JPS61201522A

JPS61201522A - ベクトル量子化符号化器

Info

Publication number: JPS61201522A
Application number: JP60042905A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Kikuchi; 菊地　浩昭
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-03-05
Filing date: 1985-03-05
Publication date: 1986-09-06
Also published as: JPH0324101B2

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〕この発明は入力信号系列を複数個まとめてブロック化し
、これを多次元信号空間で量子化符号化するベクトル量
子化符号化器に関するものである。

〔従来の技術〕

先ず、ベクトル量子化の原理について簡単に説明した後
、従来のベクトル量子化符号化器を説明する。

情報源入力信号系列をに個まとめて入力ベクトル玉＝（
ｚ工、ｚ２．・・−１Ｘ工）とする。このとき、Ｋ次元
ユークリッド信号空間ＲＩＣ（王（ＲＫ）のＮ個の代表
点（すなわち出力ベクトル）ム；（ｖ１□”’１２”…
ｖｉ工）のセットをｙ＝（ｙｌ”　”２’・・・ｈ）と
する。出力ベクトルらを代表点（例えば重心）とするＲ
１の各分割をＲ工、Ｒ２，・・・Ｉ”Ｍ（！：すると、
ベクトル量子化Ｑは次式にて定義される。

Ｑ　：　Ｒ”→Ｙ　　　　　　　　　　　　　　、・・
（１）ここで、Ｒ□＝　ｑ−１（ｙｌ）　＝　（式ｎＸ　；　Ｑ（ロ）
＝ｙ１）　　　・　・・（２）σＲ１：ＲＫ、Ｒ１’１
Ｒｊ＝φ（ｉ＋ｊ　）　　　　１・（ｊｌ＞上記ベクト
ル量子化Ｑは符号化Ｃと復号化りの龜続接続として表わ
される。符号化ＣはＲＫの出力ベクトルのセツ）　Ｙ＝
（１／Ｊｌ　’ｌ１２＋　”　”　”＋　１１３　）の
インデックスセットＩ＝（１，２，―・・、Ｎ）へのマ
ツピングであり、復号化りは工からＹへのマツピングで
ある０すなわち、ｃ　：　Ｒ”→Ｉ、Ｄ：工→Ｙ　　　　　　　　・・・
（４）Ｑ＝ＤＩＩＣ１１＋１・（５）である。ベクトル量子化においては、前記符号化器カニ
が伝送あるいは記録されることになるため極めて符号化
効率が良い。

ベクトル量子化は入力ベクトルを最短距離にある（最小
歪となる）出力ベクトルムヘマツビングすることである
。具体的には、入出力ベクトル間の距離（歪）をｄ（シ
ｙｊ）とすると、以下のようになる。

１ｔ　ａ（ｚ、ν°）（ｄ（ｚ、ｙ　）　ｆｏｒ　ａｌ
ｌ　ｊ　　　＊　ａ　＊　（６）−」−」匠ＣＲ１すなわち五→５　　　　　　・・・（７）第３
図に示すような出力ベクトル私のセツ）Ｙは、トレーニ
ングモデルとなる情報源入力信号系列を用いたクラスタ
リング（代表点の選出と信号空間の分割を、歪の総和が
最小となるまでくり返す）によって求めることができる
。

第４図は従来のベクトル量子化符号化器の構成を示すブ
ロック図であり、図中（１）は入力信号系列をブロック
化したものを保持する入力ベクトルレジスタ、（２）Ｕ
コードテーブルのアドレスを作るコードテーブルアドレ
スカウンタ、（ｊｕｔ出力ベクトルを記憶させておく出
力ベクトルコードテーブルメモリ、（４）はこの出力ベ
クトルコードメモリから読出されたデータを保持する出
力ベクトルコードテーブルレジスタ、（５）は入力ベク
トルレジスタ（１）の値と出力ベクトルコードテーブル
レジスタ（４）の値との差を演算する並列減算器、（６
）Ｆｉこの並列減算器の出力の絶対値を演算する並列絶
対値演算器（γ）は入出力ベクトルの絶対値歪を検出す
る絶対値歪検出器、（８）は入出力ベクトルの絶対値歪
が最小になる出力ベクトルを検出する最小歪検出器、（
９）は最小歪検出器（８）の出力信号に基づいて歪が最
小になる出力ベクトルのインデックスを保持するインデ
ックスラッチをそれぞれ示す。

次に動作について説明する。符号化器の入力信号系列は
に個まとめてブロック化され入力ベクトル玉＝（Ｘ工、
ｘ２．・０．ｚ工）として入力ベクトルレジスタ（１）
にとり込まれる。この時点でコードテーブルアドレスカ
ウンタ（２）に対してｉ＝１．２．＊＠・、Ｎまで順次
カウントアツプさせて、順番に出力ベクトルｙ＝（ｙ、
ｙ　　・・・Ｖ、！ｃ）を出力ベクトルコード」　　　
　１ユ　　１２’ テーブルメモリ（８）から読み出し、出力ベクトルコー
ドテーブルレジスタ（４）にラッテする。各出力ベクト
ル私に対し、並列減算器（６）と並列絶対値演算器（６
）と絶対値歪検出器（γ）は以下の演算にて入出力ベク
トルの絶対値歪ｄ１を求める。

次に最小歪検出器（８）は絶対値歪ｄ１が最小となる出
力ベクトルとして検出する。最小歪ｄはａ＝ｍｉｎａ（
ｚ、ｙｌ）＝ｍｔｎ　（ｅｌ　ｚｊＹｇ　）　）　＊　
・（ｇ）である。最小歪検出器（８）は出力ベクトルコ
ードテーブルメモリ（８）から順次読み出される出力ベ
クトルもと入力ベクトル五の歪ａ（ｚ、ｙ、）を計算し
て過去の最小値と比較して、より小さい値が検出された
時、これを新しい最小歪として保存しその都度ストロー
ブ信号をインデックスラッチ（９）に送り、出力ベクト
ルのコードテーブルアドレスであるインデックス信号１
をインデックスラッチ（９）に取り込む。上記手順は出
力ベクトルコードテーブルメモリ（８）から出力ベクト
ルもが全部（１＝１〜Ｎ）読み出されるまで続けられフ
ルサーチが完了する。

この時点でインデックスラッチ（９）に最小歪となる出
力ベクトルのインデックス１が残り、これが符号化出力
となる。

以上がベクトル量子化符号化器を構成する全探索ベクト
ル量子化（Ｆｕｌｌ　５ｅａｒｃｈ　ＶｅｃｔｏｒＱｕ
ａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）部である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のベクトル量子化符号化器は以上のように構成され
ているので、符号化出力の必要ビット数が決められてし
まい、これ以上の情報の圧縮ができないという問題があ
った。

この発明はかかる問題点を解決する念めになされたもの
で、符号化効率を著しく向上させ得るベクトル量子化符
号化器の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明−にかかるベクトル量子化符号化器は、入力信
号ベクトルと最短距離（最小歪）の関係にある出力ベク
トルを全探索ベクトル量子化部で探索すると共に、この
探索によって得られた入力ベクトルおよび出力ベクトル
の間の距離（歪）と設定による許容型とを歪判定回路で
比較し、人、出力ベクトル間の距離が許容歪以下になっ
た時点で全探索ベクトル量子化部の探索動作を停止させ
、しかも、その時の出力ベクトルのインデックス信号を
可変長符号化回路によって可変長符号化して符号化出力
を得るように構成している。

〔作用〕

この発明においては、許容型を歪判定回路に設定し、最
小歪の出力ベクトル探索中に入力ベクトルと出力ベクト
ルとの距離（歪）が許容歪以下になった時点で出力ベク
トルのインデックス信号を可変長符号化して符号化出力
を得ることにより符号化効率を向上させる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図で
あり、図中−は従来装置で説明したと略同様な構成の全
探索ベクトル量子化部（図面を含めて以下ＦＳＶＱ部と
略す）、α１）は絶対直重ｄ１が予め定めた許容歪ｄθ
以下になったことを判定する歪判定回路、（増は歪判定
回路の出力信号に基づき、絶対直重ｄ１と許容型ｄθと
がｄ１≦ｄθになった時点で出力ベクトルのインデック
ス信号１を可変長符号化して符号化出力を得る可変長符
号化回路である。

第２図はこの実施例のＦＢＶＱ部α＠の詳細な構成を示
すブロック図で、第４図と同一の符号を付したものはそ
れぞれ同一の要素を示している。そして、第４図中のコ
ードテーブルアドレスカウンタ（２）の代わシに、歪判
定回路（６）の出力によってリセットし得るリセット機
能付コードテーブルアドレスカウンタＣｌ１ｌ）を用い
た点が第４図と異っている。

上記のように構成された本実施例の動作を以下だ説明す
る。

先ず、符号化器の入力信号系列はに個まとめてブロック
化され、入力ベクトル王＝（ｚ工＊　Ｚｚ、・・・２工
）としてＦＳＶＱ部（至）に入力される。ＦＳＶＱ部（
至）では入力ベクトル玉を入力ベクトルレジスタ（１）
に取シ込む一方、リセット機能付コードテーブルカウン
タαＢ）に対して順に１＝１〜Ｎｔでカウントアツプさ
せることによシ、出力ベクトル１１　＝（７１，ｌｅ」ｙ、、　２１・・・、νｉ、ｘ）を出力ベクトルコード
テーブルメモリ（８）から読み出して出力ベクトルレジ
スタ（４）に顆次ラッチしてゆく。

次に、並列演算器（５）、並列絶対値演算器（６）およ
び絶対値歪検出器（７）によって次式に表わされるよう
に、入力ベクトル五と各出力ベクトル５との絶対直重ｄ
１を求める。

ｄ１＝ｄ（巳・５）＝　Σ　１ｚｊ−ｙ１ｊ１ｊ電工最小歪検出器（８）は上記絶対直重ｄ１を過去の最小値
と比較し、よシ小さい値が検出された時これを新しい最
小歪として取り込み歪判定回路α刀へ出力する。また、
その都度ラッチ信号をインデックスラッチ（９）に送シ
、出力ベクトルものコードテーブルアドレスであるイン
デックス信号１をインデックスラッチ（９）に取り込み
可変長符号化回路（彼へ出力する。上記手順はリセット
機能付コードテーブルアドレスカラン゛り０８）のカウ
ントがｉ＝１からＮに向けてカウントアツプされる毎に
行なわれるものであるが、最小歪検出器（８）の出力ｄ
１を受けた歪判定回路Ｃ１１）ハ、あらかじめ設定され
ている許容型ｄθとの比較を行ないｄθ≧ｄ□の関係が
成り立った時点で可変長符号化回路（２）へインデック
スラッチ信号を出し、インデックス信号１を取り込ませ
る。またリセット機能付コードテーブルアドレスカウン
タＣＩＢ）ヘリセット信号を送り、カウントを終了させ
１＝１にリセットする。インデックス信号１を取り込ん
だ可変長符号化回路−は、インデックス信号１の最上位
ビットから最下位ピットに向けて続　　　□くすべての
′ＤＩを削除し符号長を短縮する。この様な手順を取り
込まれる１すべてについて行ない可変長符号化し、符号
化出力を得る。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、入力ベクトルグおよび
出力ベクトルＶの歪ｄ工と、設定された許−一」容重ｄθとを比較し、ｄ１≦ｄθとなった時点で探索を
中止すると共に、そのときの出力ベクトルのインデック
ス信号１を可変長符号化して符号化出力としているので
、符号化効率が大幅に向上され、これてよって高速処理
が可能になるという効果が得られている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロック図、
第２図は同実施例の主要な要素の詳細な構成を示すブロ
ック図、第３図は一般的なベクトル量子化の原理を説明
するための説明図、第４図は従来のベクトル量子化符号
化器の構成を示すブロック図である。（１）・・人力ベクトルレジスタ（２Ｌ（９）・・コードテーブルアドレスカウンタ（８
）・・出力ベクトルコードテーブルメモリ（４）・・出
力ベクトルコードテーブルレジスタ（５）・拳並列減算
器　　（６）・・並列絶対値演Ｘ器（ア）・・絶対値歪
検出器（８）・・最小歪検出器（９）・・インデックスラッチ αＣ・・全探索ベクトル量子化部（１１）・・歪判定回路　　四・・可変長符号化回路な
お、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

入力信号系列を複数個毎にブロック化した入力信号ベク
トルを全探索によりベクトル量子化符号化するものにお
いて、前記入力信号ベクトルを含む多次元信号空間を、
複数に分割した各代表点の出力ベクトルセットから読み
出し、前記入力信号ベクトルと最小歪の関係にある前記
出力ベクトルを探索する全探索ベクトル量子化部と、許
容歪を設定し得、前記入力ベクトルおよび前記出力ベク
トル間の歪が前記許容歪以下になったことを判定して有
意信号を発生する歪判定回路と、この歪判定回路が有意
信号を発生した時点で前記出力ベクトルのインデックス
信号を可変長符号化して符号化出力を得る可変長符号化
回路とを具備したことを特徴とするベクトル量子化符号
化器。