JPH0256119A - Coding circuit for vector quantizer - Google Patents
Coding circuit for vector quantizerInfo
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- JPH0256119A JPH0256119A JP16210189A JP16210189A JPH0256119A JP H0256119 A JPH0256119 A JP H0256119A JP 16210189 A JP16210189 A JP 16210189A JP 16210189 A JP16210189 A JP 16210189A JP H0256119 A JPH0256119 A JP H0256119A
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
- H03M7/30—Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
- H03M7/3082—Vector coding
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- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、入力信号の振幅確率密度関数に従って最小
歪となる隊に信号系列を量子化する量子化器の符号化回
路に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a quantizer encoding circuit that quantizes a signal sequence into a minimum distortion according to an amplitude probability density function of an input signal.
従来のこの種量子化器は入力信号を1サンプル毎に対応
する出力信号レベルに水子化するスカラー量子化による
ものであった。Conventional quantizers of this type employ scalar quantization in which an input signal is converted to a corresponding output signal level for each sample.
第1図に従来のスカラー量子化器を示す。図中、(1)
は順次入力される信号系列XI + X2 、・・・、
xK(Kは整数) b (2)はスカラー孟子化器、(
3)は入力信号系列(1)の1サンプル毎に対応した水
子化レベルに変換された出力信号系列y1.y2.・・
・y3である。FIG. 1 shows a conventional scalar quantizer. In the figure, (1)
is a sequentially input signal sequence XI + X2,...
xK (K is an integer) b (2) is a scalar menciformizer, (
3) is the output signal sequence y1. which is converted to a water digitization level corresponding to each sample of the input signal sequence (1). y2.・・・
・It is y3.
今、入力信号系列(1)の振幅確率密度が原点を中心と
してGauss分布をとるものとする。この場合入力信
号系タ旧1)と出力信号系列(2)の歪を最小とする従
来のスカラー處子化特性は、第2図(ζ示す如く、原点
から離れるに従って量子化レベルが粗くなる。しかし、
入力信号系列(1)の各サンプル間に相関がある場合、
従来の如き、1サンプル毎に最小歪となる量子化を施こ
しても出力信号系列(2)は最適に量子化されたことに
ならない。Now, it is assumed that the amplitude probability density of the input signal sequence (1) takes a Gaussian distribution centered on the origin. In this case, the conventional scalar quantization characteristic that minimizes the distortion of the input signal system (1) and the output signal system (2) has a quantization level that becomes coarser as it moves away from the origin, as shown in Figure 2 (ζ). ,
If there is a correlation between each sample of the input signal sequence (1),
Even if quantization is performed to minimize distortion for each sample as in the conventional method, the output signal sequence (2) will not be optimally quantized.
この発明は従来のスカラー虞子化器による量子化損失を
除去するためになされたもので、入力信号系列を所定サ
ンプル毎にブロック化して、まとめて出力信号系列のブ
ロックに高速に変換してそのアドレスを符号化して出力
するベクトル量子化器の符号化回路を提供することを目
的としている。This invention was made in order to eliminate the quantization loss caused by the conventional scalar converter, and it divides the input signal sequence into blocks for each predetermined sample and quickly converts them into blocks of the output signal sequence. The present invention aims to provide an encoding circuit for a vector quantizer that encodes and outputs addresses.
次に、ベクトル量子化の原理について説明する。Next, the principle of vector quantization will be explained.
相関のある入力信号系列に個(但しKは2以上の整数)
からなるブロック、すなわち入力ベクトルX=(Xl、
X2.・・・X、 )に対し、これに対応する出力信号
系列に貼からなる1ブロツク、すなわち出力ベクトルを
yi = (yi+ r Yf2.・・・yi、)とす
る。for correlated input signal sequences (K is an integer greater than or equal to 2)
a block consisting of input vector X=(Xl,
X2. .
今、すべての入力ベクトルXを含むに次元ユークリッド
信号空間REを仮定する。このとき、ベクトル量子化は
出力ベクトルの有限個のセットY=(y++yz+・・
・Yw)へのR1のマツピングとして定義される。R8
のN個の分割を各R1+ R2+・・・島とすると、ベ
クトル量子化Qは次の如く表わされる。Now assume a dimensional Euclidean signal space RE containing all input vectors X. In this case, vector quantization is a finite set of output vectors Y=(y++yz+...
- Yw) is defined as the mapping of R1 to Yw). R8
If the N divisions of R1+R2+... are islands, vector quantization Q is expressed as follows.
Q:R’−Y
ここで、Ri=Q−1(yi)=(XeR’:Q(X)
=Yi)結局、ベクトル量子化Qは符号化Cと復号化り
の継続接続とみなすことができる。この時、符号化Cは
R′のYのインデックスセットJ = (1,2゜・・
・N)へのマツピングであり、復号化りはJからYへの
マツピングである。Q:R'-Y Here, Ri=Q-1(yi)=(XeR':Q(X)
=Yi) After all, vector quantization Q can be regarded as a continuation of encoding C and decoding. At this time, the encoding C is the index set of Y of R' J = (1, 2°...
・N), and decoding is mapping from J to Y.
C: R’−J D:J−Y Q=D−C前記ベク
トル量子化は、入力ベクトルXの元に相関がある場合、
効率の良い量子化が実現できる。C: R'-J D: J-Y Q=D-C In the vector quantization, if there is a correlation in the input vector X,
Efficient quantization can be achieved.
第3図に2次元のベクトル量子化における信号空間と出
力ベクトルの配列を示す。入力信号x1 とx2が相
関があるとき、振幅分布はXI = x2 の近傍に
集中する。それ故、入力ベクトルと出力ペクトIしの誤
差ベクトルの総和が最小となる分割Riとその代表点(
例えば重心)yiがクラスタリングにより第3図の例の
如く最適化される。このとき分割Ri に含まれる入力
ペクトIしは出力ベクトルyi にベクトル量子化され
る。第3図においてXI * 12 > Oとしている
。FIG. 3 shows the signal space and output vector arrangement in two-dimensional vector quantization. When the input signals x1 and x2 are correlated, the amplitude distribution is concentrated near XI = x2. Therefore, the division Ri and its representative point (
For example, the center of gravity) yi is optimized by clustering as shown in the example of FIG. At this time, the input vector I included in the division Ri is vector quantized into the output vector yi. In FIG. 3, XI*12>O.
第4図にこの発明に係るベクトル孟子化器の符号化回路
、第5図に本発明の符号化回路に対応する復号化部の一
実施例である構成図を示す。FIG. 4 shows a coding circuit of a vector pythonizer according to the present invention, and FIG. 5 shows a configuration diagram of an embodiment of a decoding section corresponding to the coding circuit of the present invention.
図中、(4)は入力ベクトルX 、(5)は入力ベクト
ルレジスタ、(6)は出力ベクトルのコードテーブルア
ドレスカウンタ、(7)は出力ベクトルコードテーブル
、(8)は出力ベクトルレジスタ、(9)は減算器、Q
lは絶対値補正器、a刀は最大要素歪検出器、(6)は
最小歪出力ベクトル検出器、□□□は最小歪となる出力
ベクトルのインデックスセットからなる出力回路Q4は
最小歪となる出力ベクトルのインデックス信号、μsは
出力ベクトルである。In the figure, (4) is input vector X, (5) is input vector register, (6) is output vector code table address counter, (7) is output vector code table, (8) is output vector register, (9 ) is a subtractor, Q
l is an absolute value corrector, a is a maximum element distortion detector, (6) is a minimum distortion output vector detector, and □□□ is an index set of output vectors that produce the minimum distortion.The output circuit Q4 produces the minimum distortion. The index signal of the output vector, μs, is the output vector.
次にこの発明に係るベクトル量子化器の符号化回路の動
作について説明する。Next, the operation of the encoding circuit of the vector quantizer according to the present invention will be explained.
第3図に示す符号化部において、信号源から入力する信
号系列はに個毎にブロッキングされに次元入力ベクトル
X = (Xl l xg l・・・xl)(各元はサ
ンプIし値に対応する。)として入力ベクトルレジスタ
(5)にラッチされる。この時点において、あらかじめ
入力信号の確率モデルあるいは標準画像データから、例
えば文献Y、Linde、A、Buzo、and R,
M。In the encoding unit shown in Fig. 3, the signal sequence input from the signal source is blocked in units of dimensional input vectors X = (Xl l xg l...xl) (each element corresponds to the sample I value). ) is latched into the input vector register (5). At this point, from the probabilistic model of the input signal or the standard image data, for example,
M.
Gray ’ An algorithm for v
ectorquantizer design’IEE
E Trans、Commun 、、 vol C0M
−28,pp、84−95. Jan。Gray' An algorithm for v
ectorquantizer design'IEE
E Trans, Commun,, vol C0M
-28, pp, 84-95. Jan.
1980に示されているクラスタリングを用いて求めら
れた最小歪となる出力ベクトルyiのセットY ” (
yl + y2 +・・・Y、 )が書き込まれた出
力ベクトルコードテーブル(7)から、順次出力ベクト
ルyiを読み出す。なお、クラスタリングとは一般には
、対象について類似したものを集めてクラスタ(鮮)を
作り、各クラスタ内の類似性と各クラスタ間の相違に基
き対象の構造を記述する手法における一つの操作である
。出力ベクトルyiはi=1.2.・・・Nの順に出力
ベクトルレジスタ(8)に送られ、入力べクトルXと各
元値の減算器(9)と絶対値補正器σQを通して差の絶
対値(以下要素型Dilとして定義する)を計算する。A set of output vectors yi resulting in the minimum distortion determined using the clustering method shown in 1980
Output vectors yi are sequentially read from the output vector code table (7) in which yl + y2 + . . . Y, ) are written. Note that clustering is generally an operation in a method that collects similar objects to create clusters and describes the structure of the object based on the similarities within each cluster and the differences between each cluster. . The output vector yi is i=1.2. ...N is sent to the output vector register (8) in order, and the absolute value of the difference (hereinafter defined as element type Dil) is passed through the input vector X and each element value subtracter (9) and absolute value corrector σQ Calculate.
この要素型D il =(D t+ 、D t2 *・
・・Dim)の最大値Diを最大要素歪検出器αυにて
検出する。最大要素歪検出演算は要素型Dilの各光間
でトーナメント方式で比較すればよい。次に最小歪出力
ベクトル検出器@でD i=(Dt + D2 、・・
・D、)のうち最小歪りを検出する。これはコードテー
ブルアドレスカウンタ(6)がi=t、Z、・・・ N
と順次変化する夕(1ングで過去の最小歪を入れかえな
がら比較検出される。This element type D il =(D t+ , D t2 *・
...Dim) is detected by the maximum element distortion detector αυ. The maximum element distortion detection calculation may be performed by comparing each light of the element type Dil in a tournament manner. Next, the minimum distortion output vector detector @D i = (Dt + D2,...
・Detect the minimum distortion among D, ). This means that the code table address counter (6) is i=t, Z,...N
(The minimum distortion in the past is replaced with each other and detected by comparison.)
すなわち入力ベクトルXと出力ベクトルyiの最小歪り
は
D=Min (Max l yil −X+l )
として求められる。このときのインデックスiを符号出
力回路(至)にてとり込み、インデックス信号i Q4
1として符号化部出力とする。In other words, the minimum distortion between the input vector X and the output vector yi is D=Min (Max l yil −X+l )
It is required as. The index i at this time is taken in by the code output circuit (to), and the index signal i Q4
1 as the encoder output.
次に、第5図に示す復号化部では、前記インデックス信
号iα〜をインデックスラッチからなる符号入力回路q
Qにとり込み、これをアドレス信号として出力ベクトル
yiが記憶された出力ベクトルコードテーブル(7)を
参照すれば、インデックス信号iに対応する出力ベクト
ルyiが出力信号(6)として得られる。Next, in the decoding section shown in FIG.
If the output vector code table (7) in which the output vector yi is stored is referred to as an address signal, the output vector yi corresponding to the index signal i is obtained as the output signal (6).
ここで、この発明によるベクトル量子化器における符号
化器のインデックス信号α美を伝送あるいはメモリへの
記録に用いれば高能率符号化が実現できる。Here, if the index signal α of the encoder in the vector quantizer according to the present invention is used for transmission or recording in memory, highly efficient encoding can be realized.
この発明によるベクトル重子化器の符号化回路の符号化
効率ηは入力信号系列X4 + X! +・・・X、さ
らにN=2Mとすると+y=M/にビット/サンプルと
なる。それ故、本ベクトル量子化器は相関のあるサンプ
ル系列をブロック化して符号化する画像・音声等のデー
タの高能率符号化に利用できる。The encoding efficiency η of the encoding circuit of the vector multiplexer according to the present invention is the input signal sequence X4 + X! +...X, and if N=2M, then +y=M/ bits/sample. Therefore, this vector quantizer can be used for highly efficient encoding of data such as images and audio, in which correlated sample sequences are divided into blocks and encoded.
更に、この発明において、最小歪の計算に出力ベクトル
コードテーブル参照方式、ベクトル演算の並列化および
ミニマックス近似歪検出方式を採用しているので高速な
ベクトル量子化器の符号化回路が実現できる。Further, in the present invention, since the output vector code table reference method, parallelization of vector operations, and minimax approximate distortion detection method are adopted for minimum distortion calculation, a high-speed vector quantizer encoding circuit can be realized.
更(こマイクロプロセッサの導入により本ベクトル演算
を各元値にシーケンシャル処理してもよいことは勿論で
ある。Furthermore, by introducing this microprocessor, it is of course possible to sequentially perform this vector operation on each original value.
また出力ベクトルコードテーブルを本構造として入力ベ
クトルとのミニマックス照合を木探索方式としてもよい
。Alternatively, the output vector code table may have this structure, and the minimax matching with the input vector may be performed using a tree search method.
更にカラー画像信号の如く3y−ヤンネルの並列信号系
列があるときチャンネル間にまたがって信号系列をブロ
ッキングして入力ベクトルとしてもよいことは勿論であ
る。Furthermore, when there is a 3Y-yannel parallel signal sequence such as a color image signal, it is of course possible to block the signal sequence across channels and use it as an input vector.
以上のようにこの発明によると入力信号系列をブロック
化してまとめてベクトル化し、ミニマックス近似にて最
小歪となる出力信号系列のブロックへ変換し、そのアド
レスを符号化して出力するようにベクトル重子化器の符
号化回路を構成したので、入力信号の高能率符号化が実
現できる利点がある。As described above, according to the present invention, an input signal sequence is divided into blocks, vectorized all at once, converted into a block of an output signal sequence resulting in minimum distortion by minimax approximation, and the vector multiplier is encoded and outputted by encoding the address. Since the encoding circuit of the encoder is configured, there is an advantage that highly efficient encoding of the input signal can be realized.
第1図は従来のスカラー皇子化器の説明図、第2図は従
来のスカラー皇子化器の皇子化特性の説明図、第3図は
この発明によるベクトル量子化器の麓子化特性の説明図
、第4図はこの発明によるベクトル重子化器の符号化回
路の一実施例を示す構成図、第5図は第4図の符号化回
路に対応する復号化部の一実施例を示す構成図である。
図中、(2)はスカラー皇子化器、(5)は入力ベクト
ルレジスタ、(6)はコードテーブルアドレスカウンタ
、(7)は出力ベクトルコードテーブル、(8)は出力
ベクトルレジスタ、(9)は減算器、coは絶対値補正
器、CIηは最大要素歪検出器、(6)は最小歪出力ベ
クトル検出器、(至)は符号出力回路である。
なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。FIG. 1 is an explanatory diagram of a conventional scalar empress converter, FIG. 2 is an explanatory diagram of the empress characteristic of a conventional scalar empress converter, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the subjunctive characteristic of the vector quantizer according to the present invention. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of the encoding circuit of the vector multiplexer according to the present invention, and FIG. 5 is a configuration diagram showing an embodiment of the decoding section corresponding to the encoding circuit of FIG. 4. It is a diagram. In the figure, (2) is a scalar generator, (5) is an input vector register, (6) is a code table address counter, (7) is an output vector code table, (8) is an output vector register, and (9) is a Co is an absolute value corrector, CIη is a maximum element distortion detector, (6) is a minimum distortion output vector detector, and (to) is a sign output circuit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
化した入力ベクトルのK次元ユークリツド信号空間にお
ける分布に対し、最小歪となるように信号空間を分割し
てその代表点となる複数個の出力ベクトルを記憶した出
力ベクトルコードテーブルと、前記出力ベクトルコード
テーブルに与えるコードテーブルアドレスを発生するア
ドレス発生器と、前記出力ベクトルコードテーブルから
前記コードテーブルアドレスに従つて順次読み出される
出力ベクトルと入力ベクトルとの各元の差を求める減算
器と、前記減算器の出力を各元毎に絶対値に変換して各
元毎の歪を求める絶対値補正器と、前記各元毎に比較さ
れた歪の最大値を求める最大要素歪検出器と、前記入力
ベクトルと順次照合される出力ベクトルの各元毎の歪の
最大値が最小となる出力ベクトルを検出する最小歪出力
ベクトル検出器と、前記最小歪出力ベクトル検出器の検
出結果に従つて前記最小歪となる出力ベクトルに対応す
る前記出力ベクトルコードテーブルに与えられるところ
のコードテーブルアドレスを符号化して出力する符号出
力回路とを備えたベクトル量子化器の符号化回路。For the distribution of the input vector in the K-dimensional Euclidean signal space, where the input signal sequence is divided into K blocks (where K is an integer of 2 or more), the signal space is divided into multiple points that serve as representative points to minimize distortion. an output vector code table that stores output vectors of the output vector, an address generator that generates a code table address to be given to the output vector code table, and output vectors and inputs that are sequentially read out from the output vector code table according to the code table address. a subtracter for calculating the difference of each element from the vector; an absolute value corrector for converting the output of the subtracter into an absolute value for each element to calculate distortion for each element; a maximum element distortion detector that determines the maximum value of distortion; a minimum distortion output vector detector that detects an output vector that minimizes the maximum value of distortion for each element of an output vector that is sequentially matched with the input vector; a code output circuit that encodes and outputs a code table address given to the output vector code table corresponding to the output vector with the minimum distortion according to the detection result of the minimum distortion output vector detector; encoder encoding circuit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16210189A JPH0256119A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Coding circuit for vector quantizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16210189A JPH0256119A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Coding circuit for vector quantizer |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100516A Division JPS58218244A (en) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | Vector quantizer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0256119A true JPH0256119A (en) | 1990-02-26 |
Family
ID=15748076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16210189A Pending JPH0256119A (en) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | Coding circuit for vector quantizer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0256119A (en) |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP16210189A patent/JPH0256119A/en active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IEEE TRANSACTION OF COMMUNICATIONS=1980 * |
| IEEE TRANSACTION ON ACOUSTICS SPEECH AND SIGNAL PROCESSING=1980 * |
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