JPH02215230A - Vector quantizer - Google Patents

Vector quantizer

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JPH02215230A
JPH02215230A JP3686489A JP3686489A JPH02215230A JP H02215230 A JPH02215230 A JP H02215230A JP 3686489 A JP3686489 A JP 3686489A JP 3686489 A JP3686489 A JP 3686489A JP H02215230 A JPH02215230 A JP H02215230A
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JP
Japan
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vector
representative
distortion
representative vector
vectors
Prior art date
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JP3686489A
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Japanese (ja)
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Shigeru Hosoi
茂 細井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To select an accurate representative vector by calculating each distortion of a limited number of representative vectors and an input vector and quantizing the input vector with the number of the representative vector with small distortion. CONSTITUTION:A representative vector storage means 1 stores a representative vector Yti together with its number ti. A distortion arithmetic means 2 reads a number tij of a representative vector designated by the number ti of the representative vector Yti selected in the preceding frame and calculates the distortion di with an input vector X this time. A representative vector selection means 3 selects the vector Yi with the least distortion di calculated by the means 2 and selects the number (i) as a quantized value. Since the distortion of the representative vector of the number tij resident in the vicinity for the number ti of the vector Yi selected precedingly, is calculated, the quantization accuracy is improved without increasing quantized bit number of the like.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、A/D変換された音声信号等をベクトル量子
化するベクトル量子化装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a vector quantization device that vector quantizes an A/D converted audio signal or the like.

従来の技術 従来、この種のベクトル量子化装置は、第7図に示すよ
うに、ステップ71において、ベクトル量子化される入
力ベクトルX X= (xt !  X21〜Xn) が所定の時間間隔(以下、フレームという。)毎に入力
すると、入力ベクトルXと所定の代表ベクトルYI (
i=i、2.〜.N) Yi ”  (yU 、 yiz l ” + 3’i
n)との歪みdiを例えば次式 により、全ての代表ベクトルY1について計算する(ス
テップ72→73→74→73)。
BACKGROUND ART Conventionally, as shown in FIG. 7, in a vector quantization device of this type, in step 71, an input vector X X= (xt ! , frame.), the input vector X and a predetermined representative vector YI (
i=i, 2. ~. N) Yi ” (yU, yiz l ” + 3'i
n) is calculated for all representative vectors Y1, for example, using the following equation (steps 72→73→74→73).

次いで、歪みd、が最少となるiを求め(ステップ75
)、その番号iの代表ベクトルyiをそのフレームの入
力ベクトルXに対する代表ベクトルと決定し、その番号
iを入力ベクトルXの量子化値とする(ステップ76)
Next, find i that minimizes the distortion d (step 75).
), the representative vector yi of the number i is determined as the representative vector for the input vector X of that frame, and the number i is set as the quantized value of the input vector X (step 76).
.

第8図は、n=2の場合の入力ベクトルXと、N=4の
場合の代表ベクトルYiの関係を示し、図示破線が代表
ベクトルyiの間の境界を示す。
FIG. 8 shows the relationship between the input vector X when n=2 and the representative vector Yi when N=4, and the illustrated broken line indicates the boundary between the representative vectors yi.

ここで、代表ベクトルyiを予め設定する場合には、予
め入力ベクトルXの分布と同様な分布を示すトレーニン
グ用ベクトルを、必要とする代表ベクトルyiの領域数
Nに応じて全体の歪みが最少になるように分け、それぞ
れの領域内に分布するトレーニング用ベクトルの重心点
を示すベクトルを代表ベクトルとする。
Here, when setting the representative vector yi in advance, a training vector showing a distribution similar to the distribution of the input vector The vectors representing the center of gravity of the training vectors distributed within each region are designated as representative vectors.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記従来のベクトル量子化装置では、各
フレームの入力ベクトルの量子化精度を向上するために
は、できるだけ多くの数の代表ベクトルYiを予め設定
する必要があり、したがって、この場合には、量子化値
を示すために必要なビット数(量子化ビット数)が多く
なり、また、多くの代表ベクトルyiとの歪みdiを計
算するので、演算量が多くなるという問題点がある。
Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional vector quantization device described above, in order to improve the quantization accuracy of the input vector of each frame, it is necessary to preset as many representative vectors Yi as possible. Therefore, in this case, the number of bits required to indicate the quantized value (quantization bit number) increases, and the amount of calculation increases because distortion di with many representative vectors yi is calculated. There is a problem.

本発明は上記従来の問題点に鑑み、量子化ビット数や演
算量を増加することなく、量子化精度を向上することが
できるベクトル量子化装置を提供することを目的とする
In view of the above conventional problems, an object of the present invention is to provide a vector quantization device that can improve quantization accuracy without increasing the number of quantization bits or the amount of calculations.

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、前回選択された代
表ベクトルの近傍の複数の代表ベクトルを限定して選択
し、この限定された数の代表ベクトルと入力ベクトルと
の各歪みを演算し、歪みが最も小さい代表ベクトルの番
号を入力ベクトルの量子化とするようにしたものである
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention limits and selects a plurality of representative vectors in the vicinity of the previously selected representative vector, and combines the limited number of representative vectors with the input vector. Each distortion is calculated, and the number of the representative vector with the smallest distortion is used as the quantization of the input vector.

作用 本発明は上記構成により、入力ベクトルが前回選択され
た代表ベクトルの近傍にあるという相関があるので、計
算される代表ベクトルの数を限定しても正確な代表ベク
トルを選択することができ、また、代表ベクトルを限定
して選択するので、多くの代表ベクトルを予め設定して
も、量子化ビット数や演算量が増加することがない。
Effect: With the above configuration, the present invention has a correlation that the input vector is close to the previously selected representative vector, so even if the number of representative vectors to be calculated is limited, an accurate representative vector can be selected. Further, since representative vectors are limited and selected, even if many representative vectors are set in advance, the number of quantization bits and the amount of calculation do not increase.

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第1図
は、本発明に係るベクトル量子化装置の一実施例を示す
機能ブロック図、第2図は、第1図の代表ベクトル格納
手段に格納された代表ベクトルの一例を示す説明図、第
3図は、第1図のベクトル量子化装置の動作説明図、第
4図は、第1図のベクトル量子化装置の具体的な構成を
示すブロック図、第5図は、第4図のROM及びRAM
の記憶内容説明図、第6図は、第4図のCPUの動作を
説明するだめのフローチャートである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a vector quantization device according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of representative vectors stored in the representative vector storage means of FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the vector quantization device shown in FIG. 1, FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of the vector quantization device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram explaining the operation of the vector quantization device shown in FIG. and RAM
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the CPU shown in FIG. 4.

第1図において、1は、第2図に例示するように、代表
ベクトルYH Yt+ =  (y+t +  yi2+ ゝ ytN
)(但し、i=1,2.〜.N)がその番号1+ととも
に予め格納された代表ベクトル格納手段であり、本例で
は、n=6の場合の代表ベクトルYtiが格納されてい
る。
In FIG. 1, 1 is the representative vector YH Yt+ = (y+t + yi2+ ゝ ytN
) (where i=1, 2. to .N) is the representative vector storage means that is stored in advance together with its number 1+, and in this example, the representative vector Yti for n=6 is stored.

2は、第3図に示すように、前フレームにおいて選択さ
れた代表ベクトルYtiの番号11により指定される代
表ベクトルの候補の番号tijを代表ベクトル格納手段
1から読み出し、今回の入力ベクトルXとの歪みd、を
演算する歪み演算手段、3は、歪み演算手段2により演
算された歪みdiが最も小さい代表ベクトルyiを選択
し、その番号iを量子化値として選択する代表ベクトル
選択手段である。
2 reads the representative vector candidate number tij specified by the number 11 of the representative vector Yti selected in the previous frame from the representative vector storage means 1, as shown in FIG. The distortion calculation means 3 which calculates the distortion d is a representative vector selection means which selects the representative vector yi with the smallest distortion di calculated by the distortion calculation means 2, and selects its number i as a quantized value.

ここで、音声信号等の入力信号は、各サンプル間で相関
があり、入力ベクトルXは、前回選択された代表ベクト
ルyiの近傍にあるという相関がある〇 したがって、前回選択された代表ベクトルyiの番号t
i毎に、その近傍にある番号tijの代表ベクトルとの
歪みを計算するので、多くの代表ベクトルYtを代表ベ
クトル格納手段1に格納しても、量子化ビット数や演算
量を増加することなく、量子化精度を向上することがで
きる。
Here, input signals such as audio signals have a correlation between each sample, and there is a correlation that the input vector X is in the vicinity of the previously selected representative vector yi. number t
For each i, the distortion with the representative vector of number tij in its vicinity is calculated, so even if many representative vectors Yt are stored in the representative vector storage means 1, the number of quantization bits and the amount of calculations do not increase. , quantization accuracy can be improved.

次に、第4図〜第6図を参照して上記ベクトル量子化装
置の具体的な構成を説明する。
Next, the specific configuration of the vector quantization device will be explained with reference to FIGS. 4 to 6.

第4図において、11は、音声信号をディジタル信号に
変換するA/D変換器、12は、A/D変換器11から
のディジタル信号をベクトル量子化用の入力ベクトルに
変換し、第6図に示すような処理によりベクトル量子化
する中央処理装置(CPU)である。
In FIG. 4, 11 is an A/D converter that converts an audio signal into a digital signal, and 12 is an A/D converter that converts the digital signal from the A/D converter 11 into an input vector for vector quantization. This is a central processing unit (CPU) that performs vector quantization by processing as shown in FIG.

また、13は、CPU12の実行プログラムや、代表ベ
クトルの各成分等が予め格納されたリードオンリメモリ
 (ROM)であり、第5図に示すように、ROM13
の記憶エリア131.132、〜131にはそれぞれ、
各代表ベクトルYl (i=1.2゜〜、 N)の各成
分(7111y12+〜+ yxn) %()’zt、
 y22+〜+ yzn) ’i〜 (ytx、 yi
z+〜! yjn)が予め格納され、また、記憶エリア
1511152、〜15iにはそれぞれ、各代表ベクト
ルY1毎にその近傍にある限定した数mの代表ベクトル
Ytiの番号(Fl、 ttz+ ゝ、 ttm) %
  (j21+t22+ −+  tzm) N −(
tit、 ti2+ −+ jim)が予め選択されて
格納されている。
Further, 13 is a read-only memory (ROM) in which the execution program of the CPU 12 and each component of the representative vector are stored in advance, and as shown in FIG.
The storage areas 131, 132 and 131 respectively include
Each component (7111y12+~+yxn) of each representative vector Yl (i=1.2°~, N) %()'zt,
y22+〜+yzn) 'i〜(ytx, yi
z+~! yjn) are stored in advance, and the numbers (Fl, ttz+ ゝ, ttm) % of a limited number m of representative vectors Yti in the vicinity of each representative vector Y1 are stored in storage areas 1511152 and ~15i, respectively.
(j21+t22+ −+ tzm) N −(
tit, ti2+ −+ jim) are selected and stored in advance.

14は、第5図に示すように、前フレームの入力ベクト
ルの量子化したとき選択された代表ベクトルYtiの番
号tiを格納するための領域14aと、歪みを計算する
際に用いるR OM13の領域131〜13iの先頭ア
ドレス(代表ベクトル格納アドレス)を格納するための
領域14bと、ROM13の領域151〜15iの先頭
アドレス(歪みを計算する場合の代表ベクトルの番号の
テーブルアドレス)を格納するための領域14cを有す
るランダムアクセスメモリ (RA M)  である。
14, as shown in FIG. 5, an area 14a for storing the number ti of the representative vector Yti selected when the input vector of the previous frame was quantized, and an area of the ROM 13 used when calculating distortion. An area 14b for storing the start addresses of areas 131 to 13i (representative vector storage addresses) and an area 14b for storing the start addresses of areas 151 to 15i of the ROM 13 (table address of representative vector numbers when calculating distortion). It is a random access memory (RAM) having an area 14c.

次に、第6図を参照して上記実施例の動作、特にCP 
U12の動作を説明する。
Next, referring to FIG. 6, we will explain the operation of the above embodiment, especially the CP.
The operation of U12 will be explained.

ステップ61において、A/D変換器11からのディジ
タル信号をベクトル量子化用の入力ベクトルX”  (
Xi  +  X2 +  〜、xn)に変換し、入力
ベクトルXがフレーム毎に入力すると、続くステップ6
2において、RAM14の領域14aに格納された前回
の代表ベクトルの番号tiを参照し、次いで、この番号
tiにより領域14cのテーブルアドレスを参照した後
、ROM13の領域15t〜15iの当該領域に格納さ
れた番号tijを参照することにより、歪みを計算する
だめの複数の代表ベクトルを限定して選択する。
In step 61, the input vector X'' (
Xi + X2 + ~, xn), and when the input vector
2, the number ti of the previous representative vector stored in the area 14a of the RAM 14 is referenced, and then, after referring to the table address of the area 14c using this number ti, the vector stored in the corresponding area of the areas 15t to 15i of the ROM 13 is By referring to the number tij, a plurality of representative vectors for which distortion is to be calculated are limited and selected.

次いで、ROM13の領域13t〜13.における上記
番号tijの各代表ベクトルの先頭アドレスを求めてR
AM14の領域14bに格納し、この先頭アドレスによ
り当該代表アドレスyiの各成分をROM13の領域1
31〜13.から読み出し、入力ベクトルXと、この読
み出した代表ベクトルyiとの歪みを計算し、この計算
を上記番号tijの代表ベクトルyiについて行う (
ステップ63→64→65→63)。
Next, areas 13t to 13. of the ROM 13 are stored. Find the start address of each representative vector of the above number tij in R
Each component of the representative address yi is stored in the area 14b of the AM14, and each component of the representative address yi is stored in the area 14b of the ROM 13 using this first address.
31-13. , calculate the distortion between the input vector
Steps 63→64→65→63).

次いで、歪みdlが最少となるiを求め(ステップ66
)、その番号iの代表ベクトルyiをそのフレームの入
力ベクトルXに対する代表ベクトルと決定し、その番号
iを入力ベクトルXの量子化値とする (ステップ67
)。
Next, find i for which the distortion dl is the minimum (step 66
), the representative vector yi of the number i is determined as the representative vector for the input vector X of that frame, and the number i is set as the quantized value of the input vector X (step 67
).

発明の詳細 な説明したように、本発明は、前回選択された代表ベク
トルの近傍の複数の代表ベクトルを限定して選択し、こ
の限定された数の代表ベクトルと入力ベクトルとの各歪
みを演算し、歪みが最も小さい代表ベクトルの番号を入
力ベクトルの量子化とするようにしたので、入力ベクト
ルが前回選択された代表ベクトルの近傍にあるという相
関により、計算される代表ベクトルの数を限定しても正
確な代表ベクトルを選択することができ、また、代表ベ
クトルを限定して選択するので、多くの代表ベクトルを
予め設定しても、量子化ビット数や演算量が増加するこ
とがない。
As described in detail, the present invention limits and selects a plurality of representative vectors in the vicinity of the previously selected representative vector, and calculates each distortion between the limited number of representative vectors and the input vector. However, since the input vector is quantized using the number of the representative vector with the smallest distortion, the number of representative vectors to be calculated is limited by the correlation that the input vector is near the previously selected representative vector. In addition, since representative vectors are limited and selected, even if many representative vectors are set in advance, the number of quantization bits and the amount of calculation do not increase.

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

第1図は、本発明に係るベクトル量子化装置の一実施例
を示す機能ブロック図、第2図は、第1図の代表ベクト
ル格納手段に格納された代表ベクトルの一例を示す説明
図、第3図は、第1図のベクトル量子化装置の動作説明
図、第4図は、第1図のベクトル量子化装置の具体的な
構成を示すブロック図、第5図は、第4図のROM及び
RAMの記憶内容説明図、第6図は、第4図のCPUの
動作を説明するだめのフローチャート、第7図は、従来
のベクトル量子化装置の動作を説明するだめのフローチ
ャート、第8図は、入力ベクトルと代表ベクトルを示す
説明図である。 1・・・代表ベクトル格納手段、2・・・歪み演算手段
、3・・・代表ベクトル選択手段、11・・・A/D変
換器、12・・・中央処理装置(CPU)、13・・・
リードオンリメモリ (ROM) 、14・・・ランダ
ムアクセスメモリ(RA M)。 口 喀 第 図
FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment of a vector quantization device according to the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of representative vectors stored in the representative vector storage means of FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the vector quantization device shown in FIG. 1, FIG. 4 is a block diagram showing a specific configuration of the vector quantization device shown in FIG. 1, and FIG. 5 is a diagram explaining the operation of the vector quantization device shown in FIG. 6 is a flowchart explaining the operation of the CPU in FIG. 4, FIG. 7 is a flowchart explaining the operation of the conventional vector quantization device, and FIG. 8 is a flowchart explaining the operation of the conventional vector quantization device. is an explanatory diagram showing input vectors and representative vectors. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Representative vector storage means, 2...Distortion calculation means, 3...Representative vector selection means, 11...A/D converter, 12...Central processing unit (CPU), 13...・
Read-only memory (ROM), 14...Random access memory (RAM). Mouth Diagram

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 複数の代表ベクトルが格納された代表ベクトル格納手段
と、前回選択された代表ベクトルの近傍の複数の代表ベ
クトルを限定して選択し、この限定された数の代表ベク
トルを前記代表ベクトル格納手段から読み出して入力ベ
クトルとの各歪みを演算する歪み演算手段と、前記歪み
演算手段により演算された歪みが最も小さい代表ベクト
ルを選択し、その番号を入力ベクトルの量子化とする手
段とを有するベクトル量子化装置。
A representative vector storage means in which a plurality of representative vectors are stored, a plurality of representative vectors in the vicinity of the previously selected representative vector are selected in a limited manner, and this limited number of representative vectors are read from the representative vector storage means. vector quantization comprising: distortion calculation means for calculating each distortion with an input vector; and means for selecting a representative vector with the smallest distortion calculated by the distortion calculation means and using that number as the quantization of the input vector. Device.
JP3686489A 1989-02-15 1989-02-15 Vector quantizer Pending JPH02215230A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011522497A (en) * 2008-06-02 2011-07-28 サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェサイアンティフィク(セエヌエールエス) How to count vectors in a regular point network
JP2011525728A (en) * 2008-06-02 2011-09-22 サントル ナシオナル ドゥ ラ ルシェルシェサイアンティフィク(セエヌエールエス) How to process numeric data

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63240600A (en) * 1987-03-28 1988-10-06 松下電器産業株式会社 Vector quantization

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