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ビットストリーム調整装置およびビットストリーム調整方法 - カシオ計算機株式会社
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発明の名称 ビットストリーム調整装置およびビットストリーム調整方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−94431(P2001−94431A)
公開日 平成13年4月6日(2001.4.6)
出願番号 特願平11−271416
出願日 平成11年9月24日(1999.9.24)
代理人 【識別番号】100096699
【弁理士】
【氏名又は名称】鹿嶋 英實
発明者 渡辺 諭
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 n個のディジタルデータからなるビットストリームの長さを調整するビットストリーム調整装置において、前記n個のディジタルデータのいくつかについてそのビット数を削減する削減手段と、前記削減ビット数よりも少ないビット数の付加ビットを発生するとともに該付加ビットの論理値を前記削減手段によって削減されたビットの値に基づいて設定する設定手段と、前記削減ビットを含まないビットストリームに前記付加ビットを挿入して新たなビットストリームを生成し出力する出力手段と、を備えたことを特徴とするビットストリーム調整装置。
【請求項2】 ビットストリーム中の所定ビットの論理値に基づいて再生ビットの論理値を決定する決定手段と、前記ビットストリームから前記所定ビットを削除するとともに前記再生ビットを所定位置に挿入してn個のディジタルデータからなるビットストリームを再生する再生手段と、を備えたことを特徴とするビットストリーム調整装置。
【請求項3】 n個のディジタルデータからなるビットストリームの長さを調整するビットストリーム調整装置において、前記n個のディジタルデータのいくつかについてそのビット数を削減する削減手段と、前記削減ビット数よりも少ないビット数の付加ビットを発生するとともに該付加ビットの論理値を前記削減手段によって削減されたビットの値に基づいて設定する設定手段と、前記削減ビットを含まないビットストリームに前記付加ビットを挿入して新たなビットストリームを生成し出力する出力手段と、前記新たなビットストリーム中の付加ビットの論理値に基づいて再生ビットの論理値を決定する決定手段と、前記新たなビットストリームから前記付加ビットを削除するとともに前記再生ビットを所定位置に挿入してn個のディジタルデータからなるビットストリームを再生する再生手段と、を備えたことを特徴とするビットストリーム調整装置。
【請求項4】 n個のディジタルデータからなるビットストリームの長さを調整するビットストリーム調整方法において、前記n個のディジタルデータのいくつかについてそのビット数を削減する第1のステップと、前記削減ビット数よりも少ないビット数の付加ビットを発生するとともに該付加ビットの論理値を前記第1のステップで削減されたビットの値に基づいて設定する第2のステップと、前記削減ビットを含まないビットストリームに前記付加ビットを挿入して新たなビットストリームを生成し出力する第3のステップと、前記新たなビットストリーム中の付加ビットの論理値に基づいて再生ビットの論理値を決定する第4のステップと、前記新たなビットストリームから前記付加ビットを削除するとともに前記再生ビットを所定位置に挿入してn個のディジタルデータからなるビットストリームを再生する第5のステップと、を含むことを特徴とするビットストリーム調整方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビットストリーム調整装置およびビットストリーム調整方法に関し、詳しくは、n個のディジタルデータからなるビットストリームの長さを調整するビットストリーム調整装置およびビットストリーム調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、ディジタル処理技術の進歩に伴い、様々なシステムで、アナログ信号をディジタル信号に変換し、このディジタル信号に対して所要の処理を行うようになってきた。ディジタル処理では、アナログ信号をディジタル信号に変換する際の誤差(符号化誤差)が避けられないが、この誤差はディジタル信号のビット数を増やすことによって抑制できるため、例えば、10ビット前後のディジタル信号とすることが行われている。また、ディジタル処理においては、ディジタルデータの入力サイクルとディジタル処理の実行サイクルとのタイミングを取るために、ディジタルデータの一時的保持動作、いわゆるバッファ動作を行う記憶デバイス(バッファメモリ)が不可欠であり、上述のビット数選定に当たっては、このバッファメモリのアクセス速度を考慮しなければならない。
【0003】昨今、128ビット単位でアクセスできる半導体メモリ(以下、便宜的に「高速アクセスメモリ」ということにする)が出現しており、この高速アクセスメモリは、旧来のメモリアクセス単位(バイト:8ビット)に比べて、大量のディジタルデータを一度に書き込んだり読み出したりできることから、バッファメモリに利用してきわめて好都合である。例えば、n個のディジタルデータからなるビットストリームを想定し、各ディジタルデータのビット数をmビットとすると、nとmの積を128〔ビット〕とすることにより、上述の高速アクセスメモリを利用することができる。
【0004】しかし、一般にディジタルデータのビットストリーム構成(上記のnやm)は、システムごとに様々であり、必ずしも上記のような都合のよい組み合わせ、すなわち、「n×m=128」にならないことがあった。例えば、n=13、m=10のビットストリームの場合、n×m=130となり、2ビット長くなってしまうので、そのままでは上述の高速アクセスメモリを利用できない。
【0005】この場合の対策としては、n個(13個)のディジタルデータの任意の2個について、1ビット削減することが考えられる。すなわち、10ビットのディジタルデータを11個と、9ビットのディジタルデータを2個とすることにより、全部で128ビットのビットストリームとなるので、上述の高速アクセスメモリに一度に書き込むことができる。メモリからの読み出し時に、削減ビット位置に所定論理のビットを付け加えればよい。この対策によれば、2ビット分の情報を喪失するものの、画像のように完全に元に戻らなくてもよい情報(非可逆情報)に適用することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記対策にあっては、ビットの削減によってビットストリームの長さを調整するとともに、削減ビット位置に所定論理のビットを付加してビットストリームの長さを元に戻すため、削減ビット数が多いほど、情報喪失量が増えるという問題点があった。したがって、本発明が解決しようとする課題は、情報喪失量の抑制を図りつつ、ビットストリームの長さを調整することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題は、n個のディジタルデータからなるビットストリームの長さを調整するビットストリーム調整装置において、前記n個のディジタルデータのいくつかについてそのビット数を削減する削減手段と、前記削減ビット数よりも少ないビット数の付加ビットを発生するとともに該付加ビットの論理値を前記削減手段によって削減されたビットの値に基づいて設定する設定手段と、前記削減ビットを含まないビットストリームに前記付加ビットを挿入して新たなビットストリームを生成し出力する出力手段と、を備えることによって解決できる。または、前記新たなビットストリーム中の付加ビットの論理値に基づいて再生ビットの論理値を決定する決定手段と、前記新たなビットストリームから前記付加ビットを削除するとともに前記再生ビットを所定位置に挿入してn個のディジタルデータからなるビットストリームを再生する再生手段と、を備えることによって解決できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態においては、各々10ビットの計13個のディジタルデータで構成された130ビットの長さを持つビットストリームを、128ビットの長さに調整する例(すなわち、n=13、m=10)を挙げて説明するが、これに限定されないことはもちろんである。
【0009】因みに、上記例示のビットストリーム(n=13、m=10)の実例は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)等の二次元撮像デバイスから出力されたディジタル画像信号(以下「CCDディジタル信号」という)のビット構成に見ることができる。CCDディジタル画像信号は多数の画素信号で構成され、各画素信号の値はCCDの受光素子に蓄積された電荷量をmビットで表現する。例えば、640×480個の受光素子を有するCCDの場合、ディジタル画像信号全体のビット数は640×480×mビットになるが、前述したとおり、128ビット単位でアクセス可能なバッファメモリを使用する場合、640×480×mビットのディジタル画像信号を、128ビットずつのビットストリームに区切って、このビットストリーム単位でバッファメモリに書き込まなければならない。
【0010】図1は、実施の形態の概念ブロック図である。10は各々10ビットの計13個のディジタルデータで構成された130ビットの長さを持つビットストリームBS1を128ビットの長さのビットストリームBS2aに調整するビットストリーム圧縮部、20は128ビット単位で書込みと読み出しののアクセスが可能なメモリ、30はメモリ20から読み出された128ビットの長さのビットストリームBS2aを元の長さ(130ビット)のビットストリームBS3に戻すビットストリーム伸長部である。
【0011】なお、メモリ20は、RAM(Rondom Access Memory)やDRAM(Dynamic Rondom Access Memory)などのメモリデバイスであってもよいことはもちろんであるが、それ以外にも、例えば、DSP(Digital Signal Processor)などであってもよい。要は、128ビットの長さを持つビットストリームBS2aを入力し、かつ、出力できるデバイスまたは回路であればよい。
【0012】図2は、ビットストリームの構成を示す図である。この図において、(a)はビットストリーム圧縮部10に入力されるビットストリームBS1の構成を示し、(b)はビットストリーム圧縮部10から出力されるビットストリームBS2aの構成を示し、(c)はビットストリーム圧縮部10から出力される他のビットストリームBS2bの構成を示し、(d)はビットストリーム伸長部30から出力されるビットストリームBS3の構成を示している。
【0013】(イ)ビットストリームBS1は、各々10ビットの13個のディジタルデータF1〜F13で構成されており、その全体のビット長は10×13=130ビットである。
(ロ)ビットストリームBS2aは、13個のディジタルデータF1〜F13で構成されている点でビットストリームBS1と共通するが、そのうちの三つのディジタルデータF3、F7、F11が1ビット少ない9ビットである点、および、最後に1ビットの付加ビットT1(発明の要旨に記載の付加ビットに相当)を有する点でビットストリームBS1と相違する。
(ハ)ビットストリームBS2bは、13個のディジタルデータF1〜F13で構成されている点、および、そのうちの三つのディジタルデータF3、F7、F11が1ビット少ない9ビットである点でビットストリームBS2aと共通し、付加ビットT2(発明の要旨に記載の付加ビットに相当)の挿入位置の点でビットストリームBS2aと相違する。すなわち、ビットストリームBS2bは、7番目のディジタルデータF7の最後に1ビットの付加ビットT2を有する点でビットストリームBS2aと相違し、余の点で一致する。
(ニ)ビットストリームBS3は、13個のディジタルデータF1〜F13で構成されている点でビットストリームBS1と共通するが、そのうちの三つのディジタルデータF3、F7、F11が1ビット少ない9ビットである点、および、これら三つのディジタルデータF3、F7、F11の最後に各々1ビットの再生ビットT3、T4、T5を有する点でビットストリームBS1と相違する。
【0014】ここで、すべてのビットストリームBS1、BS2a、BS2b、BS3のディジタルデータF1〜F13のうちフルビット(10ビット)構成のディジタルデータは、10ビット表現の有意な値(例えば、前述のCCDの画素値)を持っているが、1ビット少ないディジタルデータは、同有意な値から、そのLSB(Least Significant Bit)の重み値に相当する誤差を含む不完全な値を持っている。
【0015】付加ビットT1またはT2は、上記誤差を抑制するための情報ビットであり、以下の説明からも明らかになるが、付加ビットT1またはT2の論理値は、フルビット(10ビット)構成のディジタルデータから削除したLSBの値に基づいて設定される。例えば、ビットストリームBS2aの付加ビットT1の論理値は、三つのディジタルデータF3、F7、F11の削除ビット(ビットストリームBS1の三つのディジタルデータF3、F7、F11の各LSB)の値の多数決によって設定する。例えば、削除ビットの値がすべて「0」の場合に付加ビットT1の論理値を「0」にし、二つ以上の削除ビットの値が「1」の場合に付加ビットT1の論理値を「1」にする。
【0016】再生ビットT3、T4、T5は、ビットストリームBS3の三つのディジタルデータF3、F7、F11のLSBとして扱われる。これらの再生ビットT3、T4、T5の論理値は、ビットストリームBS2aの付加ビットT1またはビットストリームBS2bの付加ビットT2の論理値と同じである。すなわち、ビットストリームBS2aの付加ビットT1またはビットストリームBS2bの付加ビットT2の論理値が、例えば、「1」の場合、再生ビットT3、T4、T5の論理値も「1」となる。
【0017】かかる構成を有するビットストリームBS1、BS2a(またはBS2b)およびBS3は、以下の特徴を持つ。
(1)長さ130ビットのビットストリームBS1を、長さ128ビットのビットストリームBS2a(またはBS2b)に変換することができ、アクセス単位を128ビットとするメモリ20との親和性を図ることができる。
(2)かかるビット長の変換に際して、三つのディジタルデータF3、F7、F11の各LSBを削除するため、都合3ビット分の情報を喪失するが、この喪失情報を表すための1ビットの付加ビットT1(またはT2)をビットストリームBS2a(またはBS2b)に付加し、その付加ビットT1(またはT2)の論理値を削除ビットの値の多数決によって設定するので、上記喪失情報を非可逆的に再生することができ、その再生ビットT3、T4、T5を三つのディジタルデータF3、F7、F11の各LSBとする130ビットの長さのビットストリームBS3を生成することができる。
【0018】すなわち、ビット長変換の際の、三つのディジタルデータF3、F7、F11の各LSBの削除ビットを、それぞれaビット、bビット、cビットとすると、(A)aビット=0、bビット=0、cビット=0の場合は、再生ビットT3、T4、T5は「0」となり、(B)aビット=0、bビット=0、cビット=1の場合は、再生ビットT3、T4、T5は「0」となり、(C)aビット=0、bビット=1、cビット=0の場合は、再生ビットT3、T4、T5は「0」となり、(D)aビット=0、bビット=1、cビット=1の場合は、再生ビットT3、T4、T5は「1」となり、(E)aビット=1、bビット=0、cビット=0の場合は、再生ビットT3、T4、T5は「0」となり、(F)aビット=1、bビット=0、cビット=1の場合は、再生ビットT3、T4、T5は「1」となり、(G)aビット=1、bビット=1、cビット=0の場合は、再生ビットT3、T4、T5は「1」となり、aビット=1、bビット=1、cビット=1の場合は、再生ビットT3、T4、T5は「1」となる。したがって、aビット、bビットおよびcビットと再生ビットT3、T4、T5との論理値の間には非可逆的な関係が成立するから、単に所定論理のビットを再生する冒頭の従来例に比べて、情報の喪失量が少ないという格別有益な効果が得られる。
【0019】以下、ビットストリーム圧縮部10およびビットストリーム伸長部30の構成例を説明する。図3は、ビットストリーム圧縮部10の概念的な構成図であり、図示の例では、特に限定しないが、ビットストリームBS1のディジタルデータF3のLSB(以下「aビット」)を判定するaビット判定回路11と、ビットストリームBS1のディジタルデータF7のLSB(以下「bビット」)を判定するbビット判定回路12と、ビットストリームBS1のディジタルデータF11のLSB(以下「cビット」)を判定するcビット判定回路13とを備えるとともに、ビットストリームBS1のaビット、bビットおよびcビットを削除するビット削除回路14(発明の要旨に記載の削減手段に相当)と、ビットストリームBS1のaビット、bビットおよびcビットの論理値の多数決を取って付加ビットT1(またはT2)を発生する多数決回路15(発明の要旨に記載の設定手段に相当)と、aビット、bビットおよびcビットを削除した後のビットストリームの最後に付加ビットT1を付加してビットストリームBS2aを生成するビット付加回路16(発明の要旨に記載の出力手段に相当)とを備える。なお、ビット付加回路16は、aビット、bビットおよびcビットを削除した後のビットストリームの所定位置(F7の最後)に付加ビットT2を付加することもでき、この場合、ビット付加回路16はビットストリームBS2bを生成する。
【0020】13個のディジタルデータF1〜F13で構成された130ビットの長さを持つビットストリームBS1を図示のビットストリーム圧縮部10に入力すると、ビットストリームBS1の三つのディジタルデータF4、F7、F11の各LSB(すなわち、aビット、bビットおよびcビット)が削除されるとともに、aビット、bビットおよびcビットの論理値の多数決で付加ビットT1(またはT2)の論理値が決められる。そして、aビット、bビットおよびcビットを削除した後のビットストリームの最後(BS2aの場合。BS2bの場合はディジタルデータF7の最後。)に付加ビットT1(BS2aの場合。BS2bの場合は付加ビットT2。)を付加して、128ビットの長さのビットストリームBS2aまたはBS2bが生成される。
【0021】したがって、メモリ20のアクセス単位(128ビット)に適合した長さにビットストリームを調整することができる。しかも、長さを調整したビットストリームBS2aまたはBS2bは、削除ビット(aビット、bビットおよびcビット)の論理値の多数決情報を持つ1ビットの付加ビットT1またはT2を有するので、この付加ビットT1またはT2の論理値を用いて、削除ビット(aビット、bビットおよびcビット)を非可逆的に再生することができ、ビットの削除に伴う情報の喪失量を少なくすることができる。
【0022】図4は、ビットストリーム伸長部30の概念的な構成図であり、図示の例では、特に限定しないが、ビットストリームBS2a(またはBS2b)の付加ビットT1(またはT2)を判定する付加ビット判定回路31と、付加ビットT1(またはT2)と同一論理値の再生ビットT3、T4、T5を発生するビット再生回路32(発明の要旨に記載の決定手段に相当)と、ビットストリームBS2a(またはBS2b)から付加ビットを取り除くとともに、その三つのディジタルデータF3、F7、F11の最後に再生ビットT3、T4、T5を付加して、130ビットの長さのビットストリームBS3を生成するビット付加回路33(発明の要旨に記載の再生手段に相当)とを備える。
【0023】メモリ20から読み出した128ビットの長さのビットストリームBS2aまたはBS2bを図示のビットストリーム伸長部30に入力すると、ビットストリームBS2aまたはBS2bの付加ビットT1またはT2が判定され、その付加ビットT1またはT2と同一論理値の再生ビットT3、T4、T5が生成される。そして、付加ビットが取り除かれたビットストリームの所定位置(aビット、bビットおよびcビットの位置)に再生ビットT3、T4、T5が挿入され、130ビットの長さを持つビットストリームが作られる。
【0024】したがって、付加ビットT1またはT2の論理値を用いて、削除ビット(aビット、bビットおよびcビット)を非可逆的に再生することができ、ビットの削除に伴う情報の喪失量を少なくすることができる。
【0025】本実施の形態によれば、以上のとおりにしたから、ビットストリームの長さを調整して、例えば、アクセス単位を128ビットとするメモリとの親和性を図ることができるうえ、さらに、ビットストリームの長さの調整に伴う情報の喪失量を抑制できるという格別の効果が得られ、特に、画像のように完全に元に戻らなくてもよい情報(非可逆情報)に適用して好適なビットストリーム長の調整技術を提供することができる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、n個のディジタルデータからなるビットストリームの長さを調整するビットストリーム調整装置において、前記n個のディジタルデータのいくつかについてそのビット数を削減する削減手段と、前記削減ビット数よりも少ないビット数の付加ビットを発生するとともに該付加ビットの論理値を前記削減手段によって削減されたビットの値に基づいて設定する設定手段と、前記削減ビットを含まないビットストリームに前記付加ビットを挿入して新たなビットストリームを生成し出力する出力手段と、を備えるので、削減手段により、ビット数を削減してビットストリームの長さを調整できる。しかも、ビット削減によって喪失された情報を非可逆的に保持する付加ビットを有するので、ビットストリームの長さを元に戻す際に、喪失情報をある程度再現することができる。すなわち、前記新たなビットストリーム中の付加ビットの論理値に基づいて再生ビットの論理値を決定する決定手段と、前記新たなビットストリームから前記付加ビットを削除するとともに前記再生ビットを所定位置に挿入してn個のディジタルデータからなるビットストリームを再生する再生手段と、を備えることによって、喪失情報の抑制を図ることができる。




 

 


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