JPS60217744A - 情報割り当てを伴うブロツク符号化法 - Google Patents
情報割り当てを伴うブロツク符号化法Info
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- JPS60217744A JPS60217744A JP59074375A JP7437584A JPS60217744A JP S60217744 A JPS60217744 A JP S60217744A JP 59074375 A JP59074375 A JP 59074375A JP 7437584 A JP7437584 A JP 7437584A JP S60217744 A JPS60217744 A JP S60217744A
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B14/00—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B14/02—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation
- H04B14/04—Transmission systems not characterised by the medium used for transmission characterised by the use of pulse modulation using pulse code modulation
- H04B14/046—Systems or methods for reducing noise or bandwidth
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】
「産業上の利用分野」
この発明は例えば音声波形の時系列のような一定個数の
サンプル値から成るベクトルを複数個まとめて一つのブ
ロックとして量子化するブロック符号化方法に関するも
のである。
サンプル値から成るベクトルを複数個まとめて一つのブ
ロックとして量子化するブロック符号化方法に関するも
のである。
「従来の技術」
量子化の性能向上は１ブロツク内で与えられた一定の情
報量のもとで、ブロック内での量子化歪の総和を小さく
することで実現される。通常の量子化では各ベクトルに
均一にｂビットの情報ｆｆｌｔ−与えて量子化する。す
なわち２ｂ個の領域から、入力に対する歪が一番小さい
出力値（量子化値）全指定する番号を符号とする。とこ
ろが各ベクトルが各領域に属する確率やその領域に属し
た時の歪の期待値は領域ごとに異なっている。さらに実
際の入力に対する歪はベクトルごとに大きく異なる。
報量のもとで、ブロック内での量子化歪の総和を小さく
することで実現される。通常の量子化では各ベクトルに
均一にｂビットの情報ｆｆｌｔ−与えて量子化する。す
なわち２ｂ個の領域から、入力に対する歪が一番小さい
出力値（量子化値）全指定する番号を符号とする。とこ
ろが各ベクトルが各領域に属する確率やその領域に属し
た時の歪の期待値は領域ごとに異なっている。さらに実
際の入力に対する歪はベクトルごとに大きく異なる。
従って各ベクトルに対して同一の情報量を割シ当てて量
子化を行うことは、ｌブロック内での歪の総和を大きく
してしまうことがある。
子化を行うことは、ｌブロック内での歪の総和を大きく
してしまうことがある。
これを改善する方法として、生起確率の大きい領域に短
い符号全群える可変長符号化があシ、その符号化はｉｕ
ｆｆｍａｎ符号が代表的である。これによシ同−走で平
均符号長を短くすることができるが、符号長が変動する
ため符号のバッファが必要となシ、そのバッファのオー
バフローの問題、符号誤シが無限に伝ばんするといった
問題が生じる。
い符号全群える可変長符号化があシ、その符号化はｉｕ
ｆｆｍａｎ符号が代表的である。これによシ同−走で平
均符号長を短くすることができるが、符号長が変動する
ため符号のバッファが必要となシ、そのバッファのオー
バフローの問題、符号誤シが無限に伝ばんするといった
問題が生じる。
これとは別にブロック全体を一つのベクトルとして量子
化することで量子化歪を小さくすることができるが、ブ
ロック長を大きくすると処理や記憶容量の点から非現実
的となる。この場合はサンプル当たりの情報量一定のも
とて処理量はブロック長のベキ乗で増大するからである
。
化することで量子化歪を小さくすることができるが、ブ
ロック長を大きくすると処理や記憶容量の点から非現実
的となる。この場合はサンプル当たりの情報量一定のも
とて処理量はブロック長のベキ乗で増大するからである
。
この発明の目的は１ブロツクに与えられた情報量一定の
もとてブロック内の歪の総和が小さく、しかも処理量や
記憶量が比較的少ないブロック符号化法を提供すること
にある。
もとてブロック内の歪の総和が小さく、しかも処理量や
記憶量が比較的少ないブロック符号化法を提供すること
にある。
「問題点を解決するだめの手段及び作用」この発明によ
れば各ベクトルごとの人力に対する量子化歪から、その
一つのブロックの全体の歪の和が小さくなるように、各
ベクトルに対する情報量の割シ当てを決定する。各ベク
トルをその決定された割シ当て情報量で量子化する。ま
た各ブロックごとに前記情報量の割り当てを示す補助情
報を生成し、各ブロックごとにこの補助情報とそのブロ
ック内の量子化ベクトル情報とを符号化するＯ 上記情報量の割シ当ての決定は例えは次のようにする。
れば各ベクトルごとの人力に対する量子化歪から、その
一つのブロックの全体の歪の和が小さくなるように、各
ベクトルに対する情報量の割シ当てを決定する。各ベク
トルをその決定された割シ当て情報量で量子化する。ま
た各ブロックごとに前記情報量の割り当てを示す補助情
報を生成し、各ブロックごとにこの補助情報とそのブロ
ック内の量子化ベクトル情報とを符号化するＯ 上記情報量の割シ当ての決定は例えは次のようにする。
一つのブロックの各ベクトルを平均情報量より少ない情
報量で量子化し、次にその量子化されたベクトル中の歪
が小さい一定個数のベクトルを除いて、更に多い情報量
で、残シの各ベクトルを改めて量子化し、古びその量子
化されたベクトル中で歪の小さい一定個数を除いて更に
多い情報量で残りのベクトルを改めて量子化することを
繰シ返してベクトルごとの量子化歪の変動を小さくする
ように情報量の割シ当てを行う。
報量で量子化し、次にその量子化されたベクトル中の歪
が小さい一定個数のベクトルを除いて、更に多い情報量
で、残シの各ベクトルを改めて量子化し、古びその量子
化されたベクトル中で歪の小さい一定個数を除いて更に
多い情報量で残りのベクトルを改めて量子化することを
繰シ返してベクトルごとの量子化歪の変動を小さくする
ように情報量の割シ当てを行う。
「実施しＯ」
図はこの発明の災施例を示し、ｋ個のサンプルからなる
ベクトルのｎ個により１ブロツクが構成され、１ブロツ
クにつきＢビットの情報量ヲ与えて符号化する場合を例
として説明する。
ベクトルのｎ個により１ブロツクが構成され、１ブロツ
クにつきＢビットの情報量ヲ与えて符号化する場合を例
として説明する。
符号化されるべき入力ベクトルは入力バッファ１１に格
納される。第１段量子化手段１２で同一ブロック中のｎ
個のベクトルに対し、各ｂ１ビットで量子化する。ｂｌ
は平均情報ｉ（Ｂ／ｎ ）より小さい値である。これら
量子化されたベクトル會その量子化歪の大きい順にベク
トルを並べ変え、その量子化歪の小さいものの０４個は
この量子化結果をそのベクトルに対する符号とすること
を歪算出並べ換え手段１３で行う。
納される。第１段量子化手段１２で同一ブロック中のｎ
個のベクトルに対し、各ｂ１ビットで量子化する。ｂｌ
は平均情報ｉ（Ｂ／ｎ ）より小さい値である。これら
量子化されたベクトル會その量子化歪の大きい順にベク
トルを並べ変え、その量子化歪の小さいものの０４個は
この量子化結果をそのベクトルに対する符号とすること
を歪算出並べ換え手段１３で行う。
第２段量子化手段１４では残シの（ｎ−ｎｉ）個のベク
トルを各ｂｉ（ｂｔ＞ｂｔ）ビットで改めて量子化する
。同じように歪算出並べ換え手段１５でｉｔ量子化歪小
さいものの順序でベクトルを並べ変え、歪の小さいｎ２
個の量子化結果をそのベクトルトルヲｂｍビットで量子
化して終了する。
トルを各ｂｉ（ｂｔ＞ｂｔ）ビットで改めて量子化する
。同じように歪算出並べ換え手段１５でｉｔ量子化歪小
さいものの順序でベクトルを並べ変え、歪の小さいｎ２
個の量子化結果をそのベクトルトルヲｂｍビットで量子
化して終了する。
このような処理によυ以下の関係が取立する。
ただしＢＳは補助情報皺で、ｇｊは各ベクトルに対して
割シ当てられた情報量である。
割シ当てられた情報量である。
０ ＜ ｂｌ＜ ｂ２・・・＜ ｂｍ （２）Ｂ ＝
Ｂｓ＋ 、Σ ｇｊ （３） ３＝ｉ Ｂｓ ” ｌｏｇｇ （ｎ ’ ）−０Σ ｌｏｇｚ
（”ｉ ！ ） （５）１＝１ ｇｌ ＋ ｇ２・・・・・・ｇｎのうちｂ工のものがｎ
０個、・・・・・・ｂｍのものがｎｍ個あり、このｎｉ
とｂｉとの組合せの総数から実際の一つの割り当て方法
を指定する情報が補助情報である。この補助情報を補助
情報生成手段１７で生成し、これと第１、第２、・・・
・・・第ｍ＋＋ｉｔ子化手段で量子化したものとをマル
チプレクサ１８で符号化して出力する。
Ｂｓ＋ 、Σ ｇｊ （３） ３＝ｉ Ｂｓ ” ｌｏｇｇ （ｎ ’ ）−０Σ ｌｏｇｚ
（”ｉ ！ ） （５）１＝１ ｇｌ ＋ ｇ２・・・・・・ｇｎのうちｂ工のものがｎ
０個、・・・・・・ｂｍのものがｎｍ個あり、このｎｉ
とｂｉとの組合せの総数から実際の一つの割り当て方法
を指定する情報が補助情報である。この補助情報を補助
情報生成手段１７で生成し、これと第１、第２、・・・
・・・第ｍ＋＋ｉｔ子化手段で量子化したものとをマル
チプレクサ１８で符号化して出力する。
またユークリッド距離に基づくブロック全体の総量りは
次式で評価される。ここでＣ３はベクトルごとの歪の変
動を示す係数で、ｄｊは各ベクトルの歪、ｋはベクトル
のサンプル数である。
次式で評価される。ここでＣ３はベクトルごとの歪の変
動を示す係数で、ｄｊは各ベクトルの歪、ｋはベクトル
のサンプル数である。
ここでｂｉ＋ ｎｉ＋ ｍｉｓる値に設定した場合、（
５）式でＢ８が決まＪ、（３）式によるｇｉの拘束条件
で総量Ｄ’に最小化することが課題である。ベクトル走
ｄｊがｊに依存しない定数となるとき、総量りの最小値
が実現される。先に述べたｍ段の量子化によシ明らかに
ｄｊが近似的に均一となｐ総量り’に小さくすることが
できる。
５）式でＢ８が決まＪ、（３）式によるｇｉの拘束条件
で総量Ｄ’に最小化することが課題である。ベクトル走
ｄｊがｊに依存しない定数となるとき、総量りの最小値
が実現される。先に述べたｍ段の量子化によシ明らかに
ｄｊが近似的に均一となｐ総量り’に小さくすることが
できる。
しかしＪ、ｎｉ、ｍはｂｉ、ｍを大きくすると総量りが
小さくなるがＢ６が大きくなる関係にあシ、かつｂｌ、
ｎｉ 、 ｒｒｌは情報源にも依存するため、直接最
適価をめることは一般的に難しい。適当にＪ（ｉ７設定
して繰返し行い、その時のＤの傾向からｂｉ 、 ｒｌ
ｉ 、 Ｉｎを決定すれはよい。
小さくなるがＢ６が大きくなる関係にあシ、かつｂｌ、
ｎｉ 、 ｒｒｌは情報源にも依存するため、直接最
適価をめることは一般的に難しい。適当にＪ（ｉ７設定
して繰返し行い、その時のＤの傾向からｂｉ 、 ｒｌ
ｉ 、 Ｉｎを決定すれはよい。
ここでは補助情報も含めた情報量Ｂが一定のもとて均−
割シ当て（各ベクトルに同−情報鼠ヲ割シ当てる）と同
等以上の性能を持つこの発明の符号化法の実験的構厄例
を示す。ｋ＝８、ｎ＝３２、Ｂ＝２５６（すなわちサン
プル当たｆｉ１ビット）とする。
割シ当て（各ベクトルに同−情報鼠ヲ割シ当てる）と同
等以上の性能を持つこの発明の符号化法の実験的構厄例
を示す。ｋ＝８、ｎ＝３２、Ｂ＝２５６（すなわちサン
プル当たｆｉ１ビット）とする。
５６−
１ 均−割シ当て ｇｊ ３２ ８（ビット）ｊ＝１・
・・３２ 、Ｂ、＝０ ■ 適応割多当て ｍ＝２．ｎ、＝１８．ｂ１＝５ビッ
ト、ｎ２＝１４．ｂ２＝９ ただし番号の若い１１個は １０ビツト、Ｂｓ ” ｌ ｏｇｇ （Ｃ）＝２９ピッ ８黛 １４ ） （（５）式から） 量子化実験による比較（ＳＮＲ（ｄＢ））無記憶ガウス
は１個１個のサンプルが独立でその振幅かガウス分布の
場合、無記憶ラプラスは同様にラプラス分布の場合、Ｄ
ＦＴは離散的フーリエ変換を示す。またｉｎはその入力
サンプルから学習によ多量子化のための辞書を作シ、こ
の辞書？用いて量子化した場合であＪ、ｏｕｔは入力サ
ンプルに無関係に作ったｋａ子化辞瞥ヲ用いた場合であ
る。
・・３２ 、Ｂ、＝０ ■ 適応割多当て ｍ＝２．ｎ、＝１８．ｂ１＝５ビッ
ト、ｎ２＝１４．ｂ２＝９ ただし番号の若い１１個は １０ビツト、Ｂｓ ” ｌ ｏｇｇ （Ｃ）＝２９ピッ ８黛 １４ ） （（５）式から） 量子化実験による比較（ＳＮＲ（ｄＢ））無記憶ガウス
は１個１個のサンプルが独立でその振幅かガウス分布の
場合、無記憶ラプラスは同様にラプラス分布の場合、Ｄ
ＦＴは離散的フーリエ変換を示す。またｉｎはその入力
サンプルから学習によ多量子化のための辞書を作シ、こ
の辞書？用いて量子化した場合であＪ、ｏｕｔは入力サ
ンプルに無関係に作ったｋａ子化辞瞥ヲ用いた場合であ
る。
この実験結果からの発明による適応割シ当てを行った場
合の方が一般に向いＳＮＲが得られ、この発明が優れて
いることが理解される。
合の方が一般に向いＳＮＲが得られ、この発明が優れて
いることが理解される。
なお上述ではベクトルへの情報量の割り当てを因に示す
手法によって決定したが、例えばｂｌビットで各ベクト
ルヲ量子化した時の各歪ｄｌ金それぞれめ、ｂＲビット
で量子化した時の６歪ｄ２をそれぞれめ１以下す、 、
ｂ４・・・・・・について同様のこと全行い、各ベク
トルについて歪ｄが小さい時の情報量をめることにより
、情報駄割ｇ当て金行うようにしてもよい。
手法によって決定したが、例えばｂｌビットで各ベクト
ルヲ量子化した時の各歪ｄｌ金それぞれめ、ｂＲビット
で量子化した時の６歪ｄ２をそれぞれめ１以下す、 、
ｂ４・・・・・・について同様のこと全行い、各ベク
トルについて歪ｄが小さい時の情報量をめることにより
、情報駄割ｇ当て金行うようにしてもよい。
「発明の効果」
以上説明したように情報源に合せて情報割り当てのパラ
メータを設定することにより、ブロック内の各ベクトル
を均一の情報量で量子化するよシ量子化歪を小さくする
ことができる。特に歪の変動が大きい情報源に対してこ
の効果が大きい。また符号はブロック１位で完全に区切
られ、符号誤ｂｔ起こしても次のブロックへの影響はま
ったくない。このためこの発明は音声やｌｌ１ＩＩ 敗
等を含む一般の情報源よυの情報を一定の情報量のもと
て伝送、記憶する際、敞子化歪を小さく抑えるのに有効
である。しかもブロック単位で情報量が一定であシ、可
変長符号におけるバッファのオーバーフローのような問
題は生じない。またブロックを一つのベクトルとして怜
子化するものと比較して処理量、記憶量は比較的少なく
て済む。
メータを設定することにより、ブロック内の各ベクトル
を均一の情報量で量子化するよシ量子化歪を小さくする
ことができる。特に歪の変動が大きい情報源に対してこ
の効果が大きい。また符号はブロック１位で完全に区切
られ、符号誤ｂｔ起こしても次のブロックへの影響はま
ったくない。このためこの発明は音声やｌｌ１ＩＩ 敗
等を含む一般の情報源よυの情報を一定の情報量のもと
て伝送、記憶する際、敞子化歪を小さく抑えるのに有効
である。しかもブロック単位で情報量が一定であシ、可
変長符号におけるバッファのオーバーフローのような問
題は生じない。またブロックを一つのベクトルとして怜
子化するものと比較して処理量、記憶量は比較的少なく
て済む。
図はこの発明の実施例を示すブロック図である特許出願
人 日本電情寛話公社 代理人 草野 卓
人 日本電情寛話公社 代理人 草野 卓
Claims (2)
- （１） 一定次元数個のサンプル値から成るベクトルを
複数個まとめて一つのブロックとし、これｔ−一定情報
量で量子化するブロック符号化法において、各ベクトル
ごとの入力に対する量子化歪に基づきその一つのブロッ
ク全体の歪の和が小さくなるようにその各ベクトルへの
情報量の割シ当てを決定する手段と、その割夛当てられ
た情報量に応じて各ベクトルを量子化する手段と、上記
各ブロックごとにおける上記情報量の割シ当てを示す補
助情報を生成する手段とを備え、上記各ブロックごとに
その量子化された各ベクトル情報と上記補助情報とを符
号化す−ることを特徴とする情報割り当てを伴うブロッ
ク符号化法。 - （２）上記情報量の割シ当てを決定する手段は、一つの
ブロックの各ベクトルを平均情報量よシ少ない情報数で
量子化し、次にその量子化されたベクトル中の歪が小さ
い一定個数のベクトルを除いて、さらに多い情報量で改
めて残シの各ベクトルを量子化し、またその量子化され
たベクトル中で歪の小さい一定個数を除いて更に多い情
報量で残りの各ベクトルを改めて量子化することを繰シ
返してベクトルごとの量子化歪の変動を小さくするよう
に情報量の割シ当てを決定することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の情報割り当てを伴うブロック符号
化法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59074375A JPS60217744A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 情報割り当てを伴うブロツク符号化法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59074375A JPS60217744A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 情報割り当てを伴うブロツク符号化法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60217744A true JPS60217744A (ja) | 1985-10-31 |
Family
ID=13545356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59074375A Pending JPS60217744A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 情報割り当てを伴うブロツク符号化法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60217744A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120841A (ja) * | 1992-10-02 | 1994-04-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 多段ベクトル量子化法 |
| EP1339042A1 (en) * | 2000-10-26 | 2003-08-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Voice encoding method and apparatus |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP59074375A patent/JPS60217744A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06120841A (ja) * | 1992-10-02 | 1994-04-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 多段ベクトル量子化法 |
| EP1339042A1 (en) * | 2000-10-26 | 2003-08-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Voice encoding method and apparatus |
| EP1339042A4 (en) * | 2000-10-26 | 2005-10-12 | Mitsubishi Electric Corp | LANGUAGE CODING METHOD AND DEVICE |
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