JPH0210634B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、動画像信号のフレーム内およびフ
レーム間相関に基く冗長性を除去することにより
高能率符号化を実現するフレーム間符号化装置の
ダイナミツク多段ベクトル量子化器に関するもの
である。 〔従来技術〕 まず、従来のフレーム間符号化装置に適用され
る動き補償フレーム間符号化の原理について説明
する。第１図において、画面上で対象物が第Ｎ−
１フレームから第Ｎフレームの期間に位置Ａから
位置Ｂに移動したとする。このとき、第Ｎ−１フ
レーム内の画面上の対象物の一部分を囲むＫ×Ｋ
（Ｋは複数）格子状ブロツクＬの画素パターンが、
第Ｎフレーム内の画面上で対象物の同一部分を囲
むＫ×Ｋ格子状ブロツクＭの画素パターンとほぼ
等しくなる。すなわち、同一画面上でみたときの
ブロツクＬとブロツクＭの位置関係は、図の如く
ブロツクＭは円心がブロツクＬの中心からベクト
ルｒだけ離れた場所に位置することになる。この
ベクトルｒが動きベクトルである。動きベクトル
ｒは以下の方法で検出される。第Ｎフレーム上
で、着目するブロツクＭの中心と同じ位置の第Ｎ
−１フレーム上に点（図の×印の点）を原点とし
て、第Ｎ−１フレーム上の画面から、各ブロツク
の中心が例えば第２図のような配置になるＫ×Ｋ
格子状ブロツクを切り出す。この例では、25個の
ブロツクが生成される。これらのブロツクの名前
をそれぞれs₁、s₂、…、s₂₅とし、第Ｎフレーム上
の着目するブロツクＭとの類似度を次式で定義す
る。 D_n＝_k 〓ⁱ⁼¹ _k 〓^j=1 ｜S_n（ｉ，ｊ）−Ｍ（ｉ，ｊ）｜ …(1) そして、類似度D_nが最小となるブロツクS_nが、
第１図におけるブロツクＬとなり、ブロツクＬの
中心の点から原点（０，０）に至るベクトルが動
きベクトルｒ＝（ｕ，ｖ）として検出される。第
１図の例ではｒ＝（２，１）である。 したがつて、フレーム間予測符号化において動
き補償を用いるためには、第Ｎフレーム上の画像
信号のブロツクＭがフレーム間予測符号化器入力
として与えられる時点に、前のフレーム（第Ｎ−
１フレーム）における画像信号のブロツクＬを動
きベクトルｒぞけ画面内でシフトした画像信号を
予測信号として用いれば、フレーム間予測誤差信
号電力が最小となり符号化効率が向上する。 第３図にこの種の装置の一構成例を示す。図に
おいて、１はＡ／Ｄ変換器、２はラスター／ブロ
ツク走査変換器、３はフレームメモリ、４は動き
ベクトル検出器、５は可変遅延回路、６は減算
器、７はスカラー量子化器、８は加算器、９は可
変長符号化器である。 次に動作について説明する。まず、アナログ画
像入力信号１０１はＡ／Ｄ変換器１にてデイジタ
ル化され画像信号系列１０２がラスター走査のシ
ーケンスに従つて出力される。ラスター走査デイ
ジタル信号系列１０２はラスター／ブロツク走査
変換器２を通して画像信号の時系列上の出力手順
をブロツク走査に変換され、画面上、上方から下
方へ左から右へ順次格子状ブロツク単位（ブロツ
ク内部はラスター走査）で配列されたブロツク走
査画像入力信号１０３となる。フレームメモリ３
からはフレーム間DPCMルーブにて再生された
１フレーム前の再生画像信号１０４が読み出され
る。動きベクトル検出器４では現在のブロツク走
査画像入力信号１０３と１フレーム前再生画像信
号１０４との画像信号のブロツクマツチングを行
い前記類似度が最小となる１フレーム前画像信号
１０４の動きベクトル１０５をｒ＝（ｕ，ｖ）と
して出力する。動きベクトルの要素ｕ，ｖはそれ
ぞれ１フレーム前再生画像信号１０４のブロツク
の水平および垂直方向へのブロツクの画素シフト
量に相当する。動きベクトル１０５を基準として
可変遅延回路５は現在のブロツク走査画像入力信
号１０３に最も近い画像信号、すなわち１フレー
ム前再生画像信号１０４を動きベクトル量だけブ
ロツクシフトした画像信号を予測画像信号１０６
として出力する。減算器６はブロツク走査画像入
力信号１０３と予測画像信号１０６との画素単位
の差分をとり、予測誤差画像信号１０７をスカラ
ー量子化器７に出力する。前記動き補償によつて
電力を削減された予測誤差画像信号１０７は例え
ば第４図に示すスカラ量子化特性を有するスカラ
ー量子化器７を通して画素単位で量子化レベルが
削減された予測誤差量子化画像信号１０８とな
る。予測誤差量子化画像信号１０８と予測画像信
号１０６は加算器８にて加算され、スカラー量子
化誤差を含んだ再生画像信号１０９をフレームメ
モリ３に送出する。フレームメモリ３は現在の再
生画像信号１０９の１フレームの遅延操作を行
う。 第５図に動き補償を実行するための動きベクト
ル検出器４の一構成例を示す。図において、１０
は類似度計算回路、１１は動き領域ラインメモ
リ、１２はラインメモリ制御回路、１３は類似度
比較回路、１４は動きベクトルラツチである。 動きベクトル検出器４では、現在の画像入力信
号系列１０３を複数個まとめてブロツク化した系
列Ｍを類似度計算回路１０に取り込む。この時点
でフレームメモリ３の１フレーム前再生画像信号
１０４がブロツクＭの動き領域の探査範囲に相当
するラインだけ動き領域ラインメモリ１１に記憶
されている。ラインメモリ制御回路１２は、前記
動き領域ラインメモリ１１から順次１フレーム前
の再生画像信号１０４のブロツクＬおよびそのブ
ロツクを中心として近辺の複数個のブロツクを順
次類似度計算回路１０に送出する。類似度計算回
路１０はブロツクＭと、ブロツクＬを含む動き領
域ラインメモリ１１内の複数個のブロツクとの類
似度D_nを計算し、類似度比較回路１３でmin ｍD_n
を求める。このとき、ブロツクＬの中心を原点と
してmin ｍD_nを与えるブロツクの中心の座標（ｕ，
ｖ）はそれぞれブロツクの水平および垂直の動き
領域ラインメモリ１１のアドレスシフトに相当す
るので、類似度が最小となる時点で類似度比較回
路１３から動き検出ストローブ１１１を動きベク
トルラツチ１４に送出して動きベクトルアドレス
１１２を取り込む。動きベクトルラツチ１４は動
き領域ラインメモリ１１内でブロツクＬの中心か
ら類似度D_nが最少となるブロツクの中心の座標
（ｕ，ｖ）へ至るベクトルｒを動きベクトル１０
５として第３図に示す可変遅延回路５と可変長符
号化器９に送出する。 第３図の可変長符号化器９は、前記動きベクト
ル１０５と予測誤差量子化画像信号１０８を可変
長符号化して画像信号の情報量を削減する。動き
補償フレーム間符号化出力１１０は上記処理によ
り低ビツトレートにてデータ伝送が可能となる。 従来の動き補償フレーム間符号化器は以上の如
く構成されているので、動き補償がブロツク単位
の演算でフレーム間DPCMが画素単位の演算と
なる。このため画面の微小変動と雑音との識別効
果が得られず、動きベクトルと予測誤差量子化画
像信号の可変長符号化も困難である。また、動き
検出器において類似度計算にブロツク内の画素毎
の差分絶対値の総和を評価関数として選んでいる
のでエツヂ部分等の急しゆんな変化をする部分で
は、ブロツクマツチングの精度が良くない。さら
に、動き量の変動による発生情報量の変動を制御
しにくいため一定の伝送容量をもつ伝送路にて伝
送すると損失が大きく、予測誤差量子化画像信号
が画素単位で符号化されるため効率が悪い。動き
補償方式では、伝送路誤りに弱いため伝送路誤り
が発生した場合、フレームメモリをリセツトして
再送する必要があるが、その場合の復帰時間も長
くかかる、等の欠点があつた。 〔発明の概要〕 この発明はこれらの欠点を解決するために前段
にダイナミツク形前段ベクトル量子化器を設け、
コードテーブルをブロツク単位に更新しながらベ
クトル量子化を行うことでフレーム間の冗長成分
を取り除き、残差信号を固定形後段ベクトル量子
化器でブロツク毎に平均値分離、振幅正規化ベク
トル量子化することによつてさらに低ビツトレー
トで高能率符合化できるダイナミツク多段ベクト
ル量子化器を提供することを目的としている。 〔発明の実施例〕 第６図はこの発明におけるダイナミツク多段ベ
クトル量子化器の符号化器の一実施例を示す構成
図である。図中、１５はダイナミツク形前段ベク
トル量子化器、１６は固定形後段ベクトル量子化
器である。図において第３図と同一符号を記した
部分は同一または相当部分を示す。第７図はこの
発明におけるダイナミツク形前段ベクトル量子化
器の一実施例を示す構成図、第１１図はこの発明
における固定形後段ベクトル量子化器の一実施例
を示す構成図である。図中、１７は入力ベクトル
レジスタ、１８は出力ベクトルレジスタ、１９は
ダイナミツク出力ベクトルコードテーブル、２０
は並列減算器、２１は並列絶対値演算器、２２は
コードテーブルアドレスカウンタ、２３は絶対値
歪演算器、２４は非線形最小歪ベクトル検出器、
２５はインデツクスラツチ、２６はベクトルラツ
チ、２７は最小歪検出器、２８は差分出力ベクト
ルコードテーブル、２９は平均値分離振幅正規化
回路、３０は有意ブロツク判定回路である。次に
この発明におけるダイナミツク多段ベクトル量子
化器の動作について第６図に従つて説明する。
Ａ／Ｄ変換器、ラスター／ブロツク走査変換を施
されたブロツク走査画像入力信号１０３が複数個
毎にブロツク化してまとめられダイナミツク形前
段ベクトル量子化器１５、および減算器６に送出
される。ダイナミツク形前段ベクトル量子化器１
５は、画像入力信号１０３と１フレーム前の再生
画像信号１１８に基いてダイナミツク出力ベクト
ルを生成し、画像入力信号１０３の画面上のブロ
ツクの位置に相当する予測画像信号１１３をベク
トル量子化を通して形成し、減算器６に送出する
と同時に後記前段出力ベクトルインデツクス１１
２を可変長符号化器９に送出する。減算器６の出
力であるフレーム間差分画像信号１１４は複数個
毎にブロツク化してまとめられ、固定形後段ベク
トル量子化器１６において、平均値分離振幅正規
化され、ベクトル量子化される。固定形後段ベク
トル量子化器１６は固定の差分出力ベクトルをフ
レーム間差分ベクトル量子化画像信号１１６とし
て平均値情報、振幅情報とともに加算器８に出力
し、平均値情報と振幅情報を後記差分出力ベクト
ルインデツクス１１５とともに可変長符号化器に
送出する。加算器８は、ダイナミツク形前段ベク
トル量子化器１５の出力信号の１つである予測画
像信号１１３と固定形後段ベクトル量子化器１６
の出力信号の１つであるフレーム間差分ベクトル
量子化画像信号１１６を加えて再生画像信号１１
７を形成し、フレームメモリ３に送出する。 上記ダイナミツク多段ベクトル量子化の処理
は、全てブロツク単位で実行されるので、各ブロ
ツク内のサンプル系列を画素ベクトルとして定義
する。ここで、この発明に用いられるベクトル量
子化の原理について説明する。 Ｋ次元信号空間R^Kにおける入力ベクトルｘ＝
〔x₁、x₂、…、x_K〕に対しR^KのＮ個の分割R₁、
R₂、…、R_Nとする。部分空間R_iの代表点である
出力ベクトルｙｉ＝〔yi₁、yi₂、…、yi_K〕のセツ
トをＹ＝〔ｙ ₁、ｙ ₂、ｙ ₃、…、ｙ _N〕またｙ _iのイ
ンデツクスセツトをＩ＝〔１、２、…、Ｎ〕とす
る。このとき、ベクトル量子化V_Qは符号化Ｃと
復号化Ｄの縦続接続として表される。 V_Q（ｘ）＝ｙｉ if ｘ ε Ri ｃ：ｘ→ｉ if ｄ（ｘ，ｙｉ）＜ｄ（ｘ，ｙｊ）
for all ｊ Ｄ：ｉ→ｙｉ …(2) 歪測度ｄ（ｘ，ｙｉ）はＫ次元信号空間での入
出力ベクトル間の距離を表し、例えば絶対値歪測
度では ｄ（ｘ，ｙｉ）＝_K 〓^j=1 ｜xj−yij｜ …(3) となる。このときのベクトル量子化符号化出力で
あるインデツクスｉのデータレートはK^-1log₂N
ビツト／画素である。すなわち、ベクトル量子化
は入力ベクトルｘと最小歪min ｉｄ（ｘ、ｙｉ）と
なる出力ベクトルｙｉのインデツクスで符号化す
ることによつて高能率符号化を実現する。復号化
はインデツクスｉに対応する出力ベクトルｙｉに
変換するだけでよい。出力ベクトルｙｉのセツト
Ｙは、実際の入力ベクトルｘからクラスタリング
トレーニングによつて得るか、所定の確率モデル
から求めることができる。 次にダイナミツク形前段ベクトル量子化器１５
の動作について、第７図、第８図、第９図および
第１０図を用いて説明する。ダイナミツク形前段
ベクトル量子化器１５は、記フレームの再生画像
信号を記憶したフレームメモリの出力信号１１８
を用いて順次ダイナミツク出力ベクトルコードテ
ーブル１９を生成し、入出力ベクトル間の歪が最
小となる出力ベクトルを検出し、予測画像信号１
１３を形成する。ダイナミツク出力ベクトルコー
ドテーブル１９は、固定の出力ベクトルコードテ
ーブルと、ブロツクの処理毎にその内容が更新さ
れる書き換え可能な出力ベクトルコードテーブル
とで構成される。固定形の出力ベクトルコードテ
ーブルの内容は、例えば第８図に示すような配置
の７個の平均値ベクトル（ベクトルの各要素レベ
ルが全て等しいベクトル）群〔ｙ ⁿ〕とする。ま
た書き換え可能な出力ベクトルコードテーブルは
以下の方法で生成、更新される。第９図に示すよ
うに、第ＮフレームのブロツクＭをベクトル量子
化するとき、このブロツクと同じ位置に存在する
前フレーム（第Ｎ−１フレーム）再生画像信号の
画面上のブロツクの中心（図のｘ点）を原点
（０，０）として各ブロツクの中心が例えば第１
０図の配置をとるような１から２５までの複数個
のシフトブロツクを構成する。そしてこれらの各
ブロツク群〔ｙ ^m〕と前記平均値ベクトル群〔ｙ
^ｎ〕をダイナミツク出力ベクトルセツトとしてイ
ンデツクスをつけてダイナミツク出力ベクトルコ
ードテーブルに登録する。このとき、第１０図の
配置は任意に選ぶことができる。 画像入力信号系列１０３はＫ個まとめてブロツ
ク化され、入力ベクトルｘ＝｛x₁、x₂、…、x_K｝
としてレジスタ１７にラツチされる。コードテー
ブルアドレスカウンタ２２はまず、ダイナミツク
出力ベクトルコードテーブル１９から書き換え可
能な出力ベクトルコードテーブル内の出力ベクト
ルｙ _niを順次続み出し、レジスタ１８にラツチす
る。絶対値歪演算器２３は、並列減算器２０、並
列絶対値演算器２１から、入出力ベクトル間の歪
diを次のように求める。 di＝ｄ（ｘ，ｙ ^m _j）＝ 〓^j ｜xj−ｙｍ ij｜ …(4) そして、非線形最小歪検出器２４では例えば以
下の処理が施される。まず、di（この例ではｉ＝
１、２、…、25）の内から最小となるdiを検出す
る。すなわち、最小歪は、 ｄ＝min ｉdi …(5) である。次にこのｄの値としきい値T₁，T₂を用
いて３つの場合に処理を振り分ける。 ｄ＞T₁のとき…処理 T₂ｄT₁のとき…処理 d₁＜T₂のとき…処理 処理は、入力ベクトルに対して、書き換え可
能な出力ベクトルコードテーブル内に適切な出力
ベクトルが存在しないと判断し、固定形の出力ベ
クトルコードテーブルに切換えて、この固定形の
出力ベクトルコードテーブル内から出力ベクトル
ｙ_oiを順次続み出して、前述と同様の歪計算を行
い最小歪ｄを新たに求める。処理はさきに求め
たｄの値をそのまま最小歪とする。処理は、ノ
イズによる最小歪検出誤りを回避するために、最
小歪ｄを ｄ＝d₁＝ｄ（ｘ，ｙ ^m ₁）＝ 〓^j ｜x_j−ｙｍ 1j｜ …(6) として、第９図の第Ｎ−１フレームの画面上の
（０，０）点、すなわち第１０図の（０，０）点
を中心とするブロツク１の画素からなるベクトル
との歪を最小歪とする。 最小歪を検出すると、ストローブ信号がラツチ
２５，２６に送られ、ラツチ２５では出力ベクト
ルのアドレスを示す出力ベクトルインデツクス１
１２が送出される。一方、ラツチ２６では出力ベ
クトルｙ ^m _iまたはyⁿ _i、y^m ₁がベクトルｘのベクトル
量子化出力となり予測画像信号１１３として出力
される。 このダイナミツク形前段ベクトル量子化器から
伝送路に送出される情報は出力ベクトルインデツ
クスであり、固定形の出力ベクトル数Ｊ、書き換
え可能な出力ベクトル数I.ベクトルの次元数Ｋと
すれば、１画素当りの最大情報量は log₂（Ｉ＋Ｊ）／Ｋ〔bit／pel〕 …(7) となるので、例えば前述のようにＩ＝25、Ｊ＝７
とし、ベクトルの次元数Ｋ＝64（ブロツクサイズ
８×８）とした場合には、 log²（25＋７）／64≒0.08〔bit／pel〕 以下の情報がダイナミツク形前段ベクトル量子化
器から送出される。 次に固定形後段ベクトル量子化器１６の動作を
第１１図を用いて説明する。減算器６の出力であ
るフレーム間差分信号１１４はＫ個まとめてブロ
ツク化され、差分入力ベクトルε＝〔ε₁、ε₂、…、
ε_K〕として与えられるが、平均値分離正規化回路
２９において、次式で定義される平均値μおよび
振幅σの値を用いて平均値分離正規化処理が施さ
れ、入力ベクトルｅ＝〔e₁、e₂、…、e_K〕が得ら
れる。 μ＝K^-1 _K 〓^j=1 εj σ＝K^-1 _K 〓^j=1 ｜εj−μ｜ …(8) ej＝（εj−μ）／σ（ｊ＝１、２、…Ｋ） なお、振幅の計算方法としては次の方法を用い
ることもできる。平均値分離正 σ＝〔K^-1 _K 〓^j=1 （εj−μ）²〕^1/2 …(9) σ＝max ｊ｜εj−μ｜ 規格処理を行うことによつて、入力ベクトルを
Ｋ次元信号空間の、ある制限された範囲内にラン
ダムに分布させることができ、ベクトル量子化の
効率が高められる。この処理を行う場合、出力ベ
クトルのセツトも平均値分離正規化処理された入
力ベクトルの分布に基いて用意しなくてはならな
い。また、復号側で出力ベクトルを続み出した
後、振幅再生、平均値再生等の平均値分離正規化
の逆処理を行う必要がある。もちろん、同処理を
行わないベクトル量子化でもよい。差分出力ベク
トルコードテーブル２８には、あらかじめ平均値
分離正規化入力ベクトルを用いたクラスタリング
トレーニング等によつて用意された差分出力ベク
トルが書き込まれている。いま、平均値分離正規
化入力ベクトルｅが与えられたとき、コードテー
ブルアドレスカウンタ２２は差分出力ベクトルコ
ードテーブル内のベクトルのインデツクスを順次
出力して差分出力ベクトルコードテーブル２７か
ら差分出力ベクトルｙ ^e _i＝｛y^e _i1、y^e _i2、…、y^e _iK｝
（ｉ：インデツクス）をレジスタ１８に読み出す。
そして前記ダイナミツク動きベクトル量子化器に
おける歪計算と同様の演算を行つて平均値分離正
規化入力ベクトルとの歪が最小となる差分出力ベ
クトルを検出する。この場合、前記差分入力ベク
トルεは、ブロツク化されたフレーム間差分信号
であるので、その分布はゼロベクトルを中心とし
た形となる。したがつてあるしきい値を設定し、
ゼロベクトルに近い入力ベクトルはインデツク
ス、平均置、振幅の情報を送出しないことによつ
て伝送するデータ量を大幅に削減することができ
る。有意ブロツク判定回路２９では、前記平均値
μおよび前記振幅σの値をもとに差分信号系列の
ブロツクが有意ブロツクであるかどうか、すなわ
ち、情報として送出する必要があるかどうかを判
定する。その手法としては例えばしきい値をTθ
として μ＞Tθまたはσ＞Tθならば 有意ブロツク μTθかつσTθならば 無意ブロツク と判定する。その結果、有意ブロツクと判定され
た場合は、有意ブロツク判定回路３０からは最小
歪とある差分出力ベクトルｙ _eiと、平均値μ、振
幅σがフレーム間差分ベクトル量子化画像信号１
１６として加算器８に送出され、ラツチ２５から
は、有意ブロツクを示す信号、最小歪となる差分
出力ベクトルインデツクス、平均値μ、振幅σが
可変長符号化器９に送出される。また、無意ブロ
ツクと判定された場合は、有意ブロツク判定回路
３０からはゼロベクトルが、ラツチ２５からは無
意ブロツクを示す信号のみが送出される。 以上の過程を経て送信される符号化器出力は、
出力ベクトルインデツクス、差分出力ベクトルイ
ンデツクス、および平均値、振幅情報とを可変長
符号化した可変長符号例１１９である。 第Ｎフレームにおけるブロツク化された入力画
像信号系列１０３を信号源ベクトルＳ _N＝｛S₁、S₂
…、S_K｝_N、ダイナミツク形前段ベクトル量子化
器出力の予測画像信号１１３のブロツクをS^ _N、
フレーム間差分画像信号のブロツクをε _N、固定
形後段ベクトル量子化器出力のフレーム間差分ベ
クトル量子化画像信号のブロツク１１６をε^ _N、再
生画像信号系列のブロツクをＳ _Nとして符号化器
の動作概要を表すと次のようになる。 ε _N＝Ｓ _N−S^ _N ε^ _N＝ε _N＋ｑ Ｓ _N＝S^ _N＋ε^ _N ＝（Ｓ _N−ε _N）＋（ε _N＋ｑ） ＝Ｓ _N＋ｑ …(10) ただし、ｑは固定形後段ベクトル量子化誤差を
表す。したがつて、固定形後段ベクトル量子化誤
差ｑが小さければ小さいほど、再生画像信号は入
力画像信号に近くなる。 次にこの発明におけるダイナミツク多段ベクト
ル量子化器の復合化器の構成および動作について
説明する。この発明におけるダイナミツク多段ベ
クトル量子化器の復合化器の一実施例を第１０図
に示す。図において、３１はラツチ、３２は可変
長復合化器、３３は振幅、平均値再生回路を表
す。また、第６図、第７図および第８図と同一符
号を記した部分は同一または相当部分を表す。復
号化器では、符号化器出力信号１１９をラツチ３
１に取り込み、可変長復号化器３２で符号列を２
つに分離し、ダイナミツク出力ベクトルインデツ
クス１１２および有意信号、無意信号、差分出力
ベクトルインデツクス、平均値μ、振幅σ１１５
をそれぞれ復号再生する。そしてダイナミツク出
力ベクトルコードテーブル１９から出力ベクトル
コードテーブルインデツクスに対応する出力ベク
トルを読み出して予測画像信号１１３を再正す
る。一方、有意信号を受信した場合、差分出力ベ
クトルコードテーブルから差分出力ベクトルイン
デツクスに対応する差分出力ベクトルを続み出
し、振幅平均値再生回路３３で振幅値を乗じ、平
均値を加えてフレーム間差分ベクトル量子化画像
信号１１６を再生する。もし無意信号を受信した
場合には、レベルゼロのゼロベクトルをフレーム
間差分ベクトル量子化画像信号１１６として再生
する。このとき、ダイナミツク出力ベクトルコー
ドテーブルおよび差分出力ベクトルコードテーブ
ルは、符号化器側で用いたものと同じ方法で生成
したものを用いる。加算器１８では、再生された
予測画像信号１１３とフレーム間差分ベクトル量
子化画像信号１１６との和をとつて再生画像信号
１１７を出力画像信号として得る。さらに、この
再生画像信号１１７はフレームメモリ３に書き込
まれ、次のフレームの復号処理のための情報とし
て使用される。 〔発明の効果〕 この発明におけるダイナミツク多段ベクトル量
子化器は以上のように構成されているので、前段
のダイナミツク形前段ベクトル量子化器によつて
フレーム間の相関に基く冗長性を除き、有意／無
意判定をしながら固定形後段ベクトル量子化器に
よつてフレーム間差分信号をベクトル量子化する
ので、情報量の削減、制御が容易にでき、すべて
の処理がブロツク単位で行われるために雑音に対
して強力で符号化効率の良い高能率符号化が実現
できる。 又この発明は、テレビジヨン伝送に関する広範
囲な応用が可能であるが、動きの少ない場合に一
層の効果を発揮するので、テレビ会議システム等
への応用が有効である。 また、音声の伝送においても、有声音の概周期
性に基く波形の相関を利用してこの発明を応用す
れば高能率符号が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像信号のフレーム間の動きによる変
化を動きベクトルとして定義する説明図、第２図
は動きベクトル探査範囲の例を示す説明図、第３
図は従来の動き補償フレーム間符号化器の一実施
例である構成図、第４図はスカラー量子化器の入
出力特性の説明図、第５図は動きベクトル検出器
の一実施例を示す構成図、第６図はこの発明にお
けるダイナミツク多段ベクトル量子化器の符号化
器の一実施例を示す構成図、第７図はこの発明に
おけるダイナミツク形前段ベクトル量子化器の一
実施例を示す構成図、第８図は固定形出力ベクト
ルの多次元空間における配置を示す説明図、第９
図および第１０図は書き換え可能な出力ベクトル
コードテーブルの生成法の例を示す説明図、第１
１図はこの発明における固定形後段ベクトル量子
化器の一実施例を示す構成図、第１２図はこの発
明におけるダイナミツク多段ベクトル量子化器の
復号化器の一実施例を示す構成図である。 図中、１はＡ／Ｄ変換器、２はラスター／ブロ
ツク走査変換器、３はフレームメモリ、４は動き
ベクトル検出器、５は可変遅延回路、６は減算
器、７はスカラー量子化器、８は加算器、９は可
変長符号化器、１０は類似度計算回路、１１は動
き領域ラインメモリ、１２はラインメモリ制御回
路、１３は類似度比較回路、１４は動きベクトル
ラツチ、１５はダイナミツク形前段ベクトル量子
化器、１６は固定形後段ベクトル量子化器、１７
は入力ベクトルレジスタ、１８は出力ベクトルレ
ジスタ、１９はダイナミツク出力ベクトルコード
テーブル、２０は並列減算器、２１は並列絶対値
演算器、２２はコードテーブルアドレスカウン
タ、２３は絶対値歪演算器、２４は非線形最小歪
検出器、２５はインデツクスラツチ、２６は出力
ベクトルラツチ、２７は最小歪検出器、２８は差
分出力ベクトルコードテーブル、２９は平均値分
離正規化回路、３０は有意ブロツク判定回路、３
１は出力インデツクスラツチ、３２は可変長復号
化器、３３は振幅、平均値再生回路である。な
お、図中同一符号は同一あるいは相当部分を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも１フレーム以上前のフレームの画
   像信号系列を記憶する可変遅延可能なフレームメ
   モリと、符号化すべき画像入力信号系列を記憶
   し、Ｋ個毎（Ｋは複数）にブロツク化して入力ベ
   クトルとして取り込む入力ベクトルレジスタ、前
   記フレームメモリの画面上で前記画像入力信号系
   列と同じ位置に存在するブロツク中心として近隣
   の複数個のブロツク群を適宜前記フレームメモリ
   から抽出して順次出力ベクトルとして読み出すこ
   とのできる書き換え可能な第１の出力ベクトルコ
   ードテーブルと複数個のレベルの異なる平均値ベ
   クトル群の中から順次出力ベクトルを読み出すこ
   とのできる固定形の第２の出力ベクトルコードテ
   ーブルとで構成されるダイナミツク出力ベクトル
   コードテーブルとを有し、前記書き換え可能な第
   １の出力ベクトルコードテーブルに記憶された出
   力ベクトルのセツトの中から前記入力ベクトルに
   対して最小歪となる第１の出力ベクトルを選択
   し、そのときの歪の値が所定の上限しきい値より
   も大きいときは固定形の出力ベクトルコードテー
   ブルに記憶された出力ベクトルのセツトの中から
   前記入力ベクトルに対して最小歪となる第２の出
   力ベクトルを、また、前記歪の値で、中心位置に
   存在するブロツクの画素から成る出力ベクトルと
   前記入力ベクトルとの歪の値が所定の下限しきい
   値よりも小さいときは、前記フレームメモリから
   抽出した複数個のブロツク群のうち、中心の位置
   に存在するブロツクの画素からなる出力ベクトル
   を、更に、前記歪の値が前記上限しきい値以下、
   かつ前記下限のしきい値以上のときは前記書き換
   え可能な第１の出力ベクトルコードテーブルより
   選択された第１の出力ベクトルる適応的に選択し
   て出力するとともにその出力ベクトルに対応する
   アドレスを出力ベクトルインデツクスとして送出
   するダイナミツク前段ベクトル量子化器と、前記
   入力ベクトルと前記しきい値の条件のもとで選択
   された前記ダイナミツク前段ベクトル量子化器か
   らの出力ベクトルとの差を求め、フレーム間差分
   信号を出力する減算器と、前記減算器出力信号系
   例をＬ個毎（Ｌは複数）にブロツク化してブロツ
   ク内の平均値を分離したのち、振幅利得で正規化
   し、差分入力ベクトルとして取り込む差分入力ベ
   クトルレジスタ、あらかじめ前記フレーム間差分
   信号系列を用いたクラスタリング等により生成し
   た差分出力ベクトル群を記憶した差分出力ベクト
   ルコードテーブルを含み、前記差分出力ベクトル
   コードテーブルの中から最小歪となる差分出力ベ
   クトルを選択し、そのアドレスを差分ベクトイン
   デツクスとして求めるとともに、前記平均値と振
   幅利得を有意・無意判定しきい値と比較すること
   によりフレーム間差分信号の符号化するブロツク
   を有意・無意の判定をして有意識別ラベルと、有
   意ブロツクのときのみ前記平均値と振幅利得、お
   よび差分出力ベクトルを送出し、かつ前記選択さ
   れた差分出力ベクトルを出力する固定形後段ベク
   トル量子化器と、前記ダイナミツク形前段ベクト
   ル量子化器出力ベクトルと前記固定形後段ベクト
   ル量子化器出力ベクトルとを加算して前記フレー
   ムメモリに再生画像信号を送出する加算器と、前
   記ダイナミツク形前段ベクトル量子化器出力であ
   る出力ベクトルインデツクスと、前記固定形後段
   ベクトル量子化器出力である有意識別ラベル、平
   均値、振幅利得および差分出力ベクトルインデツ
   クスとをまとめて可変長符号化する可変長符号化
   器とを備えたことを特徴とするダイナミツク多段
   量子化器。