(57)【要約】【課題】発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能な算術符号化装置及び算術復号化装置を提供する。【解決手段】本発明に係る算術符号化装置１は、シンタックス要素を構成する各符号に対応するコンテキストと前記コンテキストの発生確率とを対応付けたテーブルである発生確率テーブル５１を記憶する記憶部５０と、入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出部１１と、前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生する前記コンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測部１２と、前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブル５１を初期化する初期化部３０と、初期化された前記発生確率テーブル５１を用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術符号化する算術符号化部２０とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンタックスに従って伝送することが定められている情報であるシンタックス要素を算術符号化する算術符号化装置であって、
前記シンタックス要素を構成する各符号に対応するコンテキストと前記コンテキストの発生確率とを対応付けたテーブルである発生確率テーブルを記憶する記憶手段と、
入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出手段と、
前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生する前記コンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測手段と、
前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブルを初期化する初期化手段と、
初期化された前記発生確率テーブルを用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術符号化する算術符号化手段と
を備えることを特徴とする算術符号化装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、算術符号化の基本単位であるスライスの先頭において必ず発生する前記コンテキストを特定するための情報である共通部分情報を記憶し、
前記検出手段は、入力信号に現れる前記スライスの先頭を検出し、
前記初期化手段は、前記スライスの先頭が検出された時、前記共通部分情報に示されるコンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブルを初期化し、
前記算術符号化手段は、初期化された前記発生確率テーブルを用いて、前記共通部分情報に示されるコンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術符号化する
ことを特徴とする請求項１に記載の算術符号化装置。
【請求項３】
前記算術符号化装置は、さらに、前記発生確率テーブルが初期化された時、その旨を前記算術符号化手段に通知するテーブル管理手段を備え、
前記算術符号化手段は、前記発生確率テーブルが初期化された旨の通知を受けた後、その初期化部分の発生確率値を用いて前記シンタックス要素を算術符号化する
ことを特徴とする請求項１に記載の算術符号化装置。
【請求項４】
前記初期化手段は、前記発生確率テーブルを初期化することなく、前記コンテキスト部分の発生確率の初期値を前記算術符号化手段に渡し、
前記算術符号化手段は、前記初期値を用いて前記シンタックス要素を算術符号化する
ことを特徴とする請求項１に記載の算術符号化装置。
【請求項５】
シンタックスに従って伝送することが定められている情報であるシンタックス要素を算術復号化する算術復号化装置であって、
前記シンタックス要素を構成する各符号に対応するコンテキストと前記コンテキストの発生確率とを対応付けたテーブルである発生確率テーブルを記憶する記憶手段と、
入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出手段と、
前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生する前記コンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測手段と、
前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブルを初期化する初期化手段と、
初期化された前記発生確率テーブルを用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術復号化する算術復号化手段と
を備えることを特徴とする算術復号化装置。
【請求項６】
前記記憶手段は、算術復号化の基本単位であるスライスの先頭において必ず発生する前記コンテキストを特定するための情報である共通部分情報を記憶し、
前記検出手段は、入力信号に現れる前記スライスの先頭を検出し、
前記初期化手段は、前記スライスの先頭が検出された時、前記共通部分情報に示されるコンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブルを初期化し、
前記算術復号化手段は、初期化された前記発生確率テーブルを用いて、前記共通部分情報に示されるコンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術復号化する
ことを特徴とする請求項５に記載の算術復号化装置。
【請求項７】
前記算術復号化装置は、さらに、前記発生確率テーブルが初期化された時、その旨を前記算術復号化手段に通知するテーブル管理手段を備え、
前記算術復号化手段は、前記発生確率テーブルが初期化された旨の通知を受けた後、その初期化部分の発生確率値を用いて前記シンタックス要素を算術復号化する
ことを特徴とする請求項５に記載の算術復号化装置。
【請求項８】
前記初期化手段は、前記発生確率テーブルを初期化することなく、前記コンテキスト部分の発生確率の初期値を前記算術復号化手段に渡し、
前記算術復号化手段は、前記初期値を用いて前記シンタックス要素を算術復号化する
ことを特徴とする請求項５に記載の算術復号化装置。
【請求項９】
シンタックスに従って伝送することが定められている情報であるシンタックス要素を算術符号化する算術符号化方法であって、
入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出ステップと、
前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生するコンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測ステップと、
前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルを初期化する初期化ステップと、
初期化された前記発生確率テーブルを用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術符号化する算術符号化ステップと
を含むことを特徴とする算術符号化方法。
【請求項１０】
シンタックスに従って伝送することが定められている情報であるシンタックス要素を算術復号化する算術復号化方法であって、
入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出ステップと、
前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生するコンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測ステップと、
前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルを初期化する初期化ステップと、
初期化された前記発生確率テーブルを用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術復号化する算術復号化ステップと
を含むことを特徴とする算術復号化方法。
【請求項１１】
シンタックスに従って伝送することが定められている情報であるシンタックス要素を算術符号化するためのプログラムであって、
入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出ステップと、
前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生するコンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測ステップと、
前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルを初期化する初期化ステップと、
初期化された前記発生確率テーブルを用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術符号化する算術符号化ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
シンタックスに従って伝送することが定められている情報であるシンタックス要素を算術復号化するためのプログラムであって、
入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出ステップと、
前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生するコンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測ステップと、
前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルを初期化する初期化ステップと、
初期化された前記発生確率テーブルを用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術復号化する算術復号化ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、算術符号化装置及び算術復号化装置に関し、特に、Ｈ．２６４／ＡＶＣで規定されているＣＡＢＡＣを用いた算術符号化装置及び算術復号化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
動画像の符号化技術において、符号化効率の向上が図られている。これにより、携帯電話機で滑らかな動きのテレビ電話を実現したり、高画質な動画像を撮影したりすることも可能になりつつある。このような符号化技術の進展において、最新の動画像符号化技術の国際基準であるＨ．２６４／ＡＶＣでは、シンタックス要素のエントロピー符号化方式として、ＣＡＶＬＣとＣＡＢＡＣという２つの方式を規定している。シンタックス要素とは、ＤＣＴ係数や動きベクトルなど、シンタックス（データ列の表現規則）に従って伝送することが定められている情報のことである。
【０００３】
ＣＡＶＬＣは、Ｃｏｎｔｅｘｔ−Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｃｏｄｉｎｇ（コンテキスト適応型可変長符号化方式）の略である。ＣＡＶＬＣでは、ＤＣＴ係数を符号化する際、連続する０の長さであるランとレベルとを可変長符号化テーブルを用いてスキャンの方向と反対の方向から符号化を行なう。ＣＡＢＡＣは、Ｃｏｎｔｅｘｔ−ｂａｓｅｄ  Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｂｉｎａｒｙ  Ａｒｉｔｈｍａｃ  Ｃｏｄｉｎｇ（コンテキスト適応型２値算術符号化方式）の略である。すなわち、時間とともに変化する符号化対象の発生確率を変化させる方式であり、一般に算術符号化と呼ばれる方式である（例えば、特許文献１参照）。ＣＡＢＡＣでは、通常の算術符号化のほかに、圧縮すべき符号毎にコンテキストを付け、そのコンテキストごとに発生確率の変更を行なっている。
【０００４】
図１２は、ＣＡＢＡＣを用いた従来の２値算術符号化装置の構成図である。この２値算術符号化装置は、通常の２値算術符号化部に加えて２値化部とコンテキスト算出部とを備えている。２値化部は、＋３や＋４などの多値信号を０と１の２値信号に変換する。コンテキスト算出部は、コンテキスト変数テーブルを備えている。コンテキスト変数テーブルとは、コンテキストの番号と、コンテキストの発生確率を示すテーブルの番号と、発生確率の高いシンボル（１又は０）とを対応付けたテーブルである。コンテキスト算出部は、コンテキスト変数テーブルを参照することにより、符号化すべき２値信号の発生確率を周囲の状況に応じて算出するとともに、実際に符号化した結果によって発生確率テーブルを更新する。２値算術符号化部は、コンテキスト算出部から与えられた発生確率に従って２値信号の符号化を行なう。
【０００５】
Ｈ．２６４／ＡＶＣによると、前記したようにコンテキスト毎にその発生確率テーブルが存在することになるが、以下では簡単のため、複数の発生確率テーブルを１つのテーブルと考えることにする。すなわち、複数のコンテキストとその発生確率とを対応付けたテーブルのことを「発生確率テーブル」と呼ぶことにする。この発生確率テーブルは、前記したコンテキスト変数テーブルに相当することになる。
【０００６】
図１３は、ＣＡＢＡＣを用いた２値算術符号化の概念図である。この図に示されるように、ＣＡＢＡＣを用いた２値算術符号化では、あらかじめ２値信号の発生確率が与えられたうえで、入力信号に応じて実数０．０から１．０の間で区間をどんどん狭めていく。ここでは、入力信号のうちの“０”の発生確率が０．８、“１”の発生確立が０．２となっているので、入力信号のうち“０”が符号化されると前の区間の下０．８の部分が、“１”が符号化されると前の区間の上０．２の部分が新しい区間として更新される。
【０００７】
具体的には、最初のＳＴＥＰ１では“０”が符号化されたため、初期区間の０．０−１．０の下０．８にあたる０．０−０．８が新しい区間として更新される。その後、“１”“０”が順次符号化され、最終的な区間は０．６４−０．７６８となる。算術符号の符号語は、最終区間を特定する実数値の２進表現になる。この例の場合は０．６４−０．７６８が最終区間になるので、その間に入る実数としては０．７５をとることができる。０．７５の２進表現は０．１１になるので、常に０となる最初の桁を除いた、小数点以下の“１１”が符号語として出力される。
【０００８】
図１４は、スライスが符号化の基本単位となっている様子を示す図である。例えば、スライス＃３についての処理時間Ｔ１は、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間Ｔ２と、スライス＃３についての符号化処理に要する時間Ｔ３との合計となる。このように、ＣＡＢＡＣを用いた２値算術符号化では、スライス毎に符号化処理が行われ、実際に符号化した結果によって発生確率テーブルが更新される。すなわち、１スライスについて符号化する前に発生確率テーブル全体が初期化されることになる。
【特許文献１】特開２００４−１３５２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記したように、従来技術によると、１スライスについて符号化する前に発生確率テーブル全体が初期化されることになる。しかしながら、処理するスライスによっては、発生確率テーブル全体を使用しない場合があり、その場合は発生確率テーブルの初期化処理に要する時間が符号化のスループットを低下させる原因になっている。特に、１画面が複数のスライスで構成される場合や、処理するスライスのサイズが小さい場合は、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間がオーバーヘッドとして大きく影響することになる。ＣＡＢＡＣを用いて符号化されたデータを復号化する場合についても同様である。
【００１０】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能な算術符号化装置及び算術復号化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、本発明に係る算術符号化装置は、シンタックスに従って伝送することが定められている情報であるシンタックス要素を算術符号化する算術符号化装置であって、前記シンタックス要素を構成する各符号に対応するコンテキストと前記コンテキストの発生確率とを対応付けたテーブルである発生確率テーブルを記憶する記憶手段と、入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出手段と、前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生する前記コンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測手段と、前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブルを初期化する初期化手段と、初期化された前記発生確率テーブルを用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術符号化する算術符号化手段とを備える。これにより、算術符号化処理と並行して、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルが初期化されるので、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。
【００１２】
ここで、前記記憶手段は、算術符号化の基本単位であるスライスの先頭において必ず発生する前記コンテキストを特定するための情報である共通部分情報を記憶し、前記検出手段は、入力信号に現れる前記スライスの先頭を検出し、前記初期化手段は、前記スライスの先頭が検出された時、前記共通部分情報に示されるコンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブルを初期化し、前記算術符号化手段は、初期化された前記発生確率テーブルを用いて、前記共通部分情報に示されるコンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術符号化してもよい。これにより、スライスの先頭において必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルが初期化された後に算術符号化処理が開始されるので、さらに、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。
【００１３】
また、前記算術符号化装置は、さらに、前記発生確率テーブルが初期化された時、その旨を前記算術符号化手段に通知するテーブル管理手段を備え、前記算術符号化手段は、前記発生確率テーブルが初期化された旨の通知を受けた後、その初期化部分の発生確率値を用いて前記シンタックス要素を算術符号化してもよい。これにより、確実に、初期化が完了した部分の発生確率値を用いて算術符号化を行なうことが可能となる。
【００１４】
また、前記初期化手段は、前記発生確率テーブルを初期化することなく、前記コンテキスト部分の発生確率の初期値を前記算術符号化手段に渡し、前記算術符号化手段は、前記初期値を用いて前記シンタックス要素を算術符号化してもよい。これにより、発生確率の初期値が初期化手段によって生成されてから算術符号化手段に渡されるまでの時間を削減することが可能となる。
【００１５】
前記目的を達成するために、本発明に係る算術復号化装置は、シンタックスに従って伝送することが定められている情報であるシンタックス要素を算術復号化する算術復号化装置であって、前記シンタックス要素を構成する各符号に対応するコンテキストと前記コンテキストの発生確率とを対応付けたテーブルである発生確率テーブルを記憶する記憶手段と、入力信号に現れる前記シンタックスの分岐を検出する検出手段と、前記シンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生する前記コンテキストを前記シンタックスに従って予測する予測手段と、前記コンテキストが予測された時、予測された前記コンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブルを初期化する初期化手段と、初期化された前記発生確率テーブルを用いて、予測された前記コンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術復号化する算術復号化手段とを備える。これにより、算術復号化処理と並行して、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルが初期化されるので、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。
【００１６】
ここで、前記記憶手段は、算術復号化の基本単位であるスライスの先頭において必ず発生する前記コンテキストを特定するための情報である共通部分情報を記憶し、前記検出手段は、入力信号に現れる前記スライスの先頭を検出し、前記初期化手段は、前記スライスの先頭が検出された時、前記共通部分情報に示されるコンテキスト部分についてのみ前記発生確率テーブルを初期化し、前記算術復号化手段は、初期化された前記発生確率テーブルを用いて、前記共通部分情報に示されるコンテキストに対応する前記シンタックス要素を算術復号化してもよい。これにより、スライスの先頭において必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルが初期化された後に算術復号化処理が開始されるので、さらに、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。
【００１７】
また、前記算術復号化装置は、さらに、前記発生確率テーブルが初期化された時、その旨を前記算術復号化手段に通知するテーブル管理手段を備え、前記算術復号化手段は、前記発生確率テーブルが初期化された旨の通知を受けた後、その初期化部分の発生確率値を用いて前記シンタックス要素を算術復号化してもよい。これにより、確実に、初期化が完了した部分の発生確率値を用いて算術復号化を行なうことが可能となる。
【００１８】
また、前記初期化手段は、前記発生確率テーブルを初期化することなく、前記コンテキスト部分の発生確率の初期値を前記算術復号化手段に渡し、前記算術復号化手段は、前記初期値を用いて前記シンタックス要素を算術復号化してもよい。これにより、発生確率の初期値が初期化手段によって生成されてから算術符号化手段に渡されるまでの時間を削減することが可能となる。
【００１９】
なお、本発明は、このような算術符号化装置又は算術復号化装置として実現することができるだけでなく、このような算術符号化装置又は算術復号化装置が備える特徴的な手段をステップとする算術符号化方法又は算術復号化方法として実現したり、それらのステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の伝送媒体を介して配信することができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２０】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る算術符号化装置によれば、符号化処理と並行して、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルが初期化されるので、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。また、スライスの先頭において必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルが初期化された後に符号化処理が開始されるので、さらに、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。
【００２１】
同様に、本発明に係る算術復号化装置によれば、復号化処理と並行して、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルが初期化されるので、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。また、スライスの先頭において必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブルが初期化された後に復号化処理が開始されるので、さらに、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。
【００２２】
このように初期化処理に要する時間が削減されると、電力を消費する時間が削減されるので、電力消費量を抑えることが必要な装置に本発明を適用すると効果的である。特に、１画面が複数のスライスで構成される場合や、処理するスライスのサイズが小さい場合は、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間がオーバーヘッドとして大きく影響することになるので、本発明の効果が顕著に表れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における算術符号化装置１の構成図である。この図１に示されるように、算術符号化装置１は、シンタックス要素を算術符号化する装置であって、解析部１０と、算術符号化部２０と、初期化部３０と、テーブル管理部４０と、記憶部５０とを備えている。ここでは、２値化部については図示を省略している。２値化部は、解析部１０の前段にあればよく、算術符号化装置１内にあっても算術符号化装置１外にあってもよい。
【００２５】
記憶部５０は、本発明に係る記憶手段の一例であり、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）である。記憶部５０は、発生確率テーブル５１と共通部分情報５２とを記憶している。発生確率テーブル５１は、コンテキストとその発生確率とを対応付けたテーブルである。共通部分情報５２は、スライスの先頭において必ず発生するコンテキストを特定するための情報である。
【００２６】
解析部１０は、検出部１１と予測部１２とを有している。検出部１１は、本発明に係る検出手段の一例である。検出部１１は、２値化部からの入力信号に現れるスライスの先頭を検出し、その検出結果を初期化部３０に出力する。また、検出部１１は、２値化部からの入力信号に現れるシンタックスの分岐を検出し、その検出結果を予測部１２に出力する。予測部１２は、本発明に係る予測手段の一例である。予測部１２は、検出部１１によってシンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生するコンテキストをシンタックスに従って予測し、その予測結果を初期化部３０と算術符号化部２０とに出力する。なお、２値化部からの入力信号は、解析部１０を介して（又は、解析部１０を介すことなく直接）算術符号化部１２に入力されるようになっている。
【００２７】
初期化部３０は、本発明に係る初期化手段の一例である。初期化部３０は、検出部１１によってスライスの先頭が検出された時、共通部分情報５２に示されるコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化する。また、初期化部３０は、予測部１２によってコンテキストが予測された時、予測されたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化する。
【００２８】
算術符号化部２０は、本発明に係る算術符号化手段の一例である。算術符号化部２０は、初期化部３０によって初期化された発生確率テーブル５１を用いて、共通部分情報５２に示されるコンテキストに対応するシンタックス要素を算術符号化する。また、算術符号化部２０は、初期化部３０によって初期化された発生確率テーブル５１を用いて、予測部１２によって予測されたコンテキストに対応するシンタックス要素を算術符号化する。
【００２９】
テーブル管理部４０は、本発明に係るテーブル管理手段の一例である。テーブル管理部４０は、発生確率テーブル５１を管理する処理部であって、初期化部３０や算術符号化部２０からの指示に基づいて発生確率テーブル５１にアクセスし、そのアクセス結果を初期化部３０や算術符号化部２０に通知する。例えば、テーブル管理部４０は、発生確率テーブル５１が初期化された時、その旨を算術符号化部２０に通知する。
【００３０】
図２は、本発明の概要を説明するための図である。既に説明した通り、従来技術によると、図２（Ａ）に示されるように、１スライスについて符号化する前に発生確率テーブル全体が初期化されることになる。それに対して、本発明では、図２（Ｂ）に示されるように、スライスの先頭において必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化した後、スライス＃３についての符号化処理を開始する。そして、この符号化処理と並行して、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化する。
【００３１】
以下、スライスの先頭において必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化する処理を「共通部分初期化処理」といい、この共通部分初期化処理に要する時間を「共通部分初期化時間Ｔ２１」という。また、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化する処理を「必要部分初期化処理」といい、この必要部分初期化処理に要する時間を「必要部分初期化時間Ｔ２２」という。
【００３２】
図３は、発生確率テーブル５１内のコンテキスト配置を示す図である。図中に示す文字はシンタックス要素を示しており、図中の１レコードは１ビットに相当する。「mb＿skip＿run」や「mb＿skip＿flag」等は１ビットのシンタックス要素であるため１レコード内に表記し、「mb＿type」は４ビットのシンタックス要素であるため４レコード内に表記している。コンテキストは、シンタックス要素を構成する各符号に対応する情報であるため、図中の１レコードは１コンテキストに相当することにもなる。なお、この図３に示されるコンテキストの配置は単なる一例であって、実際はこのような配置にはなっていない。
【００３３】
図４は、共通部分情報５２の一例を示す図である。共通部分情報５２は、スライスの先頭において必ず発生するコンテキストを特定するための情報である。必ず発生するコンテキストとは、この図４に示されるように、「mb＿skip＿run」「mb＿skip＿flag」「mb＿field＿decoding＿flag」「end＿of＿slice＿flag」「mb＿type」を構成する各符号に対応するコンテキストである。必ず発生するコンテキストであるか否かは、Ｈ．２６４／ＡＶＣに基づいて予め判別することができる。
【００３４】
図５は、スライス単位に行なわれる処理の手順を示すフローチャートである。この図５に示されるように、共通部分初期化処理（Ｓ１）が行なわれた後、そのスライス内のマクロブロック数だけ、マクロブロック処理（Ｓ２）が繰り返し行われる。共通部分初期化処理を開始するタイミングは、２値化部からの入力信号に現れるスライスの先頭を検出部１１が検出した時である。マクロブロック処理を開始するタイミングは、２値化部からの入力信号に「mb＿type」が現れたことを検出部１１が検出した時である。
【００３５】
図６は、共通部分初期化処理の手順を示すフローチャートである。この図６に示されるように、必ず発生するコンテキスト数だけ、発生確率テーブル５１内の設定位置を導出する処理（Ｓ１１）と、発生確率テーブル５１に発生確率の初期値を設定する処理（Ｓ１２）とが繰り返される。すなわち、初期化部３０は、共通部分情報５２を参照することにより必ず発生するコンテキストを特定し、これらコンテキストの発生確率の初期値をテーブル管理部４０に渡す。テーブル管理部４０は、初期化部３０から渡された初期値を設定する発生確率テーブル５１上の位置を導出する。そして、導出した発生確率テーブル５１上の位置に初期値を設定すると、その旨を初期化部３０と算術符号化部２０とに通知する。これにより、必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１が初期化されたことになる。
【００３６】
図７は、マクロブロック処理の手順を示すフローチャートである。このマクロブロック処理は、検出部１１又は予測部１２によって実行される処理であり、その処理手順は、Ｈ．２６４／ＡＶＣに準拠している。ステップＳ２１、Ｓ２７、Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４の枠内の文字は、符号化すべきシンタックス要素を意味している。実際にシンタックス要素を符号化する前に、そのコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化する処理が行われる。この初期化処理は必要部分初期化処理に相当する。なお、ステップＳ２１の「mb＿type」についての初期化処理は、前記したように共通部分初期化処理として既に完了しているものとして説明する。
【００３７】
本発明では、２値化部からの入力信号に現れるシンタックスの分岐を検出し、分岐後に発生するコンテキストをシンタックスに従って予測するようにしている。「入力信号に現れるシンタックスの分岐を検出する」とは、具体的には、入力信号を解析することにより、図７に示される分岐処理（Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２６、Ｓ２９、Ｓ３１、Ｓ３３）の結果を検出するという意味である。「分岐後に発生するコンテキストをシンタックスに従って予測する」とは、具体的には、分岐処理の結果に基づいて、ステップＳ２７、Ｓ３０、Ｓ３２、Ｓ３４を実行することになるか否かを予測し、実行することになるステップに対応するコンテキストを予想するという意味である。
【００３８】
まず、検出部１１は、入力信号に現れるマクロブロックタイプを検出する（Ｓ２１）。そして、そのマクロブロックタイプが「I＿PCM」であることを検出した場合は（Ｓ２２→Ｓ２３）、分岐後に発生するコンテキストは存在しないので処理を終了する。他方、入力信号に現れるマクロブロックタイプが「I＿PCM」でないことを検出した場合は、イントラ符号化であるかインター符号化であるかを検出する（Ｓ２２→Ｓ２４）。
【００３９】
次いで、検出部１１は、イントラ符号化であることを検出した場合は、直交変換のサイズが８×８画素であるか否かを検出する（Ｓ２４→Ｓ２６）。そして、直交変換のサイズが８×８画素であることを検出した場合は、その検出結果を予測部１２に出力する。予測部１２は、「transform＿size＿8x8＿flag」に対応するコンテキストが発生することを予測し、その予測結果を初期化部３０と算術符号化部２０とに出力する（Ｓ２６→Ｓ２７）。
【００４０】
次いで、検出部１１は、sub＿mb＿pred処理（Ｓ２５）又はmb＿pred処理（Ｓ２８）が行われた後、直交変換のサイズが１６×１６画素であるか否かを検出する（Ｓ２９）。そして、直交変換のサイズが１６×１６画素でないことを検出した場合は、その検出結果を予測部１２に出力する。予測部１２は、「coded＿block＿pattern」に対応するコンテキストが発生することを予測し、その予測結果を初期化部３０と算術符号化部２０とに出力する（Ｓ２９→Ｓ３０）。
【００４１】
次いで、検出部１１は、直交変換のサイズが８×８画素であるか否かを検出する（Ｓ３１）。そして、８×８画素であることを検出した場合は、その検出結果を予測部１２に出力する。予測部１２は、「transform＿size＿8x8＿flag」に対応するコンテキストが発生することを予測し、その予測結果を初期化部３０と算術符号化部２０とに出力する（Ｓ３２）。
【００４２】
次いで、検出部１１は、ステップＳ２９において１６×１６画素でないことを検出した場合、又は、ステップＳ３１において８×８画素でないことを検出した場合は、処理すべき画素データが有るか否かを検出する（Ｓ３３）。そして、処理すべき画素データが有ることを検出した場合は、その検出結果を予測部１２に出力する。予測部１２は、「mb＿qp＿delta」に対応するコンテキストが発生することを予測し、その予測結果を初期化部３０と算術符号化部２０とに出力する（Ｓ３４）。その後residual処理が完了すると、又は、ステップＳ３３において処理すべき画素データが無いことが検出されると、当該マクロブロック処理が終了する。
【００４３】
図８は、必要部分初期化処理の手順を示すフローチャートである。ここでは、必要部分初期化処理が完了した後、実際に符号化した結果によって発生確率テーブル５１が更新される処理も併せて説明する。この一連の処理はコンテキスト毎に繰り返される。
【００４４】
初期化部３０は、あるコンテキストが発生する旨を予測部１２から通知されると、そのコンテキストの発生確率の初期値をテーブル管理部４０に渡す。テーブル管理部４０は、初期化部３０から渡された初期値を設定する発生確率テーブル５１上の位置を導出する（Ｓ４１）。そして、導出した位置が初期化済みでない場合は（Ｓ４２：Ｎｏ）、その位置に初期値を設定し、その旨を初期化部３０と算術符号化部２０とに通知する（Ｓ４３）。これにより、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１が初期化されたことになる。初期化済みであるか否か（Ｓ４２）を判別する手法は特に限定されるものではないが、例えば、初期化済みであるか否かを示すフラグを発生確率テーブル５１に設けておけば、そのフラグを参照することにより判別することができる。
【００４５】
他方、２値化部からの入力信号は、解析部１０を介して算術符号化部１２に入力されるようになっている。算術符号化部２０は、初期化部３０によって初期化された発生確率テーブル５１から発生確率値を取得し、その発生確率値を用いてシンタックス要素を算術符号化する（Ｓ４４→Ｓ４５）。このように算術符号化部２０が算術符号化を開始するタイミングは、初期値の設定が完了した旨を初期化部３０から通知された後である。その後、算術符号化部２０は、実際に符号化した結果によって発生確率テーブル５１を更新する（Ｓ４６）。発生確率テーブル５１を更新する手順は、発生確率テーブル５１に初期値を設定する手順と同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
【００４６】
このように、本算術符号化装置１では、スライスの先頭において必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化した後に符号化処理を開始する。そして、この符号化処理と並行して、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化する。これにより、従来にはない顕著な効果を得ることができる。
【００４７】
すなわち、従来技術によると、図２（Ａ）に示されるように、スライス＃３についての処理時間Ｔ１は、発生確率テーブル５１全体の初期化処理に要する時間Ｔ２と、スライス＃３についての符号化処理に要する時間Ｔ３との合計となる。それに対して、本算術符号化装置１によると、図２（Ｂ）に示されるように、スライス＃３についての処理時間Ｔ１は、共通部分初期化処理に要する時間Ｔ２１と、スライス＃３についての符号化処理に要する時間Ｔ３との合計となる。共通部分初期化処理時間Ｔ２１は、必要最小限の初期化時間であり、発生確率テーブル５１全体の初期化処理に要する時間Ｔ２に比べて遥かに短い時間である。ここではスライス＃３を例示して説明しているが、他のスライスについても同様であることはいうまでもない。
【００４８】
以上のように、本発明によれば、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。初期化処理に要する時間が削減されると、電力を消費する時間が削減されるので、電力消費量を抑えることが必要な装置に本発明を適用すると効果的である。特に、１画面が複数のスライスで構成される場合や、処理するスライスのサイズが小さい場合は、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間がオーバーヘッドとして大きく影響することになるので、本発明の効果が顕著に表れる。
【００４９】
なお、前記の説明では、共通部分初期化処理を行なった後に必要部分初期化処理を行なうこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、スライスの先頭において必ず発生するコンテキストはシンタックスに従って予測することができるため、必要部分初期化処理のみ行なうようにしてもよい。
【００５０】
この場合は、図９に示されるように、記憶部５０は、発生確率テーブル５１のみを記憶しており共通部分情報５２は記憶していない。検出部１１は、２値化部からの入力信号に現れるシンタックスの分岐を検出し、その検出結果を予測部１２に出力する。予測部１２は、検出部１１によってシンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生するコンテキストをシンタックスに従って予測し、その予測結果を初期化部３０と算術符号化部２０とに出力する。初期化部３０は、予測部１２によってコンテキストが予測された時、予測されたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１を初期化する。算術符号化部２０は、初期化部３０によって初期化された発生確率テーブル５１を用いて、予測部１２によって予測されたコンテキストに対応するシンタックス要素を算術符号化する。このように、必ず発生するコンテキストも予測するようにすれば、共通部分情報５２を記憶しておくことなく前記と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
また、前記の説明では、共通部分情報５２を発生確率テーブル５１とは別に設けることとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、共通部分情報５２であるか否かを示す情報（フラグ等）を発生確率テーブル５１内に設けるようにしてもよい。このようにすれば、初期化部３０は、テーブル管理部４０を介して発生確率テーブル５１を参照することにより共通部分情報５２を得ることが可能となるため、前記と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、発生確率の初期値は、ＲＡＭ（記憶部５０上の発生確率テーブル５１）を介して初期化部３０から算術符号化部２０に渡される。すなわち、発生確率の初期値をＲＡＭに書き込む時間と、ＲＡＭから発生確率の初期値を読み出す時間とが必要となる。本実施の形態２では、発生確率の初期値が初期化部３０によって生成されてから算術符号化部２０に渡されるまでの時間を削減する手法について説明する。
【００５３】
図１０は、本発明の実施の形態２における算術符号化装置１の構成図である。この図１０に示されるように、本実施の形態２における算術符号化装置１は、初期化部３１と算術符号化部２１との間で発生確率の初期値を受け渡す手法が異なる点を除き、前記実施の形態１における算術符号化装置１と同様である。すなわち、初期化部３１は、発生確率テーブル５１を初期化することなく、発生確率の初期値を算術符号化部２１に渡す。算術符号化部２１は、初期化部３１から渡された発生確率の初期値を用いてシンタックス要素を算術符号化する。
【００５４】
初期化部３１と算術符号化部２１との間で発生確率の初期値を受け渡す具体的な手法としては、発生確率の初期値を一時的に保持するレジスタを介する手法が好ましい。すなわち、初期化部３１は、発生確率の初期値をレジスタに書き込む。算術符号化部２１は、レジスタから発生確率の初期値を読み出し、その発生確率の初期値を用いてシンタックス要素を算術符号化する。レジスタは、マイクロプロセッサ内部にある記憶素子であり、容量は小さいが動作は極めて高速である。従って、レジスタを介して発生確率の初期値を受け渡すようにすれば、ＲＡＭを介して発生確率の初期値を受け渡す場合に比べて、その処理時間を削減することができる。
【００５５】
以上のように、本発明の実施の形態２における算術符号化装置１では、初期化部３１は、発生確率テーブル５１を初期化することなく、発生確率の初期値を算術符号化部２１に渡し、算術符号化部２１は、初期化部３１から渡された発生確率の初期値を用いてシンタックス要素を算術符号化する。これにより、発生確率の初期値が初期化部３０によって生成されてから算術符号化部２０に渡されるまでの時間を削減することが可能となる。
【００５６】
（実施の形態３）
前記実施の形態１又は２では、ＣＡＢＡＣを用いてデータを符号化する算術符号化装置に本発明を適用した場合ついて説明したが、本実施の形態３では、ＣＡＢＡＣを用いて符号化されたデータを復号化する算術復号化装置に本発明を適用した場合について説明する。
【００５７】
図１１は、本発明の実施の形態３における算術復号化装置１Ａの構成図である。この図１１に示されるように、算術復号化装置１Ａは、シンタックス要素を算術復号化する装置であって、解析部１０Ａと、算術復号化部２０Ａと、初期化部３０Ａと、テーブル管理部４０Ａと、記憶部５０Ａとを備えている。以下に説明するように、本算術復号化装置１Ａの構成は、算術符号化をするか算術復号化をするかという点を除き、前記実施の形態１における算術符号化装置１と基本的に同じである。
【００５８】
記憶部５０Ａは、本発明に係る記憶手段の一例であり、例えばＲＡＭである。記憶部５０Ａは、発生確率テーブル５１Ａと共通部分情報５２Ａとを記憶している。発生確率テーブル５１Ａは、コンテキストとその発生確率とを対応付けたテーブルである。共通部分情報５２Ａは、スライスの先頭において必ず発生するコンテキストを特定するための情報である。
【００５９】
解析部１０Ａは、検出部１１Ａと予測部１２Ａとを有している。検出部１１Ａは、本発明に係る検出手段の一例である。検出部１１Ａは、算術符号化された入力信号に現れるスライスの先頭を検出し、その検出結果を初期化部３０Ａに出力する。また、検出部１１Ａは、算術符号化された入力信号に現れるシンタックスの分岐を検出し、その検出結果を予測部１２Ａに出力する。予測部１２Ａは、本発明に係る予測手段の一例である。予測部１２Ａは、検出部１１Ａによってシンタックスの分岐が検出された時、分岐後に発生するコンテキストをシンタックスに従って予測し、その予測結果を初期化部３０Ａと算術復号化部２０Ａとに出力する。なお、算術符号化された入力信号は、解析部１０Ａを介して（又は、解析部１０Ａを介すことなく直接）算術復号化部１２Ａに入力されるようになっている。
【００６０】
初期化部３０Ａは、本発明に係る初期化手段の一例である。初期化部３０Ａは、検出部１１Ａによってスライスの先頭が検出された時、共通部分情報５２Ａに示されるコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１Ａを初期化する。また、初期化部３０Ａは、予測部１２Ａによってコンテキストが予測された時、予測されたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１Ａを初期化する。
【００６１】
算術復号化部２０Ａは、本発明に係る算術復号化手段の一例である。算術復号化部２０Ａは、初期化部３０Ａによって初期化された発生確率テーブル５１Ａを用いて、共通部分情報５２Ａに示されるコンテキストに対応するシンタックス要素を算術復号化する。また、算術復号化部２０Ａは、初期化部３０Ａによって初期化された発生確率テーブル５１Ａを用いて、予測部１２Ａによって予測されたコンテキストに対応するシンタックス要素を算術復号化する。
【００６２】
テーブル管理部４０Ａは、本発明に係るテーブル管理手段の一例である。テーブル管理部４０Ａは、発生確率テーブル５１Ａを管理する処理部であって、初期化部３０Ａや算術復号化部２０Ａからの指示に基づいて発生確率テーブル５１Ａにアクセスし、そのアクセス結果を初期化部３０Ａや算術復号化部２０Ａに通知する。例えば、テーブル管理部４０Ａは、発生確率テーブル５１Ａが初期化された時、その旨を算術復号化部２０Ａに通知する。
【００６３】
以上のように、本算術復号化装置１Ａでは、スライスの先頭において必ず発生するコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１Ａを初期化した後に復号化処理を開始する。そして、この復号化処理と並行して、アクセスする必要が生じたコンテキスト部分についてのみ発生確率テーブル５１Ａを初期化する。従って、算術符号化装置１の場合と同様、発生確率テーブル５１Ａの初期化処理に要する時間を削減することが可能となる。
【００６４】
なお、共通部分初期化処理を行なった後に必要部分初期化処理を行なうのではなく必要部分初期化処理のみ行なうようにしてもよい点、共通部分情報５２Ａであるか否かを示すフラグを発生確率テーブル５１Ａ内に設けるようにしてもよい点、初期化部３１Ａと算術符号化部２１Ａとの間でレジスタを介して発生確率の初期値を受け渡してもよい点など、前記実施の形態１又は２で説明した構成は、本実施の形態３についても同様に採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、発生確率テーブルの初期化処理に要する時間を削減することが必要な算術符号化装置及び算術復号化装置等の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１における算術符号化装置の構成図
【図２】本発明の概要を説明するための図
【図３】発生確率テーブル内のコンテキスト配置を示す図
【図４】共通部分情報の一例を示す図
【図５】スライス単位に行なわれる処理の手順を示すフローチャート
【図６】共通部分初期化処理の手順を示すフローチャート
【図７】マクロブロック処理の手順を示すフローチャート
【図８】必要部分初期化処理の手順を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態１における他の算術符号化装置の構成図
【図１０】本発明の実施の形態２における算術符号化装置の構成図
【図１１】本発明の実施の形態３における算術復号化装置の構成図
【図１２】ＣＡＢＡＣを用いた従来の２値算術符号化装置の構成図
【図１３】ＣＡＢＡＣを用いた２値算術符号化の概念図
【図１４】スライスが符号化の基本単位となっている様子を示す図
【符号の説明】
【００６７】
１    算術符号化装置
１０  算術符号化装置内の解析部
１１  算術符号化装置内の検出部
１２  算術符号化装置内の予測部
２０、２１  算術符号化装置内の算術符号化部
３０、３１  算術符号化装置内の初期化部
４０  算術符号化装置内のテーブル管理部
５０  算術符号化装置内の記憶部
５１  算術符号化装置内の発生確率テーブル
５２  算術符号化装置内の共通部分情報
１Ａ    算術復号化装置
１０Ａ  算術復号化装置内の解析部
１１Ａ  算術復号化装置内の検出部
１２Ａ  算術復号化装置内の予測部
２０Ａ  算術復号化装置内の算術符号化部
３０Ａ  算術復号化装置内の初期化部
４０Ａ  算術復号化装置内のテーブル管理部
５０Ａ  算術復号化装置内の記憶部
５１Ａ  算術復号化装置内の発生確率テーブル
５２Ａ  算術復号化装置内の共通部分情報
【図１】
2008098735.tif 000003
【図２】
2008098735.tif 000004
【図３】
2008098735.tif 000005
【図４】
2008098735.tif 000006
【図５】
2008098735.tif 000007
【図６】
2008098735.tif 000008
【図７】
2008098735.tif 000009
【図８】
2008098735.tif 000010
【図９】
2008098735.tif 000011
【図１０】
2008098735.tif 000012
【図１１】
2008098735.tif 000013
【図１２】
2008098735.tif 000014
【図１３】
2008098735.tif 000015
【図１４】
2008098735.tif 000016