JP2583089B2 - Adaptive vector quantization - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、画像や音声などのディジタル信号を高能
率に符号化伝送する適応的ベクトル量子化法に関するも
のである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an adaptive vector quantization method for encoding and transmitting digital signals such as images and sounds with high efficiency.
「従来の技術」 従来の適応的ベクトル量子化方式(1),(2)では、入力
ベクトルの振幅を正規化した後に、正規化係数(例えば
標準偏差)に応じてコードブックサイズを切り替えて符
号化伝送する方式が用いられていた。この方式では、入
力ベクトルの振幅が大きい場合にはわずかなベクトル量
子化誤差も受信側では大きな量子化誤差として復号され
ることに着目し、振幅の大きな入力ベクトルに対しては
ベクトル量子化に用いるコードブックのサイズを大きく
設定することにより量子化誤差を減少させる処理が行わ
れる。逆に、入力ベクトルの振幅が小さい場合にはコー
ドブックサイズを小さく設定しておいてもベクトル量子
化誤差はあまり拡大されずに済み、コードベクトルの符
号化に必要な情報量を削減できることから符号化効率を
向上させることができる。正規化係数は量子化されベク
トルインデクスとともに伝送される。したがって、量子
化された入力ベクトルの正規化係数に応じてコードブッ
クサイズを決定することにより、量子化された正規化係
数が乗ぜられた状態でのベクトル量子化誤差を制御しか
つ符号化効率を向上させることが可能となる。なぜな
ら、ベクトルインデクスより先に正規化係数を復号する
ことにより、コードブックサイズをベクトル量子化復号
以前に知ることができるからである。[Prior art] In the conventional adaptive vector quantization schemes (1) and (2) , after normalizing the amplitude of the input vector, the codebook size is switched according to the normalization coefficient (for example, the standard deviation) to change the code. The transmission method used for transmission has been used. In this method, when the amplitude of the input vector is large, a slight vector quantization error is decoded as a large quantization error on the receiving side, and is used for vector quantization for an input vector having a large amplitude. A process for reducing a quantization error by setting a large codebook size is performed. Conversely, when the amplitude of the input vector is small, even if the codebook size is set to a small value, the vector quantization error does not increase so much, and the amount of information necessary for coding the code vector can be reduced. Conversion efficiency can be improved. The normalization coefficient is quantized and transmitted with the vector index. Therefore, by determining the codebook size according to the normalization coefficient of the quantized input vector, the vector quantization error in a state where the quantized normalization coefficient is multiplied is controlled, and the encoding efficiency is reduced. It can be improved. This is because the codebook size can be known before the vector quantization decoding by decoding the normalization coefficient before the vector index.
ところが、正規化された入力ベクトルのもつパターン
とコードブック中に存在するパターンが大きく異なり、
入力ベクトルと量子化ベクトルがほぼ直交する場合に
は、まったく符号化を行わない場合に比べてもベクトル
量子化誤差が増大する欠点があった。例として、入力ベ
クトルをX、量子化ベクトルをYとし、ベクトルX,Y間
の距離をd(X,Y)で表し、距離尺度をユークリッド距
離で定義する。もし、X⊥Y(⊥:直交)であれば、ベ
クトル量子化を行うことによる量子化誤差は d(X,Y)=(X−Y・X−Y) =(X・X)−2(X・Y)+(Y・Y) =(X・X)+(Y・Y) (1) となる。なぜなら、(X・Y)=0.ただし、(・)はベ
クトルの内積を表す。一方、まったく量子化を行わない
場合には、0ベクトルが量子化ベクトルと見なされるこ
とと等価であるから、量子化誤差は d(X,0)=(X−0・X−0) =(X・X) (2) となる。式(1),(2)を比較すれば d(X,Y)≧d(X,0) (3) であり、ベクトル量子化を行ったために誤差が増大する
結果となる。However, the pattern of the normalized input vector and the pattern in the codebook are significantly different,
When the input vector and the quantization vector are almost orthogonal, there is a disadvantage that the vector quantization error increases as compared with the case where no encoding is performed. As an example, an input vector is X, a quantization vector is Y, a distance between the vectors X and Y is represented by d (X, Y), and a distance scale is defined by a Euclidean distance. If X⊥Y (⊥: orthogonal), the quantization error due to performing vector quantization is d (X, Y) = (XY-XY) = (XX) −2 ( XY) + (YY) = (XX) + (YY) (1) The reason is that (X · Y) = 0. However, (·) represents the inner product of the vectors. On the other hand, if no quantization is performed, the quantization error is d (X, 0) = (X−0 · X−0) = ( XX) (2) Comparing the expressions (1) and (2), d (X, Y) ≧ d (X, 0) (3), and the error increases due to the vector quantization.
この誤差増大の解決策としてゲイン/シェイプ(Gain
/Shape)ベクトル量子化(3)がある。Gain/Shapeベクト
ル量子化は二乗誤差規範を用い、正規化されたコードベ
クトルの中からの量子化代表ベクトルの選択とその振幅
値の算出を同時に行う手法である。ユークリッド距離を
ベクトル間の距離尺度として定義する場合には、必ずし
も標準偏差で入力ベクトルを正規化した後にベクトル量
子化を行う必要はない。すなわち、第5図に示すように
入力ベクトルの二乗誤差規範に従う最適量子化ベクトル
は直交射影であるという原理に基づいている。第5図に
おいて、Xは入力ベクトル、Yは正規化されたコードベ
クトル(Shapeベクトル)である。XとYの内積演算を
行い、その値すなわち入力ベクトルから量子化ベクトル
への射影量の最大値を与えるShapeベクトルを量子化代
表ベクトルとし、内積の最大値をゲイン(Gain)として
量子化した後、ベクトルインデクスと量子化Gainを符号
化伝送すればよい。As a solution to this error increase, gain / shape (Gain
/ Shape) There is vector quantization (3) . Gain / Shape vector quantization is a method that uses a square error criterion to simultaneously select a quantized representative vector from normalized code vectors and calculate its amplitude value. When the Euclidean distance is defined as a distance measure between vectors, it is not always necessary to perform vector quantization after normalizing an input vector with a standard deviation. That is, as shown in FIG. 5, the principle is based on the principle that the optimal quantization vector according to the square error criterion of the input vector is orthogonal projection. In FIG. 5, X is an input vector, and Y is a normalized code vector (Shape vector). After performing the inner product operation of X and Y, the value, that is, the Shape vector that gives the maximum value of the projection amount from the input vector to the quantization vector is set as the quantization representative vector, and the maximum value of the inner product is quantized as the gain. , The vector index and the quantized Gain may be encoded and transmitted.
第6図には従来の正規化ベクトル量子化における入力
ベクトルと量子化ベクトルの関係を示す。第6図のベク
トル量子化では、入力ベクトルは標準偏差などの正規化
係数により正規化された後、単位ノルムを持つコードベ
クトルと比較され、最も誤差ベクトルの小さいコードベ
クトルが選ばれる。その結果、最終的に得られる量子化
ベクトルはこのコードベクトルに正規化係数nの乗ぜら
れたベクトルとなる。コードベクトル探索に用いる距離
尺度がL1ノルム(絶対値平均)であれば量子化ベクトル
と誤差ベクトルの直交性は成り立たない。つまり入力ベ
クトルと量子化ベクトルとの二乗誤差が最小化されな
い。また探索にL2ノルム(ユークリッド距離と探索結果
は等価)を用いても、正規化係数を乗じた時点で直交性
は保証されない。第6図より、二乗誤差すなわちS/Nの
意味で最適な量子化を行うことが困難であることがわか
る。FIG. 6 shows a relationship between an input vector and a quantization vector in conventional normalization vector quantization. In the vector quantization shown in FIG. 6, an input vector is normalized by a normalization coefficient such as a standard deviation, and then compared with a code vector having a unit norm, and a code vector having the smallest error vector is selected. As a result, the finally obtained quantization vector is a vector obtained by multiplying the code vector by the normalization coefficient n. If the distance measure used for the code vector search is the L1 norm (average absolute value), the orthogonality between the quantization vector and the error vector cannot be established. That is, the square error between the input vector and the quantization vector is not minimized. Even if the L2 norm (the Euclidean distance and the search result are equivalent) is used for the search, the orthogonality is not guaranteed at the time of multiplication by the normalization coefficient. From FIG. 6, it can be seen that it is difficult to perform optimal quantization in the sense of a square error, that is, S / N.
Gain/Shapeベクトル量子化では、最終的に得られる量
子化ベクトルQ(X)は、量子化GainをQ(g)とすれ
ば Q(X)=Q(g)Y (4) となる。In the Gain / Shape vector quantization, the finally obtained quantization vector Q (X) is given by Q (X) = Q (g) Y (4) where Q (g) is the quantization Gain.
ところで、Gain/Shapeベクトル量子化においてGainの
大きさに応じてコードブックサイズを適応的に決定しよ
うとすると、Gainの算出に先立ってShapeベクトルが求
められていなければならないので、コードブックサイズ
をGain算出以後に決定することは不可能である。また、
入力ベクトルの標準偏差によってコードブックサイズを
決定しても量子化Shapeベクトルと共に求められたGain
の値は必ずしも標準偏差に一致せず、標準偏差以下の値
をとるため、受信側ではGainの値からコードブックサイ
ズを知ることができない。従って、Gain/Shapeベクトル
量子化に対しては、コードブックサイズの適応化はその
まま導入することができない欠点があった。また各ベク
トルをGain/Shapeベクトル量子化する際に、Gainおよび
ベクトルインデクスとは独立にコードブックサイズの情
報を付加情報として伝送しようとすれば、符号化情報量
の急激な増加を招き、符号化効率が低下する欠点があっ
た。By the way, when trying to adaptively determine the codebook size according to the size of Gain in the Gain / Shape vector quantization, the shape vector must be determined prior to the calculation of Gain. It is impossible to determine after the calculation. Also,
Gain obtained with quantized shape vector even if codebook size is determined by standard deviation of input vector
Does not always coincide with the standard deviation, and takes a value equal to or smaller than the standard deviation. Therefore, the receiving side cannot know the codebook size from the value of Gain. Therefore, there is a disadvantage that the adaptation of the codebook size cannot be directly introduced to the Gain / Shape vector quantization. Also, when attempting to transmit codebook size information as additional information independently of Gain and vector index when performing Gain / Shape vector quantization of each vector, a sudden increase in the amount of encoded information is caused. There was a disadvantage that the efficiency was reduced.
参考文献 (1)村上他:“適応型木探索ベクトル量子化符号化
器",特開昭60-191566. (2)渡辺,黒田,橋本:“ベクトル量子化の適応化に
関する検討",昭和61信学総全大1165. (3)A.Buzo,A.H.Gray,Jr.,R.M.Gray and J.D.Markel:
“Speech coding based upon vector quantization",IE
EE Trans.ASSP-28,No.5,pp.562-574(Oct.1980). 「課題を解決するための手段」 この発明によれば入力ベクトルの振幅、つまり標準偏
差あるいは分散によってコードベクトルの属するコード
ブックサイズの種類を制限して複数個のコードブックを
用いゲイン/シェイプベクトル量子化を行い、これら複
数のゲインと、シェイプベクトルとの組合せのなかから
最適なものを選んで、そのコードブックサイズを付加情
報としてゲインおよびシェイプベクトルインデクスと一
括して符号化する。References (1) Murakami et al .: "Adaptive Tree Search Vector Quantization Encoder", JP-A-60-191566. (2) Watanabe, Kuroda, Hashimoto: "Study on Adaptation of Vector Quantization", Showa 61 1165. (3) A.Buzo, AHGray, Jr., RMGray and JDMarkel:
“Speech coding based upon vector quantization”, IE
EE Trans. ASSP-28, No. 5, pp. 562-574 (Oct. 1980). [Means for Solving the Problems] According to the present invention, the type of codebook size to which a code vector belongs is limited by the amplitude of the input vector, that is, the standard deviation or variance, and the gain / shape vector quantum Then, an optimum one is selected from a combination of the plurality of gains and the shape vector, and the codebook size is encoded as additional information together with the gain and the shape vector index.
「作用」 このように入力ベクトルの振幅に応じてコードブック
サイズの種類が制限され、その制限されたコードブック
を用いてゲイン/シェイプベクトル量子化を行い、その
中から最適なものを選び出すため、コードブックサイズ
を表す付加情報の符号化効率を改善することができる。[Operation] In this way, the type of codebook size is limited in accordance with the amplitude of the input vector, and gain / shape vector quantization is performed using the limited codebook, and the optimal one is selected from among them. The encoding efficiency of the additional information indicating the codebook size can be improved.
「実施例」 第1図はこの発明の実施例を示す。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
入力ベクトルは端子1から入力され、標準偏差算出回
路2においてベクトルに含まれる信号の標準偏差が計算
される。得られた標準偏差に応じて、コードブックサイ
ズの種類を制限する回路3においてコードブックサイズ
が数種類に制限される。例えば、得られた標準偏差σを
適当なしきい値Thと比較し、次のような手順でコードブ
ックサイズの種類を制限する。The input vector is input from a terminal 1 and a standard deviation calculation circuit 2 calculates a standard deviation of a signal included in the vector. According to the obtained standard deviation, the codebook size is limited to several types in the circuit 3 for limiting the type of codebook size. For example, the obtained standard deviation σ is compared with an appropriate threshold value Th, and the type of codebook size is limited in the following procedure.
もし、σ<Thならば サイズI1ビット,I2ビット,I3ビットの3種のコード
ブックについて、最適量子化ShapeベクトルとGainの組
を求め、 もしσ≧Thならば サイズI2ビット,I3ビット,I4ビットの3種のコード
ブックについて、最適量子化ShapeベクトルとGainの組
を求める。If σ <Th, a set of an optimal quantized Shape vector and Gain is obtained for three types of codebooks of size I 1 bit, I 2 bits, and I 3 bits. If σ ≧ Th, size I 2 bits, For the three types of codebooks of I 3 bits and I 4 bits, a set of the optimal quantized Shape vector and Gain is obtained.
第2図は第1図のコードブックサイズの種類を決定す
る回路3の詳細な実施例であって、標準偏差入力端子10
1からの入力ベクトルの要素の標準偏差に応じて、最小
コードブックサイズ決定回路102において最小コードブ
ックサイズ104が、また最大コードブックサイズ決定回
路103において最大コードブックサイズ105が求められ
る。これらのコードブックサイズの下限,上限情報はコ
ードブック順次選択回路106に与えられ、コードブック
群4のなかの各コードブックが内積演算回路5に引き渡
される。FIG. 2 shows a detailed embodiment of the circuit 3 for determining the type of codebook size shown in FIG.
The minimum codebook size determination circuit 102 determines the minimum codebook size 104 and the maximum codebook size determination circuit 103 determines the maximum codebook size 105 according to the standard deviation of the elements of the input vector from 1. The information on the lower and upper limits of the codebook size is given to the codebook sequential selection circuit 106, and each codebook in the codebook group 4 is delivered to the inner product operation circuit 5.
サイズの異なるコードブック群4にはI1ビットのコー
ドブック41,I2ビットのコードブック42,I3ビットのコー
ドブック43,…INビットのコードブック44までN種のコ
ードブックが用意される。ただし、Nは任意の自然数。
最適量子化Shapeベクトルを探し出すために、内積演算
回路5において、入力ベクトルとコードブック内のShap
eベクトルとの内積が計算される。各コードブック毎
に、内積最大値を与えるShapeベクトルが探し出され、
それが当該コードブックによる最適Shapeベクトルとな
る。またこのときの内積値がGainとなる。もしσ<Thの
ときにI1,I2およびI3ビットのコードブック種類に制限
されるとすれば、下記の3組の(コードブック番号,Sha
peベクトルインデクス,Gain)が出力される。Codebook 41 of I 1 bit for different codebook set 4 sizes, I 2-bit codebook 42, I 3 bits of codebook 43, ... N species codebooks to the codebook 44 of I N bits are available You. Here, N is an arbitrary natural number.
In order to find the optimal quantized shape vector, the inner product operation circuit 5 compares the input vector with the Shap in the codebook.
The dot product with the e-vector is calculated. For each codebook, the Shape vector that gives the inner product maximum is found,
That is the optimal Shape vector according to the codebook. The inner product value at this time is Gain. If sigma <should been limited to I 1, I 2 and I 3 bits of codebook types when Th, 3 sets of (codebook number below, Sha
pe vector index, Gain) is output.
これら3組の情報は、コードブック番号,Shapeベクト
ルインデクス及びGainの選択判定回路6に入力され、伝
送すべき1組の情報が決定される。この決定方法は、例
えば以下に述べる方法を用いることができる。 These three sets of information are input to the codebook number, Shape vector index, and Gain selection determination circuit 6, and one set of information to be transmitted is determined. For this determination method, for example, the method described below can be used.
まずそれぞれの組の量子化誤差Eiを求める。 First, the quantization error Ei of each set is obtained.
Ei=σ2−Gi2(i=1,2,3) (5) Eiの値がある適当なしきい値Te未満であれば、コードブ
ックサイズの最も小さな組の情報を伝送するものとす
る。Eiの値がTe以上であれば、標準偏差によって指定さ
れているコードブックサイズの中で、量子化誤差の最小
値を与えるコードベクトルの組の情報を伝送するものと
する。すなわち、 もし、Ei<Teならば 送るべきベクトルの属するコードブック番号Maは Ma=arg(min.IK)(k=1,2,3) であり、送るべき情報のセットは (Ma,SMa,GMa) となる。Ei = σ 2 −Gi 2 (i = 1,2,3) (5) If the value of Ei is less than a certain suitable threshold Te, the information of the smallest set of codebook size shall be transmitted. If the value of Ei is equal to or larger than Te, information of a set of code vectors that gives the minimum value of the quantization error within the codebook size specified by the standard deviation is transmitted. That is, if Ei <Te, the codebook number Ma to which the vector to be sent belongs is Ma = arg (min.I K ) (k = 1,2,3), and the set of information to be sent is (Ma, S Ma , G Ma ).
もし、Ei≧Teならば 送るべきベクトルの属するコードブック番号Mbは Mb=arg(min.EK)(k=1,2,3) であり、送るべき情報のセットは (Mb,SMb,GMb) となる。If Ei ≧ Te, the codebook number Mb to which the vector to be sent belongs is Mb = arg (min.E K ) (k = 1,2,3), and the set of information to be sent is (Mb, S Mb , G Mb ).
送るべき情報の組、すなわち(コードブック番号,Shape
ベクトルインデクス,Gain)は可変長符号化回路7に入
力され、一括して可変長符号化された後、データ出力端
子8から出力される。この一括した可変長符号化は冗長
な組合せに対する符号化情報を大幅に削減でき、符号化
効率の改善に非常に有効である。ここで、Gainはスカラ
量子化され、量子化番号が付与される。簡単のために、
いまGainがしきい値Th以上であればGain量子化番号を
1、Th未満であればGain量子化番号を2とし、コードブ
ック番号とGain量子化番号を一括して符号化する場合を
考える。入力ベクトルの標準偏差σがTh未満であれば、
コードブック番号は1あるいは2あるいは3であり、σ
がTh以上であればコードブック番号は2あるいは3ある
いは4であるところから、第3図に示す○印の部分が状
態として取り得る可能性のある組合せである。この状態
数は7通りであり、コードブック番号とGain量子化番号
を別々に符号化伝送する場合の状態数が8通りであると
ころから、符号化すべき状態数が減少している。符号化
すべき状態数が減少すれば、割り当てる情報量が少なく
てすむため、伝送すべき情報を削減することができる。
第5図の例ではコードブック種別を4、Gain量子化番号
数を2としたが、実際には種別および量子化番号数が大
きい場合が多い。例えば、コードブック種別が8、Gain
量子化番号数が4であるような例では、しきい値Thの決
め方によって、第4図に示すような状態数を作り出すこ
とができる(○印が取り得る状態を示す)。The set of information to be sent, ie (codebook number, Shape
The vector index (Gain) is input to the variable-length encoding circuit 7, subjected to variable-length encoding collectively, and then output from the data output terminal 8. This batch variable-length coding can greatly reduce coding information for redundant combinations, and is very effective in improving coding efficiency. Here, Gain is scalar-quantized, and a quantization number is assigned. For simplicity,
Now, consider a case where the Gain quantization number is 1 if Gain is equal to or greater than the threshold Th, and the Gain quantization number is 2 if Gain is less than Th, and a codebook number and a Gain quantization number are collectively encoded. If the standard deviation σ of the input vector is less than Th,
The codebook number is 1 or 2 or 3, and σ
Is greater than or equal to Th, the codebook number is 2 or 3 or 4, and the portion marked with a circle in FIG. 3 is a possible combination. The number of states is seven, and since the number of states when codebook numbers and gain quantization numbers are separately encoded and transmitted is eight, the number of states to be encoded is reduced. If the number of states to be encoded is reduced, the amount of information to be allocated can be small, and the information to be transmitted can be reduced.
In the example of FIG. 5, the codebook type is 4 and the number of gain quantization numbers is 2. However, in practice, the type and the number of quantization numbers are often large. For example, codebook type is 8, Gain
In an example in which the number of quantization numbers is four, the number of states as shown in FIG. 4 can be created by the way of determining the threshold value Th (a circle indicates a possible state).
第4図の例は、まず、Gain量子化番号1と2の間のし
きい値未満の標準偏差をもつ入力ベクトルに対してコー
ドブック番号1あるいは2あるいは3のコードブックを
用いてベクトル量子化を行い、次に、Gain量子化番号2
と3の間のしきい値未満の標準偏差をもつ入力ベクトル
であればコードブック番号4あるいは5あるいは6のコ
ードブックを用いて量子化を行い、さらに、Gain量子化
番号3と4の間のしきい値未満の標準偏差をもつ入力ベ
クトルであればコーソブック番号7のコードブックを用
いてベクトル量子化を行い、最後に、Gain量子化番号3
と4の間のしきい値以上の標準偏差をもつ入力ベクトル
に対しては、コードブック番号8のコードブックを用い
てベクトル量子化を行う方式である。第4図の例では、
取り得る状態数は16通りであり、コードブック番号とGa
in量子化番号を別々に符号化伝送する場合の状態数が32
通りであるところから、符号化すべき状態数が1/2に減
少している。すなわち、状態数の識別のために5ビット
必要だったところが4ビットに減少させることができ
る。なお、第3図及び第4図の例では簡単のためにShap
eベクトルインデクスを一括符号化に含めない場合を示
したが、第3図及び第4図の例のようにコードブック番
号とGain量子化番号の一括符号化だけでも、符号化効率
の改善が可能である。In the example of FIG. 4, first, vector quantization is performed on an input vector having a standard deviation less than the threshold value between the gain quantization numbers 1 and 2 using the codebook of codebook number 1 or 2 or 3. , And then gain quantization number 2
If the input vector has a standard deviation smaller than a threshold value between the codebook numbers 3 and 4, the quantization is performed using the codebook of the codebook number 4 or 5 or 6. If the input vector has a standard deviation less than the threshold value, vector quantization is performed using the codebook of the Corso book number 7, and finally, the gain quantization number 3
For an input vector having a standard deviation equal to or larger than a threshold value between と and 4, a vector quantization is performed using a codebook of codebook number 8. In the example of FIG.
There are 16 possible states, codebook number and Ga
The number of states when the in-quantization numbers are separately encoded and transmitted is 32
As a result, the number of states to be coded is reduced by half. That is, it is possible to reduce the number of bits required from 5 bits to 4 bits for identification of the number of states. In the examples of FIGS. 3 and 4, Shap is used for simplicity.
Although the case where the e-vector index is not included in the batch coding is shown, the coding efficiency can be improved only by the batch coding of the codebook number and the gain quantization number as in the examples of FIGS. 3 and 4. It is.
以上述べた実施例では、ベクトル量子化器に準備され
ているN種類のコードブックをすべて切り替えて使用す
るのではなく、制限された種類の中で切り替えて伝送す
べき付加情報の種類を少なくすることにより符号化効率
を向上させる点が大きな特徴である。上記の例ではN=
10であれば3種類は明らかに状態数が少ないため識別情
報は単に固定長符号を用いただけでも削減される。In the embodiment described above, the N types of codebooks prepared in the vector quantizer are not switched and used, but the types of additional information to be transmitted by switching among the limited types are reduced. A major feature is that the coding efficiency is thereby improved. In the above example, N =
If the number is 10, the three types clearly have a small number of states, so that the identification information can be reduced by simply using a fixed-length code.
コードブックサイズの種類を決定する回路3に入力さ
れるデータは標準偏差としたが、入力ベクトルの分散で
あってももちろん問題はない。また、サイズの異なるコ
ードブック群4は任意のN種類としたが、木探索コード
ブックであっても問題はない。木探索コードブックを使
用する場合には探索ステップの変更がコードブックサイ
ズの変更に相当する。さらに任意のN種類の内にコード
ブックサイズが同じで内容の異なったコードブックが存
在したとしても、選択判定回路6で優劣性が決定できる
アルゴリズムを用いれば問題はない。また、標準偏差σ
をしきい値Thと比較して2通りの場合に分ける例を示し
たが、何通りに分けても問題はない。また標準偏差σに
よって指定するコードブックの種類を3種類に制限した
例を示したが、1種類からN種類まで任意の種類を独立
に選ぶことができる。ただし、すべての標準偏差σにつ
いてN種類のコードブックサイズを指定することは、付
加情報量削減の効果が弱まるためあまり得策ではない。
またすべての標準偏差σについて1種類のコードブック
サイズを指定しかつそのサイズが等しいならば、コード
ブックの適応切り替え能力を停止させることに相当す
る。したがって、コードブックサイズの種類を決定する
回路3はコードブック切り替え能力と付加情報量の削減
を両立させるよう注意深く設計する必要がある。伝送す
べき情報の組(コードブック番号,Shapeベクトルインデ
クス,Gain)を決定するアルゴリズムについても1例を
示したが、しきい値Teを用いずにコードブックサイズの
最小の組を常に選択する手法や、量子化誤差の最小値を
与える組を常に選択する手法、あるいはこれらを適当に
組合せた手法など、1組の情報に限定できるアルゴリズ
ムであれば、他のどんな手法でも問題のないことは明ら
かである。Although the data input to the circuit 3 for determining the type of the codebook size is the standard deviation, there is no problem even if the variance of the input vector is used. In addition, the codebook groups 4 having different sizes are arbitrarily set to N types, but a tree search codebook does not pose a problem. When a tree search codebook is used, changing the search step corresponds to changing the codebook size. Further, even if codebooks of the same codebook size and different contents exist in any of the N types, there is no problem if an algorithm that can determine the superiority and deterrence by the selection determination circuit 6 is used. Also, the standard deviation σ
Is compared with the threshold value Th in the above example, but there is no problem in dividing it into any number of cases. Also, an example has been shown in which the types of codebooks specified by the standard deviation σ are limited to three types, but any type from one type to N types can be independently selected. However, specifying N codebook sizes for all the standard deviations σ is not very advantageous because the effect of reducing the amount of additional information is weakened.
If one type of codebook size is specified for all the standard deviations σ and the sizes are equal, this corresponds to stopping the adaptive switching capability of the codebook. Therefore, the circuit 3 for determining the type of codebook size needs to be carefully designed so as to achieve both the codebook switching capability and the reduction of the amount of additional information. An example of an algorithm for determining a set of information to be transmitted (codebook number, shape vector index, gain) has been described above, but a method of always selecting a minimum set of codebook size without using a threshold Te. It is clear that any other method is acceptable as long as it is an algorithm that can be limited to one set of information, such as a method that always selects a set that gives the minimum value of quantization error, or a method that appropriately combines them. It is.
「発明の効果」 以上説明したように、入力ベクトルの振幅によってコ
ードブックベクトルの属するコードブックサイズを指定
してGain/Shapeベクトル量子化を行うことにより、コー
ドブックサイズを適応的に切り替える能力を備え、かつ
コードブックサイズを表す付加情報の符号化効率を改善
できる利点がある。[Effects of the Invention] As described above, by performing the Gain / Shape vector quantization by designating the codebook size to which the codebook vector belongs by the amplitude of the input vector, it has the ability to adaptively switch the codebook size. In addition, there is an advantage that the encoding efficiency of the additional information indicating the codebook size can be improved.
第1図はこの発明の実施例を示すブロック図、第2図は
第1図中のコードブックサイズの種類を決定する回路3
の具体例を示すブロック図、第3図はコードブック番号
とゲイン量子化番号との状態数の例を示す図、第4図は
コードブック番号とゲイン量子化番号との状態数の他の
例を示す図、第5図はゲイン/シェイプベクトル量子化
を説明するための図、第6図は正規化ベクトル量子化を
説明するための図である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit 3 for determining the type of codebook size in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an example of the number of states between a codebook number and a gain quantization number, and FIG. 4 is another example of the number of states between a codebook number and a gain quantization number. FIG. 5 is a diagram for explaining gain / shape vector quantization, and FIG. 6 is a diagram for explaining normalized vector quantization.
Claims (1)
て形成した入力ベクトルを、標準偏差に関して正規化さ
れたコードベクトル(Shapeベクトル)と、入力ベクト
ルと当該コードベクトルとの内積値で与えられるゲイン
と、に分離して量子化を行うゲイン/シェイプベクトル
量子化法において、 入力ベクトルの振幅によってコードベクトルの属するコ
ードブックサイズの種類を制限して複数個のコードブッ
クを用いてゲイン/シェイプベクトル量子化を行い、こ
れら複数のゲインとシェイプベクトルとの組合せのなか
から最適なものを選んで、コードブックサイズを付加情
報としてゲインおよびシェイプベクトルインデクスと一
括して符号化する適応的ベクトル量子化法。An input vector formed by blocking an input signal sequence for every predetermined number is given by a code vector (Shape vector) normalized with respect to a standard deviation and an inner product value of the input vector and the code vector. In the gain / shape vector quantization method for performing quantization separately for gain and shape, the type of codebook size to which the code vector belongs is limited by the amplitude of the input vector, and the gain / shape is calculated using a plurality of codebooks. Adaptive vector quantization that performs vector quantization, selects the best combination of these multiple gains and shape vectors, and codes the codebook size as additional information together with the gain and shape vector index Law.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1926488A JP2583089B2 (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Adaptive vector quantization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1926488A JP2583089B2 (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Adaptive vector quantization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01194756A JPH01194756A (en) | 1989-08-04 |
| JP2583089B2 true JP2583089B2 (en) | 1997-02-19 |
Family
ID=11994581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1926488A Expired - Lifetime JP2583089B2 (en) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | Adaptive vector quantization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2583089B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2829083B2 (en) * | 1990-02-27 | 1998-11-25 | 株式会社東芝 | Vector quantization method |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP1926488A patent/JP2583089B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01194756A (en) | 1989-08-04 |
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