(57)【要約】【課題】  算術符号復号化装置において、単位時間あたりのデータ処理工数を平滑化することにより、必要となるメモリ量を減らし回路規模を削減する。【解決手段】  復号中のシンボルデータは、シンボルデータの値により決まるそれ以降の処理手順のうち、処理工数が多くなる値をとると予測するシンボル予測部（１２）と、前記復号シンボルデータ、または前記予測シンボルデータに基づき、コンテキストを読み出すコンテキスト生成部（４）と、前記コンテキストを入力して、符号化データを復号する演算部（７）と、復号シンボルデータと、予測シンボルデータとを比較する比較部（１３）と、前記比較結果が一致した場合は、予測シンボルデータに基づいて読み出されたコンテキストにより復号し、一致しない場合は、前記復号シンボルデータに基づいて再度コンテキストの読み出し処理を行い復号するよう制御する制御部（１０）とを備える。【選択図】      図１
2007116501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直前のシンボルデータに基づいて、次のシンボルデータの復号に必要な情報が記述されたコンテキストテーブルからコンテキストを読み出して、符号化データを復号する算術符号復号化装置において、
復号中の前記直前のシンボルデータは、シンボルデータの値により決まるそれ以降の処理手順のうち、処理工数が多くなる値をとるものと予測するシンボル予測部と、
前記直前の復号シンボルデータ、または前記シンボル予測部で予測された前記予測シンボルデータに基づき、コンテキストを読み出して、出力するコンテキスト生成部と、
前記コンテキストを入力して、符号化データを復号する演算部と、
前記直前の復号シンボルデータの結果と、前記シンボル予測部で予測された前記予測シンボルデータとの比較を行う比較部と、
前記比較部で比較された結果が一致していると判定された場合には、前記予測シンボルデータに基づいて読み出されたコンテキストを前記演算部に出力し、一致していないと判定された場合には、前記直前の復号シンボルデータの結果に基づいて再度コンテキストの読み出し処理を行い、読み出されたコンテキストを前記演算部に出力するよう制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする算術符号復号化装置。
【請求項２】
直前のシンボルデータに基づいて、次のシンボルデータの復号に必要な情報が記述されたコンテキストテーブルからコンテキストを読み出して、符号化データを復号する算術符号復号化装置において、
前記コンテキストを入力して、符号化データを復号すると同時に、
前記復号中のシンボルデータの復号結果は、シンボルデータの値により決まるそれ以降の処理手順のうち、処理工数が多くなる値をとるものと予測して先読みした予測シンボルデータに基づき、コンテキストの読み出し処理を行い、
前記符号化データの復号が終了し、シンボルデータの復号結果が得られた時、復号結果のシンボルデータと前記予測シンボルデータとの比較を行い、
前記比較された結果が一致していると判定された場合には、前記予測シンボルデータに基づいて読み出されたコンテキストを前記演算部に出力し、一致していないと判定された場合には、前記直前の復号結果のシンボルデータに基づいて再度コンテキストの読み出し処理を行い、読み出されたコンテキストを前記演算部に出力して、
前記出力されたコンテキストにより符号化データを復号する
ことを特徴とする算術符号復号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画像圧縮符号化に用いられる算術符号の復号化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｈ．２６４、バッファ
ＩＴＵ−Ｔでは、動画像圧縮符号化標準方式として、Ｈ．２６４を規格化している。
この動画像圧縮符号化システムは、図６に示すように、画像変換符号化部２１、エントロピー符号化部２２、多重伝送部２３からなる。
画像変換符号化部２１は、入力された映像信号から、動き補償予測した予測誤差をＤＣＴ変換、量子化して、エントロピー符号化部２２に出力する。エントロピー符号化部２２では、入力データのうちＤＣＴ係数を可変長符号化するとともに、その他付随データを、指数ゴロム符号、および算術符号により符号化する。可変長符号化された各種データはフォーマットにしたがって多重化され、バッファを介して情報発生量を均一に整え、多重伝送部２３から出力される。
以上のように、Ｈ．２６４では、エントロピー符号化の１つとして、算術符号が用いられる。また、これら符号化・復号化には、データ平滑化用のバッファを必要としている。
【０００３】
算術符号
算術符号は、０と１の間の確率区間（レンジ）を、符号化対象である各シンボルの出現確率によって再帰的に分割（１度分割したものを更に分割）し、シンボル系列を分割された部分区間内の代表点に対応させ、その位置を表す２進小数を符号とするものである。
Ｈ．２６４で使われる算術符号は、ＣＡＢＡＣ（コンテキスト適応型２値算術符号）と呼ばれ、符号化対象データであるシンタックス要素は２値化されて、 “０”、“１” のシンボル列とされるとともに、前記シンボルは出現確率により優勢確率シンボル（ＭＰＳ）に属するか、劣勢確率シンボル（ＬＰＳ）に属するか識別され、符号化処理される。これら“０”、“１”の出現確率は、初期値としてシンタックス要素に関連付けたテーブルで与えられるとともに、入力されたシンボルの値により更新される適応化方式となっている。またコンテキストとは、シンボルの周囲の状況を指す言葉であるが、具体的には、後述するように、符号化対象シンボルの優勢確率シンボルの値（“０”または“１”）、およびその確率レンジを表す（非特許文献１参照。以下同様）。
【０００４】
符号化部
次にＨ．２６４の算術符号を例にとって、符号化・復号化装置の構成を説明する。算術符号の符号化装置は、図７（Ａ）に示すように、符号化対象の通常多値で表現されているシンタックス要素（ＳＥ）を可変長の２値化シンボルデータ（ＳＤ）列に変換する２値化部６、シンボルのコンテキスト（Ｃｔｘ）を計算処理するするコンテキスト計算部４、前記コンテキストと入力したシンボルから算術符号データ（ＣＤ）列を計算して出力する算術符号化部５、およびシンボルを入力して次のシンボルについてのシンタックス要素情報を出力するとともに、これらを制御する符号化制御部９から構成される。
【０００５】
復号化部
算術符号の復号化装置は、図７（Ｂ）に示すように、シンボルのコンテキスト（Ｃｔｘ）を計算処理するコンテキスト計算部４、前記コンテキストと復号化対象の符号化データ（ＣＤ）列からシンボル（ＳＤ）を復号して出力する算術復号化部７、前記復号されたシンボル列からシンタックス要素（ＳＥ）を復元するＳＥ復元部８、およびシンボルを入力して次のシンボルについてのシンタックス要素情報を出力するとともに、これらを制御する復号制御部１０から構成される。
【０００６】
コンテキスト計算部
コンテキスト計算部４は、図７（Ｃ）に示すように、コンテキスト読み出し部１、確率更新部２、およびシンボルの確率を表す３つのテーブル（確率テーブル、ＬＰＳレンジテーブル、確率更新テーブル）から構成されており、符号化・復号化で共通に使用される。
確率テーブル３−１は、コンテキスト番号（ｃＩｄｘ）を見出しとして確率状態番号（ｓＩｄｘ）および優勢確率シンボル（ＭＰＳ）が記述されたテーブルで、ｓＩｄｘの値は更新可能となっている。ＬＰＳレンジテーブル３−２は、確率状態番号（ｓＩｄｘ）を見出しとして確率レンジ（Ｒｎｇ）が記述されたテーブルである。確率更新テーブル３−３は、確率状態番号（ｓＩｄｘ）を見出しとして、符号化されたシンボルの値（ＭＰＳ、ＬＰＳ）に応じて、確率テーブルの更新確率に相当する次のｓＩｄｘの値（ｔ＿ＭＰＳ、ｔ＿ＬＰＳ）が記述されたテーブルである。
コンテキスト読み出し部１は、シンボルのシンタックス要素情報を入力して、優勢確率シンボル（ＭＰＳ）、確率レンジ（Ｒｎｇ）よりなるコンテキスト（Ｃｔｘ）を出力する。
更新部３は、コンテキスト番号（ｃＩｄｘ）、確率状態番号（ｓＩｄｘ）、およびシンボル（ＳＤ）を入力して、確率テーブルの確率状態番号（ｓＩｄｘ）を更新する。
【０００７】
符号化フロー
次に、図８（Ａ）フローチャートに従って算術符号の符号化処理について説明する。
まず、順序制御のため、シンタックス要素を識別するカウンタ、符号化処理の経過すなわち符号データ（ＣＤ）列を保存する符号レジスタ（ＣＲ）などの初期設定を行う（ステップＳ２１）。
２値化部６は、シンタックス要素（ＳＥ）を２値シンボル（ＳＤ）列に変換して、２値化する（ステップＳ２２）。
符号化制御部９は、現在のシンボルについての情報から、次に符号化するシンボルについてのシンタックス要素（ＳＥ）情報（ＳＥの種類、そのＳＥでのビット順位など）を解析して、ＳＥ情報として出力する（ステップＳ２３）。
コンテキスト読み出し部１は、入力したＳＥ情報からコンテキスト（Ｃｔｘ）を求め、算術符号化部５に出力する（ステップＳ２４）。すなわち、ＳＥ情報から、コンテキスト番号（ｃＩｄｘ）を求め、そのｃＩｄｘにより、確率テーブルを参照して確率状態番号（ｓＩｄｘ）、優勢確率シンボル（ＭＰＳ）を読み出し、さらに、ＬＰＳレンジテーブルを参照して前記ｓＩｄｘを見出しとする確率レンジ（Ｒｎｇ）を読み出し、ＭＰＳ、Ｒｎｇよりなるコンテキスト（Ｃｔｘ）を出力する。
ステップＳ２２で２値化されたシンボル（ＳＤ）を１ビット読み込み、算術符号化部５に出力する（ステップＳ２５）。
算術符号化部５は、前記コンテキスト（Ｃｔｘ）に基づいて、前記入力されたシンボル（ＳＤ）を符号化する（ステップＳ２６）。
確率更新部２は、入力シンボル（ＳＤ）に応じて、確率更新テーブルから次のｓＩｄｘを読み出し、確率テーブルの更新を行う（ステップＳ２７）。すなわち、確率更新テーブルを参照して、確率状態番号（ｓＩｄｘ）、および符号化したＳＤがＭＰＳかＬＰＳかの情報から、次のｓＩｄｘの値（ｔ＿ＭＰＳまたはｔ＿ＬＰＳ）を求める。そして、確率テーブルの前記コンテキスト番号（ｃＩｄｘ）を見出しとする確率状態番号ｓＩｄｘを、前記次のｓＩｄｘの値に置き換える。以上により、各シンボルの出現確率に応じて、動的に確率が更新される。
以上の手順を、そのシンタックス要素（ＳＥ）の全ビットが終わるまで繰り返し、そのＳＥの符号化を終了する（ステップＳ２８）。
さらに、全てのシンタックス要素の符号化が終わるまで繰り返し、符号化を終了する（ステップＳ２９）。
【０００８】
復号化フロー
図８（Ｂ）のフローチャートに従って、算術符号の復号化処理について説明する。
まず、順序制御のための初期設定を行う（ステップＳ３１）。
復号化対象の符号データ（ＣＤ）列を符号レジスタ（ＣＲ）に読み込む（ステップＳ３２）。
復号制御部１０は、符号化と同様、復号したシンボルの情報から、次に復号するシンボルについてのＳＥ情報を解析して、ＳＥ情報として出力する（ステップＳ３３）。
コンテキスト読み出し部１は、符号化と同様、入力したＳＥ情報からコンテキスト（Ｃｔｘ）を求め、算術復号化部７に出力する（ステップＳ３４）。
算術復号化部６は、前記コンテキストに基づいて、復号対象である符号レジスタ（ＣＲ）から、シンボル（ＳＤ）１ビットを復号する（ステップＳ３５）。
確率更新部２は、符号化と同様、復号化されたシンボル（ＳＤ）に応じて、確率テーブルの確率更新を行い（ステップＳ３６）、復号化されたＳＤを記憶する（ステップＳ３７）。
以上の手順を、シンタックス要素（ＳＥ）の全ビットの復号が終わるまで繰り返し（ステップＳ３８）、終わったら、ＳＥ復元部８は、記憶されたシンボル（ＳＤ）列から、シンタックス要素を復元する（ステップＳ３９）。
さらに、全てのシンタックス要素（ＳＥ）の復元が終了するまで繰り返し、復号を終了する（ステップＳ４０）。
【０００９】
高速化
以上の構成と処理により、ＣＡＢＡＣ方式の算術符号化・復号化装置が実現できるが、シンボルごとに複雑な処理が必要となるため、高速化、小回路規模化が期待される。そこで高速化する方法について述べる。
符号化処理では、図９（Ａ）に示すように、符号化制御、コンテキスト読み出し、更新の３ステップは、シンボル（ＳＤ）列が既知のため、算術符号化の結果にかかわらず、いずれも入力情報が整っている。そこで、図９（Ｂ）に示すように、前記符号化制御、コンテキスト読み出し、更新の３ステップを、算術符号化のステップと並列に動作させることにより高速化できる。なお、更新ステップは、次のコンテキスト読み出しの前に処理すればよいので、算術符号化ステップの前に処理しても、後に処理しても良い。
一方、復号化処理では、図１０（Ａ）に示すように、更新、復号制御には、算術復号結果のシンボル（ＳＤ）の値を必要とし、コンテキスト読み出しは、更新結果を必要とする。このため復号処理では、算術復号化ステップを、復号制御、コンテキスト読み出しステップと並列動作させることができず、例えば図１０（Ｂ）に示すような処理となり、単純には並列処理による高速化はできない。
【００１０】
従来例
そこで、図１１に示すように、復号処理においても並列処理により高速化する方法が提案されている。すなわち、復号制御に必要な復号されたシンボルの代わりに、復号されるシンボルは１つ前のコンテキスト読み出しステップでの優勢確率シンボル（ＭＰＳ）であると仮定した予測シンボル（ｐＳＤ＝ＭＰＳ）を使って、復号制御ステップを、算術復号ステップと並行して進め、後で前記予測シンボル（ｐＳＤ）を実際に算術復号化器により復号されたシンボル（ｄＳＤ）と比較して、間違っていた場合に限り、実際の復号シンボル（ｄＳＤ）を使って更新、符号化制御、コンテキスト読み出しの３ステップをやり直すものである。（例えば、特許文献１参照。）この方式では、予測シンボルとして出現確率の高いＭＰＳを選んでいるため、予測があたる確率は高く、トータルの処理時間は短くできて、高速化できる。
【特許文献１】特開平９−１４８９４１号公報（第８−７頁、第１−３図）
【非特許文献１】大久保  栄  監修  「Ｈ．２６４／ＡＶＣ教科書」インプレス  ２００４年
【非特許文献２】ＩＴＵ−Ｔ  Ｒｅｃ．  Ｈ．２６４（２００３）  “Ａｄｖａｎｃｅｄ  ｖｉｄｅｏ  ｃｏｄｉｎｇ  ｆｏｒ  ｇｅｎｅｒｉｃ  ａｕｄｉｏｖｉｓｕａｌ  ｓｅｒｖｉｃｅｓ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、この優勢確率シンボル（ＭＰＳ）をシンボル予測値とする手法は、予測的中率が高く、トータル時間で見れば高速化できるが、処理工数の多いシンボルと処理工数の少ないシンボルの工数差の最大値を小さくできるわけではない。このため、回路的には、データの流れを平滑化するバッファの量を小さくできず、回路規模が大きくなり、製造コストを安価にできないという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、バッファ量を大きくすることなく、製造コストの安価な算術符号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】
【００１３】
本願発明における第１の発明は、直前のシンボルデータに基づいて、次のシンボルデータの復号に必要な情報が記述されたコンテキストテーブルからコンテキストを読み出して、符号化データを復号する算術符号復号化装置において、復号中の前記直前のシンボルデータは、シンボルデータの値により決まるそれ以降の処理手順のうち、処理工数が多くなる値をとるものと予測するシンボル予測部（ＳＤ予測部１２）と、前記直前の復号シンボルデータ、または前記シンボル予測部で予測された前記予測シンボルデータに基づき、コンテキストを読み出して、出力するコンテキスト生成部（コンテキスト計算部４）と、前記コンテキストを入力して、符号化データを復号する演算部（算術復号化器７）と、前記直前の復号シンボルデータの結果と、前記シンボル予測部で予測された前記予測シンボルデータとの比較を行う比較部（比較部１３）と、前記比較部で比較された結果が一致していると判定された場合には、前記予測シンボルデータに基づいて読み出されたコンテキストを前記演算部に出力し、一致していないと判定された場合には、前記直前の復号シンボルデータの結果に基づいて再度コンテキストの読み出し処理を行い、読み出されたコンテキストを前記演算部に出力するよう制御する制御部（復号制御部１０）と、を備えたことを特徴とする算術符号復号化装置を提供する。
第２の発明は、直前のシンボルデータに基づいて、次のシンボルデータの復号に必要な情報が記述されたコンテキストテーブルからコンテキストを読み出して、符号化データを復号する算術符号復号化装置において、前記コンテキストを入力して、符号化データを復号（ステップＳ６）すると同時に、前記復号中のシンボルデータの復号結果は、シンボルデータの値により決まるそれ以降の処理手順のうち、処理工数が多くなる値をとるものと予測して先読みした予測シンボルデータに基づき、コンテキストの読み出し処理（ステップＳ１、Ｓ２）を行い、前記符号化データの復号が終了し、シンボルデータの復号結果が得られた時、復号結果のシンボルデータと前記予測シンボルデータとの比較（ステップＳ３）を行い、前記比較された結果が一致していると判定された場合には、前記予測シンボルデータに基づいて読み出されたコンテキストを前記演算部に出力（ステップＳ３）し、一致していないと判定された場合には、前記直前の復号結果のシンボルデータに基づいて再度コンテキストの読み出し処理（ステップＳ４、Ｓ５）を行い、読み出されたコンテキストを前記演算部に出力して、前記出力されたコンテキストにより符号化データを復号（ステップＳ６）することを特徴とする算術符号復号化方法を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明における第１の発明によれば、復号中の前記直前のシンボルデータは、シンボルデータの値により決まるそれ以降の処理手順のうち、処理工数が多くなる値をとるものと予測するシンボル予測部と、前記直前の復号シンボルデータ、または前記シンボル予測部で予測された前記予測シンボルデータに基づき、コンテキストを読み出して、出力するコンテキスト生成部と、前記コンテキストを入力して、符号化データを復号する演算部と、  前記直前の復号シンボルデータの結果と、前記シンボル予測部で予測された前記予測シンボルデータとの比較を行う比較部と、前記比較部で比較された結果が一致していると判定された場合には、前記予測シンボルデータに基づいて読み出されたコンテキストを前記演算部に出力し、一致していないと判定された場合には、前記直前の復号シンボルデータの結果に基づいて再度コンテキストの読み出し処理を行い、読み出されたコンテキストを前記演算部に出力するよう制御する制御部とを備えている。
また第２の発明によれば、前記コンテキストを入力して、符号化データを復号すると同時に、前記復号中のシンボルデータの復号結果は、シンボルデータの値により決まるそれ以降の処理手順のうち、処理工数が多くなる値をとるものと予測して先読みした予測シンボルデータに基づき、コンテキストの読み出し処理を行い、前記符号化データの復号が終了し、シンボルデータの復号結果が得られた時、復号結果のシンボルデータと前記予測シンボルデータとの比較を行い、前記比較された結果が一致していると判定された場合には、前記予測シンボルデータに基づいて読み出されたコンテキストを前記演算部に出力し、一致していないと判定された場合には、前記直前の復号結果のシンボルデータに基づいて再度コンテキストの読み出し処理を行い、読み出されたコンテキストを前記演算部に出力して、前記出力されたコンテキストにより符号化データを復号する。
このため本発明では、常に処理工数の多いシンボルを選択して先読み予測して、そのコンテキスト読み出し処理を、復号処理と並列動作させることが可能となり、予測が当たった場合には、特に処理工数の多いシンボルに限り処理時間が短縮できる。また予測が外れた場合には、実際の復号シンボルにより再度コンテキストが読み出し処理されるので、正しく復号できるとともに、並列動作時間が使われないだけなので、処理時間は並列動作させない場合とあまり変わらない。
以上により、もともと処理工数の少ないシンボルの処理時間は変わらず、処理工数の多いシンボルの処理時間が短縮できるので、処理工数の多いシンボルと処理工数の少ないシンボルの工数差を縮め、単位時間あたりのデータ処理工数を平滑化して、必要となるバッファメモリ量を減らし回路規模を小さくすることができるとともに、適度な高速化も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の各実施形態に係る算術符号復号化装置について図１〜図５を用いて説明する。図１は、本願発明の実施形態における算術符号復号化装置の構成を示す図である。図２は、本発明の算術符号復号化装置における復号処理のフローチャートである。図３は、本発明の算術符号復号化装置における「処理工数の多いシンボル」の説明図で、（Ａ）は２値化方法例、（Ｂ）は処理フロー例である。図４は、本発明の算術符号復号化装置におけるテーブル・ルックアップにより２値化する場合のシンタックス要素のシンボル予測値を示す図である。図５は、本発明の算術符号復号化装置における復号化処理手順のタイミングチャートである。
【実施例１】
【００１６】
構成
本発明における算術符号復号化装置は、図１に示すように、コンテキスト計算部４、算術復号化器７、ＳＥ復元部８、および復号制御部１０から構成されている。以下、本発明の構成のうち、背景技術で説明した図７（Ｂ）復号化器と異なる復号制御部１０を中心に説明する。
復号制御部１０は、ＳＥ解析部１１、シンボル予測部１２、およびシンボル比較部１３から構成されている。
シンボル予測部１２は、前記ＳＥ解析部からの情報を元に、後述する方法により、より多くの処理工数を必要とするシンボルを選択して、これを予測シンボル（ｐＳＤ）として出力する。またシンボル比較部１３は、シンボル予測部から出力された前記予測シンボル（ｐＳＤ）と、算術復号化器７で復号化された実際の復号シンボル（ｄＳＤ）を比較して、一致か、不一致かを判定、判定結果を出力する。
ＳＥ解析部１１は、シンボル予測部１から先読みした予測シンボル、またシンボル比較部の判定結果、およびシンタックス要素ＳＥを解析して、従来の復号制御部１０同様、復号動作を制御するとともに、次に復号使用としているシンボルのＳＥ情報をコンテキスト計算部４に出力する。
【００１７】
復号化フロー
次に、図２に従って、本発明の算術符号復号化装置における復号化処理動作を説明する。復号化処理は、基本的な流れは、背景技術で図８（Ｂ）により説明したフローと同一であるため、図８（Ｂ）の“Ｓ”から“Ｃ”までの異なるステップについて説明する。なお、以下の説明で、シンボル、およびステップのサフィックスｎ、ｎ＋１は、復号フローのサイクル番号で、タイミングの前後関係を表す。
復号制御部１０では、シンボル予測部１２出力の「処理工数の多い」予測シンボル（ｐＳＤｎ）を入力して、ＳＥ解析部１１により、次に復号するシンボルの情報を解析して、ＳＥ情報として出力する。（ステップＳ１）。なお、この時、通常は、１サイクル前の前記予測シンボルの復号処理（後述するステップＳ６に相当する。）が並列動作で進行中である。
コンテキスト読み出し部１は、符号化と同様、入力したＳＥ情報からコンテキスト（Ｃｔｘ）を読み出し、算術復号化器７に出力する（ステップＳ２）。
シンボル比較部１３は、前記算術復号化器７により復号されたシンボル（ｄＳＤｎ）と、前記予測シンボル（ｐＳＤｎ）を比較し、両シンボルが一致した場合は、ステップＳ６に飛び、異なる場合はステップＳ４に進む（ステップＳ３）。
復号制御部１０では、ＳＥ解析部１１は、復号されたシンボル（ｄＳＤｎ）を入力（ステップＳ１で入力した予測シンボルの反転に相当する。）して、次に復号するシンボルの情報の解析をやり直して、ＳＥ情報として出力する（ステップＳ４）。
コンテキスト読み出し部１は、入力したＳＥ情報からコンテキスト（Ｃｔｘ）を求め、算術復号化部７に出力する（ステップＳ５）。以上のステップ３〜５は、予測シンボルの予測が外れ復号シンボルに一致しない場合、前記復号されたシンボル（ｄＳＤｎ）を入力して、再度コンテキストの読み出しを行うことに相当する。
算術復号化部６は、ステップＳ２またはステップＳ５によって読み出された正しいコンテキスト（Ｃｔｘ）に基づいて、符号レジスタ（ＣＲ）の符号列から、シンボル（ｄＳＤｎ＋１）を復号する（ステップＳ６）。
確率更新部２は、ステップＳ６で復号化された復号シンボル（ｄＳＤｎ＋１）に基づいて、確率テーブル３−１の確率更新を行うとともに、前記復号シンボルを記憶する（ステップＳ７）。
【００１８】
シンボル予測
次に、処理工数の多いシンボル（ｐＳＤ）の予測方法について説明する。
Ｈ．２６４のＣＡＢＡＣで符号化する場合、シンタックス要素（ＳＥ）の符号化の順番は決まっているが、基本的に可変長であり、ＳＥそのものの２値化シンボル長はデータにより異なる。またＳＥを符号化する場合、複数処理手順のうちどの処理を実行するかも、先行するシンボルの値によって決まっている。このため、可変長符号の復号化では、シンボルの値により、後続する処理が変わり、ＳＥ復号化終了までの処理工数が変わる。
そこで、本発明では、復号化処理中のシンボルを分析することにより、後続するシンボルの処理工数の大小を判定するものである。Ｈ．２６４の算術符号で使われるシンタックス要素は、２値化の方法により、大きくは５種類に分類されている。以下２値化方法に従って、予測値の例とその理由を示す（非特許文献２参照。）。
１  ユナリー・バイナライゼーション
シンボル予測値を１とする。
２  トランケーティッド・ユナリー・バイナライゼーション
シンボル予測値を１とする。
３  結合ユナリー／Ｋ次指数ゴロム・バイナライゼーション
シンボル予測値を１とする。
上記１、２、３のに関しては、図３（Ａ）に示すように、シンタックス要素（ＳＥ）は「１・・１１０」と１が連続して、０で終端となるよう２値化されている。このため、図３（Ｂ）に示すように、シンボルに０が出力されると、そのシンタックス要素の処理は終了して、次のステート（シンタックス要素）に移る。一方、１が出力された場合は、そのシンタックス要素の処理はまだ続くので、処理工数は多くなる。
なお、この時の確率テーブルの更新処理は、見かけ上データごとに更新されるが、実際にはその過程をメモリしておいて、その更新確率を使ってコンテキストを読み出し、テーブルへの更新書き込みは、最後にまとめて行うことで高速化できる。
４  固定長バイナライゼーション
１）Ｐｒｅ＿ｉｎｔｒａ４ｘ４＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅ＿ｆｌａｇ
シンボル予測値を０とする。
このフラグが１の時は、予測方向の予測が当たったため次のステップに進むが、フラグが０の時は、予測が外れて、シンタックス要素がＲｅｍ＿ｉｎｔｒａ４ｘ４＿ｐｒｅｄ＿ｍｏｄｅに移行して新たな処理が発生するため、処理工数が多い。
２）Ｌａｓｔ＿ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ＿ｃｏｅｆｆ＿ｆｌａｇ
シンボル予測値を０とする。
このフラグが１の場合は、次のステップであるＣｏｅｆｆ＿ａｂｓ＿ｌｅｖｅｌ＿ｍｉｎｕｓ１に進むが、このフラグが０の場合は、再度前のステップのＣｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ＿ｃｏｅｆｆ＿ｆｌａｇに戻るため、処理工数が多い。
３）Ｃｏｄｅｄ＿ｂｌｏｃｋ＿ｐａｔｔｅｒｎ＿ｌｕｍａ
シンボル予測値を１とする。
このフラグが０の時は、その８ｘ８ブロックには係数が存在せずＳｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ＿ｃｏｅｆｆ＿ｆｌａｇ以降の処理を行わなくて良いため、処理工数が少ない。逆に、このフラグが１となった場合は、処理工数が多い。
４）Ｃｏｄｅｄ＿ｂｌｏｃｋ＿ｆｌａｇ
シンボル予測値を１とする。
Ｃｏｄｅｄ＿ｂｌｏｃｋ＿ｐａｔｔｅｒｎ＿ｌｕｍａと同じ理由による。
５）Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ＿ｃｏｅｆｆ＿ｆｌａｇ
シンボル予測値を１とする。
このフラグが１の場合、後段のＣｏｅｆｆ＿ａｂｓ＿ｌｅｖｅｌ＿ｍｉｎｕｓ１、Ｃｏｅｆｆ＿ｓｉｇｎ＿ｆｌａｇで処理を行わなければならず、より処理工数が多くなる。
５  テーブル・ルックアップ
シンボル予測値を図４の表に示す。
個々の説明は省略するが、いずれも、図３（Ｂ）に示すように、更なるデータ処理を必要とするシンボルを選択して予測値としたものである。すなわち、上記４、５に関しては、ステップごとに、複数の処理手順から処理工数の多い処理を前もって記憶しておいて、予測時それを選択すればよい。
なお、以上により「処理工数の多いシンボル」の予測方法を説明したが、復号化処理中のシンボルの値に係わらず、次のコンテキストが決まる場合は、処理工数の大小に関係しないので、シンボル比較を行わない。例えば、新たなシンタックス要素が始まる場合、コンテキストの計算には、その前の復号出力は必要ないので、もともと並列処理が可能である。シンボル予測部は、既知の所定の値を予測すればよい。
【００１９】
処理工数差縮小
次に、処理工数の多いシンボルの処理時間が並列処理により短くなることを説明する。図５は、復号処理の例を示したすタイミング図で、上段と下段で並列処理を表している。
まず、前サイクルからのコンテキスト（Ｃｔｘ）を受けて、算術符号化Ｓ６、更新Ｓ７からなる復号ステップｎ−１が開始される。同時に、予測シンボル（ｐＳＤｎー１）を先読みして、復号制御Ｓ１、コンテキスト読み出しＳ２からなる読み出しステップｎが開始される。
次に、復号ステップｎ−１によりシンボル（ｄＳＤｎ−１）が復号されると、ｐＳＤｎ−１とｄＳＤｎ−１が比較され、この例では、比較結果が一致したため、読み出しステップｎ出力のＣｔｘを受けて復号ステップｎが開始される。すなわち、復号結果は、処理工数の多いシンボルだったため、予測が当たって、並列処理が有効となり、処理時間が短くなったものである。
同時に、予測シンボル（ｐＳＤｎ）を先読みして、読み出しステップｎ＋１が開始される。
復号ステップｎによりシンボル（ｄＳＤｎ）が復号されると、ｐＳＤｎとｄＳＤｎが比較され、この例では、比較結果が不一致だったため、シンボル（ｄＳＤｎ）をもとに、復号制御Ｓ４、コンテキスト読み出しＳ５よりなる再読み出しステップｎ＋１が開始される。すなわち、この場合は、復号結果は、処理工数の少ないシンボルだったため、予測が外れ、並列処理が無効となり、本来必要な再読み出しステップに移る。このため、処理時間は短縮できない。
そして、再読み出しステップｎ＋１出力のＣｔｘを受けて復号ステップｎ＋１が開始され、ｄＳＤｎ＋１を復号する。
同時に、次のシンボルのための読み出しステップｎ＋２を開始する。
以上のような手順をとることにより、処理工数の多いシンボルは、予測が当たって、並列処理により処理時間が短縮される。また、処理工数の少ないシンボルは、予測が外れて、読み出し処理をやり直すが、図１０（Ｂ）に示す先読み無しの場合の時間と、ほとんど変わらずに処理できる。この方法は、時間短縮の考え方は、従来例と同じであるが、予測シンボルの選び方が異なるため、処理工数の多いシンボルだけ処理時間を短くすることができる。
【００２０】
効果
以上のように、本発明によれば、上記した構成があるので、処理工数の多いシンボルの処理時間を短縮して、処理工数の多いシンボルと少ないシンボルの処理工数の差を縮め、単位時間あたりの処理工数を平滑化することにより、必要となるバッファメモリ量を減らし回路規模を小さくすることができる。さらに、先読みしない場合と比較すると、回路規模もそれほど増えず、高速化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本願発明の実施形態における算術符号復号化装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の算術符号復号化装置における復号化処理のフローチャートである。
【図３】本発明の算術符号復号化装置における「処理工数の多いシンボル」の説明図で、（Ａ）は２値化方法例、（Ｂ）は処理フロー例である。
【図４】本発明の算術符号復号化装置におけるテーブル・ルックアップにより２値化する場合のシンタックス要素のシンボル予測値を示す図である。
【図５】本発明の算術符号復号化装置における復号化処理手順のタイミングチャートである。
【図６】動画像圧縮符号化システムの構成を示す図である。
【図７】算術符号化・復号化装置の構成図で、（Ａ）は符号化器、（Ｂ）は復号化器、（Ｃ）はコンテキスト計算部を示す。
【図８】算術符号化・復号化装置における符号化・復号化処理のフローチャートで、（Ａ）は、符号化処理、（Ｂ）は、復号化処理を示す。
【図９】算術符号化・復号化装置における符号化処理手順のタイミングチャートで、（Ａ）は、処理に必要な情報、（Ｂ）は、処理手順例の説明図である。
【図１０】算術符号化・復号化装置における復号化処理手順のタイミングチャートで、（Ａ）は、処理に必要な情報、（Ｂ）は、処理手順例の説明図である。
【図１１】従来の算術符号復号化装置における復号化処理手順のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１  コンテキスト読出部
２  確率更新部
３  各種テーブル
４  コンテキスト計算部
７  算術復号化器
８  シンタックス要素復元部
１０  復号制御部
１１  シンタックス要素解析部
１２  シンボル予測部
１３  シンボル比較部
ＳＥ  シンタックス要素
ＳＤ  シンボルデータ
ＭＰＳ  優勢確率シンボル
ＬＰＳ  劣勢確率シンボル
ｐＳＤ  予測シンボルデータ
ｄＳＤ  復号シンボルデータ
ＣＤ  符号データ
ＣＲ  符号レジスタ
Ｃｔｘ  コンテキスト
Ｒｎｇ  確率レンジ  確率区間
ｃＩｄｘ  コンテキスト番号
ｓＩｄｘ  確率状態番号
ｔ＿ＭＰＳ、ｔ＿ＬＰＳ  確率更新後のｓＩｄｘの値
【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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【図１１】
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