JPH0324101B2 - - Google Patents

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JPH0324101B2
JPH0324101B2 JP4290585A JP4290585A JPH0324101B2 JP H0324101 B2 JPH0324101 B2 JP H0324101B2 JP 4290585 A JP4290585 A JP 4290585A JP 4290585 A JP4290585 A JP 4290585A JP H0324101 B2 JPH0324101 B2 JP H0324101B2
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JP
Japan
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vector
distortion
output
output vector
signal
Prior art date
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JP4290585A
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JPS61201522A (ja
Inventor
Hiroaki Kikuchi
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は入力信号系列を複数個まとめてブロ
ツク化し、これを多次元信号空間で量子化符号化
するベクトル量子化符号化器に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
先ず、ベクトル量子化の原理について簡単に説
明した後、従来のベクトル量子化符号化器を説明
する。
情報源入力信号系列をK個まとめて入力ベクト
={x1,x2,…,xK}とする。このとき、K
次元ユークリツド信号空間RKRK)のN個の
代表点(すなわち出力ベクトル)yi ={yi1,yi2
…yiK}のセツトをY={y1 y2 ,…yN }とする。
出力ベクトルyiを代表点(例えば重心)とする
RKの各分割をR1,R2,……,RNとすると、ベク
トル量子化Qは次式にて定義される。
Q:RK→Y …(1) ここで、 Ri=Q-1(yi)={RK:Q()yi}…(2)Ni Ri=RK,Ri∩Rj=φ(i≠j) …(3) 上記ベクトル量子化Qは符号化Cと復号化Dの縦
続接続として表わされる。符号化CはRKの出力
ベクトルのセツトY={y1 y2 ,…,yN }のイン
デツクスセツトI={1,2,…,N}へのマツ
ピングであり、復号化DはIからYへのマツピン
グである。
すなわち、 C:RK→I,D:I→Y …(4) Q=D・C …(5) である。ベクトル量子化においては、前記符号化
出力Iが伝送あるいは記録されることになるため
極めて符号化効率が良い。
ベクトル量子化は入力ベクトルを最短距離にあ
る(最小歪となる)出力ベクトルyiへマツピング
することである。具体的には、入出力ベクトル間
の距離(歪)をd(yi)とすると、以下のよ
うになる。
if d(yi)<d(yi)for all j …(6) x−Riすなわちyi …(7) 第3図に示すような出力ベクトルyiのセツトY
は、トレーニングモデルとなる情報源入力信号系
列を用いたクラスタリング(代表点の選出と信号
空間の分割を、歪の総和が最小となるまでくり返
す)によつて求めることができる。
第4図は従来のベクトル量子化符号化器の構成
を示すブロツク図であり、図中1は入力信号系列
をブロツク化したものを保持する入力ベクトルレ
ジスタ、2はコードテーブルのアドレスを作るコ
ードテーブルアドレスカウンタ、3は出力ベクト
ルを記憶させておく出力ベクトルコードテーブル
メモリ、4はこの出力ベクトルコードメモリから
読出されたデータを保持する出力ベクトルコード
テーブルレジスタ、5は入力ベクトルレジスタ1
の値と出力ベクトルコードテーブルレジスタ4の
値との差を演算する並列減算器、6はこの並列減
算器の出力の絶対値を演算する並列絶対値演算
器、7は入出力ベクトルの絶対値歪を検出する絶
対値歪検出器、8は入出力ベクトルの絶対値歪が
最小になる出力ベクトルを検出する最小歪検出
器、9は最小歪検出器8の出力信号に基づいて歪
が最小になる出力ベクトルのインデツクスを保持
するインデツクスラツチをそれぞれ示す。
次に動作について説明する。符号化器の入力信
号系列はK個まとめてブロツク化され入力ベクト
={x1,x2,…,xK}として入力ベクトルレ
ジスタ1にとり込まれる。この時点でコードテー
ブルアドレスカウンタ2に対してi=1,2,
…,Nまで順次カウントアツプさせて、順番に出
力ベクトルyi={yi1,yi2,…yiK}を出力ベクト
ルコードテーブルメモリ3から読み出し、出力ベ
クトルコードテーブルレジスタ4にラツチする。
各出力ベクトルyiに対し、並列減算器5と並列絶
対値演算器6と絶対値歪検出器7は以下の演算に
て入出力ベクトルの絶対値歪diを求める。
di=d(yi)=Kj |xj−yij| …(8) 次に最小歪検出器8は絶対値歪diが最小となる
出力ベクトルとして検出する。最小歪dは d= mini d(yi)= mini 〔 〓j |xj−yij|〕
…(9) である。最小歪検出器8は出力ベクトルコードテ
ーブルメモリ3から順次読み出される出力ベクト
yiと入力ベクトルの歪d(yi)を計算し
て過去の最小値と比較して、より小さい値が検出
された時、これを新しい最小歪として保存しその
都度ストローブ信号をインデツクスラツチ9に送
り、出力ベクトルのコードテーブルアドレスであ
るインデツクス信号iをインデツクスラツチ9に
取り込む。上記手順は出力ベクトルコードテーブ
ルメモリ3から出力ベクトルyiが全部(i=1〜
N)読み出されるまで続けられフルサーチが完了
する。この時点でインデツクスラツチ9に最小歪
となる出力ベクトルのインデツクスiが残り、こ
れが符号化出力となる。
以上がベクトル量子化符号化器を構成する全探
索ベクトル量子化(Full Search Vector
Quantization)部である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来のベクトル量子化符号化器は以上のように
構成されているので、符号化出力の必要ビツト数
が決められてしまい、これ以上の情報の圧縮がで
きないという問題があつた。
この発明はかかる問題点を解決するためになさ
れたもので、符号化効率を著しく向上させ得るベ
クトル量子化符号化器の提供を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明にかかるベクトル量子化符号化器は、
入力信号ベクトルと最短距離(最小歪)の関係に
ある出力ベクトルを全探索ベクトル量子化部で探
索すると共に、この探索によつて得られた入力ベ
クトルおよび出力ベクトルの間の距離(歪)と設
定による許容歪とを歪判定回路で比較し、入,出
力ベクトル間の距離が許容歪以下になつた時点で
全探索ベクトル量子化部の探索動作を停止させ、
しかも、その時の出力ベクトルのインデツクス信
号を可変長符号化回路によつて可変長符号化して
符号化出力を得るように構成している。
〔作 用〕
この発明においては、許容歪を歪判定回路に設
定し、最小歪の出力ベクトル探索中に入力ベクト
ルと出力ベクトルとの距離(歪)が許容歪以下に
なつた時点で出力ベクトルのインデツクス信号を
可変長符号化して符号化出力を得ることにより符
号化効率を向上させる。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図であり、図中10は全探索ベクトル量子化
部(図面を含めて以下FSVQ部と略す)、11は
絶対値歪diが予め定めた許容歪dθ以下になつたこ
とを判定する歪判定回路、12は歪判定回路の出
力信号に基づき、絶対値歪diと許容歪dθとがdi≦
dθになつた時点で出力ベクトルのインデツクス
信号iを可変長符号化して符号化出力を得る可変
長符号化回路である。
第2図はこの実施例のFSVQ部10の詳細な構
成を示すブロツク図で、第4図と同一の符号を付
したものはそれぞれ同一の要素を示している。そ
して、第4図中のコードテーブルアドレスカウン
タ2の代わりに、歪判定回路11の出力によつて
リセツトし得るリセツト機能付コードテーブルア
ドレスカウンタ13を用いた点と最小歪検出器8
においてその時点までの最小歪minidiを出力させ
ている点が異なつている。
上記のように構成された本実施例の動作を以下
に説明する。
先ず、符号化器の入力信号系列はK個まとめて
ブロツク化され、入力ベクトル={x1,x2,…
xK}としてFSVQ部10に入力される。FSVQ部
10では入力ベクトルを入力ベクトルレジスタ
1に取り込む一方、リセツト機能付コードテーブ
ルカウンタ13に対して順にi=1〜Nまでカウ
ントアツプさせることにより、出力ベクトルyi
{yi,1,yi,2,…,yi,K}を出力ベクトルコードテ
ーブルメモリ3から読み出して出力ベクトルレジ
スタ4に順次ラツチしてゆく。
次に、並列演算器5、並列絶対値演算器6およ
び絶対値歪検出器7によつて次式に表わされるよ
うに、入力ベクトルと各出力ベクトルyiとの絶
対値歪diを求める。
di=d(yi)=Kj=1 |xj−yij| 最小歪検出器8は上記絶対値歪diを過去の最小値
と比較し、より小さい値が検出された時これを新
しい最小歪として取り込み歪判定回路11へ出力
する。また、その都度ラツチ信号をインデツクス
ラツチ9に送り、出力ベクトルyiのコードテーブ
ルアドレスであるインデツクス信号iをインデツ
クスラツチ9に取り込み可変長符号化回路12へ
出力する。上記手順はリセツト機能付コードテー
ブルアドレスカウンタ13のカウントがi=1か
らNに向けてカウントアツプされる毎に行なわれ
るものであるが、最小歪検出器8の出力diを受け
た歪判定回路11は、あらかじめ設定されている
許容歪dθとの比較を行ないdθ≧diの関係が成り立
つた時点で可変長符号化回路12へインデツクス
ラツチ信号を出し、インデツクス信号iを取り込
ませる。またリセツト機能付コードテーブルアド
レスカウンタ13へリセツト信号を送り、カウン
トを終了させi=1にリセツトする。インデツク
ス信号iを取り込んだ可変長符号化回路12は、
可変長符号化の一例としてインデツクス信号iの
最上位ビツトから最下位ビツトに向けて続くすべ
ての“0”を削除し符号長を短縮する。この様な
手順を取り込まれるiすべてについて行ない可変
長符号化し、符号化出力を得る。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、入力ベクトル
xおよび出力ベクトルyiの歪diと、設定された許
容歪dθとを比較し、di≦dθとなつた時点で探索を
中止すると共に、そのときの出力ベクトルのイン
デツクス信号iを可変長符号化して符号化出力と
しているので、符号化効率が大幅に向上され、こ
れによつて高速処理が可能になるという効果が得
られている。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図、第2図は同実施例の主要な要素の詳細な
構成を示すブロツク図、第3図は一般的なベクト
ル量子化の原理を説明するための説明図、第4図
は従来のベクトル量子化符号化器の構成を示すブ
ロツク図である。 1……入力ベクトルレジスタ、2,9……コー
ドテーブルアドレスカウンタ、3……出力ベクト
ルコードテーブルメモリ、4……出力ベクトルコ
ードテーブルレジスタ、5……並列減算器、6…
…並列絶対値演算器、7……絶対値歪検出器、8
……最小歪検出器、9……インデツクスラツチ、
10……全探索ベクトル量子化部、11……歪判
定回路、12……可変長符号化回路。なお、各図
中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 入力信号系列を複数個毎にブロツク化した入
    力信号ベクトルを全探索によりベクトル量子化符
    号化するものにおいて、前記入力信号ベクトルを
    含む多次元信号空間を、複数に分割した各代表点
    の出力ベクトルセツトから読み出し、前記入力信
    号ベクトルと最小歪の関係にある前記出力ベクト
    ルを探索する全探索ベクトル量子化部と、許容歪
    を設定し得、前記入力ベクトルおよび前記出力ベ
    クトル間の歪が前記許容歪以下になつたことを判
    定して有意信号を発生する歪判定回路と、この歪
    判定回路が有意信号を発生した時点で前記出力ベ
    クトルのインデツクス信号を可変長符号化して符
    号化出力を得る可変長符号化回路とを具備したこ
    とを特徴とするベクトル量子化符号化器。
JP60042905A 1985-01-16 1985-03-05 ベクトル量子化符号化器 Granted JPS61201522A (ja)

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EP86100401A EP0188269B1 (en) 1985-01-16 1986-01-14 Video encoding apparatus
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AU22817/88A AU592940B2 (en) 1985-01-16 1988-09-26 Video encoding apparatus
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FR2608864B1 (fr) * 1986-12-17 1991-10-31 France Etat Procedes de codage et de transmission d'un signal numerique, par rafraichissement temporel selectif d'un quantificateur vectoriel
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