JPS62139089A - ベクトル量子化方式 - Google Patents
ベクトル量子化方式Info
- Publication number
- JPS62139089A JPS62139089A JP60279318A JP27931885A JPS62139089A JP S62139089 A JPS62139089 A JP S62139089A JP 60279318 A JP60279318 A JP 60279318A JP 27931885 A JP27931885 A JP 27931885A JP S62139089 A JPS62139089 A JP S62139089A
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- JP
- Japan
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- block
- circuit
- vector quantization
- input data
- class
- Prior art date
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- Pending
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (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】
（発明の属する技術分野）
本発明は、高能率符号化に有効なベクトル量子化方式に
関するものである。
関するものである。
（従来の技術）
ディジタル化されたビデオ信号や音声信号等の高能率符
号化に有効な量子化方式にベクトル量子化方式がある。
号化に有効な量子化方式にベクトル量子化方式がある。
ベクトル量子化方式は、入力信号を複数個のサンプル毎
にブロック化し、各ブロック内に含まれるに個のサンプ
ルで構成されるに次元空間に対して一括してベクトル量
子化するもので、特に各サンプル間の相関が高い場合、
ｋ次元のサンプル値の組合せを表わすコードブックの数
を大幅に削減でき、高能率符号化が実現可能である。
にブロック化し、各ブロック内に含まれるに個のサンプ
ルで構成されるに次元空間に対して一括してベクトル量
子化するもので、特に各サンプル間の相関が高い場合、
ｋ次元のサンプル値の組合せを表わすコードブックの数
を大幅に削減でき、高能率符号化が実現可能である。
即ち、１６サンプル毎にブロック化した場合には１６次
元の空間がベクトル量子化の対象となり、１サンプル当
り８ビツトで表されるデータ系列に対してＰＣＭ伝送し
ようとすれば８ビツト×１６サンプルで１２８ビツトの
情報量が発生することになる。
元の空間がベクトル量子化の対象となり、１サンプル当
り８ビツトで表されるデータ系列に対してＰＣＭ伝送し
ようとすれば８ビツト×１６サンプルで１２８ビツトの
情報量が発生することになる。
これを、例えば２５６個のコードブックでベクトル量子
化すれば、１ブロック当り８ビツトのインデックス情報
で表現でき、１／１６の帯域圧縮が可能となる。
化すれば、１ブロック当り８ビツトのインデックス情報
で表現でき、１／１６の帯域圧縮が可能となる。
このようなベクトル量子化方式では、ブロックの大きさ
が大きい程高能率となるが、現実的には１０２４個以上
のコードブックを持つベクトル量子化に対しては、コー
ドブックの設計及びベクトル量子化器のハードウェアの
実現が困難である等の問題があった。
が大きい程高能率となるが、現実的には１０２４個以上
のコードブックを持つベクトル量子化に対しては、コー
ドブックの設計及びベクトル量子化器のハードウェアの
実現が困難である等の問題があった。
このような問題を避ける方法としては、ｋ次元内のサン
プル間のパターンの特徴に応じて各ブロックを複数個の
カテゴリーに分類し、各カテゴリーに適するコードブッ
クを用意し、これら複数個のコードブック群を適応的に
切替えて使用する方法が考えられる。
プル間のパターンの特徴に応じて各ブロックを複数個の
カテゴリーに分類し、各カテゴリーに適するコードブッ
クを用意し、これら複数個のコードブック群を適応的に
切替えて使用する方法が考えられる。
各ブロックを複数個のカテゴリーに分類する従来方式に
「ゾーンを適応化した直交変換符号化方式ＪＴＶ学会誌
、Ｖｏｌ、３０．Ｎｏ、１０．ｐｐ、８９８〜９０４が
ある。
「ゾーンを適応化した直交変換符号化方式ＪＴＶ学会誌
、Ｖｏｌ、３０．Ｎｏ、１０．ｐｐ、８９８〜９０４が
ある。
この方式は、入力ブロック内の各サンプル値に対して直
交変換を施すと、変換係数領域ではパワーが低周波成分
に集中し、かつ、入力データの特徴に応じてパワーの集
中する係数領域に偏りが生じることを利用したものであ
る。
交変換を施すと、変換係数領域ではパワーが低周波成分
に集中し、かつ、入力データの特徴に応じてパワーの集
中する係数領域に偏りが生じることを利用したものであ
る。
このことをビデオ信号を例にして説明すると以下のよう
になる。
になる。
１枚のテレビ画面（フレーム）を複数個の小さなブロッ
クに分割すると、各ブロック内の絵柄は、縦線、横線、
斜線、及びその他のパターンのカテゴリーに分類できる
。
クに分割すると、各ブロック内の絵柄は、縦線、横線、
斜線、及びその他のパターンのカテゴリーに分類できる
。
第４図は従来方式におけるカテゴリーと空間領域との対
応関係を説明するための図である。
応関係を説明するための図である。
第５図は従来方式におけるマスクパターンを表わした図
である。
である。
第４図に示した変換係数領域の特徴を利用して第５図に
示すようなマスクパターンを設け、直交変換されたデー
タ系列に対し各マスクパターンによるフィルタリングを
行うことにより適用すべきカテゴリーを識別し、各カテ
ゴリー毎に最適な量子化を行っている。
示すようなマスクパターンを設け、直交変換されたデー
タ系列に対し各マスクパターンによるフィルタリングを
行うことにより適用すべきカテゴリーを識別し、各カテ
ゴリー毎に最適な量子化を行っている。
即ち、カテゴリー１に対応する縦線の絵柄についてはマ
スクパターン１で“１″となっている変換係数に対して
のみ量子化符号化伝送し、ＩＩ ＯＩＩとなっている変
換係数については符号化を禁止している。
スクパターン１で“１″となっている変換係数に対して
のみ量子化符号化伝送し、ＩＩ ＯＩＩとなっている変
換係数については符号化を禁止している。
上述したマスクパターンは直交変換符号化方式について
は実現可能であるが、空間領域ではパワーが局部的に集
中しないため、縦線横線等のパターンの識別が困難であ
り、従って、クラス分けが困難であるという問題があっ
た。
は実現可能であるが、空間領域ではパワーが局部的に集
中しないため、縦線横線等のパターンの識別が困難であ
り、従って、クラス分けが困難であるという問題があっ
た。
また、従来方式の他の例では、各ブロック内サンプル値
の平均値を分離し、平均値からの偏差を正規化した後に
１つのコードブックでベクトル量子化を行う方式がある
。
の平均値を分離し、平均値からの偏差を正規化した後に
１つのコードブックでベクトル量子化を行う方式がある
。
この方式ではブロック内の入力サンプル値の大小に拘ら
ず、平均値からの偏差を正規化した信号に対してベクト
ル量子化を行うため、人力サンプル値の大小に応じた最
適な量子化が実現されないという問題があった。
ず、平均値からの偏差を正規化した信号に対してベクト
ル量子化を行うため、人力サンプル値の大小に応じた最
適な量子化が実現されないという問題があった。
（発明の目的）
本発明の目的は、空間領域でのクラス分けを可能とする
バク１−ル量子化方式を提供することにある。
バク１−ル量子化方式を提供することにある。
（発明の構成）
（発明の特徴と従来の技術との差異）
第１の従来技術では直交変換係数領域でクラス分けして
いたのに対し、本発明の第１の発明では空間領域でクラ
ス分けを行うことを特徴とする。
いたのに対し、本発明の第１の発明では空間領域でクラ
ス分けを行うことを特徴とする。
また、第２の従来技術では平均値分離、正規化出力を１
つのコードブックでベクトル量子化していたのに対し、
本発明の第２の発明ではブロック内のサンプル値の平均
値あるいは平均からの偏差等の特徴量に応じて複数のコ
ードブックを切替えてブロック毎に量子化することを特
徴とする。
つのコードブックでベクトル量子化していたのに対し、
本発明の第２の発明ではブロック内のサンプル値の平均
値あるいは平均からの偏差等の特徴量に応じて複数のコ
ードブックを切替えてブロック毎に量子化することを特
徴とする。
（実施例）
第１図は本発明の第１発明の構成を示す一実施例のブロ
ック図であって、１はディジタル信号入力端子、２はブ
ロック化回路、３はカテゴリー判別回路、４は複数個の
コードブック回路４１，４２．・・・。
ック図であって、１はディジタル信号入力端子、２はブ
ロック化回路、３はカテゴリー判別回路、４は複数個の
コードブック回路４１，４２．・・・。
４３からなるコードブック群、５は切替回路、６は遅延
回路、７はベクトル量子化回路、８は多重化回路、９は
符号化回路、１０は符号化データ出力端子である。
回路、７はベクトル量子化回路、８は多重化回路、９は
符号化回路、１０は符号化データ出力端子である。
ディジタル信号入力端子１には本発明が適用されるシス
テムに応じてビデオ信号や音声信号が人力されるが、こ
こでは説明の便宜上ビデオ４８号に限定して説明する。
テムに応じてビデオ信号や音声信号が人力されるが、こ
こでは説明の便宜上ビデオ４８号に限定して説明する。
ディジタル信号入力端子１より入力されるディジタル化
されたビデオ信号は、ブロック化回路２において所定の
サンプル数毎にブロック化される。
されたビデオ信号は、ブロック化回路２において所定の
サンプル数毎にブロック化される。
カテゴリー判別回路３はブロック化回路２の出力に対し
て例えばブロック毎の平均値を求め、ブロック内の各サ
ンプル値と、この平均値を比較することにより入力サン
プル値を２値化する。そして２値化されたパターンを用
いて縦線や横線等ブロック内の特徴を抽出し複数のカテ
ゴリーに分類する。
て例えばブロック毎の平均値を求め、ブロック内の各サ
ンプル値と、この平均値を比較することにより入力サン
プル値を２値化する。そして２値化されたパターンを用
いて縦線や横線等ブロック内の特徴を抽出し複数のカテ
ゴリーに分類する。
第２図は特徴抽出に使用される信号を示す図である。
第２図（ａ）において−Ｐ（ｉＩＪ）はブロック内の（
ｉ、ｊ）位置のサンプル値、Ｓア（ｉ、ｊ）は（ｉ、ｊ
）サンプル値と左横のサンプル値との例えばＥＸ−ＯＲ
出力、５ｖ（ｌｅｊ）は（ｉ、ｊ）サンプル値と真上の
サンプル値とのＥＸ−ＯＲ出力を表わす。
ｉ、ｊ）位置のサンプル値、Ｓア（ｉ、ｊ）は（ｉ、ｊ
）サンプル値と左横のサンプル値との例えばＥＸ−ＯＲ
出力、５ｖ（ｌｅｊ）は（ｉ、ｊ）サンプル値と真上の
サンプル値とのＥＸ−ＯＲ出力を表わす。
縦線、横線等の特徴の抽出は、ブロック当りのΣＳｔ＋
ΣＳ、を用いて、例えば以下の様に行われる。
ΣＳ、を用いて、例えば以下の様に行われる。
ΣＳ、−ΣＳｖ ＞ Ｔｈ→カテゴリー１（縦線の多
いブロック）（第２図（ｂ）に相当） ΣＳ、−ΣＳｖ ＜ Ｔｈ→カテゴリー１（横線の多
いブロック）（第２図（ｃ）に相当） −Ｔｈ≦ΣＳｔ ＸＳｖ ≦Ｔｈ →カテゴリー３（
その他のブロック）（第２図（ｄ）に相当） ここでＴｈは閾値 カテゴリー判別回路３は、上記特徴抽出の結果に基づい
てカテゴリーの種類を表わす制御信号を切替回路５に出
力する。
いブロック）（第２図（ｂ）に相当） ΣＳ、−ΣＳｖ ＜ Ｔｈ→カテゴリー１（横線の多
いブロック）（第２図（ｃ）に相当） −Ｔｈ≦ΣＳｔ ＸＳｖ ≦Ｔｈ →カテゴリー３（
その他のブロック）（第２図（ｄ）に相当） ここでＴｈは閾値 カテゴリー判別回路３は、上記特徴抽出の結果に基づい
てカテゴリーの種類を表わす制御信号を切替回路５に出
力する。
カテゴリー判別回路３の他の実施例では、画素間差分値
の大小によって２値化することも可能である。この方法
によれば平均値より大きい（あるいは小さい）画素間同
志の変化も識別することができる。
の大小によって２値化することも可能である。この方法
によれば平均値より大きい（あるいは小さい）画素間同
志の変化も識別することができる。
カテゴリー判別回路３の更に他の実施例では、入力デー
タ系列がビデオ信号のフレーム間差分イ３号のように正
負の値を持つものに対して絶対値をとり、この絶対値信
号系列に対して上述した方法で２値化し、各カテゴリー
にクラス分けする方法も可能である。
タ系列がビデオ信号のフレーム間差分イ３号のように正
負の値を持つものに対して絶対値をとり、この絶対値信
号系列に対して上述した方法で２値化し、各カテゴリー
にクラス分けする方法も可能である。
切替回路５はカテゴリー判別回路３の出力Ｑ号を用いて
、コードブロック群４から供給される複数のコードブッ
クの１つを選択し、ベクトルを子化回路７に供給する。
、コードブロック群４から供給される複数のコードブッ
クの１つを選択し、ベクトルを子化回路７に供給する。
ベクトル量子化回路７は、切替回路５により接続された
コードブックに含まれるベクトルの中で、遅延回路６を
介して人力される信号に最も近いベクトルのインデック
ス情報を出力する。
コードブックに含まれるベクトルの中で、遅延回路６を
介して人力される信号に最も近いベクトルのインデック
ス情報を出力する。
このインデックス情報は多重化回路８において、カテゴ
リー判別回路３の出力と時分割多重され、更に符号化回
路９において所定の符号別割当てを行われ、符号化デー
タ出力端子１０を介して受イ８側に伝送される。
リー判別回路３の出力と時分割多重され、更に符号化回
路９において所定の符号別割当てを行われ、符号化デー
タ出力端子１０を介して受イ８側に伝送される。
第３図は本発明の第２発明の構成を示す他の実施例のブ
ロック図であって、１〜ｌＯは第１図と同じであり、１
００は平均値分離回路、１０１は正規化回路である。
ロック図であって、１〜ｌＯは第１図と同じであり、１
００は平均値分離回路、１０１は正規化回路である。
平均値分離回路１００はブロック化回路２の出力に対し
てブロック毎の平均値を求め、この平均値情報を多重化
回路８へ送出すると共に、平均値を減算した残差４８号
を正規化回路１０１Δ出力する。
てブロック毎の平均値を求め、この平均値情報を多重化
回路８へ送出すると共に、平均値を減算した残差４８号
を正規化回路１０１Δ出力する。
正規化回路１０１は入力される残差信号に対して例えば
標準偏差を求め、その標準偏差値で正規化する。
標準偏差を求め、その標準偏差値で正規化する。
正規化された信号はカテゴリー判別回路３及び遅延回路
６へ送出され、標準偏差情報はカテゴリー判別回路３及
び多重化回路８へ送出される。
６へ送出され、標準偏差情報はカテゴリー判別回路３及
び多重化回路８へ送出される。
カテゴリー判別回路３は第１図で述べたと同様の方法で
正規化回路１０１の出力に対してカテゴリーを判別する
と共に、更に、正規化回路１０１から供給される標憎偏
差値の値に応じて、コードブック群４の中の複数のコー
ドブックを切替えるための制御信号を送出する。
正規化回路１０１の出力に対してカテゴリーを判別する
と共に、更に、正規化回路１０１から供給される標憎偏
差値の値に応じて、コードブック群４の中の複数のコー
ドブックを切替えるための制御信号を送出する。
以上の説明では正規化出力に対してカテゴリー判別を行
う場合について述べたが、ブロック化回路２の出力ある
いは平均値分離回路１００の出力等に対してカテゴリー
判別を行うことも容易に類推できる。
う場合について述べたが、ブロック化回路２の出力ある
いは平均値分離回路１００の出力等に対してカテゴリー
判別を行うことも容易に類推できる。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、第１の発明では
空間領域で特徴を抽出し、その特徴に応じたカテゴリー
毎にコードブックを適応的に切替えて量子化するように
したため直交変換を行う必要がなく、また、コードブッ
クを適応的に切替えて使用するようにしたためハードウ
ェア規模が増大することなく、等価的にベクトル数の多
いコードブックでの量子化が可能となる。
空間領域で特徴を抽出し、その特徴に応じたカテゴリー
毎にコードブックを適応的に切替えて量子化するように
したため直交変換を行う必要がなく、また、コードブッ
クを適応的に切替えて使用するようにしたためハードウ
ェア規模が増大することなく、等価的にベクトル数の多
いコードブックでの量子化が可能となる。
第２の発明では偏差値の大きさに応じてコードブックを
適応的に切替え、かつ、第１の発明と組合わせてベクト
ル量子化するようにしたため、空間領域の特徴と、サン
プル値の大きさの特徴の両方に最適なベクトル量子化を
実現できる利点がある。
適応的に切替え、かつ、第１の発明と組合わせてベクト
ル量子化するようにしたため、空間領域の特徴と、サン
プル値の大きさの特徴の両方に最適なベクトル量子化を
実現できる利点がある。
第１図は本発明の第１発明の構成を示す一実施例のブロ
ック図、第２図は特徴抽出に使用される信号を示す図、
第３図は本発明の第２発明の構成を示す他の実施例のブ
ロック図、第４図は従来方式におけるカテゴリーと空間
領域との対応関係を説明するための図、第５図は従来方
式におけるマスクパターンを表わした図である。 １ ・・・ディジタル信号入力端子、 ２ ・・・ブロック化回路、 ３ ・・カテゴリー判別回路、 ４ ・・・ フードブック群、５ ・・・切替回路、６
・・・遅延回路、７ ・・・ベクトル量子化回路、８
・・・多重化回路、９ ・・・符号化回路、１０・・
・符号化データ出力端子、 ４１．４２．４３・・・ コードブック回路、＋００・
・・平均値分離回路、１０１・・・正規化回路。 ｎ
精へ第２図 （ｏ） （ｂ） 第４図 （裳泉僚敷婚琢） 代聞樽藏） 第５図 マスクパターン１ マスク１マクーン２
に マスクパターン３ マスクパターン４０
ｆ １０００００ ０１１１１００
０ｏｏｏｏｏｏｏｏ ○ｏｏｏｏ
ｏｏ。
ック図、第２図は特徴抽出に使用される信号を示す図、
第３図は本発明の第２発明の構成を示す他の実施例のブ
ロック図、第４図は従来方式におけるカテゴリーと空間
領域との対応関係を説明するための図、第５図は従来方
式におけるマスクパターンを表わした図である。 １ ・・・ディジタル信号入力端子、 ２ ・・・ブロック化回路、 ３ ・・カテゴリー判別回路、 ４ ・・・ フードブック群、５ ・・・切替回路、６
・・・遅延回路、７ ・・・ベクトル量子化回路、８
・・・多重化回路、９ ・・・符号化回路、１０・・
・符号化データ出力端子、 ４１．４２．４３・・・ コードブック回路、＋００・
・・平均値分離回路、１０１・・・正規化回路。 ｎ
精へ第２図 （ｏ） （ｂ） 第４図 （裳泉僚敷婚琢） 代聞樽藏） 第５図 マスクパターン１ マスク１マクーン２
に マスクパターン３ マスクパターン４０
ｆ １０００００ ０１１１１００
０ｏｏｏｏｏｏｏｏ ○ｏｏｏｏ
ｏｏ。
Claims (2)
- （１）ディジタル化された入力データをｋ個（ｋ≧２）
のサンプル毎にブロック化し、ブロック内のサンプルの
一部あるいは全部で構成されるｍ次元（ｍ≦ｋ）空間に
対して一括量子化するベクトル量子化方式において、 入力データ系列をｍ次元空間における特徴的なパターン
毎に複数のグループにクラス分けし、各クラス毎に予め
設定された量子化特性を表わすコードブックを入力デー
タ系列のｍ次元空間における特徴的なパターンに応じて
適応的に切替えて使用するようにしたことを特徴とする
ベクトル量子化方式。 - （２）ディジタル化された入力データをｋ個（ｋ≧２）
のサンプル毎にブロック化し、ブロック内のサンプルの
一部あるいは全部で構成されるｍ次元（ｍ≦ｋ）空間に
対して一括量子化するベクトル量子化方式において、 入力データ系列をｍ次元空間における特徴的なパターン
毎に複数のグループにクラス分けし、各クラス毎に予め
設定されたベクトル量子化特性を表わすコードブックを
入力データ系列のｍ次元空間における特徴的なパターン
に応じて適応的に切替えると共に、 前記ｍ次元空間における特徴的なパターン毎のクラス分
けの前段あるいは後段で、ブロック内のサンプル値の平
均値あるいは平均からの偏差、例えば標準偏差など、ブ
ロックの特徴を表わすスカラー量に応じて更に複数のグ
ループにクラス分けし、 各クラス毎に予め設定されたベクトル量子化特性を表わ
すコードブックを、入力ブロックの特徴的スカラー量に
応じて適応的に切替えて量子化するようにしたことを特
徴とするベクトル量子化方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279318A JPS62139089A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | ベクトル量子化方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60279318A JPS62139089A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | ベクトル量子化方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139089A true JPS62139089A (ja) | 1987-06-22 |
Family
ID=17609498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60279318A Pending JPS62139089A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | ベクトル量子化方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62139089A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01236879A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Canon Inc | 画像符号化装置 |
| JPH02237270A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-19 | Canon Inc | 符号化装置 |
| US6072910A (en) * | 1989-03-10 | 2000-06-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for coding image information, and method of creating code book |
| WO2007029304A1 (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-15 | Fujitsu Limited | オーディオ符号化装置及びオーディオ符号化方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59183542A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | 適応型ベクトル量子化器 |
| JPS6232785A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-12 | Fujitsu Ltd | 適応形ベクトル量子化方式 |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP60279318A patent/JPS62139089A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59183542A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-18 | Mitsubishi Electric Corp | 適応型ベクトル量子化器 |
| JPS6232785A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-12 | Fujitsu Ltd | 適応形ベクトル量子化方式 |
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| JPH02237270A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-19 | Canon Inc | 符号化装置 |
| US6072910A (en) * | 1989-03-10 | 2000-06-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Method and apparatus for coding image information, and method of creating code book |
| WO2007029304A1 (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-15 | Fujitsu Limited | オーディオ符号化装置及びオーディオ符号化方法 |
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