JP2000261325A - 逆量子化装置及び逆量子化方法 - Google Patents
逆量子化装置及び逆量子化方法Info
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Abstract
の小さい逆量子化。 【解決手段】量子化インデックスの値から逆量子化値Y
を求める逆量子化方法であって、YはXの非線形関数で
あり、且つ、Xが大きい領域でYはXにほぼ直線的に変
化する関数であり、所定の領域のXに対してYの値が定
まる第1のテーブル3を有し、Xが所定の領域のとき
は、第1のテーブル3でYを求め、Xが所定の領域外の
ときはXを1より大きい単位の数でスケール変換し、ス
ケール変換のパラメータによって決まる第2のテーブル
8と第1のテーブル3とを参照して前記Yを求める。こ
のようなスケール変換とテーブルを用いてそのサイズを
小さくすることができる。ある範囲では、線形補間を行
う。
Description
逆量子化方法に関し、特に、音量のような変化程度が大
きい物理量の通信を行うための非線形逆量子化装置及び
非線形逆量子化方法に関する。
精度化が望まれている。その高精度化のために、ディジ
タル化が行われる。音が小さい領域では、2つの小さい
音どうしの区別はより細かい音量差の幅で量子化が行わ
れる必要があるが、音が非常に大きい領域では、2つの
大きい音どうしの区別はより粗い音量差の幅で量子化が
行われればよい。図7に示されるように、音量が小さい
領域S1の音量Qは、最も小さい単位1により量子化が
おこなわれ、1,2,3が例示されている。音量が大き
い領域S2では、より大きい単位100により量子化が
おこなわれ、1100,1200,1300が例示され
ている。連続数である音量Qは、適正に量子化された不
連続数Qに対応させられ、この不連続数がデジタル通信
のために2値化されて送信される。
その2進値のビット数が巨大になる。その巨大化を防ぐ
技術として、テーブルを用いた方法が知られている。図
8は、そのような方法を示している。その方法は、連続
数を量子化した量子化インデックスに対応する数Yをテ
ーブルから選択して復号化する技術である。このような
テーブルを用いた方法によっても、音声再生の精度を上
げるためには、そのテーブルの規模が膨大になり、1チ
ップ内にテーブルのためのメモリー領域が巨大化する。
そのような巨大化を防止する技術が、特開平5−489
05号で知られている。
することが対数目盛計算尺などで一般的に知られてい
る。音声通信の場合にも、このような変換が行われる。
今後の非線形標準化のための候補として、次式が提案さ
れている。
このような関数を用いて、Xを送信し受信したXからY
を求めて出力する通信によれば、受信側で必要なテーブ
ルは、量子化インデックスXの定義域の幅と等しくなる
ため、そのテーブルサイズが非常に大きくなってしま
う。例示すれば、MPEG1−layer3デコーダ、
MPEG2−AACデコーダでは、量子化インデックス
Xの定義域は、0〜8191であり、テーブル101の
サイズは8192になってしまう。
量子化テーブルの大きさが非常に大きくなるという問題
がある。
子化において、テーブルサイズを小さくすることができ
る逆量子化装置及び逆量子化方法、特に、非線形逆量子
化装置及び非線形逆量子化方法を提供することにある。
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号
等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応
の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも1
つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にして
いるが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技
術的事項に限定されることを示すためのものではない。
デックスXの値から逆量子化値Yを求める逆量子化方法
であって、Xをスケール変換する変換ステップと、スケ
ール変換されたXの値に対応してYの値をテーブルから
求めるテーブルルックアップステップとを備える。この
ようなスケール変換により、精度を維持しながら、テー
ブルサイズを小さくすることができる。また、本発明に
よる逆量子化方法は、量子化インデックスの値から逆量
子化値Yを求める逆量子化方法であって、YはXの非線
形関数であり、且つ、Xが大きい領域でYはXにほぼ直
線的に変化する関数(Xが大きい領域で部分的な区間で
見るとYが直線的に変化していると近似できる関数)で
あり、所定の領域のXに対してYの値が定まる第1のテ
ーブルを有し、Xが所定の領域のときは、第1のテーブ
ルYを求め、Xが所定の領域外のときはXを1より大き
い単位の数でスケール変換し、スケール変換のパラメー
タによって決まる第2のテーブルと第1のテーブルとを
参照してYを求める。
する2つの座標値の間の座標値に対応するYの値を2つ
の座標値にそれぞれに対応するYの値から直線的補間に
より求めるためのステップを備える。スケール変換によ
り、精度をより高度に維持しながら、テーブルサイズを
大きくしないですむ。スケール変換の単位としては、整
数のs乗が好ましい。その場合、その非線形関数は指数
関数であることが特に好ましい。2進値通信の場合、そ
の単位は2のs乗であることがより好ましい。
方法は、非線形関数はXを変数とする指数関数であり、
且つ、その単位は整数nのs乗(sは整数)であり、そ
の変換ステップは、関数YをY=Y1・Y2に変換する
ためのステップを備え、ここで、Y1はXに単位が代入
された定数関数であり、Y2はXにXがその単位で割ら
れた値が代入され、テーブル参照ステップは、割られた
値の整数部分である座標値に対応するY2の値をテーブ
ル(3)から求めるステップであり、その量子化ステッ
プは、更に、Y1がその単位に対応する他のテーブル
(8)からY1を求めるステップと、Y1・Y2を計算
することによりYを求めるステップとを備える。
子化方法は、非線形関数はXを変数とする指数関数であ
り、且つ、その単位は整数nのs乗(sは整数)であ
り、その単位はUで表され、その変換ステップは、関数
YをY=Y1(U)・Y2(X/U)に変換するための
ステップと、式:X/U=N+R/Uで表されるNを求
めるためのステップとを備え、テーブル参照ステップ
は、Nである座標値に対応する値Pをテーブル(3)か
ら求めるためのステップと、N+1である座標値に対応
する値Qをそのテーブル(3)から求めるためのステッ
プと、値Pと値Qから前記R/Uに対応するYの値Sを
直線的に補間して求めるためのステップと、値Pと値S
を足し加えて前記Y2を得るためのステップと、Y1を
更に他のテーブル(8)から求めるステップと、Y1・
Y2を計算することによりYを求めるためのステップと
を備える。このような指数関数法則を用いることによ
り、計算が簡単化され、計算機の負荷が小さくなる。
合に適正である。指数関数の指数は4/3である。この
3分の4は、2進法によく順応し、音量通信の非線形関
数として適正であることが認められている世界標準仕様
に基づいて採択されている。Yの好適な量は、音量であ
る。
デックスXの値から逆量子化値Yを求めるための量子化
計算装置からなり、その量子化計算装置は、Xをスケー
ル変換する変換装置(1,2)と、スケール変換された
Xの値に対応してYの値をテーブルから求めるためのテ
ーブルルックアップ装置(3)とからなる。
更に、2つのXに対応する2つの座標値の間の座標値に
対応するYの値を2つの座標値にそれぞれに対応するY
の値から直線的補間により求めるための補間計算装置
(4,5,6,7)を備えることが好ましい。その関数
はXを変数とする指数関数であり、且つ、その単位は整
数nのs乗(sは整数)であり、変換装置は、関数Yを
Y=Y1・Y2に変換するための関数変換装置を備え、
ここで、Y1はXにその単位が代入され、Y2はXにX
が単位で割られた値が代入され、参照テーブルは、割ら
れた値の整数部分である座標値に対応するY2の値を有
し、その量子化計算装置は、更に、単位に対応するY1
を求めるための他の参照テーブル(8)と、Y1・Y2
を計算することによりYを求めるための計算装置(9)
とを備えている。
数関数であり、且つ、単位は整数nのs乗(sは整数)
であり、単位はUで表され、その変換装置は、関数Yを
Y=Y1(U)・Y2(X/U)に変換するための関数
変換装置と、式:X/U=N+R/Uで表されるNを求
めるための商計算装置(2)とを備え、参照テーブル
(3)は、Nである座標値に対応する値P及びN+1で
ある座標値に対応する値Qを求めるためのデータを有
し、量子化計算装置は、更に、値Pと値QからR/Uに
対応するYの値Sを直線的に補間して求めるための補間
装置(4,5,6)と、値Pと値Sを足し加えてY2を
得るための加算装置(7)と、Y1を求めるための他の
参照テーブル(8)と、Y1・Y2を計算することによ
りYを求める計算装置(9)とを備えることが、計算を
容易にするためにより有効である。
非線形逆量子化装置の実施の形態には、逆量子計算化回
路が設けられている。その逆量子計算化回路は、図1に
示されるように、シフト量検出回路1が設けられてい
る。逆量子計算化回路による逆量子化による復号化は、
次式の非線形関数である。 Y=F(X).・・・(1) この関数は、後述されるように、今後の規格化標準の候
補である次式として具体化される。
提案されている。
sは、変数Xをスケール変換する際の定数であり、具体
的には、本発明者により提案される指数関数の指数であ
る。ここでは、2のs乗でスケール変換する例について
述べる。
零でないなら2のs乗は1より大きい。式(1)は、次
のようにスケール変換される。
る。スケール変換後のX’の定義域をテーブル3の定義
域0〜xoに一致させる。そのために、シフト量検出回
路1は、式5を満たす指数sを求める。
り、変換後の値X’をxo以下にすることができる。こ
のように求められた指数sは、第1シフト回路2に入力
される。第1シフト回路2は、指数sを用いて、下記式
による計算から商Nと余りRを求める。
ると、変換後の値をxo以下にすることができる。ここ
で、変換後の値は2のs乗で割り切れるものと、割り切
れないものがある。割り切れる値は、テーブル3の(x
o/2)〜xoの値のいずれかに対応する。第1シフト
回路2による式(6)の計算により求められた値Nは、
図1のテーブル3に入力される。値Nに対応する復号化
値Yの値は、テーブル3の対応表からテーブル値Pとし
て求められる。割り切れない値R/(2のs乗)につい
ては、Nと(N+1)の間を補間して求める。即ち、次
の値(N+1)に対応する復号化値Yの値が、テーブル
3の対応表からテーブル値Qとして求められる。テーブ
ル値Pとテーブル値Qは、減算器4に入力される。減算
器4は、(Q−P)を計算する。
入力される。分数部分R/(2のs乗)に対応する復号
化値Yの値は、テーブル値Pとテーブル値Qとから、そ
の間で線形補間により計算により求められる。乗算器6
に、値(Q−P)と第1シフト回路2により既に求めら
れている値Rとが入力される。第2シフト回路5は、下
記式を計算することができる。
ーブル値Pとが、加算器7に入力される。加算器7は、
次式により、スケール変換による逆量子化値Yを次式に
より計算する。
ト量sは、テーブル8に入力される。テーブル8は、次
式を計算する。テーブル8は、sを変数とする関数であ
る。
ーブル値とが、乗算器に入力され、式(4)が計算され
る。式(4)の計算により、逆量子化値Yが求められ
る。本実施の形態では、Xが0〜xoについては従来の
図8と同様にテーブルを持つが、xoより大きい値につ
いては、テーブルを持たず、代わりにテーブル8を持っ
ている。テーブル8は、パラメータsに対応するテーブ
ルであり、Xの範囲がおよそxo・(2の(s−1)
乗)〜xo・(2のs乗)に対応して、1つのsが対応
する。即ち、 s=1 Xがxo〜2xoの範囲の場合 s=2 Xが2xo〜4xoの範囲の場合 s=3 Xが4o〜8xoの範囲の場合 従って、xoより大きい値に対して、2のs乗毎に1つ
のパラメータでよいため、テーブル8は小さなテーブル
になっている。従来に比べて、大幅なテーブルの大きさ
の削減になっている。
ーブル3のサイズは、xoとする。シフト回路2は、シ
フト量sだけ量子化インデックスXをシフトしたシフト
値Nと半端数R(これを2のs乗で割る)を計算する。
ここで、シフトは、スケール変換前のXからスケール変
換後のX’に変数を変数変換することをいう。このよう
なシフトが、図2に示されている。図2では、わかりや
すくするため、関数形をXの3分の4乗ではなく、Xの
3分の1乗として描いている。X’の定義域は、第1定
義域はXの定義域(0≦x<xo)に一致し、s=0。
第2定義域は、xo≦x<2xo(s=1)である。第
3定義域は、2xo≦x<4xo(s=2)である。第
4定義域は、4xo≦x<8xo(s=3)である。こ
のように定義域は、指数関数的に拡張(膨張)する。
F(X)=Xの3分の4乗)は、図3に示されている。
本発明によらない場合、xoまでの範囲ではそのテーブ
ル数の規模数は例えば256とすると、2xoまでの範
囲ではそのテーブル数の規模数は512、4xoまでの
範囲ではそのテーブル数の規模数は1024になり、指
数関数的に増大する。
257・(2の8乗)+1、0〜256とする)の大き
さのテーブルとする。このxoの値は、設計上のテーブ
ルの大きさと逆量子化での必要とされる逆量子化値の精
度によって決定すればよい。Xが0〜xoのときは、テ
ーブル3からYが与えられる。xoより大きい場合は、
2のs乗でXを割り、その商がxoに入るsの値を求め
る。この方法では、どんなXの値も適当なsを見つける
ことで、その商Nがxo/2〜xoの範囲に入ることに
なる。それを図2の矢印で示している。今、Xが2xo
<X<4xoにある場合を図2に示している。ここで、
Xがxo/2〜xoの範囲では対応する点の縦軸がy’
である。このときのsの値は、s=2である。今、Xを
2の2乗=4で割ったときに割り切れないときは、対応
する点NとN+1の間で補間して求めればよい。以下
に、図4を参照しながらその方法を説明する。
1)の間にある場合の補間を示している。商Nと商(N
+1)に対応するテーブル値は、記述の通り、PとQと
で表されている。この間では、十分にYの値は線形であ
る。Xとこの値(N+R/(2の2乗))のところでそ
れに対応するテーブル値との組は、テーブル3には与え
られていない。値Pと値Qとの間で、線形補間計算が行
われ、好ましい値P’が計算により求められる。
ーブル3のサイズを(2のn乗+1)として、次式で表
される。
1)とする。テーブル3のサイズは257(2の8乗+
1)、テーブル8のサイズは5である。Xの範囲により
テーブル引きのみで逆量子化を行うか、あるいは、テー
ブル引きの他に、次のようなXの範囲に分けて、その範
囲により、隣り合うテーブル引きにより求めた逆量子化
値の間で次の個数の直線補間を行うことで、逆量子化値
を求めることができる。
2乗−1)点で補間。 256≦X<512:テーブル引き及3(2の2乗−
1)点で補間。 1024≦X<2048:テーブル引き及び7(2の3
乗−1)点で補間。 2048≦X<4096:テーブル引き及び15(2の
4乗−1)点で補間。 4096≦X<8192:テーブル引き及び31(2の
5乗−1)点で補間。
率は、2のs乗が例示されているが、その縮減率は、任
意に採択することができ、3のs乗、2の分数乗(分数
は1より大きい)、分数の分数乗(1より大きい)のよ
うな1より大きい単位を採択することができる。Xの範
囲を分割しないで、縮減率をXの関数として与えること
もできる。
に、既述の実施の形態ではそのcは3分の4が選択され
ているが、この3分の4は現在暫定的に取り決められて
いる世界標準仕様に合わせられた値であり、将来は変更
され得る値である。既述の実施例は、制御対象が音量で
ある場合が想定されているが、制御対象は音量に限られ
ず、時間を変数とする関数F(t)が急激に大きく増減
するデータに対して本発明は有効に適用されうる。その
ようなデータとしては、音量に限られず、光量、電圧
値、電流値、その他の物理量、数学量がある。
施例では、
る。
る。量子化インデックスである変数Xは、変換回路11
に入力され、変換回路11はXの3分の1乗を計算し、
その結果値とXとが乗算器12に入力され、逆量子化値
Yが乗算器12で計算される。図6は、式(15)の計
算を行う回路である。量子化インデックスである変数X
は、変換回路13に入力され、変換回路13はXの3分
の2乗を計算し、その結果値が2乗計算器14に入力さ
れ、逆量子化値Yが2乗計算器14で計算される。
正な指数関数が採択されているが、3進法を用いる場合
は、スケール変換は3のs乗が用いられる。この場合、
式(15)が用いられることが適正である。スケール変
換は、一般的には、通信制御対象の物理量、数学量にあ
わせて適正に採択される関数が用いられ得る。
び(非線形)逆量子化方法は、小さい規模のテーブルを
用いて逆量子化を行うことができる。これにより、例え
ば、ハードウエアメモリを少なくすることができるとい
う利点が得られる。
施の形態の計算回路のフローを示す回路ブロック図であ
る。
である。
ラフである。
ある。
回路ブロック図である。
示す回路ブロック図である。
示すグラフである。
法を示す回路ブロック図である。
Claims (14)
- 【請求項1】量子化インデックスXの値から逆量子化値
Yを求める逆量子化方法であって、 前記Xをスケール変換する変換ステップと、 スケール変換されたXの値に対応してYの値をテーブル
から求めるテーブルルックアップステップとを備える逆
量子化方法。 - 【請求項2】量子化インデックスの値から逆量子化値Y
を求める逆量子化方法であって、 前記Yは前記Xの非線形関数であり、且つ、Xが大きい
領域でYはXにほぼ直線的に変化する関数であり、 所定の領域の前記Xに対してYの値が定まる第1のテー
ブルを有し、 前記Xが所定の領域内のときは、前記第1のテーブルか
ら前記Yを求め、前記Xが所定の領域外のときは前記X
を1より大きい単位の数でスケール変換し、スケール変
換のパラメータによって決まる第2のテーブルと前記第
1のテーブルとを参照して前記Yを求める逆量子化方
法。 - 【請求項3】請求項2において、 前記Xが所定の領域外のときに、前記第1のテーブルを
用いて、スケール変換された値の点に対応する前記Yの
値を求めるときに、補間を用いることを特徴とする逆量
子化方法。 - 【請求項4】請求項1において、 前記スケール変換の単位は整数のs乗であることを特徴
とする逆量子化方法。 - 【請求項5】請求項2において、 前記非線形関数は指数関数であることを特徴とする逆量
子化方法。 - 【請求項6】請求項2において、 前記非線形関数はXを変数とする指数関数であり、且
つ、前記単位は整数nのs乗(sは整数)であり、 前記変換ステップは、前記関数YをY=Y1・Y2に変
換するためのステップを備え、ここで、Y1は前記Xに
前記単位が代入された定数関数であり、前記Y2は前記
Xに前記Xが前記単位で割られた値が代入され、 前記テーブル参照ステップは、前記割られた値の整数部
分である前記座標値に対応する前記Y2の値を前記テー
ブルから求めるステップであり、 前記量子化ステップは、更に、前記Y1が前記単位に対
応する他のテーブルから前記Y1を求めるステップと、 前記Y1・前記Y2を計算することにより前記Yを求め
るステップとを備えることを特徴とする逆量子化方法。 - 【請求項7】請求項2において、 前記非線形関数はXを変数とする指数関数であり、且
つ、前記単位は整数nのs乗(sは整数)であり、前記
単位はUで表され、 前記変換ステップは、 前記関数YをY=Y1(U)・Y2(X/U)に変換す
るためのステップと、 式:X/U=N+R/Uで表されるNを求めるためのス
テップとを備え、 前記テーブル参照ステップは、 前記Nである前記座標値に対応する値Pをテーブルから
求めるためのステップと、 N+1である前記座標値に対応する値Qを前記テーブル
から求めるためのステップと、 前記値Pと前記値Qから前記R/Uに対応するYの値S
を直線的に補間して求めるためのステップと、 前記Pと前記Sを足し加えて前記Y2を得るためのステ
ップと、 前記Y1を他のテーブルから求めるためのステップと、 前記Y1・前記Y2を計算することにより前記Yを求め
るためのステップとを備えることを特徴とする逆量子化
方法。 - 【請求項8】請求項7において、 前記整数nは2であることを特徴とする逆量子化方法。
- 【請求項9】請求項7において、 前記指数関数の指数は4/3であることを特徴とする逆
量子化方法。 - 【請求項10】請求項1〜9から選択される1請求項に
おいて、 前記Yは音量に対応していることを特徴とする逆量子化
方法。 - 【請求項11】量子化インデックスXの値から逆量子化
値Yを求めるための量子化計算装置からなり、 前記量子化計算装置は、前記Xをスケール変換する変換
装置と、 スケール変換された前記Xの値に対応して前記Yの値を
テーブルから求めるためのテーブルルックアップ装置と
からなる逆量子化装置。 - 【請求項12】請求項11において、 前記量子化計算装置は、更に、2つの前記Xに対応する
2つの前記座標値の間の座標値に対応する前記Yの値を
2つの前記座標値にそれぞれに対応する前記Yの値から
直線的補間により求めるための補間計算装置を備えるこ
とを特徴とする逆量子化装置。 - 【請求項13】請求項11において、 前記関数はXを変数とする指数関数であり、且つ、前記
単位は整数nのs乗(sは整数)であり、 前記変換装置は、前記関数YをY=Y1・Y2に変換す
るための関数変換装置を備え、ここで、Y1は前記Xに
前記単位が代入され、前記Y2は前記Xに前記Xが前記
単位で割られた値が代入され、 前記テーブルルックアップ装置は、前記割られた値の整
数部分である前記座標値に対応する前記Y2の値を有
し、 前記量子化計算装置は、更に、前記単位に対応する前記
Y1を求めるための他のテーブルルックアップ装置と、 前記Y1・前記Y2を計算することにより前記Yを求め
るための計算装置とを備えることを特徴とする逆量子化
装置。 - 【請求項14】請求項11において、 前記関数はXを変数とする指数関数であり、且つ、前記
単位は整数nのs乗(sは整数)であり、前記単位はU
で表され、 前記変換装置は、 前記関数YをY=Y1(U)・Y2(X/U)に変換す
るための関数変換装置と、 式:X/U=N+R/Uで表されるNを求めるための商
計算装置とを備え、 前記テーブルルックアップ装置は、前記Nである前記座
標値に対応する値P及びN+1である前記座標値に対応
する値Qを求めるためのデータを有し、 前記量子化計算装置は、更に、 前記値Pと前記値Qから前記R/Uに対応する前記Y2
の値Sを直線的に補間して求めるための補間装置と、 前記Pと前記Sを足し加えて前記Y2を得るための加算
装置と、 前記Y1を求めるための他のテーブルルックアップ装置
と、 前記Y1・前記Y2を計算することにより前記Yを求め
る計算装置とを備えることを特徴とする逆量子化装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06519299A JP3493574B2 (ja) | 1999-03-11 | 1999-03-11 | 逆量子化装置及び逆量子化方法 |
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Applications Claiming Priority (1)
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