專利名稱：數(shù)字信號編碼裝置、數(shù)字信號解碼裝置、數(shù)字信號算術(shù)編碼方法及數(shù)字信號算術(shù)解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于被使用在視頻圖像壓縮編碼技術(shù)和壓縮視頻圖像數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等的數(shù)字信號編碼裝置、數(shù)字信號解碼裝置、數(shù)字信號算術(shù)編碼方法及數(shù)字信號算術(shù)解碼方法。
背景技術(shù)：
在已知的MPEG和ITU-T H.26x等的國際標準視頻圖像編碼方式中，是采用霍夫曼編碼做為熵編碼。雖然霍夫曼編碼是在需要各個信息源符號作為獨立的字碼來表現(xiàn)的場合時，可提供最適的編碼性能，但在一方面如視頻圖像信號那樣的信號的形狀局部性地在變動，則會在所謂對信息源符號的發(fā)生概率為變動的場合時無法保證最適性的問題。
在該場合時，可以采用如下方案動態(tài)地來適應(yīng)各個信息源符號的發(fā)生概率，并集合多個符號而以1個字碼來表現(xiàn)的方法做為算術(shù)編碼。
以引用Mark Nelson，“Arithmetic Coding + StatisticalModeling＝Data Compress partl-Arithmetic Coding”，Dr.Dobb’sJournal，F(xiàn)ebruary 1991而簡單地來加以說明算術(shù)編碼的想法。在此是考慮將字母字符做為信息源符號的信息源，而思考將所謂“BILLGATES”的信息進行算術(shù)編碼。
此時，各個字符的發(fā)生概率是如

圖1那樣地被定義。而且，如同圖的值域所示那樣地，僅決定一個被定義在
的區(qū)間的概率數(shù)直線上的區(qū)域。
其次，進入編碼處理。首先雖執(zhí)行字符“B”的編碼，但此相當于選定概率數(shù)直線上的范圍
。因此，在字符“B”是成為對應(yīng)一組值域
的上限(High)與下限(Low)的值。
其次，在“1”編碼之際，是改變在“B”編碼所選定的值域
而當做
區(qū)間，并選定其中的
的區(qū)間。總之，算術(shù)編碼的處理程序是相當于執(zhí)行概率數(shù)直線的值域的擠入。
而只要對各字符來反復(fù)該處理，則如圖2所示那樣地，“BILLGATES”的算術(shù)編碼結(jié)果是以在字符“S”編碼完畢的時刻的Low值<0.2572167752>來表現(xiàn)。
解碼處理是也可考慮與此相反的處理。
首先調(diào)查編碼結(jié)果<0.2572167752>為相當于概率數(shù)直線上的那一個字符所分配的值域而得到“B”。
之后，通過于減去“B”的Low值之后在值域來實施除法運算，而得到<0.572167752>。該結(jié)果為，可解碼出對應(yīng)于
的區(qū)間的字符“I”。以下，反復(fù)該處理而可解碼出“BILL GATES”。
通過以上的處理，若執(zhí)行算術(shù)編碼，即使為非常長的訊息的編碼也可在最后被映射至1個字碼。然而從實際的實裝上是無法處理無限的小數(shù)點精度，及于編碼·解碼程序以需要乘除法運算而使得運算負荷變高等的問題來看，例如，執(zhí)行作為字碼表現(xiàn)而利用整數(shù)型寄存器的浮動小數(shù)點運算，以將上述Low值以2的乘方來近似并將乘除法運算進行置換成移位運算等來下工夫。若依據(jù)算術(shù)編碼，則理想上是通過上述的程序而可以很適合于信息源符號的發(fā)生概率的熵編碼。特別是，在發(fā)生概率為動態(tài)地變動的場合時，以追蹤發(fā)生概率的變動的情況而將圖1的表進行適宜更新，而可得到比霍夫曼編碼更高的編碼效率。
因為已知的數(shù)字信號算術(shù)編碼方法及數(shù)字信號算術(shù)解碼方法是如以上那樣地被構(gòu)成，所以于傳輸被熵編碼的視頻圖像信號之際，通常是，為了將隨著傳輸錯誤而來的視頻圖像錯亂抑制至最小限，并將視頻圖像的各幀分割成部分區(qū)域，而以可再同步的單位(例如為MPEG-2片段構(gòu)造)來傳輸?shù)木佣唷?br> 因此，在霍夫曼編碼中，雖然各個編碼對象符號是為了被映射至整數(shù)位長的字碼，而僅以集合所相當?shù)淖执a而做為傳輸單位來定義即可，但在算術(shù)編碼中，因為不僅需要明示地中斷編碼程序的特殊符號，而且于再開始編碼之際，將至此以前為止的符號的發(fā)生概率的學習處理程序一度進行復(fù)位，而需要排出可確定碼的位，所以會有招致在中斷的前后的編碼效率降低的可能性。再者，假如算術(shù)編碼處理為以于1視頻圖像幀中不被復(fù)位來編碼，而于如傳輸時不得不分割成包數(shù)據(jù)等的小單位的場合時，某一包的解碼處理是剛好無前一包的數(shù)據(jù)則無法實施，而會有所謂于起因于傳輸錯誤和延遲等的包遺失發(fā)生的場合時視頻圖像品質(zhì)顯著地劣化的課題。

發(fā)明內(nèi)容
因為本發(fā)明是為了解決上述的課題而做成，并以得到可確保耐錯誤性、同時可提高算術(shù)編碼的編碼效率的數(shù)字信號編碼裝置及數(shù)字信號算術(shù)編碼方法做為目的。
而且，本發(fā)明是以得到即使在編碼裝置側(cè)無前一傳輸單位的算術(shù)編碼狀態(tài)或符號發(fā)生概率學習狀態(tài)被復(fù)位的情況下而繼續(xù)被編碼的場合時，也可正確地解碼的數(shù)字信號解碼裝置及數(shù)字信號算術(shù)解碼方法做為目的。
本發(fā)明的數(shù)字信號編碼裝置及數(shù)字信號算術(shù)編碼方法是在將既定傳輸單位的數(shù)字信號以算術(shù)編碼進行壓縮之際，以可將表現(xiàn)在某傳輸單位的編碼為完畢的時刻的算術(shù)編碼狀態(tài)的信息，作為次一傳輸單位的數(shù)據(jù)的一部分進行復(fù)用，或以基于與含于1個或多個相鄰接的傳輸單位的信號間的依存關(guān)系，來決定編碼符號的發(fā)生概率，同時以計數(shù)被編碼的符號的出現(xiàn)頻度來學習上述發(fā)生概率，而以可將表現(xiàn)在某傳輸單位的編碼為完畢的時刻的發(fā)生概率學習狀態(tài)的信息，作為次一傳輸單位數(shù)據(jù)的一部分而進行復(fù)用。
因此，可不必復(fù)位此以前的算術(shù)編碼狀態(tài)或符號發(fā)生概率學習狀態(tài)而繼續(xù)地使編碼繼續(xù)，所以具有可一面確保耐錯誤性，一面可實施提高算術(shù)編碼的編碼效率的編碼的效果。
而且，本發(fā)明的數(shù)字信號解碼裝置及數(shù)字信號算術(shù)解碼方法是在某傳輸單位的解碼開始時，以基于表現(xiàn)做為該傳輸單位數(shù)據(jù)的一部分而被復(fù)用的算術(shù)編碼狀態(tài)的信息，而執(zhí)行解碼動作的初始化，或于某傳輸單位的解碼開始時，以基于表現(xiàn)做為該傳輸單位數(shù)據(jù)的一部分而被復(fù)用的符號發(fā)生概率學習狀態(tài)的信息，而執(zhí)行使用在解碼該傳輸單位的發(fā)生概率的初始化，同時于解碼既定傳輸單位的壓縮數(shù)字信號之際，以基于與含于1個或多個相鄰接的傳輸單位的信號間的依存關(guān)系而決定解碼符號的發(fā)生概率，并以可以計數(shù)被解碼的符號的出現(xiàn)頻度來學習上述發(fā)生概率而執(zhí)行解碼。
因此，即使在編碼裝置側(cè)無可復(fù)位前一傳輸單位的算術(shù)編碼狀態(tài)或符號發(fā)生概率學習狀態(tài)而繼續(xù)地執(zhí)行編碼的場合時，也具有正確地可解碼的效果。
附圖簡單說明圖1是顯示將所謂“BILLGATES”的字符進行算術(shù)編碼的場合時的各個字符的發(fā)生概率的說明圖。
圖2是顯示將所謂“BILLGATES”的字符進行算術(shù)編碼的場合時的算術(shù)編碼結(jié)果的說明圖。
圖3是顯示本發(fā)明的實施形態(tài)一的視頻圖像編碼裝置(數(shù)字信號編碼裝置)的構(gòu)成圖。
圖4是顯示本發(fā)明的實施形態(tài)一的視頻圖像解碼裝置(數(shù)字信號解碼裝置)的構(gòu)成圖。
圖5是顯示圖3的算術(shù)編碼部6的內(nèi)部構(gòu)成的構(gòu)成圖。
圖6是顯示圖5的算術(shù)編碼部6的處理內(nèi)容的流程圖。
圖7是顯示文脈模型的一例的說明圖。
圖8是顯示運動向量用文脈模型的一例的說明圖。
圖9是說明片段構(gòu)造的說明圖。
圖10是顯示由算術(shù)編碼部6所生成的位數(shù)據(jù)流的一例的說明圖。
圖11是顯示由算術(shù)編碼部6所生成的其他的位數(shù)據(jù)流的一例的說明圖。
圖12是顯示由算術(shù)編碼部6所生成的其他的位數(shù)據(jù)流的一例的說明圖。
圖13是顯示圖4的算術(shù)解碼部27的內(nèi)部構(gòu)成的構(gòu)成圖。
圖14是顯示圖13的算術(shù)解碼部27的處理內(nèi)容的流程圖。
圖15是顯示在實施形態(tài)二中的算術(shù)編碼部6的內(nèi)部構(gòu)成的構(gòu)成圖。
圖16是顯示圖15的算術(shù)編碼部6的處理內(nèi)容的流程圖。
圖17是說明文脈模型的學習狀態(tài)的說明圖。
圖18是顯示由實施形態(tài)二的算術(shù)編碼部6所生成的位數(shù)據(jù)流的一例的說明圖。
圖19是顯示實施形態(tài)二的算術(shù)解碼部27的內(nèi)部構(gòu)成的構(gòu)成圖。
圖20是顯示圖19的算術(shù)解碼部27的處理內(nèi)容的流程圖。
圖21是顯示由實施形態(tài)三的算術(shù)編碼部6所生成的位數(shù)據(jù)流的一例的說明圖。
發(fā)明的
具體實施例方式
以下，為了更詳細來說明本發(fā)明，就可實施本發(fā)明的最佳形態(tài)，根據(jù)附圖來說明。
實施形態(tài)一在本實施形態(tài)一中，做為以將視頻圖像幀均等分割16×16像素的矩形區(qū)域(以下，為微塊)的單位而執(zhí)行編碼的視頻圖像編碼方式來適用算術(shù)編碼之例，是使用D.Marpe及其他人的在“VideoCompression Using Context-Based Adaptive ArithmeticCoding”，International Conference on Image Processing 2001所揭示的事例來加以說明。
圖3是顯示本發(fā)明實施形態(tài)一的視頻圖像編碼裝置(數(shù)字信號編碼裝置)的構(gòu)成圖，在圖中，運動檢測部2是使用儲存于幀存儲器3a的參考圖像4，而從輸入視頻圖像信號1以微塊單位來檢測運動向量5。運動補償部7是基于運動檢測部2所檢測的運動向量5來取得時間預(yù)測圖像8。減法器51是求出輸入視頻圖像信號1與時間預(yù)測圖像8的差分，而將其差分做為時間預(yù)測余差信號9進行輸出。
空間預(yù)測部10a是以參考輸入視頻圖像信號1，而執(zhí)行從同一視頻圖像幀內(nèi)的空間的近旁區(qū)域來的預(yù)測而生成空間預(yù)測余差信號11。編碼模型判定部12是從將時間預(yù)測余差信號9進行編碼的運動預(yù)測模型；做為運動向量5為零而無時間預(yù)測余差信號9成分的情況的跳過模型；及將空間預(yù)測余差信號11進行編碼的內(nèi)部模型之中，來選擇可以最有效率地編碼相當?shù)奈K的模型而輸出編碼模型信息13。
正交變換部15是將由編碼模型判定部12所選擇的編碼對象信號進行正交變換而輸出正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)。量子化部16是以由編碼控制部22所決定的量子化步驟參數(shù)23所示的粒度，而執(zhí)行其正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)的量子化。
逆量子化部18是以量子化步驟參數(shù)23所示的粒度，而執(zhí)行從量子化部16所輸出的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17的逆量子化。逆正交變換部19是將由逆量子化部18所逆量子化的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)進行逆正交變換。切換部52是根據(jù)從編碼模型判定部12所輸出的編碼模型信息13而選擇從運動補償部7所輸出的時間預(yù)測圖像8、或從空間預(yù)測部10a所輸出的空間預(yù)測圖像20進行輸出。加法器53是將切換部52的輸出信號與逆正交變換部19的輸出信號做加法運算而生成局部解碼圖像21，并將其局部解碼圖像21做為參考圖像4而儲存于幀存儲器3a。
算術(shù)編碼部6是以實施運動向量5、編碼模型信息13、空間預(yù)測模型14、及正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17等的編碼對象數(shù)據(jù)的熵編碼，而將其編碼結(jié)果做為視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)26，由發(fā)送緩沖器24而輸出。編碼控制部22是控制編碼模型判定部12、及量子化部16和逆量子化部18等。
圖4是顯示本發(fā)明實施形態(tài)一的視頻圖像解碼裝置(數(shù)字信號解碼裝置)的構(gòu)成圖，在圖中，算術(shù)解碼部27是以實施熵解碼處理，來解碼運動向量5、編碼模型信息13、空間預(yù)測模型14、正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17、及量子化步驟參數(shù)23等。逆量子化部18是將由算術(shù)解碼部27所解碼的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17及量子化步驟參數(shù)23進行逆量子化。逆正交變換部19是將逆量子化的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17及量子化步驟參數(shù)23進行逆正交變換并局部解碼。
運動補償部7是使用由算術(shù)解碼部27所解碼的運動向量5而復(fù)原時間預(yù)測圖像8。而空間預(yù)測部10b是從由算術(shù)解碼部27所解碼的空間預(yù)測模型14來復(fù)原空間預(yù)測圖像20。
切換部54是根據(jù)由算術(shù)解碼部27所解碼的編碼模型信息13而選擇時間預(yù)測圖像8或空間預(yù)測圖像11進行輸出。加法器55是將做為逆正交變換部19的輸出信號的局部解碼信號與切換部54的輸出信號做加法運算而輸出解碼圖像21。還有，解碼圖像21是被儲存于做為在以下的幀的預(yù)測圖像生成中所使用的幀存儲器3b。
其次，就動作加以說明。
最初，以說明視頻圖像編碼裝置及視頻圖像解碼裝置的動作概要。
(1)視頻圖像編碼裝置的動作概要輸入視頻圖像信號1是以各個視頻圖像幀被分割成微塊的單位而被輸入，視頻圖像編碼裝置的運動檢測部2是使用被儲存于幀存儲器3a的參考圖像4，而以微塊單位來檢測運動向量5。
運動補償部7是只要運動檢測部2一檢測運動向量5，便基于其運動向量5而取得時間預(yù)測圖像8。
減法器51是只要一從運動補償部7收到時間預(yù)測圖像8，則求得輸入視頻圖像信號1與時間預(yù)測圖像8的差分，而將其差分做為時間預(yù)測余差信號9而輸出至編碼模型判定部12。
一方面，空間預(yù)測部10a是只要一輸入輸入視頻圖像信號1，則參考其輸入視頻圖像信號1，而執(zhí)行來自同一視頻圖像幀內(nèi)的空間的近旁區(qū)域的預(yù)測而生成空間預(yù)測余差信號11。
編碼模型判定部12是從將時間預(yù)測余差信號9進行編碼的運動預(yù)測模型；做為運動向量5為零而無時間預(yù)測余差信號9的成分的情況的跳過模型；及將空間預(yù)測余差信號11進行編碼的內(nèi)部模型之中，來作選擇以最好效率來編碼相當?shù)奈K的模型，而將其編碼模型信息13輸出至算術(shù)編碼部6。還有，在選擇運動預(yù)測模型的場合時，是將時間預(yù)測余差信號9做為編碼對象信號而輸出至正交變換部15，而于選擇內(nèi)部模型的場合時，將空間預(yù)測余差信號11做為編碼對象信號而輸出至正交變換部15。
而且，在選擇運動預(yù)測模型的場合時，運動向量5為作為編碼對象信息而從運動檢測部2被輸出至算術(shù)編碼部6，在選擇內(nèi)部模型的場合時，內(nèi)部預(yù)測模型14為作為編碼對象信息而從空間預(yù)測部10a被輸出至算術(shù)編碼部6。
正交變換部15是只要一從編碼模型判定部12收到編碼對象信號，則將其編碼對象信號做為正交變換而將正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)輸出至量子化部16。
量子化部16是只要一從正交變換部15收到正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)，則以由編碼控制部22而決定的量子化步驟參數(shù)23所示的粒度，而執(zhí)行其正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)的量子化。
還有，編碼控制部22以調(diào)整量子化步驟參數(shù)23，而可取得編碼率與品質(zhì)的平衡。一般而言，算術(shù)編碼之后，以每隔一定時間來確認被儲存于剛傳輸前的發(fā)送緩沖器24中的編碼數(shù)據(jù)的占有量，并根據(jù)其緩沖器余量25來執(zhí)行量子化步驟參數(shù)23的參數(shù)調(diào)整。例如，在緩沖器余量25為很多時，除了一面做出抑制編碼率外，在緩沖器余量25尚有余裕的場合，也可一面提高編碼率而使品質(zhì)得以提高。
逆量子化部18是只要一從量子化部16收到正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17，則以量子化步驟參數(shù)23所示的粒度，而執(zhí)行其正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17的逆量子化。
逆正交變換部19是將由逆量子化部18所逆量子化的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)進行逆正交變換。
切換部52是根據(jù)從編碼模型判定部12輸出的編碼模型信息13而選擇從運動補償部7所輸出的時間預(yù)測圖像8、或從空間預(yù)測部10a所輸出的空間預(yù)測圖像20進行輸出。即、在編碼模型信息13為顯示運動預(yù)測模型的場合時，選擇從運動補償部7所輸出的時間預(yù)測圖像8進行輸出，而在編碼模型信息13為顯示內(nèi)部模型的場合時，選擇從空間預(yù)測部10a所輸出的空間預(yù)測圖像20進行輸出。
加法器53是將切換部52的輸出信號與逆正交變換部19的輸出信號做加法運算而生成局部解碼圖像21。還有，局部解碼圖像21是為了被使用于以下的幀的運動預(yù)測，而作為參考圖像4被儲存于幀存儲器3a。
算術(shù)編碼部6是根據(jù)后述的程序而實施運動向量5、編碼模型信息13、空間預(yù)測模型14、及正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17等的編碼對象數(shù)據(jù)的熵編碼，并將其編碼結(jié)果做為視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)26，由發(fā)送緩沖器24進行輸出。
(2)視頻圖像解碼裝置的動作概要算術(shù)解碼部27是只要一從視頻圖像編碼裝置接收到視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)26，則以實施后述的熵解碼處理，而解碼運動向量5、編碼模型信息13、空間預(yù)測模型14、正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17、及量子化步驟參數(shù)23等。
逆量子化部18是將由算術(shù)解碼部27而解碼的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17、及量子化步驟參數(shù)23于以逆量子化，而逆正交變換部19是將逆量子化的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17、及量子化步驟參數(shù)23進行逆正交變換而行局部解碼。
運動補償部7是在由算術(shù)解碼部27而解碼的編碼模型信息13為顯示運動預(yù)測模型的場合時，使用由算術(shù)解碼部27而解碼的運動向量5而復(fù)原時間預(yù)測圖像8。
空間預(yù)測部10b是在由算術(shù)解碼部27而解碼的編碼模型信息13為顯示內(nèi)部模型的場合時，從由算術(shù)解碼部27而解碼的空間預(yù)測模型14來復(fù)原空間預(yù)測圖像20。
在此，視頻圖像編碼裝置側(cè)的空間預(yù)測部10a與視頻圖像解碼裝置側(cè)的空間預(yù)測部10b的差異是為對前者所取得的所有的空間預(yù)測模型的種別，并含有最有效率地來選定空間預(yù)測模型14的處理，而后者是從所提供的空間預(yù)測模型14而只限定于生成空間預(yù)測圖像20的處理。
切換部54是根據(jù)由算術(shù)解碼部27而解碼的編碼模型信息13而選擇以運動補償部7而復(fù)原的時間預(yù)測圖像8、或以空間預(yù)測部10b而復(fù)原的空間預(yù)測圖像11，并將其選擇圖像做為預(yù)測圖像而輸出至加法器55。
加法器55是只要一從切換部54收到預(yù)測圖像，就將其預(yù)測圖像與從逆正交變換部19所輸出的局部解碼信號做加法運算而得到解碼圖像21。
還有，解碼圖像21是為了被使用于以下的幀的預(yù)測圖像生成，而被儲存于幀存儲器3b。幀存儲器3a與3b的差異是僅為所謂各自被搭載于視頻圖像編碼裝置與視頻圖像解碼裝置的區(qū)別。
(3)算術(shù)編碼·解碼處理以下，對做為本發(fā)明的要點的算術(shù)編碼及解碼處理詳細地來加以說明。編碼處理是在圖3的算術(shù)編碼部6來執(zhí)行，而解碼處理是在圖4的算術(shù)解碼部27來執(zhí)行。
圖5是顯示圖3的算術(shù)編碼部6的內(nèi)部構(gòu)成的構(gòu)成圖。在圖中，算術(shù)編碼部6是包括文脈模型決定部28，決定對做為編碼對象數(shù)據(jù)的運動向量5、編碼模型信息13、空間預(yù)測模型14、及正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17等的各個數(shù)據(jù)型態(tài)而定義的的文脈模型(后述)；二進位化部29，根據(jù)對各編碼對象數(shù)據(jù)型態(tài)而決定的二進位化規(guī)則將n進位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進位數(shù)據(jù)；發(fā)生概率生成部30，提供二進位化后的各個二進位化序列bin的值(0或1)的發(fā)生概率；編碼部31，基于被生成的發(fā)生概率而執(zhí)行算術(shù)編碼；及傳輸單位生成部35，通知中斷算術(shù)編碼的時序，同時以其時序來構(gòu)成成為傳輸單位的數(shù)據(jù)。
圖6是顯示圖5的算術(shù)編碼部6的處理內(nèi)容的流程圖。
1)文脈模型決定處理(步驟ST1)所謂文脈模型是將與成為信息源(編碼)符號的發(fā)生概率的變動要因的其他的信息的依存關(guān)系進行模型化，并以對應(yīng)該依存關(guān)系來切換發(fā)生概率的狀態(tài)，而成為可執(zhí)行更適應(yīng)于符號的實際發(fā)生概率的編碼。
圖7是說明文脈模型的概念的說明圖。還有，在圖7中是將信息源符號做為二進位。所謂圖7的0～2的ctx的選擇分支分支是以想象使用該ctx的信息源符號的發(fā)生概率的狀態(tài)并根據(jù)狀況而變化的事實來加以定義。
以在該實施形態(tài)一中的視頻圖像編碼而言，可根據(jù)在某微塊的編碼數(shù)據(jù)與其周邊的微塊的編碼數(shù)據(jù)間的依存關(guān)系來切換ctx的值。
圖8是顯示運動向量用文脈模型的一例的說明圖，圖8是以關(guān)于D.Marpe及其他人的在“Video Compression Using Context-BasedAdaptive Arithmetic Coding”，International Conference onImage Processing 2001所揭示的微塊的運動向量的文脈模型為例。
在圖8中，以塊C的運動向量為編碼對象，正確而言是將從近旁來預(yù)測塊C的運動向量的預(yù)測差分值mvdk(C)編碼。而ctx_mvd(C、k)為文脈模型。
分別以mvdk(A)顯示在塊A的運動向量預(yù)測差分值、及以mvdk(B)顯示在塊B的運動向量預(yù)測差分值，它們并被使用于文脈模型的切換評價值ek(C)的定義。
評價值ek(C)是顯示近旁的運動向量的偏差情形，一般而言于該偏差為小的場合時會有mvdk(C)變小，相反地于ek(C)為較大的場合時也會有mvdk(C)變大的傾向。
因而，mvdk(C)的符號發(fā)生概率是最好以基于ek(C)而被適應(yīng)化。而該發(fā)生概率的變動設(shè)定是文脈模型，可說在該情形具有3種類的發(fā)生概率變動。
除此之外，關(guān)于編碼模型信息13、空間預(yù)測模型14、及正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17等的編碼對象數(shù)據(jù)的每一個，預(yù)先定義文脈模型，而在視頻圖像編碼裝置的算術(shù)編碼部6與視頻圖像解碼裝置的算術(shù)解碼部27被共有。在圖5所示的算術(shù)編碼部6的文脈模型決定部28中，基于如該編碼對象數(shù)據(jù)的種別而執(zhí)行選擇預(yù)先所決定的模型的處理。
還有，因為從文脈模型之中，選擇任意的發(fā)生概率變動的處理是相當于下述3)的發(fā)生概率生成處理，所以在此進行說明。
2)二進位化處理(步驟ST2)文脈模型是將編碼對象數(shù)據(jù)在二進位化部29進行二進位序列化，而根據(jù)二進位序列的各bin(二進位位置)來決定。二進位化的規(guī)則是根據(jù)各編碼數(shù)據(jù)的所取得的值的大致分布，來變換成可變長的二進位序列。二進位化也可以仍舊通過將原本取得n進位的編碼對象數(shù)據(jù)進行算術(shù)編碼，并通過以bin為單位進行編碼，因為可削減概率數(shù)直線分割數(shù)，所以可簡化運算。因此，具有可使文脈模型瘦身的優(yōu)點。
3)發(fā)生概率生成處理(步驟ST3)在上述1)、2)的處理程序中，多值編碼對象數(shù)據(jù)的二進位化、及適用各bin的文脈模型的設(shè)定已經(jīng)完畢，準備編碼。因為各文脈模型含有對0/1的各個發(fā)生概率的變動，發(fā)生概率生成部30參考在步驟ST1所決定的文脈模型來執(zhí)行在各bin中的0/1發(fā)生概率的生成處理。
圖8是顯示做為發(fā)生概率選擇的評價值ek(C)的一例，發(fā)生概率生成部30決定如圖8的ek(C)所示的做為發(fā)生概率選擇的評價值，并根據(jù)此，從所參考的文脈模型的選擇分支之中，來決定將哪一個發(fā)生概率變動使用于現(xiàn)在的編碼。
4)編碼處理(步驟ST3～ST7)因為通過3)，可得到算術(shù)編碼處理程序所需要的概率數(shù)直線上的0/1各值的發(fā)生概率，所以根據(jù)在現(xiàn)有例所舉的處理程序而在編碼部31來執(zhí)行算術(shù)編碼(步驟ST4)。
而且，實際的編碼值(0或1)32是被反饋至發(fā)生概率生成部30，并為了更新所使用的文脈模型的發(fā)生概率變動部分而計算0/1產(chǎn)生頻度(步驟ST5)。
例如，在以使用某特定的文脈模型內(nèi)的發(fā)生概率變動而執(zhí)行100個bin的編碼處理的時刻，在該發(fā)生概率變動中的0/1的發(fā)生概率分別是0.25、0.75。在此，只要一使用相同的發(fā)生概率變動而編碼1，則1的出現(xiàn)頻度就被更新，而0/1的發(fā)生概率變化成0.247、0.752。通過該機制，而成為可執(zhí)行適應(yīng)于實際的發(fā)生概率的有效率的編碼。
而且，新的在編碼部31所生成的編碼值(0或1)32的算術(shù)碼33是被傳送至傳輸單位生成部35，如下述6)的所述那樣地，做為以構(gòu)成傳輸單位的數(shù)據(jù)而進行復(fù)用(步驟ST6)。
而且，對1個編碼對象數(shù)據(jù)的二進位序列bin整體來判斷編碼處理是否結(jié)束(步驟ST7)，若尚未結(jié)束，則返回步驟ST3，而執(zhí)行在各bin中的發(fā)生概率的生成處理以下的處理。另一方面，若為結(jié)束，則進一步轉(zhuǎn)移至其次所說明的傳輸單位生成處理。
5)傳輸單位生成處理(步驟ST8～ST9)雖然算術(shù)編碼是將多個編碼對象數(shù)據(jù)的序列進行變換至1個字碼，但因為視頻圖像信號是執(zhí)行在幀間的運動預(yù)測，或執(zhí)行在幀單位的顯示，所以需要將幀做為單位而生成解碼圖像來更新幀存儲器內(nèi)部。因而，需要在被算術(shù)編碼的壓縮數(shù)據(jù)上能夠明確地判斷所謂幀的單位的間隙，進而，從與聲音·聲頻等的其他的媒體的復(fù)用、及包傳輸?shù)鹊哪康膩砜?，也需要以幀?nèi)的較細的單位來區(qū)分壓縮數(shù)據(jù)而進行傳輸。以此例而言，一般可舉出片段構(gòu)造、即將多個微塊依后掃描順序進行群組化(grouping)的單位。
圖9是將片段構(gòu)造進行說明的說明圖。
點線所圍起來的矩形相當于微塊。一般上片段構(gòu)造是做為解碼時的再同步的單位而被處理。做為極端的例子，為將片段數(shù)據(jù)照常映射成IP傳輸用的包裝載。在視頻圖像等不太允許傳輸延遲的實時媒體的IP傳輸上，大多使用RTP(Real time Transport Protocol)。大多情況是RTP包將時間標記提供標頭部分，而在裝載部分映射視頻圖像的片段數(shù)據(jù)并被傳輸。例如，在Kikuchi及其他人的在“RTP PayloadFormat for MPEG-4 Audio/Visual Streams”，RFC 3016中，規(guī)定有將MPEG-4視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)以MPEG-4的片段(視頻圖像包)的單位進行映射成RTP裝載的方法。
因為RTP是做為UDP包而被傳輸，所以一般無再發(fā)送控制，而在發(fā)生包遺失的場合時，會有片段數(shù)據(jù)為無法完整送達解碼裝置的情形。假如，其后的片段數(shù)據(jù)若要執(zhí)行依存于該被廢棄的片段的信息的編碼，則即使其假定已正常地送達解碼裝置也無法做正常解碼。
因此，任意的片段都需要從其開頭無關(guān)于任何的依存關(guān)系地可正常地來解碼。例如，一般而言，碰到執(zhí)行Slice5的編碼，不要執(zhí)行利用位于其上部的Slice3和位于左的Slice4的微塊群的信息的編碼。
另一方面，在使算術(shù)編碼的效率得以提高上，最好是基于周邊的狀況而使之適應(yīng)符號的發(fā)生概率，或繼續(xù)保持概率數(shù)直線的分割處理程序。例如，為了將Slice5完全獨立于Slice4來編碼，在Slice4的最終微塊的算術(shù)編碼結(jié)束的時刻，無法保持可表現(xiàn)在算術(shù)編碼中的字碼的寄存器值，而在Slice5成為將復(fù)位寄存器于初始狀態(tài)后的編碼進行再開。因此，無法利用存在于Slice4的結(jié)尾與Slice5的開頭之間的相關(guān)，而招致編碼效率的降低?？傊话阍O(shè)計成提高以編碼效率的降低做為犧牲，對起因于傳輸錯誤等的片段數(shù)據(jù)的無法預(yù)期的遺失的耐遺失性。
在該實施形態(tài)一的傳輸單位生成部35中，提供的是提高該設(shè)計的適應(yīng)性的方法以及裝置。即，在依據(jù)傳輸錯誤等的片段數(shù)據(jù)的遺失的概率極為低的情形下，不實施恒常切斷關(guān)于算術(shù)編碼的片段間的依存關(guān)系，而可積極地加以利用。
在一方面，在片段數(shù)據(jù)的遺失的可能性為很高的場合時，可切斷片段間的依存關(guān)系，而適應(yīng)性地來控制在傳輸單位的編碼效率。
總之，在該實施形態(tài)一中的傳輸單位生成部35上，作為視頻圖像編碼裝置內(nèi)部的控制信號，而以區(qū)分傳輸單位的時序而接收傳輸單位指示信號36，并基于該傳輸單位指示信號36所輸入的時序，區(qū)分從編碼部31所輸入的算術(shù)碼33的字碼而生成傳輸單位的數(shù)據(jù)。
具體而言，傳輸單位生成部35是將編碼值32的算術(shù)碼33逐次地做為傳輸單位構(gòu)成位進行復(fù)用(步驟ST6)，同時通過上述傳輸單位指示信號36來判斷僅含在傳輸單位內(nèi)所得到的微塊的部分的數(shù)據(jù)的編碼是否結(jié)束(步驟ST8)，在判斷傳輸單位內(nèi)的所有的編碼未結(jié)束的場合時，返回步驟ST1，并執(zhí)行文脈模型決定以下的處理。
相反，在判斷傳輸單位內(nèi)的所有的編碼結(jié)束的場合時，傳輸單位生成部35做為次一傳輸單位數(shù)據(jù)的標頭信息而附加以下的2個信息(步驟ST9)。
1.在次一傳輸單位，來附加概率數(shù)直線分割狀況、即顯示是否復(fù)位可表示做為字碼表現(xiàn)的算術(shù)編碼處理程序的寄存器值的“寄存器復(fù)位標志”。還有，在最初被生成的傳輸單位上，該寄存器復(fù)位標志恒恒常指示<進行復(fù)位>來加以設(shè)定。
2.僅于上述1.的寄存器復(fù)位標志為顯示<不進行復(fù)位>的場合時，做為使用于次一傳輸單位的算術(shù)編碼及解碼的開始時的寄存器值，而附加做為在其時刻的寄存器值的“初始寄存器值”。還有，該初始寄存器值如圖5所示那樣地，為從編碼部31來輸入至傳輸單位生成部35的初始寄存器值34。
圖10是顯示由算術(shù)編碼部6所生成的位數(shù)據(jù)流的一例的說明圖。
如圖10所示那樣地，在每一片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)、及做為各片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)的標頭的片段標頭(在附圖中簡稱為片頭)數(shù)據(jù)除了片段開始碼之外，設(shè)置上述1.的寄存器復(fù)位標志；及初始寄存器值，該值僅于上述1.的寄存器復(fù)位標志顯示為<不進行復(fù)位>的場合時進行復(fù)用。
如上所述，若依據(jù)2個附加信息，則即使于剛好前面的片段為有遺失的場合時，通過使用含于自身的片段標頭數(shù)據(jù)的寄存器復(fù)位標志、及做為初始寄存器值的寄存器初始化的值，而成為即使在片段間也可執(zhí)行保持算術(shù)字碼的連續(xù)性的編碼，而得以保持編碼效率。
還有，在圖10中，雖然片段標頭數(shù)據(jù)與片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)為在同一數(shù)據(jù)流上被復(fù)用，但如圖11所示那樣地，片段標頭數(shù)據(jù)是以另外的數(shù)據(jù)流的形態(tài)而以離線被傳輸，在片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)也可以附加上對應(yīng)的片段標頭數(shù)據(jù)的ID信息來加以構(gòu)成。在同圖，是顯示將數(shù)據(jù)流根據(jù)IP協(xié)定來傳輸?shù)睦?，并顯示將標頭數(shù)據(jù)部分以可靠性較高的TCP/IP來傳輸，而將視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)部分以低延遲的RTP/UDP/IP來傳輸?shù)睦Ｈ粢罁?jù)圖11的構(gòu)成所根據(jù)的標頭、及傳輸單位的分離傳輸形式，則以RTP/UDP/IP來傳輸?shù)臄?shù)據(jù)未必被分割成所謂片段的數(shù)據(jù)單位也可。
在片段中，基本上而言，雖需要將與近旁區(qū)域的視頻圖像信號的依存關(guān)系(文脈模型)全部進行復(fù)位，以在該片段可單獨地再開解碼，但此是會招致視頻圖像編碼效率的降低。
如圖11所示那樣地，若可以TCP/IP來傳輸初始寄存器狀態(tài)，則視頻圖像信號自體是一面利用幀內(nèi)的每一文脈模型一面執(zhí)行編碼，而在執(zhí)行RTP包化的階段也可分割被算術(shù)編碼過的數(shù)據(jù)來加以傳輸。因而，若依據(jù)該結(jié)構(gòu)，則因為算術(shù)編碼處理程序不依據(jù)線路的狀況即可穩(wěn)定地獲得，所以可將執(zhí)行不受片段構(gòu)造限制的編碼的位數(shù)據(jù)流以保持較高的耐錯誤性來加以傳輸。
另外，如圖12所示那樣地，也可將是否使用寄存器復(fù)位標志與初始寄存器值的語法以可顯示在更上位的層來加以構(gòu)成。在圖12中，是顯示在以從多個視頻圖像幀所構(gòu)成的視頻圖像順序的單位而被給予的標頭信息上，復(fù)用可表示是否使用寄存器復(fù)位標志與初始寄存器值的語法的寄存器復(fù)位控制標志的例。
例如，在判斷線路的品質(zhì)變壞，而通過視頻圖像順序來執(zhí)行寄存器復(fù)位方為可進行穩(wěn)定的視頻圖像傳輸?shù)膱龊蠒r，將寄存器復(fù)位控制標志設(shè)定成表示<通過視頻圖像順序，而在片段的開頭恒常使寄存器復(fù)位>的值。此時，對于成為在片段的單位上的復(fù)用化對象的寄存器復(fù)位標志和初始寄存器值在片段級別的復(fù)用變?yōu)椴恍枰?br> 因此，在如某特定的傳輸條件(線路的錯誤率等)為繼續(xù)的場合時，若可以視頻圖像順序的單位來控制寄存器復(fù)位，則可降低以片段為單位來傳輸?shù)拈_銷信息。不用說，寄存器復(fù)位控制標志也可以第N幀、第N+1幀等來表示，來附加視頻圖像順序中的任意的視頻圖像幀的標頭信息。
圖13是顯示圖4的算術(shù)解碼部27的內(nèi)部構(gòu)成的構(gòu)成圖。
視頻圖像解碼裝置的算術(shù)解碼部27含有傳輸單位解碼初始化部37，在每一接收的傳輸單位，基于被含于標頭的關(guān)于算術(shù)編碼處理程序的附加信息，來執(zhí)行算術(shù)解碼處理的初始化；文脈模型決定部28，基于算術(shù)解碼的處理程序來特定運動向量5、編碼模型信息13、空間預(yù)測模型14、及正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17等的解碼對象數(shù)據(jù)的形態(tài)，而決定分別與視頻圖像編碼裝置來共通定義的文脈模型；二進位化部29，生成基于解碼對象數(shù)據(jù)的形態(tài)而決定的二進位化規(guī)則；發(fā)生概率生成部30，根據(jù)二進位化規(guī)則與文脈模型，而提供各個bin(0或1)的發(fā)生概率；及解碼部38，基于所生成的發(fā)生概率而執(zhí)行算術(shù)解碼，而從其結(jié)果所得的二進位序列與上述二進位化規(guī)則來解碼運動向量5、編碼模型信息13、空間預(yù)測模型14、及正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)17等的數(shù)據(jù)。
圖14是顯示圖13的算術(shù)解碼部27的處理內(nèi)容的流程圖。
6)傳輸單位解碼初始化處理(步驟ST10)如圖10所示那樣地，基于寄存器復(fù)位標志及初始寄存器值34，執(zhí)行在解碼部38中的算術(shù)解碼開始狀態(tài)的初始化(步驟ST10)。寄存器復(fù)位標志，表示以每一片段等的傳輸單位來復(fù)用，而顯示算術(shù)編碼處理程序的寄存器值有無復(fù)位；而在復(fù)位寄存器值的場合時，初始寄存器值34不被使用。
7)文脈模型決定處理、二進位化處理、發(fā)生概率生成處理雖然這些處理程序是分別由圖13所示的文脈模型決定部28、二進位化部29、及發(fā)生概率生成部30所執(zhí)行，但因為與在視頻圖像編碼裝置側(cè)的處理程序1)～3)所示的文脈模型決定處理ST1、二進位化處理ST2、及發(fā)生概率生成處理ST3相同，所以分別提供相同的步驟號碼，而省略這些說明。
8)算術(shù)解碼處理(步驟ST11)因為從此處起將要做解碼的bin的發(fā)生概率已經(jīng)由至7)為止的處理程序確定，所以在解碼部38中，根據(jù)現(xiàn)有例所示的算術(shù)解碼處理的程序，而復(fù)原bin的值(步驟ST11)，并且與視頻圖像編碼裝置側(cè)的處理一樣地來計數(shù)0/1產(chǎn)生頻度而更新bin的發(fā)生概率(步驟ST5)，判斷通過與由二進位化規(guī)則所定的二進位序列圖形相比較而解碼的bin的值是否為確定(步驟ST12)。
若與由二進位化規(guī)則所定的二進位序列圖形相比較而解碼的bin的值為不確定，則再度執(zhí)行在步驟ST3的各bin中的0/1發(fā)生概率生成處理以下的處理(步驟ST3、ST11、ST5、ST12)。
在一方面，在與由二進位化規(guī)則所定的二進位序列圖形吻合的確認而解碼的各bin的值為已確定的場合時，將吻合的圖形所指示的數(shù)據(jù)值做為解碼數(shù)據(jù)值進行輸出，若對片段等的傳輸單位全部尚未解碼完畢(步驟ST13)，則為了對所有傳輸單位進行解碼，需反復(fù)執(zhí)行步驟ST1的文脈模型決定處理以下的處理。
以上很顯明看出，若依據(jù)該實施形態(tài)一，因為在以片段等的較細的傳輸單位進行區(qū)分而傳輸視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)之際，附加可表示做為片段標頭數(shù)據(jù)而顯示算術(shù)編碼處理程序的寄存器值有無復(fù)位的寄存器復(fù)位標志、及初始寄存器值34，所以可不切斷算術(shù)編碼的編碼處理程序的連續(xù)性來執(zhí)行編碼，而成為一面可提高對傳輸錯誤的耐錯誤性一面可保持編碼效率，使其解碼變?yōu)榭尚小?br> 還有，在該實施形態(tài)一中，雖然做為傳輸單位而設(shè)想了片段構(gòu)造，但即使將視頻圖像幀做為傳輸單位也可適用本發(fā)明。
實施形態(tài)二、在該實施形態(tài)二中，就算術(shù)編碼部6及算術(shù)解碼部27的另外形態(tài)進行敘述。在該實施形態(tài)二中，其特征在于不僅表示算術(shù)編碼處理程序的字碼的狀態(tài)的寄存器值，對文脈模型內(nèi)的發(fā)生概率變動的學習狀態(tài)、即對依據(jù)在發(fā)生概率生成部30的bin的發(fā)生概率更新處理而來的文脈模型內(nèi)的發(fā)生概率變動的學習狀態(tài)也復(fù)用于片段標頭。
例如，在上述實施形態(tài)一中所說明的圖8，例如為了使塊C的算術(shù)編碼的效率得以提高，而將該塊C的例如位于上部的塊B的運動向量的信息做為發(fā)生概率變動決定來使用。因而，例如假設(shè)塊C與塊B位于不同的片段，則需要禁止將塊B的信息使用在發(fā)生概率決定處理程序。
此種情形意味著依據(jù)文脈模型而來的發(fā)生概率適應(yīng)化的編碼效率會降低。
因此，在該實施形態(tài)二中，因為提供使該設(shè)計的適應(yīng)性得以提高的方法及裝置，所以在依據(jù)傳輸錯誤等的片段數(shù)據(jù)的遺失的概率極為低的情形下，可不恒常切斷相關(guān)于算術(shù)編碼的片段間的依存關(guān)系，而可積極地進行利用，另外在片段數(shù)據(jù)的遺失的可能性很高的場合，可切斷片段間的依存關(guān)系，而可以適應(yīng)地控制傳輸單位的編碼效率。
圖15是顯示在實施形態(tài)二的算術(shù)編碼部6的內(nèi)部構(gòu)成的構(gòu)成圖。
在該實施形態(tài)二的算術(shù)編碼部6與圖5所示的上述實施形態(tài)一的算術(shù)編碼部6不同之處僅在于發(fā)生概率生成部30將被做為復(fù)用至片段標頭的對象的文脈模型的狀態(tài)39交給傳輸單位生成部35。
圖16是顯示圖15的算術(shù)編碼部6的處理內(nèi)容的流程圖。
與在上述實施形態(tài)一的圖6的流程圖相比較很明顯，與其不同點是在步驟ST3的各bin中的0/1發(fā)生概率生成處理的文脈模型狀態(tài)39、即對依據(jù)在發(fā)生概率生成部30的bin的發(fā)生概率更新處理而來的文脈模型內(nèi)的發(fā)生概率變動的學習狀態(tài)39也與步驟ST4的二進位算術(shù)編碼處理的寄存器值同樣地，僅為在步驟ST9的傳輸單位生成部35中的次傳輸單位的標頭構(gòu)成處理上復(fù)用于片段標頭的點而已。
圖17是說明文脈模型的學習狀態(tài)的說明圖。使用圖17，來說明關(guān)于文脈模型的狀態(tài)39的意義。
圖17是在第k號傳輸單位內(nèi)有n個微塊的情形，并對各微塊來定義僅1度被使用的文脈模型ctx，并表示對各微塊ctx的發(fā)生概率發(fā)生變動的情形。
所謂文脈模型的狀態(tài)39繼續(xù)至次一傳輸單位，意味著如該圖17所示那樣地，第k號傳輸單位的最終狀態(tài)ctxk(n-1)為在第k+1號傳輸單位的ctx的初始狀態(tài)、即在ctxk+1(n-1)＝0、1、2的0、1的發(fā)生概率po、p1與在ctxk(n-1)＝0、1、2的值0、1的發(fā)生概率po、p相等。因此，在傳輸單位生成部35中，顯示ctxk(n-1)的狀態(tài)的數(shù)據(jù)做為在第k+1號傳輸單位的標頭信息的一部分而被傳輸。
圖18是顯示由實施形態(tài)二的算術(shù)編碼部6所生成的位數(shù)據(jù)流的一例的說明圖。
在該實施形態(tài)二中，在每一片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)的片段標頭數(shù)據(jù)來附加與圖10所示的實施形態(tài)一同樣的片段開始碼、寄存器復(fù)位標志、及初始寄存器值，還有剛好前面的片段的文脈模型狀態(tài)的信息。
但是，在該實施形態(tài)二中，不僅使寄存器復(fù)位標志含有初始寄存器值有無復(fù)用，也含有文脈模型狀態(tài)數(shù)據(jù)有無復(fù)用。
還有，做為表示文脈模型狀態(tài)數(shù)據(jù)有無復(fù)用的信息不用說，不僅可設(shè)置寄存器復(fù)位標志，也可設(shè)置別的標志來加以構(gòu)成。
而且，雖然即使為上述實施形態(tài)一也可加以說明，但在圖18中，雖然片段標頭數(shù)據(jù)與片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)在同一數(shù)據(jù)流上被復(fù)用，但片段標頭是以別的數(shù)據(jù)流的形在線上被傳輸，而在壓縮數(shù)據(jù)也可以附上對應(yīng)的片段標頭數(shù)據(jù)的ID信息來加以構(gòu)成。
圖19是顯示實施形態(tài)二的算術(shù)解碼部27的內(nèi)部構(gòu)成的構(gòu)成圖。在該實施形態(tài)二的算術(shù)解碼部27與圖13所示的實施形態(tài)一的算術(shù)解碼部27不同之處，僅在于傳輸單位解碼初始化部37將剛好被片段標頭所復(fù)用之前的片段的文脈模型的狀態(tài)39交給發(fā)生概率生成部30，而成為將文脈模型的狀態(tài)從剛好前面的片段來繼續(xù)的構(gòu)成之點。
圖20是顯示圖19的算術(shù)解碼部27的處理內(nèi)容的流程圖。
與在上述實施形態(tài)一的圖14的流程圖相比較很明顯地可看出，與此不同之點是在步驟ST10的各傳輸單位解碼初始化處理中，從片段標頭所解碼的文脈模型狀態(tài)39參考步驟ST3的處理、即在步驟ST1所決定的文脈模型被輸出至執(zhí)行在各bin的0/1發(fā)生概率的生成處理的處理上，使用于發(fā)生概率生成部30的0/1發(fā)生概率的生成處理之點。
還有，關(guān)于在片段標頭所交給的文脈模型的狀態(tài)，因為文脈模型數(shù)極多的場合時變?yōu)槠螛祟^的開銷，所以也可以選擇對編碼效率的貢獻顯著的文脈模型，將該狀態(tài)進行復(fù)用來加以構(gòu)成。
例如，因為運動向量和正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)在全符號量中所占的比例較多，所以可考慮僅對于該等文脈模型的狀態(tài)來加以繼續(xù)的構(gòu)成等。而且，可將繼續(xù)狀態(tài)的文脈模型的種別明示地復(fù)用于位數(shù)據(jù)流來構(gòu)成，也可以根據(jù)視頻圖像的局部的狀況而選擇性地只對于重要的文脈模型來執(zhí)行狀態(tài)繼續(xù)。
從以上很明顯看出，若依據(jù)該實施形態(tài)二，在區(qū)分成較細的傳輸單位來傳輸視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)之際，因為可附加做為片段標頭數(shù)據(jù)而表示顯示算術(shù)編碼處理程序的寄存器值有無復(fù)位的寄存器復(fù)位標志；初始寄存器值34；及表示剛好前面的片段的文脈模型狀態(tài)的信息，而可不必切斷算術(shù)編碼的編碼處理程序的連續(xù)性而執(zhí)行編碼，而成為可一面提高對傳輸錯誤的耐錯誤性并一面保持編碼效率。
還有，雖然在該實施形態(tài)二中，做為傳輸單位而設(shè)想了片段構(gòu)造，但即使將視頻圖像幀做為傳輸單位也可適用本發(fā)明。
特別是，在該實施形態(tài)二中，因為附加表示剛好前面的片段的文脈模型狀態(tài)的信息，所以例如，在圖8即使使位于塊C、及與該塊C剛好前面的塊B成為不同的片段，也可以塊C的發(fā)生概率決定處理程序來利用塊B的文脈模型狀態(tài)，可使依據(jù)文脈模型而來的發(fā)生概率適應(yīng)化的編碼效率得以提高?？傊罁?jù)傳輸錯誤等，在片段數(shù)據(jù)的遺失的概率極為低的情況下，可不必恒常地切斷關(guān)于算術(shù)編碼的片段間的依存關(guān)系，至剛好前面片段的文脈模型狀態(tài)為止也可積極地加以利用，另外，在片段數(shù)據(jù)的遺失的可能性很高的場合時，剛好前面片段的文脈模型狀態(tài)不予利用，切斷片段間的依存關(guān)系，成為可適應(yīng)性地來控制傳輸單位的編碼效率。
還有，在該實施形態(tài)二的場合時，雖然說明過如圖18所示的位數(shù)據(jù)流語法那樣地，在每一片段數(shù)據(jù)，與上述實施形態(tài)一的寄存器復(fù)位標志及初始寄存器值的附加并列地，將表示剛好前面片段的各數(shù)據(jù)的文脈模型狀態(tài)的信息做為片段標頭數(shù)據(jù)而進行附加，但上述實施形態(tài)一的寄存器復(fù)位標志及初始寄存器值是不予附加而省略掉，而也可將僅表示剛好前面片段的各數(shù)據(jù)的文脈模型狀態(tài)的信息做為片段標頭數(shù)據(jù)進行附加，而且，與是否與上述實施形態(tài)一的寄存器復(fù)位標志及初始寄存器值的附加并列來設(shè)置無關(guān)，不用說即使附加表示該文脈模型狀態(tài)復(fù)位標志為OFF、即附加僅在不做復(fù)位的場合時表示剛好前面片段的各數(shù)據(jù)的文脈模型狀態(tài)的信息來設(shè)置文脈模型狀態(tài)復(fù)位標志(以參考圖21)，而使之利用于解碼時也可。
實施形態(tài)三在該實施形態(tài)三中，對將傳輸單位以被編碼的數(shù)據(jù)的形態(tài)另外地進行群組化的數(shù)據(jù)區(qū)分形式而構(gòu)成的例來加以敘述。
例如，以公開在Joint Video Team(JVT)of ISO/IEC MPEG andITU-T VCEG中所研討的視頻圖像編碼方式設(shè)計書草稿Working DraftNumber2，Revision3，JVT-B118r3的數(shù)據(jù)區(qū)分法做為例子，以顯示如圖9所示的片段構(gòu)造為單位，將特定的形態(tài)的數(shù)據(jù)進行群組化而被構(gòu)成的數(shù)據(jù)單位以片段數(shù)據(jù)的形來傳輸僅存在于其內(nèi)部的微塊數(shù)部分的方式。做為以群組化而構(gòu)成的數(shù)據(jù)單位而成的片段數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)形態(tài)，例如有以下所示的0～7的數(shù)據(jù)形態(tài)。
0 TYPE_HEADER 圖像(幀)或片段標頭1 TYPE_MBHEADER 微塊標頭信息(編碼模型信息等)2 TYPE_MVD 運動向量3 TYPE_CBP CBP (微塊內(nèi)的有效正交變換系數(shù)分布)4 TYPE-2x2DC正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)(1)5 TYPE_COEFF_Y 正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)(2)6 TYPE_COEFF_C 正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)(3)7 TYPE_EOS 數(shù)據(jù)流結(jié)束識別信息例如，在數(shù)據(jù)形態(tài)2的TYPE_MVD的片段中，是僅將收集其內(nèi)部的微塊數(shù)部分、及運動向量信息的數(shù)據(jù)做為片段數(shù)據(jù)進行傳輸。
因而，在接于第k號片段的TYPE_MVD的數(shù)據(jù)后，而解碼第k+1號片段的TYPE_MVD數(shù)據(jù)的場合時，若僅將關(guān)于在第k號片段末尾的運動向量的文脈模型的狀態(tài)預(yù)先復(fù)用于做為送出第k+1號片段的TYPE_MVD數(shù)據(jù)的片段的標頭，則可繼續(xù)用于運動向量的算術(shù)編碼的文脈模型學習狀態(tài)。
圖21是顯示由實施形態(tài)三的算術(shù)編碼部6所生成的位數(shù)據(jù)流的一例的說明圖。在圖21中，例如，在將成為數(shù)據(jù)形態(tài)2的TYPE_MVD的片段的情形的運動向量做為片段數(shù)據(jù)進行復(fù)用的場合時，在其片段標頭中，附加片段開始碼和表示TYPE_MVD的數(shù)據(jù)形態(tài)ID、文脈模型狀態(tài)復(fù)位標志、及表示剛好前面片段的運動向量用文脈模型狀態(tài)的信息。
而且，例如，在僅將數(shù)據(jù)形態(tài)5的TYPE_COEFF_Y的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)(2)的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)(2)做為片段數(shù)據(jù)進行復(fù)用的場合時，是在其片段標頭中，附加片段開始碼和表示TYPE_COEFF_Y的數(shù)據(jù)形態(tài)ID、文脈模型狀態(tài)復(fù)位標志、及表示剛好前面片段的正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)用文脈模型狀態(tài)的信息。
還有，在同圖中，雖然片段標頭數(shù)據(jù)與壓縮數(shù)據(jù)被復(fù)用于同一數(shù)據(jù)流上，但片斷標頭是以另外的數(shù)據(jù)流的形式而在線被傳輸，在壓縮數(shù)據(jù)，也可附上對應(yīng)的片段標頭數(shù)據(jù)的ID信息來加以構(gòu)成。
而且，在該實施形態(tài)三的算術(shù)編碼部6是在圖15的構(gòu)成中，傳輸單位生成部35根據(jù)上述數(shù)據(jù)區(qū)分法的規(guī)則而執(zhí)行片段內(nèi)的微塊數(shù)據(jù)的再構(gòu)成，也可以將表示各數(shù)據(jù)形態(tài)的種別的ID信息、及對應(yīng)各數(shù)據(jù)形態(tài)的文脈模型的學習狀態(tài)進行復(fù)用而構(gòu)成。
而且，在該實施形態(tài)三中的算術(shù)解碼部27，在圖19的構(gòu)成中，傳輸單位解碼初始化部37通過將復(fù)用于片段標頭的數(shù)據(jù)形態(tài)種別ID通知至文脈模型決定部28，而決定所使用的文脈模型，且通過將文脈模型學習狀態(tài)通知至發(fā)生概率生成部30，而在片段間予繼續(xù)文脈模型的學習狀態(tài)39，來執(zhí)行算術(shù)解碼也可以。
以上很明顯地看出，若依據(jù)該實施形態(tài)三，則即使在將視頻圖像信號分割成以既定的數(shù)據(jù)形態(tài)來群組化的傳輸單位而執(zhí)行壓縮編碼的場合時，在將屬于該傳輸單位的視頻圖像信號進行算術(shù)編碼之際，因為不將以在前的既定的數(shù)據(jù)形態(tài)來群組化的傳輸單位的符號發(fā)生概率學習狀態(tài)復(fù)位而繼續(xù)編碼，所以即使以既定的數(shù)據(jù)形態(tài)來群組化的場合，也可一邊確保耐錯誤性，一邊來實施提高算術(shù)編碼的編碼效率的編碼。
還有，在該實施形態(tài)三中，雖然做為傳輸單位而例舉了每一片段構(gòu)造的數(shù)據(jù)形態(tài)種別，但即使換成視頻圖像幀單位的每一數(shù)據(jù)形態(tài)種別的傳輸也可來適用本發(fā)明。
而且，圖21所示的實施形態(tài)三說明了位數(shù)據(jù)流語法之一例的場合，在每一數(shù)據(jù)形態(tài)的每一片段數(shù)據(jù)中，附加文脈模型狀態(tài)復(fù)位標志、及該標志為表示OFF時的剛好前面片段的各數(shù)據(jù)的文脈模型狀態(tài)的信息做為片段標頭數(shù)據(jù)，但與圖18所示的實施形態(tài)二的位數(shù)據(jù)流語法的一例的場合同樣，在每一數(shù)據(jù)形態(tài)的片段數(shù)據(jù)中，也可與寄存器復(fù)位標志及初始寄存器值的附加為并列地，將文脈模型狀態(tài)復(fù)位標志、及其標志表示OFF時的剛好前面片段的各數(shù)據(jù)的文脈模型狀態(tài)的信息做為片段標頭數(shù)據(jù)進行附加，而且，與是否與寄存器復(fù)位標志及初始寄存器值的附加并列地進行設(shè)置無關(guān)，不用說也可省略文脈模型狀態(tài)復(fù)位標志，而恒常地附加表示剛好前面片段的各數(shù)據(jù)的文脈模型狀態(tài)的信息而使之用于解碼時也可以。
而且，雖然在以上的實施形態(tài)一～三中，做為數(shù)字信號，例舉了視頻圖像數(shù)據(jù)為一例進行了說明，但在本發(fā)明中，不限于此，不僅視頻圖像數(shù)據(jù)的數(shù)字信號，就連聲音的數(shù)字信號、及靜止圖像的數(shù)字信號，進而文本的數(shù)字信號、及任意地組合這些信號的多媒體的數(shù)字信號也可適用。
而且，雖然在以上的實施形態(tài)一、二中，做為數(shù)字信號的傳輸單位而舉出了片段、在實施形態(tài)三中，舉出了在片段內(nèi)除了數(shù)據(jù)的形態(tài)以外及區(qū)分了數(shù)據(jù)形態(tài)等的既定傳輸單位為一例進行了說明，但在本發(fā)明中，不限于此，也可將多個片段收集而構(gòu)成的1圖像(picture)、即1視頻圖像幀單位做為既定傳輸單位也可以，而且設(shè)想對通信以外的儲存系統(tǒng)等的使用，不用說不只是既定的傳輸單位，連既定的儲存單位也是可以的。
如以上所述，有關(guān)本發(fā)明的數(shù)字信號編碼裝置等適用于在壓縮視頻圖像信號而傳輸之際，需要確保耐錯誤性，同時提高算術(shù)編碼的編碼效率的場合。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字信號編碼裝置，將數(shù)字信號以既定單位進行分割而執(zhí)行壓縮編碼，其特征在于包括算術(shù)編碼部，以算術(shù)編碼來壓縮既定單位的數(shù)字信號，而相當算術(shù)編碼部是將表現(xiàn)在某傳輸單位的編碼為完畢的時刻的算術(shù)編碼狀態(tài)的信息，作為次一傳輸單位的數(shù)據(jù)的一部分進行復(fù)用。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號編碼裝置，其中，上述算術(shù)編碼部是將既定單位的數(shù)字信號以基于與含于1個或多個相鄰接的傳輸單位的信號間的依存關(guān)系，來決定編碼符號的發(fā)生概率而執(zhí)行算術(shù)編碼。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字信號編碼裝置，其中，上述算術(shù)編碼部是以計數(shù)被編碼的符號的出現(xiàn)頻度來學習上述發(fā)生概率。
4.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號編碼裝置，其中，所謂上述表現(xiàn)算術(shù)編碼狀態(tài)的信息是指寄存器復(fù)位標志，表示以顯示算術(shù)編碼處理程序的寄存器值的復(fù)位的有無；及初始寄存器值，僅于不復(fù)位寄存器值的場合時進行附加。
5.一種數(shù)字信號編碼裝置，將數(shù)字信號以既定單位進行分割而執(zhí)行壓縮編碼，其特征在于包括算術(shù)編碼部，以算術(shù)編碼來壓縮既定單位的數(shù)字信號，而相當算術(shù)編碼部是將既定單位的數(shù)字信號以基于與含于1個或多個相鄰接的傳輸單位的信號間的依存關(guān)系，來決定編碼符號的發(fā)生概率，同時以計數(shù)被編碼的符號的出現(xiàn)頻度來學習上述發(fā)生概率，并將表現(xiàn)在某傳輸單位的編碼為完畢的時刻的發(fā)生概率學習狀態(tài)的信息，作為次一傳輸單位的數(shù)據(jù)的一部分進行復(fù)用。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字信號編碼裝置，其中，所謂表現(xiàn)發(fā)生概率學習狀態(tài)的信息是表示將與形成編碼符號的發(fā)生概率的變動原因的其他信息的依存關(guān)系進行模型化的文脈模型狀態(tài)的信息。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號編碼裝置，其中，上述數(shù)字信號是視頻圖像信號，而上述傳輸單位是由視頻圖像幀內(nèi)的1個至多個微塊所構(gòu)成的片段。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號編碼裝置，其中，上述數(shù)字信號是視頻圖像信號，而上述傳輸單位是根據(jù)含于上述片段內(nèi)的編碼數(shù)據(jù)的種別而被再構(gòu)成的編碼數(shù)據(jù)單位。
9.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號編碼裝置，其中，上述數(shù)字信號是視頻圖像信號，而上述傳輸單位是視頻圖像幀。
10.一種數(shù)字信號解碼裝置，將被壓縮編碼的數(shù)字信號以既定單位進行接收而執(zhí)行解碼，其特征在于包括算術(shù)解碼部，將既定單位的壓縮數(shù)字信號以基于算術(shù)編碼的程序進行解碼，而該算術(shù)解碼部是在某傳輸單位的解碼開始時，以基于表現(xiàn)做為該傳輸單位數(shù)據(jù)的一部分而被復(fù)用的算術(shù)編碼狀態(tài)的信息，來執(zhí)行解碼動作的初始化。
11.如權(quán)利要求10所述的數(shù)字信號解碼裝置，其中，上述算術(shù)解碼部是在解碼既定單位的壓縮數(shù)字信號之際，基于與包含于1個或多個相鄰接的傳輸單位的信號間的依存關(guān)系，來決定解碼符號的發(fā)生概率而執(zhí)行解碼。
12.如權(quán)利要求10所述的數(shù)字信號解碼裝置，其中，上述算術(shù)解碼部是以計數(shù)被解碼的符號的出現(xiàn)頻度來學習上述發(fā)生概率。
13.一種數(shù)字信號解碼裝置，將被壓縮編碼的數(shù)字信號以既定單位進行接收而執(zhí)行解碼，其特征在于包括算術(shù)解碼部，將既定單位的壓縮數(shù)字信號以基于算術(shù)編碼的程序進行解碼，而該算術(shù)解碼部是在某傳輸單位的解碼開始時，以基于表現(xiàn)做為該傳輸單位數(shù)據(jù)的一部分而被復(fù)用的符號發(fā)生概率學習狀態(tài)的信息，而執(zhí)行使用在解碼該傳輸單位的發(fā)生概率的初始化，同時于解碼既定單位的壓縮數(shù)字信號之際，以基于與含于1個或多個相鄰接的傳輸單位的信號間的依存關(guān)系來決定解碼符號的發(fā)生概率，并以計數(shù)被解碼的符號的出現(xiàn)頻度來學習上述發(fā)生概率而執(zhí)行解碼。
14.如權(quán)利要求10所述的數(shù)字信號解碼裝置，其中，上述數(shù)字信號是視頻圖像信號，而上述傳輸單位是由視頻圖像幀內(nèi)的1個至多個微塊所構(gòu)成的片段。
15.如權(quán)利要求10所述的數(shù)字信號解碼裝置，其中，上述數(shù)字信號是視頻圖像信號，而上述傳輸單位是根據(jù)包含于上述片段內(nèi)的編碼數(shù)據(jù)的種別而被再構(gòu)成的編碼數(shù)據(jù)單位。
16.如權(quán)利要求10所述的數(shù)字信號解碼裝置，其中，上述數(shù)字信號是視頻圖像信號，而上述傳輸單位是視頻圖像幀。
17.一種數(shù)字信號算術(shù)編碼方法，為在將數(shù)字信號以既定單位進行分割而執(zhí)行壓縮編碼之際的數(shù)字信號算術(shù)編碼方法，其特征在于在將既定單位的數(shù)字信號以算術(shù)編碼進行壓縮之際，將表現(xiàn)在某傳輸單位的編碼為完畢的時刻的算術(shù)編碼狀態(tài)的信息，作為次一傳輸單位的數(shù)據(jù)的一部分進行復(fù)用。
18.一種數(shù)字信號算術(shù)編碼方法，為在將數(shù)字信號以既定單位進行分割而執(zhí)行壓縮編碼之際的數(shù)字信號算術(shù)編碼方法，其特征在于在將既定單位的數(shù)字信號以算術(shù)編碼進行壓縮之際，將既定單位的數(shù)字信號以基于與含于1個或多個相鄰接的傳輸單位的信號間的依存關(guān)系，來決定編碼符號的發(fā)生概率，同時以計數(shù)被編碼的符號的出現(xiàn)頻度來學習上述發(fā)生概率，并將表現(xiàn)在某傳輸單位的編碼為完畢的時刻的發(fā)生概率學習狀態(tài)的信息，作為次一傳輸單位的數(shù)據(jù)的一部分進行復(fù)用。
19.一種數(shù)字信號算術(shù)解碼方法，為在將數(shù)字信號以既定單位進行分割而執(zhí)行壓縮編碼之際的數(shù)字信號算術(shù)編碼方法，其特征在于在將既定單位的壓縮數(shù)字信號以基于算術(shù)編碼的程序進行解碼之際，在某傳輸單位的解碼開始時，以基于表現(xiàn)做為該傳輸單位數(shù)據(jù)的一部分而被復(fù)用的算術(shù)編碼狀態(tài)的信息，而執(zhí)行解碼動作的初始化。
20.一種數(shù)字信號算術(shù)解碼方法，為在將數(shù)字信號以既定單位進行分割而執(zhí)行壓縮編碼之際的數(shù)字信號算術(shù)編碼方法，其特征在于在將既定單位的壓縮數(shù)字信號以基于算術(shù)編碼的程序進行解碼之際，在某傳輸單位的解碼開始時，以基于表現(xiàn)做為該傳輸單位數(shù)據(jù)的一部分而被復(fù)用的算術(shù)編碼狀態(tài)的信息，而執(zhí)行使用在解碼該傳輸單位的發(fā)生概率的初始化，同時于解碼既定單位的壓縮數(shù)字信號之際，以基于與含于1個或多個相鄰接的傳輸單位的信號間的依存關(guān)系來決定解碼符號的發(fā)生概率，并以計數(shù)被解碼的符號的出現(xiàn)頻度來學習上述發(fā)生概率而執(zhí)行解碼。
全文摘要
在作為片段構(gòu)造的視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)的片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)的位數(shù)據(jù)流語法中，在每一片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)，作為各片段視頻圖像壓縮數(shù)據(jù)的片段標頭復(fù)用片段開始碼；寄存器復(fù)位標志，在次一傳輸單位表示是否復(fù)位表示算術(shù)編碼處理程序的字碼的狀態(tài)的寄存器值；及初始寄存器值，只在該寄存器復(fù)位標志表示<不執(zhí)行復(fù)位>的場合時，應(yīng)使用做為次一傳輸單位的算術(shù)編碼以及解碼的開始時所使用的寄存器值，就是在該時刻的寄存器值。
文檔編號H04N7/24GK1522497SQ0380051
公開日2004年8月18日 申請日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月25日
發(fā)明者關(guān)口俊一, 久, 山田悅久, 太郎, 淺井光太郎 申請人:三菱電機株式會社