(57)【要約】【課題】従来、符号化装置内に復号装置を備えなければならない。【解決手段】符号化装置は、メモリ１０１と、メモリ１０１に蓄積された複数のディジタル信号データをビット単位に比較し、ディジタル信号データの最上位ビットから最初に異なると判定したビットまでの位置情報を求める位置選定器１０４と、符号化に最適な符号語長となるｒビットを選択する符号語長選定器１０５と、位置情報及び符号語長に基づいて、メモリ１０１に蓄積された複数のディジタル信号データからｒビットを抽出して符号語列として出力する符号化器１０２と、位置情報、符号語長及び符号語列を所定規則に則ってフォーマット化し、ビットストリームとして出力するフォーマット器１０３と、出力されたビットストリームの符号長から次の連続した映像のディジタル信号データの符号化に使用する符号語長を算出する制御器１０６とを有する。【選択図】図１
2011135330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の単位ビット数（Ｒビット）で表される連続した映像のディジタル信号データを入力とし、ディジタル信号データを符号語長ｒビット（ｒ＜Ｒ）に圧縮符号化する符号化装置において、
連続した映像の複数のディジタル信号データを蓄積するメモリ手段と、
メモリ手段に蓄積された複数のディジタル信号データをビット単位に比較し、ディジタル信号データの最上位ビットから最初に異なると判定したビットまでの位置情報を求める選定手段と、
符号化に最適な符号語長となるｒビットを選択する判定手段と、
位置情報及び符号語長に基づいて、メモリ手段に蓄積された複数のディジタル信号データからｒビットを抽出して符号語列として出力する符号化手段と、
位置情報、符号語長及び符号語列を所定規則に則ってフォーマット化し、ビットストリームとして出力するフォーマット手段と、
出力されたビットストリームの符号長から次の連続した映像のディジタル信号データの符号化に使用する符号語長を算出する制御手段と
を備えることを特徴とする符号化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の符号化装置のフォーマット手段において、
入力される位置情報及び符号語長の記述に必要とする領域のビット長を算出し、位置情報の領域のビット長と符号語長の領域のビット長及び符号化列のビット長との総計がバイト単位に配置可能な長さのビットストリームを生成する為に、空領域を付加して、位置情報の領域、符号語長の領域、符号化列及び空領域の順にビットストリームとして出力する規則を有するフォーマット手段を備えることを特徴とする符号化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の符号化装置から出力されるビットストリームを復号化して元のＲビットで表される映像のディジタル信号データを得る復号化装置において、
入力される位置情報及び符号語長の記述に必要とする領域のビット長を算出し、位置情報の領域のビット長と符号語長の領域のビット長及び符号化列のビット長との総計がバイト単位に配置可能な長さのビットストリームを生成する為に、空領域を付加して、位置情報の領域、符号語長の領域、符号化列及び空領域の順にビットストリームとして出力する規則に則ったビットストリームを格納するメモリ手段と、
メモリ手段に蓄積されたビットストリームを位置情報、符号語長及び符号語列に分離するデフォーマット手段と、
位置情報及び符号語長と符号化列から元の所定の単位ビット数で表される映像のディジタル信号データに復号化する復号化手段と
を備えることを特徴とする復号化装置。
【請求項４】
所定の単位ビット数（Ｒビット）で表される連続した映像のディジタル信号データを符号語長ｒビット（ｒ＜Ｒ）に圧縮符号化する符号化方法において、
連続した映像の複数のディジタル信号データをメモリ手段に蓄積する蓄積ステップと、
メモリ手段に蓄積された複数のディジタル信号データをビット単位に比較し、ディジタル信号データの最上位ビットから最初に異なると判定したビットまでの位置情報を求める選定ステップと、
符号化に最適な符号語長となるｒビットを選択する判定ステップと、
位置情報及び符号語長に基づいて、メモリ手段に蓄積された複数のディジタル信号データからｒビットを抽出して符号語列として出力する符号化ステップと、
位置情報、符号語長及び符号語列を所定規則に則ってフォーマット化し、ビットストリームとして出力するフォーマットステップと、
出力されたビットストリームの符号長から次の連続した映像のディジタル信号データの符号化に使用する符号語長を算出する制御ステップと
を含むことを特徴とする符号化方法。
【請求項５】
請求項４に記載の符号化方法のフォーマットステップにおいて、
入力される位置情報及び符号語長の記述に必要とする領域のビット長を算出し、位置情報の領域のビット長と符号語長の領域のビット長及び符号化列のビット長との総計がバイト単位に配置可能な長さのビットストリームを生成する為に、空領域を付加して、位置情報の領域、符号語長の領域、符号化列及び空領域の順にビットストリームとして出力する規則を有するフォーマットステップを含むことを特徴とする符号化方法。
【請求項６】
請求項４に記載の符号化方法によって得られたビットストリームを復号化して元のＲビットで表される映像のディジタル信号データを得る復号化方法において、
入力される位置情報及び符号語長の記述に必要とする領域のビット長を算出し、位置情報の領域のビット長と符号語長の領域のビット長及び符号化列のビット長との総計がバイト単位に配置可能な長さのビットストリームを生成する為に、空領域を付加して、位置情報の領域、符号語長の領域、符号化列及び空領域の順にビットストリームとして出力する規則に則ったビットストリームをメモリ手段に格納する格納ステップと、
メモリ手段に蓄積されたビットストリームを位置情報、符号語長及び符号語列に分離するデフォーマットステップと、
位置情報及び符号語長と符号化列から元の所定の単位ビット数で表される映像のディジタル信号データに復号化する復号化ステップと
を含むことを特徴とする復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像のディジタル信号データを符号化及び復号化する装置、方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、テレビ放送ではアナログ放送からディジタル放送への移行が促進され、記録メディアではＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）からＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）へと大容量記録の対応が巷間に広がり始め、従来のＳＤ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）画像からＨＤ（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）画像への移行が加速している。ディスプレイ装置もＣＲＴ方式のテレビからプラズマテレビや液晶テレビといった薄型、大型の傾向となっており、特に液晶テレビでは液晶特有の画像の残像感を軽減する為に、従来の毎秒６０フレームであった表示を、前後の映像の差分から動きの情報を算出し、動きの方向と大きさに合わせて中間の映像を作り出して補間して倍の１２０フレームまで引き上げて表示することで残像感を抑える倍速表示化技術を採用している。
【０００３】
ＨＤ画像による高画質化は、従来に比べてデータ量や処理負荷が増加し、ディスプレイ装置や記録装置等の機器で使用するメモリ容量の増加や内部バスの伝送量の高速化が要求される。画像データの高効率な圧縮技術としてＭＰＥＧやＪＰＥＧ等が挙げられるが、処理負荷が高く、専用のハードウェアを機器内に装備することが必要となり、コスト高になる。
【０００４】
そこで、圧縮率が低いもののメモリ容量や伝送量を低減する軽負荷の処理による手法が提案されている。
【０００５】
特許文献１，２ともに近接画素間の相関性を利用して、Ｒビットで表される画像信号をｒビット（０＜ｒ＜Ｒ）に変換する予測符号化方式である。共通する予測処理は、連続して画素単位に入力される画像データの画像信号に対して、直前に符号化処理された画像信号の復号値を予測値とし、続いて入力される画素信号との差分により、予測誤差値を出力することで実現される。
【０００６】
特許文献１では、復号化で復号値が元画像のビット精度の範囲を超えないように、予め符号化時に入力画像信号、及び予測値の最大値と最小値に制限をかけて、予測誤差値を算出し、その誤差値の範囲に該当する符号語を変換テーブルから選択する。
【０００７】
特許文献２では、複数の変換テーブルから予測値に基づき最適なテーブルが選択される。テーブルには予測誤差値が取り得る範囲とその範囲に割当てられたｒビットの符号語が列記されており、予測誤差値の該当する範囲の符号語を出力する。
【０００８】
特許文献１，２で使用される変換テーブルは、近接画素間の相関性を考慮して、予測誤差値が０に近い程、１つの符号語に割当てる予測誤差値の範囲を狭くし、予測誤差値が大きくなる程、１つの符号語に割当てる予測誤差値の範囲を広くするようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１５３４７号公報
【特許文献２】特開平３−１４５８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献においては、
・符号化装置内に復号装置を備える必要がある。
・原信号のビット精度から変換されたビット精度で表される誤差よりも、誤差が大きくなる。
・符号化及び復号化の為の変換テーブルが必要である為、ＲＯＭとしてメモリを機器内に用意する必要がある。
といった課題が挙げられる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記したような事情に鑑み成されたもので、処理が軽負荷で、符号化で生じる誤差を抑えるとともに、符号語変換の為の変換テーブルを必要としない映像信号の符号化装置、復号化装置、符号化方法、及び、復号化方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、所定の単位ビット数（Ｒビット）で表される連続した映像のディジタル信号データを入力とし、ディジタル信号データを符号語長ｒビット（ｒ＜Ｒ）に圧縮符号化する符号化装置において、連続した映像の複数のディジタル信号データを蓄積するメモリ手段と、メモリ手段に蓄積された複数のディジタル信号データをビット単位に比較し、ディジタル信号データの最上位ビットから最初に異なると判定したビットまでの位置情報を求める選定手段と、符号化に最適な符号語長となるｒビットを選択する判定手段と、位置情報及び符号語長に基づいて、メモリ手段に蓄積された複数のディジタル信号データからｒビットを抽出して符号語列として出力する符号化手段と、位置情報、符号語長及び符号語列を所定規則に則ってフォーマット化し、ビットストリームとして出力するフォーマット手段を備えることを特徴とする符号化装置を提供するものである。
【００１３】
また、上記記載の符号化装置のフォーマット手段において、入力される位置情報及び符号語長の記述に必要とする領域のビット長を算出し、位置情報の領域のビット長と符号語長の領域のビット長及び符号化列のビット長との総計がバイト単位に配置可能な長さのビットストリームを生成する為に、空領域を付加して、位置情報の領域、符号語長の領域、符号化列及び空領域の順にビットストリームとして出力する規則を有するフォーマット手段を備えることを特徴とする符号化装置を提供する。
【００１４】
また、上記記載の符号化装置から出力されるビットストリームを復号化して元のＲビットで表される映像、音声等のディジタル信号データを得る復号化装置において、ビットストリームを格納するメモリ手段と、メモリ手段に蓄積されたビットストリームを位置情報、符号語長及び符号語列に分離するデフォーマット手段と、位置情報及び符号語長と符号化列から元の所定の単位ビット数で表される映像のディジタル信号データに復号化する復号化手段とを備えることを特徴とする復号化装置を提供する。
【００１５】
また、所定の単位ビット数（Ｒビット）で表される連続した映像のディジタル信号データを符号語長ｒビット（ｒ＜Ｒ）に圧縮符号化する符号化方法において、連続した映像の複数のディジタル信号データをメモリ手段に蓄積する蓄積ステップと、メモリ手段に蓄積された複数のディジタル信号データをビット単位に比較し、ディジタル信号データの最上位ビットから最初に異なると判定したビットまでの位置情報を求める選定ステップと、符号化に最適な符号語長となるｒビットを選択する判定ステップと、位置情報及び符号語長に基づいて、メモリ手段に蓄積された複数のディジタル信号データからｒビットを抽出して符号語列として出力する符号化ステップと、位置情報、符号語長及び符号語列を所定規則に則ってフォーマット化し、ビットストリームとして出力するフォーマットステップと、出力されたビットストリームの符号長から次の連続した映像のディジタル信号データの符号化に使用する符号語長を算出する制御ステップとを含むことを特徴とする符号化方法を提供する。
【００１６】
また、上記記載の符号化方法のフォーマットステップにおいて、入力される位置情報及び符号語長の記述に必要とする領域のビット長を算出し、位置情報の領域のビット長と符号語長の領域のビット長及び符号化列のビット長との総計がバイト単位に配置可能な長さのビットストリームを生成する為に、空領域を付加して、位置情報の領域、符号語長の領域、符号化列及び空領域の順にビットストリームとして出力する規則を有するフォーマットステップを含むことを特徴とする符号化方法を提供する。
【００１７】
更に、上記記載の符号化方法によって得られたビットストリームを復号化して元のＲビットで表される映像のディジタル信号データを得る復号化方法において、入力される位置情報及び符号語長の記述に必要とする領域のビット長を算出し、位置情報の領域のビット長と符号語長の領域のビット長及び符号化列のビット長との総計がバイト単位に配置可能な長さのビットストリームを生成する為に、空領域を付加して、位置情報の領域、符号語長の領域、符号化列及び空領域の順にビットストリームとして出力する規則に則ったビットストリームをメモリ手段に格納する格納ステップと、メモリ手段に蓄積されたビットストリームを位置情報、符号語長及び符号語列に分離するデフォーマットステップと、位置情報及び符号語長と符号化列から元の所定の単位ビット数で表される映像のディジタル信号データに復号化する復号化ステップとを含むことを特徴とする復号化方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の符号化装置、復号化装置、符号化方法、及び、復号化方法によれば、画像信号の符号化、復号化は加減算及びビット演算のみで構成される為、高速処理が可能であり、符号化で生じる誤差を抑えることが可能である。更に、符号語変換の為の変換テーブルを必要としないので、ＲＯＭ等のメモリを削減するという効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る符号化装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る復号化装置の実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る符号化装置の選定器の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る符号化装置の符号化器の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る伝送フォーマットの構成を示す一例である。
【図６】本発明に係る伝送フォーマットの構成を示す一例である。
【図７】本発明に係る復号化装置の復号化器の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明に係る符号化装置及び復号化装置を具備した液晶テレビの構成概要を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る符号化装置の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る復号化装置の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施する好適な例として、倍速表示機能を搭載した液晶テレビが挙げられる。倍速表示機能は、通常１秒間に６０コマで表示している映像を倍の１２０コマに増やして表示させ、液晶テレビ特有の映像ぶれを解決する技術であり、その為にはコマとコマの間に新たな映像を生成する必要がある。コマ数が増えると液晶テレビのメモリ容量が増加し、内部バスのトラフィックが増加する為、機器の負荷やコストが増すことになる。この問題を解決する為に、本発明に係る符号化装置及び復号化装置を装備した液晶テレビ内部の構成概要を図８に示す。
【００２１】
受信した放送信号はＭＰＥＧデコーダ８０４に入力される。放送信号はＭＰＥＧ形式の符号化が施されたビットストリームであり、ＭＰＥＧデコーダ８０４で映像のディジタル信号データに復号される。ディジタル信号データは本発明に係る符号化装置８０５にて圧縮符号化されビットストリームとして出力し、内部バス８０１を経由してメモリ８０８に蓄積される。メモリ８０８に蓄積されたビットストリームを本発明に係る符号／復号化装置８０６にて復号して、倍速画像生成装置８０７にて倍速表示用の補間映像を生成、再度符号／復号化装置８０６にて符号化され、ビットストリームと出力し、内部バスを経由して、本発明に係る復号化装置８０３に入力する。復号化装置８０３ではビットストリームから映像のディジタル信号データに復号して、描画エンジン８０２に送信する。描画エンジン８０２では映像信号に変換して、パネルに映像を表示する。
【００２２】
以下に、図８で示される本発明に係る符号化装置８０５、復号化装置８０３及び符号／復号化装置８０６の処理の詳細を説明する。
【実施例】
【００２３】
本発明に係る実施形態による符号化装置及び復号化装置の図を用いて、画像信号の符号化及び復号化について説明する。
【００２４】
尚、符号化装置と対応する復号化装置にて処理する画像の横幅と高さの画素数が公知であることとする。また、符号化装置にて出力される符号語は本発明に係る伝送フォーマットに従ってフォーマット化されたビットストリームを成し、復号化装置ではそのビットストリームの構造が既知であり、フォーマットに準拠したビットストリームのみを復号化可能とする。
【００２５】
本実施例は説明を円滑に進める為、符号化前の画像データの画像信号のビット精度Ｒビットを８ビットとし、符号化による変換後の符号語ｒビットを、既定ビットとして４ビットとし、最大６ビットと設定する。復号化はｒ（ｒ≦６）ビットの符号語を元の画像信号８ビットに復号することとする。
【００２６】
（符号化実施例）
図１は本発明の符号化装置の構成を示す。図１の装置番号を参照し、図９に示すフローチャートの処理順に従い、説明を行うこととする。以下、文中の括弧内の番号は図９のステップ番号を示す。
【００２７】
図１の符号化装置において、画像信号がメモリ１０１に入力される。メモリ１０１に入力される画像信号は、１枚の画像を、画像の左上から右下にかけてラスタスキャン順にライン毎に入力されることとし、メモリ１０１には一度にＮ（Ｎ＞１）画素の画像信号が格納され、格納された画素数毎に符号化処理を行う（Ｓ９０１）。
【００２８】
本実施例ではＮ＝６として、以下説明を行う。画像信号の入力がライン端に達し、メモリ１０１に格納される画像信号が６画素未満になった場合は、不足分の画素の画像信号を“０”として、実際に画素の後に仮想的に続けてメモリ１０１に格納して６画素として符号化する。
【００２９】
メモリ１０１に格納された６画素はまず、位置選定器１０４に出力される。ここで便宜上メモリ１０１に格納される６画素の画像信号は入力順にｘ０，ｘ１，ｘ２，・・・，ｘ５で表すこととし、各画像信号は以下の二進数で表わされる８ビット信号の値を持つこととする。
ｘ０  ：  １０１１  １１０１
ｘ１  ：  １０１０  １１１１
ｘ２  ：  １０１０  ００１１
ｘ３  ：  １００１  １０００
ｘ４  ：  １００１  １０１１
ｘ５  ：  １０００  １１１０
【００３０】
位置選定器１０４では、入力された６画素の８ビット画像信号に対して、共通するＭＳＢを検出する（Ｓ９０２）。つまり、６画素の８ビット画像信号をビット毎に比較し、最上位ビットから見て最初に異なるビットが出現するまでの最上位ビットからの位置を求める。例えば、最上位ビットが同じで次の桁のビットが異なった場合は“１”となる。本実施例での画像信号ｘｉ（ｉ＝０，．．．，５）では、上位の７ビット目と６ビット目が“１０”と共通であるので、この場合選定位置は“２”となり、以下に選定位置を求める位置選定器１０４の動作を記述する。
【００３１】
位置選定器１０４の構成を図３に示す。メモリ１０１に格納された画像信号がスイッチャ３０１に入力される。
【００３２】
スイッチャ３０１に入力される８ビットの画素信号が先頭画素の場合、信号レジスタ３０２に一時的に格納する。この時、スイッチャ３０１はリセット信号を生成し、判定レジスタ３０３に送る。判定レジスタ３０３は８ビット長のビット信号を持ち、画素信号の各ビットが同一か否かの判定を行う為のビット信号であり、同一であれば“０”、異なれば“１”のビットで表す。判定レジスタ３０３はリセット信号によって全てのビットが“０”にリセットされる。ここではＲ＝８ビットのビット長となり、判定レジスタ３０３は“００００００００”にセットされる。スイッチャ３０１に入力される画素信号が先頭画素でない場合、スイッチャ３０１は信号分岐を切換え、画素信号をＯＲ回路３０４及びＸＯＲ回路３０５に送る。
【００３３】
ＯＲ回路３０４では、信号レジスタ３０２に一時的に格納された画素信号とスイッチャ３０１から出力された画素信号との論理和をとり、その結果を信号レジスタ３０２に格納する。
【００３４】
ＸＯＲ回路３０５では、信号レジスタ３０２に一時的に格納された画素信号とスイッチャ３０１から出力された画素信号との排他論理和をとる。この排他論理和は画素信号同士のビット単位の合致を示すものである。この排他論理和をＯＲ回路３０６に送る。
【００３５】
ＯＲ回路３０６では判定レジスタ３０３に格納された値とＸＯＲ回路３０５から出力された排他論理和との論理和をとる。ここでの論理和は画素信号の中でビット単位に異なるビットが存在する場合に“１”を、同じビットであれば“０”のビットをとることを示す。ＯＲ回路３０６で算出された論理和は判定レジスタ３０３に格納される。以上の行程をメモリ１０１に格納された画素数分繰り返し、最終的なＯＲ回路３０６からの出力を選定値として得る。
【００３６】
本実施例での画像信号ｘ０，．．．，ｘ５に対して適用した場合の選定値は“００１１１１１１”となる。選定値の上位ビットから数えて最初に“１”ビットが出現するのは２ビット目の位置であり、この位置をｐ（＝２）とする。即ち、メモリ１０１の中に格納された６画素の画像信号の上位ｐ（＝２）ビットは同じビットであると判定される。このｐを選定位置として出力する。
【００３７】
次に、位置選定器１０４によって導出された選定位置ｐを符号語長選定器１０５に送り、符号語長ｒを導出する（Ｓ９０３）。符号語長ｒは選定位置ｐで示される画素信号の最上位ビットからのビットの位置以降のビット信号が対象となる。本実施例での画像信号ｘ０，．．．，ｘ５に対して選定位置ｐ＝２であるので、画素信号の最上位ビットから数えて２ビット以降の６ビットとなる。一方、制御器１０６からは、予め設定した圧縮率になるように符号化する為に、符号化により発生した符号語のビットストリームの符号量により算出された次のＮ画素に対する符号語長が符号語長選定器１０５に入力される。選定位置ｐにより算出される値と制御器１０６からの入力値とを比較し、小さい方の値を選択し、その値を符号語長ｒとして出力する。尚、本実施例での画像信号ｘ０，．．．，ｘ５は画像の最初の入力値であり、制御器１０６から入力される符号語長が無いので、この場合既定ビットの“４”を初期値として使用することとし、以降のＮ画素からは上述の制御器１０６からフィードバックされる符号語長を使用することとする。
【００３８】
位置選定器１０４によって導出された選定位置ｐ、符号語長選定器１０５によって導出された符号語長ｒ及びメモリ１０１からの画素信号を符号化器１０２に送り、画素信号の符号化を行う（Ｓ９０４）。
【００３９】
符号化器１０２の構成を図４に示す。
【００４０】
図４において、メモリ１０１に格納された画像信号が画素毎にスイッチャ４０１に入力される。スイッチャ４０１は入力される画像信号が先頭画素か否かで処理を変更する。先頭画素ｘ０がスイッチャ４０１に入力される場合、そのままの値で出力しｙ０とする。先頭画素以外の画素ｘ１，．．．，ｘ５がスイッチャ４０１に入力される場合、スイッチャ４０１は処理を切換え、画像信号を符号抽出器４０２に送る。
【００４１】
符号抽出器４０２では、Ｒビット信号からｒビット信号に変換する。ここでは８ビット画像信号を４ビットの符号語に変換する。画像信号と同時に選定位置ｐ（＝２）が入力され、選定位置ｐにより画像信号から４ビット抽出する為のビットシフト量ｓが次式により計算される。
ｓ ＝ Ｒ − ｒ − ｐ ＝ ８ − ４ − ２ ＝ ２
【００４２】
画像信号はｓ（＝２）ビット右シフトされた後、符号語抽出の為のｒ（＝４）ビットのマスク信号２ｒ−１（＝２４−１＝１５）との論理和をとり、４ビットの符号語ｙｉ（ｉ＝１，．．．，５）が算出される。以上の操作により上述のｘｉ（ｉ＝０，．．．，５）に対応する符号語ｙｉ（ｉ＝０，．．．，５）は次の様になる。
ｙ０  ：  １０１１  １１０１
ｙ１  ：  １０１１
ｙ２  ：  １０００
ｙ３  ：  ０１１０
ｙ４  ：  ０１１０
ｙ５  ：  ００１１
【００４３】
符号化器１０２で求められた符号語ｙｉ（ｉ＝０，．．．，５）と選定位置ｐ及び符号語長ｒはフォーマット器１０３に入力される。フォーマット器１０３ではＰＣやデジタル機器で容易に扱えるように、メモリ１０１に格納した画素分の符号語と選定位置及び符号語長をバイト単位で処理出来るようにフォーマット化する（Ｓ９０５）。まず、選定位置を表すビット列を置き、次に符号語長を表すビット列、更に画素の符号語ｙ０からｙ５までを順に配置する。ここで選定位置を表すビット列に必要とするビット長ｑは次式により算出される。
【００４４】
Ｒ − ｒ ＜ ２ｑ
但し、ｑは正整数であり、Ｒ−ｒを超える最小の２ｑとなるｑであることとする。本実施例ではＲ＝８であり、ｒは最小値が“０”であるので、８＜２ｑを満たす最小のｑは“４”となる。また、符号語長を表すビット列に必要とするビット長ｕはｒビットの最大値として“６”としているので、３ビットで表されることからｕ＝３となる。メモリ１０１に格納した画素数Ｎ＝６である場合の総ビット長Ｂは次式により表される。
Ｂ  ＝  Ｒ  ＋  ｒ  ×  （Ｎ  −  １）  ＋  ｑ  ＋  ｕ
本実施例では、Ｂ＝８＋４×（６−１）＋４＋３＝３５となり、バイト単位とする為、パディングビットを付加する（Ｓ９０６）。
【００４５】
本実施例では、パディングビットのビット長ｎとして、ｎ＝５ビットを付加して、合計４０ビット＝５バイトで表すことが可能となる。
【００４６】
尚、パディングビットとしてのビットは、“０”ビットが一般的な使用とされるが、“１”ビットが混在する形態でもよく、また他の情報を格納するのにも使用してもよい。
【００４７】
このようにして、パディングビットを付加することで、図５に示されるようなバイト単位でのフォーマット化が可能となり、複数画素単位に処理したビットストリームとして出力する（Ｓ９０７）。
【００４８】
また、図６に示されるように、選定位置ｐが“８”の場合、先頭画素ｘ０と以降の画素ｘ１，ｘ２，・・・，ｘ５とが同一の画素信号であることから、先頭画素のみ送るフォーマット形態として、発生符号量を抑制するようにしてもよい。
【００４９】
ビットストリームを出力する一方で、ビットストリームの符号量が制御器１０６に入力される。制御器１０６では、予め設定された圧縮率になるようにビットストリームの発生符号量を制御する為に、次のＮ画素の符号化で使用する符号語長を算出する（Ｓ９０８）。
【００５０】
Ｎ画素毎に予め設定された圧縮率で算出される目標符号量の総和と発生符号量の総和との比較を行い、前の符号化に使用した符号語長ｒに対して、発生符号量の総和が目標符号量の総和よりも大きい場合はｒから１減じた値“ｒ−１”を、発生符号量の総和が目標符号量の総和よりも小さい場合はｒに１加えた値“ｒ＋１”を、発生符号量の総和が目標符号量の総和と等しい場合は加減操作せず“ｒ”として符号語長選定器１０５に出力する。
【００５１】
また、目標符号量に閾値を設け、その閾値との発生符号量の総和との比較により、前の符号化に使用した符号語長ｒに対する加減量の大きさを±１から±２或いはそれ以上に増やしてもよい。
【００５２】
以上の処理を画面１ラインのＮ画素単位毎に行い、ライン端に達したら、次のラインに移動し、同様の処理を繰り返す。更に画面の最終ラインに達したら、次の画面の先頭ラインから同様に処理を繰り返し、符号化処理を終了するまで連続してビットストリームを出力する（Ｓ９０９）。
【００５３】
（復号化実施例）
図２は本発明の復号化装置の構成を示す。符号化実施例と同様に、図２の装置番号を参照し、図１０に示すフローチャートの処理順に従い、説明を行うこととする。以下、文中の括弧内の番号は図１０のステップ番号を示す。
【００５４】
上述の符号化装置で符号化されたビットストリームが復号化装置のメモリ２０１に蓄積される（Ｓ１００１）。メモリ２０１には符号化装置にて符号化した複数画素（本実施例ではＮ＝６画素）毎のビットストリームが蓄積された後に、デフォーマット器２０２に入力される。
【００５５】
デフォーマット器２０２では、符号化装置で複数画素単位の符号化されたビットストリームを選定位置ｐ、符号語長ｒ及び符号語ｙｉ（ｉ＝０，．．．，Ｎ−１）に分解され、復号化器２０３に出力される（Ｓ１００２）。
【００５６】
ビットストリーム先頭から、まず、選定位置のビット長、次に、符号語長のビット長が取り出され、最初のＮ画素のビットストリームを構成するバイト長を算出する（Ｓ１００３）。バイト長は、上述の符号化実施例にて総ビット長Ｂを算出する際に使用した計算式から求められ、更にバイトアラインした値をビットストリームのバイト長として算出する。算出されたバイト長分のビットストリームをメモリ２０１から読み出し、符号語ｙｉ（ｉ＝０，．．．，Ｎ−１）とパディングビットを得る。パディングビットは復号化過程では必要としないので、破棄する。同時に、メモリ２０１では、読み出されたビットストリームのバイト長分だけ読み出し位置を進め、次に、処理するビットストリームの先頭に保持しておく。この操作はＮ画素毎のビットストリームの復号化処理毎に行われ、メモリ２０１内の読み取り位置を判断し、必要に応じてビットストリームからデータを追加することとする。
【００５７】
符号語ｙｉ（ｉ＝０，．．．，Ｎ−１）は、先頭の符号語ｙ０のＲビット、以降の符号語ｙｉ（ｉ＝１，．．．，Ｎ−１）のｒビットが取り出される（Ｓ１００４）。
【００５８】
ここで、本実施例では上述の符号化装置で説明に使用した値をそのまま復号化装置の説明でも使用することとする。即ち、元の画像信号はＲ＝８ビット信号、符号化後の符号語のビット長は符号語長ｒ＝４ビットである。選定位置はビットストリームの先頭に４ビット長で記述されたｐ＝２とする。また、ビットストリームを構成する符号語列は、上述の符号化装置で説明した処理単位となる画素数Ｎ＝６とし、符号語列ｙｉ（ｉ＝０，．．．，５）とする。
【００５９】
復号化器２０３の構成を図７に示す。
【００６０】
図７において、デフォーマット器２０２で分解された符号語が順に復号化器２０３の中のスイッチャ７０１に入力される。スイッチャ７０１は入力されるデフォーマット器２０２で分解された最初の符号語ｙ０と以降の符号語ｙ１，．．．，ｙ５とで復号化処理を切り換える。最初の符号語ｙ０が入力される場合、元と同じ画像信号の８ビット信号であり、そのまま出力され、復号値ｘ０’を得る。更に、最初の符号語の入力と同時に選定位置ｐがデフォーマット器２０２から入力され、最初の符号語ｙ０とともに上位ビット抽出器７０２に入力される。上位ビット抽出器７０２では、選定位置ｐ（＝２）から符号語ｙｉ（ｉ＝１，．．．，５）を元の８ビット信号に戻す為に、先頭画素の符号語ｙ０と共通する上位ｐビットを共通マスク値ｍとして取り出す。ｍは次式にて表される。
ｍ  ＝  （ｙ０  ＞＞  （Ｒ  −  ｐ））  ＜＜  （Ｒ  −  ｐ）
ここで、演算子“＞＞”は右へのビットシフト、演算子“＜＜”は左へのビットシフトを表す。
【００６１】
本実施例ではｙ０＝１０１１  １１０１であるから、共通マスク値ｍは“１０００  ００００”となり、この値は次のビットストリームの選定位置が入力されるまで上位ビット抽出器７０２に保持される。
【００６２】
一方、デフォーマット器２０２にて抽出された選定位置ｐ及び符号語長ｒはシフト量算出器７０７に入力される（Ｓ１００５）。シフト量算出器７０７では、ｙ０以降の符号語ｙｉ（ｉ＝１，．．．，５）を復号化する際にシフト器７０３にて使用するビットシフト量ｔを算出する。ビットシフト量ｔは次式で算出され、本実施例ではｔ＝２となる。
ｔ  ＝  Ｒ  −  ｒ  −  ｐ  ＝  ８  −  ４  −  ２  ＝  ２
【００６３】
次に、ｙ０以降の符号語ｙｉ（ｉ＝１，．．．，５）が入力される場合、スイッチャ７０１は処理を切換え、復号化処理が行われる（Ｓ１００６）。符号語ｙｉ（ｉ＝１，．．．，５）はスイッチャ７０１を経由してシフト器７０３に入力される。シフト器７０３では符号語ｙｉ（ｉ＝１，．．．，５）とともにシフト量算出器７０７からビットシフト量ｔが入力され、符号語をビットシフト量ｔにて左シフトを行う。
【００６４】
例えば、ｙ１＝１０１１の場合、右シフトした値ｙ１’＝１０  １１００となり、ＯＲ回路７０４に出力される。
【００６５】
ＯＲ回路７０４は、右シフトした値ｙｉ’（ｉ＝１，．．．，５）と上位ビット抽出器７０２にて保持されている共通マスク値ｍとの論理和をとる。例えば、ｙ１’＝１０  １１００の場合、論理和ｙ１’’＝１０１０  １１００となる。
【００６６】
更に、ビットシフト量ｔが補正項算出器７０５に入力される（Ｓ１００７）。補正項算出器７０５では、符号化により生じる元の画像信号との誤差を抑える為の補正項を算出する。符号化時にｒ（＝４）ビット符号語を得る為に、元の画像信号をビットシフト量ｓ（＝Ｒ−ｒ−ｐ＝８−４−２＝２）ビット右シフトしたので、元の画像信号に対して下位ｓビット、即ち最大２ｓ−１の誤差が生じる。この誤差を抑える為に、符号化時と同様に求められたビットシフト量ｔ（＝ｓ）を求め、２ｔ−１を補正項として算出する（但し、ｔ＝０の場合は補正項は０）。本実施例では２ｔ−１を＝２２−１＝２が補正項となる。
【００６７】
ＯＲ回路７０４からの論値和出力値ｙｉ’’（ｉ＝１，．．．，５）と上記補正項とをＯＲ回路７０６にて論理和をとり、復号値ｘｉ’（ｉ＝１，．．．，５）を得ることが出来る。例えば、ｙ１’’＝  １０１０  １１００の場合、復号値ｘ１’＝１０１０  １１１０となり、元の画像信号ｘ１に対して誤差を１で抑えることが出来る。こうして復号化されたｘｉ’（ｉ＝０，．．．，５）の６画素を画素信号として出力する（Ｓ１００８）。
【００６８】
以上の処理を繰り返し、復号化処理を終了するまで連続して画素信号を出力する（Ｓ１００９）。
【００６９】
以上のように、本発明に係る符号化装置及び復号化装置によれば、画像信号の符号化、復号化は加減算及びビット演算のみで構成される為、高速処理が可能であり、符号化で生じる誤差を抑えることが可能である。更に符号語変換の為の変換テーブルを必要としないので、ＲＯＭ等のメモリを削減することが出来る。
【００７０】
尚、本実施例では、符号化装置と対応する復号化装置にて処理する画像の横幅と高さの画素数が公知であることとしたが、伝送フォーマットにて定義した選択位置及び符号語長を格納する領域の中に、選択位置及び符号語長以外の情報を格納しても構わない。例えば、本実施例では符号語長を格納する領域として３ビットを定義したが、１ビット拡張して４ビットとし、符号語長には下位３ビットのみ使用するので、最上位１ビットに対して、画面の横幅単位でライン処理をする場合に、ライン毎の先頭画素を含む画素群を符号化する場合のみ余った１ビットを“１”とし、それ以外の同一ライン上で処理する画素群には“０”とすることで、ライン数のカウントや同期をとることを可能とする。
【００７１】
更に、パディングビットを格納する領域のビット数を拡張して、処理する画像の横幅と高さの画素数等の情報を記録するようにしてもよく、この場合符号化装置と復号化装置とで伝送フォーマット上の整合性を満たしていれば問題は無い。
【符号の説明】
【００７２】
１０１  メモリ
１０２  符号化器
１０３  フォーマット器
１０４  位置選定器
１０５  符号語長選定器
１０６  制御器
２０１  メモリ
２０２  デフォーマット器
２０３  復号化器
３０１  スイッチャ
３０２  信号レジスタ
３０３  判定レジスタ
３０４  ＯＲ回路
３０５  ＸＯＲ回路
３０６  ＯＲ回路
４０１  スイッチャ
４０２  符号抽出器
７０１  スイッチャ
７０２  上位ビット抽出器
７０３  シフト器
７０４  ＯＲ回路
７０５  補正項算出器
７０６  ＯＲ回路
７０７  シフト量算出器
８０１  内部バス
８０２  描画エンジン
８０３  復号化装置
８０４  ＭＰＥＧデコーダ
８０５  符号化装置
８０６  符号／復号化装置
８０７  画像生成装置
８０８  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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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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