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)：
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在已知的MPEG和ITU-T H. 26x等的國際標(biāo)準(zhǔn)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 + Statistical Modeling = Data Compress part 1 — Arithmetic Coding" , Dr. Dobb，s Journal, February 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"BILL GATES"的信息進(jìn)行算術(shù)編碼。
此時，各個字符的發(fā)生概率是如圖l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[O、 l]的區(qū)間的概率數(shù)直 線上的區(qū)域。
其次，進(jìn)入編碼處理。首先雖執(zhí)行字符"B"的編碼，但此相當(dāng) 于選定概率數(shù)直線上的范圍
。因此，在字符"B"是成為
4對應(yīng)一組值域[O. 2、 0. 3]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[O. 2、
0. 3]而當(dāng)做
區(qū)間，并選定其中的[O. 5、 0. 6]的區(qū)間?？傊?，算
術(shù)編碼的處理程序是相當(dāng)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，"BILL
GATES"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(dāng)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(fù) 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(jìn)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(jìn)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(dāng)?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 始編碼之際，將至此以前為止的符號的發(fā)生概率的學(xué)習(xí)處理程序一度進(jìn)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(xué)習(xí)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(jìn)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(jìn)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)狀態(tài)的信息，作為次一 傳輸單位數(shù)據(jù)的一部分而進(jìn)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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
6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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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。


圖1是顯示將所謂"BILLGATES"的字符進(jìn)4亍算術(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(jìn)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IO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(xué)習(xí)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"i兌明圖。
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。
具體實施例方式
以下，為了更詳細(xì)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16x16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"Video Compression Using Context—Based Adaptive Arithmetic Coding"， International Conference on Image Processing 2001所揭示的事 例來加以i兌明。
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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(dāng)?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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn) 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(jìn)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20進(jìn)行輸出。加法器55是將做 為逆正交變換部19的輸出信號的預(yù)測余差信號與切換部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
9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 —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(jìn)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ll進(jìn)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(dāng)?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ll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(rèn) 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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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《象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《象8、或以空間預(yù)測部10b 而復(fù)原的空間預(yù)測圖像20，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所輸出的預(yù)測余差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(xì)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(jìn)
12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(jìn)位化規(guī)則將n 進(jìn)位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)位數(shù)據(jù)；發(fā)生概率生成部30,提供二進(jìn)位化后 的各個二進(jìn)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(jìn)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(jìn)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-Based Adaptive Arithmetic Coding" ， International Conference on Image Processing 2001所揭示的微塊的運動向量的文樂>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(dāng)于下述3)的發(fā)生概率生成處理，所以在此進(jìn)行說明。
2 ) 二進(jìn)位化處理(步驟ST2 )
文脈模型是將編碼對象數(shù)據(jù)在二進(jìn)位化部29進(jìn)行二進(jìn)位序列 化，而根據(jù)二進(jìn)位序列的各bin (二進(jìn)位位置)來決定。二進(jìn)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(jìn)位序列。二進(jìn)位化也可以仍舊通過將原本取得n進(jìn)位的編碼對象 數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)編碼，并通過以bin為單位進(jìn)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l) 、 2)的處理程序中，多值編碼對象數(shù)據(jù)的二進(jìn)位化、 及適用各bin的文脈模型的設(shè)定已經(jīng)完畢，準(zhǔn)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O. 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l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(jìn)行復(fù)用(步驟ST6)。
而且，對1個編碼對象數(shù)據(jù)的二進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(xì)的單位來區(qū)分壓縮數(shù)據(jù)而進(jìn)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(jìn)行群組化(grouping)的單位。
圖9是將片段構(gòu)造進(jìn)行說明的說明圖。
點線所圍起來的矩形相當(dāng)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(biāo)記提供標(biāo)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 Payload Format 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(jìn)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(dá)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(dá)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的樣i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(jìn)行再開。因此，無法利用存在于Slice 4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?， 一般設(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)。
16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(jìn)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(biāo)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(biāo)志"。還有，在最初被生成的傳輸單位上，該寄存器復(fù)位標(biāo)志 恒恒常指示〈進(jìn)行復(fù)位〉來加以設(shè)定。
2. 僅于上述l.的寄存器復(fù)位標(biāo)志為顯示〈不進(jìn)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IO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(biāo)頭的片段標(biāo)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l.的寄存器復(fù)位標(biāo)志；及初始 寄存器值，該值僅于上述l.的寄存器復(fù)位標(biāo)志顯示為〈不進(jìn)行復(fù)位〉 的場合時進(jìn)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(biāo)頭數(shù)據(jù)的寄存器復(fù)位標(biāo) 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(biāo)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(biāo)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(biāo)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@示將標(biāo)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(biāo)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(jìn)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ll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(biāo)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(biāo)頭信息上，復(fù)用可表示是否使用寄存器復(fù)位標(biāo)志與初始寄存器 值的語法的寄存器復(fù)位控制標(biāo)志的例。
例如，在判斷線路的品質(zhì)變壞，而通過^L頻圖像順序來執(zhí)行寄存 器復(fù)位方為可進(jìn)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(biāo)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(biāo)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(biāo)志也可以第N 幀、第N+l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(biāo)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(biāo)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(jìn)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(jìn)位化規(guī)則；發(fā)生概率生成部30，根據(jù)二進(jìn)位化規(guī)則與文脈模型，而提供各個bin(O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(jìn)位序列與上述二進(jìn)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STIO)
如圖10所示那樣地，基于寄存器復(fù)位標(biāo)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(biāo)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(jìn)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(jìn)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l) ~ 3)所示的文脈模型決定處理ST1、 二進(jìn)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(jìn)位化規(guī)則所定的二進(jìn)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(jìn)位化規(guī)則所定的二進(jìn)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、 STll、 ST5、 ST12)。
在一方面，在與由二進(jìn)位化規(guī)則所定的二進(jìn)位序列圖形吻合的確 認(rèn)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(jìn)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(jìn)行解碼，需反復(fù)執(zhí)行 步驟ST1的文脈才莫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(xì) 的傳輸單位進(jìn)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(biāo)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(biāo)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(jìn)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(xué) 習(xí)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(xué)習(xí)狀態(tài)也復(fù)用于片段標(biāo)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(jìn)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(biāo)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(xué)習(xí)狀態(tài)39也與步驟ST4的二進(jìn)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(biāo)頭構(gòu)成處理上復(fù)用于片段標(biāo)頭的點而已。
圖17是說明文脈模型的學(xué)習(xí)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-l )為在第k+l號 傳輸單位的ctx的初始狀態(tài)、即在ctxk + 1 (n-l) -0、 1、 2的0、 1 的發(fā)生概率po、 pl與在ctxk (n-l ) =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-l)的狀 態(tài)的數(shù)據(jù)做為在第k+l號傳輸單位的標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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。
21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(biāo)志，也可設(shè)置別的標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo) 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(biāo)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(biāo)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?biāo)頭的開銷，所以也可以選擇對編碼效率的 貢獻(xiàn)顯著的文脈模型，將該狀態(tài)進(jìn)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(xì)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(biāo)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(biāo) 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(biāo)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(biāo)頭數(shù)據(jù)而進(jìn)行附加，但上述實施形 態(tài)一的寄存器復(fù)位標(biāo)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(biāo) 頭數(shù)據(jù)進(jìn)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(biāo)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(biāo)志為0FF、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(biāo) 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(jìn)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 IS0/IEC MPEG and ITU-T VCEG中所研討的視頻圖4象編碼方式i殳計書草稿Working Draft Number2, Revision3， JVT-B118r3的數(shù)據(jù)區(qū)分法〗故為例子，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(jìn)行群組化而被
23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(biāo)頭
1 TYPE-MBHEADER微塊標(biāo)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_C0EFF_Y 正交變換系數(shù)數(shù)據(jù)(2)
6 TYPE_C0EFF_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(jìn)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+l 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+l號片段的 TYPE-MVD數(shù)據(jù)的片段的標(biāo)頭，則可繼續(xù)用于運動向量的算術(shù)編碼的 文脈模型學(xué)習(xí)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(jìn)行復(fù)用的場合時，在其片段 標(biāo)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(biāo)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_C0EFF_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(jìn)行復(fù)用的場合 時，是在其片段標(biāo)頭中，附加片段開始碼和表示TYPE-C0EFF-Y的數(shù) 據(jù)形態(tài)ID、文脈模型狀態(tài)復(fù)位標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)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(xué)習(xí)狀態(tài)進(jìn)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(biāo)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(jìn)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(xué)習(xí)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(biāo)志、 及該標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo) 志、及其標(biāo)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(biāo)頭數(shù)據(jù)進(jìn)行附加，而且，與是否與寄存器復(fù)位標(biāo)志及 初始寄存器值的附加并列地進(jìn)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(biāo)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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，而該算術(shù)編碼部是將表現(xiàn)在開始某傳輸單位的編碼時的算術(shù)編碼的初始狀態(tài)的信息，作為傳輸單位的數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行復(fù)用。
2. 如權(quán)利要求1所述的數(shù)字信號編碼裝置，其特征在于 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，其特征在于 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(xué)習(xí)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，其特征在于 所謂表現(xiàn)上述算術(shù)編碼的初始狀態(tài)的信息是指寄存器復(fù)位標(biāo)志， 表示以顯示算術(shù)編碼過程的寄存 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(jìn)行附加。
5. —種數(shù)字信號編碼裝置，將數(shù)字信號以既定單位進(jìn)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， 而該算術(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(xué)習(xí)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(xué)習(xí) 狀態(tài)的信息，作為次一傳輸單位的數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行復(fù)用。
6. 如權(quán)利要求5所述的數(shù)字信號編碼裝置，其特征在于 所謂表現(xiàn)發(fā)生概率學(xué)習(xí)狀態(tài)的信息是表示將與成為編碼符號的發(fā)生概率的變動原因的其他信息的依存關(guān)系進(jìn)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，其特征在于 上述數(shù)字信號是圖像信號，而上述傳輸單位是由圖像幀內(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，其特征在于 上述數(shù)字信號是圖像信號，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^^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，其特征在于 上述數(shù)字信號是圖像信號，而上述傳輸單位是圖像幀。
全文摘要
本發(fā)明提供數(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。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(biāo)頭復(fù)用片段開始碼；寄存器復(fù)位標(biāo)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(biāo)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H04N7/24GK101686059SQ20091017409
公開日2010年3月31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, 山田悅久, 淺井光太郎 申請人:三菱電機株式會社