WO1988002975A1 - Amplitude-adapted vector quantizer - Google Patents

Description

明 細 書

発明の名称

振幅適応べク ト ル量子化装置

技 術 分 野

こ の発明は， 信号の高能率符号化 '· 復号化装置に関す る も ので， 特に振幅適応型のベ ク ト ル量子化装置に関す る も のであ る。

背 景 技術

第 3 図は歪演算に内積を用いて行なう べク ト ル量子化 装置の符号化部， 第 4 図は復号化部を表すブ D ック図で あり， 第 3 図において， （1)は入力信号系列を K個毎にブ ロ ッ ク化した入力信号べク ト ル， （²)は平均値分離回路， ttl)は分離された平均値， （13)は平均値分離されたべク ト ル， (3)は平均値 DPCM (Differential PCM) 量子化器， （29) はべク ト ル量子化器， （31)はべク ト ル量子化器の符号化に よって得られる振幅利得， （7)は振幅利得 DPCM 量子化 器， （33)はべク ト ル量子化器の符号によって得られる出力 べク トノレ イ ンデッ ク スであり， また第 4 図において α⁹)は 平均値 DPCM 復号器， （20)は振幅利得 DPCM 復号器， (^は DPCM 復号された平均値， （30)は DPCM 復号され た振幅利得， （35)はべク ト ル量子化復号器， （38)は復号され た平均値分離ベ ク ト ル， （23)は平均値加算回路， S9)は出力 信号べク ト ノレである。

次に動作について説明する。 第 3 図の符号化部におい て， 入力信号系列をブロ ック化して得られた入力信号べ ク トル は， 平均値分離回路（²)においてぺク トル内平均 値 αΐ)が分離され， 平均値分離べク トル wが出力される。 分離された平均値 αΐ)は平均値 DPCM 量子化器 ）で予測 差分量子化 （ DPCM 量子化） が行なわれ， 分離した平 均値 ttl)の情報量が削減される。 平均値分離べク トル は べク トル量子化器 (29)において， あらかじめ銃計的手法に よ り準備しておいた出力べク トル群である コ 一 ドブック より読み出される出力べク 卜ルと内積が計算され， 最大 内積を与える出力べク ト ルが選ばれて， 入力され こ平均 値分離べク ト ルに対する出力べク トルイ ンデッ ク ス （33)が 出力されると共に， 内積の値が入力された平均値分離べ ク ト ル (13)の振幅利得 (31)として得られる。

式で表すならば， 入力信号ベ ク ト ル CL3を §_= 〔S 1 ， S 2 ， …， S _K〕 ， 平均値を i， 振幅利得を び 出力べ ク ト ルを yi = 〔 yi ， yi 2，…， yik〕 と表すと， べ ク トル量子化は次のよう に表わせる。

k

j = 1 - Q[SY= σ * - y_i + - ( U = C 1, …， 1〕 ） if ( S_ - - U_s ) > ( S_ - · U , y )

f or al 1 j = i

び * = - μ - υ_, yj )

= I S_- . U I I [ cos ^

= σ · cos ^； ただし， σ = I . ^— · , I I = 1 とする。

こ のよ う に， ベ ク ト ルの歪演算に内積の値を用いる こ と によ り， 演算が D S P (デジ タ ノレ ' シグナノレ · プロ セ ッサ） で実行しやすい積和の形となり， また， 振幅成分 を同時に求める こ とができる。

べ ク ト ル量子化器 (29)で得られた振幅利得 61)も， 平均値 と同様に振幅利得 DP CM 量子化器 ）で DPCM 量子化 が行なわれる。

以上のよう にして得られた， DPCM 量子化された平 均値 (12)， 振幅利得 及び出力べク ト ル イ ン デッ ク ス ωは 符号化されて伝送あるいは記録される。

第 4 図の復号化部では， 符号化部で得られた， DPCM 量子化された平均値 t!2), DPCM 量子化された振幅利得 (3¾ , 出力べク ト ル イ ン デッ ク ス（³³⁾ の ³ 成分よ り復号を行 なう。 DPCM 量子化された平均値 ）は， 平均値 DPCM 復号器 (19)で DPCM 復号され復号された平均値 4)を得る。 同様に DPCM 量子化された振幅利得 (33は， 振幅利得 DPCM 復号器 (20)で DPCM 復号され， 復号された振幅 利得 (36)を得る。

またべク ト ル量子化復号器 ωでは， 出力ぺ ク トル イ ン デッ ク ス 63)から正規化出力べク ト ル (37).が復号され， 振幅 再生回路 で復号された振幅利得 (36)からべク ト ルの振幅 が再生され， 平均値加算回路 23)では， 復号された平均値 分離べク ト ル (38)に復号された平均値 G4)を加算され， 出力 信号べグ トル (39)が復号される。

従来の歪演算に内積を用いるべク ト ル量子化装置では， 振幅の成分が求まるのはべク トル量子化を行なった後で あるため， 振幅の成分で木探索コ一 ドブッ ク の量子化段 数を変化させたり， コー ドブッ クを切替える等の方法で べク トル量子化ィ ンデッ ク スの情報量を低減する こ とが できない。 また， 振幅成分で上記の適応制御を行なうた めに内積演算を用いる のをやめる と， D S P (デジタ ル ' シグナノレ ' プロ セッ サ） によるノヽー ド ウ エア負担の軽減 が困難となるなどの問題点があった。

発明の開示

この発明は上記のよ うな問題点を解消するたゆになさ れたもので， ベク ト ルの振幅成分に応じて木探索コー ド ブックの量子化段数を変化させる こ と によ り ， ベク ト ノレ 量子化ィ ンデッ ク ス の情報量を低減する ことができ， し かも歪演算にはべク ト ルの内積を用い， D S P によって ハ一 ドウ ヱァの負担を軽減できる べク ト ル量子化装置を 得る こ とを目的とする。

この発明に係るべク トル量子化装置は， ベ ク ト ル量子 化器に木探索を採用し， 平均値分離べク ト ルの振幅成分 の算出部， 求まった振幅成分の大きさに応じた量子化段 数を決定する振幅 · 量子化段数対応テ ー ブルを備え， 木 探索べク ト ル量子化器は， 与えられた量子化段数の量子 化結果に基づく振幅利得を出ガずるよ う にし， 求まった 振幅利得を DPCM 量子化する振幅利得 DPCM 量子化 器と， D P C M 復号した振幅利得に応じてイ ン デッ ク ス を出し量子化段数を選択する第 2 の振幅 ' 探索段数対応 テー ブルと， その イ ンデッ ク スを選択する セ レ ク タ と を 備えたものである。

こ の発明におけるべク ト ル量子化装置は， 振幅成分の 算出部でベ ク ト ル内の振幅成分が求ま り， 振幅 · 量子化 段数対応テー ブルに応じてそ の大きさが大きければ深い 探索， 小さ ければ浅い量子化段数の振幅利得が木探索べ ク ト ル量子化器よ り 出力される。 振幅利得は DPCM 量 子化， DPCM復号された後第 2 の振幅 ·量子化段数対 応テ一ブルに入り， 量子化された振幅利得から量子化段 数を求めなおし， 量子化段数に応じた出力べク ト ルィ ン デッ ク ス を選択して出力する。 復号化側では第 2 の振幅

' 量子化段数対応テ ー ブルを持つこ とにより DPCM 復 号された振幅利得から出力べク ト ルの量子化段数を得て 出力べク ト ノレ イ ンデッ ク ス の復号が可能となる。

また， 他の発明に係るベ ク ト ル量子化装置は， 出力べ ク ト ル探索を n 進木探索と し， 出力ベ ク ト ルの可変長符 号 （以下コー ドという） の割当を， 木構造の最終段の出 力べク ト ルの コ ー ドを最下位 （以下 LSB という） から 規則に従って切り捨てる こ とによ り， 最終段の出力べク ト ルを探索する ま での過程で選ばれた木の節点の出力べ ク ト ルの コ ー ドを表すよ う にするとと も に， 最終段の出 カぺク ト ルの入力べク トルに対する振幅利得を D P C M 量子化 ， D P C M 復号した振幅利得から， 出力すべき出 力べク ト ルの木構造における段数を決定し， それに応じ て最終段で得た出力べク ト ルのコー ドを L S B から切り 捨てる よう に した ものである。

この発明におけるベ ク ト ル量子化装置は， まず， 平均 値分離べク トルを n 進木探索で木構造の最終段までべク トル量子化を行ない， その最終段量子化で得られた振幅 利得を， 最終段までの探索の過程で選ばれた出力べク ト ルの振幅利得の代表と考え， この最終段の振幅利得を

D P C M 量子化 Z復号化し， 得られた振幅利得が小さい 値ならば木構造の浅い段， 大きい値ならば木構造の深い 段の出力べク ト ルを選択するべく， 最終段で得た出力べ ク ト ルのコー ドを L S B から切り捨てる操作を行なうの であ 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振幅適応べク ト ル 量子化装置の符号化部のブロ ッ ク図， 第 2図は復号化部 のブロ ック図， 第 3 図は従来¹ ベク トル量子化装置の符 号化部のブロ ック図， 第 4 図は復号化部のブロック図， 第 5 図は木採.索ぺク ト ル量子化器のブロ ック図， 第 6 図 は木探索べク ト ル量子化器の各段の量子化器のプロ ック 図である。

第 7 図はこの発明の他の実施例によるべク トル量子化 _γ 装置の符号化部， 第 8 図は復号化部を表すブロ ッ ク図.， 第 3 図は木探索べク ト ル量子化器のブロ ッ ク図， 第 ¹ 0 図は歪演算に内積演算を用いたべク ト ル量子化器の詳細 ブロ ッ ク図， 第 1 1 図は こ の発明の一実施例によ る木探 索とイ ン デッ ク ス コ ー ドの関係を示す説明図， 第 1 2 図 は こ の発明の他の実施例による木探索とィ ン デッ ク ス コ ― ドの関係を示す説明図である。

発明を実施するための最良の形態

以下， こ の発明の一実施例を図について説明する。 第

1 図はこの発明によるべク ト ル量子化装置の符号化部の ブロ ッ ク図， 第 2 図は復号化部のブロ ック図である。 第

1 図に おいて， （1)は入力信号べク ト ノレ， （2)はべク ト ノレの 平均値分離回路， αΐ は分離された平均値， ）は平均値

DPCM量子化器， （12)は DPCM 量子化された平均値， (13)は平均値が除かれた入力べク ト ル， （⁴)は平均値が除か れた入力ベ ク ト ルの振幅成分算出回路， （⁵)は求めた振幅 成分の大き さから木探索べク ト ル量子化器の量子化段数 を決定する第 1 振幅 · 量子化段数対応テ ー ブル， （6)は平 均値分離された入力べク ト ルの内積を歪演.算に用いてベ ク トル量子化し， 第 1 振幅 · 量子化段数対応テ ― ブル（5) の出力に応じた量子化段数の振幅利得 (14)を出力する木探 索べク ト ル量子化器， （7) は振幅利得 DPCM 量子化器， (15)は DPCM 量子化された振幅利得， （16)は DPCM 復号 された振幅利得， （8)は DPCM 復号された振幅利得の値 _g に応じて出力すべき出力べク トルの量子化段数を決定す る第 2振幅 · 量子化段数対応テ一ブル， （9)は木探索べク ト ル量子化器の各量子化段における出力べク ト ル イ ンデ ッ ク スを取り込むィ ンデッ ク スバッ フ ァ， は第 2振幅

• 量子化段数対応テ ーブル' (8)か ら の出力べク ト ル段数信 号（L7)に応じて， ィ ンデッ ク ス バッ フ ァ（9) の中から出力す べき出力べク ト ルイ ン デ ッ ク スを選択するィ ンデッ ク ス セ レ ク タ ， （L8) は出力べク ト ルイ ンデッ ク スである。

第 2 図はこの発明によるべク トル量子化器の復号化部 であ り， （L9)は平均値 D P C M 復号器， は D P C M 復号 された平均値， （20)は振幅利得 D P C M 復号器， （25)は DPCM 復号された振幅利得， (26)は復号された出力べク ト ル， （27) . は振幅再生ざれた出力べク ト ル， （2S)は出力信号べク ト ル である。

第 5 図は第 1 図の木探索べク トル量子化器 (6)のブ口 ッ ク図であり， ωは各段のベ ク ト ルの内積を歪演算に用い たベ ク ト ル量子化器， （41)は各段の正規化出力べク ト ルを 備えたコ一 ドブック， （42)は各段の量子化結果による出力 べク トルイ ンデッ ク ス， （43)は备段の量子化結果による搌 幅利得である。

第 6図は， 各段の内積を歪演算に用いたべク トル量子 化器の動作を示すブロ ック図であり， （44)は前段べク トル 量子化器の量子化結果による出力べク トルイ ンデッ クス， ®は前段ィ ンデッ ク スに応じてコ 一 ドブックか ·ζ>読み出 _g す出力ベ ク ト ルを決定し， 順次， コ ー ド ブッ ク の読み出 しァ ド レ ス（ を出力するァ ド レ ス カ ウ ン タ ， は入力べ ク ト ル (13)と歪演算が行なわれる出力べク ト ル， ^は乗算 器， （49) は加算器， （50) は入力べク ト ル と出力べク ト ルの内 積値信号， （51)は最大内積値を検出する とス ト 口 一ブ (⁵²)を 出力する最大内積検出器， は最大内積検出器 (⁵¹)からの ス ト ローブ (⁵²)が来た時のみ， 入力される内積値信号を振 輻利得と し て ラ ッ チす る振幅利得ラ ッ チ， （⁵⁴)は最大内積 検出器からのス ト ロ 一ブ ( )が来た時のみ入力された コ一 ド ブッ ク の読み出 しァ ド レ ス（⁴⁶)をィ ン デッ ク ス と して ラ ツチする ィ ンデッ ク ス ラ ッ チである。

次に動作について説明する。

第 1 図の符号化部において， 符号化される入力信号べ ク ト ル は平均値分離回路で平均値 tti)と平均値分離され た入力べク ト ル ）とに分けられ， 平均値 αΐ)は平均値 DP CM 量子化器で量子化される。 平均値分離された入力べク ト ル C13)は振幅成分算出回路 (4)で振幅成分の大きさが算出さ れる。 こ こ では演算の複雑化を避けるために次に示す絶 対値振幅を^いて も良い。 平均値分離べク ト ルを , 入 力信号べク ト ルを ， 平均値を ^ とする振幅。 は，

s_ = i , S ₂ , · · · , S _k )

i = - β

1 k

Ki = 1 _{| Q} として求まる。 木探索べグ トル量子化器は平均値分離入 力べク ト ル QJを木探索べク ト ル量子化し， 量子化各段に おける出力べク トルイ ンデッ ク スをィ ン デッ ク スバッフ ァに出力して行き， また振幅， 量子化段数対応テー ブル (5)が振幅成分の大きさから対応づけた探索段数の量子化 器の量子化結果に基づく振幅利得 (14)を出力する。

こ で振幅 *探索段数対応テ ーブルは， 振幅成分の大 きさが小さい時， 浅い探索段数， 振幅成分が大きくなる につれ深い探索段数を出力するよう定めておく。

木探索べク トル量子化器（6)によ り求められた振幅利得 CL4)は振幅利得 DPCM 量子化器 (7)で量子化され， DPCM 量子化された振幅利得 を得ると共に， DPCM 復.号さ れた振幅利得 CL6)が第 2振幅 · 探索段数対応テーブル (8)に 入る。 第 2振幅 · 採索段数対応テ ーブル (8)であらためて DPCM復号された振幅利得 (L6)から最終的に出力する出 力ベ ク ト ルィ ンデッ ク ス Wの量子化段数を決定し， イ ン デッ ク ス セ レク タ 0)が， イ ンデッ ク スバッ フ ァ（9)に取り 込まれてい る各量子化段の ィ ンデッ ク スの中から出力べ ク ト ル段数信号 W)に従い選択を行なう。 こ う して DPCM 量子化された平均値 2), DPCM 量子化された振幅利得 as), 及び出力べク ト ル イ ンデッ ク ス歸が符号化出力とし て得られる。

第 ² 図の復号化部においては，符号化部で符号化された DPCM 量子化された平均値 振幅利得 )と出力べクトルイ ンデッ 'クス M を入力と し， 平均値 D P C M 復号器 と振幅利得 D P C M 復号器 ωでそれぞれ平均値 (2 )と振幅利得 ωが復号される ( 振幅 · 量子化段数対応テ ー ブル (⁸)では， 復号された振幅 利得 (25)から， 符号化部におけるべク ト ル量子化器量子化 段数と同じ量子化段数信号を得， ベ ク ト ル量子化復号器

(21)に送られる。 べク ト ル量子化復号器 (23)では出力べク ト ル イ ン デ ッ ク ス （18)を第 2 振幅 ' 量子化段数対応テ ー プル (8)からの量子化段数に従って復号し， 正規化された出力 べク ト ル (26)を得る。 振幅再生回路 ( では復号された振幅 値 )を乗じ平均値加算回路 (23)で復号された平均値 64)を加 算して出力信号べク ト ル (2S)が復号出力と して得られる。

第 5 図の木探索ベ ク ト ル量子化器では， 内積を歪演算 に用いた各段べク ト ル量子化器 が， 各段コ一 ド-ブッ ク (41) の中から前段べク ト ル量子化出力べク ト ノレ イ ンデ ッ ク ス に よ って選んだ出力べク ト ルの う ち最大内積となる出 力べク トノレを求め， 出力べク ト ノレ イ ン デッ ク ス ½2)を次段 量子化器へ送る と共に出力べク トル イ ン デッ ク ス とそ の時の内積演算値である振幅利得 (43)をそ の段の量子化結 果と して出力する様子を示している。

第 6 図は， 各段のベ ク ト ル量子化器をさ らに詳し く示 したも ので， 前段ベ ク ト ル量子化器出力ベ ク ト ル イ ンデ ッ ク ス を入力する とァ ド レ ス カ ウ ン タ ^ は木構造出力 べク ト ル に基づいて入力べク ト ル (13と比較すべき出力べ ク ト ノレ ア ド レ スを出力する。 コ ー ド ブッ ク （⁴1)から出力べ ク ト ノレ が読み出される と， 入力べク トノレ との間で積 和がとられる。 こ う して求めたべク ト ルの内積値 0)が， 入力べク トルに対して最大となった時， 最大内積検出器 (51)はス ト ロ ー プを発し， 振幅利得ラ ッ チ ( ）には内積値 (SO) が， イ ン デッ ク ス ラ ッ チ (⁵⁴)に は出力べク ト ノレア ド レ ス （46) 力 取り込まれ， ア ド レ ス カ ウ ン タ（ が入力べク ト ル（13に 対する出力べク トノレァ ドレ ス ⁶)を全て出し終えた時点で 振幅利得ラ ッ チ， ィ ンデッ ク ス ラ ッ チ に取り込まれてい た値がこ の段の振幅利得 (43)， 出力ベ ク ト ルイ ンデッ ク ス (42として出力される。

以上のよ うに， この実施例によればべク トル量子化器 の歪演算部に内積計算を用い， べク ト ルの振幅成分の大 きさで木探索べクトル量子化器の量子化段数を制御し，求まった振 幅利得の量子化復号結果により最終的な量子化段数を決 定するように構成したの で， D S P (ディ ジタ ル ' シ グ ナル · プロセッサ） を用いてハ 一 ドウエア負担の軽減が 可 i で， しかもべク トル量子化ィ ンデッ ク ス の情報量を 低減する ことが可能となる効果がある。

以下, こ の発明の他の実施例を図について説明する。 第 7 図の符号化部において， )は入力信号系列を K個 毎に ブ口 ッ ク化した入力信号べク ト ル， （62)は べ ク ト ルの 平均値分離回路, ^は分離された平均値， Mは平均値分 離されたべク ト ル， （ )は振幅適応木採索を行なうべ ク ト ル量子化器， Μは最終段量子化における出力べク トルイ ^ ₃ ン デッ ク ス の コ ー ド， {67)は最終段量子化に おける出力べ ク ト ノレの入力べク ト ノレに対する振幅利得， （ )は平均値

DPCM 量子化器， （ό?)は振幅利得 DPCM 量子化器， （⁷¹) は DPCM 量子化された平均値， （⁷²)は DPCM 量子化さ れた振幅利得， （⁷³)は DPCM 復号された振幅利得， )は DPCM 復号された振幅利得 ）に応じて， 最終段量子化 にお ける出力べク ト ノレ イ ン デ ッ ク ス の コ 一 ド (όό)を L S Β から切捨てるィ ン デッ ク ス ビッ ト長制御回路， （⁷⁴)は最終 段出力べク ト ノレ イ ン デッ ク ス の コ 一 ド (όό)を振幅利得（ に 応じて L S Βから切捨てを行なって得た， 最終的な出力 べク ト ノレの イ ン デッ ク ス コ ー ドであ る。

また第 8 図の復号化部において， （⁷⁵)は平均値 DPCM 復号器， )は振幅利得 DPCM 復号器， （⁷ は DPCM 復 号された平均値， （⁷⁸)は DPCM 復号された振幅利得， （⁷⁹) は DPCM 復号された振幅利得 (⁷⁸)を用いて符号化部で符 号化された出力べク ト ル の イ ン デッ ク ス コ ー ド (⁷⁴)を復号 するべク ト ル量子化復号器， （so)は復号された正規化出力 ベク ト ル， ）は振幅再生回路， （⁸²)は振幅再生された出力 ベ ク ト ル， （ )は平均値加算回路， Mは出力信号べク ト ル である。

第 3 図は， 木探索ベ ク ト ル量子化器のブ π ッ ク図であ り， 各段ベ ク ト ル量子化器 )が， 前段量子化器の出力べ ク ト ノレイ ン デ ッ ク ス（⁹⁸)を参照しな力 ら， 各段コ一 ドブッ ク（⁹⁷)よ り読み出される出力べク ト ル と入力べク ト ル ( ⁴)と の間で， 量子化演算を行なっている様子を示している。 第 1 Q 図は， 歪演算に内積演算を用いたベ ク ト ル量子 化器の詳細ブロ ック図であり， (1Q0) は前段量子化器の 出力べク ト ルイ ンデッ ク ス （ ⁹⁸ ) に応じて， 出力べク ト ソレ ァ ド レ ス の マ ッ ピ ン グを行ないながら順次読み出しァ ド レ ス （105) を出力する ァ ド レ ス カ ウ ン タ ， （101 ) は乗 算器， （ ²) は加算器， （¹。⁴) は入出力ベ ク ト ルの内積 値， （ ⁵) は最大内積値を検出した時にス ト ϋ一ブを発 する最大内積検出器， Οο はコ ー ド ブッ ク ア ド レ スを ラ ッ チ して ィ ンデッ ク ス と して出力する ィ ンデッ ク ス ラ ツチ， （ ⁷) は内積値を振幅利得と してラ ツチする振幅 利得ラ ッ チ である。

次に動作について説明する。

第 7図の符号化部において， 入力信号系列をブロ ッ ク 化して得られた入力信号べク トル (61)は, 平均値分離回路

(⁶²)において ベ ク ト ル内平均値 ( )が分離され， 平均値分離 べク トル ⁴)が出力される。 分離された平均値 ( )は， 平均 値 DPCM 量子化器 ( )で DPCM 量子化が行なわれる。

一方， 平均値分離されたべ ク ト ル (<≤⁴)は， べ ク ト ル量子 化器 ( )に おいて以下の よ う に量子化が行なわれる。 まず， 出力べク トルは η 進 （η は 2 の冪乗） 木採索とする。 第

1 ¹ 図に， ²進木と 4進木の一部分を例と して示す。 木 構造の各節点の出力べク ト ルに すィ ンデッ ク スのコ一 ドは， 例えば第 ¹ 〗 図に示すよう に定める。 第 1 ί 図 (b) の 4 進木の コ ー ドは， 上段に 2 進数， 下段に 4 進数で示 した。 こ の図か らわかる よ う に， n 進木構造においては 段数が 1 段増す毎に 2 n ビッ ト （n 進数で 1 桁） ずつコ — ドが増し， L S B から コー ドを 】 og ₂ n ビッ ト ずつ切 り捨 て る こ とによ り， 木構造の節点を下段か ら上段に遡る こ とができ る。

上記のよ う な出力べク ト ノレ コ ー ド ブッ ク を， まず最終 段まで木探索する こ とによ り平均値分離された入力べク ト ノレは， 内積を歪測度に用いてべク ト ル量子化される。 木探索べク ト ル量子化器は， 第 9 図のよ う にべク ト ル量 子化器の接続で表わされ， さ ら に， 第 m段のべク ト ル量 子化器は第 1 0 図のブ ロ ッ ク 図で表わさ られる。 第 1 0 図において， 第 （ m— 1 ) 段べク トル量子化器の出力べ ク ト ノレ イ ンデッ ク ス （38)を入力する と， ア ド レ ス カ ウ ン タ ( 1 Q0) は n 進木構造出力べク ト ルに基づいて， 入力べク ト ノレ (⁶⁴)と比較すべき出力べク ト ノレ のァ ド レ スを出力する。 コ ― ドブッ ク（⁹⁷)から出力べ ク ト ルが読み出される と， 入 力べク ト ル との間で積和がと られる。 こ う して求めた べク ト ルの内積値 （ ⁴) 力 入力べク ト ノレ に対して最大 となった時， 最大内積検出器 0 os) はス ト ロ ーブを発し， 振幅利得ラ ッ チ （ ⁷ ) には内積値 （¹ o が， ィ ン デッ ク ス ラ ッ チ （1 00 ) に は出力べ ク ト ノレ ア ド レ ス （1 0 3 ) が取り 込まれ， ア ド レ ン カ ウ ン タ （¹ 00) が入力べク ト ノレ ）に対 する 出力べク ト ル ア ド レ ス O os) を全て出 し終えた時点 で， イ ンデッ ク スラ ッチに取り込まれていた値が， 第 m段の 出力ベク トルイ ンデッ ク ス Oos) と して出力される。 第 m段 が最終段の場合は， 振幅利得ラ ッチ （ ⁷) の値も出力される。

第 7 図において， 木探索べク トル量子化器 )に入力された 平均値分離べク トル Mが最終段まで木採索べク トル量子化さ れた結果， 最終段出力べク ト ルのィ ンデッ ク ス コ 一 ド と， 最終段出力べク トルの入力べク ト ル (⁶⁴)に対する振幅利得 (⁶⁷)が 出力され， 振幅利得 DPCM 量子化器 ( )よ り DPCM 量子化 された振幅利得 (⁷ と， それを DPCM復号した振幅利得 (⁷³)が 得られる。 べク ト ルの内積値である振幅利得は， 適切なべク トル量子化が行なわれた場合， 入力べク ト ルの振幅成分を 示すので， DPCM 復号された振幅利得 (⁷³)から木採索量 子化段数をマ ッ ピ ン グ し, 振幅利得が小さい場合は木構 造の浅い段の出力べク トルを， 振幅利得の大きい場合は 深い段の出力ベ ク ト ルを選択する。 こ こ で第 1 1 図を用 いて前に述べたよ う に， 探索過程で選択された出力べク ト ノレの ィ ンデッ ク ス コ 一 ドを得るため， ィ ンデッ ク ス ビ ッ ト長制御回路 で， DPCM 復号された振幅利得 ）に 応じて決定した段数まで， i。g₂n ビッ ト ずつ最終段出力 ベク ト ルのィ ンデッ ク ス コ 一 ドを L S Bから切り捨てる 操作を行な う。 こ こ で DPCM 復号された振幅利得 )か ら探索段数へのマッ ビングは， あ らかじめ決めたものを 符号化側 ， 復号化側共に記憶させてお く 。 このよ う に し て木構造の途中の出力ベ ク ト ルも， 振幅利得に応じて選 ばれ， ビッ ト萇が短い分だけ効率の良い量子化が行なえ な

一方， 第 8 図の復号化部では， 平均値及び振幅利得 D P C M 復号器 (75) (7ό)で DP C M 復号が行なわれ， D P C M 復号された振幅利得 (⁷⁸)は， べク ト ル量子化復号器 (")にお いて， 出力べク ト ノレ イ ン デッ ク ス コ ー ド (⁷⁴)が木構造にお いて何段目の コ 一 ドかを決める マ ツ ビ ン グに用い られる。 べク ト ル量子化復号器で復号さ れた正規化出力べク ト ル は， 振幅再生回路 で振幅再生， 平均値加算回路 ( )で 平均値加算が行なわれ， 最終の出力信号べク ト ル (⁸⁴)が復 号される。

なお， 上記実施例.では， D P C M復号された振幅利得に 対応 して n 進木構造における最終段ィ ン デッ ク ス の コ 一 ドを L S B カゝ ら k¾ ₂ n ビッ ト単位で切り 捨てる手法を示 したが， n 進木構造を 2 進木構造の一部とみな して， コ 一 ドを L S B から 1 ビッ ト単位で切り 捨てる手法も可能 である。 その場合には次のよ う な注意が必要である。 第 1 2図には 2 進木が描かれている力 図中， コ ー ドの下に 下線を付した節だけを集める と 4 進木となる。 すなわち n 進木構造はすべて （n は 2 の羃乗） ， 2 進木の段を規 則に したがって抜いたとみなせる。 そ こで 4 進木を例に と る と， コ ー ドブッ ク と しては第 1 2 図のコ ー ドに下線 を付した節しか出力ベ ク ト ルが存在しない力 コ ー ド に 下線の無い節では， よ り 下の段の下線のある 2 つの節の 岀力べク ト ルを平均したべク ト ルを出力する ことにすれ ば， コー ドの切り捨ては 1 ビッ ト単位で行なう こ とがで きるようになる。

こ うする こ とで， 振幅成分による情報発生量の制御を より きめ細かく行なう とができる。

以上のように， こ の発明の他の実施例によれば， べク トル量子化器の出力べク ト ルコ―ド ブッ ク に n進木探索 構造を採用 し， ィンデッ ク ス コ 一 ドの下位ビッ トから規 則に従って切り捨てを行なう ことにより， 木採索の途中 の節点における出力べク ト ルを出力するようにしたうえ で， 木探素べク ト ル量子化を最終段まで行ない， 最終段 の量子化によ り得られる振幅利得 D P C M符号化 Z復号 化して得られた復号化振幅利得から， 木探索量子化段数 を決定して上記節点のィ ンデッ ク ス コ 一 ドを得るよう に したため， ハー ドウェア負担を D S P 等を用いる こ とに よ り軽減する こ とが可能な内積演算を用いるべク ト ル量 子化器を複雑化せずに， ベク トルの振幅成分で適応的に . ィ ンデッ ク ス の情報量を削減するこ とが可能となる効果 がある。

以上のよう にこの発明によれば， 検出したベ ク ト ルの 振幅成分に応じてイ ンデッ ク ス の情報を切詰め伝送情報 量を低減する ことができ， D S P 等を用いてハ一 ドゥエ ァの小型化によ り その負担を軽減でき る。

Claims

(1) 連続する入力信号系列を κ個 （Κ は 2 以上の整数） 毎にブロ ッ クィヒした Κ次元べク トルを入力と し， 上記入 力信号べク ト ルの平均値を分離する平均値分離回路と， 上記分離した平均値に対して予測差分量子化 （以下 D Ρ ョ

C M量子化と記す） を行なう平均値 DPCM 量子化器と， 上記平均値を分離された平均値分離入力べク ト ルの振幅 成分の大きさを算出する振の幅成分算出回路と， 上記算出 された振幅成分の大きさ に対応して下記木探索べク ト ル 量子化器の量子化段数を決定する第 1 の振幅 · 量子化段 数対応テ ー ブル と， 平均値分離入力べク ト ル と木構造を 持つよ う に配列された平均値分離正規化出力べク ト ル と の内積を算出 し， 最大内積を与える出力べク ト ルを順次 最終段まで木探索し， 各段において最大内積を与えた出 力べク ト ル と の内積値を各段の振幅利得と して出力べク ト ル イ ンデッ'ク ス と共に得， 上記第 1 の振幅 · 量子化段 数対応テーブルが規定する所定の量子化段数の振幅利得 を選択して出力する木探索べク ト ル量子化器と，

上記木探索べク トル量子化器の量子化過程で得られた 量子化各段の出力べク ト ル ィ ンデッ ク ス を取り込むィ ン デッ ク ス バッ フ ァ と， 上記出力された振幅利得を DPCM 量子化し， DPCM 量子化された差分振幅利得を出力とする と共に DPCM 復号を行ない， DPCM 量子化された再生振幅利得を得 る振幅利得 DPCM 量子化器と，

上記 DPCM 復号された再生振幅利得から真の量子化 段数選択信号を得る第 2 の振幅 · 量子化段数対応テーブ ル と，

上記第 2 の振幅 量子化段数対応テ — ブルか ら の選択 信号により， 上記ィ ンデッ ク スバッ フ ァ に取り込まれた 各量子化段出力べク ト ルイ ンデッ ク ス の中から最終的に 出力する出力べク ト ルを選択する ィ ンデッ ク ス セ レ ク タ とを備え， 上記 DPCM 量子化された平均値， DPCM 量子化された振幅利得， 及び選択された出力べク ト ルの 3成分を符号化出力と して伝送あるいは記録を行なう符 号化部ど，

復号化部において， 符号化部で符号化された平均値， 振 幅利得をそれぞれ DPCM 復号する平均値 DPCM 復号 器及び振幅利得 DPCM 復号器と， 下記ベ ク ト ル量子化 復号器で復号される出力べク トルイ ン デッ ク スが符号化 部の何段目の量子化出力であるかを符号化部と同様に DPCM 復号された振幅利得から求めるため， 符号化部 の第 2 の振幅 · 量子化段数対応テーブルと同じ内容をも つた振幅 · 量子化段数対応テ 一 ブルと， 上記出力べク ト ルイ ン デッ ク ス を上記振幅 · 量子化段数対応テ — ブルの 出力に応じて適応的に出力べク トル群を切換えて復号を 行なうベク ト ル量子化復号器と， 上記復号された正規化 出力べク ト ルの振幅再生を上記 DPCM 復号された振幅 利得で行なう振幅再生回路と， 上記振幅再生されたべク ト ル に対し， 上記 DP CM 復号された平均値を加算して 出力信号べク ト ルを得る平均値加算回路とを備えた振幅 適応べク トル量子化装置。

(2) 振幅 · 量子化段数対応テ一ブルが振幅利得に従つ て適応的に木探索べク ト ル量子化の木の深さを制御する 場合に， 木探索の深さである量子化段数を η , 木を r 元 木 （r は 2以上の整数） ， 振幅利得 σ， 定数 a ， b と し て， 量子化段数 n 力 n - a log _r ( σ / b ) となるべき 振幅利得 · 量子化段対応テー ブルである こ とを特徴とす る請求の範囲第 1 項記載の振幅適応べク ト ル量子化装置。

(3) 連続する入力信号系列を K個 （K は 2以上の整数） 毎にブ ロ ッ クィ匕した K次元べク ト ルを入力と し， 上記入 力信号べク ト ル の平均値を分離する平均値分離回路と， 上記分離した平均値に対して予測差分量子化 （以下 DPCM量子化と記す） を行う平均値 DPCM 量子化器 と，

上記平均値分離回路で得た平^値分離べク ト ルを入力 べク ト ノレ と して，

上記平均値分離べク ト ルと下記 n 進木探索コ ー ドブッ ク （n は 2 の羃乗） から読み出される正規化出力べク ト ルとの内積を算出し， 最大内積を与える 出力べク ト ルを 順次算終段まで木探索し， 最終段量子化において最大内 積を与える出力べク ト ノレイ ンデッ ク スと共に， その時の 最大内積値を振幅利得として得る n進木探索べク ト ル量 子化器と， 上記ベク ト ル量子化器で得た最終段量子化振 幅利得を， DPCM量子化して DPCM 量子化された振 幅利得を出力するとともに， その DPCM 復号を行ない， DPCM 復号された振幅利得を出力する振幅利得 DPCM 量子化器と，

上記べク ト ル量子化器で得た最終段量子化出力べク ト ルのィ ンデッ ク ス コ 一 ドを入力し， 上記復号された振幅 利得の値の大きさに対応してィ ンデッ ク スのコー ドを最 下位 （以下 L S B と記す） から定めたビッ ト数だけ切り 捨てて出力する イ ンデッ ク ス ビッ ト長制御回路と， 上記 べク ト ル量子化器で用いるために最終段出力べク ト ルィ ンデッ タ ス のコ ー ドを L S B から tog₂n ビッ ト単位で切 り捨てることで， 探索が最終段へ至る過程で選択された 各段の節点の出力べク ト ルのィ ンデッ ク ス コー ドを表す ように構成した n 進木探索コ一 ドブック とを備えた符号 化部と，

こ の符号化部で符号化された平均値 · 振幅利得をそれぞ れ復号する平均値 DPCM 復号器 · 振幅利得 DPCM 復 号器と， 振幅利得 DPCM 復号器で復号された振幅利得 よ り復号する出力べク トルの ィ ンデッ ク ス コ一 ド長を知 り， 出力べク ト.ルの復号を行なう べク ト ル量子化復号器 と， 復号された出力べク ト ルに復号された振幅利得を乗 じ， 復号された平均値を加算する振幅再生回路及び平均 値加算回路とを備えた復号化部とか ら成る こ とを特徴と する振幅適応べク ト ル量子化装置。

( 4 ) 請求の範囲第 3 項記載の n 進木探索コ ー ドブッ ク

( n ^ 4 ) において， ある量子化段のイ ン デッ ク ス コ 一 ド長力' 1 ビッ ト だった場合， 1 一 j ビッ ト （ j < l g .₂ n ) な る ビ ッ ト長を持つコ ー ドをィ ン デ ッ ク ス に持つ出力べ ク ト ノレを設け， こ の出力べク ト ノレの内容は， ¹ ビ ッ ト の コ ー ドを持つ出力べク ト ルの中で上位 （ 1 - j ) ビ ッ ト がー致する出力べク ト ルの平均となる 出力べク ト ルをす ベて又は一部の 1 , j に関 して含むコ ー ド ブッ ク を持ち， 上記イ ン デッ ク ス ビ ッ ト長制御回路で D P C M 復号した 振幅利得に応じて ビッ ト を切 り捨てる制御に幅を持たせ た こ とを特徴とする請求の範囲第 3 項記載の振幅適応べ ク ト ル量子化装置。