JPS61174824A - 適応型ベクトル量子化器 - Google Patents

適応型ベクトル量子化器

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JPS61174824A
JPS61174824A JP60014533A JP1453385A JPS61174824A JP S61174824 A JPS61174824 A JP S61174824A JP 60014533 A JP60014533 A JP 60014533A JP 1453385 A JP1453385 A JP 1453385A JP S61174824 A JPS61174824 A JP S61174824A
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distortion
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circuit
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Atsumichi Murakami
篤道 村上
Kotaro Asai
光太郎 浅井
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、信号系列を複数個にまとめてブロック化し
、これを多次元信号空間で量子化する適応型ベクトル蓋
子化器に関するものである。
〔従来の技術〕
まず、ベクトル量子化の原理について簡単に説明する。
今、入力信号系列をに個まとめて入力ベクトルλ=(X
1+”2+・・・Xx )とする。このとき、K次元ユ
ークリッド信号空間RK(X(RK)のN1VAの代表
点(すなわち出力ベクトル) yi= yi+・y12
.・・・、ylx)のセットをY = (7+ + 7
2 +・・・+yN)とする。ベクトル量子化器は、出
力ベクトルのセットから、入力ベクトルに対して最短距
離にある(最小歪となる)出力ベクトルYiを以下のよ
う(定め、これを探索する。
if、  d(X、y;)  < d(X、yj)  
for alljX→ 7i ただし、d(X、Li)は入出力ベクトル間の距離(歪
)である。このとき、入力ベクトル量は出力ベクトルの
インデックスiによって伝送おるいは記録され、再生時
には、出力ベクトル7iで置換される。出力ベクトルy
1のセットYは、トレーニングモデルとなる。信号系列
を用いたクラスタリング(代表点の選出と、トレーニン
グモデルの各代表点への童子化とを、歪の総和が最小と
なるまでくシ返す)によって求めることができる。さら
に、ベクトル量子化の効率と出力ベクトルのセットの汎
用性とを高めるためにベクトルの平均値を分離し、振幅
で正規化した状態でベクトル量子化することも行なわれ
る。
以下、従来のベクトル量子化器を具体的な構成例に沿っ
て説明する。第4図は符号化部の一例である。この構成
例ではdC’5.yr)の定義例として、絶対値型を(
1)式で表わしている。
すなわち、図において、1は入力ベクトル、2は平均値
分離正規化回路、3は正規化入力ベクトル、5は入力ベ
クトル1の平均値成分、4は振幅成分、6は正規化入力
ベクトルレジスタ、7はコードテーブルアドレスカウン
タ、8はコードテーブルアドレス、9は正規化出力ベク
トルコードテーブルメモリ、10は正規化出力ベクトル
レジスタ、11は並列減算器、12は並列絶対値演算器
、13は絶対値歪計算回路(アキュムレーター)。
14は最小歪正規化出力ベクトル検出回路、16はスト
ローブ信号、17はインデックスラッチ、18はベクト
ル量子化インデックス及び前記平均値成分及び振幅成分
をまとめて符号化する符号化器、22は符号化部出力信
号である。また、第5図は復号化部の一例である。図中
、23はベクトル量子化インデックスと平均値成分と振
幅成分を復号する復号化器、24f′i正規化出力ベク
トル。
25は平均値分離正規化復元回路、26は出力ベクトル
である。
次に動作について説明する。先ず、入力信号系列を複数
個まとめてブロック化された入力ベクトル1、互=lS
+、82.・・・、 SK ]は、平均値分離正規化回
路2によって平均値成分5及び振幅成分4とに分離され
、正規化入力ベクトル3、x=(x、。
”2+・・・、 XK )を形成する。平均値成分5を
m1振幅成分4をσとすると、例えば絶対値振幅を用い
た場合(2)式で表わ嘔れる。
(j=1.2.・・・、K) そして、平均値分離正規化処理によって、入力ベクトル
が信号空間内における一定の分布に近づくため、ベクト
ル量子化の効率が高められる。正規化入力ベクトル3は
正規化入力ベクトルレジスタ6にラッチされる。フード
テーブルアドレスカウンタ7は正規化出力ベクトルコー
ドテーブルメモリ9から順次正規化出力ベクトル7iを
読み出し、正規化出力ベクトルレジスタ10にラッチす
る。絶対値歪計算回路13は並列減算器11、並列絶対
値演算器12から五と7iの歪diを次のようにして求
める。
次に、最小歪検出器14は、順次読みだされるLiと五
との歪d1の最小値を検出する。すなわち最小歪は(4
)式となる。
d = min di     ・・・・曽・・・・・
・・・−・(4)最小歪となる正規化出力ベクトルを検
知するとストローブ信号16がインデックスラッチ17
に送られ、ベクトルのアドレスであるコードテーブルア
ドレス8を取り込む。符号化器21は前記最小歪となる
正規化出力ベクトルのインデックス、入力ベクトルの平
均値成分5、振幅成分4をまとめて符号化し、符号化部
出力信号22として出力する。
復号化部では、復号化器23がベクトル量子化インデッ
クスと平均値成分と振幅成分を復号し、正規化出力ベク
トルコードテーブル9から正規化出力ベクトル7iを読
み出してレジスタ10にラッチする。さらに平均値分離
正規化復元回路25によって、平均値成分5、振幅成分
4を用いて出力ベクトル26、且′=(S′5.S′2
.・・・ s/え)を復号する。すなわち、 S’) =σ・Yrj十m   ・・・・・・・・・・
・・・・・(5)(J=i、2.・・・、K) 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のベクトル量子化器は以上の如く構成されているの
で、量子化器のミスマツチングという問題点があった。
すなわち、あらゆる入力信号系列に対応できる汎用的な
出力ベクトルのセットを得ることが不可能であるため、
幾つかの適応制御方式が試みられているが、装置規模が
増大するという問題点がちであった。
この発明は、上記のような従来の問題点を解消するため
になされたもので、量子化歪を用いて正規化出力ベクト
ルを再生する際の振幅に補正を加えることにより、上述
のような量子化器のミスマツチングを除いた適応型ベク
トル量子化器を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る適応型ベクトル量子化器は、ベクトル量
子化を行なう過程で算出される量子化歪を用いて、入力
ベクトルを正規化した際に用いられて符号化送出される
#R@値に補正を加える振幅補正回路を設けたものであ
る。
〔作 用〕
この発明においては、入力ベクトルを平均値分離正規化
した後、ベクトル量子化を行ない、量子化歪を用いて振
幅値に補正を加え、補正された振幅値と、ベクトル童子
化インデックスと、平均値とを符号化送出する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
、第4図ないし第5図と同一の部分は同一の符号をもっ
て図示した第1図ないし第2図において、15は最小歪
正規化出力ベクトル検出回路14にて検出された最小の
量子化歪、18はベクトル量子化インデックス、19は
振幅補正回路。
20は補正された振幅値である。また、第2図はこの発
明による適応型ベクトル量子化器における復号化部の構
成例である。
次に動作について説明する。K次元の入力ベクトル1.
主”(’1+82.・・・、IK) として入力される
信号系列は、平均値分離正規化回路2によって(6)式
のように正規化入力ベクトル3.X、振幅成分4、σ、
平均値成分5 + mに分離される。
(J=1.21・・・、K) なお、ここでは絶対値振幅を例に挙げたが、等を用いて
もよいことはもちろんである。正規化入力ベクトル3.
Xは正規化入力ベクトルレジスタ6にラッチされる。コ
ードテーブルアドレスカウンタ7は順次コードテーブル
アドレス8によって正規化出力ベクトルコードテーブル
9から正規化出力ベクトルy;に!み出し、正規化出力
ベクトルレジスター0にラッチする。絶対電歪計算回路
13は、並列減算器11、並列絶対値演算器12を用い
て(力式によって絶対値歪diを算出する。
(絶対値歪) なお、ここでは絶対値歪を例に挙げたが、di = 、
4.<x、−y;j)2(2乗歪)」 dr =ma、X l xj−y r jl   (j
l 大要素歪)等を用いてもよいことはもちろんである
。最小歪検出回路14は量子化歪が最小であるときスト
ローブ信号16を発し、コードテーブルアドレス8をイ
ンデックスラッチ17に取ジ込むと共に最小量子化歪1
5m1nd; を出力する。コードテーブルアドレスカ
ウンタ7が1回シした時点でインデックスラッチ17に
蓄わえられているコードテーブルアドレスがベクトル量
子化インデックス18となる。振幅補正回路19では最
小量子化歪15を用いて振幅成分4 に補正を加えて補
正された振幅値20を出力する。振幅の補正は、信号再
生時における歪を最小にするために行なうもので、例え
ば量子化歪が大きいときは振幅を小さくして再生するよ
うに振幅に係数をかけることに相当する。これにより、
を子化器のミスマツチによる歪を低減することができる
ばかシでなく、入力信号に含まれていた雑音成分を低減
する効果もある。
振幅補正回路19は最小の量子化歪15、振幅成分4t
−アドレス入力とするROMで構成することができ、装
置規模の増大は極めて軽微なものである。補正特性は、
予め量子化歪min cJと、振幅に乗じて再生時の歪
を最小にする係数との関係を統計的に集計することによ
って決定することができる。また、正規化に際して標準
偏差を用い、歪の定義として2乗歪を用いた場合は補正
特性を数式で求めることもできる。第3図は、標準偏差
、2乗歪を用いたこの発明の実施例について補正の原理
を示す説明図である。図中、Xは正規化入力ベクトル、
7iは工X−をベクトル量子化した正規化出力ベクトル
である。X 、 7iとも平均値分離正規化されている
ため、K次元空間における半径αの超円周上にある。正
規化入力ベクトル量と正規化出力ベクトル7iのなす角
度θは両ベクトルの歪に対応し、 d1=2 K(1−assθ)   ・・・・・・・・
・・・・・・・(7)の関係がある。図から明らかなよ
うに、7iに係数を乗じて五の最良近似を得るにはoo
sθが最適係数となる。上記の関係は、再生時に振幅を
乗じても相似形で保存されるため、振幅に係数としてc
osθを乗することで量子化歪diに対応して再生時の
歪を低減することができる。dlはベクトル量子化時に
算出されているので、係数aosθはで得られる。従っ
て補正された振幅値20σ′は、で表わされる。
符号化器21では補正された振幅値20σ′と平均値成
分5mとベクトル量子化インデックス1日とを符号化し
、符号化部出力信号22として出力する。
復号化部では、復号化器23がベクトル量子化インデッ
クス18、平均値成分5.補正された振幅値20を復号
し、正規化出力ベクトルコードテーブル9から正規化出
力ベクトル1.を読み出して正規化出力ベクトルレジス
タ10にラッチする。
さらに平均値分離正規化復元回路25によって、平均値
成分5、補正された振幅値20を用いて出力ベクトル2
6 S’=(s+’、 s2Z・+、 IK’) ヲ復
号スる。すなわち、 IIj′=σ@yij+m    明゛°°°°°°°
°°° α1(j=1.2.・・・、K) 復号化部の動作、構成は従来のベクトル量子化器の復号
化部と同一である。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、量子化器のミスマツチ
ングが生じても量子化歪に応じて再生時の振幅を補正す
るようにしたため、簡単な装置の変更で適応型ベクトル
量子化器の量子化雑音や入力信号に含まれる雑音を低減
することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による適応型ベクトル量子
化器の符号化部の構成例を示すブロック図、第2図はこ
の発明による適応型ベクトル量子化器の一実施例による
復号化部の構成例を示すブロック図、第3図はこの発明
の実施例における補正の原理を示す説明図、第4図は従
来のベクトル量子化器の符号化部の構成例を示すブロッ
ク図、第5図は従来のベクトル量子化器の復号化部の構
成例を示すブロック図である。 図中、1は入力ベクトル、2は平均値分離正規化回路、
4は振幅成分、5は平均値成分、6は正規入力ベクトル
レジスタ、7はコードテーブルアドレスカウンタ、9は
正規化出力ベクトルコードテーブルメモリ、10は正規
化出力ベクトルレジスタ、11は並列減算器、12は並
列絶対値演算器、13は絶対値歪計算回路、14は最小
歪正規化出力ベクトル検出回路、15は最小の量子化歪
、17はインデックスラッチ、19は振幅補正回路、2
0は補正された振幅匝、21は符号化器、22は符号化
部出力信号、23は復号化器、25は平均値分離正規化
復元回路、26は出力ベクトルである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 入力信号をに個のサンプル毎にブロック化した入力ベク
    トルから平均値成分を分離し振幅を正規化して正規化入
    力ベクトルを得る平均値分離正規化回路と、前記平均値
    分離正規化された正規化入力ベクトルに対して予め最小
    歪となる様に求められた平均値分離正規化出力ベクトル
    のセットを記憶した正規化出力ベクトルコードテーブル
    メモリと、前記正規化入力ベクトル及び前記正規化出力
    ベクトルコードテーブルメモリから順次読み出される平
    均値分離された正規化出力ベクトルとの歪を算出する絶
    対値歪計算回路と、前記歪内で最小歪を検出し、最小歪
    を与える正規化出力ベクトルのインデックスを決定する
    最小歪正規化出力ベクトル検出回路と、前記最小歪を与
    える正規化出力ベクトルを振幅再生、平均値付加した出
    力ベクトルと前記入力ベクトルとの歪が最小となる様に
    前記最小の歪を参照して前記平均値分離正規化回路で算
    出される正規化定数を補正する振幅補正回路と、前記入
    力ベクトルの平均値成分と補正された振幅値と前記最小
    歪を与えるベクトル量子化インデックスとを符号化する
    符号化回路と、前記符号化回路の出力を復号化して最小
    歪を与える正規化出力ベクトルのインデックスと前記平
    均値成分と前記補正された振幅値とを得る復号化器と、
    前記正規化出力ベクトルコードテーブルメモリから前記
    復号化されたインデックスに従つて読み出された平均値
    分離された正規化出力ベクトルに対し、前記復号化され
    た平均値成分と補正された振幅値とを用いて振幅再生と
    平均値付加とを行ない再生出力ベクトルを得る平均値分
    離正規化復元回路とを備えた適応型ベクトル量子化器。
JP60014533A 1985-01-30 1985-01-30 適応型ベクトル量子化器 Granted JPS61174824A (ja)

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JPH0369451B2 JPH0369451B2 (ja) 1991-11-01

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63222591A (ja) * 1987-03-12 1988-09-16 Canon Inc 画像デ−タの符号化装置
JPS6460175A (en) * 1987-08-31 1989-03-07 Dainippon Printing Co Ltd Method for compressing digital image data
JPH0211080A (ja) * 1988-06-29 1990-01-16 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 高能率符号化方法

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