックス変換テーブ
ル１６を生成する。なお、図１２に示すものは、Ｎ2≧
Ｎ0 ≧…≧Ｎn の場合となっている。

【００８６】カラーパレット変換部１７は、カラーパレ
ット（例えば、図１３の左側に示すようなカラーパレッ
ト）９を、画素インデックス変換テーブル１６を利用し
て図１３（Ｂ）に示すような変換カラーパレット１８を
生成している。例えば、画素インデックス（カラーシン
ボル）Ｃ2 がＲＧＢの三原色の組み合わせとしてＲＧＢ
2 なるものとされているとき、参照画素Ｒ〔４〕中に無
かった度数の順位が１番目すなわち順位として０順位の
とき、変換カラーパレット１８では最上位すなわちカラ
ーシンボルＣ0 の位置に設定されることとなる。

【００８７】判別部１９は、符号化時に動作するもの
で、画素インデックス変換テーブル１６によって変換さ
れた画素インデックスと、状態信号ＳＴに基づく参照画
素が入力される。そして、その画素インデックスと参照
画素が一致したときは、参照順位テーブル１５に基づい
てその順位を出力する。一致しなかった場合は、その画
素インデックスの順位に、マルコフ状態信号ＣＸに１を
加えた数を加算して出力する。例えば、変換された画素
インデックスがＣn のときで状態信号ＳＴが「３」の場
合は、その画素インデックスＣn と同一の色が参照画素
Ｒ

〔０〕にあったときは、順位として「１」を出力す
る。一方、画素インデックスＣn が参照画素Ｒ〔４〕中
に無いときは、ＣＸが「１」なので、「ｎ＋１＋１」＝
「ｎ＋２」を出力する。

【００８８】エントロピー符号器１２は、判別部１９の
出力をマルコフ状態信号ＣＸでマルコフモデル化し、可
変長符号化する。合成部２０では、変換カラーパレット
１８のデータと、参照順位テーブル１５のデータと、エ
ントロピー符号器１２からの出力とを合成して符号化デ
ータ２００として出力する。この実施の形態では、符号
化データ２００は、画像のサイズ等の情報に続き、変換
カラーパレット１８のデータ、参照順位テーブル１５の
データ、最後にエントロピー符号器１２によって符号化
された符号化コードという順に出力されるが、基本的に
は符号化データ２００中に入っていれば良く、他の順序
としても良い。

【００８９】次に、以上の構成を有する符号化システム
１の動作について、図１４および図１５に示すフローチ
ャートに基づいて説明する。なお、動き予測部２の動作
は、既に説明したので、ここではインデックス変換部７
およびその周辺の部材の動作について説明する。

【００９０】符号化システム１の動作は、プリスキャン
プロセスと符号化プロセスとに分かれる。符号化の前処
理に当たるプリスキャンプロセスでは、後段の符号化プ
ロセスで適切な符号化が行えるように、画素インデック
ス変換テーブル１６および参照順位テーブル１５の作成
を行う。このために、まず、スイッチ２１を端子２１ａ
に接続する。そして、ステップＳ０では変換テーブル生
成部１４中の後述するカウントテーブルならびに参照順
位テーブル１５および画素インデックス変換テーブル１
６の初期化ならびに後述する符号化処理のための各種変
数の初期化を行う。

【００９１】ステップＳ１では、入力画像のカラーパレ
ット９のデータをカラーパレット変換部１７中の配列ｐ
ａｌｌｅｔ〔〕に入力する。ステップＳ２では、入力
画像の画素インデックス１００Ａをラインバッファ１０
中の配列ｂｕｆ〔〕に入力する。次に、ステップＳ３
では、符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕の周辺の４画素をラ
インバファ１０から取り出し、変換テーブル生成部１４
や状態生成部１３等の配列Ｒ〔〕に入力する。符号化
対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕と参照画素Ｒ

〔０〕〜Ｒ〔３〕の
位置関係は図７に示すとおりである。ステップＳ４で
は、ラインバファ１０から抽出した参照画素に基づき、
図８の基準で状態信号ＳＴを生成する。

【００９２】ステップＳ５では、参照画素Ｒ〔４〕の中
に符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕と一致するものがあるか
どうか調べる。その後、ステップ６で参照画素Ｒ〔ｉ〕
と一致した場合、変換テーブル生成部１４中の参照順位
テーブル１５用のカウントテーブルＮ＿ｔａｂｌｅ＿Ａ
〔ＳＴ＋ｊ〕に１を加える。ここで、ｊは参照画素の位
置を現すため、Ｎ＿ｔａｂｌｅ＿Ａ〔〕には、参照画
素の状態と一致した位置毎に、一致した回数がカウント
される。次のステップＳ７では、参照画素と一致しない
場合、変換テーブル生成部１４中の画素インデックス変
換テーブル１６作成用のカウントテーブルＮ＿ｔａｂｌ
ｅ＿Ｂ［ｂｕｆ〔ｉ〕］に１を加える。つまり、カウン
トテーブルＮ＿ｔａｂｌｅ＿Ｂ［ｂｕｆ〔ｉ〕］には、
参照画素と一致しなかった画素について、その画素イン
デックス３ごとにカウントされる。

【００９３】ステップＳ８で、すべての画素データにつ
いて、ステップＳ３からステップ６あるいはステップ７
までの処理を繰り返す。カウントテーブルＮ＿ｔａｂｌ
ｅ＿Ｂ〔〕には、画素インデックス１００Ａ毎に出現
度数がカウントされている。ステップＳ９では、これを
基に出現度数の多いものから昇順のコードに変換する画
素インデックス変換テーブル１６を作成する。このテー
ブル１６により、出現度数の多い画素インデックス１０
０Ａほど、小さいインデックス値に変換され、その特性
に合わせたエントロピー符号化を用意すれば、いかなる
画像であっても最も効率の良いエントロピー圧縮を行う
ことができる。

【００９４】ステップＳ１０では、その参照順位を記述
した参照順位テーブル１５を作成する。すなわち、カウ
ントテーブルＮ＿ｔａｂｌｅ＿Ａ〔〕には、参照画素
の状態信号ＳＴと、符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕に一致
した参照画素位置毎にその度数がカウントされているの
で、度数の多い順に昇順を付ければ、最も効率の良い圧
縮が期待できる。

【００９５】プリスキャンプロセスによって、参照順位
テーブル１５と画素インデックス変換テーブル１６を作
成後、図１５に示す符号化プロセスを実行する。この実
行に当たり、まずスイッチ２を端子２１ｂ側に切り換え
る。

【００９６】プリスキャンプロセスにて作成された参照
順位テーブル１５は、復号処理に必要となる。このた
め、圧縮ストリームのヘッダ情報の一部として符号化デ
ータ２００のストリームに付加するために、ステップＳ
１１で、合成部２０に出力される。ステップＳ１２で
は、プリスキャンプロセスで作成した画素インデックス
変換テーブル１６を用いて、画素インデックス１００Ａ
の変換を行う。この変換により参照画素と一致しなかっ
た画素インデックス１００Ａが、その出現度数の大きい
順に昇順のコードとなる。

【００９７】画素インデックス１００Ａの変換に伴っ
て、カラーパレットも復号側で正しい色が再現されるよ
うに変換する必要がある。このため、ステップＳ１３
で、画素インデックス変換テーブル１６を利用して、カ
ラーパレット変換部１７で変換カラーパレット１８の作
成を行う。変換された変換カラーパレット１８は、合成
部２０に入力し、符号化データ２００からなる圧縮スト
リームのヘッダ情報の一部として付加される。ステップ
Ｓ１４では、プリスキャンプロセスのステップＳ３と同
じ動作をする。すなわち、ラインバッファ１０から参照
画素Ｒ〔４〕を取り出し、マルコフモデル生成部１１や
状態生成部１３に入力する。

【００９８】次のステップＳ１５では、プリスキャンプ
ロセスのステップＳ４と同じ動作をする。すなわち、状
態生成部１３で、図８に示す基準に基づいて状態信号Ｓ
Ｔを、参照順位テーブル１５に向けて出力する。ステッ
プＳ１６では、マルコフ状態信号ＣＸを生成する。この
マルコフ状態信号ＣＸは、参照画素の色数を現す値で、
図８の表に基づいて参照画素の状態から生成する。な
お、この符号化プロセスのフローでは明記しないが、こ
のマルコフ状態信号ＣＸは、エントロピー符号化を行う
際のマルコフモデル化のための符号化条件としても用い
ている。

【００９９】ステップＳ１７では、符号化対象画素ｂｕ
ｆ〔ｉ〕が、参照画素Ｒ〔４〕と一致するか否か調べ
る。具体的には、参照順位テーブル１５中の状態信号Ｓ
Ｔに対応する欄内を０からＣＸと等しい値まで変化さ
せ、符号化対象画素ｂｕｆ〔ｉ〕と一致するか調べてい
く。参照画素と一致した場合は、即ステップＳ１８に進
み、そうでない場合はステップＳ１９に進む。

【０１００】参照画素と一致した場合は、その時の順位
をエントロピー符号化する（ステップＳ１８）。参照画
素と一致しなかった場合は、符号化対象画素ｂｕｆ
〔ｉ〕を直接エントロピー符号化する。ただし、（ＣＸ
＋１）個の符号が参照画素と一致した場合の符号に割り
当てられているので、（ＣＸ＋１）を加算して符号化す
る（ステップＳ１９）。ステップ２０で、すべての画素
データについて、ステップＳ１４からステップＳ１８あ
るいはステップＳ１９までの処理を繰り返す。

【０１０１】ところで、上述したフローでは、ステップ
Ｓ１８あるいはステップＳ１９で順位の確定と共に逐次
エントロピー符号化を行うようになっているが、全画素
の順位と対応するマルコフ状態信号ＣＸを一旦バッファ
に格納し、まとめて後述する符号化を行っても良い。例
えば、後述する予測ランレングスの符号化方法を採用し
た場合、符号化対象シンボル以降の未来のシンボルをま
とめて符号化することとなる。

【０１０２】なお、ＰピクチャーやＢピクチャーの符号
化において、所定のマクロブロックＭＢが動き補償を行
わないと判断されたとき、それらのマクロブロックＭＢ
が拾われ、連続して符号化される。例えば、図１６
（Ａ）に示すように、マクロブロックＭＢのＮｏ．１〜
Ｎｏ．７が動き補償を行わないものであるとき、符号化
はＮｏ．１→Ｎｏ．４→Ｎｏ．２→Ｎｏ．６→Ｎｏ．７
→Ｎｏ．５→Ｎｏ．３の順で行われる。このため、メモ
リ容量を小さくしても効果的な圧縮が可能となる。動き
予測の結果、動きベクトルＶを利用しないで、エントロ
ピー符号化を行い復号化システム３に伝送する場合、マ
クロブロックＭＢの符号化の再には、図１６（Ｂ）のよ
うにマクロブロックＭＢ内をラスタスキャンによって画
素値をラインバッファ１０に格納しつつ符号化する。例
えば、図１６（Ｂ）に示す、Ｎｏ．１，４，２のマクロ
ブロックＭＢをＮｏ．１→Ｎｏ．２の順で符号化する
と、Ｎｏ．２のマクロブロックＭＢのＮｏ．１と隣接す
る部分の画素を効果的に圧縮するには、Ｎｏ．１のマク
ロブロックＭＢの右端側の少なくとも１列について記憶
するためのメモリが余分に必要となると共にアクセスの
手間がかかる。ところが、Ｎｏ．１→Ｎｏ．４の順で符
号化すると、Ｎｏ．４のマクロブロックＭＢのＮｏ．１
と隣接する部分の画素の符号化には先に示した最新出現
表をそのまま利用でき、余分なメモリが必要とならずア
クセス時間も速くなる。

【０１０３】なお、復号化システム３に伝送されるブロ
ックは、１度エントロピー符号化をかけられるが、動き
ベクトルＶを使用することによって画像そのものを復号
化システム３に伝送しなくなるブロックは１度もエント
ロピー符号化がかけられないこととなる。

【０１０４】次に、符号化システム１に対応したマルチ
カラー画像からなる動画像の復号化システム３について
説明する。

【０１０５】この復号化システム３は、動き補償部４
と、後述するインデックス変換部８からのデータと動き
補償部４からのデータとを加算する加算器３ａと、２つ
のフレームメモリ３ｂ，３ｃと、各スイッチ６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄを切り替える制御回路６と、インデック
ス変換部８と、周辺画素生成手段および参照画素生成手
段となるラインバッファ３０と、縮退手段となるマルコ
フモデル生成部３１と、エントロピー復号化手段となる
２つのエントロピー復号器３２，３２ａと、分離部３３
とを含み、入力される符号化データ２００のデータスト
リームをカラー画素データ１００Ｂのデータストリーム
に変換して出力するように形成されている。

【０１０６】このとき、復号化システム３のアルゴリズ
ムは、符号化システム１のアルゴリズムと全く逆のアル
ゴリズムになるように構成されている。したがってカラ
ー画素データ１００Ａのビット構成およびデータストリ
ームと、カラー画素データ１００Ｂのビット構成および
データストリームとは全く同じものとなる。また、動き
補償部４は、先の符号化システム１の動き予測部２と基
本的に同一となっており、その内部に、動きベクトルＶ
の有無を判断する判断手段４ａを有している。

【０１０７】すなわち、動き補償部４の動作は、動き予
測部２と逆の動作を行う。動きベクトルＶの情報を元に
して、動きベクトルＶと、その動きベクトルＶを使用す
るか否かの情報を入手する。動きベクトルＶを使用する
場合には、フレームメモリ３ｂ，３ｃ中のデータを復号
し、動きベクトルＶを使用しない場合には、エントロピ
ー復号器３２から復号したデータを、復号データとして
採用する。

【０１０８】動きベクトルＶを使用する場合、順方向の
ときには過去のデータから、逆方向のときには未来のデ
ータから、それぞれデータを転送する。双方向の場合に
は、過去または未来のいずれかを選択し転送する。一
方、動きベクトルＶを使用しない場合には、エントロピ
ー復号器３２からのデータを復号データとして出力する
他に、順、逆方向の場合には、現在のフレームデータと
してフレームメモリ３ｂ，３ｃに格納する。

【０１０９】フレーム間予測符号の差分符号化に関して
は、復号化システム３には加算器３ａを含むこととな
る。符号化システム１の構成に準じて、加算器３ａを迂
回させたりまたは、加算器３ａのもう一方の入力に０を
入力することによってフレーム間予測符号の差分符号化
を回避させることができる。

【０１１０】インデックス変換部８は、参照画素生成手
段となるラインバッファ３０と、縮退手段となるマルコ
フモデル生成部３１と、エントロピー復号化手段となる
エントロピー復号器３２とに接続され、状態信号ＳＴを
生成する状態生成部３４と、参照順位テーブル３５と、
画素インデックス（カラーシンボル）生成部３６とを含
むように構成されている。

【０１１１】ラインバッファ３０は、符号化システム１
のラインバッファ１０と同様に複数の画素を保存できる
ものとなっている。そして、その値を周辺画素としてマ
ルコフモデル作成部３１や状態生成部３４等に入力し、
参照順位テーブル３５や各信号ＳＴ、ＣＸを作成してい
る。

【０１１２】エントロピー復号器３２は、マルコフ状態
信号ＣＸを利用して、入力する符号化データ２００中の
符号化コードを、エントロピー符号器１２と逆の手順で
復号化演算処理する。なお、エントロピー復号器３２
は、エントロピー符号器１２とは全く逆のアルゴリズム
でその演算を行うように形成しなければならない。した
がって、エントロピー復号器３２は、エントロピー符号
器１２に算術符号器が用いられた場合には、それと同様
な構成の算術復号器として形成する必要があり、また、
エントロピー符号器１２にハフマン符号器が用いられた
場合には、それと同じ構成のハフマン復号器として構成
する必要がある。

【０１１３】分離部３３は、符号化データ２００のデー
タストリームより変換カラーパレット１８のデータと、
参照順位テーブル３５のデータとを分離するものであ
る。そして、その内部に符号化システム１の合成部２０
と逆の機能が設定されており、エントロピー符号器１２
で符号化された符号化コードをエントロピー復号器３２
に出力する。

【０１１４】状態生成部３４は、符号化システム１中の
状態生成部１３と同様な構成、機能を有しており、図８
に示す表に示された基準に基づいて状態信号ＳＴを出力
する。参照順位テーブル３５は、分離部３３で分離され
た参照順位テーブル３５用のデータによって構成され、
符号化システム１中の参照順位テーブル１５と同様な表
となっている。画素インデックス生成部３６は、符号化
システム１で生成された所定順位のデータおよびマルコ
フ状態信号ＣＸならびに参照順位テーブル３５の各デー
タから画素インデックス６を出力する。

【０１１５】次に、このように構成される復号化システ
ム３の動作について、図１７に示すフローチャートに基
づいて説明する。

【０１１６】まず、ステップＳ３０で、参照画素や後述
する予測ランレングス（ＰＲＬＣ）復号のための各種変
数の初期化を行う。次に、分離部３３によって符号化デ
ータ２００の圧縮ストリームのヘッダに付加された参照
順位テーブル３５のデータを抽出し参照順位テーブル３
５を生成する（ステップＳ３１）。ステップＳ３２で
は、圧縮ストリームとなる符号化データ２００のヘッダ
に付加された変換カラーパレット１８のデータを同様に
分離部３３によって抽出し出力する。

【０１１７】次に、ステップＳ３３で、参照画素Ｒ
〔４〕を抽出する。これは符号化プロセスのステップＳ
１４と全く同様となっている。ステップＳ３４では、マ
ルコフ状態信号ＣＸを生成する。これは符号化プロセス
のステップＳ１６と全く同様となっている。ステップＳ
３５では、ＰＲＬＣによるエントロピー復号により復号
順位Ｘを得る。

【０１１８】ステップＳ３６では、画素インデックス生
成部３６において、順位Ｘがマルコフ状態信号ＣＸの値
以下かどうかを判定する。順位Ｘが値ＣＸ以下の場合、
復号される画素インデックスが参照画素に存在すること
を示し、ステップＳ３７に進む。それ以外は、ステップ
Ｓ３８に進む。ステップＳ３７では、状態信号ＳＴで区
分される中に存在する順位Ｘが指し示す位置にある参照
画素の画素インデックス１００Ｂを出力する。

【０１１９】ステップＳ３８では、復号順位Ｘが参照画
素を指し示さない場合は、復号順位Ｘそのものが復号さ
れる画素インデックス６となる。ただし、（ＣＸ＋１）
個の符号が参照画素に割り当てられているため、復号順
位Ｘから（ＣＸ＋１）を差し引く必要がある。ステップ
Ｓ３９で、すべての画素インデックス６の復号が完了す
るまで、ステップＳ３３からステップＳ３７あるいはス
テップＳ３８までを繰り返す。そして、すべての画素イ
ンデックス６の復号が終了すると、復号動作が終了す
る。

【０１２０】次に、先に説明した符号化システム１中の
エントロピー符号器１２で行う符号化について説明す
る。この実施の形態では、いわば予測ランレングス（以
下、ＰＲＬＣという）と称するものを採用している。こ
のＰＲＬＣは、良く知られているランレングス符号化を
改良したもので、そのアルゴリズムの概要について、図
１８から図２０に基づいて説明すると共に、このＰＲＬ
Ｃの基礎となる基本的な符号化方法等を図２１および図
２２に基づいて説明する。

【０１２１】この符号化の基本のアルゴリズムは、従来
から良く知られているＱＭコーダと同様、基本的には、
２値のビット列を圧縮の対象としている。まず初期値と
して、“０”か“１”のいずれかを優勢シンボルと定
め、そのシンボルが連続すると予測する個数ｒｕｎを設
定する。入力系列の出現確率が不明の場合は、ｒｕｎを
１に設定するのが良い。その上で、以下に示すようなル
ールに従い符号化を進める。なお、個数ｒｕｎが予測ビ
ット数に相当する。

【０１２２】図１８に示すように、ｒｕｎで示される注
目系列がすべて優勢シンボルであると予測し、予測が当
たったとき、符号語として“０”を出力し、この系列の
符号化を完了する。はずれた場合は“１”を出力し、次
の分割符号化工程を実行する。

【０１２３】予測がはずれた場合は、図１９に示すよう
に注目系列を前半部系列と後半部系列の２つに分け、前
半部がすべて優勢シンボルのときは符号語として“０”
を、前半部系列に劣勢シンボルが存在し後半部がすべて
優勢シンボルのときは、符号語として“１０”を、前半
部にも後半部にも劣勢シンボルが存在するときは“１
１”をそれぞれ出力する。そして、劣勢シンボルが存在
する系列は、さらに系列を分割する（図２０参照）。劣
勢シンボルが存在する系列は、可能な限り系列を分割し
て上述の分割符号化工程を繰り返す。

【０１２４】なお、分割は必ずしも２つの均等分割とす
る必要はなく、不均等な分割としたり３つ以上の分割と
しても良い。また、予測が当たったとき“０”ではな
く、優勢シンボルを出力し、はずれた場合“１”ではな
く、劣勢シンボルを出力するようにしたり、予測当たり
で“１”を、予測はずれで“０”を出力するようにして
も良い。

【０１２５】以上がこの符号化の前提となるデータ符号
化の基本アルゴリズムであるが、さらに、入力系列の出
現確率の変化に追随し、符号化効率を向上させるため、
以下の処理を加えるようにしても良い。

【０１２６】すなわち、ｒｕｎで予測した系列が続けて
所定回数、例えば、２回当たったとき、ｒｕｎを２倍等
に増加させる。なお、予測が的中し続けた場合、さらに
予測範囲を拡大していく。一方、ｒｕｎで予測した系列
が２回以上劣勢シンボルを含むと共にｒｕｎを１／２倍
する。予測がはずれ続けた場合、さらに１／２倍してい
く。そして、ｒｕｎが１で、それが劣勢シンボルのとき
は、以降の入力系列を反転させる。すなわち、優勢シン
ボルを変更させる。

【０１２７】なお、ｒｕｎで予測した系列の後半部系列
に劣勢シンボルが存在するとき、ｒｕｎをいきなり１／
４等に減少させるようにしても良い。これは、後半部に
劣勢シンボルが存在するときは、次に続く系列に劣勢シ
ンボルが多く含まれると判断されているためである。こ
のため、ｒｕｎで予測した系列の前半部系列のみに劣勢
シンボルが存在するときは、後半部に劣勢シンボルが存
在するときより多い値、例えばｒｕｎを１／２倍するよ
うにしても良い。

【０１２８】この実施の形態のエントロピー符号器１２
内の符号化プロセスは、次に説明する図２１および図２
２の符号化プロセスを改良したものであり、まずその符
号化プロセスについて説明する。改良前の符号化プロセ
スは、図２１の符号化メインルーチンと図２２の符号化
サブルーチンにより構成される。なお、図２２中の符号
化サブルーチンは、サブルーチンから同じサブルーチン
を呼び出すいわゆる関数の再帰読出しを行っている。

【０１２９】まず、図２１の符号化メインルーチンの各
ステップについて説明する。なお、符号化の対象は２値
のビット列からなる入力系列となっている。最初に、予
測の初期値ｒｕｎの設定と優勢シンボルの選択（“０”
または“１”）を行う（ステップＳ５０）。次に、ロー
カル変数ｏｆｓに０を、ｗｉｄｔｈにｒｕｎを代入する
（ステップＳ５１）。ここでｏｆｓは、符号化のために
予め定義した配列Ａのポインタで、予測開始ビット位置
を示す。したがって初期値は０となる。ｗｉｄｔｈはｏ
ｆｓで示したビット位置から何ビットを予測の対象にす
るかを示す値で、ここでは、予測の初期値ｒｕｎが代入
される。その後、予め定義した配列ＡのＡ〔ｏｆｓ〕か
らＡ〔ｗｉｄｔｈ−１〕までに入力ビットを書き込む
（ステップＳ５２）。そして、Ａ〔ｏｆｓ〕からＡ〔ｗ
ｉｄｔｈ−１〕のすべての要素が優勢シンボルのときス
テップＳ５４へ進み、ひとつでも劣勢シンボルが含まれ
ているときは、ステップＳ５５へ進む。

【０１３０】予測が的中した場合、符号語として予測当
たり信号“０”を出力し、配列Ａに取り込んだ系列の符
号化を完了する（ステップＳ５４）。一方、予測はずれ
た場合、符号語として予測はずれ信号“１”を出力する
（ステップＳ５５）。そして、ｗｉｄｔｈが１以上か否
かを検出する（ステップＳ５６）。ｗｉｄｔｈが１以下
ならこれ以上分割できないので、ステップＳ７の符号化
サブルーチンへは移行せずステップＳ５８へ移行する。
一方、ｗｉｄｔｈが１を超えていると、図２２の符号化
サブルーチンを呼び出す（ステップＳ５７）。

【０１３１】ステップＳ５８では、予測ｒｕｎの再設定
と必要ならば優勢シンボルの変更を行う。すなわち、こ
のステップＳ５８においては、基本的には予測が的中す
れば、ｒｕｎを大きくし、はずれれば小さくする。そし
てｒｕｎを小さくしても予測が所定回数はずれ続けるよ
うなら、優勢シンボルの変更を行う。なお、予測の的中
や予測のはずれをどのように評価するかについては、さ
まざまな方法を採用することができる。たとえば、予測
がはずれた場合、直ちにｒｕｎを小さくしたり、２回以
上連続してはずれたとき、初めてｒｕｎを小さくする等
の方法を採用することができる。さらに、前半部系列も
しくは後半部系列のみはずれた場合と、両方はずれた場
合とでｒｕｎの縮小の度合いを異ならせる方法も採用で
きる。また、符号済みビット系列で所定の確率テーブル
を引き、次の予測ｒｕｎを設定する等の方式も採用可能
である。

【０１３２】符号化メインルーチンで１次予測がはずれ
た場合は、ステップＳ５７で図２２に示す符号化サブル
ーチンを呼び出す。符号化サブルーチンへ渡す引き数
は、ｏｆｓとｗｉｄｔｈである。以下、符号化サブルー
チンの各ステップについて説明する。

【０１３３】符号化サブルーチンでは、予測を前半部系
列と後半部系列に分けて行うため、予測の範囲を半分に
する（ステップＳ６０）。すなわち、親ルーチンから引
き数として受け取ったｗｉｄｔｈを１／２にする。そし
て、次のステップＳ６１で、前半部系列（配列のＡ〔ｏ
ｆｓ〕からＡ〔ｏｆｓ＋ｗｉｄｔｈ−１〕まで）がすべ
て優勢シンボルか否かをチェックする。すべて優勢シン
ボルならステップＳ６２へ進む。ひとつでも劣勢シンボ
ルが存在したら、直ちにステップＳ６４へ進む。

【０１３４】前半部系列がすべて優勢シンボルなら、符
号語として“０”を出力する（ステップＳ６２）。そし
て、前半部系列の先頭位置を示すポインタｏｆｓにｗｉ
ｄｔｈを加え、後半部系列の先頭位置を示すように変更
する。また、前半部系列がすべて優勢シンボルのとき
は、後半部系列に必ず劣勢シンボルが存在するので、後
半部系列の予測がはずれたことを示す符号語“１”を出
力する必要がない。したがって、後述するステップＳ７
０はスキップし、ステップＳ７１に進む。

【０１３５】一方、前半部系列に劣勢シンボルが存在す
る場合、符号語として“１”を出力する（ステップＳ６
４）。次に、ｗｉｄｔｈが１を超えているか否かをチェ
ックする（ステップＳ６５）。１以下の場合、これ以上
分割できないので、子の符号化サブルーチン（ステップ
Ｓ６６）の呼び出しをスキップし、ステップＳ６７へ移
行する。なお、ｗｉｄｔｈが２以上なら、さらに系列を
２つに分け、それぞれを符号化しなければならない。そ
のための子の符号化サブルーチンを呼び出す（ステップ
Ｓ６６）。子の符号化サブルーチンは、図２２に示した
符号化サブルーチンと全く同一となっている。つまり、
ここでは、同一ルーチン（関数）の再帰呼び出しを行
う。

【０１３６】符号化サブルーチンの再帰呼び出しによっ
て前半部系列の符号化を終了すると、前半部系列の先頭
位置を示すポインタｏｆｓにステップＳ６０で設定した
ｗｉｄｔｈを加え、後半部系列の先頭位置を示すように
変更する（ステップＳ６７）。その後、後半部系列（配
列のＡ〔ｏｆｓ〕からＡ〔ｏｆｓ＋ｗｉｄｔｈ−１〕ま
で）がすべて優勢シンボルか否かをチェックする（ステ
ップＳ６８）。すべて優勢シンボルならステップＳ６９
へ進む。ひとつでも劣勢シンボルが存在したら、直ちに
ステップＳ７０へ進む。そして、後半部系列がすべて優
勢シンボルなら、符号語として“０”を出力する（ステ
ップＳ６９）。

【０１３７】一方、前半部系列に劣勢シンボルが存在す
る場合、符号語として“１”を出力する（ステップＳ７
０）。そして、次に、ｗｉｄｔｈが１を超えているか否
かをチェックする（ステップＳ７１）。１以下の場合、
これ以上分割できないので、子の符号化サブルーチンを
実行するステップＳ７２をスキップし、次の注目系列の
符号化工程へリターンする。なお、後半部系列について
も、ｗｉｄｔｈが２以上なら、さらに系列を２つに分
け、それぞれ符号化する。そのため図２２に示す符号化
サブルーチンと同一の子の符号化サブルーチンを呼び出
す（ステップＳ７２）。この符号化サブルーチンの再帰
呼び出しによって後半部系列の符号化を実行する。

【０１３８】以上のような符号化プロセスの具体例を次
に説明する。すなわち、符号化の具体例として、予測の
初期値ｒｕｎを８、優勢シンボルを“０”として、“０
０００１００１”として表される入力ビットを符号化す
る場合について説明する。

【０１３９】まず、図２１の符号化メインルーチンのス
テップＳ５２で、Ａ

〔０〕からＡ〔７〕に、上記の入力
ビットを入力する。ステップＳ５３では、Ａ

〔０〕から
Ａ〔７〕のすべてが“０”かどうか判定する。上の例の
場合、ビット列に“１”が含まれているので、ステップ
Ｓ５５に移行し、まず符号語として“１”を出力する。
続いてステップＳ５６では、ｗｉｄｔｈの大きさをチェ
ックするが、ｗｉｄｔｈはこのとき８なので、符号化サ
ブルーチン（ステップＳ５７）に進む。

【０１４０】符号化サブルーチンでは、まずステップＳ
６０で、ｗｉｄｔｈを１／２の４に設定する。そしてス
テップＳ６１で、入力ビットの前半部、つまりＡ

〔０〕
からＡ〔３〕がすべて０かどうかチェックする。この場
合、すべて“０”なのでステップＳ６２に進み、符号語
として“０”を出力する。以上で前半部系列の符号化が
完了する。続いてステップＳ６３を実行し、後半部系列
の符号化に移るが、前半部系列がすべて“０”の場合、
後半部系列に“１”が含まれるのは明らかである。した
がって、ステップＳ７１でｗｉｄｔｈが１以下でない限
り後半部系列をさらに分割して符号化しなければならな
い。そこで、符号化サブルーチンを子プロセスとしてス
テップＳ７２で再び呼び出す。なお、そのための前処理
として、上述したようにステップＳ６３では、ｏｆｓに
ｗｉｄｔｈを加え、ｏｆｓを後半部系列の先頭位置にセ
ットする。

【０１４１】ステップＳ７２では、ｏｆｓとｗｉｄｔｈ
を引き数として子の符号化サブルーチンを呼び出す。子
の符号化サブルーチンを実行するステップＳ７２では、
まず、図２２に示す符号化サブルーチンのステップＳ６
０でｗｉｄｔｈをさらに半分にして２に変更する。次の
ステップＳ６１では、前半部系列、すなわちＡ〔４〕と
Ａ〔５〕が共に“０”であるか否かをチェックする。こ
の場合、Ａ〔４〕が“１”なので、次のステップＳ６４
に移行し、符号語として“１”を出力する。そしてステ
ップＳ６５でｗｉｄｔｈが１を超えていると判断し、孫
プロセスをステップＳ６６で呼び出す。孫の符号化サブ
ルーチンでは、まずステップＳ６０においてｗｉｄｔｈ
が１となる。Ａ〔４〕は“１”なのでステップＳ６１か
らステップＳ６４へ処理が移り、符号語“１”を出力す
る。ステップＳ６５では、ｗｉｄｔｈが１以下なので、
ステップＳ６６をスキップし、ステップＳ６７でｏｆｓ
を５に変更する。Ａ〔５〕は“０”なのでステップＳ６
８からステップＳ６９に処理が移り、符号語“０”を出
力する。

【０１４２】次に、この孫の符号化サブルーチンから抜
けて、子の符号化サブルーチンのステップＳ６７に戻
る。子の符号化サブルーチンのｏｆｓは４、ｗｉｄｔｈ
は２であるから、ステップＳ６７でｏｆｓは６に変更さ
れる。したがってステップＳ６８では、Ａ〔６〕とＡ
〔７〕をチェックすることになる。この場合、Ａ〔７〕
が“１”なのでステップＳ７０へ移行し、符号語“１”
を出力する。そして、再び孫の符号化サブルーチンをス
テップＳ７２で呼び出す。孫の符号化サブルーチンで
は、Ａ〔６〕が“０”なのでステップＳ６２で符号語
“０”を出力する。そして、ｗｉｄｔｈが１なので、ス
テップＳ７２をスキップして子の符号化サブルーチンに
復帰する。

【０１４３】子の符号化サブルーチンに復帰したプロセ
スは、さらに符号化メインルーチンに復帰し、ステップ
Ｓ５８で予測ｒｕｎの再設定と、優勢シンボルの再設定
を行う。この例の場合、１次予測ははずれたが、２次予
測で前半部が的中したので、ｒｕｎを８から４に変更
し、優勢シンボルは引き続き“０”とする処理を施す。
なお、予測ｒｕｎの設定は、２回続けてはずれたときに
変更する等の設定にしても良い。

【０１４４】このような符号化プロセスによって、入力
ビットである“００００１００１”が“１０１１０１
０”の符号化系列となる。したがってこの場合、８ビッ
トの入力系列が７ビットに圧縮されたことになる。

【０１４５】なお、復号化プロセスについては、符号化
プロセスと逆のアルゴリズムによって、入力されてくる
符号語を復号している。すなわち、復号化プロセスも、
復号化メインルーチンと復号化サブルーチンにより構成
され、符号化と逆のアルゴリズムによって復号してい
る。

【０１４６】このように、図２１および図２２に示す符
号化プロセスおよびその符号化プロセスと逆のアルゴリ
ズムを使用して行う復号化プロセスでは、圧縮率が従来
のＱＭコーダと呼ばれるものと同レベルであり、一方、
符号化時間や復号化時間は大幅に短縮されたものとなっ
ている。しかし、この符号化プロセスおよび復号化プロ
セスにおいては、予測ビット数であるｒｕｎで定まるビ
ット列を一度に符号化しているため、圧縮率を高めるた
めに、ｒｕｎの最大値を大きく設定すると、ｒｕｎの個
数分のビットを保存しておくためのバッファが大きくな
るという問題が生じる。

【０１４７】この問題は、マルコフ状態信号ＣＸをマル
コフモデル化から得るような場合、そのバッファが非常
に大きくなり、さらに大きな問題となる。すなわち、仮
にｒｕｎをｎとしたとき、バッファとしてはｎビット分
必要となり、さらにｍ状態のマルコフモデル化を行う
と、バッファは各状態毎に必要となるため、ｎ×ｍビッ
トの容量になる。この容量は、ｒｕｎの値が大きくなる
と無視できなくなる大きさとなる。

【０１４８】また、図２１および図２２に示す符号化プ
ロセスおよびその符号化プロセスと逆のアルゴリズムを
使用する復号化プロセスでは、その各処理時間は、ＱＭ
コーダに比べ大幅に短縮されているものの、符号化や復
号化のサブルーチンを再帰的に呼び出して符号化や復号
化を行っており、このサブルーチンの再帰的呼び出しの
プロセスで時間を有するものとなっている。

【０１４９】このため、本実施の形態では、図１８から
図２２に示す符号化プロセスおよび復号化プロセスを生
かしつつ、デコード用のバッファを小さくしたり、符号
化や復号化の時間をさらに減少できるデータ符号化方法
等を採用している。以下、本発明の実施の形態における
インデックス変換部７，８の動作の基本的な考え方を、
図２３から図３４に基づき説明する。

【０１５０】まず、改良された本発明の実施の形態のエ
ントロピー符号器１２を、図２３に基づき説明する。

【０１５１】このエントロピー符号器１２は、エントロ
ピー符号化装置となっており、符号化すべき２値ビット
列を入力するビット列分解部２２と、各予測ビット長ｒ
ｕｎ毎に符号化テーブルを内蔵する符号化テーブル部２
３と、符号化テーブル部２３から入力される可変長符号
を一旦バッファリングして固定のビット幅にならして出
力するストリーム生成部２４と、後述する状態遷移表を
内蔵し、予測ビット長ｒｕｎ等を設定する符号化制御部
２５とから主に構成される。

【０１５２】ここで、符号化制御部２５には、状態遷移
表を有する状態遷移部２６と、マルコフモデル等により
生成される符号化条件を入力し、その条件毎に現在の状
態の信号を状態遷移部２６に与え、符号化後に次の状態
の信号入力し、その符号化の状態を記憶しておく状態記
憶部２７とが設けられている。

【０１５３】したがって、マルコフモデルのような条件
付き符号化を行うときは、条件をインデックスとして、
状態記憶部２７から該当する状態を取り出し、その状態
を後述する図２８に示した状態遷移表により遷移させ、
次の状態を再び状態記憶部２７の元の番地にストアして
おけば、条件毎に、状態を管理できることとなる。した
がって、予測ビット長ｒｕｎ等のパラメータも条件毎に
個別に設定できることとなる。なお、マルコフモデル化
する場合、ビット列分解部２２には、各符号化条件毎に
切り換えるバッファが複数必要となるが、この実施の形
態では、予測ビット長ｒｕｎの数ではなく、より小さい
固定の区切りビット数ｐで段階的に符号化しているの
で、そのバッファの容量はそれ程大きくならず、実用面
で適したものとなっている。

【０１５４】ビット列分解部２２は、符号化制御部２５
から予測ビット長ｒｕｎを指示する信号ＲＵＮと、優勢
シンボルを指示する信号ＳＷを入力する。ここで、信号
ＲＵＮは、１からｎ（ｎは最大予測ビット長）の値を取
る。また、信号ＳＷは、その値が「０」のとき、“０”
を優勢シンボルとし、「１」のとき、“１”を優勢シン
ボルとするが、その逆でも構わない。

【０１５５】さらに、ビット列分解部２２は、デコード
すべきビット数の信号ＤＥＣＮＵＭと、デコードすべき
ビットのパターンとなる信号パターンＤＥＣＰＡＴＮを
符号化テーブル部２３に出力する。信号ＤＥＣＮＵＭ
は、入力ビット列に、劣勢シンボルを含む４ビットのパ
ターンが現れたとき、その４ビットとそれまで続いた優
勢シンボル個数の合計数となる。なお、信号ＲＵＮが
「４」未満のときは、信号ＲＵＮと同じ値が出力され
る。これは、この実施の形態では、区切りビット数ｐを
「４」としているためである。

【０１５６】このようにして、ビット列分解部２２は、
入力したビット列が信号ＲＵＮで指定されたビット数
分、すべて信号ＳＷで指定された優勢シンボルが続いた
とき、すなわち、予測が的中したとき、信号ＤＥＣＮＵ
Ｍとして信号ＲＵＮの値を、信号パターンＤＥＣＰＡＴ
Ｎとして“０”を出力する。

【０１５７】符号化テーブル部２３は、図２４から図２
７に示すような符号化テーブルを内蔵しており、どのテ
ーブルを用いるかは、符号化制御部２５からのテーブル
番号指示信号ＴＡＢＬＥにより選択される。そして、こ
の符号化テーブル部２３は、ビット列分解部２２からの
信号ＤＥＣＮＵＭと信号パターンＤＥＣＰＡＴＮにより
所定のテーブル内を検索し、所定の圧縮ビット列ＤＥＣ
ＢＩＴとそのビット長ＬＥＮＧＴＨおよび予測の当たり
外れを示すＦＡＩＬを出力する。なお、信号ＴＡＢＬＥ
は、信号ＲＵＮと１対１の関係を有するものとなってい
る。

【０１５８】図２４の符号化テーブルは、テーブル番号
は「０」で、信号ＲＵＮの値が「１」、すなわちｒｕｎ
が「１」の場合を示している。図２４に示されるよう
に、ｒｕｎが「１」のときは、２種類の信号となってい
る。すなわち、デコードすべきビット数は１個であり、
信号パターンは“０”と“１”の２種類となる。この２
種類の入力信号に対して、圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴ
と、そのビット長ＬＥＮＧＴＨと、予測の列外れを示す
フラグＦＡＩＬの組み合わせからなる２種類の信号が対
応する。例えば、信号ＤＥＣＮＵＭが「１」で、信号パ
ターンＤＥＣＰＡＴＮが“０”の場合は、予測当たりと
なり、フラグＦＡＩＬは当たり信号の「０」となり、圧
縮ビット列ＤＥＣＢＩＴは“０”となり、ビット長ＬＥ
ＮＧＴＨは「１」となる。

【０１５９】図２５の符号化テーブルは、テーブル番号
が「１」で、ｒｕｎが２の場合を示している。なお、各
符号化テーブルの信号パターンＤＥＣＰＡＴＮと圧縮ビ
ット列ＤＥＣＢＩＴは、共に右側から左側に入力してく
る信号を示している。この図２５の場合、その信号形態
は４種類となる。デコードすべきビット数はすべて２個
であり、そのときの信号パターンＤＥＣＰＡＴＮは“０
０”“１０”“０１”“１１”の４種類となる。信号パ
ターンＤＥＣＰＡＴＮが“００”のときは、２つとも優
勢シンボルのため予測が当たったこととなり、フラグＦ
ＡＩＬは当たり信号の「０」となると共に、そのときの
圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴは“０”となり、ビット長Ｌ
ＥＮＧＴＨは「１」となる。

【０１６０】一方、信号パターンＤＥＣＰＡＴＮが“１
０”のときは、劣勢シンボル“１”が入っており、予測
が外れたこととなる。この結果、フラグＦＡＩＬは、外
れ信号の「１」となり、圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴは、
最初に“１”がくる。次に、“１０”の前半部が“０”
であるため、予測が当たり圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴの
２番目は“０”となり、“０１”となる。ここで、最初
に予測外れとなっているので、後半部に“１”があるこ
ととなる。このため、圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴは、こ
の“０１”がそのまま採用される。

【０１６１】信号パターンＤＥＣＰＡＴＮが“０１”の
ときは、劣勢シンボル“１”が入っており、予測が外れ
たこととなる。この結果、フラグＦＡＩＬは外れ信号の
「１」となり、圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴは最初に
“１”がくる。次に、“０１”の前半部が“１”である
ため、予測がまたも外れたこととなり、圧縮ビット列Ｄ
ＥＣＢＩＴの２番目は“１”となる。信号パターンＤＥ
ＣＰＡＴＮ“０１”の後半部は“０”であるため、予測
当たりとなり、圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴの３番目は
“０”となる。すなわち、信号パターンＤＥＣＰＡＴＮ
“０１”に対応する圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴは、“０
１１”となる。そして、ビット長ＬＥＮＧＴＨは「３」
となる。同様にして、信号パターンＤＥＣＰＡＴＮ“１
１”に対する圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴは、“１１１”
となる。以上の４種類の信号の対応表が図２０となって
いる。

【０１６２】同様にして、テーブル番号が「２」で、ｒ
ｕｎが「４」の１６種類の信号の対応関係が図２６に示
され、テーブル番号「３」でｒｕｎが「８」の計３１種
類の信号の対応関係が図２７に示されている。なお、図
２６のｒｕｎが「４」の場合では、ｒｕｎの値が区切り
ビット数ｐと同じとなるので、図２４および図２５と全
く同じ関係のみのものとなるが、図２７のｒｕｎが
「８」の場合は、区切りビット数ｐ（この実施の形態で
はｐ＝４）より大きくなるため、少し変更された表とな
る。

【０１６３】次に、他の表とは若干異なるこの図２７の
符号化テーブルの内容を説明する。この符号化テーブル
では、デコードすべき信号のビット数ＤＥＣＮＵＭは、
「８」のものと「４」のものが存在する。「８」のもの
は、前半部がすべて“００００”のものであり、「４」
のものは、ｒｕｎが「８」で前半部に劣勢シンボル
“１”がきた場合のものを示している。デコードすべき
信号のビット数ＤＥＣＮＵＭ（以下単にＤＥＣＮＵＭと
して示す）が「８」で、信号パターンＤＥＣＰＡＴＮ
（以下単にＤＥＣＰＡＴＮとして示す）が“００００”
のときは“００００００００”であることを示し、予測
が当たったこととなり、フラグＦＡＩＬ（以下単にＦＡ
ＩＬとして示す）は当たり信号の「０」となる。そし
て、圧縮ビット列ＤＥＣＢＩＴ（以下単にＤＥＣＢＩＴ
として示す）は“０”で、ビット長ＬＥＮＧＴＨ（以下
単にＬＥＮＧＴＨとして示す）は「１」となる。ＤＥＣ
ＮＵＭが「８」で、ＤＥＣＰＡＴＮが“１０００”のと
きは、“１０００００００”であることを示し、予測が
外れたこととなり、ＦＡＩＬは外れ信号の「１」とな
る。そして、ＤＥＣＢＩＴの１番目には“１”がくる。
次に、前半部“００００”は予測当たりとなり、ＤＥＣ
ＢＩＴの２番目には“０”がくる。このとき、後半部
“１０００”に劣勢シンボル“１”が当然くることとな
るため、後半部の４つの信号に対するＤＥＣＢＩＴは、
特に発生しない。

【０１６４】後半部“１０００”の中の前半部“００”
は、予測当たりであり、３番目のＤＥＣＢＩＴは“０”
となる。このとき、後半部“１０”に劣勢シンボル
“１”が当然くることとなるため、後半部の２つの信号
に対するＤＥＣＢＩＴは特に発生しない。そして、この
後半部“１０”の前半部“０”は予測当たりとなり、４
番目のＤＥＣＢＩＴは“０”となる。こうなると、最後
尾に“１”があることが当然となり、特にＤＥＣＢＩＴ
は発生しない。よって、ＤＥＣＰＡＴＮ“１０００”に
対応するＤＥＣＢＩＴは“０００１”となる。そして、
ＬＥＮＧＴＨは「４」となる。これが、図２７のテーブ
ル番号「３」の表の上から２番目の状態に対応する。

【０１６５】このような関係は、図２７の符号化テーブ
ルの第３番目から第１６番目にも当てはまる。一方、図
２７のテーブル番号「３」の上から第１７番目から第３
１番目までは、ＤＥＣＮＵＭが「４」となり、図２１の
テーブル番号「２」のものに近似する。すなわち、図２
１の符号化テーブルの第２番目から第１６番目のもの
に、ｒｕｎが「８」として見たときの予測外れの“１”
がすべて最初に付加されたものと、図２７のＤＥＣＮＵ
Ｍ「４」のものとは同一となる。なお、符号化テーブル
部３より出力される符号は、ＬＥＮＧＴＨによって指定
される可変長符号になっている。

【０１６６】この実施の形態では、さらにｒｕｎが１６
のテーブルと、ｒｕｎが３２のテーブルとを有してい
る。その両テーブルは、図２７に示すｒｕｎが８のテー
ブル番号「３」の考え方と同様となっており、その説明
を省略する。

【０１６７】ストリーム生成部２４は、入力の可変長符
号を一旦バッファリングして、出力の伝送路で定められ
た固定のビット幅にならして出力するものとなってい
る。

【０１６８】符号化制御部２５の基本動作は、信号ＲＵ
Ｎ（以下単にＲＵＮという）によってビット列分解部２
２にビットの切り出し方法を指示し、同時に信号ＴＡＢ
ＬＥ（以下単にＴＡＢＬＥという）により符号化テーブ
ルの選択を行うものとなる。そして、符号化テーブル部
２３からフィードバックされるＦＡＩＬにより、次の符
号化のためのＲＵＮとＴＡＢＬＥを設定する。なお、こ
の実施の形態では、区切りビット数ｐを利用した段階的
な符号化を導入したため、ある予測ビット長ｒｕｎで符
号化した際、必要に応じて途中の段階であることをこの
符号化制御部２５は記憶する必要がある。

【０１６９】この符号化制御部２５の具体的な動作は、
図２８に示す状態遷移表に基づくものとなっている。こ
の状態遷移表の動作について、予測当たりが続く場合を
例にして説明する。ここで、初期状態は、ＳＳ１となっ
ている。まず、状態ＳＳ１のとき、ｒｕｎが「１」で、
ＴＡＢＬＥは「０」である。このため、図２４に示すテ
ーブル番号「０」の符号化テーブルが使用される。そし
て、予測が当たる場合は、優勢シンボルが“０”が続く
ことであるため、入力されるビット列入力からそのＤＥ
ＣＮＵＭの数である「１」個分の“０”のみを符号化テ
ーブル部２３に送り、テーブル番号「０」のテーブル
（＝図２４の表）に基づいて、ＦＡＩＬ「０」と、ＤＥ
ＣＢＩＴ“０”と、ＬＥＮＧＴＨ「１」とが出力され
る。そして、そのＦＡＩＬ「０」が符号化制御部２５に
伝えられる。

【０１７０】符号化制御部２５は、図２８の状態遷移表
に基づき、ＳＳ１中のＦＡＩＬ「０」となるものを見つ
け、次の状態として状態ＳＳ０を選択する（図２８の状
態遷移表の上から３番目）。このとき、信号ＳＷは
“０”となるので、シンボルの逆転はなく、そのまま
“０”が優勢シンボルとなる。状態ＳＳ０においても、
同様な動作の結果、状態遷移表の第１番目が選択され、
状態ＳＳ３が次の状態となる。これによって、２回予測
が当たったこととなる。

【０１７１】この状態遷移表では、２回予測が当たる
と、ｒｕｎが２倍になる。すなわち、上から７番目およ
び８番の状態ＳＳ３となり、ｒｕｎが「２」となる。こ
のように予測が当たり続けると、すなわち、入力ビット
列がこの場合であると“０”であり続けると、ｒｕｎが
「２」「２」「４」「４」「８」「８」と増えていく。
また、一方、予測が外れ続けるときは、２回毎、同一ｒ
ｕｎで行い小さくなっていく。すなわち、ｒｕｎが
「８」「８」「６」「６」「４」「４」「２」「２」と
小さくなっていく。そして、ｒｕｎが「１」のときに、
予測が外れると、信号ＳＷは反転する。

【０１７２】このような状態遷移表の動作のルールをま
とめると、次のとおりとなる。

【０１７３】(1)同一の予測ビット長ｒｕｎでの予測が
２回連続して的中したとき、予測ビット長ｒｕｎを２倍
する。

【０１７４】(2)同一の予測ビット長ｒｕｎでの予測が
２回連続して外れたとき、予測ビット長ｒｕｎを１／２
倍する。

【０１７５】(3)予測ビット長ｒｕｎが４以下のとき
は、１回で符号化を実行する。

【０１７６】(4)予測ビット長ｒｕｎが８で、ＤＥＣＮ
ＵＭ＝４のときは、２回に分けて符号化を実行する。

【０１７７】(5)このときは、状態ＳＳ５に遷移して、
予測ビット長ｒｕｎを「４」で、後半のビットを符号化
する。

【０１７８】なお、信号ＳＷの反転とは、この値が１の
とき、信号ＳＷを反転させるという意味である。

【０１７９】なお、図２８で示す状態遷移表は、ｒｕｎ
が「８」までしか示していないが、この実施の形態で
は、ｒｕｎを最大「３２」としているので、ｒｕｎ「１
６」とｒｕｎ「３２」のものも、図示していないが同様
に作成されている。また、状態遷移表としては、ｒｕｎ
が「６４」以上のものにしても良い。さらに、当たりや
外れが２回続いたらｒｕｎを増加させたり減少させたり
するのではなく、１回毎に変えたり３回以上の数とした
り、種々のパターンを採用することができる。また、こ
のような符号化テーブルとしては、ビット数の少ないも
のだけを用意し、大きなビット数、例えば、１６ビット
以上の場合は符号化テーブルを持たないようにすること
もできる。

【０１８０】次に、以上のような構成を有するエントロ
ピー符号器１２の動作を具体例を使用して説明する。

【０１８１】例えば、予測が当たり続けて、ｒｕｎ＝１
６となった状態で、“０００００１００００１１１１０
０………」のような形で入力してきたビット列を符号化
する場合、４ビットの区切りビット数ｐで区切り、ま
ず、最初は“０００００１００”までを符号化すること
となる。これは、劣勢シンボル“１”が第１番目の区切
りビット数（＝最初の４ビット）部分にはなく、第２番
目（＝次の４ビット）に出てくるためである。そして、
次に“００１１”を、そして最後に“１１００”を符号
化することとなる。

【０１８２】このため、ビット列分解部２２から出力さ
れるＤＥＣＮＵＭは、「８」「４」「４」となる。一
方、ＤＥＣＰＡＴＮは、“０１００”“００１１”“１
１００”（ここでは、いずれのパターンも左の数値から
入力されてくるとする）となる。このような条件におい
て、ＤＥＣＢＩＴは、まず、ｒｕｎ＝１６としたときの
予測外れの“１”がくる。次に、“０００００１００”
は、ＲＵＮ「８」、ＴＡＢＬＥ「３」、ＤＥＣＮＵＭ
「８」のため、図２７に示す上から５番目に相当するも
のであり（図２７に示す各数値の場合、それぞれ右端側
から入力されてくることに注意）、ＤＥＣＢＩＴは“１
０１００”となる。このため、先の“１”と合わせられ
た“１１０１００”（この数値は左端から順に出力）の
ＤＥＣＢＩＴとＬＥＮＧＴＨ「６」が符号化テーブル部
２３からストリーム生成部２４に出力される。

【０１８３】一方、符号化制御部２５内の状態遷移表で
いえば、状態ＳＳ６でＤＥＣＮＵＭ「８」のとき、ＦＡ
ＩＬ「１」となったこととなり、次の状態は状態ＳＳ７
となる。そして、次の“００１１”は、ｒｕｎ＝８でＤ
ＥＣＮＵＭ「４」なので、テーブル番号「３」のテーブ
ル（＝図２７の符号化テーブル）が採用され、その上か
ら１９番目のものが該当し、“１１０１１”のＤＥＣＮ
ＵＭとＬＥＮＧＴＨ「５」が符号テーブル３から出力さ
れる。

【０１８４】最後の“１１００”については、前の状態
が状態ＳＳ７のｒｕｎ「８」、ＤＥＣＮＵＭ「４」で、
ＦＡＩＬ「１」となったため（図２８の現状態コード
“０１１１”中の１番下の状態）、状態ＳＳ５が採用さ
れる。このため、ｒｕｎ「４」、ＴＡＢＬＥ「２」とな
り、図２６に示すテーブル番号「２」の符号化テーブル
が使用される。そして、このテーブル番号「２」のテー
ブルにおいて、下から４番目が該当し“１１１１０”の
ＤＥＣＢＩＴと、ＬＥＮＧＴＨ「５」が符号化テーブル
部２３からストリーム生成部２４に出力される。なお、
状態ＳＳ５で、ＦＡＩＬは「１」となるので、次は状態
ＳＳ２に移る。すなわち、次の入力ビット列に対して
は、ｒｕｎ＝２である図２５の符号化テーブルが使用さ
れることとなる。

【０１８５】以上をまとめると、入力ビット列“０００
００１００００１１１１００”が“１１０１００”，
“１１０１１”，“１１１１０”の３つの圧縮ビット列
として符号化されたこととなる。なお、入力ビット列や
３つの圧縮ビット列は、共に先頭側から入力され、出力
されていくものとする。この点、図２４から図２７の各
符号化テーブルとは異なることに注意する必要がある。
すなわち、各符号化テーブルでは、その表示の各値は、
その表示の右端から順に入力し、出力するものとなって
いる。

【０１８６】そして、ｒｕｎは、当初「１６」であった
のが、この４ビットの区切りビットｐで段階的に符号化
していく中で、ｒｕｎは「２」となり、次の入力ビット
列に対しては、「２」の予測ビット長ｒｕｎで符号化さ
れることとなる。

【０１８７】一方、先に示した本実施の形態の元となる
基本的プロセスで、同じ入力ビット列“０００００１０
０００１１１１００”を符号化すると、まずｒｕｎ＝１
６での予測外れの“１”、次に前半の８ビットを注目
し、２番目に予測外れの“１”がきて、さらに前半の４
ビット“００００”に注目し、予測当たりの“０”が３
番目にくる。すると、後半部の４ビット“０１００”に
劣勢シンボルがくるとは確実なので、すぐに２つに分割
し、前半の２ビット“０１”に注目する。このため、予
測外れの“１”が４番目にくる。次は、さらにこれを２
分割し、前半の“０”に注目し、５番目に予測当たりの
“０”がくる。すると、後半の“１”は劣勢シンボルが
確実なので、すぐに後半の２ビット“００”に注目し、
予測当たりの“０”が６番目にくる。

【０１８８】以上の前半８ビットの符号化をまとめる
と、“１１０１００”となる。これは、本実施の形態に
よる符号化ビットと全く同じとなる。続く８ビットも同
様な方法で進めていくと、これらも本実施の形態による
符号化ビットと同一となる。本実施の形態の元となる基
本的プロセスと本実施の形態とが異なる点は、符号化さ
れたビット自体ではなく、1.符号化の区切り方、2.予測
ビット表の変更の仕方、3.符号化テーブルの活用の３点
にある。

【０１８９】すなわち、改良した本実施の形態では、入
力ビット列に対しｒｕｎより小さい区切りビット数ｐ
（この実施の形態ではｐ＝４）で区切り、劣勢シンボル
が存在する区切り部分までで一旦符号化を区切るように
している。先の例では、１６ビットの入力ビット列が３
つに区切られて符号化されている。また、本実施の形態
では、次の入力ビット列に対し予測ビット長ｒｕｎは
「２」となるのに対し、基本的プロセスの考え方では、
予測外れは１回であり、ｒｕｎは「１６」のままとな
る。さらに、本実施の形態の基本的プロセスの考え方で
は、符号化サブルーチンを再帰的に呼び出して符号化し
ているが、改良した本実施の形態の符号化方法では、符
号化テーブル、具体的には予測ビット長ｒｕｎ毎に符号
化テーブルを用いている。

【０１９０】以上の３つの点は、それらが同時に利用さ
れることによって大きな効果を生ずるが、それぞれ単独
で使用されても十分効果を有する。例えば、第１の点の
段階的に符号化する方法を採用すると、バッファ、例え
ば、ビット列分解部２２やストリーム生成部２４内の各
バッファを小さくできるばかりか後述するマルコフモデ
ル化によって圧縮ビット列を得ようとするときにそのバ
ッファの容量を減少させることができる。

【０１９１】第２の点の予測ビット長ｒｕｎの変更につ
いては、入力ビット列が途中からがらっとその性質が変
わるような場合に特に有効となる。先の例では、予測が
当たり続けてｒｕｎ＝１６となったのに対し、次に性質
ががらっと変わったビット列、すなわち劣勢シンボルを
多く含む“０００００１００００１１１１００”がきた
とき、改良された本実施の形態の符号化方法では、その
性質に合わせ、ｒｕｎは「２」となり、続く入力ビット
列の性質に合う確率が高いものとなり、圧縮率が高くな
る。しかし、基本的プロセスで処理した場合、ｒｕｎは
「１６」のままであり、次の入力ビット列の性質にそぐ
わない確率の高いものとなる。なお、圧縮率の向上は、
具体的には、改良前に比べ、０．５％から数％程度であ
るが、各プログラムソフト等が大容量化している現在で
は、このようなわずかな数値の向上効果も無視し得ない
ものとなっている。

【０１９２】第３の点の符号化テーブルについては、サ
ブルーチンの再帰的呼び出しによる符号化に比べ、符号
化テーブルのためのメモリ容量は若干増えるものの、符
号化速度が極めて速くなる。

【０１９３】次に、この実施の形態のエントロピー復号
器３２について、図２９に基づき説明する。

【０１９４】このエントロピー復号器３２は、符号化さ
れた信号のストリームを入力するストリーム切り出し部
４１と、予測ビット長ｒｕｎに応じた複数の復号テーブ
ルを内蔵する復号テーブル部４２と、復号されたビット
をストアし、所定のシンボルを出力するデコードバッフ
ァ部４３と、エントロピー符号器１２の状態変換部２６
内の状態遷移表と同じ状態遷移表他を有する復号制御部
４４とから主に構成されている。ここで、復号制御部４
４には、状態遷移表を有する状態遷移部４５と、マルコ
フモデル等により生成される復号条件を入力し、その条
件毎に現在の状態の信号を状態遷移部４５に与え、復号
後に次の状態の信号を入力し、その復号条件の状態を記
憶しておく状態記憶部４６とが設けられている。

【０１９５】なお、デコードバッファ部４３は、復号条
件が入力し、その条件毎に個別に管理されるものとなっ
ている。このため、マルコフモデルのような条件付き復
号化の場合、バッファとして非常に大きなものが必要に
なる。しかし、本実施の形態のエントロピー復号器３２
では、後述するように段階的な復号を行うので、各バッ
ファは小さいものでも十分対応でき、マルコフモデルの
ような条件付きの復号化でもデコードバッファ部４３は
それ程大きな容量を必要としなくなる。

【０１９６】ストリーム切り出し部４１は、復号テーブ
ル部４２から、復号したビット数を後述するＬＥＮＧＴ
Ｈにより指示されるので、その値に基づき、復号済みビ
ットを廃棄して、未復号ビットの先頭が、符号化された
データとなる復号予定の符号語信号ＣＯＤＥ（以下単に
ＣＯＤＥという）の最下位ビット（または最上位）に来
るようにストリームを切り出す。なお、ＬＥＮＧＴＨを
評価して、復号済みビットを廃棄するのは、デコードバ
ッファ部４３から廃棄指示ＤＥＣＲＥＱ（以下単にＤＥ
ＣＲＥＱという）があったときのみである。また、ＣＯ
ＤＥは８ビット単位で送信される。

【０１９７】復号テーブル部４２は、図３０から図３３
に示すような各復号テーブルを内蔵し、復号制御部４４
が出力するテーブル番号指示信号ＴＡＢＬＥ（以下単に
ＴＡＢＬＥという）によりそれらを切り替えて使用す
る。そして、復号テーブル部４２は、次の信号を出力す
る。すなわち、(1)何ビット復号したかを示す信号ＬＥ
ＮＧＴＨ（以下単にＬＥＮＧＴＨという）で、エントロ
ピー符号器１２におけるＬＥＮＧＴＨに相当するもの、
(2)予測の当たり外れを示す信号ＦＡＩＬ（以下単にＦ
ＡＩＬという）で、エントロピー符号器１２におけるＦ
ＡＩＬに相当するもの、(3)復号したビット・パターン
信号ＤＥＣＰＡＴＮ（以下単にＤＥＣＰＡＴＮという）
で、エントロピー符号器１２におけるＤＥＣＰＡＴＮに
相当するもの、(4)復号結果が何ビットかを示す信号Ｄ
ＥＣＮＵＭ（以下単にＤＥＣＮＵＭという）で、エント
ロピー符号器におけるＤＥＣＮＵＭに相当するもの、を
出力する。

【０１９８】図３０に示すｒｕｎ＝１の復号テーブル
は、ＣＯＤＥが“０”“１”の２種類に対応する各出力
が記載されている。この復号テーブルは、図２４のｒｕ
ｎ＝１の符号化テーブルに相当するもので、符号化テー
ブル中のＤＥＣＢＩＴに相当するものが、この復号テー
ブルではＣＯＤＥとなっている。図３１に示すｒｕｎ＝
２の復号テーブルは、同様に図２５のｒｕｎ＝２の符号
化テーブルに相当するものとなっている。また、図３２
に示すｒｕｎ＝４の復号テーブルでは、図２６のｒｕｎ
＝４の符号化テーブルに相当し、図３３に示すｒｕｎ＝
８の復号テーブルは、図２７のｒｕｎ＝８の符号化テー
ブルに相当している。なお、各復号テーブルにおける各
数値も、符号化テーブルと同様に、各数値の右端側から
入力し、出力する表示となっている。また、復号テーブ
ルとして、ｒｕｎ＝１６と、ｒｕｎ＝３２のテーブルも
用意されている。

【０１９９】デコードバッファ部４３は、４ビット（こ
の実施例の場合）以下のＤＥＣＰＡＴＮとＤＥＣＮＵＭ
を直接的にストアし、それぞれデコードバッファ部４３
内のＰＡＴＮＲＥＧ（以下単にＰＡＴＮＲＥＧという）
とナンバーレジスタＮＵＭＲＥＧ（以下単にＮＵＭＲＥ
Ｇという）にストアする。そして、デコードバッファ部
４３の出力がｑビット幅の場合、デコードバッファ部４
３は、１回デコード・データを出力する度にストアした
ＮＵＭＲＥＧからｑを減じる。そして、ＮＵＭＲＥＧが
ｑより小さくなったら、ＤＥＣＲＥＱをアクティブにし
て、新たなデータのデコード要求を発する。また、ＮＵ
ＭＲＥＧが５以上のときは、信号ＳＷで定まる優勢シン
ボルをデコード出力として出力する。一方、ＮＵＭＲＥ
Ｇが４以下になったら、ＰＡＴＲＥＧの値を出力する。

【０２００】例えば、図３３の上から５番目のＣＯＤＥ
“００１０１”が復号テーブル部４２に入力された場
合、ＤＥＣＮＵＭ＝８、ＤＥＣＰＡＴＮ＝“００１０”
がデコードバッファ部４３に入力されてくる。このと
き、信号ＳＷが「０」となっていたとし、出力を２ビッ
ト単位（これはｑ＝２に相当）で行うとした場合、最初
の２回の出力は優勢シンボルを出力すればよい。この場
合ＳＷ＝０なので、優勢シンボルは“０”である。した
がって、“００００”を出力する。この４ビットを出力
した時点で、ＮＵＭＲＥＧは４（＝８−４）になってい
る。そこで、次のサイクルは、ＰＡＴＮＲＥＧの値を、
順に出力する。すなわち、“０１００”をこの表示の左
端側から出力する。

【０２０１】復号制御部４４の状態遷移部４５は、符号
化制御部２５の状態遷移部２６と同じ状態遷移表を保有
している。そして、状態の初期値は、ＳＳ１であり、Ｆ
ＡＩＬとＤＥＣＮＵＭにより、次の遷移先が決定され、
ＤＥＣＲＥＱがアクティブのとき、その遷移先へ遷移す
る。

【０２０２】以上のように構成されるエントロピー復号
器３２は、先に示したエントロピー符号器１２と逆のア
ルゴリズムによって動作する。なお、このエントロピー
復号器３２は、デコードバッファ部４３の出力状態によ
って制御されるものとなっている。すなわち、デコード
バッファ部４３のＮＵＭＲＥＧが出力ビット幅ｑより小
さくなると、ＤＥＣＲＥＱがストリーム切り出し部４１
と復号制御部４４へ出力される。ストリーム切り出し部
４１は、そのＤＥＣＲＥＱにより復号済みビットをその
ＬＥＮＧＴＨ分廃棄する。

【０２０３】先の例のｒｕｎ＝８でＣＯＤＥ“００１０
１”の場合、ＮＵＭＲＥＧが「８」から「４」へ、
「４」から「２」、「２」から「０」へと下がる。この
「２」から「０」へ下がったときに、ＤＥＣＲＥＱが発
生する。そして、ＬＥＮＧＴＨが「５」であるので、Ｃ
ＯＤＥから復号済みの５ビットを廃棄する。このため、
ストリーム切り出し部４１内のＣＯＤＥには、未復号ビ
ットが最下位または最上位にきて、次の復号に備える。
一方、復号制御部４４では、ｒｕｎ＝８、ＤＥＣＮＵＭ
＝８で、ＦＡＩＬ＝１なので、状態ＳＳ７へ遷移する。
このため、ｒｕｎ＝８に相当するＴＡＢＬＥ＝３を復号
テーブル部４２に向けて出力する。

【０２０４】この結果、復号テーブル部４２は、図３３
のテーブル番号「３」であるｒｕｎ＝８の復号テーブル
を準備する。そして、入力してくるＣＯＤＥからＬＥＮ
ＧＴＨ、ＤＥＣＮＵＭ、ＤＥＣＰＡＴＮおよびＦＡＩＬ
が確定し、出力される。例えば、そのＣＯＤＥの最初が
“０”であれば、ＣＯＤＥ“０”であることが確定し、
ＬＥＮＧＴＨ＝１、ＤＥＣＮＵＭ＝８、ＤＥＣＰＡＴＮ
＝“００００”、ＦＡＩＬ＝「０」を出力する。一方、
ＣＯＤＥが“０１０１１”の場合、ＣＯＤＥの最初が
“１”であるので、まだ確定せず、次の“１”でも、３
番目の“０”でも、４番目の“１”でも確定しない。し
かし、５番目の“０”が入った段階で“０１０１１”で
あることが確定する。この確定によって、ＬＥＮＧＴＨ
＝５、ＤＥＣＮＵＭ＝４、ＤＥＣＰＡＴＮ＝“０１０
０”、ＦＡＩＬ＝「１」がそれぞれ出力される。このよ
うにして、順次、復号されていく。

【０２０５】このエントロピー復号器３２は、エントロ
ピー符号器１２と同様に、先に述べた基本的プロセスに
基づく復号に比べると、段階的な復号によるバッファ
容量の減少化信号の性質にあった予測ビット長ｒｕｎ
の変更復号テーブルによる復号速度の向上という各種
の有利な効果を有するものとなる。

【０２０６】このエントロピー復号器３２においては、
状態遷移を条件毎に個別に管理する点で、エントロピー
符号器１２と同様である。ただし、このエントロピー復
号器３２の場合は、上述したようにさらにデコードバッ
ファ部４３も個別に管理しなければならない。このた
め、デコードバッファ部４３は、ＮＵＭＲＥＧ、ＰＡＴ
ＮＲＥＧに相当するレジスタを有り得る条件数分内蔵
し、復号条件によって切り換えるものとなっている。

【０２０７】上述の説明では、分かり易さを考慮し、２
値のビット列を例にして、予測ランレングス符号化方式
を説明したが、判別部１９から出力される順位コードは
多値データであり、実際は多値データを２値系列に変換
する必要がある。例えば、ビット・プレーンに分けて、
各ビット・プレーンをこの予測ランレングス符号化方式
で符号化するようにしても良い。また、最上位ビットか
らプレーン毎にこの予測ランレングス符号化方式にて符
号化を行い、“１”が出現した時点で続く下位ビットを
直接ストリームに出力するようにしても良い。

【０２０８】この実施の形態では、このＰＲＬＣを多値
系列に適用する方式として、ビット・プレーンではなく
レベル・プレーンに分けて行っている。具体的には、シ
ンボルが８ビットであるため、２５６のレベル・プレー
ンに分け、その入力シンボルをグループに分け、グルー
プ番号をこの予測ランレングス符号化方式で符号化して
いる。すなわち、入力シンボルを図３４に示すように、
グループ分けし、まず入力シンボルがグループ番号０か
０以外かを示す判定ビットをこのＰＲＬＣで符号化す
る。もし入力シンボルが０ならこのシンボルの符号化を
完了するが、そうでない場合はさらにグループ番号が１
か１以外かを示す判定ビットをこの予測ランレングス符
号化方式で符号化する。

【０２０９】このようにして、グループ番号が確定する
まで、判定ビットをＰＲＬＣで符号化し、確定したグル
ープ番号が２以上の場合は、該当グループにおけるシン
ボルを確定するため、必要とする付加ビットを直接スト
リームに出力する。ただし、各グループ判定ビットは、
グループ毎に独立した系列として扱い、各々個別に現状
態コードを管理して符号化する。この方法は、グループ
番号が確定した時点で、上位の判定ビットの符号化を行
わないので、処理速度が向上する。

【０２１０】なお、この実施の形態では、圧縮対象画素
の画素インデックス３の数が２５６個に加え、（ＣＸ＋
１）が加わるため、最高２６０個が対象となり、順位と
しては２５９順位となる。この対策として、順位２５５
をエスケープ・コードに割り当て、２５５以上の順位に
ついては、このエスケープ・コードを符号化後、２５５
との差分を３ビット付加ビットとして直接圧縮ストリー
ムに出力している。このような対策は、圧縮対象の画素
インデックス３が２５６色をわずかに超える場合にも適
用できる。

【０２１１】また、この実施の形態では、動画像のイン
デックスパレットは、動画ストリームの中で共通のパレ
ットとして使用されている。さらに、このパレットは、
フレーム間相関を用いた符号化では、フレーム間相関の
及ぶ範囲で共通のパレットを使用している。例えば、Ｉ
ピクチャーとＩピクチャーの間（ＧＯＰ）毎にパレット
を持つようにしたり、他の範囲で持つようにしたりして
いる。

【０２１２】また、この実施に形態のエントロピー符号
器１２では、符号化する際、過去の符号化済み系列等に
より適当に条件付けを行い、符号化することで、圧縮率
が向上している。すなわち、マルコフ状態信号ＣＸによ
り条件分けを行ってＰＲＬＣ符号化を実行している。具
体的には、マルコフ状態信号ＣＸは、４状態存在し、１
つの状態で８つのグループ判定ビットを個別に符号化す
るため、合計で３２状態の現状態コードを個別に管理し
符号化することになる。

【０２１３】なお、上述の実施の形態は、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、カラー画素データ１００Ａと
しては、ｎビット（ｎは２以上の整数）のカラー画素デ
ータ１００Ａを対象とし、その符号化や復号化を行うよ
うに構成することができる。

【０２１４】なお、符号化や復号化を行うにあたり、図
１８から図２２に示す改良前の方法を採用したり、図４
０に示す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を利用しても良い。また、上述の実
施の形態のように、プリスキャンを行うのではなく、特
開平６−２７６０４１号に開示された技術を利用しても
良い。すなわち、インデックスを出現頻度順に並び替え
た色順位データを利用したり、最新のものを先頭へ移動
する移動処理を行って得た最新出現表を利用するように
しても良い。

【０２１５】さらに、先頭移動処理を使用する場合、現
れたカラーシンボルを常に先頭へ持っていくのではな
く、先頭方向へ所定の決まりにしたがって移動させるよ
うにしても良い。このようにすると、出現確率が低いカ
ラーシンボルが出たとき、すぐに先頭へ移動しないの
で、出現確率の低いものに短い符号を割り当てるという
ことが無くなる。このため、出現確率が低いものが現れ
ても符号化効率や復号化効率が悪化してしまうことはな
い。

【０２１６】なお、マクロブロックＭＢと小さなブロッ
クＳＢによる二重判定は、マルチカラー画像以外の画
像、例えば自然画の動き補償の際にも適用できる。ま
た、動きベクトルを利用しないとしたマクロブロックＭ
Ｂの拾い方は、フレームのスキャンが横方向のときは縦
方向に集めていき、フレームのスキャンが縦方向のとき
は横方向に集めていくのが好ましい。

【０２１７】また、動き補償を行うブロックは、一般的
に採用されている１６×１６ピクセルの他に８×８ピク
セル、４×４ピクセル、３２×３２ピクセル等種々の大
きさのものとすることができるが、動きベクトルのため
のデータ量を考慮すると４×４ピクセル以上が好まし
く、効果的な動き検出を考慮すると６４×６４ピクセル
以下が好ましい。

【０２１８】さらに、上述の実施の形態では、符号化お
よび復号化は、ハードとして構成されたシステムで処理
しているが、すべてソフトウェアで処理するようにして
も良い。また、ソフトウェアで処理する際は、その処理
手順をプログラム化しＣＤーＲＯＭ等の記憶媒体にイン
ストールし、その記憶媒体をパソコン等のハードに差し
込んで処理したり、そのプログラムをネットワーク等を
介して送受信し、パソコン等のハードディスク等へ取り
込んで処理するようにしても良い。

【０２１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のマルチカ
ラー画像からなる動画像の符号化装置およびその方法で
は、マルチカラー画像にも動き補償を適切に利用できる
ようになり効果的なデータ圧縮が可能となる。

【０２２０】また、本発明のマルチカラー画像からなる
動画像の復号化装置およびその方法では、マルチカラー
画像の復号化にも動き補償を利用でき、復号化装置のメ
モリの低容量化が可能となると共に復号処理を高速化す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマルチカラー画像からなる動画像の符
号化装置およびその方法を採用した符号化システムを示
す図である。

【図２】図１の符号化システム中のインデックス変換部
およびその周辺の構成を示す図である。

【図３】本発明のマルチカラー画像からなる動画像の復
号化装置およびその方法を採用した復号化システムを示
す図である。

【図４】図３の復号化システム中のインデックス変換部
およびその周辺の構成を示す図である。

【図５】図１の符号化システムの動き補償部の動作結果
を説明するための図で、（Ａ）は各ピクチャー（フレー
ム）の種類と入力順序を示す図で、（Ｂ）はそのときの
符号化順序を示す図である。

【図６】図１の符号化システムおよび図３の復号化シス
テムで採用されるマクロブロックと小さなブロックおよ
びその関係を示す図である。

【図７】図１および図３の符号化システムおよび復号化
システムにマルコフモデルとして採用される参照画素の
配置を説明するための図で、（Ａ）は通常の参照画素
を、（Ｂ）は先頭ラスタの場合を、（Ｃ）は先頭画素の
場合をそれぞれ示している図である。

【図８】図１および図３の符号化システムおよび復号化
システムに採用される参照画素の状態と、状態信号ＳＴ
と、色数と、マルコフ状態信号ＣＸとの関係を示す図で
ある。

【図９】図１の符号化システムに採用される変換テーブ
ル生成部の参照順位テーブル作成の機能を説明するため
の図で、（Ａ）は符号化対象画素と参照画素が一致した
ときの度数の例を示す図で、（Ｂ）（Ｃ）はそれぞれの
度数が所定の関係となったときの参照画素の順位を示す
図である。

【図１０】図１および図３の符号化システムおよび復号
化システムに採用される参照順位テーブルの例を示す図
である。

【図１１】図１の符号化システムに採用される変換テー
ブル生成部の画素インデックス変換テーブル作成機能を
説明するための図で、入力してきた画素インデックスに
対応する画素が参照画素中に無かった度数を示す図であ
る。

【図１２】図１の符号化システムに採用される変換テー
ブル生成部の画素インデックス変換テーブル作成機能を
説明するための図で、入力してきた画素インデックスに
対応する画素が参照画素中に無かった度数の順位を示す
図である。

【図１３】図１の符号化システムにおける入力してきた
カラーパレットから変換カラーパレットへの変換を説明
するための図である。

【図１４】図１の符号化システムにおけるプリスキャン
時の動作を示すフローチャートである。

【図１５】図１の符号化システムにおける符号化プロセ
ス時の動作を示すフローチャートである。

【図１６】図１の符号化システムにおいて動き補償を行
わないと判断されたマクロブロックの符号化方法を説明
するための図で、（Ａ）は動き補償を行わないマクロブ
ロックの位置の例を示し、（Ｂ）はその一部拡大図であ
る。

【図１７】図３の復号化システムにおける復号化プロセ
スを示すフローチャートである。

【図１８】本発明で採用するエントロピー符号器および
エントロピー復号器で使用しているアルゴリズムの概要
を説明するための図で、注目系列と予測ビット数ｒｕｎ
との関係を示す図である。

【図１９】図１８の注目系列を分割した状態を示す図で
ある。

【図２０】図１９の前半部注目系列をさらに分割した状
態を示す図である。

【図２１】図１８から図２０に示すエントロピー符号器
内の符号化プロセスを説明するためのフローチャート
で、符号化メインルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図２２】図１８から図２０に示すエントロピー符号器
内の符号化プロセスを説明するためのフローチャート
で、符号化サブルーチンを示すフローチャートである。

【図２３】本発明の実施の形態で採用するエントロピー
符号器の構成を示すブロック図である。

【図２４】図２３のエントロピー符号器の符号化テーブ
ル部内の符号化テーブルを示す図で、予測ビット長が
「１」の場合のテーブルを示す図である。

【図２５】図２３のエントロピー符号器の符号化テーブ
ル部内の符号化テーブルを示す図で、予測ビット長が
「２」の場合のテーブルを示す図である。

【図２６】図２３のエントロピー符号器の符号化テーブ
ル部内の符号化テーブルを示す図で、予測ビット長が
「４」の場合のテーブルを示す図である。

【図２７】図２３のエントロピー符号器の符号化テーブ
ル部内の符号化テーブルを示す図で、予測ビット長が
「８」の場合のテーブルを示す図である。

【図２８】図２３のエントロピー符号器の状態遷移部内
の状態遷移表を示す図である。

【図２９】本発明の実施の形態で採用するエントロピー
復号器の構成を示すブロック図である。

【図３０】図２９のエントロピー復号器の復号テーブル
部内の復号テーブルを示す図で、予測ビット長が「１」
の場合のテーブルを示す図である。

【図３１】図２９のエントロピー復号器の復号テーブル
部内の復号テーブルを示す図で、予測ビット長が「２」
の場合のテーブルを示す図である。

【図３２】図２９のエントロピー復号器の復号テーブル
部内の復号テーブルを示す図で、予測ビット長が「４」
の場合のテーブルを示す図である。

【図３３】図２９のエントロピー復号器の復号テーブル
部内の復号テーブルを示す図で、予測ビット長が「８」
の場合のテーブルを示す図である。

【図３４】本発明で採用するアルゴリズムを本実施の形
態で示す多値系列データに適用した場合の例を説明する
ための図で、入力シンボルを複数のグループに分けた状
態を示す図である。

【図３５】従来のマルチカラー画像の符号化システムお
よび復号化システムのブロック図である。

【図３６】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３７】従来のパラメータテーブルを示す図である。

【図３８】状態縮退器を有する従来のマルチカラー画像
の符号化システムおよび復号化システムのブロック図で
ある。

【図３９】従来の縮退テーブルの一例を示す図である。

【図４０】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。

【図４１】従来や本発明で使用されるマルチカラー画像
のインデックスを説明するための図である。

【図４２】従来の合成された色順位テーブルの作成原理
を示す説明図で、（Ａ）は各画素の配置関係を示し、
（Ｂ）は各画素のカラーシンボルを示し、（Ｃ）は合成
された色順位テーブル（最新出現表）を示す図である。

【符号の説明】

１符号化システム２動き予測部２ａ判断手段３復号化システム４動き補償部４ａ判断手段７、８インデックス変換部１０ラインバッファ（周辺画素生成手段）１１マルコフモデル作成部（縮退手段）１２、１２ａエントロピー符号器（エントロピー符号
化手段）２０合成部３０ラインバッファ３１マルコフモデル生成部（縮退手段）３２、３２ａエントロピー復号器（エントロピー復号
化手段）３３分離部１００Ａ符号化されるカラー画素データ１００Ｂ復号化されたカラー画素データ２００符号化データ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インデックスコードが付与されたカラー
画素データからなる静止画のフレームを連続させて動画
像を形成する際、符号化対象の着目フレームをそれぞれ
Ｎ×Ｎピクセル（Ｎは４以上の整数）からなる複数のブ
ロックに分割し、その着目フレーム中のブロックが参照
フレーム中のブロックと同一または類似しているとき、
着目フレーム中のブロック位置と参照フレーム中のブロ
ック位置との相対変位を動きベクトルとして動き補償を
行うマルチカラー画像からなる動画像の符号化装置にお
いて、上記動きベクトルを用いるか否かの判断手段を設
け、この判断手段によって両ブロックの対応する位置の
画素が異なる場合の数を算出し、その不一致数が所定数
以下のときには同一または類似のブロックと判断し、動
きベクトルを作成することを特徴とするマルチカラー画
像からなる動画像の符号化装置。
【請求項２】前記ブロックは、ＭＮ×ＭＮピクセル
（Ｍは２以上の整数）からなるより大きなマクロブロッ
クを小ブロック化手段によってＭ×Ｍに分割され、前記
判断手段は、各分割されたブロック毎に前記動きベクト
ルを用いるか否かの判断を行うために、前記参照フレー
ム内の対応するブロックの対応する位置にある画素と当
該ブロックの画素とが異なる場合の数を算出し、その不
一致数が所定数以下のときに同一または類似のブロック
と判断し、上記マクロブロックの動きベクトルを利用し
て前記動き補償を行うようにしたことを特徴とする請求
項１記載のマルチカラー画像からなる動画像の符号化装
置。
【請求項３】前記ブロックを８×８ピクセルからなる
ブロックとし、前記所定数を０〜５の整数値のいずれか
１つとしたことを特徴とする請求項１または２記載のマ
ルチカラー画像からなる動画像の符号化装置。
【請求項４】前記動きベクトルを用いないと判断した
ブロックを、前記着目フレームの符号化時の走査方向と
直角となる方向に拾っていくと共に、着目画素の囲りの
参照画素を利用して当該各ブロック内の各画素を符号化
することを特徴とする請求項１、２または３記載のマル
チカラー画像からなる動画像の符号化装置。
【請求項５】インデックスコードが付与されたカラー
画素データからなる静止画のフレームを連続させて動画
像を形成する際、符号化対象の着目フレームをそれぞれ
Ｎ×Ｎピクセル（Ｎは４以上の整数）からなる複数のブ
ロックに分割し、その着目フレーム中のブロックが参照
フレーム中のブロックと同一または類似しているとき、
着目フレーム中のブロック位置と参照フレーム中のブロ
ック位置との相対変位を動きベクトルとして動き補償を
行うマルチカラー画像からなる動画像の符号化方法にお
いて、上記動きベクトルを用いるか否かの判断工程を設
け、この判断工程によって両ブロックの対応する位置の
画素が異なる場合の数を算出し、その不一致数が所定数
以下のときには同一または類似のブロックと判断するこ
とを特徴とするマルチカラー画像からなる動画像の符号
化方法。
【請求項６】前記ブロックは、ＭＮ×ＭＮピクセル
（Ｍは２以上の整数）からなるより大きなマクロブロッ
クを小ブロック化工程によってＭ×Ｍの数に分割され、
前記判断工程は、各分割されたブロック毎に前記動きベ
クトルを用いるか否かの判断を行うために、前記参照フ
レーム内の対応するブロックの対応する位置にある画素
と当該ブロックの画素とが異なる場合の数を算出し、そ
の不一致数が所定数以下のときに同一または類似のブロ
ックと判断し、上記マクロブロックの動きベクトルを利
用して前記動き補償を行うようにしたことを特徴とする
請求項５記載のマルチカラー画像からなる動画像の符号
化方法。
【請求項７】前記ブロックは、ＭＮ×ＭＮピクセル
（Ｍは２以上の整数）からなるより大きなマクロブロッ
クを小ブロック化工程によってＭ×Ｍの数に分割され、
前記判断工程は、各分割されたブロック毎に前記動きベ
クトルを用いるか否かの判断を行うために、前記参照フ
レーム内の対応するブロックの対応する位置にある画素
と当該ブロックの画素とが異なる場合の数を算出し、そ
の不一致数が所定数以下のときにＮ×Ｎピクセルのブロ
ックについて同一または類似のブロックと判断し、上記
マクロブロックの動きベクトルを利用して前記動き補償
を行うようにしたことを特徴とする請求項５記載のマル
チカラー画像からなる動画像の符号化方法。
【請求項８】前記ブロックを８×８ピクセルからなる
ブロックとし、前記所定数を０〜５の整数値のいずれか
１つとしたことを特徴とする請求項５、６または７記載
のマルチカラー画像からなる動画像の符号化方法。
【請求項９】前記動きベクトルを用いないと判断した
ブロックを、前記着目フレームの符号化時の走査方向と
直角となる方向に拾っていくと共に、前記着目画素の囲
りの参照画素を利用して当該各ブロック内の各画素を符
号化することを特徴とする請求項５，６，７または８記
載のマルチカラー画像からなる動画像の符号化方法。
【請求項１０】入力される対象符号化データをインデ
ックスコードが付与されたカラー画素データに復号する
エントロピー復号化手段と、該カラー画素データからな
る静止画を連続させて動画像を形成する動画像形成手段
とを備え、動画像形成手段は、復号化対象の着目フレー
ムをそれぞれＮ×Ｎピクセル（Ｎは４以上の整数）から
なる複数のブロックに分割し、その着目フレーム中のブ
ロックに関する復号化データ中にそのブロックの相対変
位の方向を示す動きベクトルが存在するとき、参照フレ
ーム中の同一または類似のブロックを利用してそのブロ
ックを復号する動き補償を行うマルチカラー画像からな
る動画像の復号化装置において、上記動きベクトルは、
上記着目フレーム中のブロックと上記参照フレーム中の
対応するブロックの対応する位置の画素が異なる場合の
その不一致数が所定数以下のときに発生させられたもの
であることを特徴とするマルチカラー画像からなる動画
像の復号化装置。
【請求項１１】前記ブロックを、ＭＮ×ＭＮピクセル
（Ｍは２以上の整数）からなるより大きなマクロブロッ
クから小ブロック化手段によってＭ×Ｍの数に分割し、
上記マクロブロックの動きベクトルを利用して上記小さ
な各ブロックを復号するか否か判断する判断手段を有し
ていることを特徴とする請求項１０記載のマルチカラー
画像からなる動画像の復号化装置。
【請求項１２】前記ブロックを、８×８ピクセルから
なるブロックとし、前記所定数を０〜５の整数値のいず
れか１つとしたことを特徴とする請求項１０または１１
記載のマルチカラー画像からなる動画像の復号化装置。
【請求項１３】前記動きベクトルを有しないブロック
を、前記着目フレームの符号化時の走査方向と直角とな
る方向につなぎ合わせて復号すると共にその復号の際、
着目画素の囲りの参照画素を利用して当該動きベクトル
を有さないブロック内の各画素を復号化することを特徴
とする請求項１０、１１または１２記載のマルチカラー
画像からなる動画像の復号化装置。
【請求項１４】入力される対象符号化データをインデ
ックスコードが付与されたカラー画素データに復号する
エントロピー復号化工程と、該カラー画素データからな
る静止画を連続させて動画像を形成する動画像形成工程
とを備え、動画像形成工程は、復号化対象の着目フレー
ムをそれぞれＮ×Ｎピクセル（Ｎは４以上の整数）から
なる複数のブロックに分割し、その着目フレーム中のブ
ロックに関する復号化データ中にそのブロックの相対変
位の方向を示す動きベクトルが存在するとき、参照フレ
ーム中の同一または類似のブロックを利用してそのブロ
ックを復号する動き補償を行うマルチカラー画像からな
る動画像の復号化方法において、上記動きベクトルは、
上記着目フレーム中のブロックと上記参照フレーム中の
対応するブロックの対応する位置の画素が異なる場合の
その不一致数が所定数以下のときに発生させられたもの
であることを特徴とするマルチカラー画像からなる動画
像の復号化方法。
【請求項１５】前記ブロックを、ＭＮ×ＭＮピクセル
（Ｍは２以上の整数）からなるより大きなマクロブロッ
クから小ブロック化工程によってＭ×Ｍの数に分割し、
上記マクロブロックの動きベクトルを利用して上記小さ
な各ブロック復号するか否か判断する判断工程を有して
いることを特徴とする請求項１４記載のマルチカラー画
像からなる動画像の復号化方法。
【請求項１６】前記ブロックを、８×８ピクセルから
なるブロックとし、前記所定数を０〜５の整数値のいず
れか１つとしたことを特徴とする請求項１４または１５
記載のマルチカラー画像からなる動画像の復号化方法。
【請求項１７】前記動きベクトルを有しないブロック
を、前記着目フレームの符号化時の走査方向と直角とな
る方向につなぎ合わせて復号すると共にその復号の際、
着目画素の囲りの参照画素を利用して当該動きベクトル
を有さないブロック内の各画素を復号化することを特徴
とする請求項１４、１５または１６記載のマルチカラー
画像からなる動画像の復号化方法。