JPH01277300A - 学習型ベクトル量子化器 - Google Patents
学習型ベクトル量子化器Info
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- JPH01277300A JPH01277300A JP63108145A JP10814588A JPH01277300A JP H01277300 A JPH01277300 A JP H01277300A JP 63108145 A JP63108145 A JP 63108145A JP 10814588 A JP10814588 A JP 10814588A JP H01277300 A JPH01277300 A JP H01277300A
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- quantization
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- 239000013598 vector Substances 0.000 title claims abstract description 100
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims abstract description 43
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 241000272814 Anser sp. Species 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T9/00—Image coding
- G06T9/008—Vector quantisation
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分！？〕
この発明は、ディジタル信号を高能率符号化するベクト
ル量子化器に関するものである。
ル量子化器に関するものである。
第４図は例えば電子通信学会技術報告ＩＴ８５−６１に
示された従来のベクトル量子化器の構成を示すブ四ツク
図であり、図において、（１）は入力ベクトル（１０１
）をベクトル量子化し、当該量子化代表ベクトルのイン
デックスを符号化データ（１０５）として出力するベク
トル量子化符号化器、（２）は複数個の前記量子化代表
ベクトル（１０２）を記憶するコードブック、（５）は
符号化データ（１０５）として与えられた前記インデッ
クスに対応する前記量子化代表ベクトルを復号ベクトル
（１０６）として再生するベクトル量子化復号化冊であ
る。
示された従来のベクトル量子化器の構成を示すブ四ツク
図であり、図において、（１）は入力ベクトル（１０１
）をベクトル量子化し、当該量子化代表ベクトルのイン
デックスを符号化データ（１０５）として出力するベク
トル量子化符号化器、（２）は複数個の前記量子化代表
ベクトル（１０２）を記憶するコードブック、（５）は
符号化データ（１０５）として与えられた前記インデッ
クスに対応する前記量子化代表ベクトルを復号ベクトル
（１０６）として再生するベクトル量子化復号化冊であ
る。
次に動作について説明する。ｋ次元入力ベクトル（１０
１） Ｘ＝ （Ｘ２．Ｘ、、、−、Ｘｋ］ トＬ／、コ
ートフック（２）に記憶されている量子化代表ベクトル
ｙｉ” （Ｙ １．Ｙ ！ｙ”’ ＃ ’ｊ ｋ〕のセ
ットを（Ｙ）＝ ［工１＃ｙ ５ｘ−ｐ ｙ Ｎ ）
（１０２）とする。ベクトル量子化符号化器（１）では
、次式により定義される入力ベクトルＸ （１０１）と
のひずみｄｌが最小となる量子化代表ベクトルＹｉが決
定される。
１） Ｘ＝ （Ｘ２．Ｘ、、、−、Ｘｋ］ トＬ／、コ
ートフック（２）に記憶されている量子化代表ベクトル
ｙｉ” （Ｙ １．Ｙ ！ｙ”’ ＃ ’ｊ ｋ〕のセ
ットを（Ｙ）＝ ［工１＃ｙ ５ｘ−ｐ ｙ Ｎ ）
（１０２）とする。ベクトル量子化符号化器（１）では
、次式により定義される入力ベクトルＸ （１０１）と
のひずみｄｌが最小となる量子化代表ベクトルＹｉが決
定される。
ｄｔ＝ 冒 ＸＹｔｌ 鵞＝ Σ （Ｘ＋
ＹＩＪ） ”ｄ＋ ＜ｄｔ ｆｏｒ ａｌｌ
１ｆ−１符号化データ（１０５）として、該量子化代表
ベクトル−Ｘ−１を識別するためのインデックス１が出
力され、伝送される。
ＹＩＪ） ”ｄ＋ ＜ｄｔ ｆｏｒ ａｌｌ
１ｆ−１符号化データ（１０５）として、該量子化代表
ベクトル−Ｘ−１を識別するためのインデックス１が出
力され、伝送される。
ベクトル量子化復号化器（５）では、入力される符号化
データ（１０５）により与えられるインデックス１に対
応する量子化代表ベクトル−Ｙｉミコードブツク２）か
ら読出され、復号ベクトルＸ （１０６）が再生される
。
データ（１０５）により与えられるインデックス１に対
応する量子化代表ベクトル−Ｙｉミコードブツク２）か
ら読出され、復号ベクトルＸ （１０６）が再生される
。
入＝ヱｌ
上記ベクトル量子化過程で、量子化代表ベクトル探索時
の演算の高速化のために、以下に示す本探索手法が用い
られろ。第５図は２進本状に配列された量子化代表ベク
トルの例である。上位のベクトルが下位のベクトルの代
表ベクトルとなるように予め設計されている。
の演算の高速化のために、以下に示す本探索手法が用い
られろ。第５図は２進本状に配列された量子化代表ベク
トルの例である。上位のベクトルが下位のベクトルの代
表ベクトルとなるように予め設計されている。
各段において、入力ベクトルムとのひずみが小さくなる
方のベクトルを２つのうちから１つ選択する操作を最上
位から最下位まで順次実行し、最終的な量子化代表ベク
トルを決定する。２進木の場合、各ノードからの分校の
方向に従って１０′または１１′が割当てられており、
最下位の量子化代表ベクトルに至るまでの経路を表す２
進数列が該量子化代表ベクトルのインデックスｉに対応
する。
方のベクトルを２つのうちから１つ選択する操作を最上
位から最下位まで順次実行し、最終的な量子化代表ベク
トルを決定する。２進木の場合、各ノードからの分校の
方向に従って１０′または１１′が割当てられており、
最下位の量子化代表ベクトルに至るまでの経路を表す２
進数列が該量子化代表ベクトルのインデックスｉに対応
する。
〔発明−一←が解決しようとする課題〕従来のベクトル
量子化器は以上のように構成されているので、ベクトル
の次元数が高い場合、予めコードブック内に記憶されて
いる有限個の量子化代表ベクトルを、全ての情報源入力
ベクトルに対して完全に最適化することが困難で、特異
な入力ベクトルにおいて生じる過度の量子化誤差を軽減
する乙とが課題であった。
量子化器は以上のように構成されているので、ベクトル
の次元数が高い場合、予めコードブック内に記憶されて
いる有限個の量子化代表ベクトルを、全ての情報源入力
ベクトルに対して完全に最適化することが困難で、特異
な入力ベクトルにおいて生じる過度の量子化誤差を軽減
する乙とが課題であった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされた
もので、特異な入力ベクトルに対しても量子化誤差を十
分小さくできるベクトル量子化器を得ることを目的とす
る。
もので、特異な入力ベクトルに対しても量子化誤差を十
分小さくできるベクトル量子化器を得ることを目的とす
る。
この発明に係るベクトル量子化器は、複数個の標準的な
量子化代表ベクトルからなる第１のコードブックと、最
小ひずみに基づき抽出された特異な入力ベクトルを新し
い量子化代表ベクトルとして順次記憶することにより自
己生成される第２のコードブックとを有し、前記特異な
入力ベクトルを伝送゛するとともに、前記第１、第２の
コードブックをそれぞれ本状に構成したものである。
量子化代表ベクトルからなる第１のコードブックと、最
小ひずみに基づき抽出された特異な入力ベクトルを新し
い量子化代表ベクトルとして順次記憶することにより自
己生成される第２のコードブックとを有し、前記特異な
入力ベクトルを伝送゛するとともに、前記第１、第２の
コードブックをそれぞれ本状に構成したものである。
この発明におけるベクトル量子化器は、最小ひずみが設
定されたひずみしきい値よりも大きいときは、そのとき
の入力ベクトルが伝送されるとともに新しい量子化代表
ベクトルとして前記第２のフードブックに記憶され、以
後のベクトル量子化処理に利用される。また、前記第１
、第２のコードブックを本状に構成することにより、探
索のための演算が高速に実行される。
定されたひずみしきい値よりも大きいときは、そのとき
の入力ベクトルが伝送されるとともに新しい量子化代表
ベクトルとして前記第２のフードブックに記憶され、以
後のベクトル量子化処理に利用される。また、前記第１
、第２のコードブックを本状に構成することにより、探
索のための演算が高速に実行される。
息下、この発明の一実施例について説明する。
第１図において、（２）は従来のものと同様に構成され
る第１のコードブック、（３）は随時書込み読出し可能
な第２のフードブック、（４は送出すべき符号化データ
を選択するセレクタである。他の部分は従来のものと同
一でよい。
る第１のコードブック、（３）は随時書込み読出し可能
な第２のフードブック、（４は送出すべき符号化データ
を選択するセレクタである。他の部分は従来のものと同
一でよい。
次に動作について説明する。入力ベクトル基（１０１）
はベクトル量子化符号化！１（１）において第１のコー
ドブック（２）を用いて従来と同様の処理を通して最小
ひずみを与える量子化代表ベクトルＹｉのインデックス
ｉ （１０３）に変換され、該インデックス（１０３）
はセレクタ（４）に入力される。符号化開始時点では第
２のコードブックはクリアされているので、前記量子化
代表ベクトル−Ｙｉは第１のコードブックの中から選択
される。ここで、前記最小ひずみｄｉと任意に設定され
たひずみしきい値Ｔとの大小比較が行われ、比較結果に
従って以下の２通りの処理が振り分けられる。処理を識
別するためのセレクト信号（１０４）はセレクタ（４）
に供給され、伝送されろ。
はベクトル量子化符号化！１（１）において第１のコー
ドブック（２）を用いて従来と同様の処理を通して最小
ひずみを与える量子化代表ベクトルＹｉのインデックス
ｉ （１０３）に変換され、該インデックス（１０３）
はセレクタ（４）に入力される。符号化開始時点では第
２のコードブックはクリアされているので、前記量子化
代表ベクトル−Ｙｉは第１のコードブックの中から選択
される。ここで、前記最小ひずみｄｉと任意に設定され
たひずみしきい値Ｔとの大小比較が行われ、比較結果に
従って以下の２通りの処理が振り分けられる。処理を識
別するためのセレクト信号（１０４）はセレクタ（４）
に供給され、伝送されろ。
処理Ｉ：ｄｉ＜Ｔのとき
セレクト信号（１０４）を０′にセットする。
セレクタ（４）から符号化データ （１０５）として前
記インデックスｉ （１０３）が出力され、伝送される
。
記インデックスｉ （１０３）が出力され、伝送される
。
処理ｌ：ｄｉ）Ｔのとき
セレクト信号（１０４）を１１２にセットする。
入力ベクトルＸ （１０１）を符号化データ（１０５）
としてセレクタ（１０４）を通して出力し、伝送すると
ともに、該入力ベクトルＸ （１０１）を第２のコード
ブック（３）の所定のアドレスに書込む。
としてセレクタ（１０４）を通して出力し、伝送すると
ともに、該入力ベクトルＸ （１０１）を第２のコード
ブック（３）の所定のアドレスに書込む。
上記処理をくり返し実行してい（ことにより、最小ひず
みｄｉがひずみしきい値Ｔを越えたときの入力ベクトル
が順次第２のコードブックに蓄積され、第１のコードブ
ックと属性の異なるコードブックが自己生成される。
みｄｉがひずみしきい値Ｔを越えたときの入力ベクトル
が順次第２のコードブックに蓄積され、第１のコードブ
ックと属性の異なるコードブックが自己生成される。
また、前記処理Ｉの場合、
量子化代表ベクトルＹｉが第１および第２のコードブッ
クのどちらに属するかを示す１ビツトのプレフィックス
が前記インデックスｉの先頭に付加される。
クのどちらに属するかを示す１ビツトのプレフィックス
が前記インデックスｉの先頭に付加される。
前記第２のコードブックがオーバフローするのを防ぐた
め、前記入力ベクトルＸ （１０１）を書込むアドレス
は、ゼロ番地から最大番地までをくり返し巡回するよう
に制御される。
め、前記入力ベクトルＸ （１０１）を書込むアドレス
は、ゼロ番地から最大番地までをくり返し巡回するよう
に制御される。
上記処理において、量子化代表ベクトルＹｉの探索を高
速に実行するために本探索が用いられる。
速に実行するために本探索が用いられる。
本探索における第１、および第２のコードブック構成例
を第２図に示す。第１のコードブックを従来のものと同
様に２進木構成とし、第２のコードブックは４個のクラ
スに分割された２階層の構成とする。該４個のクラスに
対応する上位の量子化代表ベクトルはそれぞれ第１のコ
ードブックの第２段めの４個の量子化代表ベクトルと同
一に設定されており、各クラスの下位には４個ずつの量
子化代表ベクトルが記憶される。したがって第２のコー
ドブックにおけろ１６＠の量子化代表ベクトルの探索は
、４進２段の本探索により実行される。
を第２図に示す。第１のコードブックを従来のものと同
様に２進木構成とし、第２のコードブックは４個のクラ
スに分割された２階層の構成とする。該４個のクラスに
対応する上位の量子化代表ベクトルはそれぞれ第１のコ
ードブックの第２段めの４個の量子化代表ベクトルと同
一に設定されており、各クラスの下位には４個ずつの量
子化代表ベクトルが記憶される。したがって第２のコー
ドブックにおけろ１６＠の量子化代表ベクトルの探索は
、４進２段の本探索により実行される。
上記処理■を実行する際、前記入力ベクトル基（ｉｏｉ
）が前記第１または第２のコードブックから選択された
最小ひずみを与える量子化代表ベクトル−Ｙｉのインデ
ックスｉの上位２ピツトにより示されるクラスに対応す
る所定のアドレス上に書込まれる。該インデックスの上
位２ピツトは前記入力ベクトルＸ （１０１）とともに
伝送される。
）が前記第１または第２のコードブックから選択された
最小ひずみを与える量子化代表ベクトル−Ｙｉのインデ
ックスｉの上位２ピツトにより示されるクラスに対応す
る所定のアドレス上に書込まれる。該インデックスの上
位２ピツトは前記入力ベクトルＸ （１０１）とともに
伝送される。
上記実施例では量子化代表ベクトルを決定する際の評価
値として、入力ベクトルとの二乗ひずみが用いられたが
、例えば第３図に示すように入力ベクトルを平均値分離
した後、平均ゼロ、大きさ１に正規化された量子化代表
ベクトルとの内積を計算し、平均ゼロの入力ベクトルと
の内積が最大となる量子化代表ベクトルを探索する内積
ベクトル量子化に対して前記第２のコードブックを適用
し、前記実施例と同様の効果を奏することは容易に実現
できる。この場合、前記分離された平均値および、前記
最大内積値にて与えられる入力ベクトルのゲイン成分は
独立に伝送される。また、前記セレクト信号は伝送され
ず、前記処理■を実行するときは、特殊符号を割当てら
れたゲインが低化時の最小ひずみに基づき抽出される入
力ベクトルを伝送するとともに、該入力ベクトルを新し
い量子化代表ベクトルとして順次記憶する随時書込み読
出し可能なコードブックと従来のコードブックとを併用
し、木探索により最小ひずみを与える量子化代表ベクト
ルを決定するように構成したので、量子化誤差が軽減さ
れ、また、探索のための演算を高速に実行できる。
値として、入力ベクトルとの二乗ひずみが用いられたが
、例えば第３図に示すように入力ベクトルを平均値分離
した後、平均ゼロ、大きさ１に正規化された量子化代表
ベクトルとの内積を計算し、平均ゼロの入力ベクトルと
の内積が最大となる量子化代表ベクトルを探索する内積
ベクトル量子化に対して前記第２のコードブックを適用
し、前記実施例と同様の効果を奏することは容易に実現
できる。この場合、前記分離された平均値および、前記
最大内積値にて与えられる入力ベクトルのゲイン成分は
独立に伝送される。また、前記セレクト信号は伝送され
ず、前記処理■を実行するときは、特殊符号を割当てら
れたゲインが低化時の最小ひずみに基づき抽出される入
力ベクトルを伝送するとともに、該入力ベクトルを新し
い量子化代表ベクトルとして順次記憶する随時書込み読
出し可能なコードブックと従来のコードブックとを併用
し、木探索により最小ひずみを与える量子化代表ベクト
ルを決定するように構成したので、量子化誤差が軽減さ
れ、また、探索のための演算を高速に実行できる。
第１図はこの発明の一実施例によるベクトル量子化器の
構成を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例に
よるベクトル量子化器に用いられるコードブックの構成
例を示す図、第３図はこの発明の他の実施例を示すブロ
ック図、第４図は従来のベクトル量子化器の構成を示す
ブロック図、第５図は従来のベクトル量子化器に用いら
れるコードブックの構成例を示す図である。 図中、（１）はベクトル量子化符号化器、（２）は第１
のコードブック、（３）は第２のコードブック、（４）
はセレクタ、（５）はベクトル量子化復号化器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
構成を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例に
よるベクトル量子化器に用いられるコードブックの構成
例を示す図、第３図はこの発明の他の実施例を示すブロ
ック図、第４図は従来のベクトル量子化器の構成を示す
ブロック図、第５図は従来のベクトル量子化器に用いら
れるコードブックの構成例を示す図である。 図中、（１）はベクトル量子化符号化器、（２）は第１
のコードブック、（３）は第２のコードブック、（４）
はセレクタ、（５）はベクトル量子化復号化器である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- ディジタル信号を高能率符号化するベクトル量子化器に
おいて、木構造に配列された複数個の量子化代表ベクト
ルからなる固定のコードブックの途中の階層に複数個の
随時書込み読出し可能なダイナミックコードブックを付
加し、木探索ベクトル量子化時の最小ひずみがある値よ
りも大きい場合に、当該入力ベクトルを新しい量子化代
表ベクトルとして所定の前記ダイナミックコードブック
に順次蓄えると同時に、過去に蓄えられた古い量子化代
表ベクトルを消去していくことにより学習機能を有する
コードブックを形成し、送受信側の前記ダイナミックコ
ードブックの内容を一致させるために前記入力ベクトル
および前記所定のダイナミックコードブックの識別情報
を伝送し、かつ前記形成されるコードブックを併用して
ベクトル量子化を高速に実行する手段を用いることを特
徴とするベクトル量子化器。
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63108145A JPH0727400B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 学習型ベクトル量子化器 |
| KR1019890002319A KR910009092B1 (ko) | 1988-02-29 | 1989-02-27 | 프레임간의 벡터 양자화 부호화 및 복호화 장치 |
| US07/316,020 US5194950A (en) | 1988-02-29 | 1989-02-27 | Vector quantizer |
| CA000592194A CA1333420C (en) | 1988-02-29 | 1989-02-27 | Vector quantizer |
| EP89103456A EP0331094B1 (en) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | Multimedia data transmission system |
| DE68926864T DE68926864T2 (de) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | Übertragungssystem für Multimediadaten |
| DE68929054T DE68929054D1 (de) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | Vektor-Quantifizierer |
| EP19940107739 EP0615346A3 (en) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | Vector quantizer. |
| EP95107770A EP0669767A3 (en) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | Vector quantizer. |
| EP95107769A EP0669766A3 (en) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | Vector quantifier. |
| EP95107771A EP0669768B1 (en) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | Vector quantizer |
| US08/015,657 US5291286A (en) | 1988-02-29 | 1993-02-09 | Multimedia data transmission system |
| CA000616915A CA1338223C (en) | 1988-02-29 | 1994-09-14 | Vector quantizer |
| CA000616916A CA1338224C (en) | 1988-02-29 | 1994-09-14 | Vector quantizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63108145A JPH0727400B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | 学習型ベクトル量子化器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01277300A true JPH01277300A (ja) | 1989-11-07 |
| JPH0727400B2 JPH0727400B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=14477080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63108145A Expired - Lifetime JPH0727400B2 (ja) | 1988-02-29 | 1988-04-28 | 学習型ベクトル量子化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727400B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02155313A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-06-14 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 符号化方法 |
| EP0731613A2 (en) * | 1995-03-08 | 1996-09-11 | AT&T Corp. | Method and apparatus for vector quantization caching in a real time video coder |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP63108145A patent/JPH0727400B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02155313A (ja) * | 1988-10-19 | 1990-06-14 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 符号化方法 |
| EP0731613A2 (en) * | 1995-03-08 | 1996-09-11 | AT&T Corp. | Method and apparatus for vector quantization caching in a real time video coder |
| EP0731613A3 (en) * | 1995-03-08 | 1997-07-23 | At & T Corp | Method and apparatus for caching vector quantization in a real time video encoder |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0727400B2 (ja) | 1995-03-29 |
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