JPH04500595A - ベクトル量子化器コードブック処理回路 - 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】 ベクトル量子化器コードブック処理回路発明の背景： この発明はベクトル信号を量子化する電子回路に関するものである。

多くの分野での開発研究はベクトル処理を利用している。新たに出現した分野が データ圧縮である０本発明の好適な実施例は特に映像信号の圧縮に関して述べら れるが、その実例は本発明の範囲を限定するものではない。

量子化器は制限された数の値のみを表す他の信号によって、多くの数値を表わす ことができる一つの信号を表現する装置である。たとえば、４ビツト・アナログ ・デジタル変換器は、１６個の値のうち一つの値のみを有するデジタル信号によ って絶えず変化している信号、すなわちアナログ信号の値を表現する。スカラー 量子化器は電圧信号で作用するアナログ・デジタル変換器のよ・うに、自由な単 独単位をもつ信号で作用する。ベクトル量子化器は以下でさらに充分に論ぜられ るように自由な多様の度を持つ信号において作用する。

ビデオ映像を圧縮するベクトル量子化器は概念的に映像を多くの小さいエリアに 分割するが、このエリアはビクセル（ｐｔｘｅｌｓ）と呼ばれている（　ｐｉｃ ｔｕｒｅ　（像）とｅｌｅｍｅｎｔ　（要素）から合成された用語）、ビクセル は充分に小さいので映像の強度はビクセルエリアを通して、おおよそ−律である 。たとえば、家庭の黒白映像は６００列でかつ列あたり６００ビクセルの格子に 分割される。

各ビクセルは、映像では小さな点のようである。ビクセルの集合はいつＬ２よに 小さなサブ映像として考えられるベクトルを形成する。たとえば６×６角のビク セル片は影の部分または光源を背景にした屋根の線の部分になりうるベクｌルを 形成する。映像から形成されたベクトルは映像ベクトルと呼ばれる。この発明の 回路はベクトルにおいて作用するが、これは実例として、映像ベクトルである。

一般的に、どんなベクトル信号の源も使用され、量子化されるベクトルはインプ ットベクトルとしてより一般的に言及される。

黒白映像はここでは一例として出されたが、ベクトルは色彩映像からの赤、緑、 又は青レベルからも形成される。それらは色彩映像のＶ、Ｉ、Ｑ構成要素からも 形成され、又は映像信号の変換係数から形成されるが、この映像信号にハダマー ド、フーリエ１．または他の変換が作用する。

多くの方法が、映像ベクトルを形成するため映像を操作することに関して存在す る。たとえば、テレビカメラは枠ごとに６００走査線があるテスター走査フォー マットにアナログ映像信号を生成する。アナログ・デジタル変換器は走査線ごと に６００試線の試験的割合で映像信号を計数化するウデジタル信号処理装置はデ ジタル見本を内蔵しそれらをベクトルに配合できる。アナログ映像信号の計数化 の処理はベクトル量子化の方法に類似しているがはっきり区別されるスカラー量 子化の一形態である。後述の理論は信号処理の技術においてよく知られた多くの 方法の１つがデジタル映像信号を生成するのに利用できることを仮定する。

映像を置を化する以前に、ベクトル量子化器は１セツ１、の「コードブック」ベ クトルをメモリ・−に記憶している。コードブックベクトルは一般的に見られる 映像べ□クトルの代表に選択されたベクトルである。たとえば、１・〕のコー　 ドブツクベクトルは６×６ビクセル固体黒色西片とし、もう１つのコードブック ベクトルは最上３列はすべて白色ビクセル、最下３列はすべて黒色ピリセＪνと するｈ−２して他の二ｊ−ドブツク−；りトルは最上列の白色ビクセル、最下列 の黒色ビクセル、そして明から暗へ７変化する灰色の影を持つ４列からなる傾度 を持つとする。

量子化器は充分な種類のコ・−ドブ・・クベクトルを内蔵し、少なくとも１つが 全映像に見られる多くのベクトルのそれぞれに密接に匹敵するようにしている。

各コードブックベクトルは独自の同一コードを割り当てられている。

固体黒色片は、たとえば１０コード＃ｌが割り当てられるとする。上半分は白色 ビクセルまた下半分は黒色ビクセルを持つコードブックベクトルはＩＤコード＃ ２が割り当てられるという様に何百何千のコードブックベクトルが割り当てられ る。すべてのコードブックベクトルの集合はコードブックと呼ばれる。

実際に、コードブックベクトルのための同一コードはベクトル値を内蔵している メモリーのアドレスになりでいる。エントリーの正確な順序は任意であるか、又 はベクトルのある性質に従って選択される。

全映像を量子化する場合ベクトル量子化器は全映像を一連の映像ベクトルに分割 する。各映像ベクトルについて、ベクトル量子化器は一つの密接に匹敵するコー ドブックベクトルを同一化する。ベクトル量子化器はそして、選択されたコード ブック見出しくｅｎｔｒｉｅｓ　）の一連の同一・コ・−ドで作成された新しい 信号を生成する。家庭の全映像、の例として、ベクトル量子化器は全映像を多く の映像ベクトルに分割する。量子化器はそして、影のエリアから映像ベクトルを ＩＤコード＃１　（固体黒色片）で置き換え、屋根の線の映像ベクトルをＩＤコ ード＃２（Ｆ半分は白色、−Ｆ半分は黒色）にｒき換えると４゛る。

全映像の再生はメモリーに内蔵された完全な７−Ｆブックを有する装置によって 完成される。この装置は映像信号を、量子化された信号の各ＩＤココ−′をその 相当するコードブックベクトルで置き換えることによって、再生する。この過程 は「何度にも分けて絵を描くｊごとに頌偵し２ている。再生された映像はもとの 映像とは異なる、なぜならばコー　ドブツク見出しは正確にもとの映像ベクトル に相当するとは限らないからである。この相違はねｊ′：、れと呼ばれている。

コードブック見出しの数を増加させることはねじれを減少させる。

数学的用語では、ベクトル量子化器はベクトル範囲からのベクトルを有限のセッ トに精密にしるす装置である。

黒白映像からのビクセルはスカラーである。なぜならば、そのビクセルは１つだ けの自由な度数：強度をもつからである。６×６角片のビクセルは、ベクトルで ある。なぜムらば、角片は多くの自由な度数を持つからであり、３６ビクセルの それぞれの強度かそれらの度数ごある。

すべての可能な映像ベクトルの集合はベクトル範囲を形成する。

概念的にベクトル範囲は有限の数の区域に仕切られる。

各区域からの１ベクトルはその区域のコードブックベクトルとして選定される。

すべての可能な映像ベクトルはベクトル範囲のどこかに存在する。各可能な映像 ベクトルはこのように区域の一つの中に存在する。事実マルチｖ像ベクトルは同 一区域を占める。与えられた区域のすべての映（ｌｉベクトルについて、ベクト ル量子化器は映像ベクトルをその区域の同一コードで置き換える。ベクトル量子 化器はこのようにベクトル範囲のすべてのベクトルを同一コードの集合に精密に しるす、映像を再生するときは、各同一コードは相当区域のコードブックベクト ルで１き換えられる。

ベクトル量子化器はデータ圧縮のための有益な装置として進歩しつつある。圧縮 器は、この用語が使われるが、もとの信号を引き出すことができる第２の信号に よって１つの信号を表わす装置である。しかしもとの信号より少ない情報の伝達 や記録を必要とする。たとえば、全映像をデジタル伝達するのに普通、全映像の 各列の各ビクセルの強度を伝達することが必要である。ベクトル量子化器はその かわり各映像ベクトルについてのＩＤコードを伝達する。

ベクトル量子化器は別な方法で送られるであろうものより少ないビットを送る。

なぜならば１つのＩＤコードハ映像ベクトルのすべてのピクセル強度より少ない 数のビットであるから、たとえば映像の各ピクセル強度ば８ビツト２元ナンバー で表わされる　（８ビツトは各ビクセルに２５６レベルの鮮明力を与える）、ま た映像ベクトルは３６ビクセルから成る。ベクトルはこうして、２８８ビツトで 表わされる　（８ビツト／ピクセルの３６ビクセル倍は２８８ビツト）。さらに 、コードブックは１０２４見出しを含有する（経験的に、合理的な映像画質は１ ０２４ベクトルのコードブックで可能になることが示されている）、１０２４見 出しのそれぞれは、１０ビツトの同一コードにより独自に指定されて可能になる 。各映像ベクトルをコードブックベクトルの同一コードで置き換えることにより 、ベクトル量子化器は２８８ビツトを１０ビツトで置き換える。

コードブックベクトルをメモリに内蔵するため、コンピューターを利用するベク トル量子化器もある。それらは映像ベクトルとコードブックベクトルの照応の記 憶を調査するソフトウェアプログラムの成る形式を採用している。もっとも映像 ベクトルに密接に釣合うコードブックベクトルを同一化するには、計算段階の重 要な手段を必要とする。計算段階の数はコードブック見出しの数と共に直線状に 増加する。これはそういう量子化器に制限を与えた。計算段階を達成するため要 求された長さの時間は、設計者に、速度のため映像画質を犠牲にすることを強制 する、なぜならば、小さなコードブック、小次元のベクトルを使わなければなら ないからである。あるいは、量子化されるべき情報の量を減するため、ベクトル 量子化に先立って処理する複雑な信号に顧る設計者もいる。

全体のコードブックの調査は映像ベクトルとコードブックの見出しにおける最良 の組合わせを選択するための直接的方法の１つの例である。ベクトル量子化器は 逐次、インプットされた映像ベクトルを全てのコードブックベクトルと比較する 。ベクトル量子化器は各コードブックベクトルのねじれの度合を算出し最もねじ れの小さいものを選択する。全体のコードブックの調査で最良の組合せが選択で きる　（最適性という特性）が、同時に最大の計算ステップを有する。　Ｙ、　 Ｌｉｎｄｅ、Ａ、　Ｂｕｚｏ及びｌ、　Ｇｒａｙによる「ベ　ル　のためのアル ゴ菖ズム（Ａｎ　Ａ１ｇｏｌｉｔｂ＋ｓ　ｆｏｒ　Ｖｅｃｔｏｒ　Ｑｕａｎｔｉ ｚｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ）と題された記事、ＩＥＥＥコミユニケージ町ン処理（Ｉ ＥＥＥ　ＴｒａｎｓａｃＬｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏ■−ｕｒｉｉｅａｔｉｏｎｓ　 ）　Ｖｏｌ、　ｃｏｗ−２８％Ｎｏ、　Ｌ　（１９８０年１月）では全体のコー ドブックの調査とそのような調査に含まれる計算ステップについて述べである。

派生調査として知られている技術は評価されるべき、コードブックの見出し、の 数を減するが、必ずしも最良の組合せと同一化するとは限らない、ムラカミＵ、 Ｓ、特許４゜５５８、３５０と４．５６０．９７７では、派生調査を用いたベク トル量子化器を開示している。　ＩＥＩＥＥコミユニケージジン処理（ＩＥＥＥ 　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　）　Ｖｏ ｌ、　ｃｏｍ−３０、Ｎｏ、　２　（１９８２年２月）の「ベクトル量子化器と ガウスマルコフソースについての予ｉｌ量子化器」（Ｖｅｃｔｏｒ　Ｑｕａｎｔ ｉｚｅｒｓ　ａｎｄ　Ｐｒｅｄｉｅｔｉｖｅ　Ｑｕａｎ口、ｚｅｒｓ　ｆｏｒ　 Ｇａｕｓｓ−Ｍａｒｋｏｖ　５ｏｕｒｃｅｓ　）と題されたＲ、　Ｇｒａｙ　ｈ 　Ｙ、　Ｌｉｎｄａの記事では派生調査と幾つかの欠点について述べである。

リンダシイＵ、Ｓ、特許４，７２７．３５４で述べられているベクトル量子化器 は、ねじれの計算を除去することにより入力をコードブックベクトルに釣り合わ せるのに要求される計算ステップ数を減少させている。各コードブックベクトル と全てのインプットされ得るベクトルとのねじれは、予め計算されメモリーに記 憶される。このような方法は、他の方法に比べ大きい記憶容量が必要となる。

発明の概要 ベクトル量子化回路はインプットされたベクトルをベクトル範囲からのベクトル を表わすコードブックの見出しと比較する。プロセッサーは同時に映像−（クト ルとコードブックの見出しとの距離を計算する０選択回路は距離値を比較し、最 も小さい距同を持つコードブックベクトルと距離自体を表わすアウトプットを発 生させる。

図面の簡単な説明 図１は・インプットとアウトプットの信号配線を示す発明の好適な実施例を示す 。

図２は好適な実施例の機能集団の系統的ブロック配置図を示す。

図３は好適な実施例の−・つのプロセッサーの機能的素子の系統的ブロック配置 図を示す。

図４は好適な実施例の選択回路の一部の系統的ブロック配置図であるが、これは インプット・ベクトルへの最適な組合せを含んでいるプロセッサーを表している 。

図５は好適な実施例の選択回路の一部のブロック配置図であるが、これは・イン プットベクトルへの最適な組合せを含んでいるプロセッサーのアドレスを発生さ せる。

図６は好適な実施例に従った一つの回路集団の系統的ブロック配置図であるが、 これは全体のコードブックの調査を実施するために配置されている。

１ｆＪＬＬ実Ｊ１叶９４］Ｌ梃方」し井発明１０の好適な実施例は図１でインプ ット・信号線Ｉとアラ１プツト信号線０にて示され°Ｃいる０発明の好適な実施 例は相補形金属酸化初生導体（ＣＭＯ３）技術により作り出された単体集積回路 である。しかしこの発明は、バイポーラ、トランジスター−トランジスター理瞳 （Ｔ　Ｔ　Ｉ−）　、：Ｌ　ミ７　”　：ｌ　Ｉ’　り９　理＆ＩＩ　（ＥＣＬ 　）等ノヨ・）な他の半導体技術から成っていてもよい、又、この発明はマルチ 集積回路を使用してもよい。

好適な実施例は映像ベクトルに作用するものと１．て述べられる＠　ｊの発明は 又音声や他のオーディオ信号のよ４１な他の情報源にも適用ごきる。

要するに、回路１０は映像ベクトルをコードブックに・退出１、と比較する。ど １７ｙコー・（−ブソクベ々トルが最も映：緻＝・；り恥ルζ合致しているかを 示すと同時に′：映像ペクト１・とこ１−　トノ゛・・・クベク（ルとの距離も 示す、言い換えれｊぼ回、絵１０けど、−の計算式（′：なる５、Ｃｉはコード ブックベクトルの要素、Ｐｌは映像ベクトルの要素、ｉはベクトルの中のビクセ ルの数を示す、ｄの値はベクトル間の多くのあり得る距離の容量の１つを示す、 他の量子化方法は、 ・ｄ’＝（Σ（Ｃ，−ｐ、）　）＋ｚｔ他の方法は本発明から外れることなくな されるであろう。

例えば３６のスカラー値：　Ｐ　＝（Ｐ＋　、　Ｐｚ　、、、、　Ｐｌ６）から なる映像ベクトルを想定する。又８つのコードブック見出し一式を想定する。

Ｃａ　−（Ｃｉ、＋　、Ｃｉ、ｘ、　−、、、Ｃａ、ｓ＊）Ｃｚ　＝ＣＣｔ、Ｉ 、　Ｃ２，ｚ　、、、、　Ｃｚ、ｓＪＣ＊　＝（Ｃｓ、＋　、Ｃｓ、よ、、、、 　Ｃｓ、５ｉ）Ｃａ　＝（Ｃｔ、＋　、Ｃａ、＊　、、、、　Ｃａ、５ｉ）Ｃｈ 　””（Ｃ１＋　ｌ　、Ｃｈ＋１−０−Ｃｓ、ｘｉ）Ｃ６−（Ｃａ、ｉ　、’ｊ ＆＋ｌ　、。、、　Ｃｈ、５ＪＣｔ　＝（Ｃｔ、＋　、Ｃｔ。Ｚ　−−−−Ｃ’ １ｒ３ｋ＞ＣＩ　＝′″　（Ｃ雲・　■　・　ＣＩ・１　・・、・　ＣＩ・３番 ）外部回路構成（図示せず）は、回路１０に８つのコードブックベクトルに相当 する数量値を負荷する。各ベクトルは３６ビクセル値からなり、外部回路構成は 一度に１゛つのビクセルを負荷する。よって外部回路構成は回路１０に対し映像 ベクトルＰを表す、映像ベクトルはコードブックベクトルの見出しのようｆ３６ ビクセル値からなり、外部回路構成は一度に１弓路ｌＯに対し映像ベクトルから １つのビクセルを表１゜回路１０はｄ、から４゜の８′ノの距離を計算１−６− ｉ　ｄ　ｌ　は映像ベクトルとＰとＲ初のコー下ブ・ノクベク（・１・Ｃ１の距 離、ｄ、ば映像ベクトルと２番目の」−１′グ・ブベクトルＣ８の距Ｍ等を示す 、計算式では、 ｄ　ｌ　−゛　（ＣＩ・　ｉ−Ｐ＋）　１　（Ｃｉ　・　ｘ−ｐ　冨）ト、・　 、　＋　（ｃｉ　・　ロー　ｐｔａ）ｄ　ｚ　−（Ｃａ、　ｔ−ｐ＋）÷（Ｃ♂ 弓ｐ霞）　＋　、、、　＋　（Ｃｉ、ローＰｓｉ＞等ｌとなる。

Ｃ１，４は最初の、Ｊ・−ドブツクベクトル・のビク＋・ル４直４、Ｃ２，１は ２番１″１のコードグン◇ｌ＜り１ルのビクセル値等を表すやよっＣ回路１０は 値ａｌかＣ〒・値ｄ、を各・ν比較１．ｙ　ｇれが最小かを決定する。それは２ ｔ・・ブトの７うトプッｌ−ご偽゛号を形成する。＊初の佑］は、どのコ・−ド グツク・（クトルが最小の距撃債を持−）かを太し２．２番口の信−′ＩＥは、 １４離包）１体をイＱ　′１′’ ４膳　遠；　、５図　１　を　参　照　１　る　シ゛　昨１：　路　ｌ　υ　！ よ　イ　、７　ノ“　−・　＞　ｌ記　線　Ｋに７：多数の伝月・台受は入ノ・ １１１．：”　’：ｐ　）ブットシ線０？、”て多数の信号売発斗さセる。イン テ゛・／１は次のものを含も・。

本ビク辷ルバス仁号配隷１１ ネ′コー１テフンクＡバヌ４に’ｔ　配Ｌ％　！　３＊コ一ドブツクＢバス信号 配線１５ ＊アドレスＡバス信号配線１７ ＊アドレスＢバス信号配線１９ 市クロック信号配線２１ ＊　：Ｌ　、ｔ　Ｋ　ツク（Ｅ　ＯＶ　Ｅ　Ｃ）　信号配ｇ　２３本すセット信 号配線２５ 中イネーブル（ＥＮＡＢＬＥ）Ａ信号配線２７＊読み取り、／書き込みＡ信号配 線２９〃イネーブル（ＥＮＡＢＬＥ）Ｂ信号配線３１、及び＊読み取り／印字音 信号配線３３ ビクセルバス１１は、４９つの並行信号配線４０〜４８からなる。８つの配線は １つのインプットベクトルのビクセル要素等級に相当するデジタル値を運ぶ１例 えば、ビクセルバスは３６ビクセルインプツトベクトルにおいこ１・つのビクセ ルの強さのデジタル値を運ぶ、９番口の配線はビクセル等級の信号を示す。幾つ かの応用として、ベクトルは各ビクセルからビクセル強度の平均値を差し引くこ とにより前処理されうるうこのような標準化されたビクセル値はその平均値に対 してネガティブ又はポジディプな値を持つであろう。

コードブックＡバス１３ば９つの並行信号配線５０〜５８からなる。８つの配線 は、１つのコードブックベクトルの１つのビクセル等級に相当するデジタル値を 運ぶ。

９つ目の配線はビクセル等級の信号を示す。

コードブックバスＢ１５も、９つの信号配線からなり（個々には図示せず）、コ ードブックバスＡＢと同様に作用する；後述されているが、回路ｌＯは数多くの 部分に分かれており２つのセットのバス配線により同時に回路１０の異なる部分 へのアクセスを可能としている。

アドレスバスＡ１７は８つの並行信号配線６０〜６７からなり、回路１０におけ る記憶場所を指定する。アドレスバスＢ１９も８つの並行信号配線（個々には図 示せず）からなり、コードブックバスＡ信号配線１３と同様に作用する。下記の ように、２つのアドレスバスにより回路１０の異なる部分への同時アクセスが可 能となる。

イネーブル（ＥＮＡＢＬＥ）Ａ信号配線２７と読み取り／書き込みＡ信号配線２ ９は、使用するコントロール信号にアドレスバスＡ１７とコードブックバスＡ１ ３信号配線を供給する。イネーブルＡ信号配１１２７により外部回路構成はデー タ書込み、記憶装置からのデータ読取りが可能となり、更にイネーブルＡ信号配 置２７はマルチチップ装置における追加アドレス配線として機能することが可能 となる。読取り／書込みＡ信号配線２９は、アドレスバスにより指定された内蔵 位置がコードブック上に示されたデータ値を記憶しているか、以前の記憶値をア ウトプットするのかを決定する。イネーブルＢ信号配線３１と読取り／書込みＢ 信号配線３３は使用するコントロール信号にアドレスＢ信号配線１９とコードブ ックバスＢ信号配線１５を供給する。

クロック信号配線２１、ニオベック（ＥＯＶＥＣ）信号配線２３及びリセット信 号配置２５は通常回路１０の全体にわたって共通に使用されるコントロールイン プットを供給する。クロック信号配線は全ての内部処理のためタイミングを供給 する。ＥＯＶＥＣ（ベクトル端）はインプットベクトルの最後のビクセルが処理 された後のみに起こる所定の処理をコントロールする。リセットは一時的な登録 を既知の場所に置く、これらの機能は以下に詳述する。

アウトプットシグナルは次のものを含む。

＊信号配線７３、と ＊アドレス信号配線７１ アドレス信号配線７１は３つの並行信号配線７５〜７７からなる。好適な実施例 の回路１０は１つの映像ベクトルを８つのコードブックベクトルと同時に比較す ることができる。又アドレス信号配線は８つの内どれが最も近いかを示す、距離 信号配線７３は１５の並行信号配線８０〜９４からなる。距離信号配線７３は映 像ベクトルと最も近いコードブックベクトルとの間の距離について２つの表示を 運ぶ。

図２を参照すると、回路１０は次のお互いに関連し合った機能集団からなる：イ ンプットバッファ１０１、プロセッサー１０３〜１．１０．普遍コントロール回 路体１１９、選択回路体１２１、アウトプットドライバー１２３．４つのプロセ ッサー１０３−１０６はコードブックバスＡとアドレスバスＡのアクセスとなる 。残りの４つのプロセッサー１０７〜１１０はコードブックバスＢとアドレスバ スＢのアクセスとなる０回路の利用は２つの通常作用からなる：　Ｉ）コードブ ック見出しを記憶と２）映像ベクトルの量子化。

ベクトルの記憶処理はＡとＢバスについて同じであり、Ａバスについて述べる。

１０３〜１０６の各プロセッサーは３６ビクセル値までからなるコードブックベ クトルを記憶できる。コードブックベクトルを記憶するために、外部回路構成（ 図示せず）はコードブックベクトルの最初のビクセルをコードブックバスＡ信号 配線１３における回路１０に与え、アドレスバスＡ信号配線１７における所望の プロセッサー１０３〜１０６において望ましい位置についての記憶アドレスを与 える。各インプット配線にあるインプットバッファｌｏｔは回路に流れる電流量 を制限する。以下に詳述するように読取り／書込みＡ信号配線２９とＥＮＡＢＬ Ｅ　Ａ信号配線２７を移行するごとによりプロセッサー１０３〜１０６ビクセル 値を記憶さ廿°る０次に外部回路構成は新しいアドレスを選択し、新しいビクセ ル値＋ｉし、全ての３６ビクセルが記憶されるまで作用を繰返す、！Ａ部回路構 成は次に他のプロセッサーのために作用を繰返す、２つのバス使用によりベクト ルは同時に２つＯプロセッサーで９荷されることが可能となる。

一度にビクセル値を表すことにより、大きい次元を持つベクトル（即ち１つのべ り（・ルで多くのビクセルを持つ）は多くのインプット信号配線に幀ることなく 処理が可能となる８例えば、１つのビクセルで９ビツトを必要とする３つのビク セルベクトルを表すために必要な信号配線の数は２７となる。映像ベクトルとコ ードブックベクトルの両方を表し、なお且つ２つのバス配列を記憶させるために は８１のインプット配線が必要となる（コードブックバスＡに２７、コードブッ クバスＢに２７、映像ベクトルに２７）、３つのビクセルベクトルのためのイン プット配線は好ましくない、又、より大きい次元のベクトルは非現実的である。

コードブック見出しをプロセッサー１０３〜１１０に負荷した後に、回路１０は 映像ベクトルを数値化できる。

外部回路構成（図示せず）はまず新しい映像ベクトルについての回路１０を起動 するリセット信号配線２５を移行する０次に外部回路構成は、最初の映像ベクト ルのビクセルをビクセルバス信号配線１１の回路１０に表わす。

プロセッサー１０３〜１１０はビクセルをラッチし、下記に詳述する距離計算を 始める。外部回路構成は次に残りの３５ピクセルの映像ベクトルを表わす、外部 回路構成が映像ベクトルの最後のビクセルを表わし終えた後、外部回路構成は以 下に詳述するようにＥＯＶＥＣ信号配線２３に移行する。プロセッサー１０３〜 １１０は映像ベクトルと各プロセッサーの各々のコードブックベクトルの間の距 離である選択回路体１２１ヘアウドプツトを発生させる０選択回路体１２１は８ つの距離を比較し最小のものを選択する０選択回路１２１は２つのアウトプット 信号を発生させる。最初のものはアドレスアウトプット７１であり、これはプロ セッサー１０３〜１１０の内どれが映像ベクトルに最も近いコードブックベクト ルを含んでいるかを示す、２番目は距離アウトプット７３で、これは計算された 距離を示す、アウトプットドライバー１２３は、アドレスアウトプット７１と距 離アウトプット７３に応答する外部回路構成（図示せず）に対しインターフェイ スとして機能する。

以下に述べるように、プロセッサー１０３〜！１０の記憶能力により一１外部回 路構成は、それ自体が数量化のため畿像ベクトルを表示するのと同時に新しいコ ードブックベクトル見出しをプロセッサーの中に負荷させることが可・能となる 。

各プロセッサー１０３〜１１０は、図３に示されるように、接続された多くの機 能素子からなる：記憶レジスタ１３１、コードブックラッチ１３３、ビクセルラ ッチ１３５、増／減機１３７、増加コントローラー１３９、パイプラインレジス タ１４１、合計レジスタ１４３、増加機１４５及びスライドレジスタ１４７０作 動（オペレージ可ン）は、コードブックバスＡ信号配線１３とアドレスバスＡ信 号配線１７によりアクセスされた最初のプロセッサー１０３について説明される 。他のプロセンサーの作動もＩＩ僚している。

いかなるインプットされたベクトルの処理の前にも、コードブックベクトルは、 記憶レジスタ１３１に記憶される。記憶レジスタ１３１は本質的に、１つの書き 込みボートと２つの読み取りボートを持つ計３ボートメモリである。外部回路構 成（図示せず）は、４コ一ドブツクバスＡ信号配線（０，Ｂ）配線１３、アドレ スバスＡ〔０゜７〕信号配線１７、ＥＮＡＢＬＥ　Ａ信号配線２７及び読み出し ／書き込みＡ信号配線２９を使用する記憶レジスタ１３１への読み出しとここか らの書き込みが可能である。普遍コントロール回路１１９　（図２）は独自にレ ジスタ１３１からコードブックベクトルを読み出すことができる。

記憶処理は次の通り処理される。低い状Ｊ！！（約０．　５Ｖより低い）でのＥ ＮＡ、Ｂｉ、、Ｅ　Ａ信号配線２７と共ｌこ、外部回路構成（図示せず）はプロ セッサーの中の最初の記憶位置についてのアドレスを、アドレスＡバス信号配線 １７上に設置し、そして、コードブックベクトルの最初のビクセル値をコードブ ックハスＡ信号配線１３上に設置する。外部装置は次に読み取り／書き込みＡ信 号配線２９を高い状態から低い状１ｍ（約０．２５Ｖｌに移行させ更に読み取り ／書き込みＡ信号配線２９を高い状態に戻す０次に新しいアドレスとコードブッ クベクトルの中の各ビクセルのデータを供給することにより、３６コードブツク ベクトル要素の各々の処理が繰り返される。

コードブックの見出しを記憶した後、映像ベクトルは数量化される。プロセッサ ー１０３は次の距離値を計算する。

ｄは距離の大きさを示し、Ｃ１はプロセッサー１０３の中のコードブックベクト ルのスカラー成分を示し、Ｐ。

は映像ベクトルのスカラー成分を示す。プロセッサー１０３は、この計算を次に より遂行する；　１）コードブックビクセル値と映像ベクトルピクセル値査負荷 する、２）２つのビクセル値開の差を計算する、３）３６の差異債を合計に蓄積 する。

外部回路構成（図示せず）は、ビクセルバス信号線ｌｌ上で映像ベクトルの最初 のビクセル値を表す、ビクセルラッチ１３５は次に起こるクロック信号配線２１ 端末にビクセル値を負荷する。はとんど同時に普遍コントロール回路体重１９　 （図１）は、賞出信号配線１３６上にアドレスを形成する０次に記憶レジスタ１ ３１はコードブックラッチ１３３に対して１つのコードブックベクトルビクセル 値を表す、ＩＦ遍コントロール回路体１１９（図１）はビクセル値をコードブッ クラッチ１３３に負荷するために、負荷信号配線１５１上で信号を形成する。

プロセッサーは映像ベクトルとコードブックベクトルのビクセル値の２つの補足 計算を遂行する。コードブックラッチ１３３とビクセルラッチ１３７の値は、ポ ジティブ又はネガティブいずれかの信号を持つ。同じ信号の値は、他の信号値か ら差し引いたものでなければならない、異なる信号の値は、お互いに加算されな くてはならない、追加コントローラー１３９はインプットビクセルとコードブッ クビクセルの信号ビットを比較し、追加／削除信号配線１５３上で追加／削除信 号を形成する。

全ての３６ピ々セルの追加／削除の結果は、ベクトル距離の合計値を形成するた めに、累積されなければならない。バイブラインレジスタ１４１、合計レジスタ １４３、アダー１４５は累積を遂行する。最初に、外部回路構成は合計レジスタ １４３において、ゼロ値に置かれたリセット信号配線２５を移行させる。映像ベ クトルの最初のビクセルとコードブックベクトルの最初のビクセルとの差を計算 した後、普遍コントロール回路体９　（図′１）は、その差異（直をペイブライ ンレジスタ１４１ｋｍｌ負荷するために、ラッチバ・イブは分配ｔｌＡ１５５． １−でラッチバイブライン信号を形成する。アダー１４５は、バイブラインレジ スタ１５５の中の値を、合計レジスタ１４３（当初はゼロ）の中に記憶された値 に加算する。普遍回路体９　（図１）は、アダー１４５のアウトプットを合計レ ジスタ１４３に負荷するために、負荷合計信号配線１５７上で負荷合計信号を形 成する。

普遍回路体９　（図１）が合計レジスタ１４３を最新のものとした後、外部回路 構成（図示せず）は、ビクセルバス信号配線１１に対し映像ベクトルの第２のビ クセルを表すことができる。最初のビクセルと同じように、映像ベクトルとコー ドブックベクトルの第２のビクセル値は、各々ビクセルラッチ１３７とコードブ ックラッチ１３３に負荷される。普遍コントロール回路体９　（回目は再び追加 ／削除アウトプットの値を、バイブラインレジスタ１．５５に負荷する。アダー １４５は、異なる値を合計レジスタ１４３　（この時点で最初のビクセルから異 なる値を保存している）に加える。普遍回路体９　（図１）は累積値を持つ合計 レジスタ１４３を最新のものにする。

処理はすべての３６ビクセルをリピートする。外部回路構成は繰り返し新ビクセ ルを送り、ビクセルバス信号配線１．１とアドレスバスＡ信号配線１７をそれぞ れアドレスする。相違は合計レジスタ１４３で蓄積する。

最後のビクセルを処理したあと、外部回路構成（図示せず）はＥＯＶＥＣ（ベク トル端部）信号配線２３に高信号を付与する。この信号は蓄積された相違値を分 割レジスタ１４７に負荷する。分割レジスタ１４７は蓄積された相違を示すディ スタンス信号配線１５９におけるアウトプットを形成するｌ’１部回路構成はラ ッチとし・ゾスタを明確にするために高信号をリセットインプット配線に付与す る。リセット信号はコードブックベクトルビクセル値を保つ記憶レジスタ１３１ を明確にしない。

プロセッサー１０３〜ｍｌＯのすべては同時に映像ベクトルとそれらの対応コー ドブック見出し間の距離値を算出する。再び図２を参照し、選択回路体１２１は プロセッサー１０３〜１　］、　Ｏにより算出された距ｌｄ、−ｄ、を比較し、 算出された相違が最小であるプロセッサーを同一化する（当然そのコードブック ベクトルが映像ベクトルに最も近いプロセンサー）０図４と図５は選択回路体１ ２１の機能的要素を示す。

特に凹４を参照し、コンバレ・−ターとマルチプレクサ−１６０，１６２，１６ ４の３つの直列は８つの距離値の最小のものを同一化する。４つのコンパレータ １６１〜１６４と４つのマルチプレクサ−１６９〜１７２は第１段１１６０を形 成する。２つのコンパレータ１７７゜１７９と２つのマルチブし・フサ−１８１ ，１８３は第２段階１６２を形成する。、弔−のコンパレータ１８５と単一のマ ルチプレクサ−１８７は直列ＩＧ４の最終段階を形成する。

ディスタンス信号配線１５９の８セフトは算出された距Ｍ（ａを第１直列１６０ に送るや第１段階１６０は値の組合せ比較をし、２各組合せから大きい方の距離 を消去す。

るゆｌｌｉ列１６０の各コンパレーター１６１〜１６４は２つの距離値を比較し 、１距離を小さい方の値として指定する選択信号１８９を形成する。各選択信号 １８９は小さい方の距離信号を直列１６２の第２段階に送るマルチプレクサ−Ｉ ６９−１７２を制御する。各選択信号］、　８９はまた、最短距離をもつプロセ ッサーのアドレスを形成するための、図５の＠路体−のインプットとし°Ｃ働　 く　。

直列１６２の第２段階は第１段１１６０から送られた距離値の組合せ比較ができ 、各組合せから大きい方の距離を消去する。第２直列１６２の各コンバレークー １７７．１７９は距離値の２つを比較し、１距離を小さい方の値として指定する 選択信号１８つを形成する。各選択信号１８９は小さい方の距離信号を直列１６ ４の最終段階に送るマルチプレクサ−１８１，１８３を制御する。

各選択信号１８９はまた最短距離を有するプロセッサーのアドレスを形成するた め図５の回路体へのインプットとして働く。

直列１６４の第３段階は、第２段階１６２から送られた距離値の組合せ比較をし 、大きい方の距離を消去する。

第３直列°１６４のコンパレーター１８５は距離値を比較し、小さい方の値とし て１つを指定する選択信号１８９を形成する０選択体号１８９は距離信号をアウ トプット回路体１２３　（図２）に送るマルチプレクサ−１８９を制御する。こ の信号は８プロセツサー１０３〜１１０のインプットベクトルと最も近いコード ブックベクトル間の距離である０選択体号１８９はまた最短距離をもつプロセッ サー１０３〜１１０のアドレスを形成スる図５の回路体へのインプットとして働 （。

図５を参照し、ＯＲゲート１９１．１９３、ＮＯＲゲ−）１９５〜２００、イン バーター２０７．２１３のセットは、７つのコンパレーター１６１−１６４．１ ’７７．１７９．１８５　（図４）により形成された７つの選択信号１８９から ３ビツトアドレスを形成する。ゲートの組合せは、選択されたプロセッサー１０ ３〜１１０についてプール代数の表現を形成する。たとえば、７つの選択配線１ ８９のセットは、それに依存して距離値が最小となった独自の値のセットを受け る。３つのアドレス信号配線７１のセットは値の独自のセットを受けることが望 ましい、各アドレス信号配線７１の段階に関する方程式は、「トゥルース・テー ブル」を形成することにより選択信号配線１８９の項で形成することができる０ 図５の回路は代数方程式の「実現化」である。

再び図２を参照し、アウトプット回路体１２３は、選択回路体１２１と外部装置 （図示せず）間のインターフェイスとして働く、ドライバーは（単独では示され ていない）アウトプット配線において、外部装置典型的には（ミリアンプレベル まで）を適切なボルト（典型的には５Ｖレベルまで）で作用させるのに必要な電 流を発生さこの発明の回路は、ベクトルを処理するため結合されてよい。図６は 、１０２４コードブック見出しを含むコードブックにおいて全調査するそういう 組合せの計画的ブロックダイヤグラムである９本発明の１２８コ一ドブツク処理 回路（ＣＰＣ）１０は、相互に並行に動作する。

各回路１０は８コードブック見出しを処理することができる。ピクセルバス信号 配線１２３は映像ベクトルからのビクセルが同時にすべての回路】Ｏに送られる ように並行に接続される。アドレスバスＡ信号配線１２５　、、コードプンクバ スＡ信号配線１２９、アドレスバスＢ信号配線１２７、コードブンクバスＢ信号 配線１３１、クロック［３３、ＥＶＯＥＣＩ　３５、そし７　’Ｊ　セフ　）　 １３７信号配線はまた並行に接続される。各回路１０についてのＥＮＡＢＬＥ　 Ａ１３９とＥＮＡＢＬＥ　Ｂ１４１の信号配線は個別に、コードブック見出しを 記憶するための個々のデツプを指定するよう制御される。すべての回路１０は並 行して作用し、各回路１０は１コードブ；ツクベクトルを記憶し７た８・つの最 も近いものとして選択することができる。アウトプットアドレス信号配線１３１ と各回路１２１からのアウトプットディスタンス信号配線１３３は、コンパレー ター／マルチプレクサ−回路１３５に接続する。コンバレー・ター、マルチプレ クサ−回路１３５は図４の回路に相似する。コンパレーター、マルチプレクサ− 回路は、直列の８つのレベルを有するが、゛図４の回路は、１６０．１６２．１ ６４の３つだけの直列のレベルを有する。コンパレーター、マルチプレクサ−回 路１３５は、映像ベクトルに最も近いコードブックベクトルを存する回路ｌＯの 中の１つ以内に１アドレスを同一化する。コンパレーター、マルチプレクサ−１ ３５は１０ビツトアドレスを示すアウトプットを形成する。

アウトプットは１０ピッｌ−である、なぜならば、１０ビツトは、１０２４コー ドブック見出しの１つを単独に同一化するため要求されるからである。

この発明はその特定の実施例に関して述べられたが、さらに修正、調節が可能で あることが理解されるであろう。本願は以下に示す、発明のいかなる派生、使用 又は採用をカバーするものである。すなわち、一般的に９８８本発明趣旨がある ものを含み、本発明が追求する技術において知られた、通常行われる実施におい ておごる本開示からの新発展を含むものである。

国際調査報告 ＋＋＋ｍｍｌｍｍＡｍ＋−ｋｍｈａ　ＰＣＴ／υＳ　９０１０１７６１国際調査 報告 ｐｅｒ／Ｅｌｓ９０１０１フロ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．マルチコンポーネントベクトルを量子化する回路は下記のものを包含する； ａ）インプットベクトルと各コードブックベクトル間の距離値を同時に計算する ための複数のコードブックベクトルとインプットベクトルに反応する手段、及び 、ｂ）最短距離値を同一化するための同時に算出された距離値に反応する手段。 ２．最短距離値を有するコードブックベクトルを示すアウトプットを発生させる 手段を更に有する請求項１に記載の回路。 ３．同一化された最短距離値を表すアウトプットを発生させる手段を更に有する 請求項１に記載の回路。 ４．インプットベクトルと各コードブック見出しの間の距離値を計算する手段が 、複数のプロセッサー手段、インプットベクトルと複数のコードブックベクトル の１つの間の距離値を計算することができる各プロセッサー手段からなる請求項 １に記載の回路。 ５．プロセッサー手段が以下のものを包含する請求項４に記載の回路； ａ）コードブックベクトルの構成値を記憶するための手段、 ｂ）インプットベクトルの構成値を記憶するための手段、及び、 ｃ）インプットベクトルとコードブックベクトル間の距離値を計算するための数 学的手段。 ６．数学的手段が以下のものを包含する請求項５に記載の回路； ａ）インプットベクトルとコードブックベクトルの対応する構成値間の数学的関 係を計算する手段、及び、ｂ）算出された関係を距離値に結びつける手段。 ７．数学的関係がインプットベクトルとコードブックベクトルの対応する構成値 間の相違の絶対値である請求項６に記載の回路。 ８．距離値がインプットベクトルとコードブックベクトルの構成値間の相違の絶 対値の合計である請求項５に記載の回路。 ９．コードブックベクトルの記憶された構成値が置き換えられる請求項５に記載 の回路。 １０．コードブックベクトルの記憶された構成値が、数学的手段で数値的関係を 計算する時間の期間中、置き換えられることができる請求項８に記載の回路。 １１．コードブックベクトルの構成要素を記憶するための手段がコードブックベ クトルの少なくとも１構成値を記憶するためのラッチを含む請求項５に記載の回 路。 １２．コードブックベクトルの構成値を記憶するための手段がコードブックベク トルの複数の構成要素を同時に記憶するレジスタを含む請求項５に記載の回路。 １３．インプットベクトルの構成値を記憶する手段がインプットベクトルの少な くとも１構成値についてのラッチを含む請求項５に記載の回路。 １４．インプットベクトルとコードブックベクトルの対応構成値間の数学的関係 を計算する手段が対応する構成値を相互に増減できる手段を含む請求項５に記載 の回路。 １５．算出された関係を結合する手段がアキュムレーターである請求項６に記載 の回路。 １６．アキュムレーターがアダーを含む請求項１４に記載の回路。 １７．アキュムレーターが蓄積された合計を記憶するレジスタを含む請求項１４ に記載の回路。 １８．最短距離値を同一化するための同時に算出された距離値に応答する手段が コンパレーターを含む請求項１に記載の回路。 １９最短距離値を同一化する同時に算出された距離値に応答する手段がマルチプ レクサーを含む請求項１に記載の回路。 ２０．最短距離値を同一化するために同時に算出された距離値に応答する手段が 、直列の各セットが同時に算出された距離値の組合せ比較をし、各組合せ比較の 小さい方の値を直列の次のセットに伝達するように動作するコンパレーターとマ ルチプレクサーの直列のセットを包含する請求項１に記載の回路。 ２１．最短距離値が算出されるコードブックベクトルを示すアウトプットを発生 させる手段がロジックゲートを含む請求項２に記載の回路。 ２２．マルチ構成ベクトルの個々の構成要素を受け取り処理する請求項１に記載 のベクトル量子化回路。 ２３．３以上の次元を有するベクトルを受け取り処理する請求項１に記載のベク トル量子化回路。 ２４．多数の回路からなるマルチ構成ベクトルを量子化するシステム、前記回路 の各々は請求項１記載の回路に従っている。 ２５．最短距離値を算出した回路を示すアウトプットを発生させる手段をさらに 包含する請求項２４に記載のシステム。 ２６．以下の段階を包含するマルチ構成ベクトルを量子化する方法； ａ）インプットベクトルと複数のコードブックベクトル間の距離値を同時に計算 し、 ｂ）最短距離値を同一化する。 ２７．最短距離値が算出されたコードブックベクトルを示す段階をさらに包含す る請求項２６に記載の方法。 ２８．最短距離値を示す段階をさらに包含する請求項２６に記載の方法。 ２９．距離値を計算する段階が、各処理操作がインプットベクトルと１つのコー ドブックベクトルとの間の距離値を計算する複数の処理操作を包含する請求項２ ６に記載の方法。 ３０．各処理操作が以下の段階を包含する請求項２９に記載の方法： ａ）コードブックベクトルの構成値を記憶し、ｂ）インプットベクトルの構成値 を記憶し、ｃ）インプットベクトルとコードブックベクトルとの間の距離値を計 算するため、記憶された構成値を結合する。 ３１．インプットベクトルとコードブックベクトルとの間の距離値を計算する段 階が以下の段階を包含する請求項３０に記載の方法： ａ）インプットベクトルとコードブックベクトルの対応する構成値間の数学的関 係を計算し、ｂ）算出された関係を距離値に結合する。 ３２．数学的関係が、インプットベクトルの構成値とコードブックベクトルの対 応する構成値との間の相違の絶対値である請求項３１に記載の方法。 ３３．距離値がインプットベクトルとコードブックベクトルの対応構成値間の相 違の絶対値の合計である請求項３１記載の方法。 ３４．マルチ構成ベクトルを量子化する回路は以下を包含する： ａ）インプットベクトルと各コードブックベクトルとの間の距離値を計算するた めのインプットベクトルと複数のコードブックベクトルに応答する手段、ｂ）最 短距離値を同一化するための算出された距離値に応答する手段、及び、 ｃ）最短距離値を示すアウトプットを発生させる手段。 ３５．インプットベクトルヘの最短距離値が算出されたコードブックベクトルを 示すアウトプットを発生させるための手段をさらに包含する請求項３４に記載の 回路。 ３６．インプットベクトルと各コードブック見出しとの間の距離値を計算する手 段が、複数の処理手段を包含し、各処珪手段がインプットベクトルと複数のコー ドブックベクトルの１つとの間の距離値を計算することができる請求項３４に記 載の回路。 ３７．処理手段が以下のものを包含する請求項３６に記載の回路： ａ）コードブックベクトルの構成値を記憶する手段、ｂ）インプットベクトルの 構成値を記憶する手段、及び、 ｃ）インプットベクトルとコードブックベクトルとの間の距離値を計算する数学 的手段。 ３８．数学的手段が以下のものを包含する請求項３７に記載の回路： ａ）インプットベクトルとコードブックベクトルとの対応構成値間の数学的関係 を計算するための手段、及び、 ｂ）算出された関係を合計距離値に結合させる手段。 ３９．数学的関係がインプットベクトルとコードブックベクトルの対応構成値間 の相違の絶対値である請求項３８に記載の回路。 ４０．距離値がインプットベクトルとコードブックベクトルの対応構成値間の相 違の絶対値の合計である請求項３７に記載の回路。 ４１．コードブックベクトルの記憶された構成値が置き換えられる請求項３７に 記載の回路。 ４２．コードブックベクトルの記憶された構成値が、数学的手段が数字的関係を 計算する時間の間置き換えられることができる請求項３７に記載の回路。 ４３．コードブックベクトルの構成値を記憶するための手段が、コードブックベ クトルの複数の構成要素を同時に記憶するレジスタを包含する請求項３７に記載 の回路。 ４４．インプットベクトルの構成値を記憶する手段が、インプットベクトルの少 なくとも１つの構成値のラッチを包含する請求項３７に記載の回路。 ４５．インプットベクトルとコードブックベクトルの対応構成値間の数学的関係 を計算する手段が対応構成値を相互に増減できる方法を包含する請求項３７に記 載の回路。 ４６．算出された関係を結び付ける手段がアキュムレーターである請求項３８に 記載の回路。 ４７．アキュムレーターがアダーを含む請求項４６に記載の回路。 ４８．アキュムレーターが蓄積された合計を記憶するためのレジスタを含む請求 項４６に記載の回路。 ４９．最短距離値を同一化するための算出された距離値に応答する手段がコンパ レーターを含む請求項３４に記載の回路。 ５０．最短距離値を同一化するための算出された距離値に応答する手段がマルチ プレクサーを含む請求項３４に記載の回路。 ５１．最短距離値を同一化するための算出された距離値に反応する方法が、直列 の各セットが算出された距離値の組合せ比較を形成し、各組合せ比較の小さい方 の値を直列の次のセットに送るように動作するコンパレーターとマルチプレクサ ーのセットの直列を包含する請求項３４に記載の回路。 ５２．最短距離値が算出されるコードブックベクトルを示すアウトプットを発生 させる手段がロジックゲートを包含する請求項３５に記載の回路。 ５３．３以上の次元を有するベクトルを受け取り処理するための請求項３３に記 載のベクトル量子化回路。 ５４．複数の回路を包含するマルチ構成ベクトルを量子化するシステム、前記回 路の各々は請求項３４の回路に従っている。