JPS58218242A - 平均値分割ベクトル量子化器 - Google Patents

平均値分割ベクトル量子化器

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JPS58218242A
JPS58218242A JP57100514A JP10051482A JPS58218242A JP S58218242 A JPS58218242 A JP S58218242A JP 57100514 A JP57100514 A JP 57100514A JP 10051482 A JP10051482 A JP 10051482A JP S58218242 A JPS58218242 A JP S58218242A
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Atsumichi Murakami
篤道 村上
Kotaro Asai
光太郎 浅井
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Mitsubishi Electric Corp
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion 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
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3082Vector coding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (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。

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に基づき最小歪と
なる量子化特性を与える亨能率ベクトル量子化器に関す
るものである。
従来のこの種量子化器は入力信号を1サンダル毎に対応
する出力信号レベルに変換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町、匂、・・・、gx(Kは整
数) 、 +21はスカラー量子化器、(3)は出力信
号系列11t、ガ、・・・、 ![である。
今、入力信号系列は)の振幅確率密度が原点を中心とし
たGaulS分布をとるものとする。この場合。
入力信号系列(1)は各サンプル毎に出力信号系列(2
)に量子化される。最小歪となるスカラー量子化特性は
、第2図に示す如く、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しても出力信号系列は最適に量
子化されたことにはならない。
この発明は、従来のスカラー量子化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□岩”系列を所
定のサンプル毎にまとめてブロック化し、まとめて出力
信号系列のブロックに高速に変換する簡易で高能率なベ
クトル量子化器を提供することを目的として“る・1、 ここで、ベクトル量子化、の原理について説明す璽′ る。入力信号系列のに個のサンプルからなるプロ、:、
弓ニ ツクを入力ベクトルX=’(′ふ1. g2. ”’ 
21)とする。
すべての入力ベクトルXを含むに次元信号空間tの代表
点、すなわち出力ベクトルuiのセラ)Y=(IIl、
 v2.−、 uN)とする。
各1.を代表点(例えば重心)とするRKの分割をそれ
ぞれR1,几2.・・・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 ここで R,i −Q−’(Yt) = (XBRK:
 Q(X) = 111)U R1=R’  +  R
s   FL) −〇   (’ 〜))ml 上記ベクトル量子化Qは符号化Cと復号化りの縦続接続
とみなすことができる。この時、符号化CはR″(oy
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。すなわち。
0:R″−+J  D:J−+Y   Q=D−0とな
る。この符4化出力であるインデックスセットを伝送あ
るいは5煕録すればよい。
上記ベクトル量子化は入力信号系列に相関がある画像信
号等のJjJ、、i?、高能率な符号化が実現できる。
入カベクトλkを最小歪となる出力ベクトルv1に変換
するベクトル量子化は、入力ベクトルXの振幅確率密度
に対して歪の総和が最小となる分割と、その代表点であ
る出力ベクトルのセットYをみつける必要がある。これ
は対象となる画像のモデルを用いたクラスタリングによ
ってえられる。
ベクトル量子化は、出力ベクトルのセットYの中から入
力ベクトルXに最も近い距離ある(最小歪となる)出力
ベクトルViを探索することであるといえる。この場合
、出力ベクトルの数が多い場合。
ベクトル量子化は変換速度が遅くなる。この欠点はあら
かじめR1をブロックの平均値で分割してお門、それぞ
れをベクトル量子化することによって解決できる。すな
わちスカラー量子化との混合形態である。第3図に2次
元信号空間における平均分割出力ベクトルの配列を示す
本発明による上記平均値分割ベクトル量子化器の一実施
例である構成図を第4図および第5図に示す。ここで第
4図は符号化器、第5図は復号化器である。
図中、(4)は入力ベクトル、(5)は入力ベクトルレ
ジスタ、+6)は平均値演算器、(71はコードテーブ
ル切換器、(8)はコードテーブルアドレスカウンタ。
+91は第1の出力ベクトルコードテーブルメモリ。
QGは第2の出力ベクトルコードテーブルメモリ。
回は出力ベクトルレジスタ、(1mは並列減算器、11
3は並列絶対値演算器、α(は最大要素歪検出器、 0
51は最小歪出力ベクトル検出器、ueはインデックス
信号、 (171はコードテーブル切換信号、顛はイン
デックスラッチ、 illは符号化器出力信号、■は出
力ベクトルである。
先ず、第3図に示す符号化′器の動作について説明する
符号化器の入力信号系列はに個まとめてブロック化され
入カベアクドルX = (Xs、 Z2.・・・、ff
1K)として入力ベクトルレジスタ(5)へとり込まれ
る。この時点で平均値演算器(6)はに個(但しKは2
以上の整数)のブロックの振幅平均値を計算して、コー
ドテーブル切換器(7)に平均値を送る。前記コードテ
ーブル切換器17+はこの平均値にスレッショルドを設
定し、どの出力ベクトルコードテーブルメモリを参照す
るか決定する。次に、コードテーブルアドレスカウンタ
(8)は、前記選択された第1の出力ベクトルコードテ
ーブルメモリ(91または第2ノ出力ベクトルコードテ
ーブルメモリQ11のうちの一方から、順次シーケンシ
ャルに出力ベクトルviをi = 1.2.・・・、N
まで読み出す。この出力ベクトルfzは入力ベクトルX
と比較され各元毎に要素型Did m j Vi  X
il j (ここで1 = 1.2. ・、 K)を並
列減算器α2と並列絶対値演算器αjを通して算出され
る。次に前記要素型Digの最大値を最大要素歪検出器
[+41にて検出し、出力ベクトルV%の最大要素型D
iとする。この最大要素型は順次読み出される出力ベク
トルIliについて各々求まり、この各最大要素型の最
小値を最小歪りとして最小歪出力ベクトル検出器叫にて
求める。すなわち最小歪はD = Min (Mas 
j Vi  XiJ j 〕l となる。この最小歪となる出力ベクトルが入力ベクトル
Xのベクトル量子化出力である。最小歪出力ベクトルを
検出すると最小歪出力ベクトル検出器u9はストローブ
信号をインデックスラッチ叩に送って、コードテーブル
切換信号αηと出力ベクトルのコードテーブルアドレス
であるインデックス信号(1eがインデックスラッチQ
lにとり込まれる。
前記インデックス信号aeとコードテーブル切換信号a
?lが符号化器出力信号(11として伝送または記録・
再生され復号器入力となる。
次に!J5図に示す復号器の動作について説明する。
符号器から送られてくる符号化器力信号叫は復号器のイ
ンデックスラッチQISにと9込まれる。符号化出力信
号USはインデックス信号αBが第1の出力ベクトルコ
ードテーブルメモ1月91又は第2の出力ベクトルコー
ドテーブルメモリOIのアドレス信号となり、コードテ
ーブル切換信号aηがどの出力ベクトルコードテーブル
メモリを参照するかの選択情報となる。上記アドレス選
択され読み出される出力ベクトルIliは出力ベクトル
レジスタUυにラッチされ復号化出力として出力ベクト
ル■がえられる。
以上の如く、この□発明による平均値分割ベクトル量子
化器はブロックの平均値によって信号空間をあらかじめ
分割して出力ベクトルコードテーブルを参照するので、
出力ベクトルが2倍となっても参照時間は増加しない。
符号化効率ηは、ブロック内のサンプル数に9片方の出
力ベクトルコードテーブル内の出力ベクトルの数N=2
’、出力ベクトルコードテーブルの数(前記平均値スレ
ッショルドレベル数に対応)T=2とすると。
s+t 7= □  ビット/サンプ〃 に である。
なお2以上は出力ベクトルのコードテーブルをブロック
の平均値に基づいて切換えたが平均値のかわりにミデア
ム(中央値)を用いてもよい。更に、入出力ベクトル間
の歪計算にミニマックス近似を用いたが、ユークリッド
ノルム(二乗誤差)や絶対値ノルムを用いてもよいこと
は勿論である。
更に本発明ではベクトル演算の並列処理により高速化を
計っているが、入力信号のデータレートが遅い場合は、
マイクロプロセッサ等でシーケンシャル処理してもよい
ことは勿論である。
また本発明では2つの出力コードテーブルを切換えたが
更に多数に分割してもよい。
以上のように9本発明に係る平均値分割ベクトル量子化
器では、あらかじめブロック内平均値で信号空間を分割
しておき、これをベクトル量子化することによシ高速で
高能鹿な符号化を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスカラー量子化器の説明図、第2図は従
来のスカラー量子化の量子化特性の説明図、第3図はこ
の発明に係る平均値分割ベクトル量子化器の2次元信号
空間における出力ベクトルの配列を示す説明図、第4図
はこの発明に係る平均値分割ベクトル量子化器の符号化
器の一実施例を示す構成図、第5図はこの発明に係る平
均値分割ベクトル量子化器の復号器の一実施例を示す説
明図である。 図中、(1)は入力信号系列、(21はスカラー量子化
器、(3Iは出力信号系列、(4Iは入力ベクトル、+
5)は入力ベクトルレジスタ、L6)は平均値演算器、
L7)はコードテーブル切換器、(8)はコードテーブ
ルアドレスカウンタ、L9)は第1の出力ベクトルコー
ドテ−プルメモリ、 +IIは第2の出力ベクトルコー
ドテーブルメモリ、 tlBは出力ベクトルレジスタ、
 agは並列減算器、 (13は並列絶対値演算器、0
4は最大要素歪検出器、叩は最小歪出力ベクトル検出器
、 aeはインデックス信号、 (171はコー・トチ
−プル切換信号、OlOはインデックスラッチ、口9は
符号化器出力信号、■は出力ベクトルである。なお2図
中、同一あるいは相当部分には同一符号を付して示しで
ある。 代理人 葛 野 信 − !11曹 第1図 第3図 χ2゛

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力信号の所定のに個(但しKは2以上の整数)のサン
    プルをブロック化した入力ベクトルのに次元信号空間を
    ブロックの平均値で複数個にスカラー分割した後1.入
    力ベクトルの分布に基づき最小歪となる出力ベクトルの
    複数個のセットを求めこれを記憶した複数個の出力ベク
    トルコードテーブルメモリと、入力信号のブロックの平
    均値を算出する平均値演算器と、前記ブロックの平均値
    に基づき前記複数個の出力ベクトルコードメモリの一つ
    を選択する出力ベクトルコードテーブルメモリ切換器と
    、前記選択された出力ベクトルコードテーブルメモリか
    ら順次出力ベクトルを読み出すコードテーブルアドレス
    カウンタと、入力ベクトルと前記順次読み出される出力
    ベクトルを比較しミンマックス近似で最小歪となる出力
    ベクトルを検出、するミンマックス演算器と、前記最小
    歪となる出力ベクトルの出力ベクトルコードテーブルア
    ドレスと選択された出力ベクトルコードテーブルメモリ
    番号を符号化する符号化器と、前記符号化器出力信号に
    基づき複数個の出力ベクトルコードテーブルメモリから
    入力ベクトルに対応する出力ベクトルを読み出す復号器
    とを備えたことを特徴とする平均値分割ベクトル量子化
    器。
JP57100514A 1982-06-11 1982-06-11 平均値分割ベクトル量子化器 Granted JPS58218242A (ja)

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JPS58218242A true JPS58218242A (ja) 1983-12-19
JPS6340505B2 JPS6340505B2 (ja) 1988-08-11

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