JPH07120958B2 - 木探索ベクトル量子化器 - Google Patents
木探索ベクトル量子化器Info
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- JPH07120958B2 JPH07120958B2 JP61077685A JP7768586A JPH07120958B2 JP H07120958 B2 JPH07120958 B2 JP H07120958B2 JP 61077685 A JP61077685 A JP 61077685A JP 7768586 A JP7768586 A JP 7768586A JP H07120958 B2 JPH07120958 B2 JP H07120958B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，入力信号系列を複数個まとめてブロツク化
し，これを多次元信号空間で量子化するベクトル量子化
器に関するものである。
し，これを多次元信号空間で量子化するベクトル量子化
器に関するものである。
まず，ベクトル量子化の原理について簡単に説明する。
入力信号系列をｋ個（ｋは整数）まとめて入力ベクトル
ｘ＝〔x1,x2,…,xk〕とする。このとき,k次元ユークリ
ッド信号空間Rk（ｘ∈Rk）のＮ個（Ｎは整数）の代表点
すなわち出力ベクトルｙ ｉ＝〔yi1,yi2,…,yik〕のセツ
トをＹ＝〔ｙ 1,ｙ 2,…，ｙ Ｎ〕とする。ベクトル量子化
器は，出力ベクトルのセツトから入力ベクトルｘに対し
て最短距離（最小歪）となる出力ベクトルｙ ｉを以下の
ように定め，これを探索する。
入力信号系列をｋ個（ｋは整数）まとめて入力ベクトル
ｘ＝〔x1,x2,…,xk〕とする。このとき,k次元ユークリ
ッド信号空間Rk（ｘ∈Rk）のＮ個（Ｎは整数）の代表点
すなわち出力ベクトルｙ ｉ＝〔yi1,yi2,…,yik〕のセツ
トをＹ＝〔ｙ 1,ｙ 2,…，ｙ Ｎ〕とする。ベクトル量子化
器は，出力ベクトルのセツトから入力ベクトルｘに対し
て最短距離（最小歪）となる出力ベクトルｙ ｉを以下の
ように定め，これを探索する。
if d（ｘ，ｙ ｉ）＜ｄ（ｘ，ｙ ｊ）for all j ｘ→ｙ ｉ ただし,d（ｘ，ｙ ｉ）は入出力ベクトル間の距離（歪）
である。このとき，入力ベクトルｘは出力ベクトルのイ
ンデツクスｉによつて伝送または記録され，再生時に出
力ベクトルｙ ｉで置換される。ｄ（ｘ，ｙ ｉ）の計算手
法は次式で定義される。
である。このとき，入力ベクトルｘは出力ベクトルのイ
ンデツクスｉによつて伝送または記録され，再生時に出
力ベクトルｙ ｉで置換される。ｄ（ｘ，ｙ ｉ）の計算手
法は次式で定義される。
また，演算処理の簡略化のため，以下の近似式を用いる
こともできる。
こともできる。
上記ベクトル量子化器の処理時間を決定するのは最小歪
となる出力ベクトルを決定するために入力ベクトルと出
力ベクトルとの歪を計算する過程である。出力ベクトル
の数を増加させて量子化歪を減少させる場合，処理時間
を短縮するために，出力ベクトルのセツトに木構造を持
たせ，木探索の要領で歪演算回数を減少させる高速ベク
トル量子化手法がある。次にこの手法について説明す
る。
となる出力ベクトルを決定するために入力ベクトルと出
力ベクトルとの歪を計算する過程である。出力ベクトル
の数を増加させて量子化歪を減少させる場合，処理時間
を短縮するために，出力ベクトルのセツトに木構造を持
たせ，木探索の要領で歪演算回数を減少させる高速ベク
トル量子化手法がある。次にこの手法について説明す
る。
第３図に示すような２進木を考える。木の根はｋ次元信
号空間Rkに，各節点はRkを段階的に分割した空間にそれ
ぞれ対応する。各節点には代表点が定められており，そ
れが出力ベクトルになる。各段の出力ベクトルは，入力
ベクトルの分布に基づいて歪の総和が最小となるように
生成されている。入力ベクトルが与えられたとき，根か
ら終端節点に向かつて，節点毎に双方の代表点と歪計算
を行い，歪の小さい方の枝を選択しながら木を辿るもの
である。第ｎ段まで枝選択を行つた段階で，入力ベクト
ルはＮ（＝2n）個の代表点の１つに写像されることにな
る。すなわち，全ての出力ベクトルＮ個について最小歪
となるものを探索する全探索の場合,N回の歪演算が必要
であるのに対し，木探索では2log2N（＝2n）回に減少す
る。しかしながら,N個の出力ベクトルに写像されるＮレ
ベルのベクトル量子化を実行するために，第（ｎ−１）
段までの代表点である仮の出力ベクトル（Ｎ−１）個が
符号化過程において余分に必要となる。これらのベクト
ルは終端節点に対応する真の出力ベクトルに到るまでの
歪演算に用いられるだけで，復号化においては必要とさ
れない。
号空間Rkに，各節点はRkを段階的に分割した空間にそれ
ぞれ対応する。各節点には代表点が定められており，そ
れが出力ベクトルになる。各段の出力ベクトルは，入力
ベクトルの分布に基づいて歪の総和が最小となるように
生成されている。入力ベクトルが与えられたとき，根か
ら終端節点に向かつて，節点毎に双方の代表点と歪計算
を行い，歪の小さい方の枝を選択しながら木を辿るもの
である。第ｎ段まで枝選択を行つた段階で，入力ベクト
ルはＮ（＝2n）個の代表点の１つに写像されることにな
る。すなわち，全ての出力ベクトルＮ個について最小歪
となるものを探索する全探索の場合,N回の歪演算が必要
であるのに対し，木探索では2log2N（＝2n）回に減少す
る。しかしながら,N個の出力ベクトルに写像されるＮレ
ベルのベクトル量子化を実行するために，第（ｎ−１）
段までの代表点である仮の出力ベクトル（Ｎ−１）個が
符号化過程において余分に必要となる。これらのベクト
ルは終端節点に対応する真の出力ベクトルに到るまでの
歪演算に用いられるだけで，復号化においては必要とさ
れない。
以下，従来のベクトル量子化器として，上記木探索ベク
トル量子化手法を用いたものを構成例に沿つて説明す
る。第６図はパイプライン処理を導入したｎ段木探索ベ
クトル量子化器符号化器の構成を示すブロツク図であ
り，図において（１）は入力ベクトル，（２）は各段が
パイプライン化された符号化器の第１段，（３）は該符
号化器第２段，（４）は該符号化器第ｎ段，（５）は符
号化器第１段の符号化出力，（６）は符号化器第２段符
号化出力，（７）は符号化器第（ｎ−１）段符号化出
力，（８）は符号化器第ｎ段符号化出力すなわち出力ベ
クトルインデツクス，（９）は該インデツクスを取込ん
で一定のタイミングで出力するラツチ，（10）は符号化
器出力信号である。
トル量子化手法を用いたものを構成例に沿つて説明す
る。第６図はパイプライン処理を導入したｎ段木探索ベ
クトル量子化器符号化器の構成を示すブロツク図であ
り，図において（１）は入力ベクトル，（２）は各段が
パイプライン化された符号化器の第１段，（３）は該符
号化器第２段，（４）は該符号化器第ｎ段，（５）は符
号化器第１段の符号化出力，（６）は符号化器第２段符
号化出力，（７）は符号化器第（ｎ−１）段符号化出
力，（８）は符号化器第ｎ段符号化出力すなわち出力ベ
クトルインデツクス，（９）は該インデツクスを取込ん
で一定のタイミングで出力するラツチ，（10）は符号化
器出力信号である。
また，第７図は前記符号化器第ｎ段の構成例を示すブロ
ツク図であり，図において（11）は入力ベクトル（１）
を各段でラツチするレジスタ，（12）はあらかじめ各段
の節点に対応する出力ベクトルが入力ベクトルの分布に
基づいて最小歪となるよう生成された第３図に示すよう
な木構造を持つ出力ベクトルセツトの第ｎ段における2
n-1対の出力ベクトルを記憶したコードテーブル，（1
3）および（14）は前記コードテーブル（12）から読出
される出力ベクトル，（15）は入力ベクトル（１）と前
記出力ベクトル（13），（14）との歪を計算する歪演算
回路，（16）は前記歪演算回路出力である２つの歪の大
小を判定する比較器，（17）は前記比較器（16）におけ
る判定結果を示す信号，（18）は該判定結果（17）に従
つて第（ｎ−１）段符号化出力（７）に‘0'または‘1'
を付加して第ｎ段符号化出力（８）を出力するインデツ
クスレジスタである。符号化器第１段から第ｎ段までの
構成はほゞ同様である。異なる点は，各段の出力ベクト
ルコードテーブルの内容，第１段には前段符号化出力が
入力されないこと，第ｎ段（最終段）の入力ベクトルレ
ジスタから次段へ入力ベクトルが送出されない（第７図
には破線で示してある）ことである。
ツク図であり，図において（11）は入力ベクトル（１）
を各段でラツチするレジスタ，（12）はあらかじめ各段
の節点に対応する出力ベクトルが入力ベクトルの分布に
基づいて最小歪となるよう生成された第３図に示すよう
な木構造を持つ出力ベクトルセツトの第ｎ段における2
n-1対の出力ベクトルを記憶したコードテーブル，（1
3）および（14）は前記コードテーブル（12）から読出
される出力ベクトル，（15）は入力ベクトル（１）と前
記出力ベクトル（13），（14）との歪を計算する歪演算
回路，（16）は前記歪演算回路出力である２つの歪の大
小を判定する比較器，（17）は前記比較器（16）におけ
る判定結果を示す信号，（18）は該判定結果（17）に従
つて第（ｎ−１）段符号化出力（７）に‘0'または‘1'
を付加して第ｎ段符号化出力（８）を出力するインデツ
クスレジスタである。符号化器第１段から第ｎ段までの
構成はほゞ同様である。異なる点は，各段の出力ベクト
ルコードテーブルの内容，第１段には前段符号化出力が
入力されないこと，第ｎ段（最終段）の入力ベクトルレ
ジスタから次段へ入力ベクトルが送出されない（第７図
には破線で示してある）ことである。
また，第８図はベクトル量子化器復号化器の構成例を示
すブロツク図であり，図において（19）は復号化器に入
力されるインデツクス信号（８）をラツチするレジス
タ，（20）は木の終端節点に対応する真の出力ベクトル
（符号化器最終段のコードテーブルの内容と等価）を蓄
えたコードテーブル，（21）は前記インデツクス信号
（８）に従つて前記コードテーブル（20）から読出され
た出力ベクトルをラツチするレジスタ，（22）は出力ベ
クトルである。
すブロツク図であり，図において（19）は復号化器に入
力されるインデツクス信号（８）をラツチするレジス
タ，（20）は木の終端節点に対応する真の出力ベクトル
（符号化器最終段のコードテーブルの内容と等価）を蓄
えたコードテーブル，（21）は前記インデツクス信号
（８）に従つて前記コードテーブル（20）から読出され
た出力ベクトルをラツチするレジスタ，（22）は出力ベ
クトルである。
次に動作について説明する。符号化器の入力信号系列は
ｋ個まとめてブロツク化され，入力ベクトルｘ＝〔x1,x
2,…,xk〕に変換される。いま，第３図に示すような２
進木構造を持つ出力ベクトルのセツトＹが用意されてい
る。Ｙは各段の出力ベクトルが入力ベクトルの分布に基
づいて最小歪となるように，あらかじめクラスタリング
等の手法により最適化設計されたものである。これらの
ベクトルにはそれぞれ根から枝を選択してきた履歴を表
す２進数列が対応づけられている。すなわち，第３図に
おいて各節点から左方向へ分かれる枝に‘0',右方向に
分かれる枝に‘1'を割当てる操作を根から順次行つた結
果であり，該２進数列の桁数が何段めまで選択を終了し
たかを示している。ｎ桁の２進数列をｂ（ｎ）と表す
る。ｂ（ｎ）は真の出力ベクトルインデツクス信号ｉと
等価である。すなわち,i＝ｂ（ｎ）である。第６図に示
す符号化器の構成は，各段を分離してパイプライン処理
するもので，第１段めの歪比較（枝選択）の結果がｂ
（１）として第２段めへ，さらにｂ（２）が第３段めへ
−という具合に節点のアドレスを示す符号化器出力信号
が前段から後段へ送られる。最終段の符号化器出力信号
が真の出力ベクトルのインデツクス信号で，該インデツ
クス信号のみが記録または伝送される。
ｋ個まとめてブロツク化され，入力ベクトルｘ＝〔x1,x
2,…,xk〕に変換される。いま，第３図に示すような２
進木構造を持つ出力ベクトルのセツトＹが用意されてい
る。Ｙは各段の出力ベクトルが入力ベクトルの分布に基
づいて最小歪となるように，あらかじめクラスタリング
等の手法により最適化設計されたものである。これらの
ベクトルにはそれぞれ根から枝を選択してきた履歴を表
す２進数列が対応づけられている。すなわち，第３図に
おいて各節点から左方向へ分かれる枝に‘0',右方向に
分かれる枝に‘1'を割当てる操作を根から順次行つた結
果であり，該２進数列の桁数が何段めまで選択を終了し
たかを示している。ｎ桁の２進数列をｂ（ｎ）と表す
る。ｂ（ｎ）は真の出力ベクトルインデツクス信号ｉと
等価である。すなわち,i＝ｂ（ｎ）である。第６図に示
す符号化器の構成は，各段を分離してパイプライン処理
するもので，第１段めの歪比較（枝選択）の結果がｂ
（１）として第２段めへ，さらにｂ（２）が第３段めへ
−という具合に節点のアドレスを示す符号化器出力信号
が前段から後段へ送られる。最終段の符号化器出力信号
が真の出力ベクトルのインデツクス信号で，該インデツ
クス信号のみが記録または伝送される。
符号化器各段の動作および復号化器の動作を第７図，第
８図を用いて説明する。入力ベクトル（１）は各段に備
わる入力ベクトルレジスタ（11）にてラツチされ，歪演
算に用いられるとともに，次段へ送出される。ただし，
最終段では送出されない。第２段め以降において，前段
の符号化器出力（７）は出力ベクトルコードテーブル
（12）のアドレス信号となり，該コードテーブル（12）
はアドレスｂ（ｎ−１）によつて指定される２つの出力
ベクトルｙ b(n-1)0（13），ｙ b(n-1)1（14）を読出し出
力する。歪演算器は，前記入力ベクトル（１）と前記２
つの出力ベクトルとの歪を各々計算し，比較器（16）に
供給する。比較器（16）は前記２つの歪の大小を比較判
定し，歪の小さい方を示す信号（‘0'または‘1'）（1
7）を出力する。インデツクスレジスタ（18）は前段の
符号化器出力ｂ（ｎ−１）（７）を取込み，前記比較器
より出力される信号‘0'または‘1'をｂ（ｎ−１）の最
下位ビツトに挿入し,b（ｎ）を形成する。これが第ｎ段
符号化器出力（８）となる。なお，第１段には前段符号
化器出力は入力されないが，第１段のコードテーブルに
記憶されている出力ベクトルはｙ ０とｙ １の２つだけで
あるから，アドレス信号は不要である。
８図を用いて説明する。入力ベクトル（１）は各段に備
わる入力ベクトルレジスタ（11）にてラツチされ，歪演
算に用いられるとともに，次段へ送出される。ただし，
最終段では送出されない。第２段め以降において，前段
の符号化器出力（７）は出力ベクトルコードテーブル
（12）のアドレス信号となり，該コードテーブル（12）
はアドレスｂ（ｎ−１）によつて指定される２つの出力
ベクトルｙ b(n-1)0（13），ｙ b(n-1)1（14）を読出し出
力する。歪演算器は，前記入力ベクトル（１）と前記２
つの出力ベクトルとの歪を各々計算し，比較器（16）に
供給する。比較器（16）は前記２つの歪の大小を比較判
定し，歪の小さい方を示す信号（‘0'または‘1'）（1
7）を出力する。インデツクスレジスタ（18）は前段の
符号化器出力ｂ（ｎ−１）（７）を取込み，前記比較器
より出力される信号‘0'または‘1'をｂ（ｎ−１）の最
下位ビツトに挿入し,b（ｎ）を形成する。これが第ｎ段
符号化器出力（８）となる。なお，第１段には前段符号
化器出力は入力されないが，第１段のコードテーブルに
記憶されている出力ベクトルはｙ ０とｙ １の２つだけで
あるから，アドレス信号は不要である。
復号化器では，前記の過程を経て形成された符号化器出
力信号（10）をラツチ（19）に取込み，インデツクス信
号（８）に従つて出力ベクトルコードテーブル（20）か
ら出力ベクトルを読出し，レジスタ（21）にラツチする
ことにより，最終的に出力ベクトル（22）が得られる。
力信号（10）をラツチ（19）に取込み，インデツクス信
号（８）に従つて出力ベクトルコードテーブル（20）か
ら出力ベクトルを読出し，レジスタ（21）にラツチする
ことにより，最終的に出力ベクトル（22）が得られる。
従来の木探索ベクトル量子化器は以上のように構成され
ているので，符号化器において，真の出力ベクトル数の
約２倍の出力ベクトルコードテーブルメモリ容量が必要
になるという問題があつた。例えば，出力ベクトル数を
Ｎ（＝2n）個としたとき，符号化器に（2n+1＋２）個の
出力ベクトルを，復号化器に2n個の出力ベクトルを記憶
する必要があつた。
ているので，符号化器において，真の出力ベクトル数の
約２倍の出力ベクトルコードテーブルメモリ容量が必要
になるという問題があつた。例えば，出力ベクトル数を
Ｎ（＝2n）個としたとき，符号化器に（2n+1＋２）個の
出力ベクトルを，復号化器に2n個の出力ベクトルを記憶
する必要があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので，従来のものに比べて最終段の出力ベクトル数
が同一の場合，出力ベクトルコードテーブルメモリ容量
が約半分に減少させることのできる木探索ベクトル量子
化器を得ることを目的とする。
たもので，従来のものに比べて最終段の出力ベクトル数
が同一の場合，出力ベクトルコードテーブルメモリ容量
が約半分に減少させることのできる木探索ベクトル量子
化器を得ることを目的とする。
この発明に係る木探索ベクトル量子化器は入力ベクトル
から平均値を分離し，振幅成分で正規化する平均値分離
正規化回路を設け，この平均値分離正規化回路で平均値
を分離したものを新たな入力ベクトルとし，符号化器の
木構造出力ベクトルセツトを生成する段階で各段に配置
される出力ベクトルが左右半分の個数ずつ，空間的に対
称すなわち反転関係となるように配列したのち，左また
は右の半分の出力ベクトルセツトのみを記憶し，探索過
程で入力ベクトルの極性を反転することにより，等価的
に２倍の個数の出力ベクトルセツトを用いて探索できる
構成にしたものである。
から平均値を分離し，振幅成分で正規化する平均値分離
正規化回路を設け，この平均値分離正規化回路で平均値
を分離したものを新たな入力ベクトルとし，符号化器の
木構造出力ベクトルセツトを生成する段階で各段に配置
される出力ベクトルが左右半分の個数ずつ，空間的に対
称すなわち反転関係となるように配列したのち，左また
は右の半分の出力ベクトルセツトのみを記憶し，探索過
程で入力ベクトルの極性を反転することにより，等価的
に２倍の個数の出力ベクトルセツトを用いて探索できる
構成にしたものである。
この発明における木探索ベクトル量子化器は，出力ベク
トルの反転関係を利用することにより，符号化器，復号
化器の出力ベクトルコードテーブルメモリ容量が従来の
ものに比べて約半分に削減される。
トルの反転関係を利用することにより，符号化器，復号
化器の出力ベクトルコードテーブルメモリ容量が従来の
ものに比べて約半分に削減される。
以下，この発明の一実施例を図について説明する。第１
図，第２図，第５図において（101）は入力ベクトルを
平均値，振幅，正規化入力ベクトルの３成分に分離する
平均値分離正規化回路，（102）は正規化入力ベクトル
または正規化出力ベクトルの極性を反転する極性反転回
路，（104）はセレクタ，（106）は正規化出力ベクトル
コードテーブル，（110）は正規化出力ベクトルに振幅
成分を乗じ，平均値を加える振幅乗算，平均値加算回路
である。（２）〜（４），（９），（11），（15），
（16），（18）〜（21）は従来のものと同一でよい。
図，第２図，第５図において（101）は入力ベクトルを
平均値，振幅，正規化入力ベクトルの３成分に分離する
平均値分離正規化回路，（102）は正規化入力ベクトル
または正規化出力ベクトルの極性を反転する極性反転回
路，（104）はセレクタ，（106）は正規化出力ベクトル
コードテーブル，（110）は正規化出力ベクトルに振幅
成分を乗じ，平均値を加える振幅乗算，平均値加算回路
である。（２）〜（４），（９），（11），（15），
（16），（18）〜（21）は従来のものと同一でよい。
以下，動作について説明する。まず，第３図に示す木構
造の正規化出力ベクトルセツトにおいて，各段の正規化
出力ベクトルは平均値分離正規化された複数個の正規化
入力ベクトルの分布に基づき歪の総和が最小となるよう
に生成される。平均値μ，振幅σ，入力ベクトルｘ，正
規化入力ベクトルｘ ＊とすると，平均値分離正規化は次
式にて実行される。
造の正規化出力ベクトルセツトにおいて，各段の正規化
出力ベクトルは平均値分離正規化された複数個の正規化
入力ベクトルの分布に基づき歪の総和が最小となるよう
に生成される。平均値μ，振幅σ，入力ベクトルｘ，正
規化入力ベクトルｘ ＊とすると，平均値分離正規化は次
式にて実行される。
ｘ＝（ｘ−μ）／σｘ ＊ ＝（▲ｘ＊ １▼，▲ｘ＊ ２▼，…，▲ｘ＊ ｋ▼） 振幅σの近似式として 等を用いることもできる。
上記正規化出力ベクトルセツトにおいて，各段に配置さ
れる正規化出力ベクトルが，木の左右において半分の個
数ずつ信号空間上で原点を中心として対称すなわち反転
関係となるように配列する。第３図においてｙ ０とｙ 1,
ｙ 00とｙ 10,ｙ 01とｙ 11…が互いに反転関係となる。そ
して木の左または右半分の正規化出力ベクトルセツトに
おいて，第４図に示すように，第１段めの正規化出力ベ
クトルを根とする（2n−１）個の正規化出力ベクトルに
対し，第２段め以降，各節点から左方向に分かれる枝に
‘0',右方向に分かれる枝に‘1'を割当てたのち，正規
化出力ベクトルコードテーブルに記憶する。最終段すな
わち第ｎ段めの正規化出力ベクトルには各々（ｎ−１）
桁の２進数列が割当てられる。正規化入力ベクトルｘ ＊
＝〔▲ｘ＊ １▼，▲ｘ＊ ２▼，…，▲ｘ＊ ｋ▼〕（10
3）は第２図に示すように，第１段において，まず入力
ベクトルレジスタ（11）にラツチされ，前記正規化出力
ベクトルコードテーブルから読出される１つの第１段正
規化出力ベクトルｙ (0)（109）と，ｙ (0)を極性反転回
路（107）を通して反転した第１段反転正規化出力ベク
トルｙ (1)（108）とともに歪演算回路（15）に入力さ
れ，前記ｘ ＊とｙ (0)およびｘ ＊とｙ (1)の２つの歪が計
算される。比較器（16）では該２つの歪の大小を判定
し，小さい方を示す信号（17）を出力する。例えば前記
正規化出力ベクトルｙ (0)との歪の方が小さければ‘0',
前記反転正規化出力ベクトルｙ (1)との歪の方が小さけ
れば‘1'を出力する。インデツクスレジスタ（18）は前
記比較器出力信号を取込み，これを正規化出力ベクトル
の極性を示す情報としてｎ桁のインデツクスの最上位ビ
ツト位置にセツトし，該インデツクス信号を出力する。
前記正規化入力ベクトル（103）は極性反転回路（102）
を通して反転された反転正規化入力ベクトル（105）と
ともにセレクタ（104）に供給される。セレクタ（104）
は，前記第１段の比較器出力信号（17）が‘0'のときは
前記正規化入力ベクトル（103）を，‘1'のときは前記
反転正規化入力ベクトル（105）を選択し，第２段めの
符号化器に送出する。このとき，反転正規化入力ベクト
ル（105）が選択された場合には，第２段め以降，等価
的に第４図の右半分の正規化出力ベクトルセツトを用い
て枝選択を行うことになる。
れる正規化出力ベクトルが，木の左右において半分の個
数ずつ信号空間上で原点を中心として対称すなわち反転
関係となるように配列する。第３図においてｙ ０とｙ 1,
ｙ 00とｙ 10,ｙ 01とｙ 11…が互いに反転関係となる。そ
して木の左または右半分の正規化出力ベクトルセツトに
おいて，第４図に示すように，第１段めの正規化出力ベ
クトルを根とする（2n−１）個の正規化出力ベクトルに
対し，第２段め以降，各節点から左方向に分かれる枝に
‘0',右方向に分かれる枝に‘1'を割当てたのち，正規
化出力ベクトルコードテーブルに記憶する。最終段すな
わち第ｎ段めの正規化出力ベクトルには各々（ｎ−１）
桁の２進数列が割当てられる。正規化入力ベクトルｘ ＊
＝〔▲ｘ＊ １▼，▲ｘ＊ ２▼，…，▲ｘ＊ ｋ▼〕（10
3）は第２図に示すように，第１段において，まず入力
ベクトルレジスタ（11）にラツチされ，前記正規化出力
ベクトルコードテーブルから読出される１つの第１段正
規化出力ベクトルｙ (0)（109）と，ｙ (0)を極性反転回
路（107）を通して反転した第１段反転正規化出力ベク
トルｙ (1)（108）とともに歪演算回路（15）に入力さ
れ，前記ｘ ＊とｙ (0)およびｘ ＊とｙ (1)の２つの歪が計
算される。比較器（16）では該２つの歪の大小を判定
し，小さい方を示す信号（17）を出力する。例えば前記
正規化出力ベクトルｙ (0)との歪の方が小さければ‘0',
前記反転正規化出力ベクトルｙ (1)との歪の方が小さけ
れば‘1'を出力する。インデツクスレジスタ（18）は前
記比較器出力信号を取込み，これを正規化出力ベクトル
の極性を示す情報としてｎ桁のインデツクスの最上位ビ
ツト位置にセツトし，該インデツクス信号を出力する。
前記正規化入力ベクトル（103）は極性反転回路（102）
を通して反転された反転正規化入力ベクトル（105）と
ともにセレクタ（104）に供給される。セレクタ（104）
は，前記第１段の比較器出力信号（17）が‘0'のときは
前記正規化入力ベクトル（103）を，‘1'のときは前記
反転正規化入力ベクトル（105）を選択し，第２段めの
符号化器に送出する。このとき，反転正規化入力ベクト
ル（105）が選択された場合には，第２段め以降，等価
的に第４図の右半分の正規化出力ベクトルセツトを用い
て枝選択を行うことになる。
第２段め以降の符号化器の動作は従来のものと同様であ
り，各段において歪演算，比較動作を通して最小歪とな
る真の出力ベクトルが探索される。最終的に（ｎ−１）
桁の２進数列が前記インデツクス信号の最上位から２番
め以降のビツト位置に付加され,n桁の２進数列で表され
るインデツクス信号（８）が形成される。該インデツク
ス信号（８）は，前記平均値分離正規化回路（101）よ
り出力される平均値および振幅とともにラツチ（９）に
取込まれ，符号化器出力信号（10）として送出される。
り，各段において歪演算，比較動作を通して最小歪とな
る真の出力ベクトルが探索される。最終的に（ｎ−１）
桁の２進数列が前記インデツクス信号の最上位から２番
め以降のビツト位置に付加され,n桁の２進数列で表され
るインデツクス信号（８）が形成される。該インデツク
ス信号（８）は，前記平均値分離正規化回路（101）よ
り出力される平均値および振幅とともにラツチ（９）に
取込まれ，符号化器出力信号（10）として送出される。
復号化器では，上記の過程を経て形成された符号化器出
力信号（10）をラツチ（19）に取込み，インデツクス信
号（８）と平均値，振幅情報（105）に分離する。そし
て，前記インデツクス信号（８）の最上位ビツトを除く
（ｎ−１）桁の２進数列で表されるアドレス上に記憶さ
れた正規化出力ベクトルを復号用正規化出力ベクトルコ
ードテーブル（20）から読出し，前記インデツクス信号
（８）の最上位ビツトが‘0'のときは該正規化出力ベク
トルをそのまま出力し，‘1'のときは該正規化出力ベク
トルの極性を反転して出力した後，振幅乗算・平均値加
算回路（110）において前記振幅を乗じ，前記平均値を
加算してレジスタ（21）にラツチすることにより最終的
に出力ベクトル（22）が得られる。
力信号（10）をラツチ（19）に取込み，インデツクス信
号（８）と平均値，振幅情報（105）に分離する。そし
て，前記インデツクス信号（８）の最上位ビツトを除く
（ｎ−１）桁の２進数列で表されるアドレス上に記憶さ
れた正規化出力ベクトルを復号用正規化出力ベクトルコ
ードテーブル（20）から読出し，前記インデツクス信号
（８）の最上位ビツトが‘0'のときは該正規化出力ベク
トルをそのまま出力し，‘1'のときは該正規化出力ベク
トルの極性を反転して出力した後，振幅乗算・平均値加
算回路（110）において前記振幅を乗じ，前記平均値を
加算してレジスタ（21）にラツチすることにより最終的
に出力ベクトル（22）が得られる。
〔発明の効果〕 以上のように，この発明によれば，木探索ベクトル量子
化器の出力ベクトルコードテーブル容量を従来の半分程
度に削減できる。すなわち，出力ベクトル数をＮ＝2n個
とした場合，従来のものでは符号化器に2n+1−２個，復
号化器に2n個の出力ベクトルを記憶する必要があつたの
に対し，この発明によれば符号化器に2n−１個，復号化
器に2n-1個の出力ベクトルを記憶するだけでよいので，
装置の小型化が容易になり，安価にできる効果がある。
化器の出力ベクトルコードテーブル容量を従来の半分程
度に削減できる。すなわち，出力ベクトル数をＮ＝2n個
とした場合，従来のものでは符号化器に2n+1−２個，復
号化器に2n個の出力ベクトルを記憶する必要があつたの
に対し，この発明によれば符号化器に2n−１個，復号化
器に2n-1個の出力ベクトルを記憶するだけでよいので，
装置の小型化が容易になり，安価にできる効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による木探索ベクトル量子
化器の符号化器の構成を示すブロツク図，第２図はこの
発明の一実施例による木探索ベクトル量子化器の符号化
器第１段めの構成を示すブロツク図，第３図，第４図は
従来の木探索ベクトル量子化器及びこの発明の一実施例
による木探索ベクトル量子化器の符号化器出力ベクトル
セットの構造を示すための説明図，第５図はこの発明の
一実施例による木探索ベクトル量子化器の復号化器の構
成を示すブロツク図，第６図は従来の木探索ベクトル量
子化器の符号化器の構成を示すブロツク図，第７図は従
来の木探索ベクトル量子化器の符号化器第ｎ段めの構成
を示すブロツク図，第８図は従来の木探索ベクトル量子
化器の復号化器の構成を示すブロツク図である。 図中，（２）は木探索ベクトル量子化符号化器第１段，
（３）は木探索ベクトル量子化符号化器第２段，（４）
は木探索ベクトル量子化符号化器第ｎ段，（９）はラツ
チ，（11）は入力ベクトルレジスタ，（12）は出力ベク
トルコードテーブル第ｎ段，（15）は歪演算回路，（1
6）は比較器，（18）はインデツクスレジスタ，（19）
はラツチ，（20）は復号化器出力ベクトルコードテーブ
ル，（21）は出力ベクトルレジスタ，（101）は平均値
分離正規化回路，（102）は極性反転回路，（104）はセ
レクタ，（106）は正規化出力ベクトルコードテーブ
ル，（110）は振幅乗算，平均値加算回路である。 なお，図中，同一符号は同一，又は相当部分を示す。
化器の符号化器の構成を示すブロツク図，第２図はこの
発明の一実施例による木探索ベクトル量子化器の符号化
器第１段めの構成を示すブロツク図，第３図，第４図は
従来の木探索ベクトル量子化器及びこの発明の一実施例
による木探索ベクトル量子化器の符号化器出力ベクトル
セットの構造を示すための説明図，第５図はこの発明の
一実施例による木探索ベクトル量子化器の復号化器の構
成を示すブロツク図，第６図は従来の木探索ベクトル量
子化器の符号化器の構成を示すブロツク図，第７図は従
来の木探索ベクトル量子化器の符号化器第ｎ段めの構成
を示すブロツク図，第８図は従来の木探索ベクトル量子
化器の復号化器の構成を示すブロツク図である。 図中，（２）は木探索ベクトル量子化符号化器第１段，
（３）は木探索ベクトル量子化符号化器第２段，（４）
は木探索ベクトル量子化符号化器第ｎ段，（９）はラツ
チ，（11）は入力ベクトルレジスタ，（12）は出力ベク
トルコードテーブル第ｎ段，（15）は歪演算回路，（1
6）は比較器，（18）はインデツクスレジスタ，（19）
はラツチ，（20）は復号化器出力ベクトルコードテーブ
ル，（21）は出力ベクトルレジスタ，（101）は平均値
分離正規化回路，（102）は極性反転回路，（104）はセ
レクタ，（106）は正規化出力ベクトルコードテーブ
ル，（110）は振幅乗算，平均値加算回路である。 なお，図中，同一符号は同一，又は相当部分を示す。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 1/41 Ｚ 7/24
Claims (1)
- 【請求項１】２進木構造を持つ出力ベクトルのセットを
記憶するメモリを備え、この２進木構造の枝における２
つの出力ベクトルのうち入力ベクトルに対して小さい歪
を与える方を選択していくことにより、最終的に前記入
力ベクトルに対し最小歪となる１つの出力ベクトルを決
定し、この出力ベクトルを識別するインデックスを出力
する木探索ベクトル量子化器において、 入力信号をｋ個毎にブロック化して前記入力ベクトルを
形成したときの前記ブロック内における平均値および標
準偏差値を求め、前記入力ベクトルに対し前記平均値を
分離し、かつ前記標準偏差値により正規化することによ
り正規化入力ベクトルを形成する平均値分離正規化回路
と、 対応するベクトルが信号空間上で原点を中心に対象とな
るように配置したｎ段の２進木構造を持つ正規化ベクト
ルにおける、第１段めの２つの正規化出力ベクトルのう
ちの一方の正規化出力ベクトルを根とする第ｎ段までの
（2n-1）個の正規化出力ベクトルを記憶する正規化出力
ベクトルコードテーブルメモリと、 この正規化出力ベクトルコードテーブルメモリから前記
第１段めの正規化出力ベクトルを入力し、極性を反転し
た反転正規化出力ベクトルを生成する出力ベクトル極性
反転回路と、 前記正規化出力ベクトルコードテーブルメモリからの前
記第１段めの正規化出力ベクトルと前記平均値分離正規
化回路からの前記正規化入力ベクトルとの歪、および、
前記出力ベクトル極性反転回路からの反転正規化出力ベ
クトルと前記平均値分離正規化回路からの前記正規化入
力ベクトルとの歪をそれぞれ計算する歪計算回路と、 この歪計算回路からの２つの歪を比較し、前記正規化出
力ベクトルあるいは前記反転正規化出力ベクトルのうち
小さい歪を与える方を示す識別信号を出力する比較器
と、 前記平均値分離正規化回路から前記正規化入力ベクトル
を入力し、極性を反転した反転正規化入力ベクトルを生
成する入力ベクトル極性反転回路と、 前記比較器からの前記識別信号が前記正規化出力ベクト
ルを示すときは平均値分離正規化回路からの前記正規化
入力ベクトルを、前記識別信号が前記反転正規化出力ベ
クトルを示すときは前記入力ベクトル極性反転回路から
の前記反転正規化入力ベクトルを選択し出力するセレク
タと、 前記比較器からの識別信号を前記最終的な出力ベクトル
を示すインデックスの一部として設定するインデックス
レジスタとを備えたことを特徴とする木探索ベクトル量
子化器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61077685A JPH07120958B2 (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | 木探索ベクトル量子化器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61077685A JPH07120958B2 (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | 木探索ベクトル量子化器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62234424A JPS62234424A (ja) | 1987-10-14 |
| JPH07120958B2 true JPH07120958B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=13640749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61077685A Expired - Fee Related JPH07120958B2 (ja) | 1986-04-04 | 1986-04-04 | 木探索ベクトル量子化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07120958B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2788257B2 (ja) * | 1988-08-26 | 1998-08-20 | 富士通株式会社 | ベクトル量子化の最適出力ベクトル探索方法 |
| JP2006295829A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 量子化装置、量子化プログラム、及び信号処理装置 |
| JP4556766B2 (ja) * | 2005-05-23 | 2010-10-06 | ソニー株式会社 | 文字列検索回路及び文字列検索方法 |
| RU2013111526A (ru) * | 2010-09-17 | 2014-10-27 | Панасоник Корпорэйшн | Устройство квантования и способ квантования |
-
1986
- 1986-04-04 JP JP61077685A patent/JPH07120958B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62234424A (ja) | 1987-10-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |