JPH0690443A - ベクトル量子化方式フレーム間符号化装置 - Google Patents
ベクトル量子化方式フレーム間符号化装置Info
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- JPH0690443A JPH0690443A JP25097992A JP25097992A JPH0690443A JP H0690443 A JPH0690443 A JP H0690443A JP 25097992 A JP25097992 A JP 25097992A JP 25097992 A JP25097992 A JP 25097992A JP H0690443 A JPH0690443 A JP H0690443A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明は、ガウス雑音のじょう乱にも強
く、動きのある画像に対してもはなはだしく符号化効率
が低下することのないように、フレーム間差分信号をス
レッシュホールドを設定してベクトル量子化するフレー
ム間符号化装置を提供することを目的としている。 【構成】 上記のように構成されたベクトル量子化方式
フレーム間符号化装置においては、あらかじめ最適な配
列となるように選ばれた出力ベクトルのセットの中から
入出力間の歪（Ｋ次元信号空間での距離）が最小となる
出力ベクトルの識別コードに入力ベクトルを符号化する
と共に、最小歪出力ベクトルがＫ次元信号空間におい
て、入力ベクトルの処理単位で入力ベクトルに対応して
制御可能な設定値よりも原点に近い距離にある場合は零
ベクトルの識別コードに符号化して最小歪出力ベクトル
のコードを送出するものである。
く、動きのある画像に対してもはなはだしく符号化効率
が低下することのないように、フレーム間差分信号をス
レッシュホールドを設定してベクトル量子化するフレー
ム間符号化装置を提供することを目的としている。 【構成】 上記のように構成されたベクトル量子化方式
フレーム間符号化装置においては、あらかじめ最適な配
列となるように選ばれた出力ベクトルのセットの中から
入出力間の歪（Ｋ次元信号空間での距離）が最小となる
出力ベクトルの識別コードに入力ベクトルを符号化する
と共に、最小歪出力ベクトルがＫ次元信号空間におい
て、入力ベクトルの処理単位で入力ベクトルに対応して
制御可能な設定値よりも原点に近い距離にある場合は零
ベクトルの識別コードに符号化して最小歪出力ベクトル
のコードを送出するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は画像信号に対し、連続
する画面における相間を利用して画像信号を高能率符号
化（ビットレートを削減）するフレーム間符号化装置に
関するものである。
する画面における相間を利用して画像信号を高能率符号
化（ビットレートを削減）するフレーム間符号化装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来この種のフレーム間符号化装置は図
１の如く構成されていた。
１の如く構成されていた。
【０００３】図１において、（１）は減算器、（２）は
スカラー量子化器、（３）は加算器、（４）はフレーム
メモリである。
スカラー量子化器、（３）は加算器、（４）はフレーム
メモリである。
【０００４】今、画面上方から下方に向けて左から右に
順次ラスター走査される第ｆフレームの画像入力信号
（５）のサンプル系列を
順次ラスター走査される第ｆフレームの画像入力信号
（５）のサンプル系列を
【０００５】
【外１】
【０００６】（ここではＫはラスター走査におけるサン
プル系列番号）、前記
プル系列番号）、前記
【０００７】
【外２】
【０００８】に対する１フレーム前のサンプル値から構
成される予測信号（６）を
成される予測信号（６）を
【０００９】
【外３】
【００１０】、前記画像入力信号（５）と予測信号
（６）のフレーム間差分信号（７）を
（６）のフレーム間差分信号（７）を
【００１１】
【外４】
【００１２】、前記フレーム間差分信号（７）の１サン
プル毎のスカラー量子化信号（８）を
プル毎のスカラー量子化信号（８）を
【００１３】
【外５】
【００１４】、前記スカラー量子化信号（７）と予測信
号（６）を加算した再生画像信号（９）を
号（６）を加算した再生画像信号（９）を
【００１５】
【外６】
【００１６】とする。
【００１７】このとき、図１（ａ）の符号化器において
は以下の処理にて画像信号が高能率符号化される。
は以下の処理にて画像信号が高能率符号化される。
【００１８】
【数１】
【００１９】すなわち、
【００２０】
【外７】
【００２１】に対し、信号電力が減少するフレーム間差
分信号
分信号
【００２２】
【外８】
【００２３】をその振幅確率分布
【００２４】
【外９】
【００２５】に基づき最小歪となるように、レベル数を
減じてスカラー量子化した信号
減じてスカラー量子化した信号
【００２６】
【外１０】
【００２７】を符号化することによって高能率符号化を
達成する。
達成する。
【００２８】
【外１１】
【００２９】はスカラー量子化レベルの減小によって発
生する系の量子化雑音である。
生する系の量子化雑音である。
【００３０】図１（ｂ）に示す復号化器においては、送
信されてくるスカラー量子化信号（８）に基づき
信されてくるスカラー量子化信号（８）に基づき
【００３１】
【数２】
【００３２】の演算を実行し量子化雑音
【００３３】
【外１２】
【００３４】を含んだ再生画像信号（９）を
【００３５】
【外１３】
【００３６】として得る。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】以上の如く従来のフレ
ーム間符号化装置は、現在のフレームの画像信号と同一
位置に対応する先のフレームの画像信号との差分信号を
１サンプル毎にレベル数を減じてスカラー量子化してい
た。
ーム間符号化装置は、現在のフレームの画像信号と同一
位置に対応する先のフレームの画像信号との差分信号を
１サンプル毎にレベル数を減じてスカラー量子化してい
た。
【００３８】この方式よると、画像信号がガウス雑音を
含むため、動きのない部分でもフレーム間差分信号
（７）が所定のレベルで存在するばかりでなく、動きの
多い画像に関する情報発生量がふえるため一定の伝送レ
ートにおさえて高能率符号化することは困難である。
含むため、動きのない部分でもフレーム間差分信号
（７）が所定のレベルで存在するばかりでなく、動きの
多い画像に関する情報発生量がふえるため一定の伝送レ
ートにおさえて高能率符号化することは困難である。
【００３９】この発明は以上の如き欠点を除去するため
になされたもので、ガウス雑音のじょう乱にも強く、動
きのある画像に対してもはなはだしく符号化効率が低下
することのないように、フレーム間差分信号をスレッシ
ュホールドを設定してベクトル量子化するフレーム間符
号化装置を提供することを目的としている。
になされたもので、ガウス雑音のじょう乱にも強く、動
きのある画像に対してもはなはだしく符号化効率が低下
することのないように、フレーム間差分信号をスレッシ
ュホールドを設定してベクトル量子化するフレーム間符
号化装置を提供することを目的としている。
【００４０】
【課題を解決するための手段】この発明に係るベクトル
量子化方式フレーム間符号化装置においては、フレーム
メモリが画像信号を少なくとも１フレーム分記憶し、減
算器が前記記憶部から１フレーム前の予測信号を読み出
し、フレーム間差分信号系列を算出し、ベクトル量子化
符号化器があらかじめ最適な配列となるように選ばれた
出力ベクトルのセットの中から入出力間の最小歪（Ｋ次
元信号空間での距離）となる出力ベクトルの識別コード
に入力ベクトルを符号化すると共に、Ｋ次元信号空間に
おいて最小歪出力ベクトルが入力ベクトルの処理単位で
入力ベクトルに対応して制御可能な設定値よりも原点に
近い距離にある場合、零ベクトルの識別コードに符号化
して最小歪出力ベクトルのコードを送出し、ベクトル量
子化復号器が前記最小歪出力ベクトルのコードから相当
する出力ベクトルに復号化し、前記出力ベクトルのブロ
ックをベクトル量子化フレーム間差分信号系列として順
次出力し、加算器が前記ベクトル量子化フレーム間差分
信号系列と前記フレームメモリから読み出される画面上
同一位置のブロックの１フレーム前予測信号系列を順次
加算してベクトル量子化雑音を含む最新の画像信号を再
生し、該再生画像信号系列を前記フレームメモリに書き
込ませるように出力するものである。また、出力ベクト
ルコードテーブルメモリが、出力ベクトルのセットをＫ
次元信号空間RKの原点に近い順に書き込み、最小歪出力
ベクトル算出部が最小歪（最短距離）出力ベクトルを算
出し、ベクトル量子化符号化器が前記最小歪出力ベクト
ルの前記出力ベクトルコードテーブルメモリにおけるア
ドレスを最小歪出力ベクトルの識別コードとすると共
に、前記最小歪出力ベクトルのアドレスが所定値以下の
場合、零ベクトルの識別コードを符号化出力とするもの
である。
量子化方式フレーム間符号化装置においては、フレーム
メモリが画像信号を少なくとも１フレーム分記憶し、減
算器が前記記憶部から１フレーム前の予測信号を読み出
し、フレーム間差分信号系列を算出し、ベクトル量子化
符号化器があらかじめ最適な配列となるように選ばれた
出力ベクトルのセットの中から入出力間の最小歪（Ｋ次
元信号空間での距離）となる出力ベクトルの識別コード
に入力ベクトルを符号化すると共に、Ｋ次元信号空間に
おいて最小歪出力ベクトルが入力ベクトルの処理単位で
入力ベクトルに対応して制御可能な設定値よりも原点に
近い距離にある場合、零ベクトルの識別コードに符号化
して最小歪出力ベクトルのコードを送出し、ベクトル量
子化復号器が前記最小歪出力ベクトルのコードから相当
する出力ベクトルに復号化し、前記出力ベクトルのブロ
ックをベクトル量子化フレーム間差分信号系列として順
次出力し、加算器が前記ベクトル量子化フレーム間差分
信号系列と前記フレームメモリから読み出される画面上
同一位置のブロックの１フレーム前予測信号系列を順次
加算してベクトル量子化雑音を含む最新の画像信号を再
生し、該再生画像信号系列を前記フレームメモリに書き
込ませるように出力するものである。また、出力ベクト
ルコードテーブルメモリが、出力ベクトルのセットをＫ
次元信号空間RKの原点に近い順に書き込み、最小歪出力
ベクトル算出部が最小歪（最短距離）出力ベクトルを算
出し、ベクトル量子化符号化器が前記最小歪出力ベクト
ルの前記出力ベクトルコードテーブルメモリにおけるア
ドレスを最小歪出力ベクトルの識別コードとすると共
に、前記最小歪出力ベクトルのアドレスが所定値以下の
場合、零ベクトルの識別コードを符号化出力とするもの
である。
【００４１】
【作用】上記のように構成されたベクトル量子化方式フ
レーム間符号化装置は、あらかじめ最適な配列となるよ
うに選ばれた出力ベクトルのセットの中から入出力間の
歪（Ｋ次元信号空間での距離）が最小となる出力ベクト
ルの識別コードに入力ベクトルを符号化すると共に、最
小歪出力ベクトルがＫ次元信号空間において、入力ベク
トルの処理単位で入力ベクトルに対応して制御可能な設
定値よりも原点に近い距離にある場合は零ベクトルの識
別コードに符号化して最小歪出力ベクトルのコードを送
出する。また、最小歪出力ベクトルの出力ベクトルコー
ドテーブルメモリにおけるアドレスを最小歪出力ベクト
ルの識別コードとすると共に、前記最小歪出力ベクトル
のアドレスが所定値以下の場合、零ベクトルの識別コー
ドを符号化出力とする。
レーム間符号化装置は、あらかじめ最適な配列となるよ
うに選ばれた出力ベクトルのセットの中から入出力間の
歪（Ｋ次元信号空間での距離）が最小となる出力ベクト
ルの識別コードに入力ベクトルを符号化すると共に、最
小歪出力ベクトルがＫ次元信号空間において、入力ベク
トルの処理単位で入力ベクトルに対応して制御可能な設
定値よりも原点に近い距離にある場合は零ベクトルの識
別コードに符号化して最小歪出力ベクトルのコードを送
出する。また、最小歪出力ベクトルの出力ベクトルコー
ドテーブルメモリにおけるアドレスを最小歪出力ベクト
ルの識別コードとすると共に、前記最小歪出力ベクトル
のアドレスが所定値以下の場合、零ベクトルの識別コー
ドを符号化出力とする。
【００４２】
【実施例】実施例１．以下、本発明の実施例について説
明をする。
明をする。
【００４３】今、図２の如く、或る第ｆ−１番目のフレ
ーム（テレビジョンの場合は１フレームは飛越し走査す
る２つのフィールドから構成される）の時間的に連続す
る４本の走査線上のサンプルを４×４個まとめでブロッ
ク化しこれを１つのベクトルとして
ーム（テレビジョンの場合は１フレームは飛越し走査す
る２つのフィールドから構成される）の時間的に連続す
る４本の走査線上のサンプルを４×４個まとめでブロッ
ク化しこれを１つのベクトルとして
【００４４】
【数３】
【００４５】と表わす。これに対し１フレーム後の第ｆ
番目のフレームでS f-1と画面上で同一位置に相当するサ
ンプルのブロックを
番目のフレームでS f-1と画面上で同一位置に相当するサ
ンプルのブロックを
【００４６】
【数４】
【００４７】とする。更に、第ｆフレームの画像信号ベ
クトルS fから第ｆ−１フレームの画像信号ベクトルS f-1
を各要素（サンプル）毎に減じたフレーム間差分信号の
入力ベクトル
クトルS fから第ｆ−１フレームの画像信号ベクトルS f-1
を各要素（サンプル）毎に減じたフレーム間差分信号の
入力ベクトル
【００４８】
【数５】
【００４９】とする。このフレーム間差分信号X fを１６
次元のユークリッド信号空間の中でベクトル量子化する
ことによって高能率符号化を実現する。
次元のユークリッド信号空間の中でベクトル量子化する
ことによって高能率符号化を実現する。
【００５０】図３に本発明に係るベクトル量子化方式フ
レーム間符号化装置の一実施例である構成図を示す。
レーム間符号化装置の一実施例である構成図を示す。
【００５１】図中、（１０）はラスター／プロック走査
変換器、（１１）はベクトル量子化符号化器、（１２）
はベクトル量子化復号化器、（１３）はブロック走査フ
レームメモリ、（１４）はブロック／ラスター走査変換
器である。
変換器、（１１）はベクトル量子化符号化器、（１２）
はベクトル量子化復号化器、（１３）はブロック走査フ
レームメモリ、（１４）はブロック／ラスター走査変換
器である。
【００５２】このフレーム間符号化装置の動作は以下の
如くである。先ず、図３（ａ）の符号化器において、第
ｆフレームの画像入力信号（５）はラスター／ブロック
走査変換器（１０）によって画面上でラスター走査から
図２に示すブロック走査に変換される。ブロック走査で
は画像信号の各サンプルは［S1，S2，…，S5，S6，…，
S9，S10 ，…，S13 ，S14 ，S15 ，S16 ］f の順に出力
され、このブロックが画面上左から右へ、更に、上方か
ら下方へ移行するように走査される。このブロック走査
画像信号（１５）は、同様にブロック走査されてブロッ
ク走査フレームメモリ（１３）から読み出される第ｆ−
１フレームの同一位置に相当するブロック走査予測画像
信号（１６）
如くである。先ず、図３（ａ）の符号化器において、第
ｆフレームの画像入力信号（５）はラスター／ブロック
走査変換器（１０）によって画面上でラスター走査から
図２に示すブロック走査に変換される。ブロック走査で
は画像信号の各サンプルは［S1，S2，…，S5，S6，…，
S9，S10 ，…，S13 ，S14 ，S15 ，S16 ］f の順に出力
され、このブロックが画面上左から右へ、更に、上方か
ら下方へ移行するように走査される。このブロック走査
画像信号（１５）は、同様にブロック走査されてブロッ
ク走査フレームメモリ（１３）から読み出される第ｆ−
１フレームの同一位置に相当するブロック走査予測画像
信号（１６）
【００５３】
【外１４】
【００５４】を減じられる。減算器（１）ではフレーム
間差分信号（１７）をX1，X2，…，X16 の順に出力す
る。こうして得られたフレーム間差分信号（１７）は１
ブロック毎にまとめられてベクトル量子化符号化器（１
１）にて入力ベクトル
間差分信号（１７）をX1，X2，…，X16 の順に出力す
る。こうして得られたフレーム間差分信号（１７）は１
ブロック毎にまとめられてベクトル量子化符号化器（１
１）にて入力ベクトル
【００５５】
【数６】
【００５６】を形成し、１６次元信号空間R16 において
最小歪となる出力ベクトル
最小歪となる出力ベクトル
【００５７】
【数７】
【００５８】に変換（写像）される。この出力ベクトル
のインデックスｉがベクトル量子化符号化器（１１）の
出力ベクトル符号化信号（１８）として送信される。更
に、出力ベクトル符号化信号（１８）はベクトル量子化
復号化器（１２）に入力され出力ベクトルyiに変換され
yi1 ，yi2 ，…，yi16の順に読み出されてベクトル量子
化フレーム間差分信号（１９）となる。このベクトル量
子化フレーム間差分信号（１９）は、前記ブロック走査
予測画像信号（１６）と画面上で対応する位置のサンプ
ル毎に加算され、再生画像信号（２０）として
のインデックスｉがベクトル量子化符号化器（１１）の
出力ベクトル符号化信号（１８）として送信される。更
に、出力ベクトル符号化信号（１８）はベクトル量子化
復号化器（１２）に入力され出力ベクトルyiに変換され
yi1 ，yi2 ，…，yi16の順に読み出されてベクトル量子
化フレーム間差分信号（１９）となる。このベクトル量
子化フレーム間差分信号（１９）は、前記ブロック走査
予測画像信号（１６）と画面上で対応する位置のサンプ
ル毎に加算され、再生画像信号（２０）として
【００５９】
【数８】
【００６０】を得る。以上の処理は次式で表わされる。
【００６１】
【数９】
【００６２】ここでqfは１６次元信号空間におけるベク
トル量子化雑音である。図３（ｂ）に示す復号化器で
は、ベクトル量子化復号化器（１２）と加算器（３）及
びブロック走査フレームメモリ（１３）にて
トル量子化雑音である。図３（ｂ）に示す復号化器で
は、ベクトル量子化復号化器（１２）と加算器（３）及
びブロック走査フレームメモリ（１３）にて
【００６３】
【数１０】
【００６４】の演算をし、ベクトル量子化雑音qfを含む
再生画像信号（２０）として
再生画像信号（２０）として
【００６５】
【数１１】
【００６６】を得る。これをブロック／ラスター走査変
換器（１４）を通して標準のラスター走査に変換すれば
よい。
換器（１４）を通して標準のラスター走査に変換すれば
よい。
【００６７】次に、フレーム間差分信号（１７）にほど
こすベクトル量子化の原理について説明する。今、情報
入力信号系列Ｋ個まとめて入力ベクトル
こすベクトル量子化の原理について説明する。今、情報
入力信号系列Ｋ個まとめて入力ベクトル
【００６８】
【数１２】
【００６９】とする。このときＫ次元ユークリッド信号
空間RK(X∈RK) の所定の分割をR1, R2, …, RNとし、各
分割の代表点（例えば重心）のＮ個のセットを
空間RK(X∈RK) の所定の分割をR1, R2, …, RNとし、各
分割の代表点（例えば重心）のＮ個のセットを
【００７０】
【数１３】
【００７１】とする。代表点
【００７２】
【数１４】
【００７３】を分割Riに含まれる入力ベクトルＸに対応
する出力ベクトルとするものをベクトル量子化という。
ベクトル量子化Ｑは次式で定義される。Q : RK → Yこ
こで、
する出力ベクトルとするものをベクトル量子化という。
ベクトル量子化Ｑは次式で定義される。Q : RK → Yこ
こで、
【００７４】
【数１５】
【００７５】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される。符号化ＣはRKの中の出力
ベクトルのセット
Ｄの縦続接続として表される。符号化ＣはRKの中の出力
ベクトルのセット
【００７６】
【数１６】
【００７７】のインデックスセット
【００７８】
【数１７】 へのマッピングであり、復号化ＤはＩからＹへのマッピ
ングである。すなわち
ングである。すなわち
【００７９】
【数１８】
【００８０】である。ベクトル量子化において前記符号
化出力Ｉが伝送あるいは記憶されることになるため極め
て効率のよい高能率符号化が実現できる。
化出力Ｉが伝送あるいは記憶されることになるため極め
て効率のよい高能率符号化が実現できる。
【００８１】ベクトル量子化は、入力ベクトルＸの多次
元信号空間における振幅確率分布P(X)に偏りがある場合
に特に効率を向上させることができる。出力ベクトルの
セットＹの抽出は、入力ベクトルの振幅確率分布P(X)に
基づいた入力信号源のモデルから発生する多数の入力ベ
クトルを信号空間Rkで入力ベクトルと出力ベクトルの歪
Min d (X, yi) の総和が最小となるように収束させるク
ラスタリングを行えばよい。入力画像を直接ベクトル量
子化する場合、入力信号系列をｋ個まとめたブロックに
属する画素間の相関が強いため、多次元信号空間におい
て全ての座標軸の値が等しいようなベクトル、いいかえ
ればブロック内部の相関係数が１に近いようなベクトル
を中心とした分布になる。一方、本願の実施例のフレー
ム間ベクトル量子化において、入力ベクトルを構成する
要素はフレーム間差分信号系列である。フレーム間差分
信号系列は零を中心とした分布となり、しばしばラプラ
ス分布やガウス分布などで近似しうる分布となる。この
ような信号系列に対しては、基本的に多次元信号空間の
原点を中心として対称な代表点すなわち出力ベクトルを
設定することが適当である。
元信号空間における振幅確率分布P(X)に偏りがある場合
に特に効率を向上させることができる。出力ベクトルの
セットＹの抽出は、入力ベクトルの振幅確率分布P(X)に
基づいた入力信号源のモデルから発生する多数の入力ベ
クトルを信号空間Rkで入力ベクトルと出力ベクトルの歪
Min d (X, yi) の総和が最小となるように収束させるク
ラスタリングを行えばよい。入力画像を直接ベクトル量
子化する場合、入力信号系列をｋ個まとめたブロックに
属する画素間の相関が強いため、多次元信号空間におい
て全ての座標軸の値が等しいようなベクトル、いいかえ
ればブロック内部の相関係数が１に近いようなベクトル
を中心とした分布になる。一方、本願の実施例のフレー
ム間ベクトル量子化において、入力ベクトルを構成する
要素はフレーム間差分信号系列である。フレーム間差分
信号系列は零を中心とした分布となり、しばしばラプラ
ス分布やガウス分布などで近似しうる分布となる。この
ような信号系列に対しては、基本的に多次元信号空間の
原点を中心として対称な代表点すなわち出力ベクトルを
設定することが適当である。
【００８２】入力ベクトルＸと出力ベクトルyiの２次元
平面での配列関係を図４に示す。
平面での配列関係を図４に示す。
【００８３】図４からも推測されるようにベクトル量子
化ではＫ次元信号空間で最小歪となる出力ベクトルにマ
ッピングされるためガウス雑音によって発生する歪はＫ
次元信号空間内で平均化される効果がある。更に、Ｋ次
元信号空間内で原点に近い出力ベクトルが発生した場
合、これをマスクして、零ベクトルとすれば情報発生量
を制御することが可能となる。
化ではＫ次元信号空間で最小歪となる出力ベクトルにマ
ッピングされるためガウス雑音によって発生する歪はＫ
次元信号空間内で平均化される効果がある。更に、Ｋ次
元信号空間内で原点に近い出力ベクトルが発生した場
合、これをマスクして、零ベクトルとすれば情報発生量
を制御することが可能となる。
【００８４】本発明に係るフレーム間差分信号のベクト
ル量子化器の一実施例である符号化器と復号化器の構成
図を図５及び図６に示す。
ル量子化器の一実施例である符号化器と復号化器の構成
図を図５及び図６に示す。
【００８５】図５に示すベクトル量子化符号化器におい
て、（２２）は入力ベクトルレジスタ、（２３）はアド
レスカウンタ、（２４）は出力ベクトルコードテーブ
ル、（２５）は出力ベクトルレジスタ、（２６）は並列
減算器、（２７）は絶対値演算器、（２８）は最大要素
歪検出器、（２９）は最小歪出力ベクトル検出器、（３
０）はインデックスラッチ、（３１）はスレッショルド
回路である。
て、（２２）は入力ベクトルレジスタ、（２３）はアド
レスカウンタ、（２４）は出力ベクトルコードテーブ
ル、（２５）は出力ベクトルレジスタ、（２６）は並列
減算器、（２７）は絶対値演算器、（２８）は最大要素
歪検出器、（２９）は最小歪出力ベクトル検出器、（３
０）はインデックスラッチ、（３１）はスレッショルド
回路である。
【００８６】図６に示すベクトル量子化復号化器におい
て、（３２）は出力ベクトルシフトレジスタで、図５に
おけるものと同一符号は同一又は相当部分を示す。
て、（３２）は出力ベクトルシフトレジスタで、図５に
おけるものと同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００８７】次に、図５のベクトル量子化符号化器の動
作について説明する。
作について説明する。
【００８８】先ず、第ｆフレームのフレーム間差分信号
（１７）は１６個単位でまとめられて入力ベクトル
（１７）は１６個単位でまとめられて入力ベクトル
【００８９】
【数１９】
【００９０】として入力ベクトルレジスタ（２２）にラ
ッチされる。この時点において、アドレスカウンタ（２
３）は
ッチされる。この時点において、アドレスカウンタ（２
３）は
【００９１】
【数２０】
【００９２】まで順次カウントアップされ出力ベクトル
コードテーブル（２４）から出力ベクトルyiをy 1, y 2,
…, y Nの順に読み出し、出力ベクトルレジスタ（２５）
に逐次ラッチされる。出力ベクトルコードテーブル（２
４）には、あらかじめ入力ベクトルX fの振幅確率分布P
(X f) にもとづいて、最小歪となる１６次元信号空間の
出力ベクトルのセットが原点に近い順に書き込まれてい
る。すなわち、１６次元信号空間において原点に近い距
離にある出力ベクトル（歪 d (0, yi)が小さい出力ベク
トル）から順に
コードテーブル（２４）から出力ベクトルyiをy 1, y 2,
…, y Nの順に読み出し、出力ベクトルレジスタ（２５）
に逐次ラッチされる。出力ベクトルコードテーブル（２
４）には、あらかじめ入力ベクトルX fの振幅確率分布P
(X f) にもとづいて、最小歪となる１６次元信号空間の
出力ベクトルのセットが原点に近い順に書き込まれてい
る。すなわち、１６次元信号空間において原点に近い距
離にある出力ベクトル（歪 d (0, yi)が小さい出力ベク
トル）から順に
【００９３】
【数２１】
【００９４】のアドレスに配列しておく。
【００９５】順次、読み出され出力ベクトルレジスタ
（２５）にラッチされた各出力ベクトルレジスタの
（２５）にラッチされた各出力ベクトルレジスタの
【００９６】
【数２２】
【００９７】について、入力ベクトルX fと各要素毎に差
の絶対値を、並列演算器（２６）と絶対値演算器（２
７）で算出する。この各要素歪の最大値を入出力ベクト
ル間の歪d (X f, y i) として最大要素歪検出器（２８）
で求める。ここで
の絶対値を、並列演算器（２６）と絶対値演算器（２
７）で算出する。この各要素歪の最大値を入出力ベクト
ル間の歪d (X f, y i) として最大要素歪検出器（２８）
で求める。ここで
【００９８】
【数２３】 である。（ K = 1, 2,…, 16)次に、最小歪出力ベクト
ル検出器（２９）は、前記歪 d (X f, y i) 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と入力ベ
クトルの最小歪Ｄは
ル検出器（２９）は、前記歪 d (X f, y i) 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と入力ベ
クトルの最小歪Ｄは
【００９９】
【数２４】
【０１００】となる。この最大歪Ｄがベクトル量子化雑
音である。
音である。
【０１０１】最小歪出力ベクトル検出器（２９）は、入
出力ベクトル間の歪が最小となる出力ベクトルを検出し
て、ストローブ信号をインデックスラッチ（３０）に送
出する。インデックスラッチ（３０）では各入力ベクト
ルX Lに対して最小歪となる出力ベクトルy iのアドレスに
対応するインデックスｉがラッチされる。このインデッ
クスｉにスレッショルドレベルを設定し、スレッショル
ド回路（３１）で所定のレベルを超えるものはｉの値を
送出し、超えないものは、零ベクトルとして特殊コード
を送出する。このスレッショルド回路（３１）の出力を
出力ベクトル符号化信号（１８）としてベクトル量子化
符号器に送出する。
出力ベクトル間の歪が最小となる出力ベクトルを検出し
て、ストローブ信号をインデックスラッチ（３０）に送
出する。インデックスラッチ（３０）では各入力ベクト
ルX Lに対して最小歪となる出力ベクトルy iのアドレスに
対応するインデックスｉがラッチされる。このインデッ
クスｉにスレッショルドレベルを設定し、スレッショル
ド回路（３１）で所定のレベルを超えるものはｉの値を
送出し、超えないものは、零ベクトルとして特殊コード
を送出する。このスレッショルド回路（３１）の出力を
出力ベクトル符号化信号（１８）としてベクトル量子化
符号器に送出する。
【０１０２】図６のベクトル量子化復号化器において
は、出力ベクトルインデックスｉと零ベクトルに対応す
る特殊コードから構成される出力ベクトル符号化信号
（１８）を所定の出力ベクトルに復号する。インデック
スラッチ（３１）は出力ベクトルのインデックスｉをラ
ッチし、図５の符号化器におけるものと同一出力ベクト
ルのセットが書き込まれた出力ベクトルコードテーブル
（２４）からインデックスｉに対応する出力ベクトルy i
を読み出す。この出力ベクトル
は、出力ベクトルインデックスｉと零ベクトルに対応す
る特殊コードから構成される出力ベクトル符号化信号
（１８）を所定の出力ベクトルに復号する。インデック
スラッチ（３１）は出力ベクトルのインデックスｉをラ
ッチし、図５の符号化器におけるものと同一出力ベクト
ルのセットが書き込まれた出力ベクトルコードテーブル
（２４）からインデックスｉに対応する出力ベクトルy i
を読み出す。この出力ベクトル
【０１０３】
【数２５】
【０１０４】は出力ベクトルシフトレジスタ（３２）に
並列にラッチされた後、yi1, yi2, …, yi16の順にベク
トル量子化フレーム間差分信号（１９）として直列に出
力される。また、特殊コードが送出されてきたときは、
出力ベクトルシフトレジスタ（３２）にリセットされ零
ベクトルとして、零を順に１６回出力する。
並列にラッチされた後、yi1, yi2, …, yi16の順にベク
トル量子化フレーム間差分信号（１９）として直列に出
力される。また、特殊コードが送出されてきたときは、
出力ベクトルシフトレジスタ（３２）にリセットされ零
ベクトルとして、零を順に１６回出力する。
【０１０５】以上の如く、図５ベクトル量子化符号化器
のスレッショルド回路（３１）のスレッショルドレベル
を出力ベクトルコードブック（２４）が原点に近い順に
アドレス1, 2, …, N を付して記憶している出力ベクト
ルのアドレスの任意の値に設定し、零ベクトルの特殊コ
ードが多数発生すれば送出符号長が短くなるような伝送
路符号を通信路に設ければ、スレッショルドレベルの制
御をアドレス値を指定するだけの簡易な構成で情報発生
量を制御できる。例えば、設定するスレッショルドレベ
ルを高くすると、通信路に対する情報発生量を減少させ
ることができる。つまり、画像が静止している状態では
情報の発生があまりないので、スレッショルドレベルを
高く設定すれば良い。
のスレッショルド回路（３１）のスレッショルドレベル
を出力ベクトルコードブック（２４）が原点に近い順に
アドレス1, 2, …, N を付して記憶している出力ベクト
ルのアドレスの任意の値に設定し、零ベクトルの特殊コ
ードが多数発生すれば送出符号長が短くなるような伝送
路符号を通信路に設ければ、スレッショルドレベルの制
御をアドレス値を指定するだけの簡易な構成で情報発生
量を制御できる。例えば、設定するスレッショルドレベ
ルを高くすると、通信路に対する情報発生量を減少させ
ることができる。つまり、画像が静止している状態では
情報の発生があまりないので、スレッショルドレベルを
高く設定すれば良い。
【０１０６】更に、ベクトル量子化そのものが多次元信
号空間における量子化を実行するためガウス雑音に強
く、個々のサンプルのフレーム間差分信号に重畳した雑
音成分を平均化し、情報発生量を抑圧する効果がある。
号空間における量子化を実行するためガウス雑音に強
く、個々のサンプルのフレーム間差分信号に重畳した雑
音成分を平均化し、情報発生量を抑圧する効果がある。
【０１０７】スレッショルドレベルで零になる部分は、
スカラ量子化の場合には値のしきい値判定にすぎない
が、一方、本願の実施例におけるフレーム間ベクトル量
子化の場合には多次元信号空間における原点を中心と
し、代表点の設定に基づいて形状に自由度が持たせられ
る超球面内の空間となる。フレーム間ベクトル量子化に
おいて多次元信号空間の原点に近いベクトルをスレッシ
ョルド処理を用いて判別するということは、雑音などの
ランダムなパターンは零ベクトルとし、信号の微小変化
パターンは符号化するようにできるという効果がある。
一般的にスカラ量子化のスレッショルド処理においては
単一の信号系列で判定するために、信号と雑音の区別を
知ることが困難である。以上の如く本発明の実施例にお
けるベクトル量子化方式フレーム間符号化装置では、フ
レーム間差分信号を複数個まとめてベクトル量子化し、
多次元信号空間で原点に近い出力ベクトルをスレッショ
ルドレベルの設定により抑圧するように構成したので、
簡易な構成で効率の高く、画質のよいフレーム間符号化
装置が実現できる。本装置は商用テレビジョン、変化部
分静止画伝送、あるいは会議用テレビジョンの高能率符
号化に適用できる。
スカラ量子化の場合には値のしきい値判定にすぎない
が、一方、本願の実施例におけるフレーム間ベクトル量
子化の場合には多次元信号空間における原点を中心と
し、代表点の設定に基づいて形状に自由度が持たせられ
る超球面内の空間となる。フレーム間ベクトル量子化に
おいて多次元信号空間の原点に近いベクトルをスレッシ
ョルド処理を用いて判別するということは、雑音などの
ランダムなパターンは零ベクトルとし、信号の微小変化
パターンは符号化するようにできるという効果がある。
一般的にスカラ量子化のスレッショルド処理においては
単一の信号系列で判定するために、信号と雑音の区別を
知ることが困難である。以上の如く本発明の実施例にお
けるベクトル量子化方式フレーム間符号化装置では、フ
レーム間差分信号を複数個まとめてベクトル量子化し、
多次元信号空間で原点に近い出力ベクトルをスレッショ
ルドレベルの設定により抑圧するように構成したので、
簡易な構成で効率の高く、画質のよいフレーム間符号化
装置が実現できる。本装置は商用テレビジョン、変化部
分静止画伝送、あるいは会議用テレビジョンの高能率符
号化に適用できる。
【０１０８】なお以上は、フレーム間差分信号の１６個
のサンプルをまとめてベクトル量子化する場合について
説明したが、ブロック化するサンプルの構成方法は任意
である。更に、ベクトル量子化符号化器の前に、各ブロ
ックのサンプル値の標準偏差あるいは偏差の絶対値の中
央値で正規化し、ベクトル量子化復号化器の後で正規化
定数を乗じて復元し、フレーム間の画像信号の振幅変化
への追従性をアダプティブに制御することも可能であ
る。この場合出力ベクトルのセットは正規化出力ベクト
ルにて構成する。
のサンプルをまとめてベクトル量子化する場合について
説明したが、ブロック化するサンプルの構成方法は任意
である。更に、ベクトル量子化符号化器の前に、各ブロ
ックのサンプル値の標準偏差あるいは偏差の絶対値の中
央値で正規化し、ベクトル量子化復号化器の後で正規化
定数を乗じて復元し、フレーム間の画像信号の振幅変化
への追従性をアダプティブに制御することも可能であ
る。この場合出力ベクトルのセットは正規化出力ベクト
ルにて構成する。
【０１０９】
【発明の効果】以上のように、本発明に係るベクトル量
子化方式フレーム間符号化装置では、最小歪出力ベクト
ルが入力ベクトルの処理単位で入力ベクトルに対応して
制御可能な設定値よりも原点に近い距離にある場合、零
ベクトルとするように制御する構成なので、設定値の制
御により情報発生量を制御することができる効果があ
る。又、簡易な構成で効率の高く画質の良い画像の伝送
可能なフレーム間符号化装置が実現できる。
子化方式フレーム間符号化装置では、最小歪出力ベクト
ルが入力ベクトルの処理単位で入力ベクトルに対応して
制御可能な設定値よりも原点に近い距離にある場合、零
ベクトルとするように制御する構成なので、設定値の制
御により情報発生量を制御することができる効果があ
る。又、簡易な構成で効率の高く画質の良い画像の伝送
可能なフレーム間符号化装置が実現できる。
【図１】図１は従来のフレーム間符号化装置で、同図
（ａ）は符号化器、同図（ｂ）は復号化器の構成図であ
る。
（ａ）は符号化器、同図（ｂ）は復号化器の構成図であ
る。
【図２】図２はラスター走査される画像信号のフレーム
間における画素の配列関係を示す説明図である。
間における画素の配列関係を示す説明図である。
【図３】図３はこの発明に係るベクトル量子化方式フレ
ーム間符号化装置の一実施例を示す構成図で同図（ａ）
は符号化器、同図（ｂ）は復号化器を示す図である。
ーム間符号化装置の一実施例を示す構成図で同図（ａ）
は符号化器、同図（ｂ）は復号化器を示す図である。
【図４】図４はベクトル量子化における入出力ベクトル
の関係を示す説明図である。
の関係を示す説明図である。
【図５】図５はベクトル量子化符号化器の一実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
【図６】図６はベクトル量子化復号化器の一実施例を示
す構成図である。
す構成図である。
１ 減算器 ２ スカラー量子化器 ３ 加算器 ４ フレームメモリ １０ ラスター／ブロック走査変換器 １１ ベクトル量子化符号化器 １２ ベクトル量子化復号化器 １３ ブロック走査フレームメモリ １４ ブロック／ラスター走査変換器 ２２ 入力ベクトルレジスタ ２３ アドレスカウンタ ２４ 出力ベクトルコードテーブル ２５ 出力ベクトルレジスタ ２６ 並列減算器 ２７ 並列絶対値演算器 ２８ 最大要素歪検出器 ２９ 最小歪出力ベクトル検出器 ３０ インデックスラッチ ３１ スレッショルド回路 ３２ 出力ベクトルシフトレジスタ
Claims (2)
- 【請求項１】 入力される画像信号を少なくとも１フレ
ーム分記憶するフレームメモリと、入力信号系列をＫ個
（Ｋは複数）毎にまとめてブロック化した最新の画像信
号が入力されたとき前記記憶部からその１フレーム前の
画面上で同一位置に対応する位置のブロック化された１
フレーム前予測信号を読み出しフレーム間差分信号系列
を算出する減算器と、前記フレーム間差分信号系列をＫ
個毎にまとめて入力ベクトルとし、この入力ベクトルの
全てが含まれるＫ次元信号空間RKの中の所定数の代表
点、すなわちあらかじめ最適な配列となるように選ばれ
た出力ベクトルのセットの中から入出力ベクトル間の歪
（Ｋ次元信号空間での距離）が最小となる出力ベクトル
の識別コードに入力ベクトルを符号化すると共に、最小
歪出力ベクトルがＫ次元信号空間において、入力ベクト
ルの処理単位で入力ベクトルに対応して制御可能な設定
値よりも原点に近い距離にある場合は零ベクトルの識別
コードに符号化して最小歪出力ベクトルのコードを送出
するベクトル量子化符号化器と、前記最小歪出力ベクト
ルのコードから相当する出力ベクトルに復号化し、前記
出力ベクトルのブロックをベクトル量子化フレーム間差
分信号系列として順次出力するベクトル量子化復号器
と、前記ベクトル量子化フレーム間差分信号系列と前記
フレームメモリから読み出される画面上同一位置のブロ
ックの１フレーム前予測信号系列を順次加算してベクト
ル量子化雑音を含む最新の画像信号を再生し、該再生画
像信号系列を前記フレームメモリに書き込ませるように
出力する加算器とを備えたことを特徴とするベクトル量
子化方式フレーム間符号化装置。 - 【請求項２】 ベクトル量子化に際し、出力ベクトルの
セットをＫ次元信号空間RKの原点に近い順に出力ベクト
ルコードテーブルメモリに書き込んだ出力ベクトルコー
ドテーブルメモリと、前記出力ベクトルと入力ベクトル
の各要素間の差の絶対値が最小となる出力ベクトルを最
小歪（最短距離）出力ベクトルとする最小歪出力ベクト
ル算出部と、前記最小歪出力ベクトルの前記出力ベクト
ルコードテーブルメモリにおけるアドレスを最小歪出力
ベクトルの識別コードとすると共に、前記最小歪出力ベ
クトルのアドレスが所定値以下の場合、零ベクトルの識
別コードを符号化出力とするベクトル量子化符号化器と
を備えたことを特徴とする請求項第（１）項記載のベク
トル量子化方式フレーム間符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25097992A JPH0690443A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | ベクトル量子化方式フレーム間符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25097992A JPH0690443A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | ベクトル量子化方式フレーム間符号化装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14421482A Division JPS5934781A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | ベクトル量子化方式フレ−ム間符号化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0690443A true JPH0690443A (ja) | 1994-03-29 |
Family
ID=17215873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25097992A Pending JPH0690443A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | ベクトル量子化方式フレーム間符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690443A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5210763A (en) * | 1989-10-09 | 1993-05-11 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majecty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Oscillator |
| WO2015105043A1 (ja) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 日本電気株式会社 | 演算システム、データベース管理装置および演算方法 |
-
1992
- 1992-09-21 JP JP25097992A patent/JPH0690443A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5210763A (en) * | 1989-10-09 | 1993-05-11 | The Secretary Of State For Defence In Her Britannic Majecty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern Ireland | Oscillator |
| WO2015105043A1 (ja) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 日本電気株式会社 | 演算システム、データベース管理装置および演算方法 |
| JPWO2015105043A1 (ja) * | 2014-01-08 | 2017-03-23 | 日本電気株式会社 | 演算システム、データベース管理装置および演算方法 |
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