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    • 专利摘要:
    本發明之目的在於提供一種可一邊保證目標壓縮率一邊抑制圖像資料之劣化之編碼裝置及編碼方法、解碼藉由該編碼裝置或該編碼方法編碼後之資料之解碼裝置及解碼方法、及具備該編碼裝置與該解碼裝置之編解碼系統。編碼裝置1包含：預測值資料生成部11，其係依序生成預測值資料dip；預測誤差資料生成部12，其係依序生成像素資料di與預測值資料dip之差，即預測誤差資料dp；編碼部13，其係依序編碼預測誤差資料dp，且依序生成可變長度編碼資料dc；及編碼控制部14，其係依序控制編碼部13。編碼控制部14係累積可變長度編碼資料dc之編碼長度與目標編碼長度之差分，且依序算出累積值，並以使最終累積值變為0以下之方式控制編碼部13。
    公开号:TW201313030A
    申请号:TW101121962
    申请日:2012-06-19
    公开日:2013-03-16
    发明作者:Masayuki Yamaguchi；Akihisa Yamada；Takashi Nakamae
    申请人:Sharp Kk；
    IPC主号:H04N19-00
    专利说明:
    編碼裝置、解碼裝置、編解碼系統、編碼方法及解碼方法
    本發明係關於編碼像素資料之編碼裝置及編碼方法，具體係例如關於編碼記憶於幀記憶體等之資料之編碼裝置及編碼方法。此外，本發明係關於解碼藉由該編碼裝置及該編碼方法編碼後之資料之解碼裝置及解碼方法。再者，本發明係關於具備該編碼裝置與該解碼裝置之編解碼系統。
    在適用於電視等之圖像處理裝置中，處理處理對象之圖像資料時，存在使用過去所處理之圖像資料(亦可包含對圖像資料實施加法或差分等之特定運算之資料，以下相同。)者。例如，在此種圖像處理裝置中，必須使用幀記憶體等依序記憶處理後之圖像資料。
    另一方面，近年來伴隨圖像資料之高精細化及高速處理化之快速發展，圖像處理裝置應處理之圖像資料之資料量係持續增大。因此，要求幀記憶體之記憶容量或傳送能力亦持續增大，而滿足該要求之幀記憶體係變得愈發難以實現。
    因此，例如專利文獻1中，提出有藉由進行固定長度編碼(使編碼後之資料之編碼長度(位元數)均一之編碼方法)，來削減記憶於幀記憶體之資料之資料量之編碼裝置。
    然而，自幀記憶體之簡化及低成本化之觀點來看，目前需謀求進一步削減資料量。例如，專利文獻2~5中，提出有採用與固定長度編碼相比可削減資料量之可變長度編碼(編碼後之資料之編碼長度可不同之編碼方法)之編碼裝置。 [先行技術文獻] [專利文獻]
    [專利文獻1]日本特開2010-4514號公報
    [專利文獻2]日本特開2009-017505號公報
    [專利文獻3]日本特開2006-135370號公報
    [專利文獻4]日本特開平08-084338號公報
    [專利文獻5]日本特開平06-022152號公報
    但，可變長度編碼中，由於編碼後之資料之編碼長度不固定，故視情形可能產生無法充分降低資料量(無法達成最低限度之壓縮率)。此種情形下，由於編碼後之資料之資料量可能超過幀記憶體之記憶容量，故成為問題。
    關於該問題，例如在專利文獻2提出之編碼裝置中，藉由在排除一部分預測誤差為特定值以上之資料後進行編碼，來降低編碼後之資料量。然而，該編碼裝置中，因藉由降低所需以上之編碼後之資料量，而使圖像資料不必要地劣化，故成為問題。具體例如在該編碼裝置中，由於可藉由通常之可變長度編碼來充分降低資料量之圖像資料，亦在排除一部分預測誤差變大之部分中之資料後進行編碼，故該部分亦劣化。
    又，例如專利文獻3所提出之編碼裝置中，藉由高精度預測且設定壓縮率，來抑制圖像之劣化。然而，因壓縮率之推定需要時間，難以即時編碼，且編碼後之資料量未充分降低，故成為問題。
    此外，例如專利文獻4所提出之編碼裝置中，藉由基於對應系統內之其他機器之狀況而決定之每單位時間之傳送量來進行即時量化(壓縮)，可使系統高速運作。然而，因藉由進行與圖像資料無關之量化，使圖像資料不必要地劣化，故成為問題。
    又，例如專利文獻5所提出之編碼裝置中，在以區塊單位編碼圖像資料時，藉由限制該每區塊之資料量，可將編碼後之資料確實記憶於記憶體。然而，由於以區塊單位進行編碼必須具備列記憶體等，因此電路規模變大，且僅特定之區塊劣化，故成為問題。
    本發明係鑒於上述問題點而完成者，其目的在於提供一種一邊保證目標壓縮率，一邊可抑制圖像資料劣化之編碼裝置及編碼方法。此外，本發明之目的還在於提供一種解碼藉由該編碼裝置及該編碼方法編碼後之資料之解碼裝置及解碼方法。再者，本發明之目的又在於提供一種具備該編碼裝置與該解碼裝置之編解碼系統。
    為達成上述目的，本發明係提供一種編碼裝置，其特徵在於具備：預測值資料生成部，其係依序生成像素資料之預測值，即預測值資料；預測誤差資料生成部，其係依序生成上述像素資料與上述預測值資料之差，即預測誤差資料；編碼部，其係依序編碼上述預測誤差資料，並依序生成編碼長度在所設定之最大編碼長度以下且為可變之可變長度編碼資料；及編碼控制部，其係依序控制上述編碼部；且在生成特定數之上述可變長度編碼資料期間，上述編碼控制部係藉由累積上述編碼部所生成之上述可變長度編碼資料之編碼長度與目標編碼長度之差分，依序算出累積值，且以使在生成上述特定數之上述可變長度編碼資料之時間點之上述累積值為0以下之方式，基於上述累積值與上述編碼部所編碼之次數即編碼次數，依序設定上述最大編碼長度。
    再者，上述特徵之編碼裝置之上述編碼控制部較好係設定對應上述編碼次數而決定之上述累積值之臨限值，及與上述累積值之差分對應之長度之上述最大編碼長度。
    藉由如此構成，可對應編碼之進行而依序控制累積值。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，在上述累積值比上述臨限值更大之情形，上述編碼控制部係設定比上述目標編碼長度要短之上述最大編碼長度。
    若如此構成，則在累積值超過臨限值之情形，可確實縮小累積值。
    再者，上述特徵之編碼裝置，較好的是，上述臨限值係伴隨上述編碼次數之增大而連續或階段性地減少者，且至少在上述編碼次數達到上述特定數之前變為0。
    若如此構成，因對應編碼之進行而限制累積值之上限(臨限值)，故可使最終累積值確實為0。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，將由獨立之二個變數即上述累積值及上述編碼次數取得值之區域至少區分為2個小區域，且對每個上述小區域分配有上述最大編碼長度，且上述編碼控制部係設定分配至藉由上述編碼次數及上述累積值而定之上述小區域之上述最大編碼長度。
    若如此構成，則可階段性控制最大編碼長度。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，上述小區域至少沿上述累積值之增減方向存在有複數個，且在相同之上述編碼次數中，上述累積值越大之上述小區域越分配有較短之上述最大編碼長度。
    若如此構成，則累積值越大，所分配之最大編碼長度越短。因此，可有效抑制累積值變大。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，鄰接之上述小區域之邊界之至少一個係具有不感寬，且上述編碼次數及上述累積值之變化超過上述不感寬時，所定之上述小區域發生變化。
    若如此構成，則可使所分配之最大編碼長度之變化具有滯後性。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，上述編碼部係具有：量化部，其藉由以特定之量化係數量化上述預測誤差資料，而依序生成量化預測誤差資料；及可變長度編碼資料生成部，其根據特定之編碼方式，依序生成與上述量化預測誤差資料對應之上述可變長度編碼資料。
    進而，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，上述編碼控制部係基於上述累積值及上述編碼次數，選擇適用於上述量化部之上述量化係數，且對應所選擇之該量化係數與上述編碼方式而設定上述最大編碼長度。
    若如此構成，則藉由選擇量化係數，來控制量化預測誤差資料之編碼長度可取得之範圍，藉此可控制最大編碼長度。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，1個上述像素資料包含複數個成分資料，且上述預測值資料生成部係生成每個上述成分資料之上述預測值資料；上述預測誤差資料生成部係生成每個上述成分資料之上述預測誤差資料；上述量化部係藉由以每個上述成分資料之上述量化係數，分別量化每個上述成分資料之上述預測誤差資料，從而生成每個上述成分資料之上述量化預測誤差資料；上述可變長度編碼資料生成部係生成對應每個上述成分資料之上述量化預測誤差資料之每個上述成分資料之上述可變長度編碼資料；上述編碼控制部係藉由累積每個上述成分資料之上述可變長度編碼資料之全體編碼長度與上述目標編碼長度之差分而算出上述累積值，且基於該累積值及上述編碼次數，分別選擇適用於上述量化部之每個上述成分資料之上述量化係數。
    若如此構成，則可對像素資料所包含之每個成分資料設定量化係數，且可控制每個該成分資料之編碼長度。因此，對應人之視覺特性(例如，知覺程度)等，可設定量化係數。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，上述編碼控制部係基於上述累積值及上述編碼次數，選擇適用於上述可變長度編碼資料生成部之上述編碼方式，且對應所選擇之上述編碼方式與上述量化係數，設定上述最大編碼長度。
    若如此構成，則藉由選擇編碼方式，可控制可變長度編碼資料之最大編碼長度。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，上述可變長度編碼資料生成部係將上述量化預測誤差資料轉換成編碼用變數，該編碼用變數係上述量化預測誤差資料之絕對值越大則其值變得越大，當上述量化預測誤差資料之絕對值為0之情形時其值為0，且與上述量化預測誤差資料為1對1對應，且生成上述編碼用變數越小，則編碼長度越短之上述可變長度編碼資料。
    若如此構成，則例如構成一般自然之圖像資料之像素資料，在量化預測誤差資料之絕對值變成0或接近0之值之概率較高之情形下，可有效縮小編碼用變數。因此，可有效縮短可變長度編碼資料之編碼長度。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，上述預測值資料生成部係暫時性依序保持依序生成之上述預測值資料，且使用藉由上述量化部生成之上述量化預測誤差資料乘以上述量化係數而得之逆量化預測誤差資料、與對於接近預測對象之像素資料之像素資料而生成之預先保持之至少一個之上述預測值資料，而生成新預測值資料。
    若如此構成，則由於伴隨預測誤差資料之量化之誤差被重置，可抑制該誤差累積於預測誤差資料。又，因使用接近之像素資料之預測值資料，生成預測對象之像素資料之預測值資料，故可減小預測誤差資料。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，上述預測值資料生成部係暫時性依序保持依序生成之上述預測值資料，且藉由對上述量化部生成之上述量化預測誤差資料乘以上述量化係數所得之逆量化預測誤差資料加上最近保持之上述預測值資料，而生成新預測值資料。
    若如此構成，則可使預測值資料生成部必須保持之預測值資料變為1個。從而，可縮小電路規模。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，較好的是，上述編碼控制部係若確認上述預測誤差資料成0之狀況在滿足特定之條件下發生，則於上述預測誤差資料為0時，控制使上述編碼部生成1位元之編碼長度之上述可變長度編碼資料。
    若如此構成，則可有效提高壓縮率。
    再者，上述特徵之編碼裝置中，上述目標編碼長度較好係作為目標之壓縮率乘以上述像素資料之編碼長度所得之長度以下者。
    若如此構成，則可確實保證作為目標之壓縮率。
    此外，本發明係提供一種解碼裝置，其特徵在於具備：解碼部，其藉由對利用上述特徵之編碼裝置生成之上述可變長度編碼資料實施所設定之解碼處理進行解碼，而依序生成解碼預測誤差資料；解碼預測值資料生成部，其依序生成解碼像素資料之預測值，即解碼預測值資料；解碼像素資料生成部，其依序生成上述解碼預測誤差資料與上述解碼預測值資料之和，即上述解碼像素資料；及解碼控制部，其依序控制上述解碼部；且生成上述特定數之上述解碼像素資料期間，上述解碼控制部係藉由累積上述解碼部解碼之上述可變長度編碼資料之編碼長度與上述編碼裝置所使用之上述目標編碼長度之差分，依序算出解碼累積值，且以基於該解碼累積值、與上述解碼部解碼之次數即解碼次數，推定實施於上述解碼部解碼之上述可變長度編碼資料之編碼處理，且對該可變長度編碼資料實施與該編碼處理相反之處理即解碼處理之方式而設定上述解碼部。
    再者，上述特徵之解碼裝置中，上述解碼控制部較好係藉由自連續輸入之資料中依序檢測構成上述可變長度編碼資料之一部分或全部之標頭部，而依序辨識上述可變長度編碼資料。
    若如此構成，則可以所謂檢出標頭部之簡單方法，自連續輸入之資料中辨識可變長度編碼資料。
    再者，上述特徵之解碼裝置中，上述解碼預測值資料生成部較好係將上述解碼像素資料生成部依序生成之上述解碼像素資料暫時性依序保持，且使用接近預測對象之解碼像素資料且預先保持之至少一個上述解碼像素資料，生成新的上述解碼預測值資料。
    若如此構成，則可生成對應編碼裝置所編碼之像素資料之解碼像素資料。
    再者，上述特徵之解碼裝置中，上述解碼預測值資料生成部較好係將上述解碼像素資料生成部依序生成之上述解碼像素資料暫時性依序保持，且將最近保持之上述解碼像素資料生成作為新的上述解碼預測值資料。
    若如此構成，則可使解碼預測值資料生成部必須保持之解碼像素資料變為1個。從而，可縮小電路規模。
    又，本發明係提供一種編解碼系統，其特徵在於包含：上述特徵之編碼裝置；上述特徵之解碼裝置；及特定記憶容量之記憶裝置；且於上述記憶裝置中，寫入上述編碼裝置生成之上述可變長度編碼資料，使用自上述記憶裝置讀出之上述可變長度編碼資料，使上述解碼裝置生成上述解碼像素資料。
    此外，本發明係提供一種編碼方法，其特徵在於具備：預測值資料生成步驟，其生成像素資料之預測值，即預測值資料；預測誤差資料生成步驟，其生成上述像素資料與藉由上述預測值資料生成步驟所生成之上述預測值資料之差，即預測誤差資料；編碼步驟，其藉由編碼上述預測誤差資料生成步驟所生成之上述預測誤差資料，生成編碼長度在所設定之最大編碼長度以下且為可變之可變長度編碼資料；累積值算出步驟，其藉由累積由上述編碼步驟所生成之上述可變長度編碼資料之編碼長度與目標編碼長度之差分，算出累積值；及最大編碼長度設定步驟，其基於由上述累積值算出步驟所算出之上述累積值、與上述編碼步驟進行之次數即編碼次數，而設定下次上述編碼步驟中之上述最大編碼長度；且直至生成特定數之上述可變長度編碼資料前，重複進行上述預測值資料生成步驟、上述預測誤差資料生成步驟、上述編碼步驟、上述累積值算出步驟、及上述最大編碼長度設定步驟；在上述最大編碼長度設定步驟中，設定在生成上述特定數之上述可變長度編碼資料之時間點之上述累積值變為0以下之上述最大編碼長度。
    本發明係提供一種解碼方法，其特徵在於具備：解碼步驟，其係對利用上述特徵之編碼方法生成之上述可變長度編碼資料實施所設定之解碼處理來解碼，而生成解碼預測誤差資料；解碼累積值算出步驟，其係藉由累積經上述解碼步驟解碼之上述可變長度編碼資料之編碼長度與上述編碼方法所使用之上述目標編碼長度之差分，算出解碼累積值；解碼處理設定步驟，其係基於由上述解碼累積值算出步驟算出之上述解碼累積值、與進行上述解碼步驟之次數即解碼次數，推定實施於下次之上述解碼步驟中所要解碼之上述可變長度編碼資料之編碼處理，且將相當於該編碼處理之逆轉換之解碼處理設定作為下次之上述解碼步驟中之上述解碼處理；解碼預測值資料生成步驟，其生成解碼像素資料之預測值，即解碼預測值資料；及解碼像素資料生成步驟，其係生成上述解碼步驟所生成之上述解碼預測誤差資料、與上述解碼預測值資料生成步驟所生成之上述解碼預測值資料之和，即上述解碼像素資料；且直至生成上述特定數之上述解碼像素資料前，重複進行上述解碼步驟、上述解碼累積值算出步驟、上述解碼處理設定步驟、上述解碼預測值資料生成步驟、及上述解碼像素資料生成步驟。
    根據上述特徵之編碼裝置及編碼方法，以使累積值最終變為0以下之方式，依序控制可變長度編碼資料之最大編碼長度。因此，藉由保證目標壓縮率，且若累積值有餘裕可使可變長度編碼資料之最大編碼長度變長，從而可抑制圖像資料之劣化。<<編解碼系統>>
    最初，關於本發明之實施形態之編解碼系統，參照圖示進行說明。圖1係顯示適用本發明之實施形態之編解碼系統之圖像處理系統之構成例之方塊圖。
    如圖1所示，圖像處理系統PS係包含：輸入端子IN，其輸入圖像資料；圖像處理裝置P，其處理自輸入端子IN輸入之圖像資料，且輸出處理後之圖像資料；輸出端子OUT，其將圖像處理裝置P輸出之處理後之圖像資料輸出至外部；及編解碼系統CD，其記憶圖像處理裝置P進行圖像處理時所必須之資料。
    圖像處理裝置P係進行例如過衝處理(OS處理、亦稱作過載處理，為提升液晶顯示裝置等顯示之動態圖像之應答速度而調整圖像資料之灰階值之處理)等之使用過去所處理之圖像資料之處理。另，圖像處理裝置P進行之處理只要係使用過去所處理之圖像資料者，無論何者皆可。
    編解碼系統CD係具備：編碼裝置1，其係將由圖像處理裝置P供給之特定數單位(例如1幀單位)之資料(下述之像素資料)以目標壓縮率以上之壓縮率壓縮並編碼；記憶裝置2，其係寫入編碼裝置1編碼之資料(下述之可變長度編碼資料)；及解碼裝置3，其係將解碼由記憶裝置2讀出之資料(下述之可變長度編碼資料)所得之資料(下述之解碼像素資料)輸入圖像處理裝置P。另，記憶裝置2係包含可暫時性記憶例如幀記憶體等之資料之裝置。
    如此，本發明之實施形態之編解碼系統CD係藉由將編碼裝置1編碼之資料記憶於記憶裝置2，且將記憶於記憶裝置2之資料以解碼裝置3解碼，可降低記憶於記憶裝置2之資料之資料量。
    又，以下，分別對可適用於上述編解碼系統CD之本發明之實施形態之編碼裝置1及其編碼方法、解碼裝置3及其解碼方法加以說明。 <<編碼裝置及編碼方法>>
    關於本發明之實施形態之編碼裝置1及其編碼方法，參照以下圖示加以說明。最初，對編碼裝置1之構成，參照圖2加以說明。圖2係顯示本發明之實施形態之編碼裝置之構成之一例之方塊圖。
    如圖2所示，編碼裝置1係具備：第1輸入端子it1，其依序輸入像素資料di與像素座標資料dz；第2輸入端子it2，其輸入設定資訊dm；預測值資料生成部11，其係依序生成像素資料di之預測值，即預測值資料dip；預測誤差資料生成部12，其使用像素資料di與預測值資料dip，依序生成預測誤差資料dp；編碼部13，其係藉由編碼預測誤差資料dp，依序生成可變長度編碼資料dc；輸出端子ot1，其依序輸出可變長度編碼資料dc；及編碼控制部14，其係基於可變長度編碼資料dc、設定資訊dm、與圖像座標資料dz，依序控制編碼部13。
    預測值資料生成部11係具備可將生成之預測值資料dip暫時性依序保持之預測值緩衝器111。
    編碼部13係具備：量化部131，其係藉由以量化係數r量化預測誤差資料dp，依序生成量化預測誤差資料dq；及可變長度編碼資料生成部132，其係依序生成與量化預測誤差資料dq對應之可變長度編碼資料dc。
    編碼控制部14係具備：量化係數設定部141，其係設定量化係數r；編碼表設定部142，其係設定顯示量化預測誤差資料dq與可變長度編碼資料dc之對應關係之編碼表t(符合編碼方式之選擇)；及編碼處理選擇部143，其係輸出指示應基於可變長度編碼資料dc、設定資訊dm、與圖像座標資料dz而設定之量化係數r之量化係數指示資料rs，且輸出指示應設定之編碼表t之編碼表指示資料ts。
    其次，對編碼裝置1之具體動作，參照圖示加以說明。另，為以下說明之具體化，例示將以灰階值為8位元(如256組)之YUV之成分資料(Y係亮度成分資料，U、V分別為色差成分資料)所表現之FullHD(水平方向之像素數為1920個，垂直方向之像素數為1080個)之圖像資料，以編碼裝置1編碼每個YUV之成分資料之情形。又，為以下說明之簡化，例示Y、U、V之各者之成分係全部預先規格化，且Y、U、V之各者可取0以上255以下之整數值之情形。再者，例示有設定資訊dm係顯示上述圖像尺寸(1920×1080)、與目標壓縮率(例如，對於構成圖像資料之全部像素資料等特定數之像素資料之全體設定之壓縮率之目標值。具體例如50%、1/2壓縮)之資訊之情形。
    於第1輸入端子it1係依序輸入構成圖像資料之像素資料di。雖像素資料di輸入之順序係無論何者皆可，但若為連續輸入圖像資料中鄰接之像素資料之順序，則因可使預測誤差資料dp之絕對值變小，且可使可變長度編碼資料dc之編碼長度變短，故較佳(詳細將予以後述)。例如亦可為圖像資料之光柵掃描之順序(自排列於水平方向之一端之像素資料至另一端之像素資料連續且一邊使之於垂直方向每次偏離一段一邊重複之順序)。以下，為說明之具體化，例示有於第1輸入端子it1以圖像資料之光柵掃描之順序，依序輸入像素資料di之情形。
    此外，於第1輸入端子it1係輸入顯示所輸入之像素資料di之圖像資料中之座標位置之像素座標資料dz。另，像素座標資料dz若係使下述之編碼處理選擇部143可掌握輸入之像素資料di之圖像資料中之座標位置之資訊，則無論何者皆可。例如，構成圖像資料之像素資料di係以特定之順序(例如，光柵掃描之順序)輸入第1輸入端子it1之情形，則像素座標資料dz亦可為計數輸入至第1輸入端子it1之像素資料di之數量之資訊。
    預測誤差資料生成部12係如下述公式(1)所示，藉由自第1輸入端子it1取得之第k個像素資料dik中，減去自預測值資料生成部11之預測值緩衝器111取得之第k個預測值資料dipk，而生成第k個預測誤差資料dpk。此外，k係顯示編碼次數，可取1以上1920×1080以下之自然數。又，關於藉由預測值資料生成部11生成第k個預測值資料dipk之方法係予以後述。
    <數1>dpk=dik-dipk………(1)
    其次，編碼部13係編碼自預測誤差資料生成部12取得之第k個預測誤差資料dpk，而生成第k個可變長度編碼資料dck。
    首先，量化部131係如下述公式(2)所示，將第k個預測誤差資料dpk以第k個量化係數rk量化，而生成第k個量化預測誤差資料dqk。具體而言，藉由將第k個預測誤差資料dpk除以第k個量化係數rk，進而對其商之小數點以下進行四捨五入，生成第k個量化預測誤差資料dqk。
    如此，藉由生成商之小數點以下四捨五入之第k個量化預測誤差資料dqk，可抑制第k個量化預測誤差資料dqk之0附近之誤差變大。另，下述公式(2)中之sign(x)係表示x之正負之編碼，且[x]係表示x之整數部分(捨去小數點以下之值)(以下相同)。又，第k個量化係數rk之設定方法係予以後述。
    <數2>dqk=sign(dpk)[(|dpk|+rk/2)/rk]………(2)
    上述公式(2)中，第k個量化係數rk為1之情形，第k個量化預測誤差資料dqk係變得與第k個預測誤差資料dpk相等。另一方面，第k個量化係數rk大於1之情形，可使第k個量化預測誤差資料dqk取得之值之數([255/r]+2)比第k個預測誤差資料dpk取得之值之數(256)更小。其中，該情形下，即使第k個預測誤差資料dpk之值不同，亦可生成相同之第k個量化預測誤差資料dqk之值(即，可產生誤差)。
    然而，預測值資料生成部11係如下述公式(3)所示，將自量化部131取得之第k-1個量化預測誤差資料dqk-1以第k-1個量化係數r-1逆量化而取得之預測誤差資料dqk-1×rk-1加上第k-1個預測值資料dipk-1，而生成第k個預測值資料dipk。因此，第k個預測值資料dipk係成接近第k-1個像素資料dik-1之值(因進行第k-1個預測誤差資料dpk-1之量化及逆量化，故該等係不限於一致)。此外，預測值資料生成部11係將藉由下述公式(3)生成之第k個預測值資料dipk如上所述暫時保持於預測值緩衝器111。
    <數3>dipk=dipk-1+dqk-1×rk-1………(3)
    一般自然之圖像資料，圖像資料中接近(尤其，鄰接)之像素資料多數係有較高相關性。因此，預測值資料生成部11係如上述公式(3)所示，藉由生成第k個預測值資料dipk，可使第k個預測誤差資料dpk接近0。另，雖然細節將予以後述，但本發明之實施形態之編碼裝置1中，第k個預測誤差資料dpk越接近0，可使生成之第k個可變長度編碼資料dck之編碼長度越短。
    此外，預測值資料生成部11係藉由在生成第k個預測值資料dipk時，進行第k-1個預測誤差資料dpk-1之量化及逆量化，來重置伴隨該預測誤差資料dpk-1之量化之誤差。因此，可抑制伴隨量化之誤差累積至第k個預測誤差資料dpk。
    另，預測值資料生成部11係以與上述公式(3)不同之方法，來生成第k個預測值資料dipk亦可。例如，上述公式(3)中，將第k-a個預測值資料dipk-a用於第k個預測值資料dipk之算出時亦可。具體例如，a=1920，將相對圖像資料中於垂直方向與第k個像素資料dik鄰接之像素資料dik-1920之預測值資料dipk-1920，用於第k個預測值資料dipk之算出時亦可。又，具體例如，a=2，將相對第k個像素資料dik之2個前之像素資料dik-2之預測值資料dipk-2用於第k個預測值資料dipk之算出時亦可。此外例如，將複數(例如，a=1，2)之第k-a個預測值資料dik-a平均化所得者，用於第k個預測值資料dipk之算出時亦可。但，採用該等方法之情形，因必須記憶像素資料dik-a之列記憶體等，故會使電路規模變大。又，雖亦依存於像素資料之掃描方法，但根據欲預測之像素資料之在圖像資料中之位置(例如，是否為圖像資料中之端部)，所使用之預測值資料亦可不同。
    另一方面，可變長度編碼資料生成部132係為謀求生成第k個可變長度編碼資料dck之運算之簡化、及第k個可變長度編碼資料dck之編碼長度之縮短化，而將自量化部131取得之第k個量化預測誤差資料dqk轉換成如下述公式(4)所示之第k個編碼用變數nk。
    下述公式(4)中之mk係在第k個量化係數rk為1時，成第k個預測值資料dipk與255-dipk中較小方之值。即，mk=min(dipk，255-dipk)。另一方面，在第k個量化係數rk比1大時，下述公式(4)中之mk係成藉由將第k個預測值資料dipk帶入上述公式(2)中第k個預測值資料dpk所取得之第k個量化預測值資料diqk、與[255/rk]+1-diqk中較小方之值。即，mk=min(diqk，[255/rk]+1-diqk)。
    又，下述公式(4)中之s係在dqk≧0時s=0，dqk<0時s=1之數。此外，第k個編碼用變數nk係在量化係數rk為1時，成與量化預測誤差資料dqk1對1對應之0以上255以下之連續之整數值。另一方面，量化係數rk大於1時，成與量化預測誤差資料dqk1對1對應之0以上[255/rk]+1以下之連續之整數值。
    <數4>|dqk|≦mk之時、nk=2|dqk|-s|dak|>mk之時、nk=dqk+mk………(4)
    此處，關於編碼用變數n，參照圖示加以說明。圖3係顯示量化係數為1，且預測值資料為100之情形中之圖像資料及量化預測誤差資料與編碼用變數之關係之表格。圖4係將圖3所示之表之值與所預測之出現概率一同顯示之圖表。圖5係顯示量化係數為1、2或4，且預測值資料為100之情形之量化預測誤差資料與編碼用變數之各者之關係之表。另，圖4所示之圖表之橫軸係預測誤差資料dp及編碼用變數n，縱軸係出現概率f。
    如圖3所示，量化係數r為1之情形，量化預測值資料diq係與預測值資料dip相等，且量化預測誤差資料dq係與預測誤差資料dp相等。此外，可變長度編碼資料生成部132係以量化預測誤差資料dq之絕對值變得越大則值越大，且在量化預測誤差資料dq之絕對值為0之情形下值變為0之方式，將量化預測誤差資料dq轉換成編碼用變數n。
    如上所述，一般自然之圖像資料中，鄰接之像素資料之相關性較高。因此，如圖4所示，成為量化預測誤差資料dq之絕對值越接近0，出現概率f越大之分布(例如，接近於拉普拉斯分布之分布)。因此，若使用上述公式(4)將量化預測誤差資料dq轉換成編碼用變數n，則編碼用變數n為0時，出現概率f變得最大，且對應編碼用變數n之增大，出現概率f成單調減少之分布。
    又，如圖5所示，隨著量化係數r變大，量化預測誤差資料dq取得之值(整數值)之數係變少。因此，與量化預測誤差資料dq1對1對應之編碼用變數n所取得之值之數亦變少。且，隨著量化係數r變大，編碼用變數n取得之最大值係變小。
    可變長度編碼資料生成部132係根據第k個編碼表tk，生成對應第k個編碼用變數nk之第k個可變長度編碼資料dck。另，為以下說明之具體化，可變長度編碼資料生成部132係例示有可利用圖6所示之三個編碼表1~3之情形。圖6係顯示編碼表之具體例之表格。又，此處，對使用第k個編碼表tk之第k個可變長度編碼資料dck之生成方法加以說明，且關於第k個編碼表tk之選擇方法，將予以後述。
    如圖6所示之編碼表1~3之各者係可包含：標頭部，其係以特定位元表示；及本體部，其係以星號來表示。標頭部係對應大致區別複數之編碼用變數n之各範圍，本體部係對應大致區別之範圍內之編碼用變數n之值。
    例如，在圖6所示之編碼表1係被選擇作為第k個編碼表tk，且可變長度編碼資料生成部132求得之第k個編碼用變數nk為「10」之情形，因可變長度編碼資料生成部132中，第k個編碼用變數nk為「10」，故屬於「8以上15以下」之範圍，應生成之第k個可變長度編碼資料dck之標頭部係辨識為「1110」(本體部＊＊＊)。
    再者，可變長度編碼資料生成部132係因「10」在「8以上15以下」之範圍中為第三小，故本體部「＊＊＊」係將3以3位元之2進制來顯示者，即辨識為「010」。因此，該情形，可變長度編碼資料生成部132係作為第k個可變長度編碼資料dck，生成「1110010」。又，該第k個可變長度編碼資料dck係自輸出端子ot1輸出。
    編碼控制部14係藉由監視如上所述依序生成之可變長度編碼資料dc，來控制編碼部13之動作。以下，對編碼控制部14之編碼部13之控制方法加以說明。
    若生成第k個可變長度編碼資料dck，則編碼處理選擇部143係算出如下述公式(5)所示之第k個累積值Ck。第k個累積值Ck係藉由於第k-1個累積值Ck-1加上第k個可變長度編碼資料dck之編碼長度Bk，進而減去目標編碼長度T而求得。即，累積值C係將編碼部13依序生成之可變長度編碼資料之編碼長度B與目標編碼長度T之差分依序累積所取得之值。另，若將目標編碼長度T作為1個像素資料之編碼長度(8位元×3=24位元)乘上目標壓縮率(50%)之值(12位元)，則如下所述，編碼裝置1係可保證達成該目標壓縮率。此外，第1個累積值C1係作為自第1個可變長度編碼資料dc1之編碼長度B1中減去目標編碼長度T之值。
    <數5>Ck=Ck-1+Bk-T………(5)
    編碼處理選擇部143係基於第k個累積值Ck，將第k個狀態變數STk以下述方式設定。狀態變數ST係例如可取0以上10以下之整數值者，編碼處理選擇部143係根據第k個狀態變數STk，來選擇進行第k+1個預測誤差資料dpk之編碼時之量化係數rk+1、及編碼表tk+1。另，下述公式(6)~(8)中之h係圖像資料之垂直方向之大小(像素數、例如1080)，jk+1係第k+1個像素資料dik+1之圖像資料中之垂直方向之座標(0以上h-1以下，例如0以上1079以下)。此外，ST0為0。
    第k-1個狀態變數STk-1為0以上9以下時，若滿足下述公式(6)，則第k個狀態變數STk之值係成為自第k-1個狀態變數STk-1增大1後之值。又，以圖7顯示下述公式(6)。圖7係顯示增大狀態變數之條件之圖表。另，圖7所示之圖表之縱軸係累積值C，橫軸係圖像資料中之像素資料之垂直方向之座標j。
    <數6>Ck>(2×STk-1+2)×(h-1)-20×jk+1………(6)
    第k-1個狀態變數STk-1為1以上9以下時，若滿足下述公式(7)，則第k個狀態變數STk之值係成為自第k-1個狀態變數STk-1減去1後之值。
    <數7>Ck<(2×STk-1-1)×(h-1)-20×jk+1………(7)
    又，第k-1個狀態變數STk-1為10時，若滿足下述公式(8)，則第k個狀態變數STk之值係成為自第k-1個狀態變數STk-1減去1後之值(即，9)。又，以圖8顯示上述公式(7)及下述公式(8)。圖8係顯示減少狀態變數之條件之圖表。另，圖8所示之圖表之縱軸係累積值C，橫軸係圖像資料中之像素資料之垂直方向之座標j。
    <數8>Ck≦(2×9+2)×(h-1)-20×jk+1………(8)
    上述公式(6)~(8)係可作為狀態變數ST變得相等之各小區域之邊界來解釋。但，該邊界係僅作為一例，無論設定何種邊界亦可。上述例中，雖為使狀態變數ST之變化具有滯後性，而使上述公式(6)及(7)所示之邊界線不同(邊界具有特定之不感寬)，但亦可使該等一致。
    具體例如，將用以增大狀態變數ST之邊界線、與用以減少狀態變數ST之邊界線同作為上述公式(6)所示之邊界線亦可。又，雖然上述公式(6)~(8)所示之邊界線係將圖像資料中之像素資料之垂直方向之座標j作為變數者，但將編碼次數k等之顯示利用編碼裝置1之編碼進度之其他數作為變數亦可。
    編碼處理選擇部143係基於以上述方式算出之第k個狀態變數STK，來選擇在進行第k+1個預測誤差資料dpk+1之量化時使用之第k+1個量化係數rk+1。接著，編碼處理選擇部143係將以設定所選擇之第k+1個量化係數rk+1之方式指示之量化係數指示資料rsk+1輸入至量化係數設定部141。藉此，量化係數設定部141係設定在量化部131對第k+1個預測誤差資料dpk+1進行量化時所使用之第k+1個量化係數rk+1。
    關於利用編碼處理選擇部143來選擇量化係數r之方法之一例，係參照圖示加以說明。圖9係顯示編碼處理選擇部之量化係數之選擇方法之一例之表格。另，圖9所示之「可變長度編碼資料之最大編碼長度」係例示可變長度編碼資料生成部132僅使用圖6所示之編碼表1之情形者。
    如圖9所示，編碼處理選擇部143係狀態變數ST變得越大(累積值C變得越大)，則量化係數r越大。藉此，因編碼用變數n之取得值之範圍變小，可使可變長度編碼資料之最大編碼長度變短(參照上述公式(2)及(4))。
    此時，如圖9所示，較好係對應YUV之成分資料來設定個別之量化係數。例如，考慮到人類視覺係相對亮度成分Y之感應度較高，相對色差成分U、V之感應度較低，對色差成分U、V設定之量化係數r亦可比對亮度成分Y設定之量化係數r更大。
    若如此設定量化係數，則伴隨量化係數r之增大(可變長度編碼資料dc之編碼長度之縮短化)之圖像資料之劣化係難以被人類感知。
    又，本發明之實施形態之編碼裝置1中，在圖7所示之狀態變數ST變為最大值10時，可變長度編碼資料dc之最大編碼長度(10位元)係設定為比目標編碼長度T(12位元)更短。再者，狀態變數ST自9增大為最大值10時之邊界中之累積值C(臨限值。圖7中以粗線表示)係設定為至少最後(j=1079)變為0以下。藉此，在壓縮率較低之狀態變數ST變為最大值10時，可實現比目標壓縮率(50%)更高之壓縮率，且最終至少可達成目標壓縮率。
    如上所述，關於本發明之實施形態之編碼裝置1可保證目標壓縮率係參照圖示具體說明。圖10係顯示依序生成之可變長度編碼資料之全體之編碼長度變為圖9所示之最大編碼長度之情形中之累積值之變化之圖表。另，圖10中為圖示之簡化，而僅表示用以增大狀態變數ST之邊界線(參照上述公式(6))。
    如圖10所示，直至狀態變數ST變為9之前，伴隨狀態變數ST之增大，累積值C之增大幅雖逐漸變小，但累積值C持續增大。且，因在狀態變數ST變為9之時間點，如圖9所示，可變長度編碼資料dc之最大編碼長度變為與目標編碼長度T相同之12位元，故累積值C不再變動。另，該時間點中，累積值C依然大於0，且未達成目標壓縮率。
    其後，累積值C雖未變動，但像素資料di之編碼係進行，且圖像資料中之像素資料di(編碼對象)之垂直方向之座標j係增大。因此，即使累積值C未變動，亦由於像素資料di之編碼之進行，且超過臨限值，故狀態變數ST係增大至10。
    藉此，依序生成之可變長度編碼資料dc之最大編碼長度係變為比目標編碼長度T要短之10位元。因此，其後累積值C係逐漸減少。本例之情形，累積值C係沿狀態變數ST增大至10時之邊界線而減少。且，由於最終臨限值變為0，累積值C變為0以下之數，故可保證目標壓縮率。
    又，編碼處理選擇部143係基於以上述方式算出之第k個狀態變數STk及累積值Ck，來選擇生成第k+1個可變長度編碼資料dck+1時所使用之第k+1個編碼表tk+1。接著，編碼處理選擇部143係將以設定所選擇之第k+1個編碼表tk+1之方式指示之編碼表指示資料tsk+1輸入至編碼表設定部142。藉此，編碼表設定部142係設定可變長度編碼資料生成部132生成第k+1個可變長度編碼資料dck+1時所使用之第k+1個編碼表tk+1。
    關於編碼處理選擇部143之編碼表t之選擇方法之一例，係參照圖示加以說明。圖11係顯示各種圖像中之編碼用變數n之出現概率(%)之表格。圖12係顯示對構成如圖11所示之圖像資料之像素資料，使用如圖6所示之編碼表1~3之各者，生成可變長度編碼資料之情形之各者之編碼長度之期待值之表格。
    如圖11所示之「圖像」係雖然可作為圖像資料之整體加以解釋，但亦可作為圖像資料之一部分加以解釋。此外，圖11及圖12中，分別顯示有相同圖像中量化係數r不同(本例中為1與4)之情形。又，若量化係數r不同，則如圖5所示，編碼用變數n之取值範圍係不同。
    如圖11所示，圖像1係出現概率偏向於較小之編碼用變數n者。另一方面，圖像2係對於較小之編碼用變數n之出現概率之偏向較小，而為較大之編碼用變數n之出現概率較大之圖像。即，圖像1係鄰接之像素資料之變化較小且平滑者，圖像2係鄰接之像素資料之變化(亮度及顏色之變化)較大之圖像。
    圖像3係更強烈表現圖像1之特徵之特殊圖像，圖像4係更強烈表現較圖像2之特徵之特殊圖像。即，圖像3係鄰接之圖像資料無變化之單一(單純)圖像，圖像4係例如延伸於垂直方向之每1像素之如條紋狀之、鄰接之像素資料激烈變化之圖像。另，如上所述，雖然量化係數r可對應於狀態變數ST而變動，但此處為說明編碼表1~3之差異，例示將量化係數r固定為1或4之情形。
    針對圖11所示之圖像1~4之各者，使用圖6所示之編碼表1~3來生成可變編碼長度資料dc之情形，編碼長度之期待值係如圖12所示者。另，對應圖12所示之編碼表1~3之編碼長度之期特值係藉由使圖6所示之編碼表1~3之各者之編碼長度、與圖11所示之圖像1~4之各者之出現概率各乘上所對應之每個編碼用變數n並合併計算後求得。
    如圖6所示，雖然使用編碼表1而得之可變編碼長度資料dc之編碼長度在編碼用變數n較小之情形下比編碼表2更小，但在編碼用變數n較大之情形則比編碼表2要大。因此，如圖12所示，圖像1中，使用編碼表1求得之可變編碼長度資料dc之編碼長度之期待值比使用編碼表2求得之可變編碼長度資料dc之編碼長度之期待值要小。即，使用編碼表1者與使用編碼表2相比，可提高壓縮率。另，圖像3亦相同。
    另一方面，圖像2係與上述情形相反，使用編碼表2求得之可變編碼長度資料dc之編碼長度之期待值小於使用編碼表1取得之可變編碼長度資料dc之編碼長度之期待值。即，使用編碼表2者與使用編碼表1者相比，可提高壓縮率。另，圖像4亦相同。
    編碼處理選擇部143係基於例如狀態變數ST或累積值C等，來辨識編碼用變數n之出現概率之傾向，且可適合地選擇所期待之以上述之方式使可變長度編碼資料dc之編碼長度變短之編碼表。藉由使編碼處理選擇部143如此選擇編碼表，可縮短可變長度編碼資料dc之編碼長度，且可提高壓縮率。
    再者，自保證目標壓縮率之觀點來看，編碼處理選擇部143較好係在編碼用變數n變得特別大之情形(例如，編碼圖像4之情形)下，選擇可使可變長度編碼資料dc之編碼長度縮短之編碼表3。例如，編碼處理選擇部143在狀態變數ST或累積值C大於特定值之情形下，選擇編碼表3。藉此，可有效提高壓縮率。另，自同樣之觀點來看，編碼處理選擇部143亦可根據狀態變數ST或累積值C之值，選擇編碼表1~3。
    如上所述，本發明之實施形態之編碼裝置1及其編碼方法係以使累積值C最終變為0以下之方式，依序控制可變長度編碼資料dc之最大編碼長度。因此，藉由保證目標壓縮率，且若累積值C有餘裕亦可使可變長度編碼資料dc之最大編碼長度變長，從而可抑制圖像資料之劣化。 <<解碼裝置及解碼方法>>
    關於本發明之實施形態之解碼裝置3及其解碼方法係參照以下圖示加以說明。關於最初之解碼裝置3之構成係參照圖13加以說明。圖13係顯示本發明之實施形態之解碼裝置之構成之一例之方塊圖。另，圖13中，與圖2所示之編碼裝置1相同之部分係標注同一符號，且省略對其詳細說明。又，為說明之具體化，編碼裝置1所記述之各種設定亦適用於以下說明。
    如圖13所示，解碼裝置3係具備：第1輸入端子IT1，其係依序輸入可變長度編碼資料dc與像素座標資料dz；第2輸入端子IT2，其係輸入設定資訊dm；解碼部31，其係藉由依序解碼可變長度編碼資料，來依序生成解碼預測誤差資料ddp；解碼控制部32，其係基於可變長度編碼資料dc、設定資訊dm與像素座標資料dz，來依序控制解碼部31；解碼預測值資料生成部33，其係依序生成解碼像素資料do之預測值，即解碼預測值資料dop；解碼像素資料生成部34，其係使用解碼預測誤差資料ddp與解碼預測值資料dop，依序生成解碼像素資料do；及輸出端子OT1，其依序輸出解碼像素資料do。
    解碼預測值資料生成部33係具備：解碼預測值緩衝器331，其係可暫時性依序保持所生成之解碼預測值資料dop。
    解碼部31係具備：可變長度編碼資料解碼部311，其係依序生成對應可變長度編碼資料dc之量化預測誤差資料dq；及逆量化部312，其藉由將量化預測誤差資料dq以逆量化係數R進行逆量化，來依序生成解碼預測誤差資料ddp。
    解碼控制部32係具備：解碼表設定部321，其係設定顯示可變長度編碼資料dc與量化預測誤差資料dq之對應關係之解碼表T；逆量化係數設定部322，其係設定逆量化係數R；及解碼處理選擇部323，其係輸出指示應基於可變長度編碼資料dc、設定資訊dm、與圖像座標資料dz而設定之解碼表T之解碼表指示資料Ts，且輸出指示應設定之逆量化係數R之逆量化係數指示資料Rs。
    其次，解碼裝置3之具體動作係參照圖示加以說明。首先，於第1輸入端子IT1，依序輸入可變長度編碼資料dc。可變長度編碼資料dc輸入之順序較好係與自編碼裝置1輸出之順序相同。又，於第1輸入端子IT1，依序輸入像素座標資料dz。
    解碼處理選擇部323係以與上述之編碼處理選擇部143相同之方法(基於累積值C及狀態變數ST之選擇方法)分別選擇顯示與編碼表t相同對應關係之解碼表T、及與量化係數r相等之逆量化係數R。接著，對解碼表設定部321輸出指示所選擇之解碼表T之設定之解碼表指示資料Ts，且對逆量化係數設定部322輸出指示所選擇之逆量化係數R之設定之逆量化係數指示資料Rs。
    可變長度編碼資料解碼部311係基於利用解碼表設定部321設定之解碼表T，藉由從輸入之資料中特定上述標頭部，來特定第u個可變長度編碼資料dcu，且謀求第u個編碼用變數nu。另，u係顯示解碼次數，與編碼次數k相同，可取得1以上1920×1080以下之自然數。
    具體而言例如，在設定顯示與圖6所示之編碼表1相同對應關係之解碼表T，且設定逆量化係數R=1之情形中，若從依序輸入第1輸入端子IT1之資料中確認「1110」，則可知「1110＊＊＊」之7位元為可變長度編碼資料dc。再者，續接於標頭部之「＊＊＊」若例如為「010」，則可求得編碼用變數n係在「8以上15以下」之範圍中之第三小之「10」。
    其次，可變長度編碼資料解碼部311係藉由對特定之第u個編碼用變數nu進行與上述可變長度編碼資料生成部132相反之動作(即，上述公式(4)之逆轉換)，來生成第u個量化預測誤差資料dqu。
    再者，逆量化部312係如下述公式(9)所示，將第u個量化預測誤差資料dqu以第u個逆量化係數Ru進行逆量化，而生成第u個解碼預測誤差資料ddpu。具體而言，藉由將第u個量化預測誤差資料dqu之絕對值乘以第u個逆量化係數Ru，進而自其積中減去1，並附注第u個量化預測誤差資料dqu之符號，來生成第u個解碼預測誤差資料ddpu。
    <數9>ddpu=sign(dqu)(|dqu|×Ru-1)………(9)
    解碼預測值資料生成部33係如下述公式(10)所示，將第u-1個解碼像素資料dou-1直接作為第u個解碼預測值資料dopu。第u-1個解碼像素資料dou-1係被解碼預測值緩衝器311暫時性保持。另，與編碼裝置1中之預測值資料dip之算出相同，解碼預測值資料生成部33係以與下述公式(10)不同之方法，來生成第u個解碼預測值資料dopu亦可。但，解碼預測值資料生成部33較好係採用與預測值資料生成部11對應之方法。具體例如，預測值資料生成部11在將第k-a個預測值資料dipk-a用於第k個預測值資料dipk之算出時之情形，解碼預測值資料生成部33較好亦將第u-a個解碼像素資料dou-a作為第u個解碼預測值資料dopu。
    <數10>dopu=dou-1………(10)
    接著，解碼像素資料生成部34係如下述公式(11)所示，藉由第u個解碼預測誤差資料ddpu加上第u個解碼預測值資料dopu，來算出第u個解碼像素資料dou。
    <數11>dou=ddpu+dopu………(11)
    如上所述，解碼裝置3及其解碼方法係藉由解碼利用編碼裝置1及其編碼方法編碼之可變長度編碼資料dc，可生成解碼像素資料do。 <<變化例>>
    <1>在編碼裝置1之編碼處理選擇部143可選擇之編碼表中，包含有如圖14所示之編碼表4亦可。圖14係顯示編碼表之其他例之表格。
    可變長度資料生成部132使用如圖14所示之編碼表之情形，在編碼用變數n為0時，生成「0」即1位元之可變長度編碼資料dc。另一方面，編碼用變數n為0以外時，生成「1」與「n-1之編碼」組合之編碼，即1+(「n-1之編碼」之編碼長度)位元之可變長度編碼資料dc。另，「n-1之編碼」係例如藉由如圖6所示之編碼表1~3之任一者所取得之編碼亦可。
    若使用該編碼表4，則編碼用變數n為0時，可有效提高壓縮率。因此，例如在確認編碼用變數n連續特定數(例如，2次)以上之情形，編碼處理選擇部143較好係選擇該編碼表4。
    <2>編碼裝置1之可變長度資料生成部132係除量化部131之量化外(或取代)亦可進行量化。具體例如，選擇編碼表1且編碼用變數n為10時，雖然上述例中生成標頭部「1110」與本體部「010」組合而成之可變長度編碼資料dc，但此處將本體部取得之3位元(8組)之值進而以2量化，成為2位元(4組)亦可。該情形，生成標頭部「1110」與本體部「01」組合而成之可變長度編碼資料dc。
    若如此構成，則可有效縮短可變長度編碼資料dc之編碼長度。另，可變長度資料生成部132係僅在累積值C或狀態變數ST成特定值以上之特定之情形下進行上述量化亦可，經常進行亦可。
    <3>雖然已說明編碼裝置1之編碼處理選擇部143係藉由選擇量化係數r及編碼表t之兩者來控制可變長度編碼資料dc之編碼長度(壓縮率)之情形，但以僅選擇量化係數r且固定編碼表t之方式來構成亦可。然而，若編碼處理選擇部143係選擇編碼表t之構成者，則因可有效提高壓縮率，且抑制圖像劣化，故較佳。此外，編碼處理選擇部143係取代選擇編碼表t，而選擇顯示編碼方式之運算式等亦可。
    <4>雖然已就編碼裝置1之編碼處理選擇部143係作為基於狀態變數ST來選擇量化係數r及編碼表t者而加以說明，但亦可不算出狀態變數ST，直接基於累積值C及座標j(或，累積值C及編碼次數k)來選擇該等亦可。
    又，上述公式(6)~(8)及圖7及圖8中，雖然例示有伴隨j之增大而累積值減少之等間隔之邊界線，但邊界線係無論如何設定亦可。例如，設定座標j係圖像資料之垂直方向之中間座標(例如，1079之一半即539)附近時累積值變大之邊界線亦可，非等間隔亦可。
    <5>雖然例示有構成圖像資料之像素資料係包含YUV之各成分之情形，但像素資料係包含R(紅)G(綠)B(藍)之各成分資料者亦可，包含該等以外者亦可。又，包含於像素資料之成分資料之種類係不限於3種，4種以上亦可，2種以下亦可。另，YUV與RGB係可藉由下述公式(11)及(12)相互轉換。
    <數11>Y=[(R+2G+B)/4]U=B-G V=R-G………(11)
    <數12>G=Y-[(U+V)/4]R=V+G B=U+G………(12)
    <6>雖然例示有編碼裝置1對構成圖像資料之全體(1920×1080個)之像素資料，進行保證一系列之壓縮率之編碼之情形，但對該等以外之特定數之像素資料進行該編碼亦可。具體例如，對圖像資料之水平方向之1列之像素資料、或構成像素資料之上半或下半之像素資料等進行該保證一系列之壓縮率之編碼亦可。 [產業上之可利用性]
    本發明係可在將電視等再生之圖像資料記憶於幀記憶體等之情形中，用於編碼構成該圖像資料之像素資料之編碼裝置及編碼方法。又可用於解碼自該幀記憶體等讀出之編碼後之像素資料之解碼裝置及解碼方法。再者，本發明係可用於具備該編碼裝置與該解碼裝置之編解碼系統。
    1‧‧‧編碼裝置
    2‧‧‧記憶裝置
    3‧‧‧解碼裝置
    11‧‧‧預測值資料生成部
    12‧‧‧預測誤差資料生成部
    13‧‧‧編碼部
    14‧‧‧編碼控制部
    31‧‧‧解碼部
    32‧‧‧解碼控制部
    33‧‧‧解碼預測值資料生成部
    34‧‧‧解碼像素資料生成部
    111‧‧‧預測值緩衝器
    131‧‧‧量化部
    132‧‧‧可變長度編碼資料生成部
    141‧‧‧量化係數設定部
    142‧‧‧編碼表設定部
    143‧‧‧編碼處理選擇部
    311‧‧‧可變長度編碼資料解碼部
    312‧‧‧逆量化部
    321‧‧‧解碼表設定部
    322‧‧‧逆量化係數設定部
    323‧‧‧解碼處理選擇部
    331‧‧‧解碼預測值緩衝器
    CD‧‧‧編解碼系統
    dc‧‧‧可變長度編碼資料
    ddp‧‧‧解碼預測誤差資料
    di‧‧‧像素資料
    dip‧‧‧預測值資料
    dm‧‧‧設定資訊
    do‧‧‧解碼像素資料
    dop‧‧‧解碼預測值資料
    dp‧‧‧預測誤差資料
    dq‧‧‧量化預測誤差資料
    dz‧‧‧像素座標資料
    IN‧‧‧輸入端子
    it1‧‧‧第1輸入端子
    IT1‧‧‧第1輸入端子
    it2‧‧‧第2輸入端子
    IT2‧‧‧第2輸入端子
    ot1‧‧‧輸出端子
    OT1‧‧‧輸出端子
    OUT‧‧‧輸出端子
    P‧‧‧圖像處理裝置
    PS‧‧‧圖像處理系統
    R‧‧‧逆量化係數
    r‧‧‧量化係數
    Rs‧‧‧逆量化係數指示資料
    rs‧‧‧量化係數指示資料
    T‧‧‧解碼表
    t‧‧‧編碼表
    Ts‧‧‧解碼表指示資料
    ts‧‧‧編碼表指示資料
    圖1係顯示適用本發明之實施形態之編解碼系統之圖像處理系統之構成例之方塊圖。
    圖2係顯示本發明之實施形態之編碼裝置之構成例之方塊圖。
    圖3係顯示量化係數為1，且預測值資料為100之情形中之圖像資料及量化預測誤差資料與編碼用變數之關係之表格。
    圖4係將圖3所示之表之值與所預測之出現概率一同顯示之圖表。
    圖5係顯示量化係數為1、2或4，且預測值資料為100之情形之量化預測誤差資料與編碼用變數之各者之關係表。
    圖6係顯示編碼表之具體例之表格。
    圖7係顯示增大狀態變數之條件之圖表。
    圖8係顯示減少狀態變數之條件之圖表。
    圖9係顯示藉由編碼處理選擇部之量化係數之選擇方法之一例之表格。
    圖10係顯示依序生成之可變長度編碼資料之全體之編碼長度變為圖9所示之最大編碼長度之情形中之累積值之變化之圖表。
    圖11係顯示各種圖像中之編碼用變數n之出現概率(%)之表格。
    圖12係顯示對構成如圖11所示之圖像資料之像素資料，使用如圖6所示之編碼表1~3之各者生成可變長度編碼資料之情形之各者之編碼長度之期待值之表格。
    圖13係顯示本發明之實施形態之解碼裝置之構成之一例之方塊圖。
    圖14係顯示編碼表之其他例之表格。
    1‧‧‧編碼裝置
    2‧‧‧記憶裝置
    3‧‧‧解碼裝置
    CD‧‧‧編解碼系統
    IN‧‧‧輸入端子
    OUT‧‧‧輸出端子
    P‧‧‧圖像處理裝置
    PS‧‧‧圖像處理系統
    权利要求:
    Claims (26)
    [1] 一種編碼裝置，其特徵在於包含：預測值資料生成部，其係依序生成像素資料之預測值，即預測值資料；預測誤差資料生成部，其係依序生成上述像素資料與上述預測值資料之差，即預測誤差資料；編碼部，其係依序編碼上述預測誤差資料，並依序生成編碼長度在所設定之最大編碼長度以下且為可變之可變長度編碼資料；及編碼控制部，其係依序控制上述編碼部；且在生成特定數之上述可變長度編碼資料期間，上述編碼控制部係藉由累積上述編碼部所生成之上述可變長度編碼資料之編碼長度與目標編碼長度之差分，依序算出累積值，且以使在生成上述特定數之上述可變長度編碼資料之時間點之上述累積值變為0以下之方式，基於上述累積值與上述編碼部所編碼之次數即編碼次數，依序設定上述最大編碼長度。
    [2] 如請求項1之編碼裝置，其中上述編碼控制部係設定對應上述編碼次數而決定之上述累積值之臨限值，及與上述累積值之差分對應之長度之上述最大編碼長度。
    [3] 如請求項2之編碼裝置，其中在上述累積值比上述臨限值大之情形，上述編碼控制部係設定比上述目標編碼長度短之上述最大編碼長度。
    [4] 如請求項2之編碼裝置，其中上述臨限值係伴隨上述編碼次數之增大而連續性或階段性地減少者，且至少在上述編碼次數達到上述特定數之前變為0。
    [5] 如請求項1之編碼裝置，其中將由獨立之二個變數即上述累積值及上述編碼次數取得值之區域至少區分為2個小區域，且對每個上述小區域分配上述最大編碼長度，且上述編碼控制部係設定分配至藉由上述編碼次數及上述累積值而定之上述小區域之上述最大編碼長度。
    [6] 如請求項5之編碼裝置，其中上述小區域至少沿上述累積值之增減方向存在有複數個，且在相同之上述編碼次數下，上述累積值越大之上述小區域分配有越短之上述最大編碼長度。
    [7] 如請求項5之編碼裝置，其中鄰接之上述小區域之邊界之至少一個具有不感寬，且上述編碼次數及上述累積值之變化超過上述不感寬時，所定之上述小區域發生變化。
    [8] 如請求項1之編碼裝置，其中上述編碼部包含：量化部，其係藉由以特定之量化係數量化上述預測誤差資料，而依序生成量化預測誤差資料；及可變長度編碼資料生成部，其根據特定之編碼方式，依序生成與上述量化預測誤差資料對應之上述可變長度編碼資料。
    [9] 如請求項8之編碼裝置，其中上述編碼控制部係基於上述累積值及上述編碼次數，選擇適用於上述量化部之上述量化係數，且對應所選擇之該量化係數與上述編碼方式而設定上述最大編碼長度。
    [10] 如請求項9之編碼裝置，其中1個上述像素資料包含複數之成分資料，且上述預測值資料生成部係生成每個上述成分資料之上述預測值資料；上述預測誤差資料生成部係生成每個上述成分資料之上述預測誤差資料；上述量化部係藉由以每個上述成分資料之上述量化係數，分別量化每個上述成分資料之上述預測誤差資料，從而生成每個上述成分資料之上述量化預測誤差資料；上述可變長度編碼資料生成部係生成與每個上述成分資料之上述量化預測誤差資料對應之每個上述成分資料之上述可變長度編碼資料；上述編碼控制部係藉由累積每個上述成分資料之上述可變長度編碼資料之全體編碼長度與上述目標編碼長度之差分而算出上述累積值，且基於該累積值及上述編碼次數，分別選擇適用於上述量化部之每個上述成分資料之上述量化係數。
    [11] 如請求項8之編碼裝置，其中上述編碼控制部係基於上述累積值及上述編碼次數，選擇適用於上述可變長度編碼資料生成部之上述編碼方式，且對應所選擇之上述編碼方式與上述量化係數，設定上述最大編碼長度。
    [12] 如請求項8之編碼裝置，其中上述可變長度編碼資料生成部係將上述量化預測誤差資料轉換成編碼用變數，該編碼用變數係上述量化預測誤差資料之絕對值越大則其值變得越大，當上述量化預測誤差資料之絕對值為0之情形時其值為0，且與上述量化預測誤差資料為1對1對應，且生成上述編碼用變數越小，則編碼長度越短之上述可變長度編碼資料。
    [13] 如請求項8之編碼裝置，其中上述預測值資料生成部係暫時性依序保持依序生成之上述預測值資料，且使用藉由將上述量化部生成之上述量化預測誤差資料乘以上述量化係數而得之逆量化預測誤差資料、與對於接近預測對象之像素資料之像素資料而生成之預先保持之至少一個之上述預測值資料，而生成新的預測值資料。
    [14] 如請求項8之編碼裝置，其中上述預測值資料生成部係暫時性依序保持依序生成之上述預測值資料，且藉由對上述量化部生成之上述量化預測誤差資料乘以上述量化係數所得之逆量化預測誤差資料加上最近保持之上述預測值資料，而生成新的預測值資料。
    [15] 如請求項1之編碼裝置，其中上述編碼控制部係若確認上述預測誤差資料成0之狀況在滿足特定之條件下發生，則於上述預測誤差資料為0時，控制使上述編碼部生成1位元之編碼長度之上述可變長度編碼資料。
    [16] 如請求項1之編碼裝置，其中上述目標編碼長度係將作為目標之壓縮率乘以上述像素資料之編碼長度所得之長度以下。
    [17] 一種解碼裝置，其特徵在於包含：解碼部，其藉由對利用如請求項1之編碼裝置生成之上述可變長度編碼資料實施所設定之解碼處理進行解碼，而依序生成解碼預測誤差資料；解碼預測值資料生成部，其依序生成解碼像素資料之預測值，即解碼預測值資料；解碼像素資料生成部，其依序生成上述解碼預測誤差資料與上述解碼預測值資料之和，即上述解碼像素資料；及解碼控制部，其依序控制上述解碼部；且生成上述特定數之上述解碼像素資料期間，上述解碼控制部係藉由累積上述解碼部解碼後之上述可變長度編碼資料之編碼長度與上述編碼裝置所使用之上述目標編碼長度之差分，而依序算出解碼累積值，且以基於該解碼累積值、與上述解碼部解碼之次數即解碼次數，推定實施於上述解碼部解碼之上述可變長度編碼資料之編碼處理，且對該可變長度編碼資料實施與該編碼處理相反之處理即解碼處理之方式而設定上述解碼部。
    [18] 如請求項17之解碼裝置，其中上述解碼控制部係藉由自連續輸入之資料中依序檢測構成上述可變長度編碼資料之一部分或全部之標頭部，而依序辨識上述可變長度編碼資料。
    [19] 如請求項17之解碼裝置，其中上述解碼預測值資料生成部係暫時性依序保持上述解碼像素資料生成部依序生成之上述解碼像素資料，且使用接近預測對象之解碼像素資料且預先保持之至少一個上述解碼像素資料，生成新的上述解碼預測值資料。
    [20] 如請求項17之解碼裝置，其中上述解碼預測值資料生成部係暫時性依序保持上述解碼像素資料生成部依序生成之上述解碼像素資料，且將最近保持之上述解碼像素資料生成作為新的上述解碼預測值資料。
    [21] 一種編解碼系統，其特徵在於包含：如請求項1至16中任一項之編碼裝置；如請求項17之解碼裝置；及特定記憶容量之記憶裝置；且於上述記憶裝置中，寫入上述編碼裝置生成之上述可變長度編碼資料，使用自上述記憶裝置讀出之上述可變長度編碼資料，由上述解碼裝置生成上述解碼像素資料。
    [22] 一種編解碼系統，其特徵在於包含：如請求項1至16中任一項之編碼裝置；如請求項18之解碼裝置；及特定記憶容量之記憶裝置；且於上述記憶裝置中，寫入上述編碼裝置生成之上述可變長度編碼資料，使用自上述記憶裝置讀出之上述可變長度編碼資料，由上述解碼裝置生成上述解碼像素資料。
    [23] 一種編解碼系統，其特徵在於包含：如請求項1至16中任一項之編碼裝置；如請求項19之解碼裝置；及特定記憶容量之記憶裝置；且於上述記憶裝置中，寫入上述編碼裝置生成之上述可變長度編碼資料，使用自上述記憶裝置讀出之上述可變長度編碼資料，由上述解碼裝置生成上述解碼像素資料。
    [24] 一種編解碼系統，其特徵在於包含：如請求項1至16中任一項之編碼裝置；如請求項20之解碼裝置；及特定記憶容量之記憶裝置；且於上述記憶裝置中，寫入上述編碼裝置生成之上述可變長度編碼資料，並使用自上述記憶裝置讀出之上述可變長度編碼資料，由上述解碼裝置生成上述解碼像素資料。
    [25] 一種編碼方法，其特徵在於包含：預測值資料生成步驟，其生成像素資料之預測值，即預測值資料；預測誤差資料生成步驟，其生成上述像素資料與藉由上述預測值資料生成步驟所生成之上述預測值資料之差，即預測誤差資料；編碼步驟，其藉由編碼上述預測誤差資料生成步驟所生成之上述預測誤差資料，而生成編碼長度在所設定之最大編碼長度以下且為可變之可變長度編碼資料；累積值算出步驟，其藉由累積由上述編碼步驟所生成之上述可變長度編碼資料之編碼長度與目標編碼長度之差分，而算出累積值；及最大編碼長度設定步驟，其基於由上述累積值算出步驟所算出之上述累積值、與上述編碼步驟進行之次數即編碼次數，而設定下次上述編碼步驟中之上述最大編碼長度；且直至生成特定數之上述可變長度編碼資料前，重複進行上述預測值資料生成步驟、上述預測誤差資料生成步驟、上述編碼步驟、上述累積值算出步驟、及上述最大編碼長度設定步驟；在上述最大編碼長度設定步驟中，設定在生成上述特定數之上述可變長度編碼資料之時間點之上述累積值變為0以下之上述最大編碼長度。
    [26] 一種解碼方法，其特徵在於包含：解碼步驟，其係對利用請求項22之編碼方法生成之上述可變長度編碼資料實施所設定之解碼處理來解碼，而生成解碼預測誤差資料；解碼累積值算出步驟，其係藉由累積經上述解碼步驟解碼之上述可變長度編碼資料之編碼長度與上述編碼方法所使用之上述目標編碼長度之差分，算出解碼累積值；解碼處理設定步驟，其係基於由上述解碼累積值算出步驟算出之上述解碼累積值、與進行上述解碼步驟之次數即解碼次數，推定實施於下次之上述解碼步驟中所要解碼之上述可變長度編碼資料之編碼處理，且將相當於該編碼處理之逆轉換之解碼處理設定作為下次之上述解碼步驟中之上述解碼處理；解碼預測值資料生成步驟，其生成解碼像素資料之預測值，即解碼預測值資料；及解碼像素資料生成步驟，其係生成上述解碼步驟所生成之上述解碼預測誤差資料與上述解碼預測值資料生成步驟所生成之上述解碼預測值資料之和，即上述解碼像素資料；且直至生成上述特定數之上述解碼像素資料前，重複進行上述解碼步驟、上述解碼累積值算出步驟、上述解碼處理設定步驟、上述解碼預測值資料生成步驟、及上述解碼像素資料生成步驟。
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    法律状态:
    2020-08-01| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP2011137967A|JP5149427B2|2011-06-22|2011-06-22|符号化装置、復号化装置、符復号化システム、符号化方法及び復号化方法|
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