エントロピー符号化装置、エントロピー復号装置、エントロピー符号化方法及びエントロピー復号方法
【課題】ＣＡＢＡＣと同一の圧縮率を維持しながら、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する符号化の処理負荷を低減することができるようにする。
【解決手段】算術符号化部６のほかに、符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化部７を設け、符号化データ出力部８が、算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成する。
【解決手段】算術符号化部６のほかに、符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化部７を設け、符号化データ出力部８が、算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多値シンボル系列を２値化して、２値シンボル系列をエントロピー符号化するエントロピー符号化装置及びエントロピー符号化方法と、符号化データから２値シンボル系列を復号し、２値シンボル系列を多値化して多値シンボル系列を出力するエントロピー復号装置及びエントロピー復号方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生起確率が異なる多値シンボル系列を効率よくエントロピー符号化する手法として、例えば、非特許文献１に記載されているＣＡＢＡＣ（Ｃｏｎｔｅｘｔ−ｂａｓｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎ Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ）が知られている。
ＣＡＢＡＣは、符号化対象のシンボルを２値化するとともに、各２値シンボルの優勢シンボルの生起確率をコンテキストに基づいて推定し、その優勢シンボルの生起確率を用いて、各２値シンボルを算術符号化する技術である。
【０００３】
２値シンボルに対する算術符号化は、２値シンボルの優勢シンボルの生起確率を示す確率情報と、その２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示す情報とを用いて、０から１の有限な数直線Ｉを区間分割し、最終的に得られた数直線上の確率区間の座標を符号化データとするエントロピー符号化手段である。
【０００４】
図１２は２値シンボル系列を算術符号化する場合の概念図である。
図１２では、２値シンボル系列内の先頭の２値シンボルから順番に１つずつ処理を行う例を示している。
ここでは、２値シンボル系列内の各２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示す優勢シンボル情報（“０”および“１”のうち、生起する確率が高いシンボルがどちらであるかを示す情報）と、優勢シンボルの生起確率を示す確率情報は既知であるとする。
先頭からｋ番目の２値シンボルｂkを処理する時点の確率区間をＩk（図１２の数直線上の太線部分）とおき、２値シンボルｂkにおける優勢シンボルの生起確率ｐk（０．５＜ｐk≦１）を用いて、確率区間Ｉkをｐkｌkと（１−ｐk）ｌkに分割する。
ただし、ｌkは確率区間Ｉkの長さを表している。
この際、例えば、長さｐkｌkの区間（優勢シンボル区間：ＩMk）が常に下側に位置し、長さ（１−ｐk）ｌkの区間（劣勢シンボル区間：ＩLk）が常に上側に位置するように、確率区間Ｉkを分割している。
【０００５】
２値シンボルｂkが優勢シンボルである場合はＩk+1＝ＩMkとし、２値シンボルｂkが劣勢シンボルである場合はＩk+1＝ＩLkとする。
I 0＝Ｉとして、この処理を繰り返すことで、入力された２値シンボル系列に応じて、一意に数直線上の１つの確率区間が求まる。
この確率区間内の座標を２進数で表現したものが算術符号化の出力となる。
復号側において、各２値シンボルの優勢シンボル情報と優勢シンボルの生起確率情報が既知であれば、符号化側から出力された数直線上の座標値から２値シンボルの系列を一意に復号することができる。
【０００６】
図１３は数直線上の座標の２進数表現を示す説明図である。
図１３から分かるように、区間の長さが大きいほど、少ないｂｉｔ数で区間内の座標を表せることが分かる。よって、優勢シンボルが多いほど、高い効率で圧縮することができ、また、優勢シンボルの生起確率が大きいほど、高い効率で圧縮することができる。
２値シンボルが逐次的に入力される場合、出力である座標値を示すｂｉｔ系列も、ｂｉｔ系列の先頭から逐次的に出力することが可能である。
【０００７】
映像符号化の国際規格であるＨ．２６４で用いられているＣＡＢＡＣでは、以下に説明する考え方により、乗除算演算を用いない逐次的な算術符号化処理を実現している。
Ｈ．２６４におけるＣＡＢＡＣの算術符号化モジュールでは、“０”から“１０２３”までの１０２４段階の整数精度の数直線を内部に保持しており、確率区間が、この離散的な数直線上の区間として扱われる。
また、優勢シンボルの生起確率が、確率状態という整数精度の変数で擬似的に表現され、優勢シンボル区間の長さや劣勢シンボル区間の長さも、予め定義されているテーブルを用いて、整数の加算・減算のみで計算される。
【０００８】
算術符号化が進むほど、確率区間長が短くなり、１０２４段階では表現できなくなるため、確率区間長が一定以下の値になる度に、確率区間が含まれる数直線上の一定区間が切り出されて２倍に拡大する処理（再正規化）が行われる。
具体的には、確率区間長が、２５６〜５１０を維持するように、再正規化処理が行われる。即ち、確率区間長が２５６未満になった時点で、確率区間長が２５６を超すまで再正規化が行われる。
【０００９】
ｎ回の再正規化を行った後の算術符号化モジュールが内部的に持つ数直線は、算術符号化のアルゴリズムにおいて考慮する“０”から“１”までの数直線Ｉ全体のうち、現在の確率区間が存在する区間を１／２nの幅で切り出し、拡大して表現したものである。
以降、この内部的に保持されている数直線が表す区間を処理区間と呼び、ｎ回の再正規化を行った時点での処理区間をＪnとし、Ｊ0＝Ｉとする。
ここで、処理区間Ｊnの部分区間として、“５１２”から“１０２３”の区間をＪun、“０”から“５１１”の区間をＪln、“２５６”から“７６８”の区間をＪcnとおくと、再正規化を行うタイミングにおいて、確率区間がＪunに完全に含まれている場合は、Ｊn+1＝Ｊunとし（図１４（ａ）を参照）、確率区間がＪlnに完全に含まれている場合は、Ｊn+1＝Ｊlnとし（図１４（ｂ）を参照）、確率区間がＪun及びＪlnを跨っている場合は、Ｊn+1＝Ｊcn（図１４（ｃ）を参照）とする。
【００１０】
また、再正規化を１回行う度に、以下の法則でｂｉｔを一つ出力する。
Ｊn+1＝Ｊcnとなる場合、“未確定”のｂｉｔを出力する。
Ｊn+1＝Ｊunとなる場合、これまでに出力されたｂｉｔに未確定ｂｉｔが存在していなければ“１”を出力する。
一方、未確定ｂｉｔが存在していれば、時系列的に最も早い未確定ｂｉｔを“１”に確定し、それ以降の未確定ｂｉｔを全て“０”に確定して、更に“０”を出力する。
また、Ｊn+1＝Ｊlnとなる場合、これまでに出力されたｂｉｔに未確定ｂｉｔが存在していなければ“０”を出力する。
一方、未確定ｂｉｔが存在していれば、時系列的に最も早い未確定ｂｉｔを“０”に確定し、それ以降の未確定ｂｉｔを全て“１”に確定して、更に“１”を出力する。
【００１１】
図１５は上記の法則にしたがって再正規化を行っていった場合の数直線Ｉの上での処理区間Ｊnの位置と長さを示す説明図である。
図１５では、ＪunはＪnの上半分、Ｊlnは下半分として示している。また、数直線上の太線が各時点での確率区間を表している。
１回目の再正規化では、確率区間がＪl0に含まれ、かつ、未確定ｂｉｔが存在しないため“０”を出力し、Ｊ1＝Ｊl0となる。
２回目の再正規化では、確率区間がＪu1に含まれ、かつ、未確定ｂｉｔが存在しないため“１”を出力し、Ｊ2＝Ｊu1となる。
３回目の再正規化では、確率区間がＪc2に含まれるため、未確定ｂｉｔを出力し、Ｊ3＝Ｊc2となる。
４回目の再正規化では、確率区間がＪu3に含まれ、かつ、未確定ｂｉｔが存在するため、３回目の再正規化時に出力した未確定ｂｉｔを“１”に確定し、“０”を出力する。
【００１２】
図１５に示されるように、ｎ回の再正規化を行った時点において、算術符号化モジュールから出力されるｂｉｔ系列は、未確定ｂｉｔが存在しない状態であれば、その時点における処理区間Ｊnの数直線Ｉ全体における座標を示すことになる。
入力のｂｉｎ系列が全て符号化された後に、未確定ｂｉｔが存在しなくなるように適切な終端処理を行うことで、入力のｂｉｎ系列を一意に復号できる数直線Ｉ上の座標を示すｂｉｔ系列が得られる。
以上の考え方により、乗除算を用いない逐次的な算術符号化を実現している。
【００１３】
また、乗除算を用いない逐次的な算術復号処理は、以下の考え方により実現している。
復号側でも符号化側と同様に、確率区間長が２５６〜５１０を維持するように再正規化を繰り返しながら確率区間情報を保持している。
各ｂｉｎの確率情報及び確率区間の初期値が符号化側と一致していれば、あるｂｉｎの復号時の確率区間は、当該ｂｉｎを符号化した際の算術符号化モジュールが内部的に保持している確率区間と一致する。
ｎ回の再正規化を行った時点の内部的に保持する確率区間は、数直線Ｉ上の確率区間を含む区間を１／２n+1の幅で切り取り、５１２段階に離散化したものとみなすことができる。
【００１４】
算術復号処理は、入力のｂｉｔ系列を読み込みながら区間Ｈnを求め、区間Ｈnと確率区間の重なりにより復号処理を行う。
図１６は算術復号処理を示す説明図である。
図中の太線は数直線Ｉ上での確率区間を表し、優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間に分割されている。
このとき、優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間のいずれかどちらかのみに、区間Ｈnが重なるまでｂｉｔが読み込まれる。
即ち、図１６のように確率区間が分割されている場合、１番目のｂｉｔを読むことで求まる区間Ｈ1が、優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間の両方に重なっているため、次のｂｉｔが読み込まれる。
同様に、区間Ｈ2，Ｈ3も、優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間の両方に重なっており、４番目のｂｉｔまで読んだ時点で、区間Ｈ4が優勢シンボル区間のみに重なる。
よって、この場合、ここで復号されるｂｉｎは、優勢シンボルであるという情報が復号結果として出力される。このような処理が再正規化を繰り返しながら行われる。
【００１５】
なお、内部的な確率区間は５１２段階で表現されているため、再正規化をｎ回行った時点で、そこから更に９ｂｉｔ分読み込んだ区間Ｈn+9は、長さが１段階分となり、必ず優勢シンボル区間もしくは劣勢シンボル区間のいずれかのみに重なる。
よって、復号処理の初期化時に９ｂｉｔ分固定的に読み取り、それ以降は再正規化後に１ｂｉｔずつ読むという動作でも、復号処理を進めることができる。
以上の考え方により、乗除算を用いない逐次的な算術復号を実現している。
【００１６】
上述のとおり、算術符号化・復号にはｂｉｎの確率情報を必要とする。Ｈ．２６４で用いられているＣＡＢＡＣでは、ｂｉｎ毎に符号化モードを定めており、符号化モードに基づいて当該ｂｉｎ確率情報の求め方が異なっている。
符号化モードには、例えばノーマル算術符号化モード、バイパス符号化モードがある。
ノーマル算術符号化モードは、既知のコンテキスト情報に基づいて推定された優勢シンボル情報および優勢シンボル生起確率を用いて符号化するモードである。
バイパス符号化モードは、優勢シンボルを定義せず、また優勢シンボル生起確率として０．５を固定的に用いて符号化するモードである。
ここで、上述のバイパス符号化モードによる符号化では、“０”と“１”の生起確率が等しいとして符号化を行うため、情報理論上圧縮が不可能であり、実際の動作としても１ｂｉｎの符号化につき必ず１ｂｉｔが出力される。よってバイパス符号化モードは、２値シンボルを全く圧縮せずに算術符号化する符号化モードと言い換えることができる。
ノーマル算術符号化モードにおける確率状態の推定処理を行う必要はないが、区間の分割などの演算は同様に行う必要がある。
【００１７】
算術符号化の枠組みにおいては、あるｂｉｎの符号化時に出力されるｂｉｔの値は前後のｂｉｎの確率状態に依存して変化するため、たとえ圧縮を行わない場合であっても、上述の算術符号化手法に基づく符号化・復号を行う必要がある。
これから分かるように、従来のＣＡＢＡＣのバイパス符号化モードは、確率状態推定を行わないことによる演算量の低減効果はあるが、それ以外の区間分割などの処理はノーマル算術符号化モードと同様に行わなければならないため、一定の演算負荷がかかる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】D. Marpe，H. Schwarz，and T.Wiegand，“Context-adaptive binary arithmetic coding in the H.264/AVC video compression standard”，IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol.，vol. 13，pp．620−636（2003）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来のエントロピー符号化装置は以上のように構成されているので、ＣＡＢＡＣでは、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対して、バイパス符号化モードを導入することで、確率状態推定処理の処理負荷の低減を実現している。しかし、数直線の分割に関わる演算は、ノーマル算術符号化・復号と同様の処理を行う必要があるため、バイパス符号の符号化処理や復号処理には、依然として大きな演算量が必要であるなどの課題があった。
【００２０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＣＡＢＡＣと同一の圧縮率を維持しながら、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する符号化の処理負荷を低減することができるエントロピー符号化装置及びエントロピー符号化方法を得ることを目的とする。
また、この発明は、処理負荷が少ない復号処理で、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルを復号することができるエントロピー復号装置及びエントロピー復号方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明に係るエントロピー符号化装置は、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、その２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力するシンボル２値化手段と、シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力手段と、シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、符号化モード決定手段により決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、確率情報出力手段から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化２値シンボル出力手段と、確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、符号化２値シンボル出力手段から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化手段と、符号化モード決定手段により決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、シンボル２値化手段から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化手段とを設け、多重化手段が、算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、その２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力するシンボル２値化手段と、シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力手段と、シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、符号化モード決定手段により決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、確率情報出力手段から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化２値シンボル出力手段と、確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、符号化２値シンボル出力手段から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化手段と、符号化モード決定手段により決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、シンボル２値化手段から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化手段とを設け、多重化手段が、算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成するように構成したので、ＣＡＢＡＣと同一の圧縮率を維持しながら、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する符号化の処理負荷を低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１によるエントロピー符号化装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるエントロピー符号化装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】多値シンボルの２値化テーブルの一例を示す説明図である。
【図４】算術符号化部６の算術符号化処理を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）はＲａｎｇｅやＬｏｗなどを表し、（ｂ）は優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間に分割された確率区間を示す説明図である。
【図６】符号化モードが算術符号化モード又はバイパス符号化モードのいずれかである場合のｂｉｎ系列とｂｉｔ系列の入出力関係を示す説明図である。
【図７】算術符号化モードとバイパス符号化モードが混在している場合のｂｉｎ系列とｂｉｔ系列の入出力関係を示す説明図である。
【図８】先読みｂｉｔ数Ｄの可変長符号例と多重化例を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるエントロピー復号装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるエントロピー復号装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】算術復号部２５の算術復号処理を示すフローチャートである。
【図１２】２値シンボル系列を算術符号化する場合の概念図である。
【図１３】数直線上の座標の２進数表現を示す説明図である。
【図１４】確率区間と再正規化を行った時点の処理区間の関係を示す説明図である。
【図１５】数直線Ｉの上での処理区間Ｊnの位置と長さを示す説明図である。
【図１６】算術復号処理を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエントロピー符号化装置を示す構成図である。
図１において、２値化部１は多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化し、長さが１以上の２値シンボルの系列を符号化方式切替スイッチ４に出力する処理を実施する。
また、２値化部１は多値シンボルの２値化テーブルを参照して、各２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を確率情報出力部２及び符号化モード決定部３に出力する処理を実施する。
なお、２値化部１はシンボル２値化手段を構成している。
【００２５】
確率情報出力部２は予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボル（“０”又は“１”のうち、生起する確率が高い方の値を示すシンボル）を示す優勢シンボル情報と、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を記憶しており、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を符号化ｂｉｎ出力部５に出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を算術符号化部６に出力する処理を実施する。なお、確率情報出力部２は確率情報出力手段を構成している。
【００２６】
符号化モード決定部３は予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モード（算術符号化モード、バイパス符号化モード）を記憶しており、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する符号化モードを符号化方式切替スイッチ４に出力する処理を実施する。
【００２７】
符号化方式切替スイッチ４は２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３により算術符号化モードに決定された場合、その２値シンボルを符号化ｂｉｎ出力部５に出力し、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その２値シンボルをバイパス符号化部７に出力する処理を実施する。
なお、符号化モード決定部３及び符号化方式切替スイッチ４から符号化モード決定手段が構成されている。
【００２８】
符号化ｂｉｎ出力部５は符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報を参照して、その２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして算術符号化部６に出力する処理を実施する。
即ち、符号化ｂｉｎ出力部５は符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボル系列内の２値シンボル毎に、当該２値シンボルが確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報が示す優勢シンボルと一致するか否かを判定し、その判定結果を符号化２値シンボルとして算術符号化部６に出力する処理を実施する。
なお、符号化ｂｉｎ出力部５は符号化２値シンボル出力手段を構成している。
【００２９】
算術符号化部６は確率情報出力部２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率情報を用いて、符号化ｂｉｎ出力部５から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８の算術符号バッファ１０に出力する処理を実施する。なお、算術符号化部６は算術符号化手段を構成している。
【００３０】
バイパス符号化部７は符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、その２値シンボルを符号化ｂｉｔとして、符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に出力する処理を実施する。
即ち、バイパス符号化部７は符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボルが“０”である場合、“０”の符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に出力し、符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボルが“１”である場合、“１”の符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に出力する処理を実施する。
なお、バイパス符号化部７はバイパス符号化手段を構成している。
【００３１】
符号化データ出力部８は図９のエントロピー復号装置が符号化ｂｉｔを算術復号する際の符号化ｂｉｔの読み込みタイミングに対応する順序で、算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成する処理を実施する。
即ち、符号化データ出力部８は算術符号化部６及びバイパス符号化部７から出力される２つの符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔに対して、両者をまとめて通しの番号を振り、その番号に基づいて２つの符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔを多重化し、１つの符号化ｂｉｔ系列として符号化データを生成する処理を実施する。
なお、符号化データ出力部８は多重化手段を構成している。
【００３２】
バイパス符号バッファ９はバイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔ系列を格納する記憶媒体である。
算術符号バッファ１０は算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔ系列を格納する記憶媒体である。
符号化データ多重化部１１はバイパス符号バッファ９及び算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔに対して、図９のエントロピー復号装置で読み込まれる順序の番号を割り振り、その番号に基づいてバイパス符号バッファ９及び算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔを多重化して出力する処理を実施する。
【００３３】
図１の例では、エントロピー符号化装置の構成要素である２値化部１、確率情報出力部２、符号化モード決定部３、符号化方式切替スイッチ４、符号化ｂｉｎ出力部５、算術符号化部６、バイパス符号化部７及び符号化データ出力部８のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、エントロピー符号化装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
エントロピー符号化装置の全部又は一部がコンピュータで構成されている場合には、２値化部１、確率情報出力部２、符号化モード決定部３、符号化方式切替スイッチ４、符号化ｂｉｎ出力部５、算術符号化部６、バイパス符号化部７及び符号化データ出力部８の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２はこの発明の実施の形態１によるエントロピー符号化装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００３４】
次に動作について説明する。
２値化部１は、多値シンボル系列を入力すると、予め多値シンボルの種類に応じて決められた規則にしたがって、その多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化し、１以上の２値シンボルの系列を符号化方式切替スイッチ４に出力する（ステップＳＴ１）。
ここで、図３は多値シンボルの２値化テーブルの一例を示す説明図である。
２値化部１に入力される多値シンボルの種類（例えば、画像符号化におけるマクロブロックタイプ、ＤＣＴ係数など）はシンタックスで決められているため、２値化部１は入力される多値シンボルの種類を認識することができる。
【００３５】
図３の例では、入力された多値シンボルの種類が多値シンボルＡであれば、（ａ）の２値化テーブルを参照して、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化し、多値シンボルの種類が多値シンボルＢであれば、（ｂ）の２値化テーブルを参照して、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化する。
また、多値シンボルの種類が多値シンボルＣであれば、（ｃ）の２値化テーブルを参照して、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化する。
例えば、多値シンボルの種類が多値シンボルＡであり、その多値シンボルの値が“２”であれば、２値化部１から２値シンボルとして、“１”、“０”、“１”の系列が出力される。
【００３６】
また、２値化部１は、多値シンボルの２値化テーブルを参照して、１以上の２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を確率情報出力部２及び符号化モード決定部３に出力する。
例えば、“２”の多値シンボルに対応する２値シンボルとして、“１”、“０”、“１”の系列を出力する場合、“１”、“０”、“１”の系列に対応するｂｉｎ番号として、“０”、“１”、“２”、を出力する。
また、“７”の多値シンボルに対応する２値シンボルとして、“１”、“１”、“１”、“０”、“０”の系列を出力する場合、“１”、“１”、“１” 、“０”、“０”の系列に対応するｂｉｎ番号として、“０”、“１”、“２”、“３”、“４”を出力する。
【００３７】
符号化モード決定部３は、予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報を記憶しており（例えば、多値シンボルの種類などの情報に関連している情報として、ｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報を記憶している）、２値化部１からｂｉｎ番号を受けると、その符号化モードの情報を参照することで、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定し、符号化方式切替スイッチ４に出力する。（ステップＳＴ２）。
【００３８】
図３の２値化テーブルには、２値シンボルのｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報が記録されている。
図３の例では、“０”の符号化モードは算術符号化モードであり、“１”の符号化モードはバイパス符号化モードであることを表している。
例えば、２値化部１から“０”、“１”、“２”、“３”、“４”のｂｉｎ番号の系列が出力される場合、“０”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“２”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“３”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“４”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モードになる。
また、２値化部１から“９”、“１０”、“１１”、“１２”のｂｉｎ番号の系列が出力される場合、“９”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モード、“１０”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１１”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１２”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モードになる。
【００３９】
符号化方式切替スイッチ４は、２値化部１から２値シンボル系列を受けると、その２値シンボル系列内の２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３により算術符号化モードに決定されている場合（当該２値シンボルのｂｉｎ番号が対応する符号化モードが“０”である場合）、その２値シンボルを符号化ｂｉｎ出力部５に出力する（ステップＳＴ３）。
一方、その２値シンボル系列内の２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３によりバイパス符号化モードに決定されている場合（当該２値シンボルのｂｉｎ番号が対応する符号化モードが“１”である場合）、その２値シンボルをバイパス符号化部７に出力する（ステップＳＴ３）。
なお、上述の例では符号化装置が算術符号化モードとバイパス符号化モードのみを有する場合の動作を説明したが、符号化装置が算術符号化モードとバイパス符号化モード以外の符号化モードＸを有していた場合、符号化モード決定部３は符号化モードＸに対応した符号化モード情報を決定することができ、また符号化方式切替スイッチ４は、符号化モードＸに対応する符号化モード情報を受け取った場合、符号化モードＸに対応する符号化処理を実施するモジュールに２値シンボルを出力することができる。
【００４０】
バイパス符号化部７は、２値シンボルの符号化方式がバイパス符号化モードに決定されており、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、その２値シンボルを符号化ｂｉｔとして（２値シンボル＝符号化ｂｉｔ）、その符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に格納する（ステップＳＴ４）。
即ち、バイパス符号化部７は、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、その２値シンボルが“０”であれば、“０”の符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に格納し、その２値シンボルが“１”であれば、“１”の符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に格納する。
【００４１】
確率情報出力部２は、予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボル（“０”又は“１”のうち、生起する確率が高い方の値を示すシンボル）を示す優勢シンボル情報と、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を記憶している。
例えば、図３（ａ）の２値化テーブルの場合、“０”〜“９”の値をとる多値シンボルにおいて、“０”の多値シンボルが発生する確率が約７０％であるような場合には、“０”のｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて、“０”のシンボルが生起される確率が約７０％となるので、当該２値シンボルにおける優勢シンボルは“０”のシンボルとなる。また、この優勢シンボルの生起確率は約７０％となる。
確率情報出力部２は、２値化部１からｂｉｎ番号を受けると、そのｂｉｎ番号に対応する優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を符号化ｂｉｎ出力部５に出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を算術符号化部６に出力する（ステップＳＴ５）。
【００４２】
符号化ｂｉｎ出力部５は、２値シンボルの符号化方式が算出符号化モードに決定されており、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報を参照して、その２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして算術符号化部６に出力する（ステップＳＴ６）。
即ち、符号化ｂｉｎ出力部５は、符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボル系列内の２値シンボル毎に、当該２値シンボルが確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報が示す優勢シンボルと一致するか否かを判定し、その判定結果を符号化２値シンボル（例えば、一致＝１、不一致＝０）として算術符号化部６に出力する。
【００４３】
算術符号化部６は、符号化ｂｉｎ出力部５から符号化２値シンボルを受けると、確率情報出力部２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率情報を用いて、その符号化２値シンボルを算術符号化し（ステップＳＴ７）、その符号化結果である符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８の算術符号バッファ１０に格納する（ステップＳＴ８）。
【００４４】
以下、算術符号化部６の算術符号化処理を具体的に説明する。
図４は算術符号化部６の算術符号化処理を示すフローチャートである。
このフローチャートが示す算術符号化処理は、背景技術の欄で述べたＨ．２６４のＣＡＢＡＣが用いている算術符号化アルゴリズムに準拠している。用語なども背景技術の欄で述べたものを用いる。
最初に、算術符号化処理の概要を説明する。
【００４５】
算術符号化部６は、Ｒａｎｇｅ、Ｌｏｗの２つのレジスタを用いて、確率区間の情報を保持している。
図５（ａ）に示すように、Ｒａｎｇｅは現在の確率区間の長さを表し、Ｌｏｗは処理区間の下限から確率区間の下限までの距離を表すものである。これらのレジスタの初期値は、Ｒａｎｇｅ＝５１０、Ｌｏｗ＝０である。
確率区間の分割は、背景技術の欄で述べたように、整数を用いた処理である。
Ｒａｎｇｅの値と、確率情報出力部２から出力された優勢シンボルの生起確率を示す確率情報とを用いて、テーブル参照により定まるＬＰＳＬｅｎｇｔｈという値から、図５（ｂ）に示すように、確率区間を優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間に分割する。
また、現在の“未確定”のｂｉｔの個数を表すカウンタであるＲＣｏｕｎｔｅｒを有する。ＲＣｏｕｎｔｅｒの初期値は０である。
以上を踏まえて、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎである符号化２値シンボルの符号化の動作の流れを説明する。ただし、この時点で出力した符号化ｂｉｔの個数をｎ−１個とする。
【００４６】
まず、算術符号化部６は、符号化ｂｉｎ出力部５から出力された符号化２値シンボルである入力ｂｉｎ（ｂk）が優勢シンボルであるのか、劣勢シンボルであるのかで処理を分ける（図４のステップＳＴ２１）。
算術符号化部６は、入力ｂｉｎ（ｂk）が優勢シンボルである場合、確率区間を優勢シンボル区間に更新する（ステップＳＴ２２）。
Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ−ＬＰＳＬｅｎｇｔｈ
これは、優勢シンボル区間を次の確率区間として更新するI k＝ＩMk-1の処理に該当する。
【００４７】
算術符号化部６は、入力ｂｉｎ（ｂk）が劣勢シンボルである場合、確率区間を劣勢シンボル区間に更新する（ステップＳＴ２３）。
Ｌｏｗ＝Ｒａｎｇｅ−ＬＰＳｌｅｎｇｔｈ
Ｒａｎｇｅ＝ＬＰＳＬｅｎｇｔｈ
これは劣勢シンボル区間を次の確率区間として更新するI k＝ＩLk-1の処理に該当する。
【００４８】
次に、算術符号化部６は、Ｒａｎｇｅの値を条件とするループ処理を行う。
ループ継続条件は、Ｒａｎｇｅ＜２５６であり、ループ継続条件を満たしている間、以下のステップＳＴ２５〜ＳＴ２９の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ２４）。Ｒａｎｇｅ≧２５６となれば、処理を終了する。
ステップＳＴ２５〜ＳＴ２９の処理は、上述した再正規化の処理に該当する。
【００４９】
ステップＳＴ２５，ＳＴ２６は、現在の確率区間がＪun、Ｊcn、Ｊlnのいずれに含まれるかを判断して処理を切り替える分岐部分である。
Ｌｏｗ≧５１２である場合は、現在の確率区間がＪunに含まれるとして、ステップＳＴ２７の処理を実施する（ステップＳＴ２５）。
Ｌｏｗ＜２５６である場合は、現在の確率区間がＪlnに含まれるとして、ステップＳＴ２８の処理を実施する（ステップＳＴ２５，ＳＴ２６）。
５１２＞Ｌｏｗ≧２５６である場合は、現在の確率区間がＪcnに含まれるとして、ステップＳＴ２９の処理を実施する（ステップＳＴ２５，ＳＴ２６）。
以下、ステップＳＴ２７，ＳＴ２８，ＳＴ２９の処理内容を説明する。
【００５０】
（１）ステップＳＴ２７の処理内容
算術符号化部６は、Ｌｏｗ＝（Ｌｏｗ−５１２）×２、Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ×２ とする。これは図１４（ｂ）に示す再正規化処理に該当する。
また、算術符号化部６は、ＲＣｏｕｎｔｅｒ≧１の場合、算術符号ｂｉｔ番号ｎ−ＲＣｏｕｎｔｅｒのｂｉｔを“１”に確定し、算術符号ｂｉｔ番号ｎ−ＲＣｏｕｎｔｅｒ＋１〜算術符号ｂｉｔ番号ｎ−１のｂｉｔを“０”に確定する。
そして、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“０”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納し、ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝０とする。
ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝０の場合、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“１”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納する。
【００５１】
（２）ステップＳＴ２８の処理内容
算術符号化部６は、Ｌｏｗ＝Ｌｏｗ×２、Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ×２とする。これは図１４（ａ）に示す再正規化処理に該当する。
また、算術符号化部６は、ＲＣｏｕｎｔｅｒ≧１の場合、算術符号ｂｉｔ番号ｎ−ＲＣｏｕｎｔｅｒのｂｉｔを“０”に確定し、算術符号ｂｉｔ番号ｎ−ＲＣｏｕｎｔｅｒ＋１〜算術符号ｂｉｔ番号ｎ−１のｂｉｔを“１”に確定する。
そして、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“１”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納し、ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝０とする。
ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝０の場合、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“０”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納する。
【００５２】
（３）ステップＳＴ２９の処理内容
算術符号化部６は、Ｌｏｗ＝（Ｌｏｗ−２５６）×２、Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ×２とする。これは図１４（ｃ）に示す再正規化処理に該当する。
また、算術符号化部６は、ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝ＲＣｏｕｎｔｅｒ＋１とし、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“未確定”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納する。
【００５３】
符号化データ出力部８の符号化データ多重化部１１は、バイパス符号バッファ９及び算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔに対して、図９のエントロピー復号装置で読み込まれる順序の番号を割り振り（図２のステップＳＴ９）、その番号に基づいてバイパス符号バッファ９及び算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成し、その符号化データを出力する（ステップＳＴ１０）。
以下、符号化データ多重化部１１の処理内容の一例を具体的に説明する。
【００５４】
符号化データ多重化部１１は、符号化データのデータ量を全く増加させない多重化手法で符号化ｂｉｔの多重化を実施する。
この多重化手法では、バイパス符号バッファ９に格納されている符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）の系列と、算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ（算術符号ｂｉｔ）の系列とにおける各符号化ｂｉｔに対して、図９のエントロピー復号装置で読み込まれる順序を割り振り、その順序に基づいてバイパス符号ｂｉｔと算術符号ｂｉｔを符号化データとして多重化する。
【００５５】
ここで、図９のエントロピー復号装置で読み込まれる順序とは、復号の動作に基づいて、算術符号化モード及びバイパス符号モードのｂｉｎの符号化を行う際に、算術符号化モードのｂｉｎの復号時にｂｉｔ読み込みが必要になった場合、その時点における入力のｂｉｔ系列の未読部分の先頭が、そのｂｉｎの復号において必要な算術符号ｂｉｔになっており、また、バイパス符号化モードのｂｉｎの復号時にｂｉｔ読み込みが必要になった場合も同様に、その時点における入力のｂｉｔ系列の未読部分の先頭が、そのｂｉｎの復号において必要なバイパス符号ｂｉｔになっているような順序を意味する。
即ち、図９のエントロピー復号装置で常に入力のｂｉｔ系列の未読部分の先頭からｂｉｔを読み込むだけで正しく復号が可能な順序を指している。
【００５６】
このような順序でｂｉｔ系列に多重化すれば、当然ながら追加の情報を必要とせず、入力されたｂｉｔ系列内の算術符号ｂｉｔとバイパス符号ｂｉｔを弁別することができる。
図９のエントロピー復号装置で読み込まれるｂｉｔの順序は、算術復号の動作によって異なってくる。よって、この多重化の動作は、図９のエントロピー復号装置における算術復号の動作に依存して変更する必要がある。
以下、一例として、エントロピー符号化装置の動作として、算術符号化部６の動作を想定し、図９のエントロピー復号装置の動作として、後述する符号化データ入力部２１及び算術復号部２５（実施の形態２を参照）の動作を想定して、多重化の具体的な動作を説明する。
【００５７】
最初に、符号化モードが算術符号化モードに決定されて、エントロピー符号化装置の算術符号化部６により符号化ｂｉｔの系列が出力され、エントロピー復号装置の算術復号部２５により符号化ｂｉｔの系列が算術復号される際のｂｉｔ出力および入力の動作を説明する。
算術符号化部６は、上述したように、１つの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算出符号化において、０個以上の“０”、“１”または“未確定”の符号化ｂｉｔ（算術符号ｂｉｔ）を出力する。
ここで、図６（ａ）は、符号化ｂｉｎ出力部５から出力された符号化２値シンボルの系列（ｂｉｎ系列）が算術符号化部６に入力され、算術符号化部６が符号化２値シンボルの系列を算出符号化して符号化ｂｉｔ（算術符号ｂｉｔ）の系列を出力する一例を示している。
図の矢印は、矢印が出ている元の符号化２値シンボルの算術符号化において、矢印が指す先の符号化ｂｉｔが出力されることを示している。
図６（ａ）の例では、ｂｉｎ番号ｋの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化において、ｂｉｔ番号ｎの符号化ｂｉｔが出力されている。また、ｂｉｎ番号ｋ＋１，ｋ＋２の符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化では、符号化ｂｉｔが出力されず、ｂｉｎ番号ｋ＋３の符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化において、ｂｉｔ番号ｎ＋１，ｎ＋２の２つの符号化ｂｉｔが出力されている。
【００５８】
図６（ｂ）は、算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔ（算術符号ｂｉｔ）の系列が符号化データ入力部２１に入力されたのち、符号化データ入力部２１から符号化ｂｉｔの系列が復号方式切替スイッチ２４を介して算術復号部２５に入力され、算術復号部２５が符号化ｂｉｔの系列を算術復号して復号２値シンボル（ｂｉｎ）の系列を出力する一例を示している。
図の矢印は、矢印が指す先のｂｉｎの復号において、矢印が出ている元の符号化ｂｉｔを入力することを示している。
図６（ｂ）の例では、ｂｉｎ番号ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号において、ｂｉｔ番号ｎ＋９の符号化ｂｉｔが入力されている。また、ｂｉｎ番号ｋ＋１，ｋ＋２の復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号では、符号化ｂｉｔが入力されず、ｂｉｎ番号ｋ＋３の復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号において、ｂｉｔ番号ｎ＋１０，ｎ＋１１の２つの符号化ｂｉｔが入力されている。
【００５９】
図６（ａ），（ｂ）が示すように、ｂｉｎ番号Ｋの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化で出力した符号化ｂｉｔの個数は、ｂｉｎ番号Ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号で入力される符号化ｂｉｔの数と等しい。
また、ｂｉｎ番号Ｋの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化で出力した符号化ｂｉｔ系列のｂｉｔ番号がＮ〜Ｎ＋ｄである場合、ｂｉｎ番号Ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号で入力される符号化ｂｉｔ系列のｂｉｔ番号がＮ＋９〜Ｎ＋ｄ＋９になる。
即ち、算術復号部２５に対してｂｉｎ番号Ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号時に入力される符号化ｂｉｔは、算術符号化部６がｂｉｎ番号Ｋの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化時に出力した符号化ｂｉｔから、９ｂｉｔ分先の符号化ｂｉｔになる。エントロピー復号装置が９ｂｉｔ分先読みする動作については、実施の形態２で説明する。
【００６０】
次に、符号化モードがバイパス符号化モードに決定されて、エントロピー符号化装置のバイパス符号化部７により符号化ｂｉｔの系列が出力され、エントロピー復号装置のバイパス復号部２７により符号化ｂｉｔの系列が復号される際のｂｉｔ出力および入力の動作を説明する。
バイパス符号化部７は、上述したように、１つの２値シンボル（ｂｉｎ）の符号化において、１個の“０”または“１”の符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）を出力する。
ここで、図６（ｃ）は、２値シンボルの系列（ｂｉｎ系列）がバイパス符号化部７に入力され、バイパス符号化部７が２値シンボルの系列を符号化して符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）の系列を出力する一例を示している。
図６（ｃ）の例では、ｂｉｎ番号ｋ，ｋ＋１，ｋ＋２，ｋ＋３，ｋ＋４のｂｉｎの符号化時に、それぞれｂｉｔ番号ｍ，ｍ＋１，ｍ＋２，ｍ＋３，ｍ＋４の符号化ｂｉｔが出力されている。
【００６１】
図６（ｄ）は、バイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）の系列が符号化データ入力部２１に入力されたのち、符号化データ入力部２１から符号化ｂｉｔの系列が復号方式切替スイッチ２４を介してバイパス復号部２７に入力され、バイパス復号部２７が符号化ｂｉｔの系列を復号して復号２値シンボル（ｂｉｎ）の系列を出力する一例を示している。
図６（ｄ）の例では、ｂｉｎ番号ｋ，ｋ＋１，ｋ＋２，ｋ＋３，ｋ＋４の復号２値シンボル（ｂｉｎ）の復号時に、それぞれｂｉｔ番号ｍ，ｍ＋１，ｍ＋２，ｍ＋３，ｍ＋４の符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）が入力されている。
【００６２】
図６（ｃ），（ｄ）が示すように、ｂｉｎ番号Ｋの２値シンボル（ｂｉｎ）の符号化で出力した符号化ｂｉｔの個数及びｂｉｔ番号は、ｂｉｎ番号Ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の復号で入力される符号化ｂｉｔの個数及びｂｉｔ番号と等しい。
【００６３】
次に、バイパス符号モードと算術符号化モードが混在している場合の算術符号ｂｉｔとバイパス符号ｂｉｔの多重化の動作を説明する。
図７は算術符号化モードとバイパス符号化モードが混在している場合のｂｉｎ系列とｂｉｔ系列の入出力関係を示す説明図である。
図７（ａ）の上側のｂｉｎ系列において、細線の四角形は算術符号モードのｂｉｎを表し、太線の四角形はバイパス符号モードのｂｉｎを表している。
図７（ａ）の下側のｂｉｔ系列において、細線の四角形は算術符号ｂｉｔを表し、太線の四角形はバイパス符号ｂｉｔを表している。
また、算術符号ｂｉｔ及びバイパス符号ｂｉｔには、それぞれ個別に番号が振られている。
図中の矢印は、図６（ａ）などと同様に、矢印が出ている元であるｂｉｎの符号化において、矢印が指す位置にｂｉｔを多重化して出力することを示している。
【００６４】
ｂｉｎ番号ｋ＋１のｂｉｎはバイパス符号化モードのｂｉｎである。このｂｉｎを符号化する時点において、これまでに出力された算術符号ｂｉｔ系列のうち、最新のｂｉｔ番号はｎである。
このとき、ｋ＋１番目のｂｉｎを符号化した際に出力されるｍ番目のバイパス符号ｂｉｔは、ｎ〜９ｂｉｔ分遅延させたｎ＋９番目の算術符号ｂｉｔの次に多重化される。
同様に、ｋ＋３番目のバイパス符号化モードのｂｉｎの符号化によって出力されるｍ＋１番目のバイパス符号ｂｉｔに対しても、この符号化を行う時点で、これまでに出力された算術符号ｂｉｔ系列の最新のｂｉｔ番号がｎであるため、ｎ＋９番目の算術符号ｂｉｔとｎ＋１０番目の算術符号ｂｉｔの間に多重化される。
この場合、同じ位置にｍ番目のバイパス符号ｂｉｔが存在しているため、ｍ番目のバイパス符号ｂｉｔの次に多重化される。
【００６５】
図７（ｂ）は、このように多重化されたｂｉｔ系列を入力とする復号の動作を示している。上述したように、算術復号部２５に対して、ｂｉｎ番号Ｋのｂｉｎの復号時に入力されるｂｉｔは、算術符号化部６がｂｉｎ番号Ｋのｂｉｎの算術符号化時に出力したｂｉｔから、算術符号ｂｉｔの番号で数えて９ｂｉｔ分先のｂｉｔになる。
このため、ｂｉｎ番号ｋの算術符号化モードのｂｉｎの復号時には、この時点で未読のｂｉｔ系列の先頭であるｎ＋９番目の算術符号ｂｉｔが読み込まれる。
ｋ＋１番目のｂｉｎはバイパス符号化モードであるが、このｂｉｎを復号する時点で、上述の多重化の結果により、未読ｂｉｔ系列の先頭がｍ番目のバイパス符号ｂｉｔになり、このｂｉｔが読み込まれる。
同様に、ｋ＋３番目のｂｉｎもバイパス符号化モードであるが、このｂｉｎを復号する時点で、未読ｂｉｔ系列の先頭がｍ＋１番目のバイパス符号ｂｉｔになり、このｂｉｔが読み込まれる。
ｋ＋４からｋ＋１５のｂｉｎは、全て算術符号化モードのｂｉｎであるが、これらを復号する際も、それぞれの復号を行う時点で、未読のｂｉｔ系列の先頭を読み込むことで正しく復号される。
【００６６】
なお、図２のステップＳＴ１〜ＳＴ１０の処理は、全ての多値シンボル系列の処理が終了するまで繰り返し実行される（ステップＳＴ１１）。
【００６７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、その２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力する２値化部１と、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力部２と、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定部３と、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３により算術符号化モードに決定された場合、その２値シンボルを符号化ｂｉｎ出力部５に出力し、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その２値シンボルをバイパス符号化部７に出力する符号化方式切替スイッチ４と、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化ｂｉｎ出力部５と、確率情報出力部２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、符号化ｂｉｎ出力部５から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化部６と、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、２値化部１から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化部７とを設け、符号化データ出力部８が、算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成するように構成したので、ＣＡＢＡＣと同一の圧縮率を維持しながら、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する符号化の処理負荷を低減することができる効果を奏する。また、エントロピー復号装置においても、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する復号の処理負荷を低減することができる効果を奏する。
【００６８】
なお、この実施の形態１では、図１のエントロピー復号装置が算術復号する際、固定的に９ｂｉｔのｂｉｔを先読みすることを想定して、符号化データ出力部８の符号化データ多重化部１１が、算術符号ｂｉｔとバイパス符号ｂｉｔを多重化するものを示したが、エントロピー復号装置が算術復号する際、固定的に１６ｂｉｔのｂｉｔを先読みするように実装することも可能である。
よって、エントロピー復号装置が算術復号する際、固定的に何ｂｉｔのｂｉｔを先読みすればよいかを示す情報（符号化ｂｉｔの読み込みタイミングを規定する復号動作情報）を、符号化データ多重化部１１が、エントロピー復号装置に通知するようにしてもよい。
【００６９】
この場合、符号化データ多重化部１１は、エントロピー復号装置が算術復号する際、その復号動作情報が示すｂｉｔ数だけ先読みすることを想定して、算術符号ｂｉｔとバイパス符号ｂｉｔを多重化することになる。
一方、エントロピー復号装置は、算術復号する際、エントロピー符号化装置から通知された復号動作情報が示すｂｉｔ数だけ先読みすることになる。
なお、符号化データ多重化部１１は、復号動作情報を符号化データと別個にエントロピー復号装置に伝送してもよいし、復号動作情報を符号化データと多重化してエントロピー復号装置に伝送してもよい。
【００７０】
復号動作情報を符号化データと多重化してエントロピー復号装置に伝送する場合、符号化データ多重化部１１が、その復号動作情報を可変長符号化する（例えば、テーブル参照型可変長符号化などの手法で可変長符号化する）。図８（ａ）は復号動作情報である先読みｂｉｔ数Ｄの可変長符号例を示す２値化テーブルの一例である。
例えば、多値シンボル系列が動画像データに適用されるものである場合、図８（ｂ）に示すように、シーケンスパラメータセット（ＳＰＳ）などに多重化することができる。
ここでは、復号動作情報が先読みｂｉｔ数Ｄである例を示したが、エントロピー復号装置が算術復号する際に符号化ｂｉｔの読み込みタイミングを規定する情報であればよく、先読みｂｉｔ数Ｄに限るものではない。
【００７１】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２によるエントロピー復号装置を示す構成図である。
図９において、符号化データ入力部２１は図１のエントロピー符号化装置により生成された符号化データを入力すると、その符号化データの読み出し位置先頭から符号化ｂｉｔ系列を読み出し、その符号化ｂｉｔ系列を復号方式切替スイッチ２４に出力する処理を実施する。
また、符号化データ入力部２１は多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボル（符号化ｂｉｔを復号した際の２値シンボル）が多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を確率情報出力部２２、符号化モード決定部２３及び多値化部２８に出力する処理を実施する。
なお、符号化データ入力部２１は符号化ｂｉｔ系列読み出し手段を構成している。
【００７２】
確率情報出力部２２は予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボル（“０”又は“１”のうち、生起する確率が高い方の値を示すシンボル）を示す優勢シンボル情報と、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を記憶しており、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を算術復号部２５に出力するとともに、その優勢シンボルを示す優勢シンボル情報をｂｉｎ出力部２６に出力する処理を実施する。なお、確率情報出力部２２は確率情報出力手段を構成している。
【００７３】
符号化モード決定部２３は予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モード（算術符号化モード、バイパス符号化モード）を記憶しており、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを復号方式切替スイッチ２４に出力する処理を実施する。
【００７４】
復号方式切替スイッチ２４は符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３により算術符号化モードに決定された場合、符号化データ入力部２１から出力された符号化ｂｉｔを算術復号部２５に出力し、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その符号化ｂｉｔをバイパス復号部２７に出力する処理を実施する。
なお、符号化モード決定部２３及び復号方式切替スイッチ２４から符号化モード決定手段が構成されている。
【００７５】
算術復号部２５は復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、確率情報出力部２２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率情報を用いて、その符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルをｂｉｎ出力部２６に出力する処理を実施する。なお、算術復号部２５は算術復号手段を構成している。
【００７６】
ｂｉｎ出力部２６は算術復号部２５から復号２値シンボル系列を受けると、確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報を参照して、その復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして多値化部２８に出力する処理を実施する。
即ち、ｂｉｎ出力部２６は算術復号部２５から出力された復号２値シンボル系列内の各２値シンボルに対し、当該２値シンボルが確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報が示す優勢シンボルと一致するか否かを判定し、その判定結果を２値シンボルとして多値化部２８に出力する処理を実施する。
なお、ｂｉｎ出力部２６はｂｉｎ出力手段を構成している。
【００７７】
バイパス復号部２７は復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、その符号化ｂｉｔを２値シンボルとして多値化部２８に出力する処理を実施する。
即ち、バイパス復号部２７は復号方式切替スイッチ２４から出力された符号化ｂｉｔが“０”である場合、“０”の２値シンボルを多値化部２８に出力し、復号方式切替スイッチ２４から出力された符号化ｂｉｔが“１”である場合、“１”の２値シンボルを多値化部２８に出力する処理を実施する。
なお、バイパス復号部２７はバイパス復号手段を構成している。
【００７８】
多値化部２８はｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力する処理を実施する。
即ち、多値化部２８は符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号を参照して、ｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルとを統合して２値シンボル系列を生成するとともに、多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力する処理を実施する。
なお、多値化部２８はシンボル多値化手段を構成している。
【００７９】
図９の例では、エントロピー復号装置の構成要素である符号化データ入力部２１、確率情報出力部２２、符号化モード決定部２３、復号方式切替スイッチ２４、算術復号部２５、ｂｉｎ出力部２６、バイパス復号部２７及び多値化部２８のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、エントロピー復号装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
エントロピー復号装置の全部又は一部がコンピュータで構成されている場合、符号化データ入力部２１、確率情報出力部２２、符号化モード決定部２３、復号方式切替スイッチ２４、算術復号部２５、ｂｉｎ出力部２６、バイパス復号部２７及び多値化部２８の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図１０はこの発明の実施の形態２によるエントロピー復号装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００８０】
次に動作について説明する。
符号化データ入力部２１は、図１のエントロピー符号化装置により生成された符号化データを入力すると、その符号化データの読み出し位置先頭から０以上の長さの符号化ｂｉｔ系列を読み出して、その符号化ｂｉｔ系列を復号方式切替スイッチ２４に出力する（ステップＳＴ３１）。
また、符号化データ入力部２１は、多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボル（符号化ｂｉｔを復号した際の２値シンボル）が多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を確率情報出力部２２、符号化モード決定部２３及び多値化部２８に出力する。
【００８１】
ここで、符号化データは、上記実施の形態１で説明したように、エントロピー復号装置で読み取られる順序を考慮した多重化方式で符号化ｂｉｔが多重化されているため、ある符号化モードで２値シンボルの復号を行う際、符号化データにおける読み出し位置先頭の長さ０以上の符号化ｂｉｔの系列は、常に、当該符号化モードにより符号化された符号化ｂｉｔの系列となっている。
よって、符号化データ入力部２１は、常に符号化データの読み出し位置先頭部分のデータを読み出せばよい。
【００８２】
符号化モード決定部２３は、予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モード（算術符号化モード、バイパス符号化モード）を記憶しており、符号化データ入力部２１からｂｉｎ番号を受けると、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定し復号方式切替スイッチ２４に出力する。（ステップＳＴ３２）。
【００８３】
符号化モード決定部２３が記憶しているｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報は、図１の符号化モード決定部３が記憶しているｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報と一致している。
図３の２値化テーブルを記憶している場合、例えば、符号化データ入力部２１から“０”、“１”、“２”、“３”、“４”のｂｉｎ番号の系列が出力される場合、“０”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“２”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“３”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“４”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モードになる。
また、符号化データ入力部２１から“９”、“１０”、“１１”、“１２”のｂｉｎ番号の系列が出力される場合、“９”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モード、“１０”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１１”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１２”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モードになる。
【００８４】
復号方式切替スイッチ２４は、符号化データ入力部２１から符号化ｂｉｔ系列を受けると、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３により算術符号化モードに決定された場合、その符号化ｂｉｔ系列を算術復号部２５に出力する（ステップＳＴ３３）。
一方、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その符号化ｂｉｔ系列をバイパス復号部２７に出力する（ステップＳＴ３３）。
なお、上述の例では、入力された符号化データを作成した符号化装置および復号装置が算術符号化モードとバイパス符号化モードのみを有する場合の動作を説明したが、両装置が算術符号化モードとバイパス符号化モード以外の符号化モードＸを有していた場合、符号化モード決定部２３は符号化モードＸに対応した符号化モード情報を決定することができ、また復号方式切替スイッチ２４は、符号化モードＸに対応する符号化モード情報を受け取った場合、符号化モードＸに対応する符号化処理を実施するモジュールに２値シンボルを出力することができる。
【００８５】
バイパス復号部２７は、符号化方式がバイパス符号化モードに決定されており、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔ系列を受けると、その符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔを２値シンボルとして（符号化ｂｉｔ＝２値シンボル）、その２値シンボルを多値化部２８に出力する（ステップＳＴ３４）。
即ち、バイパス復号部２７は、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、その符号化ｂｉｔが“０”であれば、“０”の２値シンボルを多値化部２８に出力し、その符号化ｂｉｔが“１”であれば、“１”の２値シンボルを多値化部２８に出力する。
【００８６】
確率情報出力部２２は、予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボル（“０”又は“１”のうち、生起する確率が高い方の値を示すシンボル）を示す優勢シンボル情報と、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を記憶している。なお、確率情報出力部２２が記憶しているｂｉｎ番号に対する確率情報は、図１の確率情報出力部２が記憶しているｂｉｎに対する確率情報と一致している。
例えば、図３（ａ）の２値化テーブルの場合、“０”〜“９”の値をとる多値シンボルにおいて、“０”の多値シンボルが発生する確率が約７０％であるような場合には、“０”のｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて、“０”のシンボルが生起される確率が約７０％となるので、当該２値シンボルにおける優勢シンボルは“０”のシンボルとなる。また、この優勢シンボルの生起確率は約７０％となる。
確率情報出力部２２は、符号化データ入力部２１からｂｉｎ番号を受けると、そのｂｉｎ番号に対応する優勢シンボルを示す優勢シンボル情報をｂｉｎ出力部２６に出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を算術復号部２５に出力する（ステップＳＴ３５）。
【００８７】
算術復号部２５は、符号化方式が算術符号化モードに決定されており、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、確率情報出力部２２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率情報を用いて、その符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルをｂｉｎ出力部２６に出力する（ステップＳＴ３６）。
エントロピー符号化装置では、上述したように、エントロピー復号装置が算術復号する際、例えば、固定的に９ｂｉｔのｂｉｔを先読みすることを想定（エントロピー復号装置において、予め設定されている読み込みタイミングでｂｉｔを先読みすることを想定）して、バイパス符号ｂｉｔと算術符号ｂｉｔを多重化するようにしているので、算術復号部２５における算術復号処理の動作は、符号化データ多重化部１１におけるバイパス符号ｂｉｔと算術符号ｂｉｔの多重化と合致したものでなくてはならない。
【００８８】
以下、算術復号部２５における算術復号処理を具体的に説明する。
図１１は算術復号部２５の算術復号処理を示すフローチャートである。
算術復号部２５は、内部にＲａｎｇｅとＶａｌｕｅのレジスタを有している。
図５（ｂ）に示すように、Ｒａｎｇｅは現在の確率区間の長さを表し、Ｖａｌｕｅは確率区間の下限から入力データが示す区間Ｈnの下限までの長さを表すものである。これらのレジスタの初期値は、下記の通りである。
ただし、ｑnは、復号方式切替スイッチ２４から算術復号部２５に対して、ｎ番目に入力された符号化ｂｉｔである。
【００８９】
つまり、算術復号部２５は、復号を開始する前に符号化データの先頭９ｂｉｔのデータを入力する必要がある。
上記実施の形態１で述べた多重化方法により、先頭９ｂｉｔは算術符号化ｂｉｔとなっている。なお、初期状態において、Ｖａｌｕｅは確率区間の下限からＨ9の下限までの距離を表している。
確率区間分割は、上記実施の形態１で述べた算術符号化部６と同様に、Ｒａｎｇｅの値と確率情報出力部２２から出力された優勢シンボルの生起確率を用いて、テーブル参照により定まるＬＰＳＬｅｎｇｔｈという値から、図５（ｂ）に示すように、確率区間を優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間に分割する。
【００９０】
以上を踏まえて、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎ（Ｈk）の復号の動作の流れを説明する。この復号処理の時点において、ｎ＋８個のｂｉｔが算術復号部２５に入力されているとする。
まず、算術復号部２５は、確率区間を優勢シンボル区間に更新する（図１１のステップＳＴ４１）。
Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ−ＬＰＳＬｅｎｇｔｈ
これは優勢シンボル区間を次の確率区間として更新するI k＝ＩMk-1の処理に該当する。
【００９１】
次に、算術復号部２５は、ＶａｌｕｅとＲａｎｇｅの値を比較することで、区間座標が優勢シンボル区間と重なっているかを判定する（ステップＳＴ４２）。
算術復号部２５は、Ｖａｌｕｅ＜Ｒａｎｇｅであれば、復号２値シンボル系列である出力ｂｉｎ（ｂk）が優勢シンボルであるとして、ｂｉｎ出力部２６に出力する（ステップＳＴ４３）。これは、Ｈn+8の下限の座標が優勢シンボル区間に含まれているか否かの判定に該当する。
【００９２】
算術復号部２５は、Ｖａｌｕｅ＞＝Ｒａｎｇｅであれば、復号２値シンボル系列である出力ｂｉｎ（ｂk）が劣勢シンボルであるとして、ｂｉｎ出力部２６に出力する（ステップＳＴ４４）。
また、算術復号部２５は、確率区間を劣勢シンボル区間に更新する（ステップＳＴ４５）。
Ｖａｌｕｅ＝Ｖａｌｕｅ−Ｒａｎｇｅ
Ｒａｎｇｅ＝ＬＰＳＬｅｎｇｔｈ
これは劣勢シンボル区間を次の確率区間として更新するI k＝ＩLk-1の処理に該当する。
【００９３】
次に、算術復号部２５は、Ｒａｎｇｅの値を条件とするループ処理を行う。
ループ継続条件はＲａｎｇｅ＜２５６であり、ループ継続条件を満たしている間、以下のステップＳＴ４７の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ４６）。
ループ内では、Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ×２、Ｖａｌｕｅ＝Ｖａｌｕｅ×２＋ｑn+8+iの演算を行う。ただし、ｉはループ回数であり、ｑn+8+iは復号方式切替スイッチ２４から出力されるｎ＋８＋ｉ番目の算術符号ｂｉｔである。
Ｒａｎｇｅ≧２５６となると、算術復号処理が終了する（ステップＳＴ４６）。
【００９４】
算術復号部２５は、上記の動作を実施するため、図１の算術符号化部６の動作と比較すると、算術符号化部６において、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎの符号化が終了した時点のＲａｎｇｅの値は、算術復号部２５において、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎの復号が終了した時点でのＲａｎｇｅの値に等しい。
また、算術符号化部６において、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎの符号化が終了した時点でｎ個の算術符号ｂｉｔを出力していた場合、算術復号部２５において、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎの復号が終了した時点ではｎ＋９個の算術符号ｂｉｔを読み込んでいる。
【００９５】
ここでは、算術復号部２５が、固定的に９ｂｉｔのｂｉｔを先読み（エントロピー復号装置において、予め設定されている読み込みタイミングで９ｂｉｔを先読み）して算術復号を行うものを示したが、エントロピー符号化装置から復号動作情報が通知されている場合、その復号動作情報が示すｂｉｔ数だけ先読みして算術復号を行うようにする。
【００９６】
ｂｉｎ出力部２６は、算術復号部２５から復号２値シンボルを受けると、確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報を参照して、その復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして多値化部２８に出力する（図１０のステップＳＴ３７）。
即ち、ｂｉｎ出力部２６は、算術復号部２５から出力された復号２値シンボル系列内の各２値シンボルに対し、当該２値シンボルが確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報が示す優勢シンボルと一致するか否かを判定し、その判定結果を２値シンボルとして多値化部２８に出力する。
【００９７】
多値化部２８は、ｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力する。
即ち、多値化部２８は、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号を参照して、ｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルとを統合して２値シンボル系列を生成する（ステップＳＴ３８）。
また、多値化部２８は、多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力する（ステップＳＴ３９）。
例えば、多値シンボルの種類が多値シンボルＡであるとき、２値シンボルの系列が“１１１１”であり、その２値シンボルの系列に対応するｂｉｎ番号が“０”、“１”、“２”、“３”であれば、多値シンボルの値が“９”になる（図３（ａ）の２値化テーブルを参照）。
ステップＳＴ３１〜ＳＴ３９の処理は、全ての符号化データの処理が終了するまで繰り返し実施される（ステップＳＴ４０）。
【００９８】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、符号化データに多重化されている符号化ｂｉｔ系列を読み出し、その符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力する符号化データ入力部２１と、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力部２２と、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定部２３と、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３により算術符号化モードに決定された場合、符号化データ入力部２１から出力された符号化ｂｉｔを算術復号部２５に出力し、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その符号化ｂｉｔをバイパス復号部２７に出力する復号方式切替スイッチ２４と、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、確率情報出力部２２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、符号化データ入力部２１から出力された符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルを出力する算術復号部２５と、確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報を参照して、算術復号部２５から出力された復号２値シンボル系列内の各復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして出力するｂｉｎ出力部２６と、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、符号化データ入力部２１から出力された符号化ｂｉｔを２値シンボルとして出力するバイパス復号部２７とを設け、多値化部２８が、ｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力するように構成したので、処理負荷が少ない復号処理で、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルを復号することができる効果がある。即ち、従来のＣＡＢＡＣよりも処理負荷が少ない復号処理で、符号化データから２値シンボル系列を復号して多値シンボルが得られる効果を奏する。
【００９９】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１ ２値化部（シンボル２値化手段）、２ 確率情報出力部（確率情報出力手段）、３ 符号化モード決定部（符号化モード決定手段）、４ 符号化方式切替スイッチ（符号化モード決定手段）、５ 符号化ｂｉｎ出力部（符号化２値シンボル出力手段）、６ 算術符号化部（算術符号化手段）、７ バイパス符号化部（バイパス符号化手段）、８ 符号化データ出力部（多重化手段）、９ バイパス符号バッファ、１０ 算術符号バッファ、１１ 符号化データ多重化部、２１ 符号化データ入力部（符号化ｂｉｔ系列読み出し手段）、２２ 確率情報出力部（確率情報出力手段）、２３ 符号化モード決定部（符号化モード決定手段）、２４ 復号方式切替スイッチ（符号化モード決定手段）、２５ 算術復号部（算術復号手段）、２６ ｂｉｎ出力部（ｂｉｎ出力手段）、２７ バイパス復号部（バイパス復号手段）、２８ 多値化部（シンボル多値化手段）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多値シンボル系列を２値化して、２値シンボル系列をエントロピー符号化するエントロピー符号化装置及びエントロピー符号化方法と、符号化データから２値シンボル系列を復号し、２値シンボル系列を多値化して多値シンボル系列を出力するエントロピー復号装置及びエントロピー復号方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、生起確率が異なる多値シンボル系列を効率よくエントロピー符号化する手法として、例えば、非特許文献１に記載されているＣＡＢＡＣ（Ｃｏｎｔｅｘｔ−ｂａｓｅｄ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｂｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎ Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ）が知られている。
ＣＡＢＡＣは、符号化対象のシンボルを２値化するとともに、各２値シンボルの優勢シンボルの生起確率をコンテキストに基づいて推定し、その優勢シンボルの生起確率を用いて、各２値シンボルを算術符号化する技術である。
【０００３】
２値シンボルに対する算術符号化は、２値シンボルの優勢シンボルの生起確率を示す確率情報と、その２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示す情報とを用いて、０から１の有限な数直線Ｉを区間分割し、最終的に得られた数直線上の確率区間の座標を符号化データとするエントロピー符号化手段である。
【０００４】
図１２は２値シンボル系列を算術符号化する場合の概念図である。
図１２では、２値シンボル系列内の先頭の２値シンボルから順番に１つずつ処理を行う例を示している。
ここでは、２値シンボル系列内の各２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示す優勢シンボル情報（“０”および“１”のうち、生起する確率が高いシンボルがどちらであるかを示す情報）と、優勢シンボルの生起確率を示す確率情報は既知であるとする。
先頭からｋ番目の２値シンボルｂkを処理する時点の確率区間をＩk（図１２の数直線上の太線部分）とおき、２値シンボルｂkにおける優勢シンボルの生起確率ｐk（０．５＜ｐk≦１）を用いて、確率区間Ｉkをｐkｌkと（１−ｐk）ｌkに分割する。
ただし、ｌkは確率区間Ｉkの長さを表している。
この際、例えば、長さｐkｌkの区間（優勢シンボル区間：ＩMk）が常に下側に位置し、長さ（１−ｐk）ｌkの区間（劣勢シンボル区間：ＩLk）が常に上側に位置するように、確率区間Ｉkを分割している。
【０００５】
２値シンボルｂkが優勢シンボルである場合はＩk+1＝ＩMkとし、２値シンボルｂkが劣勢シンボルである場合はＩk+1＝ＩLkとする。
I 0＝Ｉとして、この処理を繰り返すことで、入力された２値シンボル系列に応じて、一意に数直線上の１つの確率区間が求まる。
この確率区間内の座標を２進数で表現したものが算術符号化の出力となる。
復号側において、各２値シンボルの優勢シンボル情報と優勢シンボルの生起確率情報が既知であれば、符号化側から出力された数直線上の座標値から２値シンボルの系列を一意に復号することができる。
【０００６】
図１３は数直線上の座標の２進数表現を示す説明図である。
図１３から分かるように、区間の長さが大きいほど、少ないｂｉｔ数で区間内の座標を表せることが分かる。よって、優勢シンボルが多いほど、高い効率で圧縮することができ、また、優勢シンボルの生起確率が大きいほど、高い効率で圧縮することができる。
２値シンボルが逐次的に入力される場合、出力である座標値を示すｂｉｔ系列も、ｂｉｔ系列の先頭から逐次的に出力することが可能である。
【０００７】
映像符号化の国際規格であるＨ．２６４で用いられているＣＡＢＡＣでは、以下に説明する考え方により、乗除算演算を用いない逐次的な算術符号化処理を実現している。
Ｈ．２６４におけるＣＡＢＡＣの算術符号化モジュールでは、“０”から“１０２３”までの１０２４段階の整数精度の数直線を内部に保持しており、確率区間が、この離散的な数直線上の区間として扱われる。
また、優勢シンボルの生起確率が、確率状態という整数精度の変数で擬似的に表現され、優勢シンボル区間の長さや劣勢シンボル区間の長さも、予め定義されているテーブルを用いて、整数の加算・減算のみで計算される。
【０００８】
算術符号化が進むほど、確率区間長が短くなり、１０２４段階では表現できなくなるため、確率区間長が一定以下の値になる度に、確率区間が含まれる数直線上の一定区間が切り出されて２倍に拡大する処理（再正規化）が行われる。
具体的には、確率区間長が、２５６〜５１０を維持するように、再正規化処理が行われる。即ち、確率区間長が２５６未満になった時点で、確率区間長が２５６を超すまで再正規化が行われる。
【０００９】
ｎ回の再正規化を行った後の算術符号化モジュールが内部的に持つ数直線は、算術符号化のアルゴリズムにおいて考慮する“０”から“１”までの数直線Ｉ全体のうち、現在の確率区間が存在する区間を１／２nの幅で切り出し、拡大して表現したものである。
以降、この内部的に保持されている数直線が表す区間を処理区間と呼び、ｎ回の再正規化を行った時点での処理区間をＪnとし、Ｊ0＝Ｉとする。
ここで、処理区間Ｊnの部分区間として、“５１２”から“１０２３”の区間をＪun、“０”から“５１１”の区間をＪln、“２５６”から“７６８”の区間をＪcnとおくと、再正規化を行うタイミングにおいて、確率区間がＪunに完全に含まれている場合は、Ｊn+1＝Ｊunとし（図１４（ａ）を参照）、確率区間がＪlnに完全に含まれている場合は、Ｊn+1＝Ｊlnとし（図１４（ｂ）を参照）、確率区間がＪun及びＪlnを跨っている場合は、Ｊn+1＝Ｊcn（図１４（ｃ）を参照）とする。
【００１０】
また、再正規化を１回行う度に、以下の法則でｂｉｔを一つ出力する。
Ｊn+1＝Ｊcnとなる場合、“未確定”のｂｉｔを出力する。
Ｊn+1＝Ｊunとなる場合、これまでに出力されたｂｉｔに未確定ｂｉｔが存在していなければ“１”を出力する。
一方、未確定ｂｉｔが存在していれば、時系列的に最も早い未確定ｂｉｔを“１”に確定し、それ以降の未確定ｂｉｔを全て“０”に確定して、更に“０”を出力する。
また、Ｊn+1＝Ｊlnとなる場合、これまでに出力されたｂｉｔに未確定ｂｉｔが存在していなければ“０”を出力する。
一方、未確定ｂｉｔが存在していれば、時系列的に最も早い未確定ｂｉｔを“０”に確定し、それ以降の未確定ｂｉｔを全て“１”に確定して、更に“１”を出力する。
【００１１】
図１５は上記の法則にしたがって再正規化を行っていった場合の数直線Ｉの上での処理区間Ｊnの位置と長さを示す説明図である。
図１５では、ＪunはＪnの上半分、Ｊlnは下半分として示している。また、数直線上の太線が各時点での確率区間を表している。
１回目の再正規化では、確率区間がＪl0に含まれ、かつ、未確定ｂｉｔが存在しないため“０”を出力し、Ｊ1＝Ｊl0となる。
２回目の再正規化では、確率区間がＪu1に含まれ、かつ、未確定ｂｉｔが存在しないため“１”を出力し、Ｊ2＝Ｊu1となる。
３回目の再正規化では、確率区間がＪc2に含まれるため、未確定ｂｉｔを出力し、Ｊ3＝Ｊc2となる。
４回目の再正規化では、確率区間がＪu3に含まれ、かつ、未確定ｂｉｔが存在するため、３回目の再正規化時に出力した未確定ｂｉｔを“１”に確定し、“０”を出力する。
【００１２】
図１５に示されるように、ｎ回の再正規化を行った時点において、算術符号化モジュールから出力されるｂｉｔ系列は、未確定ｂｉｔが存在しない状態であれば、その時点における処理区間Ｊnの数直線Ｉ全体における座標を示すことになる。
入力のｂｉｎ系列が全て符号化された後に、未確定ｂｉｔが存在しなくなるように適切な終端処理を行うことで、入力のｂｉｎ系列を一意に復号できる数直線Ｉ上の座標を示すｂｉｔ系列が得られる。
以上の考え方により、乗除算を用いない逐次的な算術符号化を実現している。
【００１３】
また、乗除算を用いない逐次的な算術復号処理は、以下の考え方により実現している。
復号側でも符号化側と同様に、確率区間長が２５６〜５１０を維持するように再正規化を繰り返しながら確率区間情報を保持している。
各ｂｉｎの確率情報及び確率区間の初期値が符号化側と一致していれば、あるｂｉｎの復号時の確率区間は、当該ｂｉｎを符号化した際の算術符号化モジュールが内部的に保持している確率区間と一致する。
ｎ回の再正規化を行った時点の内部的に保持する確率区間は、数直線Ｉ上の確率区間を含む区間を１／２n+1の幅で切り取り、５１２段階に離散化したものとみなすことができる。
【００１４】
算術復号処理は、入力のｂｉｔ系列を読み込みながら区間Ｈnを求め、区間Ｈnと確率区間の重なりにより復号処理を行う。
図１６は算術復号処理を示す説明図である。
図中の太線は数直線Ｉ上での確率区間を表し、優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間に分割されている。
このとき、優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間のいずれかどちらかのみに、区間Ｈnが重なるまでｂｉｔが読み込まれる。
即ち、図１６のように確率区間が分割されている場合、１番目のｂｉｔを読むことで求まる区間Ｈ1が、優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間の両方に重なっているため、次のｂｉｔが読み込まれる。
同様に、区間Ｈ2，Ｈ3も、優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間の両方に重なっており、４番目のｂｉｔまで読んだ時点で、区間Ｈ4が優勢シンボル区間のみに重なる。
よって、この場合、ここで復号されるｂｉｎは、優勢シンボルであるという情報が復号結果として出力される。このような処理が再正規化を繰り返しながら行われる。
【００１５】
なお、内部的な確率区間は５１２段階で表現されているため、再正規化をｎ回行った時点で、そこから更に９ｂｉｔ分読み込んだ区間Ｈn+9は、長さが１段階分となり、必ず優勢シンボル区間もしくは劣勢シンボル区間のいずれかのみに重なる。
よって、復号処理の初期化時に９ｂｉｔ分固定的に読み取り、それ以降は再正規化後に１ｂｉｔずつ読むという動作でも、復号処理を進めることができる。
以上の考え方により、乗除算を用いない逐次的な算術復号を実現している。
【００１６】
上述のとおり、算術符号化・復号にはｂｉｎの確率情報を必要とする。Ｈ．２６４で用いられているＣＡＢＡＣでは、ｂｉｎ毎に符号化モードを定めており、符号化モードに基づいて当該ｂｉｎ確率情報の求め方が異なっている。
符号化モードには、例えばノーマル算術符号化モード、バイパス符号化モードがある。
ノーマル算術符号化モードは、既知のコンテキスト情報に基づいて推定された優勢シンボル情報および優勢シンボル生起確率を用いて符号化するモードである。
バイパス符号化モードは、優勢シンボルを定義せず、また優勢シンボル生起確率として０．５を固定的に用いて符号化するモードである。
ここで、上述のバイパス符号化モードによる符号化では、“０”と“１”の生起確率が等しいとして符号化を行うため、情報理論上圧縮が不可能であり、実際の動作としても１ｂｉｎの符号化につき必ず１ｂｉｔが出力される。よってバイパス符号化モードは、２値シンボルを全く圧縮せずに算術符号化する符号化モードと言い換えることができる。
ノーマル算術符号化モードにおける確率状態の推定処理を行う必要はないが、区間の分割などの演算は同様に行う必要がある。
【００１７】
算術符号化の枠組みにおいては、あるｂｉｎの符号化時に出力されるｂｉｔの値は前後のｂｉｎの確率状態に依存して変化するため、たとえ圧縮を行わない場合であっても、上述の算術符号化手法に基づく符号化・復号を行う必要がある。
これから分かるように、従来のＣＡＢＡＣのバイパス符号化モードは、確率状態推定を行わないことによる演算量の低減効果はあるが、それ以外の区間分割などの処理はノーマル算術符号化モードと同様に行わなければならないため、一定の演算負荷がかかる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】D. Marpe，H. Schwarz，and T.Wiegand，“Context-adaptive binary arithmetic coding in the H.264/AVC video compression standard”，IEEE Trans. Circuits Syst. Video Technol.，vol. 13，pp．620−636（2003）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従来のエントロピー符号化装置は以上のように構成されているので、ＣＡＢＡＣでは、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対して、バイパス符号化モードを導入することで、確率状態推定処理の処理負荷の低減を実現している。しかし、数直線の分割に関わる演算は、ノーマル算術符号化・復号と同様の処理を行う必要があるため、バイパス符号の符号化処理や復号処理には、依然として大きな演算量が必要であるなどの課題があった。
【００２０】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＣＡＢＡＣと同一の圧縮率を維持しながら、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する符号化の処理負荷を低減することができるエントロピー符号化装置及びエントロピー符号化方法を得ることを目的とする。
また、この発明は、処理負荷が少ない復号処理で、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルを復号することができるエントロピー復号装置及びエントロピー復号方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明に係るエントロピー符号化装置は、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、その２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力するシンボル２値化手段と、シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力手段と、シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、符号化モード決定手段により決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、確率情報出力手段から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化２値シンボル出力手段と、確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、符号化２値シンボル出力手段から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化手段と、符号化モード決定手段により決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、シンボル２値化手段から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化手段とを設け、多重化手段が、算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、その２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力するシンボル２値化手段と、シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力手段と、シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、符号化モード決定手段により決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、確率情報出力手段から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化２値シンボル出力手段と、確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、符号化２値シンボル出力手段から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化手段と、符号化モード決定手段により決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、シンボル２値化手段から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化手段とを設け、多重化手段が、算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成するように構成したので、ＣＡＢＡＣと同一の圧縮率を維持しながら、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する符号化の処理負荷を低減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１によるエントロピー符号化装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるエントロピー符号化装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】多値シンボルの２値化テーブルの一例を示す説明図である。
【図４】算術符号化部６の算術符号化処理を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）はＲａｎｇｅやＬｏｗなどを表し、（ｂ）は優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間に分割された確率区間を示す説明図である。
【図６】符号化モードが算術符号化モード又はバイパス符号化モードのいずれかである場合のｂｉｎ系列とｂｉｔ系列の入出力関係を示す説明図である。
【図７】算術符号化モードとバイパス符号化モードが混在している場合のｂｉｎ系列とｂｉｔ系列の入出力関係を示す説明図である。
【図８】先読みｂｉｔ数Ｄの可変長符号例と多重化例を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２によるエントロピー復号装置を示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるエントロピー復号装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】算術復号部２５の算術復号処理を示すフローチャートである。
【図１２】２値シンボル系列を算術符号化する場合の概念図である。
【図１３】数直線上の座標の２進数表現を示す説明図である。
【図１４】確率区間と再正規化を行った時点の処理区間の関係を示す説明図である。
【図１５】数直線Ｉの上での処理区間Ｊnの位置と長さを示す説明図である。
【図１６】算術復号処理を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエントロピー符号化装置を示す構成図である。
図１において、２値化部１は多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化し、長さが１以上の２値シンボルの系列を符号化方式切替スイッチ４に出力する処理を実施する。
また、２値化部１は多値シンボルの２値化テーブルを参照して、各２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を確率情報出力部２及び符号化モード決定部３に出力する処理を実施する。
なお、２値化部１はシンボル２値化手段を構成している。
【００２５】
確率情報出力部２は予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボル（“０”又は“１”のうち、生起する確率が高い方の値を示すシンボル）を示す優勢シンボル情報と、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を記憶しており、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を符号化ｂｉｎ出力部５に出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を算術符号化部６に出力する処理を実施する。なお、確率情報出力部２は確率情報出力手段を構成している。
【００２６】
符号化モード決定部３は予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モード（算術符号化モード、バイパス符号化モード）を記憶しており、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する符号化モードを符号化方式切替スイッチ４に出力する処理を実施する。
【００２７】
符号化方式切替スイッチ４は２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３により算術符号化モードに決定された場合、その２値シンボルを符号化ｂｉｎ出力部５に出力し、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その２値シンボルをバイパス符号化部７に出力する処理を実施する。
なお、符号化モード決定部３及び符号化方式切替スイッチ４から符号化モード決定手段が構成されている。
【００２８】
符号化ｂｉｎ出力部５は符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報を参照して、その２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして算術符号化部６に出力する処理を実施する。
即ち、符号化ｂｉｎ出力部５は符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボル系列内の２値シンボル毎に、当該２値シンボルが確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報が示す優勢シンボルと一致するか否かを判定し、その判定結果を符号化２値シンボルとして算術符号化部６に出力する処理を実施する。
なお、符号化ｂｉｎ出力部５は符号化２値シンボル出力手段を構成している。
【００２９】
算術符号化部６は確率情報出力部２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率情報を用いて、符号化ｂｉｎ出力部５から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８の算術符号バッファ１０に出力する処理を実施する。なお、算術符号化部６は算術符号化手段を構成している。
【００３０】
バイパス符号化部７は符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、その２値シンボルを符号化ｂｉｔとして、符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に出力する処理を実施する。
即ち、バイパス符号化部７は符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボルが“０”である場合、“０”の符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に出力し、符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボルが“１”である場合、“１”の符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に出力する処理を実施する。
なお、バイパス符号化部７はバイパス符号化手段を構成している。
【００３１】
符号化データ出力部８は図９のエントロピー復号装置が符号化ｂｉｔを算術復号する際の符号化ｂｉｔの読み込みタイミングに対応する順序で、算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成する処理を実施する。
即ち、符号化データ出力部８は算術符号化部６及びバイパス符号化部７から出力される２つの符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔに対して、両者をまとめて通しの番号を振り、その番号に基づいて２つの符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔを多重化し、１つの符号化ｂｉｔ系列として符号化データを生成する処理を実施する。
なお、符号化データ出力部８は多重化手段を構成している。
【００３２】
バイパス符号バッファ９はバイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔ系列を格納する記憶媒体である。
算術符号バッファ１０は算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔ系列を格納する記憶媒体である。
符号化データ多重化部１１はバイパス符号バッファ９及び算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔに対して、図９のエントロピー復号装置で読み込まれる順序の番号を割り振り、その番号に基づいてバイパス符号バッファ９及び算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔを多重化して出力する処理を実施する。
【００３３】
図１の例では、エントロピー符号化装置の構成要素である２値化部１、確率情報出力部２、符号化モード決定部３、符号化方式切替スイッチ４、符号化ｂｉｎ出力部５、算術符号化部６、バイパス符号化部７及び符号化データ出力部８のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、エントロピー符号化装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
エントロピー符号化装置の全部又は一部がコンピュータで構成されている場合には、２値化部１、確率情報出力部２、符号化モード決定部３、符号化方式切替スイッチ４、符号化ｂｉｎ出力部５、算術符号化部６、バイパス符号化部７及び符号化データ出力部８の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２はこの発明の実施の形態１によるエントロピー符号化装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００３４】
次に動作について説明する。
２値化部１は、多値シンボル系列を入力すると、予め多値シンボルの種類に応じて決められた規則にしたがって、その多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化し、１以上の２値シンボルの系列を符号化方式切替スイッチ４に出力する（ステップＳＴ１）。
ここで、図３は多値シンボルの２値化テーブルの一例を示す説明図である。
２値化部１に入力される多値シンボルの種類（例えば、画像符号化におけるマクロブロックタイプ、ＤＣＴ係数など）はシンタックスで決められているため、２値化部１は入力される多値シンボルの種類を認識することができる。
【００３５】
図３の例では、入力された多値シンボルの種類が多値シンボルＡであれば、（ａ）の２値化テーブルを参照して、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化し、多値シンボルの種類が多値シンボルＢであれば、（ｂ）の２値化テーブルを参照して、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化する。
また、多値シンボルの種類が多値シンボルＣであれば、（ｃ）の２値化テーブルを参照して、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化する。
例えば、多値シンボルの種類が多値シンボルＡであり、その多値シンボルの値が“２”であれば、２値化部１から２値シンボルとして、“１”、“０”、“１”の系列が出力される。
【００３６】
また、２値化部１は、多値シンボルの２値化テーブルを参照して、１以上の２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を確率情報出力部２及び符号化モード決定部３に出力する。
例えば、“２”の多値シンボルに対応する２値シンボルとして、“１”、“０”、“１”の系列を出力する場合、“１”、“０”、“１”の系列に対応するｂｉｎ番号として、“０”、“１”、“２”、を出力する。
また、“７”の多値シンボルに対応する２値シンボルとして、“１”、“１”、“１”、“０”、“０”の系列を出力する場合、“１”、“１”、“１” 、“０”、“０”の系列に対応するｂｉｎ番号として、“０”、“１”、“２”、“３”、“４”を出力する。
【００３７】
符号化モード決定部３は、予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報を記憶しており（例えば、多値シンボルの種類などの情報に関連している情報として、ｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報を記憶している）、２値化部１からｂｉｎ番号を受けると、その符号化モードの情報を参照することで、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定し、符号化方式切替スイッチ４に出力する。（ステップＳＴ２）。
【００３８】
図３の２値化テーブルには、２値シンボルのｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報が記録されている。
図３の例では、“０”の符号化モードは算術符号化モードであり、“１”の符号化モードはバイパス符号化モードであることを表している。
例えば、２値化部１から“０”、“１”、“２”、“３”、“４”のｂｉｎ番号の系列が出力される場合、“０”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“２”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“３”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“４”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モードになる。
また、２値化部１から“９”、“１０”、“１１”、“１２”のｂｉｎ番号の系列が出力される場合、“９”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モード、“１０”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１１”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１２”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モードになる。
【００３９】
符号化方式切替スイッチ４は、２値化部１から２値シンボル系列を受けると、その２値シンボル系列内の２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３により算術符号化モードに決定されている場合（当該２値シンボルのｂｉｎ番号が対応する符号化モードが“０”である場合）、その２値シンボルを符号化ｂｉｎ出力部５に出力する（ステップＳＴ３）。
一方、その２値シンボル系列内の２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３によりバイパス符号化モードに決定されている場合（当該２値シンボルのｂｉｎ番号が対応する符号化モードが“１”である場合）、その２値シンボルをバイパス符号化部７に出力する（ステップＳＴ３）。
なお、上述の例では符号化装置が算術符号化モードとバイパス符号化モードのみを有する場合の動作を説明したが、符号化装置が算術符号化モードとバイパス符号化モード以外の符号化モードＸを有していた場合、符号化モード決定部３は符号化モードＸに対応した符号化モード情報を決定することができ、また符号化方式切替スイッチ４は、符号化モードＸに対応する符号化モード情報を受け取った場合、符号化モードＸに対応する符号化処理を実施するモジュールに２値シンボルを出力することができる。
【００４０】
バイパス符号化部７は、２値シンボルの符号化方式がバイパス符号化モードに決定されており、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、その２値シンボルを符号化ｂｉｔとして（２値シンボル＝符号化ｂｉｔ）、その符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に格納する（ステップＳＴ４）。
即ち、バイパス符号化部７は、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、その２値シンボルが“０”であれば、“０”の符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に格納し、その２値シンボルが“１”であれば、“１”の符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８のバイパス符号バッファ９に格納する。
【００４１】
確率情報出力部２は、予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボル（“０”又は“１”のうち、生起する確率が高い方の値を示すシンボル）を示す優勢シンボル情報と、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を記憶している。
例えば、図３（ａ）の２値化テーブルの場合、“０”〜“９”の値をとる多値シンボルにおいて、“０”の多値シンボルが発生する確率が約７０％であるような場合には、“０”のｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて、“０”のシンボルが生起される確率が約７０％となるので、当該２値シンボルにおける優勢シンボルは“０”のシンボルとなる。また、この優勢シンボルの生起確率は約７０％となる。
確率情報出力部２は、２値化部１からｂｉｎ番号を受けると、そのｂｉｎ番号に対応する優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を符号化ｂｉｎ出力部５に出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を算術符号化部６に出力する（ステップＳＴ５）。
【００４２】
符号化ｂｉｎ出力部５は、２値シンボルの符号化方式が算出符号化モードに決定されており、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報を参照して、その２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして算術符号化部６に出力する（ステップＳＴ６）。
即ち、符号化ｂｉｎ出力部５は、符号化方式切替スイッチ４から出力された２値シンボル系列内の２値シンボル毎に、当該２値シンボルが確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報が示す優勢シンボルと一致するか否かを判定し、その判定結果を符号化２値シンボル（例えば、一致＝１、不一致＝０）として算術符号化部６に出力する。
【００４３】
算術符号化部６は、符号化ｂｉｎ出力部５から符号化２値シンボルを受けると、確率情報出力部２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率情報を用いて、その符号化２値シンボルを算術符号化し（ステップＳＴ７）、その符号化結果である符号化ｂｉｔを符号化データ出力部８の算術符号バッファ１０に格納する（ステップＳＴ８）。
【００４４】
以下、算術符号化部６の算術符号化処理を具体的に説明する。
図４は算術符号化部６の算術符号化処理を示すフローチャートである。
このフローチャートが示す算術符号化処理は、背景技術の欄で述べたＨ．２６４のＣＡＢＡＣが用いている算術符号化アルゴリズムに準拠している。用語なども背景技術の欄で述べたものを用いる。
最初に、算術符号化処理の概要を説明する。
【００４５】
算術符号化部６は、Ｒａｎｇｅ、Ｌｏｗの２つのレジスタを用いて、確率区間の情報を保持している。
図５（ａ）に示すように、Ｒａｎｇｅは現在の確率区間の長さを表し、Ｌｏｗは処理区間の下限から確率区間の下限までの距離を表すものである。これらのレジスタの初期値は、Ｒａｎｇｅ＝５１０、Ｌｏｗ＝０である。
確率区間の分割は、背景技術の欄で述べたように、整数を用いた処理である。
Ｒａｎｇｅの値と、確率情報出力部２から出力された優勢シンボルの生起確率を示す確率情報とを用いて、テーブル参照により定まるＬＰＳＬｅｎｇｔｈという値から、図５（ｂ）に示すように、確率区間を優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間に分割する。
また、現在の“未確定”のｂｉｔの個数を表すカウンタであるＲＣｏｕｎｔｅｒを有する。ＲＣｏｕｎｔｅｒの初期値は０である。
以上を踏まえて、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎである符号化２値シンボルの符号化の動作の流れを説明する。ただし、この時点で出力した符号化ｂｉｔの個数をｎ−１個とする。
【００４６】
まず、算術符号化部６は、符号化ｂｉｎ出力部５から出力された符号化２値シンボルである入力ｂｉｎ（ｂk）が優勢シンボルであるのか、劣勢シンボルであるのかで処理を分ける（図４のステップＳＴ２１）。
算術符号化部６は、入力ｂｉｎ（ｂk）が優勢シンボルである場合、確率区間を優勢シンボル区間に更新する（ステップＳＴ２２）。
Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ−ＬＰＳＬｅｎｇｔｈ
これは、優勢シンボル区間を次の確率区間として更新するI k＝ＩMk-1の処理に該当する。
【００４７】
算術符号化部６は、入力ｂｉｎ（ｂk）が劣勢シンボルである場合、確率区間を劣勢シンボル区間に更新する（ステップＳＴ２３）。
Ｌｏｗ＝Ｒａｎｇｅ−ＬＰＳｌｅｎｇｔｈ
Ｒａｎｇｅ＝ＬＰＳＬｅｎｇｔｈ
これは劣勢シンボル区間を次の確率区間として更新するI k＝ＩLk-1の処理に該当する。
【００４８】
次に、算術符号化部６は、Ｒａｎｇｅの値を条件とするループ処理を行う。
ループ継続条件は、Ｒａｎｇｅ＜２５６であり、ループ継続条件を満たしている間、以下のステップＳＴ２５〜ＳＴ２９の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ２４）。Ｒａｎｇｅ≧２５６となれば、処理を終了する。
ステップＳＴ２５〜ＳＴ２９の処理は、上述した再正規化の処理に該当する。
【００４９】
ステップＳＴ２５，ＳＴ２６は、現在の確率区間がＪun、Ｊcn、Ｊlnのいずれに含まれるかを判断して処理を切り替える分岐部分である。
Ｌｏｗ≧５１２である場合は、現在の確率区間がＪunに含まれるとして、ステップＳＴ２７の処理を実施する（ステップＳＴ２５）。
Ｌｏｗ＜２５６である場合は、現在の確率区間がＪlnに含まれるとして、ステップＳＴ２８の処理を実施する（ステップＳＴ２５，ＳＴ２６）。
５１２＞Ｌｏｗ≧２５６である場合は、現在の確率区間がＪcnに含まれるとして、ステップＳＴ２９の処理を実施する（ステップＳＴ２５，ＳＴ２６）。
以下、ステップＳＴ２７，ＳＴ２８，ＳＴ２９の処理内容を説明する。
【００５０】
（１）ステップＳＴ２７の処理内容
算術符号化部６は、Ｌｏｗ＝（Ｌｏｗ−５１２）×２、Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ×２ とする。これは図１４（ｂ）に示す再正規化処理に該当する。
また、算術符号化部６は、ＲＣｏｕｎｔｅｒ≧１の場合、算術符号ｂｉｔ番号ｎ−ＲＣｏｕｎｔｅｒのｂｉｔを“１”に確定し、算術符号ｂｉｔ番号ｎ−ＲＣｏｕｎｔｅｒ＋１〜算術符号ｂｉｔ番号ｎ−１のｂｉｔを“０”に確定する。
そして、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“０”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納し、ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝０とする。
ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝０の場合、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“１”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納する。
【００５１】
（２）ステップＳＴ２８の処理内容
算術符号化部６は、Ｌｏｗ＝Ｌｏｗ×２、Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ×２とする。これは図１４（ａ）に示す再正規化処理に該当する。
また、算術符号化部６は、ＲＣｏｕｎｔｅｒ≧１の場合、算術符号ｂｉｔ番号ｎ−ＲＣｏｕｎｔｅｒのｂｉｔを“０”に確定し、算術符号ｂｉｔ番号ｎ−ＲＣｏｕｎｔｅｒ＋１〜算術符号ｂｉｔ番号ｎ−１のｂｉｔを“１”に確定する。
そして、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“１”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納し、ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝０とする。
ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝０の場合、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“０”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納する。
【００５２】
（３）ステップＳＴ２９の処理内容
算術符号化部６は、Ｌｏｗ＝（Ｌｏｗ−２５６）×２、Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ×２とする。これは図１４（ｃ）に示す再正規化処理に該当する。
また、算術符号化部６は、ＲＣｏｕｎｔｅｒ＝ＲＣｏｕｎｔｅｒ＋１とし、算術符号ｂｉｔ番号ｎのｂｉｔとして“未確定”のｂｉｔを算術符号バッファ１０に格納する。
【００５３】
符号化データ出力部８の符号化データ多重化部１１は、バイパス符号バッファ９及び算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔに対して、図９のエントロピー復号装置で読み込まれる順序の番号を割り振り（図２のステップＳＴ９）、その番号に基づいてバイパス符号バッファ９及び算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成し、その符号化データを出力する（ステップＳＴ１０）。
以下、符号化データ多重化部１１の処理内容の一例を具体的に説明する。
【００５４】
符号化データ多重化部１１は、符号化データのデータ量を全く増加させない多重化手法で符号化ｂｉｔの多重化を実施する。
この多重化手法では、バイパス符号バッファ９に格納されている符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）の系列と、算術符号バッファ１０に格納されている符号化ｂｉｔ（算術符号ｂｉｔ）の系列とにおける各符号化ｂｉｔに対して、図９のエントロピー復号装置で読み込まれる順序を割り振り、その順序に基づいてバイパス符号ｂｉｔと算術符号ｂｉｔを符号化データとして多重化する。
【００５５】
ここで、図９のエントロピー復号装置で読み込まれる順序とは、復号の動作に基づいて、算術符号化モード及びバイパス符号モードのｂｉｎの符号化を行う際に、算術符号化モードのｂｉｎの復号時にｂｉｔ読み込みが必要になった場合、その時点における入力のｂｉｔ系列の未読部分の先頭が、そのｂｉｎの復号において必要な算術符号ｂｉｔになっており、また、バイパス符号化モードのｂｉｎの復号時にｂｉｔ読み込みが必要になった場合も同様に、その時点における入力のｂｉｔ系列の未読部分の先頭が、そのｂｉｎの復号において必要なバイパス符号ｂｉｔになっているような順序を意味する。
即ち、図９のエントロピー復号装置で常に入力のｂｉｔ系列の未読部分の先頭からｂｉｔを読み込むだけで正しく復号が可能な順序を指している。
【００５６】
このような順序でｂｉｔ系列に多重化すれば、当然ながら追加の情報を必要とせず、入力されたｂｉｔ系列内の算術符号ｂｉｔとバイパス符号ｂｉｔを弁別することができる。
図９のエントロピー復号装置で読み込まれるｂｉｔの順序は、算術復号の動作によって異なってくる。よって、この多重化の動作は、図９のエントロピー復号装置における算術復号の動作に依存して変更する必要がある。
以下、一例として、エントロピー符号化装置の動作として、算術符号化部６の動作を想定し、図９のエントロピー復号装置の動作として、後述する符号化データ入力部２１及び算術復号部２５（実施の形態２を参照）の動作を想定して、多重化の具体的な動作を説明する。
【００５７】
最初に、符号化モードが算術符号化モードに決定されて、エントロピー符号化装置の算術符号化部６により符号化ｂｉｔの系列が出力され、エントロピー復号装置の算術復号部２５により符号化ｂｉｔの系列が算術復号される際のｂｉｔ出力および入力の動作を説明する。
算術符号化部６は、上述したように、１つの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算出符号化において、０個以上の“０”、“１”または“未確定”の符号化ｂｉｔ（算術符号ｂｉｔ）を出力する。
ここで、図６（ａ）は、符号化ｂｉｎ出力部５から出力された符号化２値シンボルの系列（ｂｉｎ系列）が算術符号化部６に入力され、算術符号化部６が符号化２値シンボルの系列を算出符号化して符号化ｂｉｔ（算術符号ｂｉｔ）の系列を出力する一例を示している。
図の矢印は、矢印が出ている元の符号化２値シンボルの算術符号化において、矢印が指す先の符号化ｂｉｔが出力されることを示している。
図６（ａ）の例では、ｂｉｎ番号ｋの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化において、ｂｉｔ番号ｎの符号化ｂｉｔが出力されている。また、ｂｉｎ番号ｋ＋１，ｋ＋２の符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化では、符号化ｂｉｔが出力されず、ｂｉｎ番号ｋ＋３の符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化において、ｂｉｔ番号ｎ＋１，ｎ＋２の２つの符号化ｂｉｔが出力されている。
【００５８】
図６（ｂ）は、算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔ（算術符号ｂｉｔ）の系列が符号化データ入力部２１に入力されたのち、符号化データ入力部２１から符号化ｂｉｔの系列が復号方式切替スイッチ２４を介して算術復号部２５に入力され、算術復号部２５が符号化ｂｉｔの系列を算術復号して復号２値シンボル（ｂｉｎ）の系列を出力する一例を示している。
図の矢印は、矢印が指す先のｂｉｎの復号において、矢印が出ている元の符号化ｂｉｔを入力することを示している。
図６（ｂ）の例では、ｂｉｎ番号ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号において、ｂｉｔ番号ｎ＋９の符号化ｂｉｔが入力されている。また、ｂｉｎ番号ｋ＋１，ｋ＋２の復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号では、符号化ｂｉｔが入力されず、ｂｉｎ番号ｋ＋３の復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号において、ｂｉｔ番号ｎ＋１０，ｎ＋１１の２つの符号化ｂｉｔが入力されている。
【００５９】
図６（ａ），（ｂ）が示すように、ｂｉｎ番号Ｋの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化で出力した符号化ｂｉｔの個数は、ｂｉｎ番号Ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号で入力される符号化ｂｉｔの数と等しい。
また、ｂｉｎ番号Ｋの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化で出力した符号化ｂｉｔ系列のｂｉｔ番号がＮ〜Ｎ＋ｄである場合、ｂｉｎ番号Ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号で入力される符号化ｂｉｔ系列のｂｉｔ番号がＮ＋９〜Ｎ＋ｄ＋９になる。
即ち、算術復号部２５に対してｂｉｎ番号Ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の算術復号時に入力される符号化ｂｉｔは、算術符号化部６がｂｉｎ番号Ｋの符号化２値シンボル（ｂｉｎ）の算術符号化時に出力した符号化ｂｉｔから、９ｂｉｔ分先の符号化ｂｉｔになる。エントロピー復号装置が９ｂｉｔ分先読みする動作については、実施の形態２で説明する。
【００６０】
次に、符号化モードがバイパス符号化モードに決定されて、エントロピー符号化装置のバイパス符号化部７により符号化ｂｉｔの系列が出力され、エントロピー復号装置のバイパス復号部２７により符号化ｂｉｔの系列が復号される際のｂｉｔ出力および入力の動作を説明する。
バイパス符号化部７は、上述したように、１つの２値シンボル（ｂｉｎ）の符号化において、１個の“０”または“１”の符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）を出力する。
ここで、図６（ｃ）は、２値シンボルの系列（ｂｉｎ系列）がバイパス符号化部７に入力され、バイパス符号化部７が２値シンボルの系列を符号化して符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）の系列を出力する一例を示している。
図６（ｃ）の例では、ｂｉｎ番号ｋ，ｋ＋１，ｋ＋２，ｋ＋３，ｋ＋４のｂｉｎの符号化時に、それぞれｂｉｔ番号ｍ，ｍ＋１，ｍ＋２，ｍ＋３，ｍ＋４の符号化ｂｉｔが出力されている。
【００６１】
図６（ｄ）は、バイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）の系列が符号化データ入力部２１に入力されたのち、符号化データ入力部２１から符号化ｂｉｔの系列が復号方式切替スイッチ２４を介してバイパス復号部２７に入力され、バイパス復号部２７が符号化ｂｉｔの系列を復号して復号２値シンボル（ｂｉｎ）の系列を出力する一例を示している。
図６（ｄ）の例では、ｂｉｎ番号ｋ，ｋ＋１，ｋ＋２，ｋ＋３，ｋ＋４の復号２値シンボル（ｂｉｎ）の復号時に、それぞれｂｉｔ番号ｍ，ｍ＋１，ｍ＋２，ｍ＋３，ｍ＋４の符号化ｂｉｔ（バイパス符号ｂｉｔ）が入力されている。
【００６２】
図６（ｃ），（ｄ）が示すように、ｂｉｎ番号Ｋの２値シンボル（ｂｉｎ）の符号化で出力した符号化ｂｉｔの個数及びｂｉｔ番号は、ｂｉｎ番号Ｋの復号２値シンボル（ｂｉｎ）の復号で入力される符号化ｂｉｔの個数及びｂｉｔ番号と等しい。
【００６３】
次に、バイパス符号モードと算術符号化モードが混在している場合の算術符号ｂｉｔとバイパス符号ｂｉｔの多重化の動作を説明する。
図７は算術符号化モードとバイパス符号化モードが混在している場合のｂｉｎ系列とｂｉｔ系列の入出力関係を示す説明図である。
図７（ａ）の上側のｂｉｎ系列において、細線の四角形は算術符号モードのｂｉｎを表し、太線の四角形はバイパス符号モードのｂｉｎを表している。
図７（ａ）の下側のｂｉｔ系列において、細線の四角形は算術符号ｂｉｔを表し、太線の四角形はバイパス符号ｂｉｔを表している。
また、算術符号ｂｉｔ及びバイパス符号ｂｉｔには、それぞれ個別に番号が振られている。
図中の矢印は、図６（ａ）などと同様に、矢印が出ている元であるｂｉｎの符号化において、矢印が指す位置にｂｉｔを多重化して出力することを示している。
【００６４】
ｂｉｎ番号ｋ＋１のｂｉｎはバイパス符号化モードのｂｉｎである。このｂｉｎを符号化する時点において、これまでに出力された算術符号ｂｉｔ系列のうち、最新のｂｉｔ番号はｎである。
このとき、ｋ＋１番目のｂｉｎを符号化した際に出力されるｍ番目のバイパス符号ｂｉｔは、ｎ〜９ｂｉｔ分遅延させたｎ＋９番目の算術符号ｂｉｔの次に多重化される。
同様に、ｋ＋３番目のバイパス符号化モードのｂｉｎの符号化によって出力されるｍ＋１番目のバイパス符号ｂｉｔに対しても、この符号化を行う時点で、これまでに出力された算術符号ｂｉｔ系列の最新のｂｉｔ番号がｎであるため、ｎ＋９番目の算術符号ｂｉｔとｎ＋１０番目の算術符号ｂｉｔの間に多重化される。
この場合、同じ位置にｍ番目のバイパス符号ｂｉｔが存在しているため、ｍ番目のバイパス符号ｂｉｔの次に多重化される。
【００６５】
図７（ｂ）は、このように多重化されたｂｉｔ系列を入力とする復号の動作を示している。上述したように、算術復号部２５に対して、ｂｉｎ番号Ｋのｂｉｎの復号時に入力されるｂｉｔは、算術符号化部６がｂｉｎ番号Ｋのｂｉｎの算術符号化時に出力したｂｉｔから、算術符号ｂｉｔの番号で数えて９ｂｉｔ分先のｂｉｔになる。
このため、ｂｉｎ番号ｋの算術符号化モードのｂｉｎの復号時には、この時点で未読のｂｉｔ系列の先頭であるｎ＋９番目の算術符号ｂｉｔが読み込まれる。
ｋ＋１番目のｂｉｎはバイパス符号化モードであるが、このｂｉｎを復号する時点で、上述の多重化の結果により、未読ｂｉｔ系列の先頭がｍ番目のバイパス符号ｂｉｔになり、このｂｉｔが読み込まれる。
同様に、ｋ＋３番目のｂｉｎもバイパス符号化モードであるが、このｂｉｎを復号する時点で、未読ｂｉｔ系列の先頭がｍ＋１番目のバイパス符号ｂｉｔになり、このｂｉｔが読み込まれる。
ｋ＋４からｋ＋１５のｂｉｎは、全て算術符号化モードのｂｉｎであるが、これらを復号する際も、それぞれの復号を行う時点で、未読のｂｉｔ系列の先頭を読み込むことで正しく復号される。
【００６６】
なお、図２のステップＳＴ１〜ＳＴ１０の処理は、全ての多値シンボル系列の処理が終了するまで繰り返し実行される（ステップＳＴ１１）。
【００６７】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、その２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力する２値化部１と、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力部２と、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定部３と、２値化部１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３により算術符号化モードに決定された場合、その２値シンボルを符号化ｂｉｎ出力部５に出力し、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その２値シンボルをバイパス符号化部７に出力する符号化方式切替スイッチ４と、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、確率情報出力部２から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化ｂｉｎ出力部５と、確率情報出力部２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、符号化ｂｉｎ出力部５から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化部６と、符号化方式切替スイッチ４から２値シンボルを受けると、２値化部１から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化部７とを設け、符号化データ出力部８が、算術符号化部６から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化部７から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成するように構成したので、ＣＡＢＡＣと同一の圧縮率を維持しながら、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する符号化の処理負荷を低減することができる効果を奏する。また、エントロピー復号装置においても、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルに対する復号の処理負荷を低減することができる効果を奏する。
【００６８】
なお、この実施の形態１では、図１のエントロピー復号装置が算術復号する際、固定的に９ｂｉｔのｂｉｔを先読みすることを想定して、符号化データ出力部８の符号化データ多重化部１１が、算術符号ｂｉｔとバイパス符号ｂｉｔを多重化するものを示したが、エントロピー復号装置が算術復号する際、固定的に１６ｂｉｔのｂｉｔを先読みするように実装することも可能である。
よって、エントロピー復号装置が算術復号する際、固定的に何ｂｉｔのｂｉｔを先読みすればよいかを示す情報（符号化ｂｉｔの読み込みタイミングを規定する復号動作情報）を、符号化データ多重化部１１が、エントロピー復号装置に通知するようにしてもよい。
【００６９】
この場合、符号化データ多重化部１１は、エントロピー復号装置が算術復号する際、その復号動作情報が示すｂｉｔ数だけ先読みすることを想定して、算術符号ｂｉｔとバイパス符号ｂｉｔを多重化することになる。
一方、エントロピー復号装置は、算術復号する際、エントロピー符号化装置から通知された復号動作情報が示すｂｉｔ数だけ先読みすることになる。
なお、符号化データ多重化部１１は、復号動作情報を符号化データと別個にエントロピー復号装置に伝送してもよいし、復号動作情報を符号化データと多重化してエントロピー復号装置に伝送してもよい。
【００７０】
復号動作情報を符号化データと多重化してエントロピー復号装置に伝送する場合、符号化データ多重化部１１が、その復号動作情報を可変長符号化する（例えば、テーブル参照型可変長符号化などの手法で可変長符号化する）。図８（ａ）は復号動作情報である先読みｂｉｔ数Ｄの可変長符号例を示す２値化テーブルの一例である。
例えば、多値シンボル系列が動画像データに適用されるものである場合、図８（ｂ）に示すように、シーケンスパラメータセット（ＳＰＳ）などに多重化することができる。
ここでは、復号動作情報が先読みｂｉｔ数Ｄである例を示したが、エントロピー復号装置が算術復号する際に符号化ｂｉｔの読み込みタイミングを規定する情報であればよく、先読みｂｉｔ数Ｄに限るものではない。
【００７１】
実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２によるエントロピー復号装置を示す構成図である。
図９において、符号化データ入力部２１は図１のエントロピー符号化装置により生成された符号化データを入力すると、その符号化データの読み出し位置先頭から符号化ｂｉｔ系列を読み出し、その符号化ｂｉｔ系列を復号方式切替スイッチ２４に出力する処理を実施する。
また、符号化データ入力部２１は多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボル（符号化ｂｉｔを復号した際の２値シンボル）が多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を確率情報出力部２２、符号化モード決定部２３及び多値化部２８に出力する処理を実施する。
なお、符号化データ入力部２１は符号化ｂｉｔ系列読み出し手段を構成している。
【００７２】
確率情報出力部２２は予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボル（“０”又は“１”のうち、生起する確率が高い方の値を示すシンボル）を示す優勢シンボル情報と、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を記憶しており、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を算術復号部２５に出力するとともに、その優勢シンボルを示す優勢シンボル情報をｂｉｎ出力部２６に出力する処理を実施する。なお、確率情報出力部２２は確率情報出力手段を構成している。
【００７３】
符号化モード決定部２３は予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モード（算術符号化モード、バイパス符号化モード）を記憶しており、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを復号方式切替スイッチ２４に出力する処理を実施する。
【００７４】
復号方式切替スイッチ２４は符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３により算術符号化モードに決定された場合、符号化データ入力部２１から出力された符号化ｂｉｔを算術復号部２５に出力し、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その符号化ｂｉｔをバイパス復号部２７に出力する処理を実施する。
なお、符号化モード決定部２３及び復号方式切替スイッチ２４から符号化モード決定手段が構成されている。
【００７５】
算術復号部２５は復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、確率情報出力部２２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率情報を用いて、その符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルをｂｉｎ出力部２６に出力する処理を実施する。なお、算術復号部２５は算術復号手段を構成している。
【００７６】
ｂｉｎ出力部２６は算術復号部２５から復号２値シンボル系列を受けると、確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報を参照して、その復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして多値化部２８に出力する処理を実施する。
即ち、ｂｉｎ出力部２６は算術復号部２５から出力された復号２値シンボル系列内の各２値シンボルに対し、当該２値シンボルが確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報が示す優勢シンボルと一致するか否かを判定し、その判定結果を２値シンボルとして多値化部２８に出力する処理を実施する。
なお、ｂｉｎ出力部２６はｂｉｎ出力手段を構成している。
【００７７】
バイパス復号部２７は復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、その符号化ｂｉｔを２値シンボルとして多値化部２８に出力する処理を実施する。
即ち、バイパス復号部２７は復号方式切替スイッチ２４から出力された符号化ｂｉｔが“０”である場合、“０”の２値シンボルを多値化部２８に出力し、復号方式切替スイッチ２４から出力された符号化ｂｉｔが“１”である場合、“１”の２値シンボルを多値化部２８に出力する処理を実施する。
なお、バイパス復号部２７はバイパス復号手段を構成している。
【００７８】
多値化部２８はｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力する処理を実施する。
即ち、多値化部２８は符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号を参照して、ｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルとを統合して２値シンボル系列を生成するとともに、多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力する処理を実施する。
なお、多値化部２８はシンボル多値化手段を構成している。
【００７９】
図９の例では、エントロピー復号装置の構成要素である符号化データ入力部２１、確率情報出力部２２、符号化モード決定部２３、復号方式切替スイッチ２４、算術復号部２５、ｂｉｎ出力部２６、バイパス復号部２７及び多値化部２８のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、エントロピー復号装置の全部又は一部がコンピュータで構成されていてもよい。
エントロピー復号装置の全部又は一部がコンピュータで構成されている場合、符号化データ入力部２１、確率情報出力部２２、符号化モード決定部２３、復号方式切替スイッチ２４、算術復号部２５、ｂｉｎ出力部２６、バイパス復号部２７及び多値化部２８の処理内容を記述しているプログラムの全部又は一部をコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図１０はこの発明の実施の形態２によるエントロピー復号装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００８０】
次に動作について説明する。
符号化データ入力部２１は、図１のエントロピー符号化装置により生成された符号化データを入力すると、その符号化データの読み出し位置先頭から０以上の長さの符号化ｂｉｔ系列を読み出して、その符号化ｂｉｔ系列を復号方式切替スイッチ２４に出力する（ステップＳＴ３１）。
また、符号化データ入力部２１は、多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボル（符号化ｂｉｔを復号した際の２値シンボル）が多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を確率情報出力部２２、符号化モード決定部２３及び多値化部２８に出力する。
【００８１】
ここで、符号化データは、上記実施の形態１で説明したように、エントロピー復号装置で読み取られる順序を考慮した多重化方式で符号化ｂｉｔが多重化されているため、ある符号化モードで２値シンボルの復号を行う際、符号化データにおける読み出し位置先頭の長さ０以上の符号化ｂｉｔの系列は、常に、当該符号化モードにより符号化された符号化ｂｉｔの系列となっている。
よって、符号化データ入力部２１は、常に符号化データの読み出し位置先頭部分のデータを読み出せばよい。
【００８２】
符号化モード決定部２３は、予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モード（算術符号化モード、バイパス符号化モード）を記憶しており、符号化データ入力部２１からｂｉｎ番号を受けると、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定し復号方式切替スイッチ２４に出力する。（ステップＳＴ３２）。
【００８３】
符号化モード決定部２３が記憶しているｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報は、図１の符号化モード決定部３が記憶しているｂｉｎ番号に対応する符号化モードの情報と一致している。
図３の２値化テーブルを記憶している場合、例えば、符号化データ入力部２１から“０”、“１”、“２”、“３”、“４”のｂｉｎ番号の系列が出力される場合、“０”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“２”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“３”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“４”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モードになる。
また、符号化データ入力部２１から“９”、“１０”、“１１”、“１２”のｂｉｎ番号の系列が出力される場合、“９”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モード、“１０”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１１”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードは算術符号化モード、“１２”のｂｉｎ番号に対応する符号化モードはバイパス符号化モードになる。
【００８４】
復号方式切替スイッチ２４は、符号化データ入力部２１から符号化ｂｉｔ系列を受けると、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３により算術符号化モードに決定された場合、その符号化ｂｉｔ系列を算術復号部２５に出力する（ステップＳＴ３３）。
一方、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その符号化ｂｉｔ系列をバイパス復号部２７に出力する（ステップＳＴ３３）。
なお、上述の例では、入力された符号化データを作成した符号化装置および復号装置が算術符号化モードとバイパス符号化モードのみを有する場合の動作を説明したが、両装置が算術符号化モードとバイパス符号化モード以外の符号化モードＸを有していた場合、符号化モード決定部２３は符号化モードＸに対応した符号化モード情報を決定することができ、また復号方式切替スイッチ２４は、符号化モードＸに対応する符号化モード情報を受け取った場合、符号化モードＸに対応する符号化処理を実施するモジュールに２値シンボルを出力することができる。
【００８５】
バイパス復号部２７は、符号化方式がバイパス符号化モードに決定されており、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔ系列を受けると、その符号化ｂｉｔ系列内の各符号化ｂｉｔを２値シンボルとして（符号化ｂｉｔ＝２値シンボル）、その２値シンボルを多値化部２８に出力する（ステップＳＴ３４）。
即ち、バイパス復号部２７は、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、その符号化ｂｉｔが“０”であれば、“０”の２値シンボルを多値化部２８に出力し、その符号化ｂｉｔが“１”であれば、“１”の２値シンボルを多値化部２８に出力する。
【００８６】
確率情報出力部２２は、予めｂｉｎ番号毎に、当該ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボル（“０”又は“１”のうち、生起する確率が高い方の値を示すシンボル）を示す優勢シンボル情報と、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を記憶している。なお、確率情報出力部２２が記憶しているｂｉｎ番号に対する確率情報は、図１の確率情報出力部２が記憶しているｂｉｎに対する確率情報と一致している。
例えば、図３（ａ）の２値化テーブルの場合、“０”〜“９”の値をとる多値シンボルにおいて、“０”の多値シンボルが発生する確率が約７０％であるような場合には、“０”のｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて、“０”のシンボルが生起される確率が約７０％となるので、当該２値シンボルにおける優勢シンボルは“０”のシンボルとなる。また、この優勢シンボルの生起確率は約７０％となる。
確率情報出力部２２は、符号化データ入力部２１からｂｉｎ番号を受けると、そのｂｉｎ番号に対応する優勢シンボルを示す優勢シンボル情報をｂｉｎ出力部２６に出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を算術復号部２５に出力する（ステップＳＴ３５）。
【００８７】
算術復号部２５は、符号化方式が算術符号化モードに決定されており、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、確率情報出力部２２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率情報を用いて、その符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルをｂｉｎ出力部２６に出力する（ステップＳＴ３６）。
エントロピー符号化装置では、上述したように、エントロピー復号装置が算術復号する際、例えば、固定的に９ｂｉｔのｂｉｔを先読みすることを想定（エントロピー復号装置において、予め設定されている読み込みタイミングでｂｉｔを先読みすることを想定）して、バイパス符号ｂｉｔと算術符号ｂｉｔを多重化するようにしているので、算術復号部２５における算術復号処理の動作は、符号化データ多重化部１１におけるバイパス符号ｂｉｔと算術符号ｂｉｔの多重化と合致したものでなくてはならない。
【００８８】
以下、算術復号部２５における算術復号処理を具体的に説明する。
図１１は算術復号部２５の算術復号処理を示すフローチャートである。
算術復号部２５は、内部にＲａｎｇｅとＶａｌｕｅのレジスタを有している。
図５（ｂ）に示すように、Ｒａｎｇｅは現在の確率区間の長さを表し、Ｖａｌｕｅは確率区間の下限から入力データが示す区間Ｈnの下限までの長さを表すものである。これらのレジスタの初期値は、下記の通りである。
ただし、ｑnは、復号方式切替スイッチ２４から算術復号部２５に対して、ｎ番目に入力された符号化ｂｉｔである。
【００８９】
つまり、算術復号部２５は、復号を開始する前に符号化データの先頭９ｂｉｔのデータを入力する必要がある。
上記実施の形態１で述べた多重化方法により、先頭９ｂｉｔは算術符号化ｂｉｔとなっている。なお、初期状態において、Ｖａｌｕｅは確率区間の下限からＨ9の下限までの距離を表している。
確率区間分割は、上記実施の形態１で述べた算術符号化部６と同様に、Ｒａｎｇｅの値と確率情報出力部２２から出力された優勢シンボルの生起確率を用いて、テーブル参照により定まるＬＰＳＬｅｎｇｔｈという値から、図５（ｂ）に示すように、確率区間を優勢シンボル区間と劣勢シンボル区間に分割する。
【００９０】
以上を踏まえて、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎ（Ｈk）の復号の動作の流れを説明する。この復号処理の時点において、ｎ＋８個のｂｉｔが算術復号部２５に入力されているとする。
まず、算術復号部２５は、確率区間を優勢シンボル区間に更新する（図１１のステップＳＴ４１）。
Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ−ＬＰＳＬｅｎｇｔｈ
これは優勢シンボル区間を次の確率区間として更新するI k＝ＩMk-1の処理に該当する。
【００９１】
次に、算術復号部２５は、ＶａｌｕｅとＲａｎｇｅの値を比較することで、区間座標が優勢シンボル区間と重なっているかを判定する（ステップＳＴ４２）。
算術復号部２５は、Ｖａｌｕｅ＜Ｒａｎｇｅであれば、復号２値シンボル系列である出力ｂｉｎ（ｂk）が優勢シンボルであるとして、ｂｉｎ出力部２６に出力する（ステップＳＴ４３）。これは、Ｈn+8の下限の座標が優勢シンボル区間に含まれているか否かの判定に該当する。
【００９２】
算術復号部２５は、Ｖａｌｕｅ＞＝Ｒａｎｇｅであれば、復号２値シンボル系列である出力ｂｉｎ（ｂk）が劣勢シンボルであるとして、ｂｉｎ出力部２６に出力する（ステップＳＴ４４）。
また、算術復号部２５は、確率区間を劣勢シンボル区間に更新する（ステップＳＴ４５）。
Ｖａｌｕｅ＝Ｖａｌｕｅ−Ｒａｎｇｅ
Ｒａｎｇｅ＝ＬＰＳＬｅｎｇｔｈ
これは劣勢シンボル区間を次の確率区間として更新するI k＝ＩLk-1の処理に該当する。
【００９３】
次に、算術復号部２５は、Ｒａｎｇｅの値を条件とするループ処理を行う。
ループ継続条件はＲａｎｇｅ＜２５６であり、ループ継続条件を満たしている間、以下のステップＳＴ４７の処理を繰り返し実施する（ステップＳＴ４６）。
ループ内では、Ｒａｎｇｅ＝Ｒａｎｇｅ×２、Ｖａｌｕｅ＝Ｖａｌｕｅ×２＋ｑn+8+iの演算を行う。ただし、ｉはループ回数であり、ｑn+8+iは復号方式切替スイッチ２４から出力されるｎ＋８＋ｉ番目の算術符号ｂｉｔである。
Ｒａｎｇｅ≧２５６となると、算術復号処理が終了する（ステップＳＴ４６）。
【００９４】
算術復号部２５は、上記の動作を実施するため、図１の算術符号化部６の動作と比較すると、算術符号化部６において、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎの符号化が終了した時点のＲａｎｇｅの値は、算術復号部２５において、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎの復号が終了した時点でのＲａｎｇｅの値に等しい。
また、算術符号化部６において、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎの符号化が終了した時点でｎ個の算術符号ｂｉｔを出力していた場合、算術復号部２５において、ｂｉｎ番号ｋのｂｉｎの復号が終了した時点ではｎ＋９個の算術符号ｂｉｔを読み込んでいる。
【００９５】
ここでは、算術復号部２５が、固定的に９ｂｉｔのｂｉｔを先読み（エントロピー復号装置において、予め設定されている読み込みタイミングで９ｂｉｔを先読み）して算術復号を行うものを示したが、エントロピー符号化装置から復号動作情報が通知されている場合、その復号動作情報が示すｂｉｔ数だけ先読みして算術復号を行うようにする。
【００９６】
ｂｉｎ出力部２６は、算術復号部２５から復号２値シンボルを受けると、確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報を参照して、その復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして多値化部２８に出力する（図１０のステップＳＴ３７）。
即ち、ｂｉｎ出力部２６は、算術復号部２５から出力された復号２値シンボル系列内の各２値シンボルに対し、当該２値シンボルが確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報が示す優勢シンボルと一致するか否かを判定し、その判定結果を２値シンボルとして多値化部２８に出力する。
【００９７】
多値化部２８は、ｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力する。
即ち、多値化部２８は、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号を参照して、ｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルとを統合して２値シンボル系列を生成する（ステップＳＴ３８）。
また、多値化部２８は、多値シンボルの２値化テーブルを参照して、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力する（ステップＳＴ３９）。
例えば、多値シンボルの種類が多値シンボルＡであるとき、２値シンボルの系列が“１１１１”であり、その２値シンボルの系列に対応するｂｉｎ番号が“０”、“１”、“２”、“３”であれば、多値シンボルの値が“９”になる（図３（ａ）の２値化テーブルを参照）。
ステップＳＴ３１〜ＳＴ３９の処理は、全ての符号化データの処理が終了するまで繰り返し実施される（ステップＳＴ４０）。
【００９８】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、符号化データに多重化されている符号化ｂｉｔ系列を読み出し、その符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力する符号化データ入力部２１と、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、その優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力部２２と、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定部２３と、符号化データ入力部２１から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３により算術符号化モードに決定された場合、符号化データ入力部２１から出力された符号化ｂｉｔを算術復号部２５に出力し、そのｂｉｎ番号に対応する２値シンボルの符号化モードが、符号化モード決定部２３によりバイパス符号化モードに決定された場合、その符号化ｂｉｔをバイパス復号部２７に出力する復号方式切替スイッチ２４と、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、確率情報出力部２２から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、符号化データ入力部２１から出力された符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルを出力する算術復号部２５と、確率情報出力部２２から出力された優勢シンボル情報を参照して、算術復号部２５から出力された復号２値シンボル系列内の各復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして出力するｂｉｎ出力部２６と、復号方式切替スイッチ２４から符号化ｂｉｔを受けると、符号化データ入力部２１から出力された符号化ｂｉｔを２値シンボルとして出力するバイパス復号部２７とを設け、多値化部２８が、ｂｉｎ出力部２６から出力された２値シンボルとバイパス復号部２７から出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、その２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力するように構成したので、処理負荷が少ない復号処理で、“０”と“１”の生起確率に偏りがない２値シンボルを復号することができる効果がある。即ち、従来のＣＡＢＡＣよりも処理負荷が少ない復号処理で、符号化データから２値シンボル系列を復号して多値シンボルが得られる効果を奏する。
【００９９】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１ ２値化部（シンボル２値化手段）、２ 確率情報出力部（確率情報出力手段）、３ 符号化モード決定部（符号化モード決定手段）、４ 符号化方式切替スイッチ（符号化モード決定手段）、５ 符号化ｂｉｎ出力部（符号化２値シンボル出力手段）、６ 算術符号化部（算術符号化手段）、７ バイパス符号化部（バイパス符号化手段）、８ 符号化データ出力部（多重化手段）、９ バイパス符号バッファ、１０ 算術符号バッファ、１１ 符号化データ多重化部、２１ 符号化データ入力部（符号化ｂｉｔ系列読み出し手段）、２２ 確率情報出力部（確率情報出力手段）、２３ 符号化モード決定部（符号化モード決定手段）、２４ 復号方式切替スイッチ（符号化モード決定手段）、２５ 算術復号部（算術復号手段）、２６ ｂｉｎ出力部（ｂｉｎ出力手段）、２７ バイパス復号部（バイパス復号手段）、２８ 多値化部（シンボル多値化手段）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、上記２値シンボルが上記多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力するシンボル２値化手段と、上記シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、上記優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力手段と、上記シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、上記符号化モード決定手段により決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、上記確率情報出力手段から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化２値シンボル出力手段と、上記確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化２値シンボル出力手段から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化手段と、上記符号化モード決定手段により決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、上記シンボル２値化手段から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化手段と、上記算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔと上記バイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成する多重化手段とを備えたエントロピー符号化装置。
【請求項２】
多重化手段は、エントロピー復号装置が符号化ｂｉｔを算術復号する際の符号化ｂｉｔの読み込みタイミングに対応する順序で、算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化することを特徴とする請求項１記載のエントロピー符号化装置。
【請求項３】
多重化手段は、エントロピー復号装置が符号化ｂｉｔを算術復号する際の符号化ｂｉｔの読み込みタイミングを規定する復号動作情報を上記エントロピー復号装置に通知し、上記読み込みタイミングに対応する順序で、算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化することを特徴とする請求項１記載のエントロピー符号化装置。
【請求項４】
符号化データに多重化されている符号化ｂｉｔ系列を読み出し、上記符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力する符号化ｂｉｔ系列読み出し手段と、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、上記優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力手段と、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、上記符号化モード決定手段により決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、上記確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力された符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルを出力する算術復号手段と、上記確率情報出力手段から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記算術復号手段から出力された復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして出力するｂｉｎ出力手段と、上記符号化モード決定手段により決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力された符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを２値シンボルとして出力するバイパス復号手段と、上記ｂｉｎ出力手段から出力された２値シンボルと上記バイパス復号手段から出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、上記２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力するシンボル多値化手段とを備えたエントロピー復号装置。
【請求項５】
算術復号手段は、予め設定されている読み込みタイミングで、符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力される符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを読み込み、確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化ｂｉｔを算術復号することを特徴とする請求項４記載のエントロピー復号装置。
【請求項６】
算術復号手段は、エントロピー符号化装置から通知された復号動作情報が規定する読み込みタイミングで、符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力される符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを読み込み、確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化ｂｉｔを算術復号することを特徴とする請求項４記載のエントロピー復号装置。
【請求項７】
シンボル２値化手段が、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、上記２値シンボルが上記多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力するシンボル２値化処理ステップと、確率情報出力手段が、上記シンボル２値化処理ステップで出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、上記優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力処理ステップと、符号化モード決定手段が、上記シンボル２値化処理ステップで出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードに決定する符号化モード決定処理ステップと、符号化２値シンボル出力手段が、上記符号化モード決定処理ステップにより決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、上記確率情報出力処理ステップで出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化２値シンボル出力処理ステップと、算術符号化手段が、上記確率情報出力処理ステップで出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化２値シンボル出力処理ステップで出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化処理ステップと、バイパス符号化手段が、上記符号化モード決定処理ステップにより決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、上記シンボル２値化処理ステップで出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化処理ステップと、多重化手段が、上記算術符号化処理ステップで出力された符号化ｂｉｔと上記バイパス符号化処理ステップで出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成する多重化処理ステップとを備えたエントロピー符号化方法。
【請求項８】
符号化ｂｉｔ系列読み出し手段が、符号化データに多重化されている符号化ｂｉｔ系列を読み出し、上記符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力する符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップと、確率情報出力手段が、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップで出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、上記優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力処理ステップと、符号化モード決定手段が、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップで出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定処理ステップと、算術復号手段が、上記符号化モード決定処理ステップにより決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、上記確率情報出力処理ステップで出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップで出力された符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルを出力する算術復号処理ステップと、ｂｉｎ出力手段が、上記確率情報出力処理ステップで出力された優勢シンボル情報を参照して、上記算術復号処理ステップで出力された復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして出力するｂｉｎ出力処理ステップと、バイパス復号部手段が、上記符号化モード決定処理ステップにより決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップで出力された符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを２値シンボルとして出力するバイパス復号処理ステップと、シンボル多値化手段が、上記ｂｉｎ出力処理ステップで出力された２値シンボルと上記バイパス復号処理ステップで出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、上記２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力するシンボル多値化処理ステップとを備えたエントロピー復号方法。
【請求項１】
多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、上記２値シンボルが上記多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力するシンボル２値化手段と、上記シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、上記優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力手段と、上記シンボル２値化手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、上記符号化モード決定手段により決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、上記確率情報出力手段から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化２値シンボル出力手段と、上記確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化２値シンボル出力手段から出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化手段と、上記符号化モード決定手段により決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、上記シンボル２値化手段から出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化手段と、上記算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔと上記バイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成する多重化手段とを備えたエントロピー符号化装置。
【請求項２】
多重化手段は、エントロピー復号装置が符号化ｂｉｔを算術復号する際の符号化ｂｉｔの読み込みタイミングに対応する順序で、算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化することを特徴とする請求項１記載のエントロピー符号化装置。
【請求項３】
多重化手段は、エントロピー復号装置が符号化ｂｉｔを算術復号する際の符号化ｂｉｔの読み込みタイミングを規定する復号動作情報を上記エントロピー復号装置に通知し、上記読み込みタイミングに対応する順序で、算術符号化手段から出力された符号化ｂｉｔとバイパス符号化手段から出力された符号化ｂｉｔを多重化することを特徴とする請求項１記載のエントロピー符号化装置。
【請求項４】
符号化データに多重化されている符号化ｂｉｔ系列を読み出し、上記符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力する符号化ｂｉｔ系列読み出し手段と、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、上記優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力手段と、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定手段と、上記符号化モード決定手段により決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、上記確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力された符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルを出力する算術復号手段と、上記確率情報出力手段から出力された優勢シンボル情報を参照して、上記算術復号手段から出力された復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして出力するｂｉｎ出力手段と、上記符号化モード決定手段により決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力された符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを２値シンボルとして出力するバイパス復号手段と、上記ｂｉｎ出力手段から出力された２値シンボルと上記バイパス復号手段から出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、上記２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力するシンボル多値化手段とを備えたエントロピー復号装置。
【請求項５】
算術復号手段は、予め設定されている読み込みタイミングで、符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力される符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを読み込み、確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化ｂｉｔを算術復号することを特徴とする請求項４記載のエントロピー復号装置。
【請求項６】
算術復号手段は、エントロピー符号化装置から通知された復号動作情報が規定する読み込みタイミングで、符号化ｂｉｔ系列読み出し手段から出力される符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを読み込み、確率情報出力手段から出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化ｂｉｔを算術復号することを特徴とする請求項４記載のエントロピー復号装置。
【請求項７】
シンボル２値化手段が、多値シンボル系列内の多値シンボルを２値化して、１以上の２値シンボルの系列を出力するとともに、上記２値シンボルが上記多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力するシンボル２値化処理ステップと、確率情報出力手段が、上記シンボル２値化処理ステップで出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、上記優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力処理ステップと、符号化モード決定手段が、上記シンボル２値化処理ステップで出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードに決定する符号化モード決定処理ステップと、符号化２値シンボル出力手段が、上記符号化モード決定処理ステップにより決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、上記確率情報出力処理ステップで出力された優勢シンボル情報を参照して、上記ｂｉｎ番号に対応する２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを符号化２値シンボルとして出力する符号化２値シンボル出力処理ステップと、算術符号化手段が、上記確率情報出力処理ステップで出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化２値シンボル出力処理ステップで出力された符号化２値シンボルを算術符号化し、その符号化結果である符号化ｂｉｔを出力する算術符号化処理ステップと、バイパス符号化手段が、上記符号化モード決定処理ステップにより決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、上記シンボル２値化処理ステップで出力された２値シンボルを符号化ｂｉｔとして出力するバイパス符号化処理ステップと、多重化手段が、上記算術符号化処理ステップで出力された符号化ｂｉｔと上記バイパス符号化処理ステップで出力された符号化ｂｉｔを多重化して符号化データを生成する多重化処理ステップとを備えたエントロピー符号化方法。
【請求項８】
符号化ｂｉｔ系列読み出し手段が、符号化データに多重化されている符号化ｂｉｔ系列を読み出し、上記符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔから得られる２値シンボルが多値シンボルに係る何番目の２値シンボルであるかを示すｂｉｎ番号を出力する符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップと、確率情報出力手段が、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップで出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおいて生起する確率が高い優勢シンボルを示す優勢シンボル情報を出力するとともに、上記優勢シンボルの生起確率を示す確率情報を出力する確率情報出力処理ステップと、符号化モード決定手段が、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップで出力されたｂｉｎ番号に対応する２値シンボルにおける符号化モードを決定する符号化モード決定処理ステップと、算術復号手段が、上記符号化モード決定処理ステップにより決定された符号化モードが算術符号化モードであれば、上記確率情報出力処理ステップで出力された確率情報が示す優勢シンボルの生起確率を用いて、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップで出力された符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを算術復号し、その復号結果である復号２値シンボルを出力する算術復号処理ステップと、ｂｉｎ出力手段が、上記確率情報出力処理ステップで出力された優勢シンボル情報を参照して、上記算術復号処理ステップで出力された復号２値シンボルが優勢シンボルであるか否かを示すフラグを２値シンボルとして出力するｂｉｎ出力処理ステップと、バイパス復号部手段が、上記符号化モード決定処理ステップにより決定された符号化モードがバイパス符号化モードであれば、上記符号化ｂｉｔ系列読み出し処理ステップで出力された符号化ｂｉｔ系列内の符号化ｂｉｔを２値シンボルとして出力するバイパス復号処理ステップと、シンボル多値化手段が、上記ｂｉｎ出力処理ステップで出力された２値シンボルと上記バイパス復号処理ステップで出力された２値シンボルを多重化して２値シンボル系列を生成し、上記２値シンボル系列内の２値シンボルを多値化して、多値シンボルの系列を出力するシンボル多値化処理ステップとを備えたエントロピー復号方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
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【図６】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
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【図１６】
【公開番号】特開２０１３−９１６７（Ｐ２０１３−９１６７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４０６４０（Ｐ２０１１−１４０６４０）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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