JPS58218244A - ベクトル量子化器 - Google Patents
ベクトル量子化器Info
- Publication number
- JPS58218244A JPS58218244A JP57100516A JP10051682A JPS58218244A JP S58218244 A JPS58218244 A JP S58218244A JP 57100516 A JP57100516 A JP 57100516A JP 10051682 A JP10051682 A JP 10051682A JP S58218244 A JPS58218244 A JP S58218244A
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- signal
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- 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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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
- H04N19/94—Vector quantisation
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (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】
この発明は、入力信号の振幅確率密度関数に従って最小
歪となる様に信号系列を量子化する量子化器に関するも
のである。
歪となる様に信号系列を量子化する量子化器に関するも
のである。
従来のこの種量子化器は入力信号を１サンプル毎に対応
する出力信号レベルに量子化するスカラー量子化による
ものであった。
する出力信号レベルに量子化するスカラー量子化による
ものであった。
第１図に従来のスカラー量子化器を示す。図中。
（１）は順次入力される信号系列Ｊ＠ ”Ｌ・・・、！
［（Ｋは整数） 、 ＋２１はスカラー量子化器、（３
）は入力信号系列１１１の１サンプル毎に対応した量子
化レベルに変換された出力信号系列１／ｌ、 １２．・
・・ｖＫである。
［（Ｋは整数） 、 ＋２１はスカラー量子化器、（３
）は入力信号系列１１１の１サンプル毎に対応した量子
化レベルに変換された出力信号系列１／ｌ、 １２．・
・・ｖＫである。
今、入力信号系列（１）の振幅確率密度が原点を中心と
したＧａｕｓｓ分布をとるものとする。この場合入力信
号系列は）と出方信号系列（２）の歪を最小とする従来
のスカラー量子化特性は、第２図に示す如く、原点から
離れるに従って量子化レベルが粗くなる。しかし、入力
信号系列（１）の各サンプル間に相関がある場合、従来
の如き、１サンプル毎に最小歪となる量子化を施こして
も出力信号系列（２）は最適に量子化されたことになら
外い。
したＧａｕｓｓ分布をとるものとする。この場合入力信
号系列は）と出方信号系列（２）の歪を最小とする従来
のスカラー量子化特性は、第２図に示す如く、原点から
離れるに従って量子化レベルが粗くなる。しかし、入力
信号系列（１）の各サンプル間に相関がある場合、従来
の如き、１サンプル毎に最小歪となる量子化を施こして
も出力信号系列（２）は最適に量子化されたことになら
外い。
この発明は従来のスカラー量子化器による量子化損失を
除去するためになされたもので、入力信号系列を所定サ
ンプル毎にブロック化して、まとめて出力信号系列のブ
ロックに高速に変換するベクトル量子化器を提供するこ
とを目的としている。
除去するためになされたもので、入力信号系列を所定サ
ンプル毎にブロック化して、まとめて出力信号系列のブ
ロックに高速に変換するベクトル量子化器を提供するこ
とを目的としている。
次にベクトル量子化の原理について説明する。
相関のある入力信号系列に個（但しＫは２以上の整数）
からなるブロック１．すなわち入力ベクトルＸ ＝ （
Ｚｌ、 ２２．・・・ｚｄに対シ、これに対応する出力
、１ 信号系列に個からなる１才°ロック、すなわち出力ベク
トルをＩｌｉ ＝ （ｖｉｌ、 １１ｉ２．− ＶｉＫ
）とする。
からなるブロック１．すなわち入力ベクトルＸ ＝ （
Ｚｌ、 ２２．・・・ｚｄに対シ、これに対応する出力
、１ 信号系列に個からなる１才°ロック、すなわち出力ベク
トルをＩｌｉ ＝ （ｖｉｌ、 １１ｉ２．− ＶｉＫ
）とする。
今、すべての入力ベクトルＸを含むに次元ユークリッド
信号空間几ゝを仮定する。このとき、ベクトル量子化は
出力ベクトルの有限個のセラ）Ｙ＝・（Ｖｌ、Ｗｚ、−
・−ｔｔＮ）へのＲＫのマツピングとして定義される。
信号空間几ゝを仮定する。このとき、ベクトル量子化は
出力ベクトルの有限個のセラ）Ｙ＝・（Ｖｌ、Ｗｚ、−
・−ｔｔＮ）へのＲＫのマツピングとして定義される。
ａＫのＮ個の分割を各Ｒ１，＆、・・・ＲＮとすると、
ベクトル量子化Ｑは次の如く表わされる。
ベクトル量子化Ｑは次の如く表わされる。
Ｑ：ＲＫ−＋Ｙ
ここで ｎｉ ＝ Ｑ−’（１／ｉ） ＝ （ＸＢ Ｒ
Ｋ： Ｑ （Ｘ） ＝ Ｉｌｉ ）結局、ベクトル量子
化Ｑは符号化０と復号化りの継続接続とみなすことがで
きる。この時、符号化ＣはＢＫのＹのインデックスセッ
トＪ＝（１，２，・・・Ｎ）へのマツピングであり、復
号化Ｄｉｊ：ＪからＹへのマツピングである。
Ｋ： Ｑ （Ｘ） ＝ Ｉｌｉ ）結局、ベクトル量子
化Ｑは符号化０と復号化りの継続接続とみなすことがで
きる。この時、符号化ＣはＢＫのＹのインデックスセッ
トＪ＝（１，２，・・・Ｎ）へのマツピングであり、復
号化Ｄｉｊ：ＪからＹへのマツピングである。
０：ＲＫ−＋Ｊ Ｄ：Ｊ→Ｙ Ｑ＝Ｄ・０前記
ベクトル量子化は、入力ベクトルＸの元に相関がある場
合゛、”：□Ｉ効率の良い量子化が実現できる。
ベクトル量子化は、入力ベクトルＸの元に相関がある場
合゛、”：□Ｉ効率の良い量子化が実現できる。
第３図に２次元ｉベクトル量子化における信号空：：′
１ 間と出力ベクトルの配列を示す。入力信号ｘ１とｚ２が
相関があるとき；振幅分布はＪ−１２の近傍に集中する
。それ故、入力ベクトルと出力ベクトルの誤差ベクトル
の総和が最小となる分割＆とその代表点（例えば重心）
ｙ＝がクラスタリングにより第３図の例の如く最適化
される。このとき分割Ｒ１に含まれる入力ベクトルは出
力ベクトルｙｉにベクトル量子化される。第３図におい
て”）＊ ”２ ） Ｏとしている。
１ 間と出力ベクトルの配列を示す。入力信号ｘ１とｚ２が
相関があるとき；振幅分布はＪ−１２の近傍に集中する
。それ故、入力ベクトルと出力ベクトルの誤差ベクトル
の総和が最小となる分割＆とその代表点（例えば重心）
ｙ＝がクラスタリングにより第３図の例の如く最適化
される。このとき分割Ｒ１に含まれる入力ベクトルは出
力ベクトルｙｉにベクトル量子化される。第３図におい
て”）＊ ”２ ） Ｏとしている。
第４図にこの発明に係るベクトル量子化器の符号化器、
第５図に復号化器の一実施例である構成図を示す。
第５図に復号化器の一実施例である構成図を示す。
図中、（４）は入力ベクトルＸ、＋５１は入力ベクトル
レジスタ、（６）は出力ベクトルのコードテーブルアド
レスカウンタ、（７）は出力ベクトルｌｌｉのコードテ
ーブルメモリ、（８１は出力ベクトルレジスタ、（９：
は並列減算器、 Ｑｌは並列絶対値補正器、Ｑｌ）は最
大要素歪検出器、０２は最小歪出力ベクトル検出器、α
３は最小歪となる出力ベクトルのインデックスラッチ。
レジスタ、（６）は出力ベクトルのコードテーブルアド
レスカウンタ、（７）は出力ベクトルｌｌｉのコードテ
ーブルメモリ、（８１は出力ベクトルレジスタ、（９：
は並列減算器、 Ｑｌは並列絶対値補正器、Ｑｌ）は最
大要素歪検出器、０２は最小歪出力ベクトル検出器、α
３は最小歪となる出力ベクトルのインデックスラッチ。
ｔＩ４１は最小歪となる出力ベクトルのインデックス信
号、０５１は出力ベクトルである。
号、０５１は出力ベクトルである。
次にこの発明に係るベクトル量子化器の動作について説
明する。
明する。
第３図に示す符号化器において、信号源から入力する信
号系列はに個毎にブロッキング婆れに次元入力ベクトル
Ｘ＝ （Ｘｌ、 ２２．・・・、−Ｋ）（６元はサンプ
ル値に対応する。）として入力ベクトルレジスタ（５）
にラッチされる。この時点において、あらかじめ入力信
号の確率モデルあるいは標準画像データからクラスタリ
ング手法を用いて求められた最小歪となる出力ベクトル
ＶｉのセットＹ ＝ （Ｖｘ、 Ｖｚ、・・・ＹＮ）が
書き込まれたコードテーブルメモリ（７）から、順°次
出力ベクトルＩｌｉを読み出す。出力ベクトル１１ｉは
ｉ ＝ １．２．・・・Ｎの順に出力ベクトルレジスタ
（８）に送られ、入力ベクトルＸと各元毎に並列減算器
＋９１と並列絶対値補正器（Ｉｌｉ通して差の絶対値（
以下要素型Ｄｉｇとして定義する）を計算する。この要
素型Ｄｉｇ −（Ｄｉｌ、 Ｄｉｚｒ・・・ＤｉＫ）の
最大値Ｄｔを最大要素歪検出器（Ｉｌｌにて検出する。
号系列はに個毎にブロッキング婆れに次元入力ベクトル
Ｘ＝ （Ｘｌ、 ２２．・・・、−Ｋ）（６元はサンプ
ル値に対応する。）として入力ベクトルレジスタ（５）
にラッチされる。この時点において、あらかじめ入力信
号の確率モデルあるいは標準画像データからクラスタリ
ング手法を用いて求められた最小歪となる出力ベクトル
ＶｉのセットＹ ＝ （Ｖｘ、 Ｖｚ、・・・ＹＮ）が
書き込まれたコードテーブルメモリ（７）から、順°次
出力ベクトルＩｌｉを読み出す。出力ベクトル１１ｉは
ｉ ＝ １．２．・・・Ｎの順に出力ベクトルレジスタ
（８）に送られ、入力ベクトルＸと各元毎に並列減算器
＋９１と並列絶対値補正器（Ｉｌｉ通して差の絶対値（
以下要素型Ｄｉｇとして定義する）を計算する。この要
素型Ｄｉｇ −（Ｄｉｌ、 Ｄｉｚｒ・・・ＤｉＫ）の
最大値Ｄｔを最大要素歪検出器（Ｉｌｌにて検出する。
最大要素歪検出演算は要素型Ｄｉｌの各光間でトーナメ
ント方式で比較すればよい。次に最小歪出力ベクトル検
出器（２）でｎ＝ ＝ （Ｄｔ＋ Ｄ２１・・・ＤＮ）
のうち最小歪りを検出する。
ント方式で比較すればよい。次に最小歪出力ベクトル検
出器（２）でｎ＝ ＝ （Ｄｔ＋ Ｄ２１・・・ＤＮ）
のうち最小歪りを検出する。
これはコードテーブルアドレスカウンタ（６）がｉ＝１
．２．・・・Ｎと順次変化するタイミングで過去の最小
歪を入れかえながら比較検出される。
．２．・・・Ｎと順次変化するタイミングで過去の最小
歪を入れかえながら比較検出される。
すなわち入力ベクトルＸと出力ベクトルｙ客の最小歪り
は Ｄ ＝ Ｍｉ−（Ｍａ−１１ｉｉ−ｚ／ｌ）寥Ｉ として求められる。このときのインデックスｉをインデ
ックスラッチ０にてとり込み、インデックス信号ｉとし
て符号化器出力とする。
は Ｄ ＝ Ｍｉ−（Ｍａ−１１ｉｉ−ｚ／ｌ）寥Ｉ として求められる。このときのインデックスｉをインデ
ックスラッチ０にてとり込み、インデックス信号ｉとし
て符号化器出力とする。
次に、第４図に示す復号器では、前記インデックス信号
ｉをインデックスラッチαωにとり込み。
ｉをインデックスラッチαωにとり込み。
これをアドレス信号として出力ベクトルＶｉのコードテ
ーブルメモリ（７）を参照すれば、インデックス信号ｉ
に対応する出力ベクトルｌｌｉが出力信号０９として得
られる。
ーブルメモリ（７）を参照すれば、インデックス信号ｉ
に対応する出力ベクトルｌｌｉが出力信号０９として得
られる。
ここで、この発明によるベクトル量子化器における符号
化器のインデックス信号ａ−を伝送あるいはメモリへの
記録に用いれば高能率符号化が実現□ できる。 ・： この発明によるベクトル量子化器の符号化器・率ηは入
力信号系列２５１１２．・・・１ｇ［さらにＮ＝２“と
するとη＝ Ｍ／にビット／サンフ゛ルとなる。それ故
２本ベクトル量子化器は相関のあるサンプル系列をブロ
ック化して符号化する画像・音声等のデータの高能率符
号化に利用できる。
化器のインデックス信号ａ−を伝送あるいはメモリへの
記録に用いれば高能率符号化が実現□ できる。 ・： この発明によるベクトル量子化器の符号化器・率ηは入
力信号系列２５１１２．・・・１ｇ［さらにＮ＝２“と
するとη＝ Ｍ／にビット／サンフ゛ルとなる。それ故
２本ベクトル量子化器は相関のあるサンプル系列をブロ
ック化して符号化する画像・音声等のデータの高能率符
号化に利用できる。
更に、この発明において、最小歪の計算に出力ベクトル
コードテーブル参照方式、ベクトル演算の並列化および
ミニマックス近似歪検出方式を採用しているので高速ベ
クトル量子化器が実現できる。
コードテーブル参照方式、ベクトル演算の並列化および
ミニマックス近似歪検出方式を採用しているので高速ベ
クトル量子化器が実現できる。
なお１以上において、この発明のベクトル量子化器は最
小歪をミニマックスにて定義したが、ユークリッドノル
ムまた 絶対値ノルムを用いてもよい。
小歪をミニマックスにて定義したが、ユークリッドノル
ムまた 絶対値ノルムを用いてもよい。
更にマイクロプロセッサの導入により本ベクトル演算を
各元毎にシーケンシャル処理してもよいことは勿論であ
る。
各元毎にシーケンシャル処理してもよいことは勿論であ
る。
また出力ベクトルコードテーブルを本構造′として入力
ベクトルとのミニマックス照合を木探索方＼。
ベクトルとのミニマックス照合を木探索方＼。
式としてもよい。 ＼。
更にカラー画像信号の如く３チヤンネルの並列信号系列
があるときチャンネル間にまたがって信号系列をブロッ
キングして入力ベクトルとしてもよいことは勿論である
。
があるときチャンネル間にまたがって信号系列をブロッ
キングして入力ベクトルとしてもよいことは勿論である
。
以上のようにこの発明によると入力信号系列をブロック
化してまとめてベクトル化し、ミニマックス近似にて最
小歪となる出力信号系列のブロックへ変換するように符
号化器と復号化器の継続接続としてベクトル量子化器を
構成したので、入力信号の高能率符号化が実現できる利
点がある。
化してまとめてベクトル化し、ミニマックス近似にて最
小歪となる出力信号系列のブロックへ変換するように符
号化器と復号化器の継続接続としてベクトル量子化器を
構成したので、入力信号の高能率符号化が実現できる利
点がある。
第１図は従来のスカラー量子化器の説明図、第２図は従
来のスカラー量子化器の量子化特性の説明図、第３図は
この発明によるベクトル量子化器の量子化特性の説明図
、第４図はこの発明による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５図はこの発明によるベク
トル量子化器の復号化器の一実施例を示す構成−である
。 図中、（２）はスカラー量子化ｍ、 １５１は入力ベク
トルレジスタ、１６１ハコードテーブルアドレスカウシ
タ、（７）はコードテーブルメモリ、（８）は出力ベク
トルレジスタ、（９；は並列減算器、叫は並列絶対値補
正器、ａυは最大要素歪検出器、αっけ最小歪出力ベク
トル検出器、 （１１はインデックスラッチである。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第２図 第 ３１図 χ２
来のスカラー量子化器の量子化特性の説明図、第３図は
この発明によるベクトル量子化器の量子化特性の説明図
、第４図はこの発明による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５図はこの発明によるベク
トル量子化器の復号化器の一実施例を示す構成−である
。 図中、（２）はスカラー量子化ｍ、 １５１は入力ベク
トルレジスタ、１６１ハコードテーブルアドレスカウシ
タ、（７）はコードテーブルメモリ、（８）は出力ベク
トルレジスタ、（９；は並列減算器、叫は並列絶対値補
正器、ａυは最大要素歪検出器、αっけ最小歪出力ベク
トル検出器、 （１１はインデックスラッチである。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第２図 第 ３１図 χ２
Claims (1)
- 入力信号系列をに個（但しＫは２以上の整数）ブロック
化した入力ベクトルのに次元ユークリッド信号空間にお
ける分布に対し、最小歪となるように信号空間を分割し
てその代表点となる複数個の出力ベクトルを記憶した出
力ベクトルコードテーブルと、前記出力ベクトルコード
テーブルから順次読み出される出力ベクトルと入力ベク
トルとの各元の差を求める減算器と、前記減算器の出力
を各元毎に絶対値に変換して各元毎の歪を求める絶対値
補正器と、前記各元毎冑比較された歪の最大値を求める
最大要素歪検出器と、前記入力ベクトルと順次照合され
る出力ベクトルの各元毎の歪の最大値が最小と？る出力
＜ ９ ） ／ＬＬを検出する最小歪出力ベクトル検出
器と、前記最小歪となる出力ベクトルに対応する前記出
力ベクトルコードテーブルのアドレスを符号化して出力
する符号出力回路と、前記出力ベクトルコードテーブル
アドレスの符号化出力を復号化して入力ベクトルに最小
歪となるように対応する出方ベクトルを読み出す
−復号器とを備えたことを特徴とするベクトル量子化器
。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100516A JPS58218244A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | ベクトル量子化器 |
| EP91107886A EP0444717B1 (en) | 1982-06-11 | 1983-06-10 | Vector quantizer |
| EP83105713A EP0097858B1 (en) | 1982-06-11 | 1983-06-10 | Vector quantizer |
| DE3382796T DE3382796T2 (de) | 1982-06-11 | 1983-06-10 | Vorrichtung zur Zwischenbildkodierung. |
| DE8383105713T DE3382478D1 (de) | 1982-06-11 | 1983-06-10 | Vektor-groessenwandler. |
| DE3382806T DE3382806T2 (de) | 1982-06-11 | 1983-06-10 | Vektorquantisierer |
| EP90117175A EP0411675B1 (en) | 1982-06-11 | 1983-06-10 | Interframe coding apparatus |
| US06/503,474 US4560977A (en) | 1982-06-11 | 1983-06-13 | Vector quantizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57100516A JPS58218244A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | ベクトル量子化器 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16210189A Division JPH0256119A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | ベクトル量子化器の符号化回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58218244A true JPS58218244A (ja) | 1983-12-19 |
| JPS6340507B2 JPS6340507B2 (ja) | 1988-08-11 |
Family
ID=14276110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57100516A Granted JPS58218244A (ja) | 1982-06-11 | 1982-06-11 | ベクトル量子化器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58218244A (ja) |
-
1982
- 1982-06-11 JP JP57100516A patent/JPS58218244A/ja active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS=1980 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6340507B2 (ja) | 1988-08-11 |
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