JPH02186835A - 信号符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、信号符号化装置、特にデジタル信号を高能率
で符号化するベクトル量子化器を用いた信号符号化装置
に関する。

［従来の技術］ 第６図は例えば電子情報通信学会技術報告書、ＩＴ８５
−６１に示された従来のべりトル量子化信号符号化装置
の構成を示すブロック図であり、図において、人力ベク
トル（８）をベクＩ・ル量子化し、当該量子化代表ベク
トル（９）のインデックスを符号化データ（１１）とし
て出力するベクトル量子化符号化器（２０）には、複数
個の前記量子化代表ベクトル（９）を記憶する固定コー
ドブック（２）が接続され、符号化データ（１１）とし
て与えられた前記インデックスに対応する前記量子化代
表ベクトルを復号ベクトル（１９）として再生するベク
トル量子化復号化器（２１）にも、固定コードブック（
２）が接続されている。

次に、動作について説明する。ｋ次元人カベクトル（８
）Ｘ−［Ｘ＋　、Ｘ２　、・・・　Ｘ、］とし、固定コ
ードブック（２）に記憶されている量子化代表ベクトル
Ｙｉ−［Ｙ、、Ｙ２．・・・、ｙｈ］のセットを［Ｙ］
　−［ＹＩ　、Ｙ２　、　　・・・、ＹＮ］　　（９）
とする。ベクトル量子化符号化器（２０）では、次式よ
り定義される入力ベクトルＸ（８）とのひずみｄ＋が最
小となる量子化代表ベクトルＹｉが決定される。なお、
ここではｄｉを２乗ひずみとして定義すると、 ｄｉ−ＩＩＸ−Ｙｉ１２−Σ　　（Ｘｉ　　　Ｙ＋＋）
２ｊ−１ となる。ここで、ｄｔ＜ｄｆ、ｌ≠ｉ　である。

符号化データ（１１）として、該量子化代表ベクトルＹ
ｉを１別するだめのインデックスｉが出力され、伝送さ
れる。

ベクトル量子化復号化Ｗ（２１）では、入力される符号
化データ（１１）により与えられるインデックスｌに対
応する量子化代表ベクトルＹｉがコードブック（２）か
ら読み出され、復号ベクトルＸ（１９）が再生される。

すなわち、−Ｙｉ となる。

以上のように、従来のベクトル量子化信号符号化装置は
何県間の量子化代表ベクトル（９）を固定コートブック
（２）に登録したものである。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のベクトル量子化信号符号化装置は、以上のように
構成されているので、ベクトルの次元数が高い場合、予
めコードブック内に記憶されているＨ眼側の量子化代表
ベクトルを、全ての情報源入力ベクトルに対して完全に
最適化することが困難であり、特異な入力ベクトルにお
いて生じる過度の量子化誤差を軽減する必要があるとい
う課題があった。

この発明は、係る課題を解決するためになされたもので
、特異な人力ベクトルに対しても量子化誤差を充分に小
さくでき、同時に情報量の発生を最小限に抑制できるベ
クトル量子化による信号符号化装置を得ることを目的と
する。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る信号符号化装置は、入力されたデジタル
信号を固定のコードブックを用いてベクトル量子化する
一方のベクトル量子化符号化器と、ひずみが許容値より
も大きかった場合に、未処理のまま伝送されたデジタル
信号を、可変のコードブックを用いてベクトル量子化す
る他方のベクトル量子化符号化器とを有し、これら２つ
のベクトル量子化符号化器を継続接続したものである。

［作用コ この発明におけるベクトル量子化器による信号？〕号化
装置は、最小ひずみが設定されたひずみ閾値よりも大き
い時は、入力ベクトルが前段の符号化器によって何ら符
号化されず、次段のベクトル量子化符号化器に伝送され
る。ここで更にひずみ測定が行われ、ここでも閾値より
大きい場合は人力ベクトルを原信号のまま復号器側に出
力することになるか、他方閉鎮よりも小さい場合には、
その最小ひずみを与える代表ベクトルのインデックス番
号を出力して情報発生量を削減しながら効率的に符号化
する。

可変コードブックは、代表ベクトルの特徴ｍごとのコー
ドブック領域をＨし、同一特徴を有する代表ベクトルを
出現頻度順に配列しであるので、高連かつ高精度に探索
できる。

可変コードブックの接続された他方のベクトル量子化符
号化器を前段とし、一方のベクトル量子化符号化器を後
段とすることにより、情報発生量を削減した学習形符号
化器とすることができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について説明する。

第１図において、一方のベクトル量子化符号化器（１）
には、従来のものと同様に構成される固定コードブック
（２）が接続され、随時書込み読出し可能なｉ’ｉＪ変
コートコ−ドブツクは、第２段目の他方のベクトル量子
化符号器（４）に接続されている。

次に動作について説明する。入力ベクトルＸ（８）は一
方のベクトル量子化符号器（１）において、固定コード
ブック（２）を用いて従来と同様の処理を通して最小ひ
ずみを与える量子化代表ベクトルＹｉのインデックス１
（１２）に変換され、該インデックス（１２）はセレク
タ（５）に入力される。

なお、第１図中、一方のベクトル量子化符号化器（１）
の量子化ブロックサイズは４Ｘ４とした。

ここで、一方のベクトル量子化符号化器（１）では、前
記最小ひずみｄｉと任意に設定されたひずみ閾１ｉｉＴ
ｉとの大小比較が行われ、比較結果に従って以下の２通
りの処理に振り分けられる。また処理を識別するための
セレクト信号（１７）はセレクタ（５）供給され、伝送
される。

以下、符号化アルゴリズムを第２図のフローチャートに
従って説明する。

処理Ｉ：ｄｉ≦Ｔｉのとき セレクト信号（１７）を“Ｏ″にセットすると同時に、
インデックス１（１２）がセレクタ（５）に出力される
。

処理■：ｄｉ＞Ｔｉのとき セレクト信号（１７）を“１”にセットすると同時に、
他方のベクトル量子化符号化器（４）に入力ベクトルＸ
（８）を伝送する。

次に、上記の処理■の場合は、連続して他方のベクトル
量子化符号器（４）による２通りの処理が行われるが、
それを以下に示す。但し、入力ベクトルとの最小ひずみ
をｄｊとし、他方のベクトル量子化符号化器（４）の量
子化ブロックサイズは２Ｘ２とした。

処理ｍ：ｄｊ≦Ｔｊのとき セレクト信号（１６）をＯ″にセットすると同時に、イ
ンデックスｊ（１３）がセレクタ（５）に伝送される。

処理ＴＶ：ｄｊ＞Ｔｊのとき セレクト信号（１６）を“１″にセットすると同時に、
入力ベクトルＸ″　（１８）がセレクタ（５）に伝送さ
れ、該入力ベクトルＸ−（１８）を可変コードブック（
３）に書き込む。

ここで、可変コードブック（３）に対する量子化ベクト
ルの読出し、書込み操作は第３図の通りに行う。

まず特徴量をＸ個に分割し、Ｘの中で各特徴量の値をと
る量子化ベクトル及びそのインデックス番号が出現頻度
順に登録されている。人力ベクトルは直ちにＸ個の特徴
量が抽出され、Ｘ個すべての特＠量の値と一致したもの
の量子化ベクトルが選ばれる。可変コードブック（３）
中の量子化ベクトルと一致するものがなかった場合は、
以下の操作に従う。

■）特徴量がＸ個すべてについて異なった場合。

ｉ番目の特徴量値α（ｉ）を持つ入力ベクトル列をＸ（
α（ｉ））　、可変コードブック（３）内の量子化ベク
トル列をｌｊ　（α（ｉ））とすれば、ｄｊ−Σ　Ｉｙ
ｊ（α（ｉ）） ｉ　謡２ −ＸＣα（ｉ））Ｉ　　　　　　　　　・・・（Ａ）の
値を最小にするような量子化ベクトルｙｊを選び、これ
を消去し、代りに人力ベクトル×を書き込む。

１１）特徴量が２個以上、一致した場合。

特徴量が一致した量子化ベクトル７の集合の中から、（
Ａ）式の計算を行い、同様にしてｙ／ｊを選んで書き換
える。

以上のようにして、可変コードブック中の量子化ベクト
ルの読出し、書込み、書換えが行われる。

復号器側ではセレクタ（５）に符号化器側より出力した
符号化データ（１１）を入力した後、セレクト信号（１
６）、（１７）に従って、一方のベクトル量子化復号器
（６）、他方のベクトル】子化複号器（７）のどちらを
使って複合化を行うかを選択する。この場合のフローチ
ャートが第４図に示されている。一方のベクトル量子化
復号器（６）が選ばれた場合は、インデックス１（１２
）に従って固定コードブック（２）より復号ベクトルｙ
、（１５）が抽出され、出力ベクトルとして出力される
。また、他方のベクトル量子化次号器（７）が選ばれた
場合は、インデックスｊ（１３）に従って可変コードブ
ック（３）より復号ベクトルｙ＋　　（１４）が抽出さ
れるか、もしくは、入力ベクトルＸ″　（１８）がその
まま復号ベクトル（１４）として出力されることになる
。但し、後者の場合は同時に可変コードブック（３）へ
入力ベクトルＸ′　（１８）を登録することになる。

ブロックサイズとしては、一方のベクトル量子化符号化
器（１）及び一方のベクトル量子化符号化（６）が、４
Ｘ４であるのに対し、他方のベクトルｍ子化符号化Ｂ（
４）及び他方のベクトル量子化復号器（７）が２×２の
ブロック４個から構成されている。従って、一方のベク
トル量子化符号化器（１）でひずみ計算が行われ、最小
ひずみｄｉが閾値Ｔ１以上の値となった場合は、入力ベ
クトルＸ（８）の原画（４Ｘ４のブロックサイズからな
る）を４個の２×２のブロックに分割し、それぞれにつ
いて他方のベクトル量子化符号化器（４）において最小
ひずみの計算が行われる。よって、４個のブロックの内
、可変コードブック（３）とのマツチングに成功したも
のは、そのインデックスｊ（１３）が符号化出力となる
が、ひずみが大きく成功しなかった場合は、入力ベクト
ル（２×２サイズ）Ｘ′　（１８）がそのまま出力され
る。この時、どのブロックか符号化され、どれが符号化
されなかったかを、セレクト伝号（１６）のヘッダー情
報として書き込んでおく必要がある。

上記実施例では、２つのブロックサイズの異なるベクト
ル量子化符号化器を縦続接続し、一方のへクトル量子化
符号化器（１）及び一方のベクトル量子化復号器（６）
には固定コードブック（２）が、そして、他方のベクト
ル量子化符号化器（４）及び他方のベクトル量子化復号
器（７）には可変コードブック（３）が接続されている
が、これを逆にし、前者に対して可変コードブックを、
そして後者に対して固定コードブックを接続した場合（
第５図膠照）も、第１図と同様の効果が得られる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、ベクトル量子化時の最
小ひずみに基づき抽出される入力ベクトルを伝送すると
ともに、該入力ベクトルを新しい量子化代表ベクトルと
して順次記憶する随時書込み読出し可能な可変コードブ
ックと、従来の固定コードブックを併用し、更にブロッ
クサイズの異なる２つのベクトル量子化器を縦続接続す
る構成をとったので、量子化誤差が軽減され、情報発生
量を大幅に削減することになる。

また、可変コードブックに接続した他方のベクトル量子
化符号化器を設定したことにより、固定コードブックに
接続した一方のベクトル量子化符号化器のひずみ閾値Ｔ
ｉの値を小さく設定でき、これによりＳＮ比が上がり画
質改善が期待できる。

更に、可変コートブックの構造を特微量毎に歳別できる
ように、各量子化ベクトルを配列したので、−度人カベ
クトルの特徴量を検出すれば、マツチングの回数を従来
方式に比べて減らすことができ、探索の高速化を実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による信号符号化装置の一実施例を示
すブロック図、第２図はこの発明による装置のフローチ
ャート、第３図はこの発明による可変コードブックのベ
クトル読出し書込み１・Ｙ作の説明図、第４図は復号器
動作のフローチャー１・、第５図はこの発明の池の実施
例を示すブロック図、第６図は従来装置のブロック図で
ある。 図において、（１）は一方のベクトル量子化符号化器、
（２）は固定コードブック、（３）は可変コードブック
、（４）は他方のベクトル量子化７丁号化器、（５）は
セレクタ、（６）は一方のベクトル量子化復号器、（７
）は他方のベクトル量子化復号器、（８）は人力ベクト
ルＸ、（９）は量子化代表ベクトルＹｉ、（１０）は量
子化代表ベクトルＹ」、（１１）は符号化データ、（１
２）はインデックスｉ、（１３）はインデックスｊ、（
１４）は復号ベクトル（ｙｊ　　ｏｒ　　ｘ）、（１５
）は復号ベクトルｙ　ｉ、　　（１６）はセレクト信号
２、（１７）はセレクト信号１、（１８）は人力ベクト
ルＸ−（１９）は復号ベクトル、（２０）はベクトル量
子化符号化器、（２１）はヘクトル量子化複合化器であ
る。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　弁理士　大　岩　増　雄 （外　２名） 復号器のフロ チャ ト 第４ 図 手 続 補 正 書（自発） ８人力ベクトル ９、量子化代表ベクトル １１：符号化データ １９、復号ベクトル 従来装置のブロック図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の量子化代表ベクトルからなる固定コードブックを
   接続した一方のベクトル量子化符号化器と、代表ベクト
   ルの特徴量ごとの領域を有し同一特徴を有する代表ベク
   トルを出現頻度順に配列した随時書込み読出し可能な可
   変コードブックを接続した他方のベクトル量子化符号器
   と、を継続接続して構成される信号符号化装置。