[發明專利]數字信號編碼裝置、數字信號解碼裝置、數字信號算術編碼方法及數字信號算術解碼方法

有效

• 申請號: 201010129742.6
• 申請日: 2003-04-10
• 公開（公告）號: CN101815217A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 關口俊一;山田悅久;淺井光太郎
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26;H04N7/50;H03M7/40
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉宗杰;李家麟

本申請是下述申請的分案申請：?

發明名稱：數字信號編碼裝置、數字信號解碼裝置、數字信號算術編碼方法及數字信號算術解碼方法?

申請日：2003年4月10日?

申請號：03800516.6?

技術領域：

本發明是有關于被使用在視頻圖像壓縮編碼技術和壓縮視頻圖像數據傳輸技術等的數字信號編碼裝置、數字信號解碼裝置、數字信號算術編碼方法及數字信號算術解碼方法。?

背景技術：

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：動態地來適應各個信息源符號的發生概率，并集合多個符號而以1個字碼來表現的方法做為算術編碼。?

以引用Mark?Nelson，“Arithmetic?Coding+StatisticalModeling＝Data?Compress?part?1-Arithmetic?Coding”，Dr.Dobb’sJournal，February?1991而簡單地來加以說明算術編碼的想法。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”的信息進行算術編碼。?

此時，各個字符的發生概率是如圖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[0、1]的區間的概率數直線上的區域。?

其次，進入編碼處理。首先雖執行字符“B”的編碼，但此相當于選定概率數直線上的范圍[0.2、0.3]。因此，在字符“B”是成為對應一組值域[0.2、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[0.2、0.3]而當做[0、1]區間，并選定其中的[0.5、0.6]的區間。總之，算術編碼的處理過程是相當于執行概率數直線的值域的擠入。?

而只要對各字符來反復該處理，則如圖2所示那樣地，“BILLGATES”的算術編碼結果是以在字符“S”編碼完畢的時刻的Low值<0.2572167752>來表現。?

解碼處理是也可考慮與此相反的處理。?

首先調查編碼結果<0.2572167752>為相當于概率數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>。該結果為，可解碼出對應于[0.5、0.6]的區間的字符“I”。以下，反復該處理而可解碼出“BILL?GATES”。?

通過以上的處理，若執行算術編碼，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，執行作為字碼表現而利用整數型寄存器的浮動小數點運算，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。若依據算術編碼，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生概率的熵編碼。特別是，在發生概率為動態地變動的場合時，以追蹤發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。?

因為已知的數字信號算術編碼方法及數字信號算術解碼方法是如以上那樣地被構成，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域，而以可再同步的單位(例如為MPEG-2片段構造)來傳輸的居多。?

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位長的字碼，而僅以集合所相當的字碼而做為傳輸單位來定義即?可，但在算術編碼中，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生概率的學習處理過程一度進行復位，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，假如算術編碼處理為以于1視頻圖像幀中不被復位來編碼，而于如傳輸時不得不分割成包數據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據則無法實施，而會有所謂于起因于傳輸錯誤和延遲等的包遺失發生的場合時視頻圖像品質顯著地劣化的課題。?