JPH01240032A - Adaptive kl transformation encoding system and its decoding system - Google Patents

Adaptive kl transformation encoding system and its decoding system

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Publication number
JPH01240032A
JPH01240032A JP63065679A JP6567988A JPH01240032A JP H01240032 A JPH01240032 A JP H01240032A JP 63065679 A JP63065679 A JP 63065679A JP 6567988 A JP6567988 A JP 6567988A JP H01240032 A JPH01240032 A JP H01240032A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transformation matrix
transformation
encoding
transform
optimal
Prior art date
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Pending
Application number
JP63065679A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Akamine
政巳 赤嶺
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH01240032A publication Critical patent/JPH01240032A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce the number of information to transmit and to improve an encoding characteristic by providing a KL transformation matrix code book, a proper value table, self correlation coefficient table and an optimum bit distribution table in an encoding part and providing the optimum bit distribution table, transformation coefficient code book and a KL inverse transformation matrix code book in a decoding part. CONSTITUTION:An optimum representative transformation matrix searching device 10 finds out a representative transformation matrix to give 8 minimum distortion among inputted distortions out of a transformation matrix code book 6 and outputs its number. The number of said optimum representative transformation matrix is encoded by an encoder 12 and sent out to the decoding part through a multiplexer 13 together with the output of a quantizer 4. The optimum representative transformation matrix is obtained out of a KL inverse transformation matrix code book 28 at a table reference part 24 based on the number of the optimum representative matrixes decoded by the decoder. A KL inverse transformation is executed to a KL transformation coefficient decoded at a vector multiplier 25 with the use of the optimum representative transformation matrix and a reproduction signal is obtained. Thus, an information quantity to be transmitted is reduced, the encoding characteristic is improved and an operation quantity can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、音声信号や画像信号を効率的に符号化する
ための適応KL変換符号化方式及びその復号化方式に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an adaptive KL transform encoding method and its decoding method for efficiently encoding audio signals and image signals.

(従来の技術) KL変換は、DFTやDCT等の各種の直交変換の中で
符号化に伴なう平均2乗誤差が最小となる有効な方法と
して知られている。しかし、KL変換を直交変換符号化
に適用しようとする場合には、ベクトル化された入力信
号が入力されるたびに自己相関行列を求め、その固有ベ
クトルを計算するとともに固有ベクトルから作成される
変換行列を符号化しなければならず、演算量を伝送すべ
き情報量が著しく増大する問題があった。
(Prior Art) KL transform is known as an effective method that minimizes the mean square error associated with encoding among various orthogonal transforms such as DFT and DCT. However, when applying KL transform to orthogonal transform encoding, an autocorrelation matrix is obtained every time a vectorized input signal is input, its eigenvector is calculated, and the transformation matrix created from the eigenvector is calculated. There was a problem in that the amount of information that had to be encoded and the amount of calculation to be transmitted increased significantly.

入力ベクトルの次数をNとすれば、固有ベクトルの計算
に必要な乗算回数は、効率的な方法として知られるH 
ouseholder −Q R−逆反復解法を用いた
場合でも、Householder変換に−コーN3+
ユN2゜QR反復に9N2.逆反復にION”、固有ベ
クトルの変換にN 3  N 2.計1−2−N゛+1
9.5N′となる。
If the order of the input vector is N, the number of multiplications required to calculate the eigenvector is H, which is known as an efficient method.
householder -Q R- Even when using the reverse iterative solution method, -KoN3+ is required for Householder transformation.
Yu N2° QR repetition to 9N2. ION” for inverse iteration, N 3 N 2 for eigenvector transformation. Total 1-2-N゛+1
It becomes 9.5N'.

ただし、QR反復と逆反復の反復回数は入力信号に依存
するので、その乗算回数は正確なものではなく経験に基
づくものである(公知文献1:に、J。
However, since the number of repetitions of QR repetition and inverse repetition depends on the input signal, the number of multiplications is not exact but is based on experience (see Publication 1: J.

B athe、 E 、 L 、 Wi13ON著、菊
池文雄訳、有限要素法の数値計算、科学技術出版社参照
)。
B athe, E. L., Wi13ON, translated by Fumio Kikuchi, Numerical Calculation of the Finite Element Method, Science and Technology Publishing).

直交変換符号化では、次数Nは通常百以上にとられるこ
とか多く、仮にN=128とした場合でも固有ベクトル
の計算に要する乗算回数は3,814,741回と膨大
なものになる。また、変換行列はNXNとなり伝送すべ
き情報量が増大する。
In orthogonal transform coding, the order N is often set to 100 or more, and even if N=128, the number of multiplications required to calculate the eigenvectors would be as large as 3,814,741 times. Furthermore, the transformation matrix becomes NXN, increasing the amount of information to be transmitted.

そこで、伝送情報量を減らすために、変換行列の代りに
予測モデルのパラメータを符号化し、復号化部でそのパ
ラメータから自己相関行列を推定し、変換行列を求める
方式が提案されている(公知文献2;特開昭62−53
026.  適応直交変換符号化方式とその装置i!f
)。
Therefore, in order to reduce the amount of transmitted information, a method has been proposed in which the parameters of a prediction model are encoded instead of the transformation matrix, and the decoding section estimates an autocorrelation matrix from the parameters to obtain the transformation matrix (known literature 2; JP-A-62-53
026. Adaptive orthogonal transform coding method and its device i! f
).

第3図はこの文献に記載された方式の原理図を示すもの
である。第3図において自己相関係数推定器31は、具
体的には全極型の予測モデルのパラメータをD urb
in法で求め、得られたパラメータから次の再帰式によ
り自己相関係数r(k)を推定するものである。
FIG. 3 shows a diagram of the principle of the method described in this document. Specifically, in FIG. 3, the autocorrelation coefficient estimator 31 calculates the parameters of the all-pole prediction model by
The autocorrelation coefficient r(k) is estimated using the following recursive formula from the parameters obtained using the in method.

ここで、aitkLはそれぞれ予測モデルのαパラメー
タ、にパラメータであり、pは次数である。
Here, aitkL is the α parameter and the parameter of the prediction model, respectively, and p is the order.

なお、第3図において符号化部30は自己相関係数推定
器31.固有値展開計算器32、係数系列計算器33.
符号器34,35、マルチプレクサ36によって構成さ
れる。復号化部40は・デマルチプレクサ41゜復号器
42.43、自己相関係数計算器44、固有値展開計算
器45、再生信号発生器46によって構成される。なお
、37.47は入力端子、38.48は出力端子を示し
ている。
Note that in FIG. 3, the encoding unit 30 includes an autocorrelation coefficient estimator 31. Eigenvalue expansion calculator 32, coefficient sequence calculator 33.
It is composed of encoders 34 and 35 and a multiplexer 36. The decoding unit 40 is composed of a demultiplexer 41, decoders 42, 43, an autocorrelation coefficient calculator 44, an eigenvalue expansion calculator 45, and a reproduction signal generator 46. Note that 37.47 indicates an input terminal, and 38.48 indicates an output terminal.

(発明が解決しようとする課題) 第3図に示した従来の方式において、自己相関係数r 
(k)はp個までしか予測モデルのパラメータから正確
に計算されず、N−p個は推定誤差を含むものとなる。
(Problem to be solved by the invention) In the conventional method shown in FIG. 3, the autocorrelation coefficient r
(k) can be accurately calculated from only up to p parameters of the prediction model, and N−p parameters include estimation errors.

そして、推定された自己相関係数からKL変換行列を求
める際、推定誤差については何ら考慮されていない。
When calculating the KL transformation matrix from the estimated autocorrelation coefficients, no consideration is given to estimation errors.

このため、従来の方式では入力信号に対して必ずしも最
適な変換が行なわれているとは限らない。
For this reason, conventional methods do not necessarily perform optimal conversion on input signals.

そこで、自己相関係数の推定誤差は小さくしようとする
と1次数pttNに近ずけなければならず、その場合に
は伝送すべき情報量が増大し符号化効率が悪くなる問題
があった。
Therefore, in order to reduce the estimation error of the autocorrelation coefficient, it has to approach the first order pttN, and in that case, there is a problem that the amount of information to be transmitted increases and the encoding efficiency deteriorates.

また、従来の方式では第3図からも分るように符号化部
30と復号化部40の両方で固有値展開すなわち固有ベ
クトルの計算が必要であり、演算量が膨大になるという
問題があった。
Furthermore, as can be seen from FIG. 3, the conventional method requires eigenvalue expansion, that is, calculation of eigenvectors, in both the encoding section 30 and the decoding section 40, resulting in a problem that the amount of calculation becomes enormous.

前述したように、固有ベクトルを求めるのに必要な乗算
回数は であり、 またD urbin法によりp個の予測モデ
ルのパラメータを求めるのに要する乗算回数はp”+ 
3 p + 1 予測モデルのパラメータから全ての自己相関係数を求め
るのに要する乗算回数は −(P+1)+p(N+p) で表わすことができる。
As mentioned above, the number of multiplications required to obtain the eigenvector is , and the number of multiplications required to obtain the parameters of p prediction models using the Durbin method is p''+
3 p + 1 The number of multiplications required to obtain all the autocorrelation coefficients from the parameters of the prediction model can be expressed as -(P+1)+p(N+p).

結局、従来の方法において変換行列を求めるのに要する
乗算回数は 1−N+19.5N2+−2−P2+(N
+丁)P+1と、膨大になる。
In the end, the number of multiplications required to obtain the transformation matrix in the conventional method is 1-N+19.5N2+-2-P2+(N
+ ding) P+1, which is huge.

この発明は上記の問題点を解決するためになされたもの
で、伝送すべき情報量を低減して符号化特性を向上する
とともに演算量を減少してハードウェア規模を低減する
ことのできる符号化方式を提供することを目的とする。
This invention was made to solve the above problems, and is an encoding method that reduces the amount of information to be transmitted, improves encoding characteristics, and reduces the amount of calculations to reduce the hardware scale. The purpose is to provide a method.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、この発明において符号化部は
LBGアルゴリズム等により予め作成されたKL変換行
列コードブックと、このKL変換行列コードブックに対
応して定まる固有値テーブルと、自己相関係数テーブル
と、最適ビット配分テーブルと、入力信号の自己相関係
数を求める手段を有し、入力信号の自己相関係数、前記
KL変換行列コードブック内の1つの代表変換行列と、
この代表変換行列に対応した前記固有値テーブル内の固
有値と、前記自己相関係数テーブル内自己相関係数から
入力信号を前記代表変換行列で変換した場合の歪を計算
し、この歪が最小となる最適代表変換行列を探索する。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the present invention, the encoding unit includes a KL transformation matrix codebook created in advance by an LBG algorithm, etc., and eigenvalues determined corresponding to this KL transformation matrix codebook. a table, an autocorrelation coefficient table, an optimal bit allocation table, and means for determining an autocorrelation coefficient of an input signal, the autocorrelation coefficient of the input signal, one representative transformation in the KL transformation matrix codebook; A queue and
The distortion when the input signal is transformed by the representative transformation matrix is calculated from the eigenvalues in the eigenvalue table corresponding to this representative transformation matrix and the autocorrelation coefficient in the autocorrelation coefficient table, and this distortion is minimized. Search for the optimal representative transformation matrix.

入力信号は、見い出された最適代表変換行列でKL変換
が施され、得られた変換係数が最適ビット配分のもとで
符号化されるとともに、この最適代表変換行列の番号が
符号化され復号化部へ伝送される。
The input signal is subjected to KL transformation using the found optimal representative transformation matrix, the obtained transformation coefficients are encoded under optimal bit allocation, and the number of this optimal representative transformation matrix is encoded and decoded. transmitted to the department.

一方、復号化部では符号化部と共通のKL変換行列コー
ドブックと、最適ビット配分テーブルを有し、伝送され
最適変換行列の番号を基に前記KL変換行列コードブッ
クの中から最適代表変換行列を求め、この最適代表変換
行列を用いて復号化されたKL変換係数にKL逆変換を
施し再生信号を得るものである。
On the other hand, the decoding unit has a KL transformation matrix codebook and an optimal bit allocation table common to the encoding unit, and selects an optimal representative transformation matrix from the KL transformation matrix codebook based on the number of the transmitted optimal transformation matrix. is obtained, and the KL inverse transform is performed on the decoded KL transform coefficients using this optimal representative transform matrix to obtain a reproduced signal.

(作用) 入力信号ベクトルをλ、その自己相関係数をr(k)、
k”O+1+”’tN  It自己相関行列を1Rxx
とすると、RxXは である。ただし、Nは入力信号ベクトルXの次数である
(Effect) Let the input signal vector be λ, its autocorrelation coefficient be r(k),
k"O+1+"'tN It autocorrelation matrix 1Rxx
Then, RxX is. However, N is the order of the input signal vector X.

自己相関行列IRxxの固有値をλj、固有ベクトルを
’ t +  j=Og 1 eす、N−1とすると、
KL変換行列Aはγ1を行ベクトルとする行列として得
られる。
Assuming that the eigenvalue of the autocorrelation matrix IRxx is λj, and the eigenvector is ' t + j=Og 1 e, N-1,
The KL transformation matrix A is obtained as a matrix with γ1 as a row vector.

A= (yo+ txt ”’vN−t)tQDこのこ
とは、IRxxの固有値展開 Rxx:Iu1DLIt lu = (’uo+ 11x+ ””UN−1)  
      (5)iD==diag (λ。、λ1.
・・・λ。−0〕に基づいている。
A= (yo+ txt ”'vN-t)tQD This means that the eigenvalue expansion of IRxx Rxx: Iu1DLIt lu = ('uo+ 11x+ ””UN-1)
(5) iD==diag (λ., λ1.
...λ. -0].

式■の変換行列を用いて、入力ベクトルにKL変換を施
し、変換により得られたKL変換係数をθky k=o
、i、・・・、N−1とすれば、6=A、x =〔θ。、θ1.・・・θN−1)        (
6)である。Okをλ1で定まる最適ビット配分のもと
で量子化を行なった場合、符号化、復号化に伴う平均2
乗誤差σ2は次式のように表される。(公知文献3 :
 N、S、Jayant、 Peter No11.D
IG I TALC:0DING OF WAVEFO
RMS、’ PRENTiCE−HALL参照) ただし、 E*は量子化器の性能を表すパラメータであ
り、Rは量子化器の平均ビット数である。
Using the transformation matrix of formula (■), perform KL transformation on the input vector, and use the KL transformation coefficient obtained by the transformation as θky k=o
, i, ..., N-1, then 6=A, x = [θ. , θ1. ...θN-1) (
6). When Ok is quantized under the optimal bit allocation determined by λ1, the average 2 due to encoding and decoding
The multiplicative error σ2 is expressed as follows. (Publicly known document 3:
N, S, Jayant, Peter No11. D
IG I TALC:0 DING OF WAVEFO
RMS, 'PRENTiCE-HALL) where E* is a parameter representing the performance of the quantizer, and R is the average number of bits of the quantizer.

またσ。′、jは変換係数θjの分散であり、弓j= 
:Ro、 (jtj)         (s)= λ
j ここで、IRa aはKL変換係数の自己相関行列であ
る。1Rooは fRθo = AIRxxAt(9) で表わされる。
Also σ. ′, j are the variances of the transformation coefficients θj, and the bow j=
:Ro, (jtj) (s)=λ
j where IRa a is the autocorrelation matrix of the KL transform coefficients. 1Roo is expressed as fRθo=AIRxxAt(9).

次に別の入力ベクトルを1.これに対応する自己相関行
列、KL変換行列をそれぞれIRxxyAと・・・、N
−1とおくと、入力ベクトルXをAで直交変換し、変換
係数を最適ビット配分のもとで量子化した場合、符号化
、復号化に伴う平均2乗誤差σ2は式■から次式のよう
に表される。
Next, add another input vector to 1. The corresponding autocorrelation matrix and KL transformation matrix are IRxxyA and..., N
-1, if the input vector It is expressed as follows.

ただし cr5j= IRB B (jr j )      
   (12)ここで、 Δ1Rxx = 1Rxx −1′Rxx      
    (13)とおくと この式の右辺第1項は、Aが(Rxxの固有ベクトルを
行ベクトルとする直交行列であることがら。
However, cr5j= IRB B (jr j )
(12) Here, Δ1Rxx = 1Rxx −1'Rxx
(13), the first term on the right side of this equation is that A is an orthogonal matrix whose row vectors are the eigenvectors of (Rxx).

固有値λlを対角要素とする対角行列となる。すなわち また、右辺第2項をΔRとおくと、その対角要素ΔRL
lは次式のように表わされる。
This becomes a diagonal matrix with the eigenvalues λl as diagonal elements. In other words, if the second term on the right side is ΔR, its diagonal element ΔRL
l is expressed as follows.

したがって、平均2乗誤差σ2を与える式(10)は、
式(12) 、 (14)、 (15) 、 (16)
を用いて次のように表わされる。
Therefore, equation (10) giving the mean square error σ2 is:
Equations (12), (14), (15), (16)
It is expressed as follows using .

σ”=i”、2−δR〔π(λj+ΔRJJ))   
(17)Ja。
σ”=i”, 2−δR[π(λj+ΔRJJ))
(17) Ja.

この式を次のように変形する。This formula is transformed as follows.

σ2=ε:2−δR〔πλJ(1+ΔRjj/λJ))
−a ・・・・・・(18) ただし、c =Qn(i ”、 2−”)またλj)Δ
RJjなので ・・・・・・(19) 上式において、Cは変換行列Aに存在しない定数である
ので、入力ベクトルXを変換行列Aの代りにAで直交変
換した場合の歪尺度として次のd(八、A)を定義する
σ2=ε:2−δR[πλJ(1+ΔRjj/λJ))
-a ......(18) However, c = Qn (i '', 2-'') and λj) Δ
Since RJj... (19) In the above equation, C is a constant that does not exist in the transformation matrix A, so the following distortion measure is used when the input vector X is orthogonally transformed by A instead of the transformation matrix A. Define d(8, A).

j:口j+a。j: mouth j+a.

d (A、A)>Oであるので、d(八、A)が小さけ
れば平均2乗誤差σ2も小さくなる。
Since d (A, A)>O, if d (8, A) is small, the mean square error σ2 will also be small.

したがって、式(20)の歪尺度のもとでLBGアルゴ
リズム等により、多数のトレーニング信号から予めKL
変換行列コードブックとこれに対応する固有値テーブル
と自己相関係数テーブルを作成しておけば、入力信号の
自己相関係数r(j)、KL変換行列コードブック内の
1つの代表変換行列、Aとこれに対応した固有値テーブ
ル内の固有値λj。
Therefore, using the LBG algorithm or the like under the distortion scale of equation (20), KL is calculated in advance from a large number of training signals.
By creating a transformation matrix codebook and its corresponding eigenvalue table and autocorrelation coefficient table, the autocorrelation coefficient r(j) of the input signal, one representative transformation matrix in the KL transformation matrix codebook, A and the corresponding eigenvalue λj in the eigenvalue table.

自己相関係数r (j)から式(20)を用いて入力信
号を代表変換行列で直交変換した場合の歪を計算するこ
とができる。この歪が最小となる最適代表変換行列を変
換行列コードブックの中から見い出し、その番号で入力
信号により定まるKL変換行列を表現する。
The distortion when the input signal is orthogonally transformed using the representative transformation matrix can be calculated from the autocorrelation coefficient r (j) using equation (20). The optimal representative transformation matrix that minimizes this distortion is found from the transformation matrix codebook, and the KL transformation matrix determined by the input signal is expressed by that number.

この発明の方式は、KL変換行列をベクトル量子化によ
り符号化する具体的手段を提供するものである。ベクト
ル量子化は、Rate −DistortionT h
eoryに基づく情報理論限界に近ずく方法として知ら
れ、この発明の方式では、KL変換行列のベクトル量子
化の際の歪尺度として符号化、復号化に伴う平均2乗誤
差に直接対応した歪を用いている。これにより、この発
明の方式は、従来の方式より歪−ビットレート特性を向
上することがでは予め計算しておくことができるので、
符号化の際には式(16)のΔRjJのみを計算すれば
よい。
The method of this invention provides a concrete means for encoding a KL transformation matrix by vector quantization. Vector quantization is Rate −DistortionTh
The method of this invention is known as a method that approaches the information theory limit based on Eory, and the method of this invention uses distortion that directly corresponds to the mean squared error accompanying encoding and decoding as a distortion measure during vector quantization of the KL transformation matrix. I am using it. As a result, the method of the present invention can be calculated in advance to improve the distortion-bit rate characteristics compared to the conventional method.
At the time of encoding, only ΔRjJ in equation (16) needs to be calculated.

このようにこの発明の方式では、符号化、復号化におい
て固有ベクトルの計算を行う必要がないので、計算量を
著しく低減することができる。
As described above, in the method of the present invention, there is no need to calculate eigenvectors during encoding and decoding, so the amount of calculation can be significantly reduced.

(実施例) 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。(Example) Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図はこの実施例の符号化部の構成を示すものである
。第1図において、2は入力信号をベクトル化するため
のバッファである。また、6は多数のトレーニング入力
信号に対しクラスタリングとLBGアルゴリズムを適用
し予め作成された変換行列コードブック、7および8は
それぞれ変換行列コードブック6に対応して予め作成さ
れた固有値テーブルおよび自己相関係数テーブルである
FIG. 1 shows the configuration of the encoding section of this embodiment. In FIG. 1, 2 is a buffer for vectorizing an input signal. In addition, 6 is a transformation matrix codebook created in advance by applying clustering and LBG algorithms to a large number of training input signals, and 7 and 8 are eigenvalue tables and self-phases created in advance corresponding to transformation matrix codebook 6, respectively. This is a relationship number table.

第1図の端子1に入力信号が入力されバッファ2におい
てベクトル化されると、まず入力信号の自己相関係数が
自己相関係数計算器5によって求められ、得られた自己
相関係数と、変換行列コードブック6内の1つの代表変
換行列と、それに対応した固有値テーブル7内の固有値
および自己相関係数テーブル8内の自己相関係数から前
述した式(20)の歪が歪計算器9によって計算され、
最適代表変換行列探索器10に出力される。
When an input signal is input to terminal 1 in FIG. 1 and vectorized in buffer 2, the autocorrelation coefficient of the input signal is first calculated by autocorrelation coefficient calculator 5, and the obtained autocorrelation coefficient and From one representative transformation matrix in the transformation matrix codebook 6, the corresponding eigenvalues in the eigenvalue table 7, and the autocorrelation coefficient in the autocorrelation coefficient table 8, the distortion of equation (20) described above is calculated by the distortion calculator 9. calculated by
It is output to the optimal representative transformation matrix searcher 10.

最適代表変換行列探索器10は入力した歪の中で最小の
歪を与える代表変換行列を変換行列コードブック7の中
から見い出し、その番号を出力する。
The optimal representative transformation matrix searcher 10 finds a representative transformation matrix that gives the smallest distortion among the input distortions from the transformation matrix codebook 7, and outputs its number.

次に入力ベクトルは、見い出された最適代表変換行列と
の間で前述した弐〇で表される演算がベクトル乗算器3
によって行なわれ直交変換される。
Next, the input vector is processed by the vector multiplier 3, which performs the operation represented by
is orthogonally transformed.

これによって得られた変換係数は、最適ビット配分テー
ブルで与えられるビット配分のもとで量子化器4によっ
てそれぞれスカラ量子化される。
The transform coefficients thus obtained are each scalar quantized by the quantizer 4 under the bit allocation given by the optimum bit allocation table.

いま、変換行列をA、対応する固有値をλj。Now, the transformation matrix is A, and the corresponding eigenvalue is λj.

i= Ot 1 r・・・、N−1、変換行列Aを用い
た直交変換により得られる交換係数をθ(g l =O
p 1 +・・・、N−1とすれば、最適ビット配分b
i、すなわちθlを量子化する際のビット数は次式で与
えられる。
i = Ot 1 r..., N-1, the exchange coefficient obtained by orthogonal transformation using the transformation matrix A is θ(g l =O
If p 1 +..., N-1, the optimal bit allocation b
The number of bits when quantizing i, that is, θl, is given by the following equation.

ここで、Rは量子化全体の平均ビット数ビット/サンプ
ルである。上式の値は変換行列Aに対して一意に定まる
ので予め計算しておくことができる。
Here, R is the average number of bits for the entire quantization, bits/sample. Since the value of the above equation is uniquely determined for the transformation matrix A, it can be calculated in advance.

最適ビット配分テーブル11は変換行列コードブック6
内の各代表変換行列に対して式(21)で予め計算され
たビット配分のパターンをテーブルとしてもっている。
The optimal bit allocation table 11 is the transformation matrix codebook 6
A table contains a bit allocation pattern calculated in advance using equation (21) for each representative transformation matrix in the table.

最後に、最適代表変換行列探索器10によって見い出さ
れた最適代表変換行列の番号は符号化器12によって符
号化され、量子化器4の出力とともにマルチプレクサ1
3を経て復号化部へ送出される。
Finally, the number of the optimal representative transformation matrix found by the optimal representative transformation matrix searcher 10 is encoded by the encoder 12, and together with the output of the quantizer 4 is sent to the multiplexer 1.
3 and then sent to the decoding unit.

第2図はこの実施例の復号化部のh可成を示すもので、
20はデマルチプレクサ、21.22は復号化器、23
、24はテーブル参照部、25はKL逆変換のためのベ
クトル乗算器であり、復号化部にも最適ビット配分テー
ブル26、変換係数コードブック27、KL逆変換行列
コードブック28が設けられている。
FIG. 2 shows the h configuration of the decoding section of this embodiment.
20 is a demultiplexer, 21.22 is a decoder, 23
, 24 is a table reference unit, 25 is a vector multiplier for KL inverse transformation, and the decoding unit is also provided with an optimal bit allocation table 26, a transformation coefficient codebook 27, and a KL inverse transformation matrix codebook 28. .

かかる構成により符号化部から伝送された信号は、復号
化部のデマルチプレクサ20を介し、KL変換係数と最
適代表変換行列の番号とに分けられ。
With this configuration, the signal transmitted from the encoder is divided into KL transform coefficients and the optimal representative transform matrix number via the demultiplexer 20 of the decoder.

前者が逆量子化器2Iに、後者が復号化器22に入力さ
れる。
The former is input to the inverse quantizer 2I, and the latter is input to the decoder 22.

逆量子化器21でもとに戻された信号はテーブル参照部
23に入力され、ここで符号化部の最適ビット配分テー
ブル1′1と同じ復号化部のテーブル26からの信号に
よりビット配分が行われ、変換係数コードブック27の
参照によりKL変換係数が選ばれる。一方、復号化器に
より復号化さ九た最適代表行列の番号を基にテーブル参
照部24において、KL逆変換行列コードブック28の
中から最適代表変換行列が求められる。
The signal restored by the dequantizer 21 is input to the table reference section 23, where bit allocation is performed using the signal from the table 26 of the decoding section, which is the same as the optimum bit allocation table 1'1 of the encoding section. Then, the KL transform coefficients are selected by referring to the transform coefficient codebook 27. On the other hand, the table reference unit 24 calculates the optimal representative transformation matrix from the KL inverse transformation matrix codebook 28 based on the number of the optimal representative matrix decoded by the decoder.

この最適代表変換行列を用いベクトル乗算器25におい
て復号化されたKL変換係数にKL逆変換を施し再生信
号を得る。
Using this optimal representative transformation matrix, the vector multiplier 25 performs KL inverse transformation on the decoded KL transformation coefficients to obtain a reproduced signal.

このように符号化部にKL変換行列コードブック6、固
有値テーブル7、自己相関係数テーブル8、最適ビット
配分テーブルを設け、復号化部に最適ビット配分テーブ
ル26、変換係数コードブック27.KL逆変換行列コ
ードブック28を設けることによって伝送する情報の数
を減少し符号化特性のすぐれた符号化方式とすることが
できる。
In this way, the encoding section is provided with the KL transformation matrix codebook 6, the eigenvalue table 7, the autocorrelation coefficient table 8, and the optimal bit allocation table, and the decoding section is provided with the optimal bit allocation table 26, the transformation coefficient codebook 27. By providing the KL inverse transform matrix codebook 28, the number of information to be transmitted can be reduced and an encoding system with excellent encoding characteristics can be achieved.

なお、この発明は上記実施例のみに限定されるものでは
なく要旨を変更しない範囲において異なる構成をとるこ
とができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and may have different configurations without changing the gist.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明によれば、伝送すべき情報量を低減して符号化
特性を向上するとともに演算量を減少してハードウェア
規模を縮小することのできる符号化方式を提供すること
ができる。
According to the present invention, it is possible to provide an encoding method that can reduce the amount of information to be transmitted, improve encoding characteristics, and reduce the amount of calculations to reduce the hardware scale.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例の符号化部の構成図、第2
図は同実施例の復号化部の構成図、第3図は従来の符号
化方式の原理を示す構成図である。 1・・・端子      2・・・バッファ3・・・ベ
クトル乗算部  4・・・量子化器5・・・自己相関係
数計算器 6・・・変換行列コードブック 7・・・固有値テーブル 8・・・自己相関係数テーブル  9・・・歪計算器1
0・・・最適代表変換行列探索器 11・・・最適ビット配分テーブル 12・・・符号化
器13・・・マルチプレクサ 20・・・デマルチプレ
クサ21・・・逆量子化器   22・・・復号化器2
3、24・・・テーブル参照部 25・・・ベクトル乗算器 26・・・最適ビット配分テーブル 27・・・変換係数コードブック 28・・・KL逆変換行列コードブック第  8 図
FIG. 1 is a block diagram of an encoding section according to an embodiment of the present invention, and FIG.
This figure is a block diagram of the decoding section of the same embodiment, and FIG. 3 is a block diagram showing the principle of the conventional encoding system. 1...Terminal 2...Buffer 3...Vector multiplier 4...Quantizer 5...Autocorrelation coefficient calculator 6...Transformation matrix codebook 7...Eigenvalue table 8. ...Autocorrelation coefficient table 9...Distortion calculator 1
0... Optimal representative transformation matrix searcher 11... Optimal bit allocation table 12... Encoder 13... Multiplexer 20... Demultiplexer 21... Inverse quantizer 22... Decoding Vessel 2
3, 24...Table reference unit 25...Vector multiplier 26...Optimum bit allocation table 27...Transformation coefficient codebook 28...KL inverse transformation matrix codebook FIG.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ベクトル化された入力信号をKL変換し、変換に
よって得られたKL変換係数を符号化する適応KL変換
符号化方式において、符号化部では前記入力信号の自己
相関係数を求める第1の手段と、予め各種のトレーニン
グ入力信号に対して求められた自己相関行列の固有ベク
トルから作成されるKL変換行列コードブックと、この
コードブックに対応して定まる固有値テーブルと、自己
相関係数テーブルと最適ビット配分テーブルと、前記第
1の手段により得られた自己相関係数と前記KL変換行
列コードブックの代表ベクトルと前記固有値テーブルと
前記自己相関係数テーブルから前記代表ベクトルの歪を
計算しその歪を最小にする最適代表ベクトルを探索する
手段と、前記入力信号に前記最適代表ベクトルで定まる
KL変換を施す手段と、この変換により得られた変換係
数を最適ビット配分のもとで符号化する手段と、前記最
適代表ベクトルの番号を符号化する手段とを有すること
を特徴とする適応KL変換符号化方式。
(1) In an adaptive KL transform encoding method in which a vectorized input signal is KL-transformed and the KL transform coefficients obtained by the transform are encoded, the encoding section calculates the autocorrelation coefficient of the input signal. means, a KL transformation matrix codebook created from eigenvectors of autocorrelation matrices obtained in advance for various training input signals, an eigenvalue table determined corresponding to this codebook, and an autocorrelation coefficient table. Calculating the distortion of the representative vector from the optimal bit allocation table, the autocorrelation coefficient obtained by the first means, the representative vector of the KL transformation matrix codebook, the eigenvalue table, and the autocorrelation coefficient table; means for searching for an optimal representative vector that minimizes distortion; means for subjecting the input signal to KL transformation determined by the optimal representative vector; and encoding the transform coefficients obtained by this transformation under optimal bit allocation. and means for encoding the number of the optimal representative vector.
(2)請求項1記載の符号化部で符号化された信号を、
復号化部において、符号化部が有するKL変換行列コー
ドブックと同じKL変換行列コードブックと最適ビット
配分テーブルと、前記変換係数と前記代表ベクトルの番
号を復号化する手段と、復号された変換係数に前記復号
された番号で定まる前記KL変換行列コードブック内の
KL変換行列でKL逆変換を施し再生信号を得ることを
特徴とする適応KL変換復号化方式。
(2) A signal encoded by the encoding unit according to claim 1,
In the decoding unit, a KL transformation matrix codebook and an optimal bit allocation table that are the same as the KL transformation matrix codebook that the encoding unit has, means for decoding the transformation coefficients and the representative vector numbers, and decoded transformation coefficients. An adaptive KL transform decoding method, characterized in that a KL inverse transform is performed on a KL transform matrix in the KL transform matrix codebook determined by the decoded number to obtain a reproduced signal.
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