JP2009031519A - ベクトル量子化符号化装置、ベクトル量子化復号化装置、それらの方法、それらのプログラム、及びそれらの記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】周波数領域の複数のサンプルからなる入力ベクトルAのサンプルDの個数をインタリーブサブベクトルCの個数Nで除算し、除算の余りの2倍の個数のサンプルを入力ベクトルAの高周波数側から取り出すことで、高周波数側ベクトルXを生成し(4、S4)、高周波数側ベクトルX中の隣り合う2サンプルの重み付け平均値をサンプル値とする平均ベクトルYを生成し(6、S6)、除算の商をサブベクトルサンプル数Sと定め、入力ベクトルA中の高周波数側ベクトルX以外の残余ベクトルZのサンプルと、平均ベクトルYのサンプルとを割り振って、全てが同じサブベクトルサンプル数SのインタリーブサブベクトルCを生成し(8、S8)、インタリーブサブベクトルCをベクトル量子化して、インデックスを生成する(10、S10)。
【選択図】図2
Description
そして、生成されたインタリーブサブベクトルBをベクトル量子化して、インデックスを生成する。
[ベクトル量子化符号化装置]
図2にこの発明のベクトル量子化符号化装置1の機能構成例を示し、図3に処理フローを示す。ベクトル量子化符号化装置1は、入力端子2、高域サンプル取り出し部4、平均ベクトル生成部6、インタリーブサブベクトル生成部8、ベクトル量子化部10、出力端子12により構成される。まず、入力端子2に、入力ベクトルAが入力される(ステップS2)。入力ベクトルAのd番目のサンプルを入力サンプルa(d)とする。以下では、「サンプル」を「要素」という場合もある。d=0、...、D−1とし、Dは1つの入力ベクトルが有するサンプル数であり、Dは2以上の整数である。また、入力ベクトルAは、周波数領域の信号をベクトルとみなしたものであり、ここでは、dの値の大小は周波数の大小と対応する場合について説明する。つまり、この実施例では、dの値が小さいほど低周波数のサンプル、dの値が大きいほど高周波数のサンプルである。入力サンプルa(d)は、高域サンプル取り出し部4に入力される。
ただし、iは高周波数側サンプルのサンプル番号であり、i=0、...、I−1である。この例では、D=40、N=6であるので、I=mod(40、6)×2=8になる。従って、高周波数側サンプルx(i)は式(1)より、以下の式になる。図4では、高周波数側サンプルx(i)を太線で囲っている。
また、入力サンプルa(d)から高周波数側サンプルx[i]を取りだした残りのベクトルを残余ベクトルZとする。また残余ベクトルのサンプルを残余サンプルz(d)(d=0、...、D−I−1、図4の例では、d=0、...、31)とする。高周波数側ベクトルXは、平均ベクトル生成部6に入力され、残余ベクトルZは、インタリーブサブベクトル生成部8に入力される。
また、r1、r2は重み係数であり、0<r1<1、0<r2<1、であり、r1+r2=1である。
y(0)=(a(D−I)+a(D−I+1))/2、
y(1)=(a(D−I+2)+a(D−I+3))/2、
...、
y(I/2−1)=(a(D−2)+a(D−1))/2を生成する。ただし、r1=r2=1/2とする。また、換言すると、平均ベクトル生成部6は、入力ベクトルAの一端にある予め定められた個数Iのサンプル中の隣り合う2サンプルの平均値または重み付け平均値をサンプル値とする前記予め定められた個数の半分の個数のサンプルを生成する。
(int)(D/N)はD/Nの値の小数点以下を切り捨てた値を示す。この例では、S=6になる。
まず、s=0とし(ステップS102)、次にn=0とする(ステップS104)。そして、cn(s)=a(s×S+n)になるように、「s×S+n」番目の入力サンプルa(d)(残余サンプルz(d))の1つが割り振られる(ステップS106)。そして、サブベクトル番号nを「1」インクリメントする(ステップS108)。そして、全てのサブベクトルの0番目のサンプル位置にサンプルが埋まるまでステップS106、ステップS108の処理を続ける(ステップS110)。n>N−1になるまで、つまり、全てのサブベクトルの0番目のサンプル位置にサンプルが埋まると、サンプル番号sを「1」インクリメントする(ステップS112)。今度は、全てのサブベクトルの1番目のサンプル位置にサンプルが埋まるまで、ステップS106、ステップS108の処理を続ける。そして、s>S−2になった場合、つまり、全てのサブベクトルのN−1番目のサンプル位置以外の全ての位置にサンプルが埋まった場合に、次のステップS1002に進む。
まず、サブベクトル番号nを「0」に初期化する(ステップS116)。そして、cn(S−1)=a((S−1)×S+n)になるように、残りの残余サンプルz(d)(図4の例では、z(30)、z(31))の1つをサンプル番号の小さい順に割り振る(ステップS118)。そして、nを「1」インクリメントする(ステップS120)。次に、nの値がn=(D−I)―(N×(S−1)になるまで、つまり、全ての残余サンプルz(d)が割り振られるまで、ステップS118、ステップS120の処理を繰り返す。図4の例では、nが「2」になる(c0(5)とc1(5)の位置にサンプルが埋まる)まで繰り返す。
cn(S−1)=y(n−((D−I)―(N×(S−1))))になるように、平均サンプルy(j)をサンプル番号の小さい順に割り振る。図4の例では、D、N、Sの値を代入すると、cn(5)=y(n−2)になる。そして、nを「1」インクリメントする(ステップS514)。nがN−1(図4の例では「5」)より大きくなるまでステップS124、ステップS126の処理を繰り返す。図4の例では、y(0)〜y(3)をそれぞれc2(5)、c3(5)、c4(5)、c2(5)、に割り振る。生成されたインタリーブサブベクトルCはベクトル量子化部10に入力される。
なお、換言すると、この例では、インタリーブサブベクトル生成部8は、入力ベクトル中のD−I個のサンプルa(0)、a(1)、...、a(D−I−1)と平均ベクトル生成部6で生成したI/2個のサンプルy(0)、y(1)、...、y(I/2−1)とから、
0≦s≦S−2の範囲、または、0≦n≦N−(I/2)−1かつs=S−1の範囲、のサンプルは
cn(s)=a(N×s+n)であり、
N−(I/2)≦n≦N−1かつs=S−1の範囲のサンプルは
cn(s)=y(n−(N−I/2))であるインタリーブサブベクトルCnを生成する。
次に、高域サンプル取り出し部4、平均ベクトル生成部6、インタリーブサブベクトル生成部8によるインタリーブサブベクトルCの異なる生成方法(予め定められた規則)を図6を用いて説明する。また、図6の例では、入力サンプルa(d)のサンプル番号dの値が小さければ高周波数のサンプルであり、dの値が大きければ低周波数のサンプルである。また、インタリーブサブベクトルCのサンプル番号sの値が大きければ高周波数のサンプルであり、sの値が小さければ低周波数のサンプルである。
y(0)=(a(0)+a(1))/2、
y(1)=(a(2)+a(3))/2、
...、
y(I/2−1)=(a(I−2)+a(I−1))/2を生成する。ただし、ここでは、重み係数は、r1=r2=1/2とする。
0≦s≦S−2の範囲、または、0≦n≦N−(I/2)−1かつs=S−1の範囲、のサンプルはcn(s)=a(D−1−(N×s+n))であり、
N−(I/2)≦n≦N−1かつs=S−1の範囲のサンプルは
cn(s)=y(N−1−n)であるインタリーブサブベクトルCnをインタリーブサブベクトル生成部8は、生成する。
次に、変形例2のインタリーブサブベクトルCの生成方法を図7を用いて説明する。図7の例では、入力サンプルa(d)のサンプル番号dの値が小さければ高周波数であり、dの値が大きければ低周波数になる。また、インタリーブサブベクトルCのサンプル番号sの値が小さければ高周波数であり、sの値が大きければ低周波数である。高域サンプル取出し部4で取り出すサンプル、平均ベクトル生成部6が生成する平均ベクトルは変形例1と同様である。
1≦s≦S−1の範囲、または、(I/2)+1≦n≦s=0の範囲、の要素はcn(s)=a(N×s+n+(I/2))であり、
0≦n≦I/2かつs=0の範囲の要素はcn(s)=y(n)であるインタリーブサブベクトルCを生成する。
なお、残余サンプルz(d)と平均サンプルy(j)の割り振り方はこれらの例に限られない。
次に、この発明のベクトル量子化復号化装置100を説明する。図9は、ベクトル量子化復号化装置100の機能構成例であり、図10は主な処理の流れを示したフローチャート図である。また、図11に以下で説明するサブベクトルや生成される出力ベクトルを模式的に示す。ベクトル量子化復号化装置100は、ベクトル量子化符号化装置1で符号化された信号を復号化することを前提として、説明をする。以下の説明では、復号信号は、ベクトルを示す記号(例えば、入力ベクトルA)やサンプルを示す記号(例えば、入力サンプルa(d))に「’」を付して説明する。例えば、A’やa’(d)である。AとA’、a(d)とa’(d)は対応していることを意味している。また、ベクトル量子化復号化装置100は、入力ベクトルAのサンプル数Dとサブベクトルの数Nを予め認識している。従って、サブベクトルのサンプル数S(=int(D/N))も認識している。ベクトル量子化復号化装置100は、ベクトル逆量子化部22、出力ベクトル生成部24により構成される。
まず、出力サンプル番号dを「0」に初期化する(ステップS302)。そして、a’(d)=c’mod(d、N)((int)(d/N))になるように、残余サンプルを1つ配置させる。そしてdを「1」インクリメントする(ステップS306)。そして、d>D−M−1になるまで、つまり、残余サンプルz’(d)を全て配置させるまで、ステップS304、ステップS306の処理を繰り返す(ステップS308)。d>D−M−1になるとステップS3002に進む。
今度は、a’(d)=c’N−(M/2)+((int)(d/2)−(D−M)/2)(S−1)になるように、統合サンプルx’(i)中の1つのサンプルを配置させる(ステップS310)。そして、dを「1」インクリメントする(ステップS312)。d>D−1になるまで、つまり、全ての平均サンプルと複製サンプルを配置させるまで、ステップS310、ステップS312の処理を繰り返す(ステップS314)。
なお、NやS等を用いて出力ベクトルA’(d)の生成手法を説明すると、以下のようになる。平均サンプルは以下のようになる。
y’(0)=c’N−(I/2)(S−1)、
y’(1)=c’N−(I/2)+1)(S−1)、
...、
y’(I/2−1)=c’N−1(S−1)
そして、出力ベクトル生成部24は、サブベクトルC’から
0≦d≦D−I−1の範囲のサンプルは
a’(d)=c'mod(d、N)((int)(d/N))であり、
D−I≦d≦D−1の範囲のサンプルは、
a’(d)=y’((int)((d−D+1)/2))である出力ベクトルA’を生成する。
以下に、出力ベクトルA’の生成(復号化)の変形例3を図13を用いて説明する。この変形例3の復号化は、変形例1の符号化に対応している。変形例3の平均サンプルは以下のようになる。
y’(0)=c’N−(I/2)(S−1)、
y’(1)=c’N−(I/2)+1(S−1)、
...、
y’(I/2−1)=c’N−1(S−1)
サブベクトルC’から0≦d≦I−1の範囲のサンプルは
a’(d)=y’((int)(I/2−((d+1)/2))であり、
I≦d≦D−1の範囲のサンプルは
a’(d)=c’mod(D−1−d、N)((int)((D−1−d)/N))である出力ベクトルA’を出力ベクトル生成部24は、生成する。
以下に、出力ベクトルA’の生成の変形例3を図14を用いて説明する。変形例4の復号化は変形例2の符号化に対応している。変形例4の平均サンプルは以下のようになる。
y’(0)=c’0(0)、
y’(1)=c’1(0)、
...、
y’(I/2−1)=c’(I/2)−1(0)
サブベクトルC’から
0≦d≦I−1の範囲の要素は、
a’(d)=y’((int)((I/2)−((d+1)/2)))であり、
I≦d≦D−1の範囲の要素は、
a’(d)=c’mod(d−I/2、N)((int)(D−1―d)/N))である出力ベクトルA’を出力ベクトル生成部24は、生成する。
なお、出力ベクトル生成処理はこれに限られず、ベクトル量子化符号化装置1中のインタリーブサブベクトル生成部8のサブベクトルの生成手法に対応していればよい。
生成された出力ベクトルA’は出力端子26により出力される。
Claims (12)
- 周波数領域の複数のサンプルからなる入力ベクトルから複数のインタリーブサブベクトルを生成し、それぞれのインタリーブサブベクトルをベクトル量子化するベクトル量子化符号化装置において、
予め定められた個数のサンプルを前記入力ベクトルの高周波数側から取り出すことで、高周波数側ベクトルを生成する高域サンプル取り出し部と、
前記高周波数側ベクトル中の隣り合う2サンプルの重み付け平均値をサンプル値とする平均ベクトルを生成する平均ベクトル生成部と、
前記入力ベクトル中の隣り合うサンプルが同一のサブベクトルに割り振られないように予め定めた規則に従って、前記入力ベクトル中の前記高周波数側ベクトル以外の残余ベクトルのサンプルと、前記平均ベクトルのサンプルとを割り振ることにより全てが同じサンプル数のインタリーブサブベクトルを生成するインタリーブサブベクトル生成部と、
前記インタリーブサブベクトルをベクトル量子化することによりインデックスを生成する量子化部と、を備え、
前記予め定められた個数は、前記入力ベクトルのサンプルの個数をインタリーブサブベクトルの個数で除算した結果の余りの2倍の値であり、
前記サブベクトルのサンプル数は、前記除算の商である
ことを特徴とするベクトル量子化符号化装置。 - 入力された複数のインデックスをベクトル逆量子化して、サブベクトルを生成するベクトル逆量子化部と、
前記サブベクトル中の平均サンプルを複製して複製サンプルを生成し、前記サブベクトル中の前記平均サンプル以外のサンプルと、前記平均サンプルと、前記複製サンプルと、を配置させて出力ベクトルを生成する出力ベクトル生成部と、
を備えるベクトル量子化復号化装置。 - 周波数領域の複数のサンプルからなる入力ベクトルから複数のインタリーブサブベクトルを生成し、それぞれのインタリーブサブベクトルをベクトル量子化するベクトル量子化符号化方法において、
前記入力ベクトルの一端にある予め定められた個数のサンプル中の隣り合う2サンプルの平均値または重み付け平均値をサンプル値とする前記予め定められた個数の半分の個数のサンプルを生成する過程と、
前記入力ベクトル中の隣り合うサンプルが同一のサブベクトルに割り振られないように予め定めた規則に従って、前記入力ベクトル中の前記一端にある予め定められた個数のサンプル以外のサンプルと、前記生成したサンプルとをインタリーブサブベクトルに割り振ることにより、全てが同じサンプル数のインタリーブサブベクトルを生成する過程と、
前記複数のインタリーブサブベクトルそれぞれをベクトル量子化することによりインデックスを生成する過程と、を有し、
前記予め定められた個数は、前記入力ベクトルのサンプルの個数をインタリーブサブベクトルの個数で除算た結果の余りの2倍の値であり、
前記サブベクトルサンプル数は、前記除算の商である
ことを特徴とするベクトル量子化符号化方法。 - 入力された複数のインデックスそれぞれをベクトル逆量子化して、サブベクトルを生成する過程と、
前記それぞれのサブベクトル中の予め決められたサンプルを、同一のサブベクトル中のサンプルが出力ベクトル中で隣り合わないように予め定めた規則に従って、出力ベクトルの一端側に配置するとともに、隣接する2つのサンプルの値が前記予め定められたサンプル以外の各サンプルの値であり、予め決められたサンプル以外のサンプルの個数の2倍の個数のサンプルを出力ベクトルの他端側に配置させて、全サブベクトルのサンプル数の総和よりもサンプル数が多い出力ベクトルを生成する過程と、
を有するベクトル量子化復号化方法。 - 周波数領域のD個のサンプルからなる入力ベクトル
A=(a(0)、a(1)、...、a(D−1))から、各ベクトルがS個のサンプルからなる複数個のインタリーブサブベクトル
Cn=(cn(0)、cn(1)、...、cn(S−1))を生成し、
前記インタリーブサブベクトルCnをそれぞれベクトル量子化してインデックスを生成するベクトル量子化符号化方法であって、
D/Sの値の小数点以下を切り捨てた値をNとし、D/Sの余りの2倍をIとしたとき、
前記入力ベクトルA中のI個のサンプルa(D−I)、a(D−I+1)、...、a(D−1)から、I/2個のサンプル
y(0)=(a(D−I)+a(D−I+1))/2、
y(1)=(a(D−I+2)+a(D−I+3))/2、
...、
y(I/2−1)=(a(D−2)+a(D−1))/2
を生成する過程と、
前記入力ベクトル中のD−I個のサンプルa(0)、a(1)、...、a(D−I−1)と前記生成したI/2個のサンプルy(0)、y(1)、...、y(I/2−1)とから、
0≦s≦S−2の範囲、または、0≦n≦N−(I/2)−1かつs=S−1の範囲、のサンプルは
cn(s)=a(N×s+n)であり、
N−(I/2)≦n≦N−1かつs=S−1の範囲のサンプルは
cn(s)=y(n−(N−I/2))である
インタリーブサブベクトルCnを生成する過程と、を有することを特徴とするベクトル量子化符号化方法。 - 入力された複数のインデックスそれぞれをベクトル逆量子化して各ベクトルがS個のサンプルからなる複数個のサブベクトル
C’n=(c’n(0)、c’n(1)、...、c’ n(S−1))(nは自然数)を生成し、
前記サブベクトルC’ nから、周波数領域のD個のサンプルからなる出力ベクトル
A’=(a’(0)、a’(1)、...、a’(D−1))を生成するベクトル量子化復号化方法であって、
D/Sの値の小数点以下を切り捨てた値をNとし、D/Sの余りの2倍をIとし、mod(d、N)はd/Nの余りとし、(int)d/Nはd/Nの小数点以下を切り捨てた値とし、y’(0)=c’N−(I/2)(S−1)、y’(1)=c’N−(I/2)+1(S−1)、...、y’(I/2−1)=c’N−1(S−1)としたとき、
前記サブベクトルC’ nから
0≦d≦D−I−1の範囲のサンプルは
a’(d)=c’mod(d、N)((int)(d/N))であり、
D−I≦d≦D−1の範囲のサンプルは、
a’(d)=y’((int)((d−D+1)/2))である出力ベクトルA’を生成する過程と、を有することを特徴とするベクトル量子化復号化方法。 - 周波数領域のD個のサンプルからなる入力ベクトル
A=(a(0)、a(1)、...、a(D−1))から、各ベクトルがS個のサンプルからなる複数個のインタリーブサブベクトル
Cn=(cn(0)、cn(1)、...、cn(S−1))を生成し、
前記インタリーブサブベクトルCnをそれぞれベクトル量子化してインデックスを生成するベクトル量子化符号化方法であって、
D/Sの値の小数点以下を切り捨てた値をNとし、D/Sの余りの2倍をIとしたとき、
前記入力ベクトルA中のI個のサンプルa(0)、a(1)、...、a(I−1)から、I/2個のサンプル
y(0)=(a(0)+a(1))/2、
y(1)=(a(2)+a(3))/2、
...、
y(I/2−1)=(a(I−2)+a(I−1))/2
を生成する過程と、
前記入力ベクトル中のD−I個のサンプルa(I)、a(I+1)、...、a(D−1)と前記生成したI/2個のサンプルy(0)、y(1)、...、y(I/2−1)とから、
0≦s≦S−2の範囲、または、0≦n≦N−(I/2)−1かつs=S−1の範囲、のサンプルは
cn(s)=a(D−1−(N×s+n))であり、
N−(I/2)≦n≦N−1かつs=S−1の範囲のサンプルは
cn(s)=y(N−1−n)である
インタリーブサブベクトルCnを生成する過程と、を有することを特徴とするベクトル量子化符号化方法。 - 入力された複数のインデックスそれぞれをベクトル逆量子化して各ベクトルがS個のサンプルからなる複数個のサブベクトル
C’n=(c’n(0)、c’n(1)、...、c’n(S−1))(nは自然数)を生成し、
前記サブベクトルC’nから、周波数領域のD個のサンプルからなる出力ベクトル
A’=(a’(0)、a’(1)、...、a’(D−1))を生成するベクトル量子化復号化方法であって、
D/Sの値の小数点以下を切り捨てた値をNとし、D/Sの余りの2倍をIとし、mod(d、N)はd/Nの余りとし、(int)d/Nはd/Nの小数点以下を切り捨てた値とし、y’(0)=c’N−(I/2)(S−1)、y’(1)=c’N−(I/2)+1(S−1)、...、y’(I/2−1)=c’N−1(S−1)としたとき、
前記サブベクトルC’nから
0≦d≦I−1の範囲のサンプルは
a’(d)=y’((int)(I/2−((d+1)/2))であり、
I≦d≦D−1の範囲のサンプルは
a’(d)=c’mod(D−1−d、N)((int)((D−1−d)/N))である出力ベクトルA’を生成する過程と、を有することを特徴とするベクトル量子化復号化方法。 - 請求項3、5、7何れかに記載のベクトル量子化符号化方法の各過程をコンピュータに実行させるためのベクトル量子化符号化プログラム。
- 請求項4、6、8何れかに記載のベクトル量子化復号化方法の各過程をコンピュータに実行させるためのベクトル量子化復号化プログラム。
- 請求項9記載のベクトル量子化符号化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
- 請求項10記載のベクトル量子化復号化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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