(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための方法であって、
前記画像（Ｉ）は複数の画像領域（ＭＢ）に分割されており、それぞれの画像領域（ＭＢ）のシンボル（Ｓ）が一つ又は複数の確率モデルに基づくエントロピーエンコーディングを用いてエンコーディングされ、前記一つ又は複数の確率モデルは画像領域（ＭＢ）において発生するシンボル（Ｓ）の頻度を考慮する、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための方法において、
一つのエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）における前記エントロピーエンコーディングが複数の並行なエンコーディング分岐（１，２，３）において行われるように、前記画像領域（ＭＢ）を前記エンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）において処理し、但し、それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）において一つの画像領域（ＭＢ）を確率モデルのセットに基づきエンコーディングし、前記確率モデルのセットに関する頻度を、前記画像領域をエンコーディングする際に、前記画像領域（ＭＢ）において発生する前記シンボル（Ｓ）に基づき適応させ、
各エンコーディング分岐（１，２，３）におけるエンコーディングのために使用される前記確率モデルのセットは、全てのエンコーディング分岐（１，２，３）の前記画像領域（ＭＢ）におけるシンボル（Ｓ）の頻度を考慮し、且つ、全てのエンコーディング分岐（１，２，３）に対して有効である確率モデルの共通のセットに基づくものであり、
前記確率モデルの共通のセットを、所定の時間間隔を置いて、時間的に先行する少なくとも一つのエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）において適応された頻度に基づき更新する、但し、それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）における画像領域（ＭＢ）のエンコーディング後に、前記それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）に対応付けられている確率モデルの中間セットに前記適応された頻度を一時的に記憶し、前記確率モデルの共通のセットが更新されるまで、一時的に記憶されている確率モデルの一つ又は複数の中間セットを、前記確率モデルの共通のセットと組み合わせて、前記それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）における前記エントロピーエンコーディングに使用することを特徴とする、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための方法。
【請求項２】
前記確率モデルの共通のセットの前記更新を、時間的に連続して更新が行われる際に種々のエンコーディング分岐（１，２，３）の前記適応された頻度が考慮されるように順番に実施する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記確率モデルの共通のセットの前記更新を、所定の同期時点（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）において実施し、該同期時点においては前記確率モデルの共通のセットを、少なくとも一つの先行するエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）の全てのエンコーディング分岐（１，２，３）の前記適応された頻度に基づいて更新する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記確率モデルの共通のセットの前記更新を、少なくとも一時的に、時間的に直前のエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）において適応された頻度に基づき実施する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
前記確率モデルの共通のセットの前記更新を、少なくとも一時的に、時間的に直前のものではないエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）において適応された頻度に基づき実施する、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
それぞれの画像領域（ＭＢ）の前記エントロピーエンコーディングはＶＬＣエンコーディング及び／又は算術エンコーディングである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記画像（Ｉ）における前記画像領域（ＭＢ）の行毎又は列毎の経過に従い連続している画像領域（ＭＢ）によって一つのエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）が形成されるように前記エンコーディング分岐（１，２，３）は構成されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記画像（Ｉ）における前記画像領域（ＭＢ）のジグザグ状の経過に従い連続している画像領域（ＭＢ）によって一つのエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）が形成されるように前記エンコーディング分岐（１，２，３）は構成されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記画像（Ｉ）を、別個にエントロピーエンコーディングされる複数の画像部分に分割する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記画像部分を少なくとも一時的に複数の画像部分間の関係性を考慮せずにエンコーディングする、及び／又は、少なくとも一時的に複数の画像部分間の関係性を考慮してエンコーディングする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
画像領域（ＭＢ）の変換及び量子化によって、ディジタル化された画像の前記シーケンスから前記シンボル（Ｓ）を生成する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
標準Ｈ．２６４に基づき、ディジタル化された画像の前記シーケンスから前記シンボルを生成する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスから、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法を用いてエンコーディングされたシンボル（Ｓ’）をデコーディングするための方法であって、
前記画像（Ｉ）は複数の画像領域（ＭＢ）に分割されており、それぞれの画像領域（ＭＢ）のシンボル（Ｓ）が一つ又は複数の確率モデルに基づく、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のエントロピーエンコーディングを用いてエンコーディングされたものであり、前記一つ又は複数の確率モデルは画像領域（ＭＢ）において発生するシンボル（Ｓ）の頻度を考慮する、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからエンコーディングされたシンボルをデコーディングするための方法において、
一つのデコーディングサイクル（ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３）におけるエントロピーデコーディングが複数の並行なデコーディング分岐（１’，２’，３’）において行われるように、エンコーディングされた画像領域（ＭＢ’）を前記デコーディングサイクル（ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３）において処理し、但し、それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）において一つのエンコーディングされた画像領域（ＭＢ’）を確率モデルのセットに基づきデコーディングし、前記確率モデルのセットに関する頻度を、前記エンコーディングされた画像領域（ＭＢ’）をデコーディングする際に、デコーディングされた画像領域（ＭＢ’）において発生するシンボル（Ｓ）に基づき適応させ、
各デコーディング分岐（１’，２’，３’）においてデコーディングのために使用される前記確率モデルのセットは、全てのデコーディング分岐（１’，２’，３’）の前記デコーディングされた画像領域（ＭＢ）におけるシンボル（Ｓ）の頻度を考慮し、且つ、全てのデコーディング分岐に対して有効である確率モデルの共通のセットに基づくものであり、
前記確率モデルの共通のセットを、所定の時間間隔を置いて、時間的に先行する少なくとも一つのデコーディングサイクル（ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３）において適応された頻度に基づき更新する、但し、それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）における画像領域（ＭＢ’）のデコーディング後に、前記それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）に対応付けられている確率モデルの中間セットに前記適応された頻度を一時的に記憶し、前記確率モデルの共通のセットが更新されるまで、一時的に記憶されている確率モデルの一つ又は複数の中間セットを、前記確率モデルの共通のセットと組み合わせて、前記それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）における前記エントロピーデコーディングに使用することを特徴とする、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからエンコーディングされたシンボルをデコーディングするための方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法を用いて、ディジタル化された画像の前記シーケンスからシンボル（Ｓ）をエンコーディングし、
エンコーディングされた前記シンボル（Ｓ’）を、請求項１３に記載の方法を用いてデコーディングすることを特徴とする、ディジタル化された画像のシーケンスをエンコーディング及びデコーディングするための方法。
【請求項１５】
ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための装置であって、
前記画像（Ｉ）は複数の画像領域（ＭＢ）に分割されており、それぞれの画像領域（ＭＢ）の前記シンボル（Ｓ）が前記装置によって、一つ又は複数の確率モデルに基づくエントロピーエンコーディングを用いてエンコーディングされ、前記一つ又は複数の確率モデルは画像領域（ＭＢ）において発生するシンボル（Ｓ）の頻度を考慮する、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための装置において、
前記装置は処理ユニット（ＥＣ）を有しており、該処理ユニット（ＥＣ）は、
（ａ）  一つのエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）において前記エントロピーエンコーディングが複数の並行なエンコーディング分岐（１，２，３）において行われるように、前記画像領域（ＭＢ）をエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）に分割するための手段（１００）；
（ｂ）  複数のエンコーディング手段；但し、各エンコーディング手段（１０１，１０２，１０３）は、それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）において一つの画像領域（ＭＢ）が確率モデルのセットに基づきエンコーディングされるように、それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）のエントロピーエンコーディングに使用され、前記各エンコーディング手段（１０１，１０２，１０３）は、
（ｂ１）  前記画像領域をエンコーディングする際に確率モデルのセットに関する頻度を前記画像領域（ＭＢ）において発生するシンボル（Ｓ）に基づき適応させるための適応手段（１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ）と、
（ｂ２）  それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）においてエンコーディングのために使用される確率モデルのセットが、全てのエンコーディング分岐（１，２，３）の前記画像領域（ＭＢ）におけるシンボル（Ｓ）の頻度を考慮する、確率モデルの全てのエンコーディング分岐（１，２，３）に対して有効な確率モデルの共通のセットを基礎とするように、共通の確率モデルを処理するための手段（１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ）とを含んでおり、
（ｃ）  所定の時間間隔を置いて、時間的に先行する少なくとも一つのエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）において適応された頻度に基づき前記確率モデルの共通のセットを更新する、但し、それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）における画像領域（ＭＢ）のエンコーディング後に、前記それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）に対応付けられている確率モデルの中間セットに前記適応された頻度を一時的に記憶し、前記確率モデルの共通のセットが更新されるまで、一時的に記憶されている確率モデルの一つ又は複数の中間セットを、前記確率モデルの共通のセットと組み合わせて、前記それぞれのエンコーディング分岐（１，２，３）における前記エントロピーエンコーディングに使用するための手段（１０４）；
を含んでいることを特徴とする、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための装置。
【請求項１６】
前記装置（ＣＯＤ）は、前記確率モデルの共通のセットの前記更新を、時間的に連続して更新が行われる際に種々のエンコーディング分岐（１，２，３）の前記適応された頻度が考慮されるように順番に実施する手段を含んでいる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置（ＣＯＤ）は、前記確率モデルの共通のセットの前記更新を、所定の同期時点（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）において実施し、該同期時点においては前記確率モデルの共通のセットを、少なくとも一つの先行するエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）の全てのエンコーディング分岐（１，２，３）の前記適応された頻度に基づいて更新する手段を含んでいる、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置（ＣＯＤ）は、前記確率モデルの共通のセットの前記更新を、少なくとも一時的に、時間的に直前のエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）において適応された頻度に基づき実施する手段を含んでいる、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記装置（ＣＯＤ）は、前記確率モデルの共通のセットの前記更新を、少なくとも一時的に、時間的に直前のものではないエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）において適応された頻度に基づき実施する手段を含んでいる、請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項２０】
それぞれの画像領域（ＭＢ）の前記エントロピーエンコーディングはＶＬＣエンコーディング及び／又は算術エンコーディングである、請求項１５乃至１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記画像（Ｉ）における前記画像領域（ＭＢ）の行毎又は列毎の経過に従い連続している画像領域（ＭＢ）によって一つのエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）が形成されるように前記エンコーディング分岐（１，２，３）は構成されている、請求項１５乃至２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記画像（Ｉ）における前記画像領域（ＭＢ）のジグザグ状の経過に従い連続している画像領域（ＭＢ）によって一つのエンコーディングサイクル（ＣＣ，ＣＣ１，ＣＣ２，．．．，ＣＣ５）が形成されるように前記エンコーディング分岐（１，２，３）は構成されている、請求項１５乃至２１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２３】
前記装置（ＣＯＤ）は、前記画像（Ｉ）を、別個にエントロピーエンコーディングされる複数の画像部分に分割する手段を含んでいる、請求項１５乃至２２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２４】
前記装置（ＣＯＤ）は、前記画像部分を少なくとも一時的に複数の画像部分間の関係性を考慮せずにエンコーディングする、及び／又は、少なくとも一時的に複数の画像部分間の関係性を考慮してエンコーディングする手段を含んでいる、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記装置（ＣＯＤ）は、画像領域（ＭＢ）の変換及び量子化によって、ディジタル化された画像の前記シーケンスから前記シンボル（Ｓ）を生成する手段を含んでいる、請求項１５乃至２４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記装置（ＣＯＤ）は、標準Ｈ．２６４に基づき、ディジタル化された画像の前記シーケンスから前記シンボルを生成する手段を備えている、請求項１５乃至２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２７】
ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからエンコーディングされたシンボル（Ｓ’）をデコーディングするための装置であって、
前記画像（Ｉ）は複数の画像領域（ＭＢ）に分割されており、それぞれの画像領域（ＭＢ）のシンボル（Ｓ）が請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のエントロピーエンコーディングを用いてエンコーディングされたものであり、エントロピーデコーディング（ＥＤ）は一つ又は複数の確率モデルを基礎としており、前記一つ又は複数の確率モデルはデコーディングされた画像領域（ＭＢ）において発生するシンボル（Ｓ）の頻度を考慮する、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからエンコーディングされたシンボル（Ｓ’）をデコーディングするための装置において、
前記装置は処理ユニット（ＥＤ）を有しており、該処理ユニット（ＥＤ）は、
（ａ）  一つのデコーディングサイクル（ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３）におけるエントロピーデコーディングが複数の並行なデコーディング分岐（１’，２’，３’）において行われるように、エンコーディングされた画像領域（ＭＢ’）をデコーディングサイクル（ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３）に分割するための手段（２００）；
（ｂ）  複数のデコーディング手段；但し、各デコーディング手段（２０１，２０２，２０３）は、それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）において一つのエンコーディングされた画像領域（ＭＢ’）が確率モデルのセットに基づきデコーディングされるように、それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）のエントロピーエンコーディングに使用され、前記各デコーディング手段（２０１，２０２，２０３）は、
（ｂ１）  前記エンコーディングされた画像領域（ＭＢ’）をデコーディングする際に確率モデルのセットに関する頻度をデコーディングされた画像領域（ＭＢ’）において発生するシンボル（Ｓ）に基づき適応させるための適応手段（２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ）と、
（ｂ２）  それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）においてデコーディングのために使用される確率モデルのセットが、全てのデコーディング分岐（１’，２’，３’）の前記デコーディングされた画像領域（ＭＢ’）におけるシンボル（Ｓ）の頻度を考慮する、確率モデルの全てのデコーディング分岐に対して有効な共通のセットを基礎とするように、共通の確率モデルを処理するための手段（２０１ｂ，２０２ｂ，２０３ｂ）とを含んでおり、
（ｃ）  所定の時間間隔を置いて、時間的に先行する少なくとも一つのデコーディングサイクル（ＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３）において適応された頻度に基づき前記確率モデルの共通のセットを更新する、但し、それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）における画像領域（ＭＢ’）のデコーディング後に、前記それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）に対応付けられている確率モデルの中間セットに前記適応された頻度を一時的に記憶し、前記確率モデルの共通のセットが更新されるまで、一時的に記憶されている確率モデルの一つ又は複数の中間セットを、前記確率モデルの共通のセットと組み合わせて、前記それぞれのデコーディング分岐（１’，２’，３’）における前記エントロピーデコーディングに使用するための手段（２０４）；
を含んでいることを特徴とする、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからエンコーディングされたシンボル（Ｓ’）をデコーディングするための装置。
【請求項２８】
請求項１５乃至２６のいずれか一項に記載のエンコーディングするための装置（ＣＯＤ）及び請求項２７に記載のデコーディングするための装置（ＤＥＣ）を含む、ディジタル化された画像（Ｉ）のシーケンスからシンボル（Ｓ）をエンコーディング及びデコーディングするためのコーデック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための方法並びに対応するデコーディング方法に関する。更に本発明は、エンコーディング方法を実施するためのエンコーディング装置及びデコーディング方法を実施するためのデコーディング装置に関する。
【０００２】
ビデオエンコーディング方法は通常の場合、二つの処理ステップで実施される。先ず、ビデオストリームにおける各画像が適切なやり方で、予測及び変換を用いて脱相関される。脱相関ステップの結果は、変換係数、動きベクトル、別のエンコーディング情報等の形態のシンボルである。これに続いて、生成されたシンボルの量子化が更に行われることが多く、これによって圧縮効率が高められる。第２の処理ステップにおいては、生成されたシンボルに対して損失の無いエントロピーエンコーディングが行われ、このエントロピーエンコーディングにおいては、データストリームの可能な限り短い全長を有する可能な限り短い符号語をシンボルから形成するために、生成されたシンボル内に依然として存在する冗長性、即ち、シンボルの発生確率及びシンボルの相互的な統計的依存性が使用される。
【０００３】
従来技術からは、エントロピーエンコーディングのための種々の方法が公知である。ＶＬＣ（VLC = Variable Length Coding）エンコーディングでは、生成された各シンボルが符号語に全単写像される。シンボルと相応の符号語の関係はルックアップテーブルのような符号テーブルによって表される。
【０００４】
エントロピーエンコーディングの他の一般的な方法は算術エンコーディングである。一つのシンボルが一つの符号語に変換されるＶＬＣエンコーディングとは異なり、算術エンコーディングにおいては複数のシンボルから単一の符号語が生成される。算術エンコーディングにおいては、シンボルがその頻度に基づき有利にはバイナリ数に写像されるので、連続するシンボルのバイナリ表現が得られる。
【０００５】
一般的にエントロピーエンコーディング方法は、発生するシンボルの頻度から一つ又は複数の確率モデルを導出し、それを基礎として複数の短い符号語が形成されるという原理、即ち、高い頻度を有する複数のシンボル又はシンボルシーケンスに対しては、エントロピーエンコーディングによって、低い頻度を有する複数のシンボル又はシンボルシーケンスに対して生成される符号語よりも短い符号語が生成されるという原理を基礎としている。通常の場合、エントロピーエンコーディング方法はコンテキストベースである。即ち、種々の情報を表す種々のタイプのシンボルが区別される。それらの異なるタイプのシンボルに関して、発生するシンボルの頻度が別個に固有のコンテキストにおいて処理され、従って、固有の確率モデルに基づき処理される。ビデオエンコーディング方法においてはコンテキストが場合によっては他の判定基準に依存していても良い。例えば、一つの画像領域のエンコーディングが画像の隣接する複数の画像領域のエンコーディング決定に依存していても良い。更には、エントロピーエンコーディング方法は適応的に構成されていることが多い。即ち、確率モデルはエンコーディングの際に、発生するシンボルの変化する頻度に基づき相応に適応される。
【０００６】
エントロピーエンコーディング方法のエンコーディング速度を高めるために、従来技術から種々の方法が公知である。ビデオエンコーディング標準Ｈ．２６４／ＡＶＣにおいてはビデオストリームの画像がいわゆるスライスに分割される。各スライスは、他の部分に全く依存させずにエンコーディングすることができる、画像の一部を表している。即ち、本来のシンボルの生成も、それに続く、エントロピーエンコーディングに基づく符号語の生成も、異なるスライス間の関係性を有していない。従って、確率モデルないしコンテキストはスライスを超えて適応されない。これによって圧縮効率が比較的悪くなる。
【０００７】
更に従来技術からは、ビデオ画像をいわゆるエントロピースライスに分割することが公知である（刊行物［２］を参照されたい）。上述の従来のスライスとは異なり、エントロピースライスはシンボル間の関係性、例えばイントラ予測を許容する。エントロピーエンコーディングに基づいた符号語の生成のみが個々のエントロピースライス間で独立している。エントロピースライスを使用することによって、圧縮効率が従来のスライスに比べて高められる。それにもかかわらず、異なるエントロピースライスのシンボルに対して異なる統計量が使用されるという問題があり、これによってエントロピーエンコーディングの効率がやはり低下する。
【０００８】
刊行物［１］には、いわゆる順序付けされたエントロピースライス（oredered entropy slices）のコンセプトが記載されており、この順序付けされたエントロピースライスは上述のエントロピースライスの特性を改善するものである。エントロピーエンコーディングに関するコンテキストの形成がエントロピースライスを超えて実現される。従って、複数のエントロピースライス間の統計的な関係性が考慮され、これによって圧縮効率が改善される。更には、画像内の個々のマクロブロックがエンコーディングの際に行毎に読み込まれるのではなく、ジグザグ状に読み込まれる。このことは図１Ａから図１Ｃに示されている。これらの図面は、刊行物［１］に記載されているマクロブロックの読み込みの種々のヴァリエーションを示しており、個々のマクロブロックは連続する矩形によって表されており、また見易くするために、一部にのみ参照符号ＭＢが付されている。図１Ａは、垂直な線Ｌ１によって示唆されているように、マクロブロックの行毎の読み込みを示している。左、左上、上、右上、右の隣接するマクロブロックがマクロブロックのエンコーディングのために使用できなければならないコンテキストを考慮すると、このヴァリエーションにおいてはマクロブロックの複数の行を並行して処理することができないという問題が生じる。これとは異なり、図１Ｂに記載されているように線Ｌ２に基づきマクロブロックがジグザグ状に処理される場合には、その都度二つの行の並行処理が実現される。何故ならば、第１の行ペアの第５のマクロブロックが読み込まれた時には、第３の行における後続のエントロピースライスの第１のマクロブロックのエンコーディングを既に開始することができるからである。図１Ｃはマクロブロックのジグザグ状の読み込みの別のヴァリエーションを示しており、ここでは順序付けされたエントロピースライス毎の三つの行の処理が線Ｌ３に記載されているように実現される。
【０００９】
エントロピースライスの別のヴァリエーションはいわゆるインタリーブされたエントロピースライスであり、これは刊行物［４］に記載されている。このインタリーブされたエントロピースライスでは、スライスが繋がった行を表しているのではなく、個々のスライスの行が交互に配置されている。これを図２Ａ及び図２Ｂにおいて改めて説明する。図２Ａは、画像Ｉの従来の二つのエントロピースライスＳＬ１及びＳＬ２への分割が示されており、画像の上半分はマクロブロックＭＢ１を有する繋がったスライスＳＬ１を形成しており、また下側の画像部分ＳＬ２は相応のマクロブロックＭＢ２（斜線が付されている）を有する繋がったスライスＳＬ２を形成している。これら従来のスライスとは異なり、図２Ｂにおいてはインタリーブされたエントロピースライスの例が示されている。それぞれのスライスＳＬ１’又はＳＬ２’は、一行置きに交互に配置されているマクロブロック行によって形成される。スライスＳＬ１’は図２Ｂにおいて斜線の付されていないマクロブロックＭＢ１’によって示唆されており、また第１行、第３行、第５行（以下同様）によって形成されている。これに対してスライスＳＬ２’は斜線の付されたマクロブロックＭＢ２’によって示唆されており、また第２行、第４行、第６行（以下同様）によって形成されている。インタリーブされたエントロピースライスはエントロピースライスを超えるコンテキスト形成を実現する。しかしながら、エントロピーエンコーディングのために使用される確率モデルに関する共通の統計量は生成されない。
【００１０】
更には、ビデオエンコーディング方法における圧縮効率を改善するために、刊行物［４］にはシンタクス要素分割（syntax element partitioning）が記載されている。複数の符号語が、シンタクス要素、例えばモード情報、動きベクトル、変換係数の異なるグループに対して形成される。個々のグループは異なるコンテキストを有しているので、コンテキスト形成は別個に実施される。異なるグループの相対頻度は異なるので、並行するエンコーディング分岐を使用してエンコーディングを行う場合、計算の負荷は個々のエンコーディング分岐に関して補償されない。
【００１１】
刊行物［３］においては、二つのバイナリシンボルがエンコーディング時に並行して処理される、算術エンコーディングの特別なヴァリエーションが記載されている。このようにして、二つの状態の代わりに四つの状態を一つのエンコーディングサイクルにおいてエンコーディングすることができる。しかしながら、この種のエンコーディングにおけるコンテキスト形成は複雑であり、エンコーディングサイクル毎により多くの演算が必要になる。
【００１２】
本発明の課題は、複数の画像領域の並行処理を実現するのと同時に、高いエンコーディング効率も実現されるように、ディジタル化された画像のシーケンスにおけるシンボルのエントロピーエンコーディングを改善することである。
【００１３】
この課題は、請求項１に記載されているエンコーディング方法、請求項１４に記載されているデコーディング方法、請求項１６に記載されているエンコーディング装置並びに請求項１８に記載されているデコーディング装置によって解決される。本発明の別の実施の形態は従属請求項に記載されている。
【００１４】
ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための本発明による方法においては、画像が画像領域に分割され、それぞれの画像領域のシンボルがエントロピーエンコーディングを用いてエンコーディングされる。エントロピーエンコーディングは一つ又は複数の確率モデルを基礎としている。画像領域という用語はここでは、また以下においても広義に解釈すべきものであり、任意の形状の画像部分に関連付けることができる。しかしながら、有利なヴァリエーションにおいては、画像領域は画像ブロック、例えばビデオエンコーディングから公知であるマクロブロックを表す。確率モデルは、画像領域において発生するシンボルの頻度を考慮する。従って、確率モデルによって、相応の発生頻度を介して相応のシンボルの確率がモデリングされ、異なる統計量を有する異なるタイプのシンボルが使用される場合には、複数の確率モデルが使用される。
【００１５】
本発明によれば、一つのエンコーディングサイクルにおけるエントロピーエンコーディングが複数の並行なエンコーディング分岐において行われるように、複数の画像領域が一つのエンコーディングサイクルにおいて処理される。並行なエンコーディング分岐とは、同時に又は時間的に重畳して複数の画像領域のエントロピーエンコーディングを実施するエンコーディング分岐であると解される。これによって、並行に動作するエントロピーエンコーダの使用による高速なエントロピーエンコーディングが各エンコーディング分岐に対して達成される。本発明によれば、それぞれのエンコーディング分岐において、確率モデルのセットに基づき画像領域がエンコーディングされる。確率モデルのセットは一つ又は複数の確率モデルを含むことができる。それぞれのエンコーディング分岐において画像領域をエンコーディングする際に、確率モデルのセットに関する頻度が画像領域において発生するシンボルに基づいて適応される。
【００１６】
本発明による方法は、各エンコーディング分岐においてエンコーディングのために使用される確率モデルのセットが、全てのエンコーディング分岐に対して有効である確率モデルの共通のセットを基礎としており、この共通のセットが全てのエンコーディング分岐の画像領域におけるシンボルの頻度を考慮することを特徴としている。確率モデルのこの共通のセットは、所定の時間間隔を置いて、時間的に先行する少なくとも一つのエンコーディングサイクルにおいて適応された頻度に基づき更新される。「時間的に先行するエンコーディングサイクル」とは、確率モデルの共通のセットの更新前（更新の直前又は更新の比較的前）に実施されたエンコーディングサイクルであると解される。
【００１７】
本発明による方法は、一方では、並行なエンコーディング分岐の使用によってシンボルの高速なエンコーディングが達成され、他方では、全てのエンコーディング分岐の統計量の考慮によって、確率モデルの共通のセットにおいて高いエンコーディング効率が保証されるという利点を有している。
【００１８】
本発明によれば、確率モデルの共通のセットの更新を種々のやり方で行うことができる。一つのヴァリエーションにおいては、確率モデルの共通のセットの更新は、時間的に連続して更新が行われる際に種々のエンコーディング分岐の適応された頻度が考慮されるように、少なくとも一時的に連続して実施される。択一的又は付加的に、確率モデルの共通のセットの更新を、少なくとも一時的に所定の同期時点においても行うことができ、この同期時点においては確率モデルの共通のセットが、少なくとも一つの先行するエンコーディングサイクルの全てのエンコーディング分岐の適応された頻度に基づいて更新される。
【００１９】
本発明の一つのヴァリエーションにおいては、確率モデルの共通のセットを、時間的に直前のエンコーディングサイクルにおいて適応された頻度に基づき更新することができる。更には、エンコーディング分岐が相互にブロックされることを回避するために、確率モデルの共通のセットの更新を、時間的に直前のものではないエンコーディングサイクルにおいて適応された頻度に基づき行うことができる。このようにして更新がエンコーディングサイクル一つ分又は複数分遅延される。
【００２０】
本発明による方法の別のヴァリエーションにおいては、それぞれのエンコーディング分岐における画像領域のエンコーディング後に、それぞれのエンコーディング分岐に対応付けられている確率モデルの中間セットに適応された頻度が一時的に記憶され、確率モデルの共通のセットが更新されるまで、一時的に記憶されている確率モデルの一つ又は複数の中間セットが確率モデルの共通のセットと組み合わされて、それぞれのエンコーディング分岐におけるエントロピーエンコーディングのために使用される。適応された頻度を一時的に記憶することによって、本発明によるエンコーディングの種々のヴァリエーションを簡単なやり方で実現することができる。
【００２１】
本発明による方法においては、それぞれの画像領域のエントロピーエンコーディングを、従来技術から公知の任意のエントロピーエンコーディング方法に基づき行うことができる。特に、既に冒頭で述べたようなＶＬＣエンコーディング及び／又は算術エンコーディングを使用することができる。例えば、ビデオエンコーディング標準Ｈ．２６４／ＡＶＣから公知のＣＡＶＬＣ（CAVLC = Context-based Adaptive Variable Length Coding）エンコーディング又はＣＡＢＡＣ（CABAC = Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding）エンコーディングを使用することができる。
【００２２】
本発明による方法においては、エンコーディング分岐への画像領域の配置を種々のやり方で行うことができる。特に、画像における画像領域の行毎又は列毎の経過に従い連続している画像領域によってエンコーディングサイクルが形成されるように、エンコーディング分岐を構成することができる。同様に、画像における画像領域のジグザグ状の経過に従い連続している画像領域によってエンコーディングサイクルが形成されるように、エンコーディング分岐を構成することができる。特に、後者のヴァリエーションによって、隣接する画像領域のコンテキストを考慮したエンコーディングも達成することができる。
【００２３】
本発明による方法を適切なやり方で公知のエンコーディングヴァリエーションとも組み合わせることができ、このエンコーディングヴァリエーションにおいては別個にエントロピーエンコーディングされる画像部分に画像が分割される。画像部分を少なくとも一時的に画像部分間の関係性を考慮せずにエンコーディングすることができる、及び／又は、少なくとも一時的に画像部分間の関係性を考慮してエンコーディングすることができる。関係性を考慮しないエンコーディングの実施の形態は、冒頭で述べたようなスライスを基礎とする分割である。関係性を考慮するエンコーディングのヴァリエーションは、冒頭で述べたようなエントロピースライスを基礎とする画像の分割である。
【００２４】
エントロピーエンコーディングのための本発明による方法を、従来技術から公知の任意のビデオエンコーディング方法と組み合わせることができる。特に、ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルを標準Ｈ．２６４に基づき生成することができる。有利には、従来技術から十分に公知である変換、例えばＤＣＴ変換、また同様に従来技術から公知である画像領域の量子化によって、ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルが生成される。
【００２５】
上述のエンコーディング方法の他に、更に本発明はデコーディング方法に関し、このデコーディング方法によって、ディジタル化された画像のシーケンスから本発明によりエンコーディングされたシンボルがデコーディングされる。エンコーディング方法と同様に、デコーディングサイクルにおけるエントロピーエンコーディングが複数の並行なデコーディング分岐において行われるように、エンコーディングされた画像領域がデコーディングサイクルにおいて処理される。それぞれのデコーディング分岐においては、エンコーディングされた画像領域が確率モデルのセットを基礎としてデコーディングされる。確率モデルのセットに関する頻度は、エンコーディングされた画像領域をデコーディングする際に、デコーディングされた画像領域において発生するシンボルに基づき適応される。
【００２６】
各デコーディング分岐においてデコーディングのために使用される確率モデルのセットは、全てのデコーディング分岐に対して有効である確率モデルの共通のセットを基礎としており、この共通のセットが全てのデコーディング分岐のデコーディングされた画像領域におけるシンボルの頻度を考慮する。確率モデルの共通のセットは、所定の時間間隔を置いて、時間的に先行する少なくとも一つのデコーディングサイクルにおいて適応された頻度に基づき更新される。
【００２７】
更に本発明は、ディジタル化された画像のシーケンスをエンコーディング及びデコーディングするための方法に関し、ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルが上述のエンコーディング方法を用いてエンコーディングされ、続いて、例えば伝送区間を介して伝送された後に、上述の本発明によるデコーディング方法を用いてデコーディングされる。
【００２８】
更に本発明は、ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルをエンコーディングするための装置に関する。画像は画像領域に分割されており、また、それぞれの画像領域のシンボルを装置によって一つ又は複数の確率モデルに基づくエントロピーエンコーディングを用いてエンコーディングすることができ、一つ又は複数の確率モデルは画像領域において発生するシンボルの頻度を考慮する。装置は処理ユニットを含んでおり、この処理ユニットは以下の手段を含んでいる。
・一つのエンコーディングサイクルにおけるエントロピーエンコーディングが複数の並行なエンコーディング分岐において行われるように、画像領域をエンコーディングサイクルに分割するための手段；
・複数のエンコーディング手段；但し、各エンコーディング手段は、それぞれのエンコーディング分岐において画像領域が確率モデルのセットに基づきエンコーディングされるように、それぞれのエンコーディング分岐のエントロピーエンコーディングのために使用され、また各エンコーディング手段は以下の手段を含んでいる。
・画像領域をエンコーディングする際に確率モデルのセットに関する頻度を画像領域において発生するシンボルに基づき適応させるための適応手段；
・それぞれのエンコーディング分岐においてエンコーディングのために使用される確率モデルのセットが、全てのエンコーディング分岐の画像領域におけるシンボルの頻度を考慮し、且つ、確率モデルの全てのエンコーディング分岐に対して有効な共通のセットを基礎とするように、共通の確率モデルを処理するための手段；
・所定の時間間隔を置いて、時間的に先行する少なくとも一つのエンコーディングサイクルにおいて適応された頻度に基づき確率モデルの共通のセットを更新するための手段。
【００２９】
従って、本発明によるエンコーディング装置は、本発明による方法に基づき、ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルをエンコーディングすることに適しており、特に、本発明による方法の上述の実施の形態の内の一つ又は複数の実施の形態を、エンコーディング装置の相応の別の手段を用いて実現することができる。
【００３０】
更に本発明は、エンコーディング装置の他に、ディジタル化された画像のシーケンスからエンコーディングされたシンボルをデコーディングするための相応のデコーディング装置に関する。画像は画像領域に分割されており、それぞれの画像領域のシンボルは本発明によるエンコーディング方法に基づき、一つ又は複数の確率モデルに基づくエントロピーエンコーディングを用いてエンコーディングされており、一つ又は複数の確率モデルはデコーディングされた画像領域において発生するシンボルの頻度を考慮する。装置は処理ユニットを含んでおり、この処理ユニットは以下の手段を含んでいる：
・一つのデコーディングサイクルにおけるエントロピーエンコーディングが複数の並行なデコーディング分岐において行われるように、エンコーディングされた画像領域をデコーディングサイクルに分割するための手段；
・複数のデコーディング手段；但し、各デコーディング手段は、それぞれのデコーディング分岐において、エンコーディングされた画像領域が確率モデルのセットに基づきデコーディングされるように、それぞれのデコーディング分岐のエントロピーデコーディングのために使用され、また各デコーディング手段は以下の手段を含んでいる。
・エンコーディングされた画像領域をデコーディングする際に確率モデルのセットに関する頻度をデコーディングされた画像領域において発生するシンボルに基づき適応させるための適応手段；
・それぞれのデコーディング分岐においてデコーディングのために使用される確率モデルのセットが、全てのデコーディング分岐のデコーディングされた画像領域におけるシンボルの頻度を考慮し、且つ、確率モデルの全てのデコーディング分岐に対して有効な共通のセットを基礎とするように、共通の確率モデルを処理するための手段；
・所定の時間間隔を置いて、時間的に先行する少なくとも一つのデコーディングサイクルにおいて適応された頻度に基づき確率モデルの共通のセットを更新するための手段。
【００３１】
本発明は、上述のエンコーディング装置及び上述のデコーディング装置の他に、ディジタル化された画像のシーケンスからシンボルをエンコーディング及びデコーディングするためのコーデック又はシステムを含み、コーデックは本発明によるエンコーディング装置も本発明によるデコーディング装置も含んでいる。
【００３２】
以下では添付の図面に基づき、本発明の実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】従来技術から公知のエンコーディング技術を示す。
【図１Ｂ】従来技術から公知のエンコーディング技術を示す。
【図１Ｃ】従来技術から公知のエンコーディング技術を示す。
【図２Ａ】従来技術から公知のエンコーディング技術を示す。
【図２Ｂ】従来技術から公知のエンコーディング技術を示す。
【図３】本発明によるエントロピーエンコーディング又はエントロピーデコーディングを使用することができる、ビデオエンコーディング及びビデオデコーディングのための方法の原理図を示す。
【図４Ａ】本発明による方法に基づき、複数のマクロブロックを並行処理するための一つのヴァリエーションを示す。
【図４Ｂ】本発明による方法に基づき、複数のマクロブロックを並行処理するための一つのヴァリエーションを示す。
【図５】共通の確率モデルが更新される、本発明によるエンコーディング方法の一つのヴァリエーションを示す。
【図６】共通の確率モデルが更新される、本発明によるエンコーディング方法の一つのヴァリエーションを示す。
【図７】共通の確率モデルが更新される、本発明によるエンコーディング方法の一つのヴァリエーションを示す。
【図８】共通の確率モデルが更新される、本発明によるエンコーディング方法の一つのヴァリエーションを示す。
【図９】図５による方法のヴァリエーションを用いてエンコーディングされたシンボルのデコーディングを示す。
【図１０】本発明によるエンコーディングシステム及びデコーディングシステムの実施の形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
従来技術から公知である、図１Ａから図１Ｃ並びに図２Ａ及び図２Ｂによるエンコーディングのヴァリエーションは既に上記において説明したので、それらの図面の再度の説明は省略する。
【００３５】
以下において説明する、本発明によるエントロピーエンコーディング方法又はエントロピーデコーディング方法の実施の形態は、種々のエンコーディング分岐において複数の画像領域が並行して処理されるが、個々のエンコーディング分岐は、全てのエンコーディング分岐のシンボルの頻度分布を考慮する共通の確率モデルを使用することを特徴としている。この確率モデルは、規則的な間隔で、エンコーディング又はデコーディングすべきシンボルの変化する頻度に基づき更新される。シンボルはビデオエンコーディング方法の範囲において形成される。その種の方法は図３に概略的に示されている。
【００３６】
図３の左側の部分は相応のエンコーダＣＯＤを示し、図３の右側の部分はデコーディングに使用されるデコーダＤＥＣを示す。図３によれば、ディジタル化された画像Ｉから成るビデオストリームがエンコーディングされ、このエンコーディングにおいては入力信号Ｉと先行の画像の動き補償されて再構成されたものとの差から生じる予測誤差信号が圧縮される。図３において、読み込まれた画像と予測された画像との差として加算器Ａにおいて求められた予測誤差に対して変換Ｔ、特にＤＣＴ（DCT = Discrete Cosine Transformation）変換が行われる。これによって得られた変換係数は続いて適切なやり方で量子化器Ｑにおいて量子化される。このようにして、マクロブロックの形態の相応の画像領域に関してそれぞれのシンボルＳが得られ、それらのシンボルＳは画像領域に由来するエンコーディングされた画像情報を表し、特に変換係数、予測に使用される動きベクトル並びに別のエンコーディングパラメータの形態の画像情報を表す。エンコーディングの範囲において求められた動きベクトルには参照符号ＭＶが付されており、それらの動きベクトルはデコーディングの際にも必要になる。これは、図３において垂直方向に延びる破線によって示唆されている。エンコーディング効率を更に高めるために、シンボルＳは更にエントロピーエンコーダＥＣにおいて損失無くエントロピーエンコーディングされ、この際に本発明によれば、エントロピーエンコーディングの特別なヴァリエーションが使用される。
【００３７】
図３から見て取れるように、量子化されたシンボルＳに対してはエンコーディングの枠内で、逆量子化ＩＱ及び逆変換ＩＴが行われる。これによって生成された信号は最後に画像メモリＳＰに到達し、この画像メモリＳＰの出力は一度加算器Ａ’を介して画像メモリＳＰの入力端にフィードバックされている。前述の出力は更に加算器Ａを介して変換器Ｔの入力端にネガティブフィードバックされている。画像メモリＳＰは動き推定器ＭＥを制御し、この動き推定器ＭＥの入力端にはビデオ入力データが供給され、また、上述した動きベクトルＭＶもエンコーダＣＯＤにおける画像メモリＳＰの制御のために供給される。上述のように、この動きベクトルはデコーダＤＥＣにも伝送され、このために動きベクトルに対してはエントロピーエンコーディングも行われるが、これは図１からは見て取れない。エントロピーエンコーダによって生成された複数の符号語Ｓ’は続いてデコーダＤＥＣに伝送され、このデコーダＤＥＣにおいては先ず、符号語Ｓ’に対して本発明による適切なエントロピーデコーディングが行われる。これによって、エンコーダ側において生成されたシンボルＳが再構成され、この再構成されたシンボルＳに対して続いて逆量子化ＩＱ及び逆変換ＩＴが行われる。そのようにして求められた、デコーディングされたビデオデータには続いて、デコーダＤＥＣ側における相応の画像メモリＳＰのデータが加算され、これによりデコーダの出力が形成される。この和信号は更にデコーダ側の画像メモリＳＰに供給され、この画像メモリＳＰの出力は加算器Ａ’’の入力端にフィードバックされている。
【００３８】
以下では、本発明によるエントロピーエンコーディング及びエントロピーデコーディングの実施の形態を、相応のビデオ画像におけるそれぞれのマクロブロックのシンボルに基づき説明する。ここで説明するヴァリエーションは、三つのエンコーディング分岐が相応の一つのエンコーディングサイクルにおいてエンコーディングされ、一つのエンコーディングサイクルの各エンコーディング分岐において一つのマクロブロックがエントロピーエンコーディングされる。従って個々のエンコーディング分岐はマクロブロックの異なるグループを表しており、それらマクロブロックは実施の形態に応じて画像の異なる構成部分である。
【００３９】
図４Ａは、マクロブロックＭＢの三つのエンコーディング分岐へのグループ分けの第１のヴァリエーションを示す。第１のエンコーディング分岐のマクロブロックには参照番号１が付されており、第２のエンコーディング分岐のマクロブロックには参照番号２が付されており、また、第３のエンコーディング分岐のマクロブロックには参照番号３が付されている。これらの参照番号は対応するエンコーディング分岐を表すためにも使用される。エンコーディングサイクルＣＣは図４Ａの実施の形態において、連続するマクロブロック１，２及び３によって形成される。従って画像はエンコーディングのために、図４Ａにおいて線Ｌによって示唆されているように、行毎に読み込まれる。図４Ａによるグループ分けは、コンテキストのモデリングのために隣接するマクロブロックの情報が使用されないエントロピーエンコーディングに適している。
【００４０】
これとは異なり、図４Ｂはエンコーディング分岐の構成の別のヴァリエーションを示しており、それらのエンコーディング分岐においてはコンテキストモデリングが隣接するマクロブロックの情報に基づき実現される。エンコーディング分岐は、画像Ｉのそれぞれ隣接する行によって形成される。図４Ｂにおいて、第１の行が第１のエンコーディング分岐１を形成し、第２の行が第２のエンコーディング分岐２を形成し、また、第３の行が第３のエンコーディング分岐を形成している。個々のエンコーディング分岐の処理は重畳的に行われ、あるエンコーディング分岐におけるエンコーディングは後続の行のエンコーディング分岐に対してマクロブロック二つ分時間的にずらされており、このことは線Ｌ’によって示唆されている。図４Ｂは、マクロブロックが既にエンコーディングされているシナリオを示しており、それらのマクロブロックは括弧付きの相応の参照番号によって示唆されている。エンコーディングはここでもまた並行なエンコーディング分岐において行われ、一つのエンコーディングサイクルにおいては、それぞれのエンコーディング分岐からマクロブロック二つ分相互にずらされたマクロブロックが処理される。従って、連続するエンコーディング分岐は画像内のマクロブロックのジグザグ状の経過に応じて形成される。図４Ａに対応するエンコーディングサイクルＣＣは図４Ｂにおいて、例えば画像Ｉの第１行における５番目のマクロブロック１、画像Ｉの第２行における３番目のマクロブロック並びに画像Ｉの第３行における１番目のマクロブロックによって形成される。
【００４１】
上述したように、図４Ｂに示されている実施の形態によって、隣接するマクロブロックに基づいたコンテキストのモデリングを達成することができる。それにもかかわらずこの実施の形態を、コンテキストモデリングを用いずにエンコーディングを行うための方法にも使用することができる。図４Ａ及び図４Ｂに示されている、並行に処理されるエンコーディング分岐へのマクロブロックのグループ分けの他に、必要に応じて別のグループ分けも考えられる。本発明の範囲においては、全てのエンコーディング分岐がエントロピーエンコーディングの実施の際に確率モデルの共通のセットを使用することのみが重要である。これについては下記において更に詳細に説明する。
【００４２】
図５から図８は、確率モデルの共通のセットの異なる更新方式を用いる、本発明によるエントロピーエンコーディングの種々のヴァリエーションを示す。一般性を制限することなく、個々のエンコーディング分岐は、図４Ａによる行毎のマクロブロックの処理に基づき形成されている。マクロブロックのエントロピーエンコーディングの範囲においては、シンボルの頻度が確率モデルのセットに基づき考慮される。一つのセットは一つ又は複数の確率モデルを含むことができる。各確率モデルはコンテキスト（即ち、既にエンコーディングされたブロックのエンコーディング決定及び／又はシンボルの相応のタイプ）を考慮する。例えば、種々の確率モデルを種々にエンコーディングすべき情報、例えば変換係数、動きベクトル並びにエンコーディングモード情報のために使用することができる。
【００４３】
個々のエンコーディング分岐におけるマクロブロックのエントロピーエンコーディングは、一般的なエントロピーエンコーディング方法、例えば冒頭で述べたようなＶＬＣエンコーディング又は算術エンコーディングに基づき実施される。特に、従来技術から公知のエンコーディング方法ＣＡＢＡＣ又はＣＡＶＬＣを使用することができる。従って、個々のエンコーディング分岐におけるエントロピーエンコーディングは公知の方法に基づき実施されるが、このエントロピーエンコーディングにおいては適切なやり方で確率モデルの共通のセットが使用され、この確率モデルの共通のセットにおいては全ての並行なエンコーディング分岐のシンボルの頻度が考慮される。
【００４４】
以下において説明する全ての図面、即ち図５から図８においては、今まさにエンコーディングされているマクロブロックが確率モデルのどのセットを使用しているかが矢印によって示唆されている。個々のマクロブロックのエントロピーエンコーディングの範囲においては、エントロピーエンコーディングに使用される、確率モデルのそれぞれのセットが適応され、確率モデルの中間セットに記憶される。確率モデルの中間セットは方法の経過において、確率モデルにおける上述の共通のセットの更新後に再び破棄される。以下では、確率モデルの中間セットをシャドーセットと称する。
【００４５】
図５は、確率モデルの共通のセットが連続的に、個々のエンコーディング分岐の適応された頻度によって適応される、本発明によるエントロピーエンコーディングの一つのヴァリエーションを示す。図５において、また他の全ての図面、即ち図６から図９においても、矢印の起点は相応の矢印の先端に位置している（今まさにエンコーディングされている）マクロブロックに関して確率モデルのどのセットが使用されるかを示す。図５の実施の形態においては、先ず、エンコーディングサイクルＣＣ１においてエンコーディング分岐１から３の各々のマクロブロックに関するシンボルがエンコーディングされる。相互に独立した適応的なエントロピーエンコーダが各分岐に対して使用される。各エンコーディング分岐においては最初にエンコーディングされるマクロブロックが問題であるので、エンコーディングの際には、全てのエンコーディング分岐に対して同一の初期標準統計量（即ち確率モデル）が使用される。各エンコーディング分岐のエンコーディングの範囲においては、確率モデルの本来のセットが、各エンコーディング分岐におけるシンボルの相応の頻度に基づき適応されるので、各エンコーディング分岐に対して、確率モデルの第１のシャドーセットが生成される。確率モデルのそれらのシャドーセットは、相応のシンボルタイプの修正された確率モデルのみを含んでいれば良い。修正されていない確率モデルが記憶されてはならない。本来の標準統計量は、確率モデルの共通のセットの第１のヴァージョンを表し、その後、この第１のヴァージョンがエンコーディングの経過において更新される。
【００４６】
図５の実施の形態においては、第１のエンコーディングサイクルＣＣ１におけるマクロブロック１のエンコーディング後の、後続のエンコーディングサイクルＣＣ２におけるマクロブロック１のエンコーディングが、エンコーディングサイクルＣＣ１におけるマクロブロック２及び３のエンコーディングの終了を待つことなく行なわれる。第２のエンコーディングサイクルＣＣ２におけるマクロブロック１のエンコーディングの範囲においては、確率モデルの第２のシャドーセットが生成され、この第２のシャドーセットは確率モデルの第１のシャドーセットに対する変化を記憶する。エンコーディング決定は、確率モデルの本来の共通のセット並びに確率モデルの第１及び第２のシャドーセットに基づき行われる。
【００４７】
第１のエンコーディングサイクルＣＣ１におけるマクロブロック２及び３のエンコーディングの終了後に、確率モデルの共通のセットが、エンコーディングサイクルＣＣ１におけるマクロブロック１のエンコーディングの際に生成された、確率モデルの第１のシャドーセットを用いて更新される。確率モデルのこの第１のシャドーセットをその後破棄することができる。続いて、第２のエンコーディングサイクルＣＣ２におけるマクロブロック２のエンコーディングが行われ、このエンコーディングにおいては、確率モデルの更新された共通のセットが使用される。マクロブロックの更新時には、事前に生成された確率モデルの第１のシャドーセットが再び考慮され、この第１のシャドーセットは第１のエンコーディングサイクルＣＣ１における相応のマクロブロック２のエンコーディング時に生成されたものである。第２のエンコーディング分岐におけるマクロブロック１と同様に、第２のエンコーディングサイクルＣＣ２におけるマクロブロック２のエンコーディングにおいては、確率モデルの別の第２のシャドーセットが生成される。エンコーディングサイクルＣＣ２におけるマクロブロック２のエンコーディングは、確率モデルの更新された共通のセット並びに確率モデルの第１及び第２のシャドーセットを基礎とする。
【００４８】
第２のエンコーディングサイクルＣＣ２におけるマクロブロック１がエンコーディングされた直後に、確率モデルの共通のセットを、第１のエンコーディングサイクルＣＣ１におけるマクロブロック２のエンコーディングに由来する確率モデルの第１のシャドーセットを用いて更新することができる。同様に、第２のエンコーディングサイクルＣＣ２におけるマクロブロック２のエンコーディング後に、確率モデルの共通のセットが、第１のエンコーディングサイクルＣＣ１におけるマクロブロック３のエンコーディングに由来する確率モデルの第１のシャドーセットを用いて更新される。この方法は全てのマクロブロックがエンコーディングされるまで同様に継続される。
【００４９】
図５の実施例の上述の説明から分かるように、エンコーディングサイクルＣＣ２におけるマクロブロック２のエンコーディングは、確率モデルの共通のセットが、第１のエンコーディングサイクルＣＣ１におけるマクロブロック１のエンコーディングに由来する確率モデルの第１のシャドーセットを用いて更新されたときに初めて開始される。しかしながらこの更新は、エンコーディングサイクルＣＣ１におけるマクロブロック３のエンコーディングが完了したときに漸く実施することができる。何故ならば、それ以外のときに実施されると、エンコーディング分岐３においては誤った統計量が使用されることになるからである。
【００５０】
従って、上述の方法の発展形態においては、特定のエンコーディング分岐にとって特別である確率モデルのシャドーセットの他に、確率モデルの共通のセットのための確率モデルの一時的なセットも、既にエンコーディングされた確率モデルの一つ又は複数のシャドーセットを考慮して生成される。このようにして、先行するエンコーディングサイクルのエンコーディング分岐において依然としてエンコーディングが行われている場合であっても、新たなエンコーディングサイクルのエンコーディング分岐におけるエンコーディングを、確率モデルの相応の一時的なセットに基づき実施することができる。先行するエンコーディングサイクルのエンコーディング分岐におけるエンコーディングが終了し、確率モデルの共通のセットが更新されると、確率モデルの相応の一時的なセットはもはや必要とされない。相応に生成された確率モデルの一時的なセットを完全に生成する必要は無く、シンボルの頻度が変化している確率モデルが算出されさえすれば十分である。
【００５１】
確率モデルの共通のセットが連続的に更新される上述のヴァリエーションを適切なやり方で、遅延された更新としても構成することができ、この遅延された更新では、確率モデルの共通のセットが先行するサイクルの確率モデルの相応のシャドーセットを用いて更新されるのではなく、更に過去のサイクルの確率モデルの相応のシャドーセットを用いて更新される。本発明のその種のヴァリエーションは図６に示されている。この図６においては、第１のエンコーディングサイクルＣＣ１及び第２のエンコーディングサイクルＣＣ２に対しては先ず、標準確率モデルの初期セットが使用され、第３のエンコーディングサイクル以降に初めて、エンコーディングの経過において生成された、第１のエンコーディングサイクルＣＣ１に由来する確率モデルのシャドーセットを用いることにより、確率モデルの共通のセットが相応に更新される。同様に、第４のエンコーディングサイクルＣＣ４における確率モデルの共通のセットは第２のエンコーディングサイクルＣＣ２に由来する確率モデルのシャドーセットを用いて更新され、また、第５のエンコーディングサイクルＣＣ５における確率モデルの共通のセットが第３のエンコーディングサイクルＣＣ３に由来する確率モデルのシャドーセットを用いて更新される。図６のヴァリエーションの利点は、通常の場合にエンコーディング分岐が相互的にブロックされないということである。また更には、図６に示唆されているように、更新がエンコーディングサイクル一つ分だけ遅延されている場合には、確率モデルのシャドーセットは二つしか必要とされない。遅延がエンコーディングサイクル一つ分よりも大きい場合には、確率モデルの付加的なシャドーセットが必要になる。更新の遅延が大きく成れば成る程、エンコーディング分岐が相互にブロックされることなく、エンコーディング分岐の速度における偏差をより許容できるようになる。しかしながら統計量の遅延された更新に基づき、エンコーディング効率は若干劣化する。
【００５２】
図７は確率モデルの共通のセットの更新の第３のヴァリエーションを示す。このヴァリエーションにおいては、各エンコーディングサイクルにおける個々のエンコーディングの終了後に、固定の同期時点において、確率モデルの共通のセットが、各エンコーディング分岐に対して生成された確率モデルの全てのシャドーセットを用いて更新される。このようにして、エンコーディング分岐毎に確率モデルの複数のシャドーセットが生成されることは回避される。しかしながら、エンコーディングサイクルのエンコーディング速度は最も緩慢なエンコーディング分岐によって決定される。同期時点は各エンコーディングサイクルの終了後にセットされてはならない。むしろ、所定数のエンコーディングサイクル後に更新を実施することも可能である。このヴァリエーションは、確率モデルの共通のセットをもはや頻繁に更新する必要が無く、エンコーディング分岐の速度における比較的大きい偏差が許容されるという利点を有している。図８は、更新が常に二つのエンコーディングサイクルの経過後に初めて行われる、エンコーディング分岐の更新のヴァリエーションを示す。図８においては、特に、エンコーディングサイクルＣＣ１及びＣＣ２に対してそれぞれ確率モデルの同一の共通のセットが使用され、この確率モデルの共通のセットの更新は、第１のエンコーディングサイクルＣＣ１のシャドーセットを考慮して、エンコーディングサイクルＣＣ３の開始時に実施されていることが見て取れる。
【００５３】
上記において説明した方法を用いてエンコーディングされたシンボルのデコーディングはエンコーディングと同様に実施される。即ち、デコーディングは並行なデコーディング分岐において実施され、確率モデルの共通のセットが、デコーディングされたシンボルの頻度に基づき再度更新される。以下では、デコーディングプロセスを例示的に、図５によるエンコーディングプロセスを用いて形成された、エンコーディングされたシンボルに基づき説明する。このデコーディングプロセスは図９に示されており、ここでもまた、今まさにデコーディングされているマクロブロックが確率モデルのどのセットを使用しているかが矢印によって示唆されている。デコーディングは相応のデコーディングサイクルＤＣ１，ＤＣ２，ＤＣ３...において行われ、それらのデコーディングサイクルにおいては並行の相応のデコーディング分岐１’，２’及び３’が実施され、それらのデコーディング分岐１’，２’及び３’を用いて相応にエンコーディングされたマクロブロックがデコーディングされる。従って、各デコーディング分岐１’，２’及び３’は別個のデコーディングプロセスにおいてデコーディングされる。先ず、マクロブロックは第１のデコーディングサイクルＤＣ１において、標準確率モデルの適切な初期セットを用いてデコーディングされる。デコーディング時に行われる、デコーディングされたシンボルの頻度の更新は、ここでもまた確率モデルの個別のシャドーセットに記憶される。
【００５４】
第１のデコーディングサイクルＤＣ１におけるマクロブロック１’のデコーディング後に、第２のデコーディングサイクルＤＣ２におけるマクロブロック１’のデコーディングが確率モデルの第２のシャドーセットを使用して行われる。第１のデコーディングサイクルＤＣ１におけるマクロブロック２’及び３’に対するエントロピーデコーディングが終了した後に、確率モデルの共通のセットが、エンコーディングの場合と同様に、デコーディングサイクルＤＣ１におけるマクロブロック１’の確率モデルの第１のシャドーセットを用いて更新される。
【００５５】
最後に、第２のデコーディングサイクルＤＣ２におけるマクロブロック２’のデコーディングが行われ、このデコーディングのために、確率モデルの更新された共通のセットが使用される。択一的に、デコーディングサイクルＤＣ１においてマクロブロック１’の確率モデルの第１のシャドーセット及び確率モデルの共通のセットに由来する確率モデルの一時的なセットが生成される場合には、デコーディングサイクルＤＣ２におけるマクロブロック２’のエントロピーデコーディングを更新の実施前にも開始することができる。同様にして、デコーディング分岐３’は、確率モデルの共通のセットが第１のデコーディングサイクルＤＣ１におけるマクロブロック２’の確率モデルの第１のシャドーセットを用いて更新された場合には、デコーディングを開始する。択一的に、第１のデコーディングサイクルＤＣ１におけるマクロブロック１’及び２’のデコーディングが終了していた場合には、確率モデルの一時的なセットを第２のデコーディングサイクルＤＣ２におけるマクロブロック３’のデコーディングのために使用することができる。デコーディングは上述のステップに基づき、更なる全てのデコーディングサイクルに関して相応に更新を行いながら継続され、これは全てのマクロブロックがデコーディングされるまで行われる。
【００５６】
上述の方法の使用時にデコーダにシグナリングされなければならないメインパラメータの一つとして並行なエンコーディング分岐の数Ｎが挙げられる。この数は図３から図８の例においてはＮ＝３である。Ｎ＝１の場合には、方法は、例えば標準Ｈ．２６４／ＡＶＣにおいて使用されるような慣例のエントロピーエンコーディングに対応する。別のパラメータとして、確率モデルの共通のセットの更新の遅延Ｄが伝送される。このパラメータは、図５及び図７の実施の形態においてはＤ＝０エンコーディングサイクルである。図６及び図８の実施の形態に関してはＤ＝１である。同様に、パラメータとして、同期された更新が所定の同期時点において実施されるか否かを伝送することができる。図７及び図８の実施の形態においては同期された更新がシグナリングされ、これに対して図５及び図６の実施の形態においては、同期された更新が実施されないことがシグナリングされる。
【００５７】
上記において説明した本発明による方法のヴァリエーションを、コンテキストのモデリングの適切な方法、例えば上述のエントロピースライス、順序付けされたエントロピースライス又はインタリーブされたエントロピースライスと組み合わせることができる。同様に、本発明による方法を、刊行物［３］及び［４］による、上述のシンタクス要素分割又は複数のバイナリシンボルの並行処理と組み合わせることができる。
【００５８】
通常の場合、確率モデルの共通のセットの更新は、エントロピーエンコーディングが個々のエンコーディング分岐において休止される場合には実施されなければならない。しかしながら、場合によっては、原子的なやり方で確率モデルの共通のセットにおいて個々の確率モデルを更新することも可能である。この場合には、個々のエンコーディング分岐がそのエンコーディングを中断無く継続することができる。原子的なやり方での更新とは、確率モデルの更新時に、エンコーディング分岐によるこのモデルへの読み出しアクセスが停止され、確率モデルの更新後に相応の確率モデルがエンコーディング分岐の確率モデルのシャドーセットから消去されることを意味している。
【００５９】
上記において説明した本発明による方法の実施の形態は、個々のマクロブロックのエンコーディングを基礎として説明した。しかしながら本方法を、エンコーディングすべき画像のシーケンス内の他の任意の画像領域にも適用することができ、また本方法は複数のマクロブロックに限定されるものでもない。
【００６０】
本発明による方法は多数の利点を有している。特に、規則的な間隔でエンコーディング分岐の適応された統計量を用いて更新される確率モデルの有効なセットが全てのエンコーディング分岐に対して使用されるので、高い圧縮効率が達成される。従って、確率モデルの共通のセットにおける統計量は、確率モデルの別個の独立したセットが使用される場合よりも良好に実際の確率に近付いている。また、複数のエンコーディング分岐又はデコーディング分岐の並行なエンコーディング又はデコーディングによって、僅かな遅延での高速なエンコーディング及びデコーディングが達成される。更には、本発明による方法を適切なやり方で、コンテキストベースの適応的なエントロピーエンコーディングのために、他の並行処理方法と組み合わせることができる。
【００６１】
図１０は、本発明によるエンコーディング装置及び本発明によるデコーディング装置とから成るシステムの具体的な構成を概略的に示している。エンコーディング装置はディジタル化された画像のシーケンスをエントロピーエンコーディングするために使用されるものであり、また図３と同様に参照符号ＥＣが付されている。デコーディング装置は、装置ＥＣを用いてエントロピーエンコーディングされた、ディジタル化された画像のシーケンスをデコーディングするために使用されるものであり、また図３と同様に参照符号ＥＤが付されている。装置ＥＣも装置ＥＤも複数のコンポーネントを含んでおり、それらのコンポーネントを個別のハードウェアコンポーネントとして、例えばコンピュータにおけるハードウェアコンポーネントとして構成することができる。同様に、装置ＥＤも複数のコンポーネントを含んでおり、それらのコンポーネントを個別のハードウェアコンポーネントとして、例えばコンピュータにおけるハードウェアコンポーネントとして構成することができる。
【００６２】
装置ＥＣは図１０に示されているコンポーネントの他に必要に応じて付加的なコンポーネントとして、図３に示した、変換ユニットＴ、量子化器Ｑ、逆量子化器ＩＱ、逆変換ユニットＩＴ、画像メモリＳＰ、動き推定器ＭＥ並びに相応の加算器Ａ及びＡ’の形態の複数のコンポーネントを含むことができる。これら全てのコンポーネントをやはり個別のハードウェアコンポーネントとして実現することができる。
【００６３】
装置ＥＣは、図１０の実施の形態において、処理された画像の画像領域をエンコーディングサイクルに分割するための手段１００を含んでいる。エンコーディングサイクルにおいてはエントロピーエンコーディングが複数の並行なエンコーディング分岐において実施される。それぞれのエンコーディング分岐においてエンコーディングを実施するために、装置ＥＣは例えば三つのエンコーディング手段１０１，１０２及び１０３を含んでおり、各エンコーディング手段はそれぞれのエンコーディング分岐におけるエンコーディングのために設けられている。装置を用いて三つより多くのエンコーディング分岐をエンコーディングできる場合には、相応に大きい数のエンコーディング手段が設けられている。各エンコーディング手段は確率モデルのセットに基づきエントロピーエンコーディングを実施する。
【００６４】
エンコーディング手段１０１はサブコンポーネントとして適応手段１０１ａ並びに、共通の確率モデルを処理するための手段１０１ｂを含んでいる。同様に、エンコーディング手段１０２及び１０３も相応の適応手段１０２ａ又は１０３ａ、また共通の確率モデルを処理するための相応の手段１０２ｂ又は１０３ｂを含んでいる。それぞれのエンコーディング分岐における適応手段は、画像領域において発生するシンボルに基づいて画像領域をエンコーディングする際に確率モデルのセットに関する頻度を適応させるために使用される。各エンコーディング分岐に設けられている、共通の確率モデルを処理するための手段は、それぞれのエンコーディング分岐においてエンコーディングのために使用された確率モデルのセットが、全てのエンコーディング分岐の画像領域におけるシンボルの頻度を考慮する、全てのエンコーディング分岐に対して有効である確率モデルのセットを基礎とするように処理を実施する。更に装置ＥＣにおいては、時間的に先行する少なくとも一つのエンコーディングサイクルにおいて適応された頻度に基づき確率モデルの共通のセットを更新するための手段１０４が設けられている。
【００６５】
図１０によるエンコーディング装置ＥＣはディジタル化され画像のエンコーディングされたシーケンスを供給し、それらのシーケンスを任意の伝送区間を介してデコーディング装置ＥＤに伝送することができる。伝送区間を介する伝送は図１０において矢印Ｐによって示唆されている。デコーディング装置ＥＤはエンコーディングされた画像ストリームを受信し、相応のエントロピーデコーディングを実施する。装置はこのために複数のコンポーネントを有している。特に、装置ＥＤは、ディジタル化された画像のエンコーディングシーケンスのエンコーディングされた画像領域を、一つのデコーディングサイクルにおけるエントロピーデコーディングが複数の並行なデコーディング分岐において行われるように、デコーディングサイクルに分割するための手段を有している。各デコーディング分岐には相応のデコーディング手段２０１，２０２又は２０３が設けられており、三つより多くのデコーディング分岐が設けられている場合には相応に別のデコーディング手段が装置ＥＤ内に組み込まれている。各デコーディング手段は確率モデルのセットに基づきエントロピーデコーディングを実施する。
【００６６】
デコーディング手段２０１は、デコーディングされた画像領域において発生するシンボルに基づいてエンコーディングされた画像領域をデコーディングする際に確率モデルのセットに関する頻度を適応させるための適応手段２０１ａを含んでいる。更には、それぞれのデコーディング分岐においてデコーディングのために使用される確率モデルのセットが、全てのデコーディング分岐のデコーディングされた画像領域におけるシンボルの頻度を考慮し、且つ、確率モデルの全てのデコーディング分岐に対して有効な共通のセットを基礎とするように、共通の確率モデルを処理するための手段２０１ｂが設けられている。デコーディング手段２０１と同様に、デコーディング手段２０２又は２０３も、頻度を適応させるための相応の適応手段２０２ａ又は２０３ａ及び共通の確率モデルを処理するための相応の手段２０２ｂ又は２０３ｂを含んでいる。図１０のデコーディング装置ＥＤは更に別のコンポーネントとして、時間的に先行する少なくとも一つのデコーディングサイクルにおいて適応された頻度に基づき、所定の時間間隔を置いて確率モデルの共通のセットを更新するための手段２０４を含んでいる。
【００６７】
デコーディング装置ＥＤを用いて、ディジタル化され画像のデコーディングされたシーケンスが得られる。更にデコーディング装置は必要に応じて、図３に示されている、逆量子化器ＩＱ及び逆変換ユニットＩＴ並びにメモリＳＰ及び加算器Ａ’’の形態の付加的な複数のコンポーネントを含むことができる。それら付加的なコンポーネントは個別のハードウェアコンポーネントとして、例えばコンピュータのハードウェアコンポーネントとして構成することができる。
【００６８】
文献リスト
[1] X. Guo, "Ordered Entropy Slices for Parallel CABAC", ITU-T SG 16/Q.6, Doc. VCEG-AK25, Yokohama, Japan, April 2009.
[2] A. Segall and J. Zhao, "Entropy slices for parallel entropy decoding," ITU-T SG 16/Q.6, Doc. COM16-C405, Geneva, Switzerland, April 2008.
[3] V. Sze and M. Budagavi, "Parallel CABAC," ITU-T SG 16/Q.6, Doc. COM16-C334, Geneva, Switzerland, April 2008.
[4] V. Sze, M. Budagavi, A. P. Chandrakasan, "Massively Parallel CABAC", ITU-T ITU-T SG 16/Q.6, Doc. VCEG-AL21 , London, UK / Geneva, Switzerland, July 2009.
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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