JP2841765B2 - 適応ビット割当て方法及び装置 - Google Patents
適応ビット割当て方法及び装置Info
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
- G10L19/02—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis using spectral analysis, e.g. transform vocoders or subband vocoders
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- H—ELECTRICITY
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- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
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- H04B1/665—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission for reducing bandwidth of signals; for improving efficiency of transmission using psychoacoustic properties of the ear, e.g. masking effect
-
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、音声／音楽や画像信号などの情報圧縮技術
における変換符号化方式において、各変換係数に対して
適応的に量子化ビット数を割当てる方法に関する。
における変換符号化方式において、各変換係数に対して
適応的に量子化ビット数を割当てる方法に関する。
（従来の技術） 限られた伝送容量の回線を使用して、音声／音楽等の
信号に含まれる情報を効率良く伝送するために、その情
報量を減少させることを帯域圧縮といい、主として適応
差分パルス符号変調［ADPCM］（ディジタル・コーディ
ング・オブ・ウェーブフォームズ、（Digital Coding o
f Waveforms）、プレンティス・ホール社（Prentice−H
all）、1984年、308ページ参照；以下、「文献１」）と
適応変換符号化［ATC］（アイイーイーイー・トランザ
クションズ・オン・エイエスエスピー（IEEE TRANSACTI
ONS ON ASSP）27巻１号、1979年、89−95ページ参照；
以下、「文献２」）が知られている。以下に、ATCの概
要を文献２に従って簡単に説明する。
信号に含まれる情報を効率良く伝送するために、その情
報量を減少させることを帯域圧縮といい、主として適応
差分パルス符号変調［ADPCM］（ディジタル・コーディ
ング・オブ・ウェーブフォームズ、（Digital Coding o
f Waveforms）、プレンティス・ホール社（Prentice−H
all）、1984年、308ページ参照；以下、「文献１」）と
適応変換符号化［ATC］（アイイーイーイー・トランザ
クションズ・オン・エイエスエスピー（IEEE TRANSACTI
ONS ON ASSP）27巻１号、1979年、89−95ページ参照；
以下、「文献２」）が知られている。以下に、ATCの概
要を文献２に従って簡単に説明する。
第５図は、ATCの一構成例を示したブロック図であ
る。線形変換、ビット配分、量子化からなる符号化器で
は、入力信号が入力端子１を経て線形変換回路３に供給
される。入力端子１には一般に離散的な値が供給され、
線形変換回路３で予め定められた整数Ｎに等しい入力サ
ンプルを単位としたＮ点離散線形変換が施される。Ｎは
ブロック長と呼ばれる。このＮ点離散線形変換として
は、ウォルシューアダマール変換（WAT）、離散フーリ
エ変換（DFT）、離散コサイン変換（DCT）、KL変換（KL
T）等が用いられる。線形変換回路３の出力である総数
Ｎの変換係数は後述するビット配分に従って量子化器４
でそれぞれ量子化され、多重化回路５へ供給される。量
子化器４内にはブロック長Ｎに等しい数の量子化器が含
まれており、各変換係数はそれぞれ専用の量子化器で量
子化される。ビット配分回路６では、変換係数のパワー
に対応した量子化ビット割当てを計算し、量子化器４へ
供給する。多重化回路５では、量子化器４から供給され
る量子化された変換係数とビット配分回路６から供給さ
れるビット配分に用いた情報を多重化し、伝送路８に送
出する。
る。線形変換、ビット配分、量子化からなる符号化器で
は、入力信号が入力端子１を経て線形変換回路３に供給
される。入力端子１には一般に離散的な値が供給され、
線形変換回路３で予め定められた整数Ｎに等しい入力サ
ンプルを単位としたＮ点離散線形変換が施される。Ｎは
ブロック長と呼ばれる。このＮ点離散線形変換として
は、ウォルシューアダマール変換（WAT）、離散フーリ
エ変換（DFT）、離散コサイン変換（DCT）、KL変換（KL
T）等が用いられる。線形変換回路３の出力である総数
Ｎの変換係数は後述するビット配分に従って量子化器４
でそれぞれ量子化され、多重化回路５へ供給される。量
子化器４内にはブロック長Ｎに等しい数の量子化器が含
まれており、各変換係数はそれぞれ専用の量子化器で量
子化される。ビット配分回路６では、変換係数のパワー
に対応した量子化ビット割当てを計算し、量子化器４へ
供給する。多重化回路５では、量子化器４から供給され
る量子化された変換係数とビット配分回路６から供給さ
れるビット配分に用いた情報を多重化し、伝送路８に送
出する。
ビット配分、逆量子化、線形逆変換からなる復号化器
では、伝送路８からの多重化信号が分離回路９で分離さ
れ、量子化器４からの信号は逆量子化器30に、ビット配
分回路６からの信号は、ビット配分回路31へ供給され
る。ビット配分回路31では符号化器のビット配分回路６
と全く同様な方法で、各変換係数に対するビット配分が
決定される。逆量子化器30で、ビット配分回路31で決定
されたビット配分に従って逆量子化された変換係数は、
線形逆変換回路32で再び総数Ｎの時間領域の信号サンプ
ルに変換され、出力端子33に供給される。
では、伝送路８からの多重化信号が分離回路９で分離さ
れ、量子化器４からの信号は逆量子化器30に、ビット配
分回路６からの信号は、ビット配分回路31へ供給され
る。ビット配分回路31では符号化器のビット配分回路６
と全く同様な方法で、各変換係数に対するビット配分が
決定される。逆量子化器30で、ビット配分回路31で決定
されたビット配分に従って逆量子化された変換係数は、
線形逆変換回路32で再び総数Ｎの時間領域の信号サンプ
ルに変換され、出力端子33に供給される。
ビット配分回路における配分方法には、いくつかの種
類があるが、ここでは文献２に述べられている方法を第
６図（ａ），（ｂ）を参照して説明する。この方法は、
復号化器において逆量子化したときの量子化二乗誤差が
最小になるようにするもので、ビット配分に関する補助
情報量を削減するために変換係数を１度間引き、続いて
補間した値を用いてビット数の最適化を行なう。第５図
に示されるビット配分回路Ｉは、第６図（ａ）に示すよ
うに構成される。第５図の線形変換回路３で得られた変
換係数は、第６図（ａ）の入力端子41を経て、間引き回
路42に供給される。間引き回路42では、Ｎ個の変換係数
をそれぞれ二乗し、整数値Ｍ毎（ＭはＮの約数）の平均
値を代表値として1/Mの間引きを行なう。得られたＬ＝N
/Mのサンプル値は量子化器43でそれぞれ量子化され、出
力端子44と逆量子化器45へ供給される。量子化器43、逆
量子化器45は省略される場合もある。補間回路46におい
ては、２を底とする対数をとった後、対数領域でＭ倍の
線形補間が行なわれる。補間された信号を用いて第５図
の量子化器４におけるビット配分が、次式により適応ビ
ット割当て回路47で行なわれる。
類があるが、ここでは文献２に述べられている方法を第
６図（ａ），（ｂ）を参照して説明する。この方法は、
復号化器において逆量子化したときの量子化二乗誤差が
最小になるようにするもので、ビット配分に関する補助
情報量を削減するために変換係数を１度間引き、続いて
補間した値を用いてビット数の最適化を行なう。第５図
に示されるビット配分回路Ｉは、第６図（ａ）に示すよ
うに構成される。第５図の線形変換回路３で得られた変
換係数は、第６図（ａ）の入力端子41を経て、間引き回
路42に供給される。間引き回路42では、Ｎ個の変換係数
をそれぞれ二乗し、整数値Ｍ毎（ＭはＮの約数）の平均
値を代表値として1/Mの間引きを行なう。得られたＬ＝N
/Mのサンプル値は量子化器43でそれぞれ量子化され、出
力端子44と逆量子化器45へ供給される。量子化器43、逆
量子化器45は省略される場合もある。補間回路46におい
ては、２を底とする対数をとった後、対数領域でＭ倍の
線形補間が行なわれる。補間された信号を用いて第５図
の量子化器４におけるビット配分が、次式により適応ビ
ット割当て回路47で行なわれる。
ここに、Riはｉ番目の変換係数（ｉ＝1,2,……Ｎ）に
対する割当てビット数、は１変換係数当りの平均割当
てビット数、σi 2は補間回路46における補間で近似的に
復元されたｉ番目変換係数の二乗値である。結果は出力
端子48へ伝達され、量子化器４に供給される。式（１）
を用いてビット配分を行なうことにより、量子化二乗誤
差を最小にできることがアイイーイーイー・トランザク
ションズ・オン・エイエスエスピー（IEEE TRANSACTION
S ON ASSP）25巻４号、1977年、299−309ページ参照；
（以下，「文献３」）に示されている。出力端子44で得
られた間引かれた信号を、第５図の多重化回路５を経て
補助情報として伝送路８へ送出される。一方、第５図の
ビット配分回路31は第６図（ｂ）に示すように構成され
る。第５図の分離回路９からの信号は入力端子49を経て
補間回路46に供給される。符号化器内のビット配分回路
６が量子化器43及び逆量子化器45を有する場合には、復
号化器内のビット配分回路31も対応して逆量子化器45を
有する。補間回路46、適応ビット割当て回路47では、既
に説明した符号化器内の前記補間回路46、適応ビット割
当て回路47と全く同様な補間及びビット数最適化が行な
われる。従って、第６図（ａ）の出力端子48と第６図
（ｂ）の出力端子50には、全く等しいビット配分のため
の信号が得られ、符号化器側と復号化器側で対応のとれ
た量子化／逆量子化が行なわれる。
対する割当てビット数、は１変換係数当りの平均割当
てビット数、σi 2は補間回路46における補間で近似的に
復元されたｉ番目変換係数の二乗値である。結果は出力
端子48へ伝達され、量子化器４に供給される。式（１）
を用いてビット配分を行なうことにより、量子化二乗誤
差を最小にできることがアイイーイーイー・トランザク
ションズ・オン・エイエスエスピー（IEEE TRANSACTION
S ON ASSP）25巻４号、1977年、299−309ページ参照；
（以下，「文献３」）に示されている。出力端子44で得
られた間引かれた信号を、第５図の多重化回路５を経て
補助情報として伝送路８へ送出される。一方、第５図の
ビット配分回路31は第６図（ｂ）に示すように構成され
る。第５図の分離回路９からの信号は入力端子49を経て
補間回路46に供給される。符号化器内のビット配分回路
６が量子化器43及び逆量子化器45を有する場合には、復
号化器内のビット配分回路31も対応して逆量子化器45を
有する。補間回路46、適応ビット割当て回路47では、既
に説明した符号化器内の前記補間回路46、適応ビット割
当て回路47と全く同様な補間及びビット数最適化が行な
われる。従って、第６図（ａ）の出力端子48と第６図
（ｂ）の出力端子50には、全く等しいビット配分のため
の信号が得られ、符号化器側と復号化器側で対応のとれ
た量子化／逆量子化が行なわれる。
これまでの説明では、ビット配分回路６から多重化回
路５へ補助情報として供給される信号は第６図（ａ）の
出力端子44で得られる間引かれた変換係数の二乗値とし
てきた。しかし、この信号を復号化器へ伝送する目的
は、ビット配分に利用される変換係数の概略値を符号化
器と復号化器で共有することである。このための補助情
報の伝送方法として、間引かれた変換係数の二乗値以外
にも、PARCOR係数、ADPCM及びベクトル量子化による方
法等が知られている。
路５へ補助情報として供給される信号は第６図（ａ）の
出力端子44で得られる間引かれた変換係数の二乗値とし
てきた。しかし、この信号を復号化器へ伝送する目的
は、ビット配分に利用される変換係数の概略値を符号化
器と復号化器で共有することである。このための補助情
報の伝送方法として、間引かれた変換係数の二乗値以外
にも、PARCOR係数、ADPCM及びベクトル量子化による方
法等が知られている。
（発明が解決しようとする課題） 従来例に記載した線形変換を施した結果得られる変換
係数に対して、各変換係数のパワーに応じて適応ビット
割当てを行なう方法では、各変換係数のパワーが均一に
分布する場合には、どの変換係数においても割当てられ
る量子化ビット数が不足するため、量子化誤差が大きく
なり符号化品質が劣化するという問題があった。
係数に対して、各変換係数のパワーに応じて適応ビット
割当てを行なう方法では、各変換係数のパワーが均一に
分布する場合には、どの変換係数においても割当てられ
る量子化ビット数が不足するため、量子化誤差が大きく
なり符号化品質が劣化するという問題があった。
本発明の目的は、各信号のパワーが均一に分布する場
合でも、重要な情報を持つ信号に多くの量子化ビット数
を割当て、良好な符号化品質を得ることが出来る適応ビ
ット割当方法及び装置を提供することにある。
合でも、重要な情報を持つ信号に多くの量子化ビット数
を割当て、良好な符号化品質を得ることが出来る適応ビ
ット割当方法及び装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明は、線形変換を施した後に得られる変換係数を
量子化する際に、各々の前記変換係数に対して、前記変
換係数のパワーに応じて適応的に割当てた量子化ビット
と、前記変換係数に予め設定された重み付けを行なった
結果得られる信号のパワーに応じて適応的に割当てた量
子化ビットとのいずれかを、前記変換係数に割当てられ
たビット数の分布、または、前記変換係数のパワーの分
布により選択して用いることを特徴とする。
量子化する際に、各々の前記変換係数に対して、前記変
換係数のパワーに応じて適応的に割当てた量子化ビット
と、前記変換係数に予め設定された重み付けを行なった
結果得られる信号のパワーに応じて適応的に割当てた量
子化ビットとのいずれかを、前記変換係数に割当てられ
たビット数の分布、または、前記変換係数のパワーの分
布により選択して用いることを特徴とする。
また、線形変換を施した後に得られる変換係数を量子
化する際に、前記変換係数を間引いた後に、量子化、逆
量子化を行なって得られる逆量子化信号を入力とし、前
記逆量子化信号を補間して得られる第１の補間信号に対
して前記第１の補間信号のパワーに応じて適応的に割り
当てたビットと、前記逆量子化信号に予め設定された重
み付けを行なった後に補間して得られる第２の補間信号
に対して前記第２の補間信号のパワーに応じて適応的に
割り当てた量子化ビットとのいずれかを、前記第１の補
間信号に割り当てられたビット数の分布、または、前記
逆量子化信号のパワーの分布により選択して用いること
を特徴とする。
化する際に、前記変換係数を間引いた後に、量子化、逆
量子化を行なって得られる逆量子化信号を入力とし、前
記逆量子化信号を補間して得られる第１の補間信号に対
して前記第１の補間信号のパワーに応じて適応的に割り
当てたビットと、前記逆量子化信号に予め設定された重
み付けを行なった後に補間して得られる第２の補間信号
に対して前記第２の補間信号のパワーに応じて適応的に
割り当てた量子化ビットとのいずれかを、前記第１の補
間信号に割り当てられたビット数の分布、または、前記
逆量子化信号のパワーの分布により選択して用いること
を特徴とする。
さらに、線形変換を施した結果得られる変換係数を量
子化する際に、前記変換係数を入力とし、各々の前記変
換係数に対して、前記変換係数のパワーに応じて適応的
に量子化ビット数を割当てる第１の適応ビット割当て回
路と、前記変換係数を入力として前記変換係数に予め設
定された重み付けを行なう重み付け回路と、前記重み付
け回路の出力である重み付け信号に対して、前記重み付
け信号のパワーに応じて適応的にビットを割当てる第２
の適応ビット割当て回路と、前記第１の適応ビット割当
て回路の出力である各信号へ割当てられたビット数、ま
たは、前記変換係数を入力として、前記割当てビット
数、または前記変換係数の分布を計算する分布計算回路
と、前記分布計算回路の計算結果と予め設定された閾値
とを比較し、前記分布計算回路の計算結果が閾値で決定
される範囲内である場合は各変換係数に重み付けを施
し、範囲外である場合は重み付けを施さないことを判定
する判定回路と、前記判定回路からの制御信号にを受け
て、重み付けを施さない場合は前記第１の適応ビット割
当て回路の出力を、重み付けを施す場合は前記第２の適
応ビット割当て回路の出力を選択して出力端子へ供給す
るセレクタとを少なくとも具備することを特徴とする。
子化する際に、前記変換係数を入力とし、各々の前記変
換係数に対して、前記変換係数のパワーに応じて適応的
に量子化ビット数を割当てる第１の適応ビット割当て回
路と、前記変換係数を入力として前記変換係数に予め設
定された重み付けを行なう重み付け回路と、前記重み付
け回路の出力である重み付け信号に対して、前記重み付
け信号のパワーに応じて適応的にビットを割当てる第２
の適応ビット割当て回路と、前記第１の適応ビット割当
て回路の出力である各信号へ割当てられたビット数、ま
たは、前記変換係数を入力として、前記割当てビット
数、または前記変換係数の分布を計算する分布計算回路
と、前記分布計算回路の計算結果と予め設定された閾値
とを比較し、前記分布計算回路の計算結果が閾値で決定
される範囲内である場合は各変換係数に重み付けを施
し、範囲外である場合は重み付けを施さないことを判定
する判定回路と、前記判定回路からの制御信号にを受け
て、重み付けを施さない場合は前記第１の適応ビット割
当て回路の出力を、重み付けを施す場合は前記第２の適
応ビット割当て回路の出力を選択して出力端子へ供給す
るセレクタとを少なくとも具備することを特徴とする。
また、線形変換を施した結果得られる変換係数を量子
化する際に、各変換係数を間引く間引き回路と、間引き
回路の出力を量子化する量子化回路と、前記量子化回路
の出力信号を逆量子化する逆量子化回路と、前記逆量子
化回路の出力である逆量子化信号を補間する第１の補間
回路と、前記第１の補間回路の出力である第１の補間信
号を受けて、各々の前記第１の補間信号に対して、前記
第１の補間信号のパワーに応じて適応的に量子化ビット
を割当てる第１の適応ビット割当て回路と、前記逆量子
化信号を入力として前記逆量子化信号に予め設定された
重み付けを行なう重み付け回路と、前記重み付け回路の
出力を受けて補間を行なう第２の補間回路と、前記第２
の補間回路の出力である第２の補間信号に対して、前記
第２の補間信号のパワーに応じて適応的にビットを割当
てる第２の適応ビット割当て回路と、前記第１の適応ビ
ット割当て回路の出力である各信号へ割当てられたビッ
ト数、または、前記変換係数を入力として、前記割当て
ビット数、または前記変換係数の分布を計算する分布計
算回路と、前記分布計算回路の計算結果と予め設定され
た閾値とを比較して、前記分布計算回路の計算結果が閾
値で決定される範囲内である場合は各逆量子化信号に重
み付けを施し、範囲外である場合は重み付けを施さない
ことを判定する判定回路と、前記判定回路からの制御信
号によって、重み付けを施さない場合は前記第１の適応
ビット割当て回路の出力を、重み付けを施す場合は前記
第２の適応ビット割当て回路の出力を選択して出力端子
へ供給するセレクタとを少なくとも具備することを特徴
とする。
化する際に、各変換係数を間引く間引き回路と、間引き
回路の出力を量子化する量子化回路と、前記量子化回路
の出力信号を逆量子化する逆量子化回路と、前記逆量子
化回路の出力である逆量子化信号を補間する第１の補間
回路と、前記第１の補間回路の出力である第１の補間信
号を受けて、各々の前記第１の補間信号に対して、前記
第１の補間信号のパワーに応じて適応的に量子化ビット
を割当てる第１の適応ビット割当て回路と、前記逆量子
化信号を入力として前記逆量子化信号に予め設定された
重み付けを行なう重み付け回路と、前記重み付け回路の
出力を受けて補間を行なう第２の補間回路と、前記第２
の補間回路の出力である第２の補間信号に対して、前記
第２の補間信号のパワーに応じて適応的にビットを割当
てる第２の適応ビット割当て回路と、前記第１の適応ビ
ット割当て回路の出力である各信号へ割当てられたビッ
ト数、または、前記変換係数を入力として、前記割当て
ビット数、または前記変換係数の分布を計算する分布計
算回路と、前記分布計算回路の計算結果と予め設定され
た閾値とを比較して、前記分布計算回路の計算結果が閾
値で決定される範囲内である場合は各逆量子化信号に重
み付けを施し、範囲外である場合は重み付けを施さない
ことを判定する判定回路と、前記判定回路からの制御信
号によって、重み付けを施さない場合は前記第１の適応
ビット割当て回路の出力を、重み付けを施す場合は前記
第２の適応ビット割当て回路の出力を選択して出力端子
へ供給するセレクタとを少なくとも具備することを特徴
とする。
（作用） 本発明によれば、各変換係数のパワーが一様に分布
し、各変換係数に割当てられる量子化ビット数が不十分
になる場合を検出し、重要な情報を持つ信号に多くのビ
ット数が割当てられるように各変換係数に対して予め設
定した重み付けを行なった後、パワーに応じて適応的に
量子化ビット割当てを行なうことによって、量子化ビッ
ト数を有効に利用し、良好な符号化品質を保つことが可
能となる。
し、各変換係数に割当てられる量子化ビット数が不十分
になる場合を検出し、重要な情報を持つ信号に多くのビ
ット数が割当てられるように各変換係数に対して予め設
定した重み付けを行なった後、パワーに応じて適応的に
量子化ビット割当てを行なうことによって、量子化ビッ
ト数を有効に利用し、良好な符号化品質を保つことが可
能となる。
（実施例） 本方式の実施例を第１図に示す。同図における入力端
子41へは第５図における線形変換回路３の出力が供給さ
れ、出力端子48の出力は第５図における量子化器４へ、
出力端子44の出力は第５図における多重化装置５へ供給
される。第１図において第６図（ａ）と同一の番号を付
与された機能ブロックは、第６図（ａ）と同一の機能を
有する。第６図（ａ）との相違点は重み付け回路12、第
２の補間回路15、第２の適応ビット割当て回路14、分布
計算回路10、判定回路11、セレクタ13を有する点にあ
る。
子41へは第５図における線形変換回路３の出力が供給さ
れ、出力端子48の出力は第５図における量子化器４へ、
出力端子44の出力は第５図における多重化装置５へ供給
される。第１図において第６図（ａ）と同一の番号を付
与された機能ブロックは、第６図（ａ）と同一の機能を
有する。第６図（ａ）との相違点は重み付け回路12、第
２の補間回路15、第２の適応ビット割当て回路14、分布
計算回路10、判定回路11、セレクタ13を有する点にあ
る。
前記逆量子化回路45の出力である逆量子化信号は補間
回路46、及び重み付け回路12への入力信号となる。前記
補間回路46の出力である補間信号は、適応ビット割当て
回路47において前記補間信号のパワーに応じて適応的に
量子化ビットが割当てられる。重み付け回路12は前記逆
量子化信号に予め定められた重み付けを施した後、適応
ビット割当て回路14へ供給する。重み付け回路12におい
て用いられる重み付け係数は、目的に応じて適当な値を
設定することができる。例えば各変換係数が周波数領域
のスペクトラムとなる場合は、人間の聴覚の特性に対応
して設定することが考えられる。
回路46、及び重み付け回路12への入力信号となる。前記
補間回路46の出力である補間信号は、適応ビット割当て
回路47において前記補間信号のパワーに応じて適応的に
量子化ビットが割当てられる。重み付け回路12は前記逆
量子化信号に予め定められた重み付けを施した後、適応
ビット割当て回路14へ供給する。重み付け回路12におい
て用いられる重み付け係数は、目的に応じて適当な値を
設定することができる。例えば各変換係数が周波数領域
のスペクトラムとなる場合は、人間の聴覚の特性に対応
して設定することが考えられる。
適応ビット割当て回路14、及び47の出力は共にセレク
タ13へ供給される。ここで、適応ビット割当て回路14、
47は同一の動作をする。前記適応ビット割当て回路47の
出力は分布計算回路10へ供給される。分布計算回路10で
は、後に詳述する方法によって割当てられたビット数の
分布を計算し、結果を判定回路11へ供給する。判定回路
11では前記分布計算回路10の出力結果と予め設定された
閾値と比較し、前記分布計算回路の計算結果が閾値で決
定される範囲内である場合は１、範囲外である場合は０
を制御信号として出力する。判定回路11において用いる
閾値は、実験により任意の値を設定することができる。
セレクタ13は前記判定回路からの制御信号を受けて、制
御信号が０の場合は前記適応ビット割当て回路47の出力
を、１の場合は前記適応ビット割当て回路14の出力を選
択して出力端子48へ供給する。
タ13へ供給される。ここで、適応ビット割当て回路14、
47は同一の動作をする。前記適応ビット割当て回路47の
出力は分布計算回路10へ供給される。分布計算回路10で
は、後に詳述する方法によって割当てられたビット数の
分布を計算し、結果を判定回路11へ供給する。判定回路
11では前記分布計算回路10の出力結果と予め設定された
閾値と比較し、前記分布計算回路の計算結果が閾値で決
定される範囲内である場合は１、範囲外である場合は０
を制御信号として出力する。判定回路11において用いる
閾値は、実験により任意の値を設定することができる。
セレクタ13は前記判定回路からの制御信号を受けて、制
御信号が０の場合は前記適応ビット割当て回路47の出力
を、１の場合は前記適応ビット割当て回路14の出力を選
択して出力端子48へ供給する。
本方式の他の実施例を第２図に示す。第１図と同一の
番号を付与された機能ブロックは、第１図と同一の機能
を有する。第１図と異なる点は、前記逆量子化回路45の
出力である逆量子化信号を前記分布計算回路10の入力信
号としている点である。前記逆量子化信号のパワーの分
布は、適応ビット割当て回路47においてなされる割当て
ビット数の分布を近似するため、前記逆量子化信号を分
布計算回路10への入力とし、前記逆量子化信号のパワー
の分布を計算し判定に用いることができる。このとき、
分布計算回路10の入力信号は間引かれた信号であるた
め、分布を計算する際の演算量が少なくなる。その他判
定回路11、セレクタ13の動作は先の実施例と同様であ
る。
番号を付与された機能ブロックは、第１図と同一の機能
を有する。第１図と異なる点は、前記逆量子化回路45の
出力である逆量子化信号を前記分布計算回路10の入力信
号としている点である。前記逆量子化信号のパワーの分
布は、適応ビット割当て回路47においてなされる割当て
ビット数の分布を近似するため、前記逆量子化信号を分
布計算回路10への入力とし、前記逆量子化信号のパワー
の分布を計算し判定に用いることができる。このとき、
分布計算回路10の入力信号は間引かれた信号であるた
め、分布を計算する際の演算量が少なくなる。その他判
定回路11、セレクタ13の動作は先の実施例と同様であ
る。
また、上記の２つの実施例において、間引き／量子化
／逆量子化／補間という操作は省略することも出来る。
この場合、第１図に対応する実施例を第３図、第２図に
対応する実施例を第４図に示す。第３図、第４図におい
て、出力端子44から出力される信号は入力端子41から供
給される信号に等しく、入力端子41へ至る以前に、第５
図における多重化装置５へ供給される。第１図、第２図
と第３図、第４図との相違点は、間引き回路42、量子化
回路43、逆量子化回路45、補間回路46が削除され、入力
端子41から供給される信号が直接適応ビット割当て回路
47、及び重み付け回路12へ供給される点と、補間回路15
が削除され、重み付け回路12の出力が適応ビット割当て
回路14へ供給される点である。
／逆量子化／補間という操作は省略することも出来る。
この場合、第１図に対応する実施例を第３図、第２図に
対応する実施例を第４図に示す。第３図、第４図におい
て、出力端子44から出力される信号は入力端子41から供
給される信号に等しく、入力端子41へ至る以前に、第５
図における多重化装置５へ供給される。第１図、第２図
と第３図、第４図との相違点は、間引き回路42、量子化
回路43、逆量子化回路45、補間回路46が削除され、入力
端子41から供給される信号が直接適応ビット割当て回路
47、及び重み付け回路12へ供給される点と、補間回路15
が削除され、重み付け回路12の出力が適応ビット割当て
回路14へ供給される点である。
次に、分布計算回路10において回路への入力信号（実
施例では適応割当てビット数、またはは逆量子化信号に
相当）の分布を計算する方法について述べる。まず、入
力信号の分布を表す値として分散を用いる例について説
明する。分散δは次式に従って計算される。
施例では適応割当てビット数、またはは逆量子化信号に
相当）の分布を計算する方法について述べる。まず、入
力信号の分布を表す値として分散を用いる例について説
明する。分散δは次式に従って計算される。
ここで、xiはｉ番目の入力信号、はＮ個の入力信号
の平均値を表す。分散は、小さいほど入力信号が均一な
値であることを示すため、判定回路において予め設定さ
れた閾値と比較することにより、均一なビット割当てが
なされる場合を判定することができる。
の平均値を表す。分散は、小さいほど入力信号が均一な
値であることを示すため、判定回路において予め設定さ
れた閾値と比較することにより、均一なビット割当てが
なされる場合を判定することができる。
また、分布を表す値として、次式で表される値αを用
いることもできる。
いることもできる。
（３）式において、（）内は各入力信号を正規化した
値の乗算になっている。よって、各入力信号が均一のと
きに（）内の値は１に近付くためαは０に近付き、一部
に集中しているときは（）内の値は０に近付くためαは
−∞に近付く。このため、判定回路において適当な閾値
を設定して比較する事により、分布を判定する事が可能
である。
値の乗算になっている。よって、各入力信号が均一のと
きに（）内の値は１に近付くためαは０に近付き、一部
に集中しているときは（）内の値は０に近付くためαは
−∞に近付く。このため、判定回路において適当な閾値
を設定して比較する事により、分布を判定する事が可能
である。
また、分布を表わす値として、最大値と最小値との差
Δを用いることもできる。Δは（４）式で定義される、
（４）式においてmax｛ｘ｝はＮ個の入力信号の最大値
を、min｛ｘ｝はＮ個の入力信号の最小値を表わす。
Δを用いることもできる。Δは（４）式で定義される、
（４）式においてmax｛ｘ｝はＮ個の入力信号の最大値
を、min｛ｘ｝はＮ個の入力信号の最小値を表わす。
Δ＝max｛ｘ｝−min｛ｘ｝ ……（４） 前記Δは、小さいほど入力信号が均一な値であること
を示すため、判定回路において予め設定された閾値と比
較することにより、均一なビット割当てがなされる場合
を判定することができる。
を示すため、判定回路において予め設定された閾値と比
較することにより、均一なビット割当てがなされる場合
を判定することができる。
（発明の効果） 以上詳細に述べたように、本発明によれば各変換係数
のパワーが均一に分布し、各変換係数に割当てられる量
子化ビット数が不十分になる場合には、重要な情報を持
つ信号に多くのビット数が割当てられるように各変換係
数に予め設定した重み付けを行なった後、適応的に量子
化ビット数を割当てることによって、量子化ビット数を
有効に活用し良好な品質を得ることができる適応ビット
割当て方法、及び装置を提供することが出来る。
のパワーが均一に分布し、各変換係数に割当てられる量
子化ビット数が不十分になる場合には、重要な情報を持
つ信号に多くのビット数が割当てられるように各変換係
数に予め設定した重み付けを行なった後、適応的に量子
化ビット数を割当てることによって、量子化ビット数を
有効に活用し良好な品質を得ることができる適応ビット
割当て方法、及び装置を提供することが出来る。
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、第３図は
本発明の第３の実施例を示すブロック図、第４図は本発
明の第４の実施例を示すブロック図、第５図は従来例を
示すブロック図、第６図（ａ），（ｂ）は第５図のビッ
ト配分回路Ｉ及びビット配分回路IIの詳細を示す図。 図において、41は入力端子、42は間引き回路、43は量子
化回路、45は逆量子化回路、15、46は補間回路、14、47
は適応ビット割当て回路、44、48は出力端子、10は分布
計算回路、11は判定回路、12は重み付け回路、13はセレ
クタをそれぞれ示す。
図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、第３図は
本発明の第３の実施例を示すブロック図、第４図は本発
明の第４の実施例を示すブロック図、第５図は従来例を
示すブロック図、第６図（ａ），（ｂ）は第５図のビッ
ト配分回路Ｉ及びビット配分回路IIの詳細を示す図。 図において、41は入力端子、42は間引き回路、43は量子
化回路、45は逆量子化回路、15、46は補間回路、14、47
は適応ビット割当て回路、44、48は出力端子、10は分布
計算回路、11は判定回路、12は重み付け回路、13はセレ
クタをそれぞれ示す。
Claims (10)
- 【請求項１】線形変換を施した後に得られる変換係数を
量子化する際に、前記変換係数を間引いた後に、量子
化、逆量子化を行って得られる逆量子化信号を入力と
し、前記逆量子化信号を補間して得られる第１の補間信
号に対して前記第１の補間信号のパワーに応じて適応的
に割り当てたビットと、前記逆量子化信号に予め設定さ
れた重み付けを行った後に補間して得られる第２の補間
信号に対して前記第２の補間信号のパワーに応じて適応
的に割り当てた量子化ビットとのいずれかを、前記第１
の補間信号に割り当てられたビット数の分布により選択
して用いることを特徴とする適応ビット割り当て方法。 - 【請求項２】線形変換を施した後に得られる変換係数を
量子化する際に、前記変換係数を間引いた後に、量子
化、逆量子化を行って得られる逆量子化信号を入力と
し、前記逆量子化信号を補間して得られる第１の補間信
号に対して前記第１の補間信号のパワーに応じて適応的
に割り当てたビットと、前記逆量子化信号に予め設定さ
れた重み付けを行った後に補間して得られる第２の補間
信号に対して前記第２の補間信号のパワーに応じて適応
的に割り当てた量子化ビットとのいずれかを、前記逆量
子化信号のパワーの分布により選択して用いることを特
徴とする適応ビット割り当て方法。 - 【請求項３】前記分布を、分散値を用いて計算すること
を特徴とする、請求項１又は２記載の適応ビット割り当
て方法。 - 【請求項４】前記分布を、前記分布を計算する対象とな
る信号を正規化して得られるすべての正規化信号を掛け
合わせた値の、底を２とする対数値を用いて計算するこ
とを特徴とする、請求項１又は２記載の適応ビット割り
当て方法。 - 【請求項５】前記分布を、前記分布を計算する対象とな
る信号のうちの最大値と最小値との差を用いて計算する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の適応ビット割
り当て方法。 - 【請求項６】線形変換を施した結果得られる変換係数を
量子化する際に、各変換係数を間引く間引き回路と、前
記間引き回路の出力を量子化する量子化回路と、前記量
子化回路との出力信号を逆量子化する逆量子化回路と、
前記逆量子化回路の出力である逆量子化信号を補間する
第１の補間回路と、前記第１の補間回路の出力である第
１の補間信号を受けて、各々の前記第１の補間信号のパ
ワーに応じて適応的に量子化ビットを割り当てる第１の
適応ビット割り当て回路と、前記逆量子化信号を入力と
して前記逆量子化信号に予め設定された重み付けを行う
重み付け回路と、前記重み付け回路の出力を受けて補間
を行う第２の補間回路と、前記第２の補間回路の出力で
ある前記第２の補間信号のパワーに応じて適応的にビッ
トを割り当てる第２の適応ビット割り当て回路と、前記
第１の適応ビット割り当て回路の出力である前記第１の
補間信号へ割り当てられたビット数を入力として、割り
当てビット数の分布を計算する分布計算回路と、前記分
布計算回路の計算結果と予め設定された閾値とを比較し
て、前記分布計算回路の計算結果が閾値で決定される範
囲内である場合は各逆量子化信号に重み付けを施し、範
囲外である場合は重み付けを施さないことを判定する判
定回路と、前記判定回路からの制御信号によって、重み
付けを施さない場合は前記第１の適応ビット割り当て回
路の出力を、重み付けを施す場合は前記第２の適応ビッ
ト割り当て回路の出力を選択して出力端子へ供給するセ
レクタとを少なくとも具備することを特徴とする適応ビ
ット割り当て装置。 - 【請求項７】線形変換を施した結果得られる変換係数を
量子化する際に、各変換係数を間引く間引き回路と、前
記間引き回路の出力を量子化する量子化回路と、前記量
子化回路の出力信号を逆量子化する逆量子化回路と、前
記逆量子化回路の出力である逆量子化信号を補間する第
１の補間回路と、前記第１の補間回路の出力である第１
の補間信号を受けて、各々の前記第１の補間信号のパワ
ーに応じて適応的に量子化ビットを割り当てる第１の適
応ビット割り当て回路と、前記逆量子化信号を入力とし
て前記逆量子化信号に予め設定された重み付けを行う重
み付け回路と、前記重み付け回路の出力を受けて補間を
行う第２の補間回路と、前記第２の補間回路の出力であ
る前記第２の補間信号のパワーに応じて適応的にビット
を割り当てる第２の適応ビット割り当て回路と、前記逆
量子化信号を入力として、前記逆量子化信号のパワーの
分布を計算する分布計算回路と、前記分布計算回路の計
算結果と予め設定された閾値とを比較して、前記分布計
算回路の計算結果が閾値で決定される範囲内である場合
は各逆量子化信号に重み付けを施し、範囲外である場合
は重み付けを施さないことを判定する判定回路と、前記
判定回路からの制御信号によって、重み付けを施さない
場合は前記第１の適応ビット割り当て回路の出力を、重
み付けを施す場合は前記第２の適応ビット割り当て回路
の出力を選択して出力端子へ供給するセレクタを少なく
とも具備することを特徴とする適応ビット割り当て装
置。 - 【請求項８】前記分布計算回路は、入力信号の分散を計
算する分散計算回路によって実現することを特徴とす
る、請求項６又は７記載の適応ビット割り当て装置。 - 【請求項９】前記分布計算回路は、入力信号を正規化す
る正規化回路、正規化回路の出力を掛け合わせる乗算回
路と、乗算回路の出力の２を底とする対数を計算する対
数演算回路によって実現することを特徴とする、請求項
６又は７記載の適応ビット割り当て装置。 - 【請求項１０】前記分布計算回路は、入力信号の最大値
を求める最大値検出回路と、前記入力信号の最小値を求
める最小値検出回路と、前記最大値と前記最小値との差
を求める減算回路によって実現することを特徴とする、
請求項６又は７記載の適応ビット割り当て装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2186347A JP2841765B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 適応ビット割当て方法及び装置 |
| US07/728,679 US5263088A (en) | 1990-07-13 | 1991-07-12 | Adaptive bit assignment transform coding according to power distribution of transform coefficients |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2186347A JP2841765B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 適応ビット割当て方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0474018A JPH0474018A (ja) | 1992-03-09 |
| JP2841765B2 true JP2841765B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16186766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2186347A Expired - Lifetime JP2841765B2 (ja) | 1990-07-13 | 1990-07-13 | 適応ビット割当て方法及び装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5263088A (ja) |
| JP (1) | JP2841765B2 (ja) |
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| KR100287494B1 (ko) * | 1993-06-30 | 2001-04-16 | 이데이 노부유끼 | 디지탈신호의부호화방법및장치,복호화방법및장치와부호화시킨신호의기록매체 |
| DE19638997B4 (de) * | 1995-09-22 | 2009-12-10 | Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon | Digitales Toncodierungsverfahren und digitale Toncodierungsvorrichtung |
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| JP4744991B2 (ja) * | 2005-09-06 | 2011-08-10 | 株式会社ディーアンドエムホールディングス | オーディオ信号出力装置 |
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| US8711925B2 (en) | 2006-05-05 | 2014-04-29 | Microsoft Corporation | Flexible quantization |
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| US8189933B2 (en) | 2008-03-31 | 2012-05-29 | Microsoft Corporation | Classifying and controlling encoding quality for textured, dark smooth and smooth video content |
| US8897359B2 (en) | 2008-06-03 | 2014-11-25 | Microsoft Corporation | Adaptive quantization for enhancement layer video coding |
| TWI433542B (zh) * | 2009-05-25 | 2014-04-01 | Mstar Semiconductor Inc | 反量化處理方法與裝置 |
| KR101757341B1 (ko) | 2013-01-29 | 2017-07-14 | 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에.베. | 저-복잡도 음조-적응 오디오 신호 양자화 |
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| US4535472A (en) * | 1982-11-05 | 1985-08-13 | At&T Bell Laboratories | Adaptive bit allocator |
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1990
- 1990-07-13 JP JP2186347A patent/JP2841765B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-07-12 US US07/728,679 patent/US5263088A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5263088A (en) | 1993-11-16 |
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