JPH0256119A - ベクトル量子化器の符号化回路 - Google Patents
ベクトル量子化器の符号化回路Info
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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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- distortion
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-
- H—ELECTRICITY
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、ベクトル量子化の原理について説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
＝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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
、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。
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。
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。
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。
作について説明する。
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。
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。
Ｇｒａｙ ’ Ａｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｖ
ｅｃｔｏｒｑｕａｎｔｉｚｅｒ ｄｅｓｉｇｎ’ＩＥＥ
Ｅ Ｔｒａｎｓ、Ｃｏｍｍｕｎ 、、 ｖｏｌ Ｃ０Ｍ
−２８，ｐｐ、８４−９５． Ｊａｎ。
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。
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。
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。
・・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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (1)
- 入力信号系列をＫ個（但しＫは２以上の整数）ブロック
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16210189A JPH0256119A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | ベクトル量子化器の符号化回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16210189A JPH0256119A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | ベクトル量子化器の符号化回路 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100516A Division JPS58218244A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | ベクトル量子化器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0256119A true JPH0256119A (ja) | 1990-02-26 |
Family
ID=15748076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16210189A Pending JPH0256119A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | ベクトル量子化器の符号化回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0256119A (ja) |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP16210189A patent/JPH0256119A/ja 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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