JPH11501485A - マルチコードブック可変長デコーダ - Google Patents

マルチコードブック可変長デコーダ

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Abstract

(57)【要約】 複数の可変長コードワードを含有する入力ビット流を復号するためのマルチコードブック可変長デコーダが、複数の個別可変長デコーダとコントローラとを有している。各前記個別可変長デコーダは、前記入力ビット流を受信し、各々異なる自身に関連するコードブックに応じて該入力ビット流を復号する。前記コントローラは、前記入力ビット流を受信し、該入力ビット流に含まれる各順次のコードワードに対して、前記複数の個別可変長デコーダから該コードワードを復号するために適切なデコーダを選択する。各前記個別可変長デコーダは、選択された場合、能動復号モードで動作し、前記ビット流に含まれる現在のコードワードの終端を検出するまで該入力ビット流の各順次のビットを復号し、選択されない場合、受動復号モードで動作し、前記入力ビット流に含まれる自身のコードブックに属する次のコードワードの初期ビットであるかのように該入力ビット流の各順次のビットを予め復号する。

Description

【発明の詳細な説明】 マルチコードブック可変長デコーダ 技術分野 本発明は、概ね、可変長デコーダに関し、とりわけ、新規のマルチコードブッ ク可変長デコーダに関する。 背景技術 可変長デコーダ(VLD)は、可変長のワードからなる統計的に符号化されたビッ ト流を復号するためにデジタル通信分野で広く使用されている。ディジタル的に 圧縮された映像(例えば、ディジタルビデオ)の送信等のいくつかの用途におい ては、多数のマルチプル符号化テーブルまたは“(複数の)コードブック”が、 符号化効率が最適になるように、種々の形式のデータを復号するために使用され る。種々の関連するコードブックに応じて符号化される種々の形式の可変長ワー ドからなるビット流を復号するために、多数のコードブックを使用する可変長デ コーダを使用することが必要である。このような可変長デコーダは、“マルチコ ードブック可変長デコーダ(multi-code-book VLD)”として参照される。 一般に、マルチコードブック可変長デコーダは、デコーダとして及び未来コー ドブック予測器として同時に機能できなければならない。これに関し、通信プロ トコルは、通常、現在利用可能な復号結果に基づいて適切な未来コードブックを 選択するように構築されている。ディジタル的に圧縮されたビデオの送信に関す るMPEGプロトコルは、このようなプロトコルの一例である。 マルチコードブック可変長デコーダの性能は、動作速度の見地からしばしば述 べられる。例えばディジタル的に圧縮されたビデオの送信等の多くの用途におい ては通信プロトコル及び符号化テーブルの複雑さが与えられているため、マルチ コードブック可変長デコーダは、通常、各々自身のコードブックを持つ複数の別 個の可変長デコーダに分割されて実施される。このようにデコーダを分割した場 合、概して、マルチコードブック可変長デコーダの動作速度はより遅い。復号さ れるべき到来ビット流内の各コードワードに対して適切な可変長デコーダを選択 するための非同期的な解決策では、概して、マルチコードブック可変長デコーダ の動作が満足のいく結果にならない。適切な可変長デコーダを選択するための同 期的すなわちパイプラインされた解決策によれば、概して、マルチコードブック 可変長デコーダの動作性能はより信頼性があり高速である。しかしながら、この ような同期的すなわちパイプラインされた解決策は、付加的なシステム要求、す なわち、ビットがスキップされる問題、すなわち、マルチコードブック可変長デ コーダの決定待ち時間(decision latency)に起因するビットが復号されない問題 を解消するために到来ビット流のバッファリングの要求を課す。この決定待ち時 間は、最新の復号コードワードの終端を検出するために、及びマルチコードブッ ク可変長デコーダの複数の可変長デコーダのどれが復号されるべきビット流内の 次のコードワードに対して適切な可変長デコーダであるか決定するために必要と される時間に起因する。決定待ち時間の期間は、前記最新の復号コードワードの 最終ビットが復号された時刻と、前記適切な可変長デコーダが活性化し前記次の コードワードの復号を開始した時刻との間の期間である。 パイプラインされたマルチコードブック可変長デコーダに関連する上述の問題 を、第1図を参照して述べる。さらにとりわけ、パイプラインされたマルチコー ドブック可変長デコーダ(図示せず)は、到来ビット流内に含まれる現在のコー ドワードnを復号し、次いで、該到来ビット流内に含まれる次のコードワードn +1を復号するように機能する。パイプラインされたマルチコードブック可変長 デコーダの個別可変長デコーダは、前記現在のコードワードnの最終ビット“2 0”が復号されたことを検出し、該検出に応答してワードnのワード終端パルス EWを生成する。このパルスの継続時間は、一クロックサイクルである。この期 間、動作通信プロトコルに応じて及びこのクロックサイクル時に利用可能になっ ている復号結果に基づいて並びに過去の復号結果に基づいて、システムコントロ ーラ(図示せず)が、マルチコードブック可変長デコーダのどの個別可変長デコ ーダが次のコードワードn+1を復号するために適切な可変長デコーダであるか 決定し、該次のコードワードn+1を復号するためにこれら個別可変長デコーダ から適切な可変長デコーダを選択する(活性化させる)ためのVLDn+1選択 決定パルスSDを出力する。 前記システムコントローラがどの個別可変長デコーダが前記次のコードワード n+1を復号するために適切な可変長デコーダであるか決定し、この適切な可変 長デコーダを選択する(活性化させる)ために前記VLDn+1選択決定パルス SDを出力するために必要とされる時間は、該VLDn+1選択決定パルスSD の立ち上がりエッジと前記ワードnのワード終端パルスEWの立ち下がりエッジ とが一致して示されるように、シングルクロックサイクル(すなわち、ワードn のワード終端パルスEWの継続時間)である。このシングルビットクロックサイ クルは、前記次のコードワードn+1の第1ビット“1”を復号するためのビッ トクロックサイクルに対応し、“決定待ち時間期間(decision latency interval (DLI))”として参照される。 前記選択された(適切な)可変長デコーダは、前記選択決定パルスSDに応答 して活性化し、次のビットクロックサイクルの開始時に前記次のコードワードn +1の復号を開始する、すなわち、該次のコードワードn+1の第2ビット“2 ”から始まる。このように、容易に理解されるように、前記次のコードワードn +1の第1ビット“1”はスキップされる、すなわち、復号されない。この問題 を解消するために、前記システムコントローラは、この決定待ち時間期間DLI の間に前記次のコードワードn+1のビット“1”を復号することを禁じる信号 を生成しなければならない。これは、処理スピードの減少のみならず、マルチコ ードブック可変長デコーダの前に前記到来ビット流が部分的に失われることのな いように十分なサイズのメモリバッファを必要とする。 前述に基づいて、当該技術分野において、現在利用可能であるパイプラインさ れたマルチコードブック可変長デコーダの上述の欠点及び短所を克服するような 完全にパイプラインされたマルチコードブック可変長デコーダに対する必要性が 現在存在していることが理解されよう。本発明は、この必要性を満たしている。 発明の開示 本発明は、複数の可変長コードワードを含有する入力ビット流を復号するため のマルチコードブック可変長デコーダに関する。このマルチコードブック可変長 デコーダは、複数の個別可変長デコーダ及びコントローラを有している。これら 個別可変長デコーダは各々、前記入力ビット流を受信し、各々異なる自身に関連 するコードブックに応じて該入力ビット流を復号する。前記コントローラは、前 記入力ビット流を受信し、該入力ビット流内に含まれる各順次のコードワード各 々に対して、該コードワードを復号するために前記複数の個別可変長デコーダか ら適切なデコーダを選択する。 各前記個別可変長デコーダは、選択された場合、能動復号モードで動作し、前 記入力ビット流内に含まれる現在のコードワードの終端を検出するまで該入力ビ ット流の各順次のビットを復号し、選択されない場合、受動復号モードで動作し 、自身のコードブックに属する前記入力ビット流内に含まれる次のコードワード の初期ビットであるかのように該入力ビット流の各順次のビットを予め復号する 。 各前記個別可変長デコーダは、選択された場合、前記現在のコードワードの終 端の検出に基づきワード終端信号を生成する。前記コントローラは、この個別可 変長デコーダにより生成されたワード終端信号を受信し、該ワード終端信号に応 答して、前記個別可変長デコーダのどのデコーダが、規定の通信プロトコル(例 えば、MPEG)に応じ、過去に復号されたコードワードに基づいて、前記次の コードワードを復号するために適切なデコーダであるか決定する。各前記個別可 変長デコーダはまた、選択された場合、自身の出力において復号ワードも生成す る。 前記個別可変長デコーダにより生成された前記復号ワードは、自身の出力にお いて復号ワード流を生成するマルチプレクサにより多重される。前記コントロー ラは、過去に復号されたコードワードに基づいて且つ前記規定の通信プロトコル に応じて、前記入力ビット流内に含まれる各順次のコードワードの形式を決定し 、この決定に基づいて、前記個別可変長デコーダのどのデコーダが適切なデコー ダであるかどうか決定する。このように、前記個別可変長デコーダの動作は、完 全にパイプラインされ、ゆえに、前記コントローラの決定待ち時間を補償するた めの入力バッファは必要ない。 前記入力ビット流内に含まれる各順次のコードワードに対して、前記複数の個 別可変長デコーダの適切な一つのみが選択され、これら個別可変長デコーダの残 りは、選択されない。これにより、前記複数の個別可変長デコーダの適切な選択 デコーダは、能動復号モードで動作し、残りの非選択デコーダは、受動復号モー ドで動作する。各前記個別可変長デコーダは、自身に関連する複数の初状態と自 身に関連する複数のその後の状態とを有している。各前記個別可変長デコーダは 、前記受動復号モードで動作する場合、前記入力ビット流の現在のビットの値に 応じて自身の関連する初状態間を分岐していく。各前記個別可変長デコーダは、 前記コントローラによる選択に応答して、前記受動復号モードから前記能動復号 モードに切り替わり、これにより、該デコーダは、当該適切に確立された初状態 から、自身の関連するその後の状態の適切な状態に分岐していく。このように、 各前記個別可変長デコーダは、前記コントローラによる選択に応答して、前記入 力ビット流内に含まれる前記次のコードワードの第1ビットを既に予め復号する ことになる。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの及び種々の他の特長及び利点が、以下の図面と共に以下の詳 細な説明からより明らかに理解されるであろう。 第1図は、復号されるべきビット流内の現在のコードワードの終端を検出しそ の次のコードワードに対して適切な可変長デコーダを選択する際のマルチコード ブック可変長デコーダの決定待ち時間に起因するビットがスキップされる問題を 図示するタイミング図である。 第2図は、本発明の好ましい実施例に応じて構成された完全にパイプラインさ れたマルチコードブック可変長デコーダのブロック図である。 第3図は、第2図に表された本発明の完全にパイプラインされたマルチコード ブック可変長デコーダにより実行される復号動作を図示する状態図である。 発明を実施するための最良の形態 第2図を参照して、本発明の好ましい実施例により構築されているマルチコー ドブック可変長デコーダ20を説明する。見て分かるように、マルチコードブッ ク可変長デコーダ20は、VLD1〜VLDnで示される複数のn個の個別可変 長デコーダに分割され、各可変長デコーダは、各々関連するコードブックを有し ている。これら個別デコーダVLD1〜VLDnは、入力ビット流内に含まれる 順次のコードワードの終端を検出し、各順次のコードワードを復号するためにこ れら可変長デコーダから適切なデコーダを選択する可変長デコーダ予測器及び通 信プロトコルコントローラ22により制御される。一般的に、この可変長デコー ダ予測器及び通信プロトコルコントローラ22は、第1図に図示され前述したよ うに、パイプラインされた形態で、ワード終端パルスEWを個別デコーダVLD 1〜VLDnから入力し、選択決定パルスSDを出力する。個別デコーダVLD 1〜VLDnにより出力された復号ワードは、復号ワード流を出力するシステム マルチプレクサ24により多重される。前記コントローラと前記個別デコーダV LD1〜VLDnとシステムマルチプレクサ24との間のデータ交換は、当業者 にとって容易に明らかなように、システムコントローラバス26を介して遂行さ れる。 ここで第3図を追加的に参照して、本発明の好ましい実施例のマルチコードブ ック可変長デコーダ20の動作を述べる。さらにとりわけ、コントローラ20は 、前記入力ビット流を監視し、動作通信プロトコル(例えば、MPEG)に基づ いて、該入力ビット流内に含まれる順次のコードワード各々の形式を決定する。 この決定に基づいて、コントローラ20は、この決定された形式の現在のコード ワードを復号するために個別デコーダVLD1〜VLDnからの適切なデコーダ を選択する(活性化させる)ための選択デコーダコマンド(選択VLD1... VLDn)を出力する。これに関し、個別デコーダVLD1〜VLDnの各々は 、各々異なる自身に関連する形式のコードワードを復号するために各々異なる自 身に関連するコードブックを利用する。 一般的に、個別デコーダVLD1〜VLDnから選択されたデコーダは、能動 復号モードで動作し、現在のコードワードの終端を発見するまで、自身のコード ブックに応じて入力ビット流を復号する。個別デコーダVLD1〜VLDnの残 りの選択されていない各デコーダは、受動復号モードで動作し、自身のコードブ ックに応じたコードブックの始端であるかのように入力ビット流の各ビットを復 号する。個別デコーダVLD1〜VLDnの選択されない各デコーダは、選択さ れるまで一段だけ先に進む、(第3図において丸1で示される)複数の初状態(e ntry states)の間を分岐していく。個別デコーダVLD1〜VLDnの選択され ていないあるデコーダVLDiが、前記コントローラ22により出力されるパイ プラインされた選択デコーダコマンド(選択VLDi)に応答して選択された( 活性化された)場合、該デコーダの動作は、能動復号モードに切替えられ、当該 入力ビット流内に含まれる次のコードワードを復号し、これら個別デコーダVL D1〜VLDnの過去に選択されていたデコーダは、上述の受動復号モードに切 替えられる。 前記個別デコーダVLD1〜VLDnの選択されていないあるデコーダVLD iが選択され、該デコーダの動作が受動復号モードから能動復号モードに切替え られた場合、該デコーダは、受動復号モードで適切に確立された自身の現在の初 状態から、(第3図において丸2で示される)自身の第2の状態の適切な状態に 、続けて、最終状態が第3図において丸Lで示されている、複数の後続する状態 の適切な状態に順次分岐する。このように、各個別デコーダVLD1〜VLDn は、選択された場合、能動復号モードで動作し、現在のコードワードの終端を発 見するまで自身のコードブックに応じて入力ビット流を復号する。その最終状態 において、選択されたデコーダは、(第1図においてワード終端パルスEWに対 応する)“ワード終端発見”信号を生成し、この信号に対応して、コントローラ 22は、過去に復号されたコードワードに基づいて及び動作通信プロトコルに応 じて、どの個別デコーダVLD1〜VLDnが入力ビット流内に含まれる次のコ ードワードを復号するために適切なデコーダであるかを決定する。 これに関し、前記選択されたデコーダは、コントローラ20から遅延される( パイプラインされた)選択デコーダコマンド(選択VLDi)を受信するまでに 前記次のコードワードの第1ビットを予め既に復号しているため、該次のコード ワードの第1ビットは、上述した現在利用可能なパイプラインされたマルチコー ドブック可変長デコーダであったように、スキップされない。このように、本発 明の完全にパイプラインされたマルチコードブック可変長デコーダ20は、マル チコードブック可変長デコーダ20の前に入力ビット流内に含まれるデータが欠 けることを防止するための入力バッファの必要性を排除する。 これに関し、本発明のマルチコードブック可変長デコーダ20の構成は、個別 デコーダVLD1〜VLDn間の“シームレス(seamless)”スイッチングを可能 にする。このような“シームレス”スイッチングは、マルチコードブック可変長 デコーダ20により復号される各コードワードに対して、該マルチコードブック 可変長デコーダ20の全ての個別デコーダVLD1〜VLDnが各々の状態に無 関係に、すなわち、選択されているか選択されていないかに関わらず復号処理に 動的に含まれる事実により達成される。 第3図に図示される例において、第1のコードワードは、デコーダVLD3に より復号され、第2のコードワードは、デコーダVLD1により復号され、第3 のコードワードは、デコーダVLD2により復号される。容易に見て分かるよう に、デコーダVLD3が第1のコードワードを復号する際、該デコーダは、能動 復号モードにあり、このモードの間、該デコーダは、自身のコードブックに応じ て、該第1のコードワードの各順次のビットを復号するために自身の第1状態“ 1”から自身の最終状態“L”に進む。デコーダVLD3が能動復号モードで第 1のコードワードを復号する一方、選択されていない他のデコーダVLD1及び VLD2は、受動復号モードにあり、このモードの間、これらデコーダは、一段 だけ先に進む、各々関連する初状態“1”の間を分岐し、これにより、各々自身 の関連するコードブックに属するコードワードの始端であるかのように入力ビッ ト流の各ビットを復号する。 デコーダVLD3が、(自身の最終状態“L”において)第1のコードワード の最終ビットの復号を終了した場合、該デコーダは、“ワード終端発見”信号を 生成し、この信号に応答して、コントローラ22は、決定“D”をなし、第2の コードワードを復号するためにデコーダVLD1を選択(活性化)する。デコー ダVLD3に対する処理フローシーケンスの最終状態“L”とデコーダVLD1 の3つの初状態“1”との間で接続される強調矢印線及びデコーダVLD3の処 理フローシーケンスの最終状態“L”と後続の決定状態シンボル“D”との間の 空間により示されるように、第2のコードワードの第1ビットは、デコーダVL D1により、該デコーダVLD1が第2のコードワードの復号を開始するために 選択(活性化)されるまでに予め既に復号されている。 デコーダVLD1が、能動復号モードで第2のコードワードを複合する際、選 択されない他のデコーダVLD2及びVLD3は、受動復号モードにあり、この モードの間、これらデコーダは、一段だけ先に進む、各々関連する初状態“1” の間を分岐し、これにより、各々自身の関連するコードブックに属するコードワ ードの始端であるかのように入力ビット流の各ビットを復号する。 デコーダVLD1が、(自身の最終状態“L”において)第2のコードワード の最終ビットの復号を終了した場合、該デコーダは、“ワード終端発見”信号を 生成し、この信号に応答して、コントローラ22は、決定“D”をなし、第3の コードワードを復号するためにデコーダVLD2を選択(活性化)する。デコー ダVLD1に対する処理フローシーケンスの最終状態“L”とデコーダVLD2 の3つの初状態“1”との間で接続される強調矢印線及びデコーダVLD1の処 理フローシーケンスの最終状態“L”と後続の決定状態シンボル“D”との間の 空間により示されるように、第3のコードワードの第1ビットは、デコーダVL D2により、該デコーダVLD2が自身のコードブックに応じて該第3のコード ワードの復号を開始すべく選択(活性化)されるまでに予め既に復号されている 。 デコーダVLD2が、能動復号モードで第3のコードワードを複合する際、選 択されない他のデコーダVLD1及びVLD3は、受動復号モードにあり、この モードの間、これらデコーダは、一段だけ先に進む、各々関連する初状態“1” の間に分岐し、一段だけ先に進んでいき、これにより、各々自身の関連するコー ドブックに属するコードワードの始端であるかのように入力ビット流の各ビット を復号する。 前記入力ビット流内に含まれる第1、第2及び第3のコードワードを復号する ための上述した基本処理シーケンスは、該入力ビット流内に含まれる順次のコー ドワード各々に対して繰返される。 前述に基づいて、本発明の完全にパイプラインされたマルチコードブック可変 長デコーダが、現在利用可能なパイプラインされたマルチコードブック可変長デ コーダの欠点及び短所を克服し、さらにいくつかの重要な利点を提供することが 理解されるであろう。 よりとりわけ、(“サブデコーダ”としても参照される)個別デコーダVLD 1〜VLDnの選択されていない全てのデコーダが入力ビット流を一段毎受動的 に予め復号することにより、全体的なシステムの復号処理が遮断されることなく 、これにより、復号処理を完全にパイプラインすることができる。優れた速度性 能がこの真のパイプライン化の結果達成され、これにより、本発明のマルチコー ドブック可変長デコーダがリアルタイムで100%のシステム処理能力を管理す ることができるため、一方では、より高速の復号クロックレートを使用可能にし 、他方では、選択決定が遅れる問題を管理するために復号処理を遅くする必要性 をなくし、さらに、マルチコードブック可変長デコーダの前の大入力バッファの 必要性をなくしている。 本発明の好ましい実施例が先に詳細に述べられたが、当業者にとっては明らか であろうここで教授された基本的な発明コンセプトの多くの変形及び/または修 正が、付加された請求項に規定されるように、本発明の精神及び範囲内に属する であろう。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.複数の可変長コードワードを含有する入力ビット流を復号するためのマルチ コードブック可変長デコーダであって、該デコーダは、 各々前記入力ビット流を受信し、各々異なる自身に関連するコードブックに応 じて該入力ビット流を復号する複数の個別可変長デコーダと、 前記入力ビット流を受信し、該入力ビット流内に含まれる各順次のコードワー ド各々に対して、該コードワードを復号するために前記複数の個別可変長デコー ダから適切なデコーダを選択するコントローラとを有し、 各前記個別可変長デコーダは、選択された場合、能動復号モードで動作し、前 記入力ビット流内に含まれる現在のコードワードの終端を検出するまで該入力ビ ット流の各順次のビットを復号し、選択されない場合、受動復号モードで動作し 、前記入力ビット流内に含まれる次のコードワードの初期ビットであるかのよう に該入力ビット流の各順次のビットを予め復号することを特徴とするマルチコー ドブック可変長デコーダ。 2.請求項1に記載のマルチコードブック可変長デコーダにおいて、 各前記個別可変長デコーダは、選択された場合、前記現在のコードワードの終 端の検出に基づきワード終端信号を生成し、前記コントローラは、該ワード終端 信号を受信し、該ワード終端信号に応答して、前記個別可変長デコーダのどのデ コーダが、規定の通信プロトコルに応じ、過去に復号されたコードワードに基づ いて、前記次のコードワードを復号するために適切なデコーダであるかを決定す ることを特徴とするマルチコードブック可変長デコーダ。 3.請求項1に記載のマルチコードブック可変長デコーダにおいて、 各前記個別可変長デコーダは、選択された場合、自身の出力において復号ワー ドを生成することを特徴とするマルチコードブック可変長デコーダ。 4.請求項3に記載のマルチコードブック可変長デコーダにおいて、 当該マルチコードブック可変長デコーダは、さらに、前記個別可変長デコーダ により生成された前記復号ワードを多重し、自身の出力において復号ワード流を 生成するマルチプレクサを有することを特徴とするマルチコードブック可変長デ コーダ。 5.請求項1に記載のマルチコードブック可変長デコーダにおいて、 各前記個別可変長デコーダは、自身に関連する複数の初状態と自身に関連する 複数のその後の状態とを有し、 各前記個別可変長デコーダは、前記受動復号モードで動作する場合、前記入力 ビット流の現在のビットの値に応じて自身の関連する初状態間を分岐していくこ とを特徴とするマルチコードブック可変長デコーダ。 6.請求項5に記載のマルチコードブック可変長デコーダにおいて、 各前記個別可変長デコーダは、前記コントローラによる選択に応答して、前記 受動復号モードから前記能動復号モードに切り替わり、これにより、該デコーダ は、自身の関連するその後の状態の適切な状態に分岐していくことを特徴とする マルチコードブック可変長デコーダ。 7.請求項2に記載のマルチコードブック可変長デコーダにおいて、 前記規定の通信プロトコルはMPEGプロトコルであることを特徴とするマル チコードブック可変長デコーダ。 8.請求項1に記載のマルチコードブック可変長デコーダにおいて、 前記コントローラは、前記個別可変長デコーダの完全にパイプラインされた 動作を提供するように当該マルチコードブック可変長デコーダの全体の復号動作 を制御し、ゆえに、前記入力ビット流内に含まれる各順次のコードワードを複合 化するために前記複数の個別可変長デコーダから適切なデコーダを選択する際に 前記コントローラの決定待ち時間を補償するための入力バッファが必要ないこと を特徴とするマルチコードブック可変長デコーダ。
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