(57)【要約】【課題】入力サンプルのレベルが小さい場合に、ハフマン符号化データに変換するために共通冗長部を除去したデータにハフマン符号化処理を施すことにより圧縮効率が低下するという課題を解消し、圧縮効率を向上する。【解決手段】ブロックを構成する各サンプルに共通の冗長部を除去する共通冗長部除去手段１２と、共通冗長部を除去したデータのビット長が、ハフマン符号化を施した後のデータの最小ビット長以下の場合には、共通冗長部を除去したハフマン符号化を施さないデータをビットストリームに重畳するようにデータを分離する上位部・下位部分離手段１３と、共通冗長部を除去したデータのビット長が、ハフマン符号化を施した後のデータの最小ビット長以下の場合にはハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩをビットストリームに重畳しないようにするマルチプレクサ１６とを備える。【選択図】図１
2009081782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定ビット長で表され、時系列に並んで入力されるサンプルのデータから、所定の時間毎に区切った所定の数のサンプルよりなるブロックを単位として、前記サンプル間の相関成分を除去する相関成分除去ステップと、
前記相関成分を除去した後のデータから、前記ブロック内の各サンプルの冗長ランレングスの最小値に相当するビット長の各サンプルに共通な共通冗長部を除去する共通冗長部除去ステップと、
前記共通冗長部を除去したデータのビット長が、ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合はハフマン符号化を行わないようにするとともに、前記共通冗長部を除去したデータのビット長が、前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記共通冗長部を除去したデータをハフマン符号化してハフマン符号化データを得るハフマン符号化ステップと、
前記共通冗長部のランレングス情報と、サンプル毎の前記共通冗長部を除去したデータもしくは前記サンプル毎のハフマン符号化データとをビットストリームに重畳する重畳ステップとを備えるロスレス圧縮符号化方法。
【請求項２】
さらに、前記共通冗長部を除去したデータを、所定ビット長の上位部データと、残りの下位部データとに分離する上位部・下位部分離ステップを備え、
前記共通冗長部を除去したデータのビット長がハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記ハフマン符号化ステップにおいて、前記上位部データをハフマン符号化してハフマン符号化データを得ると共に、前記重畳ステップにおいて、前記下位部データを前記ビットストリームに重畳することを特徴とする請求項１に記載のロスレス圧縮符号化方法。
【請求項３】
前記ハフマン符号化ステップは複数のハフマン符号化アルゴリズムを有し、
さらに、前記共通冗長部を除去した後のデータのビット長が全ての前記ハフマン符号化アルゴリズムのハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記複数のハフマン符号化アルゴリズムの中から、前記ブロック内での圧縮効率が最大となるハフマン符号化アルゴリズムを選択する最大効率アルゴリズム選択ステップを備え、
前記重畳ステップにおいて、さらに、前記選択したハフマン符号化アルゴリズムを示すパラメータを前記ビットストリームに重畳することを特徴とする請求項１に記載のロスレス圧縮符号化方法。
【請求項４】
前記重畳ステップにおいて、前記共通冗長部を除去したデータのビット長が全ての前記ハフマン符号化アルゴリズムのハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合に、前記パラメータを前記ビットストリームに重畳しないことを特徴とする請求項３に記載のロスレス圧縮符号化方法。
【請求項５】
所定ビット長で表され、時系列に並んで入力されるサンプルのデータから、所定の時間毎に区切った所定の数のサンプルよりなるブロックを単位として、前記サンプル間の相関成分を除去する相関成分除去手段と、
前記相関成分を除去した後のデータから、前記ブロック内の各サンプルの冗長ランレングスの最小値に相当するビット長の各サンプルに共通な共通冗長部を除去する共通冗長部除去手段と、
前記共通冗長部を除去したデータのビット長が、ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合はハフマン符号化を行わないようにするとともに、前記共通冗長部を除去したデータのビット長が、前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記共通冗長部を除去したデータをハフマン符号化してハフマン符号化データを得るハフマン符号化手段と、
前記共通冗長部のランレングス情報と、サンプル毎の前記共通冗長部を除去したデータもしくは前記サンプル毎のハフマン符号化データとをビットストリームに重畳するマルチプレクサとを備えるロスレス圧縮符号化装置。
【請求項６】
さらに、前記共通冗長部を除去したデータを、所定ビット長の上位部データと、残りの下位部データとに分離する上位部・下位部分離手段を備え、
前記共通冗長部を除去したデータのビット長がハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記ハフマン符号化ステップにおいて、前記上位部データをハフマン符号化してハフマン符号化データを得ると共に、前記重畳ステップにおいて、前記下位部データを前記ビットストリームに重畳することを特徴とする請求項５に記載のロスレス圧縮符号化装置。
【請求項７】
前記ハフマン符号化手段は複数のハフマン符号化アルゴリズムを有し、
さらに、前記共通冗長部を除去した後のデータのビット長が全ての前記ハフマン符号化アルゴリズムのハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記複数のハフマン符号化アルゴリズムの中から、前記ブロック内での圧縮効率が最大となるハフマン符号化アルゴリズムを選択する最大効率アルゴリズム選択手段を備え、
前記マルチプレクサは、さらに、選択した前記ハフマン符号化アルゴリズムを示すパラメータを前記ビットストリームに重畳することを特徴とする請求項５に記載のロスレス圧縮符号化装置。
【請求項８】
前記マルチプレクサは、前記共通冗長部を除去したデータのビット長が全ての前記ハフマン符号化アルゴリズムのハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合に、前記パラメータを前記ビットストリームに重畳しないことを特徴とする請求項７に記載のロスレス圧縮符号化装置。
【請求項９】
請求項１記載のロスレス圧縮符号化方法で、前記共通冗長部のランレングス情報と前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータもしくは前記サンプルごとのハフマン符号化データとが重畳されたビットストリームを入力とするロスレス圧縮復号方法であって、
前記ビットストリームから前記共通冗長部のランレングス情報と前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータもしくは前記サンプルごとのハフマン符号化データとを抽出する抽出ステップと、
前記抽出したサンプルごとのハフマン符号化データにハフマン復号を施してハフマン復号データを出力するハフマン復号ステップと、
前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長よりも大きい場合に、前記ハフマン復号ステップでハフマン復号したハフマン復号データに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加し、前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合に、前記抽出した前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加する共通冗長部付加ステップと、
前記共通冗長部を付加したデータに前記サンプル間の相関成分を付加して元のサンプルを復元する相関成分復元ステップとを備えるロスレス圧縮復号方法。
【請求項１０】
前記ビットストリームには、さらに、前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータから前記ハフマン符号化の符号語長に相当するビット長の上位部データを除去した下位部データが重畳され、
前記抽出ステップにおいて、前記下位部データが抽出され、
さらに、前記ハフマン復号データを上位部とし、前記抽出した下位部データを下位部としてこれらを結合する上位部・下位部結合ステップを備え、
前記共通冗長部付加ステップにおいて、前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化の符号後長よりも大きい場合に、前記ハフマン復号ステップでハフマン復号した前記ハフマン復号データに代えて、前記上位部・下位部結合ステップで結合したデータに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加することを特徴とする請求項９に記載のロスレス圧縮復号方法。
【請求項１１】
前記ビットストリームには、さらに、複数のハフマン符号化アルゴリズムの１つを示すハフマン符号化アルゴリズム情報が重畳され、
前記抽出ステップにおいて、前記ハフマン符号化アルゴリズム情報が抽出され、
前記ハフマン復号ステップにおいて、前記抽出したハフマン符号化アルゴリズム情報に基づいたハフマン符号化アルゴリズムでハフマン復号を施すことを特徴とする請求項９に記載のロスレス圧縮復号方法。
【請求項１２】
請求項５記載のロスレス圧縮符号化装置で、前記共通冗長部のランレングス情報と前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータもしくは前記サンプルごとのハフマン符号化データとが重畳されたビットストリームを入力とするロスレス圧縮復号装置であって、
前記ビットストリームから前記共通冗長部のランレングス情報と前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータもしくは前記サンプルごとのハフマン符号化データとを抽出する抽出手段と、
前記抽出したサンプルごとのハフマン符号化データにハフマン復号を施してハフマン復号データを出力するハフマン復号手段と、
前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長よりも大きい場合に、前記ハフマン復号ステップでハフマン復号したハフマン復号データに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加し、前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合に、前記抽出した前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加する共通冗長部付加手段と、
前記共通冗長部を付加したデータに前記サンプル間の相関成分を付加して元のサンプルを復元する相関成分復元手段とを備えるロスレス圧縮復号装置。
【請求項１３】
前記ビットストリームには、さらに、前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータから前記ハフマン符号化の符号語長に相当するビット長の上位部データを除去した下位部データが重畳され、
前記抽出手段は、前記下位部データを抽出し、
さらに、前記ハフマン復号データを上位部とし、前記抽出した下位部データを下位部としてこれらを結合する上位部・下位部結合手段を備え、
前記共通冗長部付加は、前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化の符号後長よりも大きい場合に、前記ハフマン復号手段でハフマン復号した前記ハフマン復号データに代えて、前記上位部・下位部結合手段で結合したデータに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加することを特徴とする請求項１２に記載のロスレス圧縮復号装置。
【請求項１４】
前記ビットストリームには、さらに、複数のハフマン符号化アルゴリズムの１つを示すハフマン符号化アルゴリズム情報が重畳され、
前記抽出手段は、前記ハフマン符号化アルゴリズム情報を抽出し、
前記ハフマン復号手段は、前記抽出したハフマン符号化アルゴリズム情報に基づいたハフマン符号化アルゴリズムでハフマン復号を施すことを特徴とする請求項１２に記載のロスレス圧縮復号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルオーディオ信号を伝送記録するロスレス（可逆）圧縮の符号化および復号に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルオーディオ信号の圧縮には様々な方法があるが、これらの圧縮方法は２つに大別される。一つ目は、デジタルオーディオ信号が時系列に並ぶサンプルデータの自己相関性や相互相関性、あるいは複数チャンネルのチャンネル間相関などに依存する冗長成分のみを圧縮して情報量を削減して伝送記録する符号化方法で、可逆（ロスレス）圧縮方法と呼ばれる。二つ目は、高効率を得るために人間の聴覚特性を利用して、知覚されにくい鈍感な成分を省くこと（すなわち劣化）を許容して、大幅に情報量を削減して伝送記録する符号化方法で、非可逆（ロッシー）圧縮方法と呼ばれる。後者は、一般に前者とともに用いられ、伝送記録ビットレートの低い通信手段や記録メディアで多用される。しかし、高品位な音質を求める場合は、音質劣化の無い前者のロスレス圧縮方法でなければならない。以下では、ロスレス圧縮に限定して説明する。
【０００３】
ロスレス圧縮方法の従来技術の一例としては、特許文献１に記載された「ロスレス圧縮符号方法とその装置およびロスレス圧縮復号方法とその装置」がある。この従来技術の目的は、膨大な情報量となる９６ｋＨｚ・２４ｂｉｔ・６ｃｈのモードで、７４分のデジタルオーディオデータを劣化のない高品位な音質で、例えば４．７ＧＢのＤＶＤのように限られた容量の記録媒体に記録するために、元のデータの情報量を削減するロスレス圧縮符号化／復号方法およびその装置を提供するものである。
【０００４】
そのために、前述の従来技術のロスレス圧縮では、所定ビット長で表される時系列の入力サンプルを所定の時間毎に区切った所定数のサンプルからなるブロックを単位として、サンプル間の相関成分を除去するとともに、相関除去特性を指定する補助情報を得る。相関成分を除去した後のサンプルについて冗長ランレングスを求め、ブロック内の冗長ランレングスの最小値、すなわちブロック内の各サンプルに共通の冗長部（以下、共通冗長部と呼ぶ）のランレングスを検出して、各サンプルから共通冗長部を除去するとともに、共通冗長部のランレングス情報を得る。共通冗長部を除去したデータをハフマン符号化してハフマン符号化データを得るとともに、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報を得る。このようにして得られた共通冗長部のランレングス情報と、サンプル毎のハフマン符号化データと、相関除去特性およびハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報とをビットストリームに重畳する。
【０００５】
このようにして、前述のロスレス圧縮では、入力サンプルのサンプル間相関を除去し、共通冗長部を除去した後のデータから、さらにデータ分布の偏りを利用して効果的にデータ圧縮をして、入力サンプルの情報エントロピーに近い情報量まで圧縮する。
【０００６】
また、サンプル間の相関成分の除去において、予測器または予測フィルタで予測したデータと実データとの差すなわち予測残差を取り出す。例えば、これらの予測器または予測フィルタは、入力サンプルの整数レンジ以上の整数演算回路からなる。
【０００７】
また、複数の相関除去特性を備えて、最大の圧縮効率となる相関除去特性を選択して用いるとともに、選択した相関除去特性を指定する補助情報をビットストリームに重畳する。
【０００８】
また、ハフマン符号化において、共通冗長部を除去したデータの所定ビット長の上位部データに対してのみハフマン符号化を施し、残りの下位部データが有る場合にはそのままビットストリームに重畳する。
【０００９】
また、複数のハフマン符号化アルゴリズムを備えて、最大の圧縮効率となるハフマン符号化アルゴリズムを選択して用いるとともに、選択したハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報をビットストリームに重畳する。
【００１０】
また、前述の従来技術のロスレス圧縮復号では、前述したロスレス圧縮符号化によって生成されるビットストリームを入力し、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報を取り出し、ハフマン復号を施す。更に、ブロック内の共通の冗長部のランレングス情報を取り出して、ハフマン復号を施した後のデータに、ブロック内の共通の冗長部を付加する。更に、相関除去特性を指定する補助情報を取り出し、サンプル間の相関成分を復元する処理を施す。このようにして、前述の従来技術のロスレス圧縮復号では、入力されるビットストリームから元のデジタルオーディオデータを劣化無く完全に復元して出力する。
【００１１】
また、ハフマン復号において、所定のハフマン符号語に一致する部分の上位部データと、共通冗長部のランレングス情報に基づく所定ビット長の下位部データに分けて、上位部データに対してのみハフマン復号を施す。
【００１２】
また、ハフマン復号において、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報を取り出し、この補助情報に基づいて備え持つ複数のハフマン符号化テーブルの中のいずれか一つを選択し、所定のハフマン符号語に一致する部分にハフマン復号を施して上位部データを復元する。
【００１３】
また、相関成分を復元する処理において、予測器または予測フィルタで予測したデータと実データとの和を取り出す。例えば、これらの予測器または予測フィルタは、出力サンプルの整数レンジ以上の整数演算回路からなる。
【００１４】
図６は、前述の従来技術のロスレス圧縮符号化装置１の構成図である。図６において、相関成分除去手段１１は、所定の時間毎に区切った所定数Ｎのサンプルからなるブロックを単位として、時系列の入力サンプルＩＮ（ｉ）（ｉは０＜＝ｉ＜Ｎとなる整数）のサンプル間の相関成分を除去したデータＤ１（ｊ，ｉ）を出力する。相関成分除去手段１１は、複数の相関除去特性を備え持ち、ｊは複数の相関除去特性のうちの１つを指定するインデックスを表す。
【００１５】
また、共通冗長部除去手段１２は、相関成分除去手段１１で相関成分を除去した後のデータＤ１（ｊ，ｉ）のサンプル毎のビット列で同一ビット値が連続する長さを表す冗長ランレングスを求めるとともに、ブロック内の冗長ランレングスの最小値すなわちブロックの共通冗長部のランレングスを検出して、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）を出力する。また、共通冗長部除去手段１２は共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）を出力する。
【００１６】
また、上位部・下位部分離手段１３は、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）から、ハフマン符号化を施す所定ビット長の上位部データＵ１（ｊ，ｉ）と、残りの下位部データＬ１（ｊ，ｉ）に分離して各々を出力する。
【００１７】
ハフマン符号化手段１４は、分離された上位部データＵ１（ｊ，ｉ）にハフマン符号化を施してハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）を出力する。ここで、ハフマン符号化手段１４は複数のハフマン符号化アルゴリズムを備え、ｋは複数のハフマン符号化アルゴリズムのうちの１つを指定するためのインデックスを表す。
【００１８】
また、最大効率データ出力手段１５は、下位部データＬ１（ｊ，ｉ）とハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）の組合せの中から最大の圧縮効率となるように相関除去特性とハフマン符号化アルゴリズムのいずれか一つずつを選択し、ビットストリームに重畳する下位部データＬ２（ｉ）とハフマン符号化データＨ２（ｉ）を出力する。更に、選択した相関除去特性を指定するインデックスｊを補助情報ＤＩとして出力するとともに、選択したハフマン符号化アルゴリズムを指定するインデックスｋを補助情報ＨＩとして出力する。
【００１９】
マルチプレクサ１６は、ブロック内の共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ＤＩ）と、相関除去特性を指定する補助情報ＤＩと、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩと、下位部データＬ２（ｉ）とハフマン符号化データＨ２（ｉ）とをビットストリームＳＴに重畳して出力する。
【００２０】
図７は、図６の相関成分除去手段１１の一例を示す内部構成図である。図７において、相関成分除去手段１１は２つの遅延器と２つの演算器を備え、入力される時系列の入力サンプルＩＮ（ｉ）に対して、遅延器１１１で遅延される１サンプル期間前の入力サンプルＩＮ（ｉ−１）との差を演算器１１２で求め、こうして得られる１次差分値を相関成分を除去したデータＤ１（１，ｉ）として出力する。更に、１次差分値で表されるデータＤ１（１，ｉ）に対して、遅延器１１３で遅延される１サンプル期間前の１次差分値のデータＤ１（１，ｉ−１）との差を演算器１１４で求め、こうして得られる２次差分値を相関成分を除去したデータＤ１（２，ｉ）として出力する。ただし、図７においては最大の圧縮効率となるようにするためには相関成分を除去しない入力サンプルＩＮ（ｉ）を選択する方が好ましい場合に、入力サンプルＩＮ（ｉ）を選択可能とするために、入力サンプルＩＮ（ｉ）をＤ１（０，ｉ）として出力する。
【００２１】
図７では、簡単のために入力サンプルの相関成分を除去する方法として、１次差分値および２次差分値を求め、これらを相関成分を除去したデータとして出力する構成としているが、別の予測器または予測フィルタを用いて相関成分を除去するようにしてもよい。更に、３つ以上の相関除去特性を備え持つようにしてもよい。
【００２２】
図８は、図６の共通冗長部除去手段１２の内部構成図である。図８において、まずブロックのサンプル数Ｎの個数分のデータＤ１（ｊ，ｉ）を遅延バッファ１２１に入力し保持する。冗長ランレングス検出部１２２は、Ｄ１（ｊ，ｉ）のサンプル毎のビット列において同一ビット値が連続する長さを表す冗長ランレングスを順次求める。共通冗長ランレングス検出部１２３は、サンプル毎に求めた冗長ランレングスの最小値すなわちブロックの各サンプルに共通の冗長部のランレングスを検出し、共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）として出力する。共通冗長部の除去部１２４は、共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）に基づいてＤ１（ｊ，ｉ）の共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）を出力する。
【００２３】
以下では、説明を簡単にするために、ブロック内のサンプル数Ｎを６、入力されるサンプル当たりのビット長ＷＬを１６ビットとする。また、ハフマン符号化手段で用いるハフマン符号化テーブルの所定ビット長のインデックスＩＤＸのビット長ＩＢを６ビットとする。
【００２４】
図９は、相関成分を除去した後のデータＤ１（ｊ，ｉ）とサンプル毎に検出される冗長ランレングスＲＢ（ｊ，ｉ）、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）、共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）を表す説明図である。図８の冗長ランレングス検出部１２２によりデータＤ１（ｊ，ｉ）のサンプル毎の冗長ランレングスＲＢ（ｊ，ｉ）が検出される。図９においては、冗長ランレングスＲＢ（ｊ，ｉ）＝｛７，６，８，１２，９，１０｝が各々検出される。
【００２５】
共通冗長ランレングス検出部１２３は、冗長ランレングスＲＢ（ｊ，ｉ）のうち最小のＲＢ（ｊ，１）＝６をブロックの共通冗長部のランレングスを表す共通冗長ランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）＝６として出力する。共通冗長部の除去部１２４は、共通冗長ランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）＝６に基づいて、データＤ１（ｊ，ｉ）から共通冗長部を除去した１０ビットのデータＤ２（ｊ，ｉ）を出力する。
【００２６】
図１０は、図６の上位部・下位部分離手段１３において、入力される共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）と、分離される上位部データＵ１（ｊ，ｉ）と下位部データＬ１（ｊ，ｉ）を表す説明図である。図１０において、上位部・下位部分離手段１３は、共通冗長部を除去した１０ビットのデータＤ２（ｊ，ｉ）からハフマン符号化テーブルのインデックスＩＤＸのビット長ＩＢ、すなわち上位６ビットを上位部データＵ１（ｊ，ｉ）として出力し、残りの下位４ビットを下位部データＬ１（ｊ，ｉ）として出力する。
【００２７】
図１１は、図６のハフマン符号化手段１４で入力される上位部データＵ１（ｊ，ｉ）に施すハフマン符号化アルゴリズムで用いるハフマン符号化テーブルの一例を示す表である。上位部データＵ１（ｊ，ｉ）をインデックスＩＤＸとして、対応する符号長ＨＬＮ（ＩＤＸ）のハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）が選択されハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）として出力される。
【００２８】
例えば、Ｕ１（ｊ，ｉ）＝［００００００］（［］内は、ビット列のパターンを表す）の場合には、符号長ＨＬＮ（０）が４ビットのハフマン符号語ＨＣＷ（０）＝［００００］が出力され、Ｕ１（ｊ，ｉ）が［１１０１１１］の場合には、符号長ＨＬＮ（５５）が１０ビットのハフマン符号語ＨＣＷ（５５）＝［１１１１１１０１１１］が出力される。一般に、ハフマン符号化アルゴリズムに用いられるハフマン符号化テーブルにおいては、インデックスの出現頻度分布における出現頻度の高いインデックスに対して短符号長のハフマン符号語、出現頻度の低いインデックスに対して長符号長のハフマン符号語という具合に、可変長のハフマン符号語が割当てられる。こうすることで、出現頻度の高いインデックスに短符号長を割当てられて全体の情報量の削減が図られる。また、インデックスの出現頻度分布の異なる複数のハフマン符号化アルゴリズムを備えることにより、最大の圧縮効率となるハフマン符号化アルゴリズムを選択して用いる。
【００２９】
図１２は、図６の上位部・下位部分離手段１３から出力される上位部データＵ１（ｊ，ｉ）を図１１のハフマン符号化テーブルを用いてハフマン符号化を施した場合のハフマン符号化データＨ１（１，ｊ，ｉ）を表す説明図である。上位部データＵ１（ｊ，ｉ）をインデックスＩＤＸとして、図１１のハフマン符号化テーブルの対応するハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）がハフマン符号化データＨ１（１，ｊ，ｉ）として変換出力される。図１２においては、６ビットの上位部データＵ１（ｊ，ｉ）の総ビット数が３６ビット（＝６ビット×６サンプル）であるのに対して、出力されるハフマン符号化データＨ１（１，ｊ，ｉ）の総ビット数が３３ビットになることを表す。
【００３０】
ただし、上位部データＵ１（ｊ，ｉ）の組合せによっては、出現頻度が小さいとみなされるデータが多く現れ、結果として元の６ビットよりも長い符号長ＨＬＮ（ＩＤＸ）のハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）へ数多く変換され、ハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）の総ビット数が上位部データＵ１（ｊ，ｉ）の総ビット数よりも大きくなる場合がある。このように、圧縮効率を最大にするためには上位部データＵ１（ｊ，ｉ）を伝送するのが好ましい場合にこれを選択可能にするために、上位部データＵ１（ｊ，ｉ）をハフマン符号化データＨ１（０，ｊ，ｉ）として出力する。
【００３１】
図１３は、図８の共通冗長ランレングス検出部１２３で検出されるブロック内の共通冗長部のランレングスが、データＤ１（ｊ，ｉ）のサンプル当りのビット長ＷＬからハフマン符号化テーブルのインデックスのビット長ＩＢを差し引いた（ＷＬ-ＩＢ）以上の場合の共通冗長部の除去を表す説明図である。図１３において、ブロック内の共通冗長部のランレングスが（ＷＬ−ＩＢ）以上の場合は、ブロック内の共通冗長部のランレングスを（ＷＬ−ＨＢ）として共通冗長部を除去する。すなわち、共通冗長ランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）を（ＷＬ−ＩＢ）とし、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）はデータＤ１（ｊ，ｉ）の下位ＩＢビットの部分となる。このようにして共通冗長部を除去した場合には、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）から上位部・下位部分離手段１３によって分離する上位部データＵ１（ｊ，ｉ）を共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）と同一とし、下位部データＬ１（ｊ，ｉ）を出力しない。
【００３２】
図１４は、図１３で表される上位部データＵ１（ｊ，ｉ）にハフマン符号化を施した場合のハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）を表す説明図である。図１４においては、６ビットの上位部データＵ１（ｊ，ｉ）の総ビット数が３６ビット（＝６ビット×６サンプル）であるのに対して、出力されるハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）の総ビット数が２４ビットに削減される。
【００３３】
図１５は、前述の従来技術のロスレス圧縮復号装置２の構成図である。図１５において、デマルチプレクサ２１は、入力されるビットストリームＳＴからブロック内の共通冗長部のランレングスを表す共通冗長ランレングス情報ＣＲＢ２と、相関除去特性を指定する補助情報ＤＩと、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩと、下位部データＬ３（ｉ）とハフマン符号化データＨ３（ｉ）とを抽出する。
【００３４】
ハフマン復号手段２２は、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩで示されるハフマン符号化テーブルの符号長ＨＬＮ（ＩＤＸ）で抽出したビット列で表されるハフマン符号化データＨ３（ｉ）とハフマン符号化テーブルのハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）との一致検出を行い、一致するハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）に対応するインデックスＩＤＸを上位部データＵ２（ｉ）として出力する。ここで、出力される上位部データＵ２（ｉ）は図６のハフマン符号化手段１４に入力される上位部データＵ１（ｊ，ｉ）と同一の所定ビット長である。
【００３５】
上位部・下位部結合手段２３は、上位部データＵ２（ｉ）と下位部データＬ３（ｉ）とを結合したデータＤ３（ｉ）を出力する。共通冗長部付加手段２４は、データＤ３（ｉ）にブロック内の共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ２に基づいて共通冗長部を付加したデータＤ４（ｉ）を出力する。共通冗長部を付加したデータＤ４（ｉ）は、図６の共通冗長部除去手段１２に入力されるデータＤ１（ｊ，ｉ）と同一のビット長である。相関成分復元手段２５は、相関除去特性を指定する補助情報ＤＩに基づいて、共通冗長部が付加されたデータＤ４（ｉ）に図６の相関成分除去手段１１の逆変換処理を施し、出力サンプルＯＵＴ（ｉ）を復元して出力する。
【００３６】
図１６は、ビットストリームＳＴから取り出されるハフマン符号化データＨ３（ｉ）および下位部データＬ３（ｉ）と、ハフマン符号化データＨ３（ｉ）から復元される上位部データＵ２（ｉ）と、上位部データＵ２（ｉ）と下位部データＬ３（ｉ）とを結合したデータＤ３（ｉ）とを表す説明図である。
【００３７】
図１５のハフマン復号手段２２によって、図１１のハフマン符号化テーブルに基づいて符号長ＨＬＮ（ＩＤＸ）で抽出したビット列で表されるハフマン符号化データＨ３（ｉ）とハフマン符号化テーブルのハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）との一致検出を行い、一致するハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）に対応するインデックスＩＤＸを上位部データＵ２（ｉ）として出力する。このようにして復元された上位部データＵ２（ｉ）とビットストリームＳＴから取り出される下位部データＬ３（ｉ）が上位部・下位部結合手段２３によって結合され、データＤ３（ｉ）として出力される。データＤ３（ｉ）のビット長は、出力サンプルのサンプル当りの所定ビット長ＷＬからブロックの共通冗長部のランレングスＣＲＢ２を差し引いた（ＷＬ−ＣＲＢ２）である。
【００３８】
前述したように、従来技術のロスレス圧縮符号化では、相関成分除去手段で入力サンプルの相関性を除去し、共通冗長部を除去し、ハフマン圧縮手段でデータの出現頻度分布の偏りを利用してハフマン符号化データに変換して更にデータ圧縮をして、補助情報を付加して入力サンプルよりも少ない情報量のビットストリームを生成する。
【００３９】
また、従来技術のロスレス圧縮復号では、ビットストリームをハフマン復号手段でビットストリームから取り出されるハフマン符号化データにハフマン復号を施し、共通冗長部を付加し、相関性を復元するようにして全く劣化の無い出力サンプルを出力する。これにより、入力サンプルの持つ情報エントロピーに近い情報量にまで圧縮が可能となり、限られた記憶容量の記録媒体へ、より長時間に亘って記録／再生することを可能にしている。
【特許文献１】特許第３７２３７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４０】
しかしながら、従来技術のロスレス圧縮符号化では、小さいレベルのサンプルが入力される場合において、ハフマン符号化テーブルの所定ビット長のインデックスＩＤＸのビット長ＩＢのデータを残すようにブロックの共通冗長部を除去するとともに、共通冗長部を除去したデータを上位部データとしてハフマン符号化を施すために、少なくともハフマン符号語の最小ビット長のハフマン符号化データと、且つハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報をビットストリームに重畳するために圧縮効率が低下するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明のロスレス圧縮符号化方法は、所定ビット長で表され、時系列に並んで入力されるサンプルのデータから、所定の時間毎に区切った所定の数のサンプルよりなるブロックを単位として、前記サンプル間の相関成分を除去する相関成分除去ステップと、前記相関成分を除去した後のデータから、前記ブロック内の各サンプルの冗長ランレングスの最小値に相当するビット長の各サンプルに共通な共通冗長部を除去する共通冗長部除去ステップと、前記共通冗長部を除去したデータのビット長が、ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合はハフマン符号化を行わないようにするとともに、前記共通冗長部を除去したデータのビット長が、前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記共通冗長部を除去したデータをハフマン符号化してハフマン符号化データを得るハフマン符号化ステップと、前記共通冗長部のランレングス情報と、サンプル毎の前記共通冗長部を除去したデータもしくは前記サンプル毎のハフマン符号化データとをビットストリームに重畳する重畳ステップとを備えたものである。
【００４２】
また、さらに、前記共通冗長部を除去したデータを、所定ビット長の上位部データと、残りの下位部データとに分離する上位部・下位部分離ステップを備え、前記共通冗長部を除去したデータのビット長がハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記ハフマン符号化ステップにおいて、前記上位部データをハフマン符号化してハフマン符号化データを得ると共に、前記重畳ステップにおいて、前記下位部データを前記ビットストリームに重畳することを特徴とするものである。
【００４３】
また、前記ハフマン符号化ステップは複数のハフマン符号化アルゴリズムを有し、さらに、前記共通冗長部を除去した後のデータのビット長が全ての前記ハフマン符号化アルゴリズムのハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長より大きい場合に、前記複数のハフマン符号化アルゴリズムの中から、前記ブロック内での圧縮効率が最大となるハフマン符号化アルゴリズムを選択する最大効率アルゴリズム選択ステップを備え、前記重畳ステップにおいて、さらに、前記選択したハフマン符号化アルゴリズムを示すパラメータを前記ビットストリームに重畳することを特徴とするものである。
【００４４】
また、前記重畳ステップにおいて、前記共通冗長部を除去したデータのビット長が全ての前記ハフマン符号化アルゴリズムのハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合に、前記パラメータを前記ビットストリームに重畳しないことを特徴とするものである。
【００４５】
また本発明のロスレス圧縮復号方法は、共通冗長部のランレングス情報とサンプルごとの共通冗長部を除去したデータもしくはサンプルごとのハフマン符号化データとが重畳されたビットストリームを入力とするロスレス圧縮復号方法であって、前記ビットストリームから前記共通冗長部のランレングス情報と前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータもしくは前記サンプルごとのハフマン符号化データとを抽出する抽出ステップと、前記抽出したサンプルごとのハフマン符号化データにハフマン復号を施してハフマン復号データを出力するハフマン復号ステップと、前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長よりも大きい場合に、前記ハフマン復号ステップでハフマン復号したハフマン復号データに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加し、前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合に、前記抽出した前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加する共通冗長部付加ステップと、前記共通冗長部を付加したデータに前記サンプル間の相関成分を付加して元のサンプルを復元する相関成分復元ステップとを備えたものである。
【００４６】
また、前記ビットストリームには、さらに、前記サンプルごとの共通冗長部を除去したデータから前記ハフマン符号化の符号語長に相当するビット長の上位部データを除去した下位部データが重畳され、前記抽出ステップにおいて、前記下位部データが抽出され、さらに、前記ハフマン復号データを上位部とし、前記抽出した下位部データを下位部としてこれらを結合する上位部・下位部結合ステップを備え、前記共通冗長部付加ステップにおいて、前記サンプルの所定ビット長から前記抽出した前記共通冗長部のランレングス情報のビット長を差し引いたビット長が前記ハフマン符号化の符号後長よりも大きい場合に、前記ハフマン復号ステップでハフマン復号した前記ハフマン復号データに代えて、前記上位部・下位部結合ステップで結合したデータに前記抽出した共通冗長部のランレングス情報に基づいて共通冗長部を付加することを特徴とするものである。
【００４７】
また、前記ビットストリームには、さらに、複数のハフマン符号化アルゴリズムの１つを示すハフマン符号化アルゴリズム情報が重畳され、前記抽出ステップにおいて、前記ハフマン符号化アルゴリズム情報が抽出され、前記ハフマン復号ステップにおいて、前記抽出したハフマン符号化アルゴリズム情報に基づいたハフマン符号化アルゴリズムでハフマン復号を施すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００４８】
前記構成により本発明のロスレス圧縮符号化方法は、共通冗長部を除去したデータのビット長が、ハフマン符号化で得られるデータの最小ビット長以下の場合はハフマン符号化を行わないようにすることにより、ビットストリームに重畳するデータの総ビット数を削減できる。また、このとき、ハフマン符号化アルゴリズムを示すパラメータを前記ビットストリームに重畳しないことにより、さらに総ビット数を削減できる。
【００４９】
また、本発明のロスレス圧縮復号方法は、前記ロスレス圧縮符号化方法により総ビット数の削減されたビットストリームから、元のサンプルを復元できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるロスレス圧縮符号化装置１の構成図である。図１において、相関成分除去手段１１は、所定の時間毎に区切った所定数Ｎのサンプルからなるブロックを単位として、時系列の入力サンプルＩＮ（ｉ）（ｉは０＜＝ｉ＜Ｎとなる整数）のサンプル間の相関成分を除去したデータＤ１（ｊ，ｉ）を出力する。相関成分除去手段１１は、複数の相関除去特性を備え、ｊは複数の相関除去特性のうちの１つを指定するインデックスを表す。
【００５２】
また、共通冗長部除去手段１２は、相関成分除去手段１１で相関成分を除去した後のデータＤ１（ｊ，ｉ）のサンプル毎のビット列で同一ビット値が連続する長さを表す冗長ランレングスを求めるとともに、ブロック内の冗長ランレングスの最小値、すなわちブロック内の共通冗長部のランレングスを検出して、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）を出力する。また、共通冗長部除去手段１２は、共通の冗長部のビット長を表すランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）を出力する。
【００５３】
また、上位部・下位部分離手段１３は、共通の冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）から、ハフマン符号化を施す所定ビット長の上位部データＵ１（ｊ，ｉ）と、残りの下位部データＬ１（ｊ，ｉ）に分離して各々を出力する。ハフマン符号化手段１４は、分離された上位部データＵ１（ｊ，ｉ）にハフマン符号化を施してハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）を出力する。ここで、ハフマン符号化手段１４は複数のハフマン符号化アルゴリズムを備え、ｋは複数のハフマン符号化アルゴリズムのうちの１つを指定するためのインデックスを表す。
【００５４】
また、最大効率データ出力手段１５は、下位部データＬ１（ｊ，ｉ）とハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）の組合せの中から最大の圧縮効率となるように相関除去特性とハフマン符号化アルゴリズムのいずれか一つずつを選択して、ビットストリームに重畳する下位部データＬ２（ｉ）とハフマン符号化データＨ２（ｊ）を出力する。更に、選択した相関除去特性を指定するインデックスｊを補助情報ＤＩとして出力する。また、選択したハフマン符号化アルゴリズムを指定するインデックスｋを補助情報ＨＩとして出力する。
【００５５】
マルチプレクサ１６は、ブロック内の共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ＤＩ）と、相関除去特性を指定する補助情報ＤＩと、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩと、下位部データＬ２（ｉ）とハフマン符号化データＨ２（ｉ）とをビットストリームＳＴに重畳して出力する。
【００５６】
ここで、図１において、相関成分除去手段１１は前述の従来技術のロスレス圧縮符号化装置と同一である。
【００５７】
しかしながら、図８の共通冗長ランレングス検出部１２３で検出されるブロック内の共通冗長部のランレングスが、データＤ１（ｊ，ｉ）のサンプル当りのビット長ＷＬからハフマン符号化テーブルのハフマン符号語の符号長ＨＬＮの最小値ＨＢを差し引いた（ＷＬ−ＨＢ）以上の場合の共通冗長部の除去方法については、前述の従来技術のロスレス圧縮符号化装置における共通冗長部の除去方法と異なり、これによって共通冗長部除去手段１２、上位部・下位部分離手段１３、ハフマン符号化手段１４と最大効率データ出力手段１５において処理内容が異なる。ただし、共通冗長部のランレングスが（ＷＬ−ＨＢ）よりも小さい場合の処理は、前述の従来技術のロスレス圧縮符号化装置と同一である。
【００５８】
図２は、共通冗長ランレングス検出部１２３で検出されるブロック内の共通冗長部のランレングスが、データＤ１（ｊ，ｉ）のサンプル当りのビット長ＷＬ（ここでは１６ビット）からハフマン符号化テーブルのハフマン符号語の符号長ＨＬＮの最小値ＨＢ（ここでは４ビット）を差し引いた（ＷＬ−ＨＢ）（ここでは１２ビット）以上の場合の共通冗長部の除去を表す説明図である。本発明のロスレス圧縮符号化装置では、図２に示すように共通冗長部のランレングスが（ＷＬ−ＨＢ）以上の場合においても、検出した共通冗長部のランレングスのビット長で共通冗長部を除去する。すなわち、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）はデータＤ１（ｊ，ｉ）の下位（ＷＬ−ＣＲＢ（ｊ））ビットの部分となる。このようにして共通冗長部を除去した場合には、上位部・下位部分離手段１３は、上位部データＵ１（ｊ，ｉ）を出力せずに、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）を下位部データＬ１（ｊ，ｉ）として出力する。
【００５９】
こうすることにより、ビットストリームに重畳するデータの総ビット数が１８ビット（＝３ビット×６サンプル）となり、前述の従来技術のロスレス圧縮符号化において、共通冗長部のランレングスを（ＷＬ−ＨＢ）として共通冗長部を除去した後のデータＤ２（ｊ，ｉ）を上位部データＵ１（ｊ，ｉ）としてハフマン符号化を施して得られるハフマン符号化データを表す図１４の総ビット数の２４ビットに比べて情報量を削減することができる。なお、本発明の実施の形態１によれば、ブロック内の共通冗長部のランレングスが（ＷＬ−ＨＢ）以上の場合に、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩをビットストリームに重畳しないようにすることで、更なる情報量の削減ができる。
【００６０】
また、図２に示すような、共通冗長部を除去したデータＤ２（ｊ，ｉ）から下位部データＬ１（ｊ，ｉ）のみを出力し、上位部データＵ１（ｊ，ｉ）を出力しない場合は、ハフマン符号化手段１４においてハフマン符号化に係る一連の処理を行わないようにするため、共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）をハフマン符号化手段１４に入力する。こうすることにより、ハフマン符号化に係る処理を削減することができる。また、このような場合にはハフマン符号化手段１４からハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）は出力されないため、最大効率のデータを検出する際にハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）を用いないようにするために、最大効率データ出力手段１５に共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）を入力する。更に、マルチプレクサ１６では、入力される共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）に基づいて、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩをビットストリームに重畳しないようにする。
【００６１】
ここで、データＤ１（ｊ，ｉ）のサンプルあたりのビット長ＷＬが１６ビットで、ハフマン符号化テーブルが図１１に示すものである場合について、本発明の実施の形態１による情報量削減の効果を図３を用いて説明する。
【００６２】
図３は、従来技術と実施の形態１との場合において、共通冗長部のビット長が９〜１５ビットの各場合におけるハフマン符号化処理の有無、上位部データＵ（ｊ，ｉ）のビット長、下位部データＬ（ｊ，ｉ）のビット長、ハフマン符号語のビット長、および下位部データとハフマン符号語との合計ビット長を示している。図３から、共通冗長部ビット長が１２ビット以上のとき、すなわち（ＷＬ−ＨＢ）以上のとき、実施の形態１の合計ビット長が従来技術の合計ビット長よりも小さくなって、情報量が削減できていることが解る。
【００６３】
また、共通冗長部のビット長が１１ビットのとき、もし、共通冗長部のビット長が１２ビット以上の場合と同様にハフマン符号化を行わなかった場合には、下位部データのビット長は５ビットとなるため、必ずしも従来技術よりも合計ビット長が小さくなるとは限らないことが解る。
【００６４】
ところで、共通冗長部のビット長ＣＲＢ（ｊ）は相関除去特性を指定するインデックスｊが異なると、（ＷＬ−ＨＢ）以上になったり、それより小さくなったりと変化するため、最大効率データ出力手段１５には、異なる処理に基づくデータが混在して入力されるが、それらの中から最大効率となるものを検出すればよい。
【００６５】
図４は、本発明の実施の形態１におけるロスレス圧縮復号装置２の構成図である。図４において、デマルチプレクサ２１は入力されるビットストリームＳＴからブロック内の共通冗長部のランレングスを表す共通冗長ランレングス情報ＣＲＢ２と、相関除去特性を指定する補助情報ＤＩと、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩと、下位部データＬ３（ｉ）とハフマン符号化データＨ３（ｉ）とを抽出する。
【００６６】
ハフマン復号手段２２は、ハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩで示されるハフマン符号化テーブルの符号長ＨＬＮ（ＩＤＸ）で抽出したビット列で表されるハフマン符号化データＨ３（ｉ）とハフマン符号化テーブルのハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）との一致検出を行い、一致するハフマン符号語ＨＣＷ（ＩＤＸ）に対応するインデックスＩＤＸを上位部データＵ２（ｉ）として出力する。ここで、出力される上位部データＵ２（ｉ）は、図１のハフマン符号化手段１４に入力される上位部データＵ１（ｊ，ｉ）と同一の所定ビット長である。ただし、共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ２に基づいて、共通冗長部のランレングスが（ＷＬ−ＨＢ）以上の場合には、ビットストリームＳＴにハフマン符号化データは重畳されないため、前述のハフマン符号化データの復号に係る処理は実行せずに、上位部データＵ２（ｉ）も出力しない。
【００６７】
上位部・下位部結合手段２３は上位部データＵ２（ｉ）と下位部データＬ３（ｉ）とを結合したデータＤ３（ｉ）を出力する。
【００６８】
共通冗長部付加手段２４は、データＤ３（ｉ）に共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ２に基づいて共通冗長部を付加したデータＤ４（ｉ）を出力する。共通冗長部を付加したデータＤ４（ｉ）は、図１の共通冗長部除去手段１２に入力されるデータＤ１（ｊ，ｉ）と同一のビット長である。また、前述したように共通冗長部のランレングスが（ＷＬ−ＨＢ）以上の場合には、上位部データＵ２（ｉ）は出力されないので、下位部データＬ３（ｉ）に対して共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ２に基づく共通冗長部を付加したデータＤ４（ｉ）を出力する。
【００６９】
相関成分復元手段２５は、相関除去特性を指定する補助情報ＤＩに基づいて、共通冗長部が付加されたデータＤ４（ｉ）に図１の相関成分除去手段１１の逆変換処理を施し、出力サンプルＯＵＴ（ｉ）を復元して出力する。
【００７０】
また、前述の実施の形態１におけるロスレス圧縮符号化装置の各構成手段の機能は、ソフトウェアプログラムによってコンピュータ又は、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）上で実現することも可能である。
【００７１】
図５は、本発明のロスレス圧縮符号化方法をＤＳＰ上で実現した場合のソフトウェア処理フロー図である。図５に示す一連のソフトウェア処理は、所定の時間毎に区切った所定数Ｎの入力サンプルＩＮ（ｉ）（０＜＝ｉ＜Ｎ）からなるブロックを単位に実行されるものである。まず、ブロック先頭で初期化を行う（Ｓ１）。次に、ブロックのＮ個のサンプルに対して（Ｓ２）、相関除去特性に応じて相関成分を除去したデータを求める。図５においては、１次差分値Ｄ１（１，ｉ）と、２次差分値Ｄ１（２，ｉ）を算出する。このとき同時に、Ｄ１（０，ｉ）に入力サンプルＩＮ（ｉ）をセットする（Ｓ３）。次に、算出したＤ（ｊ，ｉ）（０＜＝ｊ＜＝２，０＜＝ｉ＜Ｎ）に対して、共通冗長部のランレングス情報ＣＲＢ（ｊ）を検出して、共通冗長部を各々除去する（Ｓ４）。
【００７２】
次に、共通冗長部を除去したＤ（０，ｉ）、Ｄ（１，ｉ）、Ｄ（２，ｉ）に対して（Ｓ５）、各々のＣＲＢ（ｊ）に基づいて、ＣＲＢ（ｊ）が入力サンプルのビット長（ＷＬ）からハフマン符号化テーブルのハフマン符号語の符号長ＨＬＮの最小値（ＨＢ）を差し引いた（ＷＬ−ＨＢ）よりも小さい場合には、上位部を分離した後にハフマン符号化処理を施してハフマン符号化データＨ１（ｋ，ｊ，ｉ）を得る（Ｓ６、Ｓ７）。ここで、ｋはハフマン符号化アルゴリズムを指定するインデックスである。
【００７３】
次に、ＣＲＢ（ｊ）に基づいて下位部を分離する（Ｓ８）。次に、最大圧縮効率のデータを出力するための相関除去特性およびハフマン符号化アルゴリズムの最適な組合せの選択を行う（Ｓ９）。最後に、選択された相関除去特性を指定する補助情報ＤＩとハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報ＨＩと、対応する共通冗長ランレングス情報ＣＲＢ（ＤＩ）、およびデータをビットストリームに重畳して出力する（Ｓ１０）。これにより、図１に示すロスレス圧縮符号装置と同様の処理が行われる。
【００７４】
尚、本発明の実施の形態１のロスレス圧縮復号方法のソフトウェア処理については、図５のロスレス圧縮符号方法の逆の手順で行い、ビットストリームから出力サンプルの復元を行うが、ここでの説明は省略する。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上、説明したように本発明のロスレス圧縮符号化方法および装置によれば、入力されるサンプルのレベルが小さい場合に、共通冗長部を除去したデータを下位部データとし、ハフマン符号語の最小の符号長よりも小さいデータでビットストリームに重畳するとともに、且つハフマン符号化アルゴリズムを指定する補助情報をビットストリームに重畳しないようにすることで、圧縮効率を向上することができ、従来技術よりも圧縮効率を向上したロスレス圧縮符号化方法および装置を実現することができる。これにより、限られた容量の記録媒体への記録時間の長時間化を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるロスレス圧縮符号化装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における共通冗長部の除去を表す説明図
【図３】本発明の実施の形態１における情報量削減の効果を表す説明図
【図４】本発明の実施の形態１におけるロスレス圧縮復号装置の構成図
【図５】本発明の実施の形態１におけるロスレス圧縮符号化方法のソフトウェア処理フロー図
【図６】従来技術のロスレス圧縮符号装置の構成図
【図７】相関成分除去手段の内部構成図
【図８】共通冗長部除去手段の内部構成図
【図９】共通冗長部の除去を表す説明図
【図１０】上位部・下位部の分離を表す説明図
【図１１】ハフマン符号化テーブルを表す図
【図１２】ハフマン符号化を表す説明図
【図１３】従来技術の共通冗長部の除去を表す説明図
【図１４】従来技術のハフマン符号化を表す説明図
【図１５】従来技術のロスレス圧縮復号装置の構成図
【図１６】従来技術のハフマン復号および上位部・下位部結合を表す説明図
【符号の説明】
【００７７】
１  ロスレス圧縮符号化装置
２  ロスレス圧縮復号装置
１１  相関成分除去手段
１２  共通冗長部除去手段
１３  上位部・下位部分離手段
１４  ハフマン符号化手段
１５  最大効率データ出力手段
１６  マルチプレクサ
２１  デマルチプレクサ
２２  ハフマン復号手段
２３  上位部・下位部結合手段
２４  共通冗長部付加手段
２５  相関成分復元手段
【図１】
2009081782.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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