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JPH0219480B2 - - Google Patents
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JPH0219480B2 - - Google Patents

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JPH0219480B2
JPH0219480B2 JP58058903A JP5890383A JPH0219480B2 JP H0219480 B2 JPH0219480 B2 JP H0219480B2 JP 58058903 A JP58058903 A JP 58058903A JP 5890383 A JP5890383 A JP 5890383A JP H0219480 B2 JPH0219480 B2 JP H0219480B2
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JP
Japan
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vector
block
average value
amplitude
intra
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JP58058903A
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Japanese (ja)
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JPS59183542A (en
Inventor
Atsumichi Murakami
Kotaro Asai
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS59183542A publication Critical patent/JPS59183542A/en
Publication of JPH0219480B2 publication Critical patent/JPH0219480B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H03M7/30Compression; Expansion; Suppression of unnecessary data, e.g. redundancy reduction
    • H03M7/3053Block-companding PCM systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To attain coding with high efficiency and a high speed by separating a block average value and normalizing the average value by means of the amplitude in the block and using a set of different output vectors according to the change in the amplitude in a block so as to apply vector quantization. CONSTITUTION:The average value in the block is separated by an average value calculating device 14 from an input vector X formed by blocking an input signal train at each K trains, a standard deviation component is obtained by an amplitude calculator 18 as the amplitude in the block and an average value separation normalizing input vector is obtained by dividing the component by a divider 20. The average value separation normalizing output vector yi is divided in plural code tables 23. A maximum element distortion detector 8 obtains a distortion di of the X and yi from a parallel subtractor 6 and a parallel absolute value operating device 7 and a minimum distortion detector 9 obtains a minimum value (d) of the distortion di. The vector indiating the minimum distortion is a vector quantization output.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、入力信号系列を複数個まとめてブ
ロツク化し、これを多次元信号空間で量子化する
ベクトル量子化に関するものである。 まず、ベクトル量子化の原理について簡単に説
明する。今、情報源入力信号系列をK個まとめて
入力ベクトル=〔x1,x2,…,xK〕とする。こ
のとき、K次元ユークリツド信号空間RK
RK)のN個の代表点(すなわち出力ベクトル)
i=[yi1,yi2,…,yiK]のセツトをY=[ 1
,…, N]とする。出力ベクトル iを代表点
(例えば重心)とするRKの各分割をR1,R2,…,
RNとすると、ベクトル量子化Qは次式にて定義
される。 Q:RK→Y ここで、Ri=Q-1 i)={X∈RK:Q()=
Ni=1 Ri=RK,Ri∩Rj=φ(i≠j) 上記ベクトル量子化Qは符号化Cと復号化Dの
縦続接続として表わされる。符号化CはRKの出
力ベクトルのセツトY=[ 1 2,…, N]の
インデツクスセツトI=[1,2,…,N]への
マツピングであり、復号化DはIからYへのマツ
ピングである。すなわち、 C:RK→I,D:I→Y そしてQ=D・C
である。ベクトル量子化においては、前記符号化
出力I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 iへマツピン
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( i)とすると、以下の
ようになる。 if d( i)<d( j)for allj ∈Riすなわち i 第1図に入力ベクトルと出力ベクトル i
関係を示す。 第1図に示すような出力ベクトル iのセツト
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)によつて求めることができる。 以下、第2図及び第3図に従つて従来のベクト
ル量子化器の構成について説明する。 図中、1は入力ベクトル、2はレジスタ、3は
コードテーブルアドレスカウンタ、4は出力ベク
トルコードテーブルメモリ、5はコードテーブル
出力ベクトルレジスタ、6は並列減算器、7は並
列絶対値演算器、8は最大要素歪検出器、9は最
小歪出力ベクトル検出器、10はインデツクス信
号、11はインデツクスラツチ、12は符号化器
出力信号、13は出力ベクトルである。 次に動作について説明する。符号化器の入力信
号系列はK個まとめてブロツク化され入力ベクト
={x1,x2,…,xK}として入力ベクトルレ
ジスタ2へとり込まれる。この時点で、アドレス
カウンタ3をi=1,2,…,Nまで順次カウン
トアツプして、順番に出力ベクトル i=[yi1
yi2,…,yiK]をコードテーブル4から読みだし、
出力ベクトルレジスタ5にラツチする。各出力ベ
クトル iに対し、並列減算器6と並列絶対値演
算器7と最大要素歪検出器8は以下の演算にて入
出力ベクトルの最大要素歪diを求める。 di=d( i)= maxj |xj−yij| 次に、最小歪検出器9は最大要素歪diが最小と
なる出力ベクトル iを最小歪出力ベクトルとし
て検出する。最小歪dは d= mini d( i) = mini [ maxj |xj−yij|] である。最小歪検出器9はコードテーブル4から
順次読み出される出力ベクトル iと入力ベクト
の歪d( i)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、この都度ストローブ
信号をインデツクスラツチ11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ツク
ス信号10をインデツクスラツチ11にとり込
む。上記手順をコードテーブル4から出力ベクト
iが全部読み出される(i=1〜N)まで続
けると、フルサーチが完了した時点でインデツク
スラツチ11に最小歪となる出力ベクトルのイン
デツクスiが残り、これが符号化器出力12とな
る。 次に、第3図に示す復号器の動作について説明
する。符号化器から送られてくる符号化器出力信
号12をインデツクスラツチ11にとりこみ、イ
ンデツクス信号によつてアドレスを指定してコー
ドテーブル4から出力ベクトル iを読み出し、
出力ベクトルレジスタ5にラツチし、復号化器出
力として出力ベクトル13が得られる。 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、次に述べる様な欠点があつた。すな
わち、入力ベクトルを構成する各要素xj(j=1,
2,…,K)が、K次元信号空間において、情報
源モデルが異なる場合個々の入力シークエンスに
おいて特徴的な分布をとるため、クラスタリング
に用いたトレーニングシークエンスと異なる分布
を持つシークエンスに対しては量子化効率の低下
すること、また、これに対し量子化雑音の少ない
高性能ベクトル量子化を行なうため出力ベクトル
数を増加すると、各ベクトルに要する探索時間も
増大することである。 この発明は、これらの欠点を除去するためにな
されたもので、入力ベクトルからブロツク平均
値を分離し、ブロツク内振幅で正規化したベクト
X′を、あらかじめRKをブロツク内振幅で分割
しておいた複数のコードテーブルによつてベクト
ル量子化することによつて、量子化効率の高く、
かつ処理時間(探索時間)を短縮した適応型ベク
トル量子化器を提供することを目的としている。 以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第4図は符号化器の一構成例を示したもので
ある。図中、1は入力ベクトル、14は平均値算
出器、15は前記平均値算出器14によつて算出
されたブロツク平均値、16は入力ベクトル1か
らブロツク平均値15を引く減算器、17は減算
器16によつてブロツク平均値15を引かれた平
均値分離ベクトル、18は平均値分離ベクトル1
7からブロツク内の振幅を計算する振幅計算器、
19は振幅計算器18において求められたブロツ
ク内振幅、20は平均値分離ベクトル17をブロ
ツク内振幅19で割る除算器、21は前記除算器
20の出力である平均値分離正規化ベクトル、2
はレジスタ、22はコードテーブル切換器、23
はコードテーブル切換信号、3はコードテーブル
アドレスカウンタ、24はコードテーブルメモリ
1,…,T(Tは複数)、5はコードテーブル出力
ベクトルレジスタ、6は並列減算器、7は並列絶
対値演算器、8は最大要素歪検出器、9は最小歪
ベクトル検出器、10はインデツクス信号、25
はラツチ、12は符号化器出力信号である。ま
た、第5図は前記振幅計算器17の一構成例を示
したものである。図中、26は絶対値演算器、2
7は平均値算出器である。また、第6図は復号化
器の一構成例を示したものである。図中、28は
平均値分離正規化出力ベクトル、29は乗算器、
30は平均値分離出力ベクトル、31は加算器、
32は出力ベクトル、33は出力ベクトルレジス
タ、34は復号化器出力信号である。 次に動作について説明する。まず、第4図及び
第5図に従つて符号化器の動作について説明す
る。符号化器の入力信号系列はK個まとめてブロ
ツク化され入力ベクトル{x1,x2,…,xK
となる。入力ベクトル1に対し、平均値算出器1
4はm=E(xj)によつてブロツク平均値m15
を計算する。減算器16は入力ベクトル1からブ
ロツク平均値mを引き、xj−mで表わされる平均
値分離ベクトル17を得る。振幅計算器18は、
平均値分離ベクトルからブロツク内振幅σを計算
する。σを計算する手法は種々あるが、以下に2
〜3の例を示す。 σ=E(|xj−m|) σ=[E(xj−m)21/2 σ= maxj xj− mini xj 第5図には一例として、上記の手法による構
成例を示す。平均値分離ベクトル17の絶対値を
求め平均値算出器27によつてσを求めるという
ものである。 除算器20は、平均値分離ベクトル17をブロ
ツク内振幅σで割ることによつて入力ベクトルを
正規化し、平均値分離正規化入力ベクトルX′
得る。 すなわち、 X′j=(xj−m)/σ この発明では、平均値分離正規化ベクトルをベ
クトル量子化する。これによつて、ベクトルはK
次元信号空間の原点を中心とする球面上にランダ
ムに分布し、異なるシークエンスに対する量子化
効率が高まる。いわばスカラー量子化との混合で
ある。このときのベクトルX′と量子化ベクトル
Y′との関係を第7図に示す。また、平均値分離
正規化ベクトルが示すパターンと、ブロツク内振
幅には相関があり、振幅の小さいベクトルはなだ
らかな傾斜ベクトルが多く、これに対し、振幅の
大きいベクトルは、急峻な立ち上がり成分が多
く、信号の基本構造パターンが双方において異な
つている。そこで平均値分離正規化出力ベクトル
を、ブロツク内振幅に従つて複数のコードテーブ
ルに分割しておく。これがコードテーブル1〜T
24である。コードテーブル切換器22はブロツ
ク内振幅19と、あらかじめ設定された閾値とを
比較し、どのコードテーブルを参照するか決定す
る。 次に、コードテーブルアドレスカウンタ3は、
前記選択されたコードテーブルから、順次シーク
エンシヤルに平均値分離正規化出力ベクトルy′ i
を読みだし、レジスタ5にラツチする。選択され
たコードテーブルのみを探索するので、処理時間
が短縮される。最大要素歪検出器8は、並列減算
器6、並列絶対値演算器7から、X′y′ iの歪di
次のように求める。 di=d(X′y′ i) = maxj |x′j−y′ij| ここでは歪の定義として、最大要素歪を用いて
いるが、ユークリツドノルム、絶対値ノルムを用
いても構わない。 次に、最小歪検出器9は順次読み出されるy′ i
X′との歪diの最小値を検出する。すなわち最小
歪dは d= mini [ maxj |xj−y′ij|] である。この最小歪となるベクトルがベクトル
X′のベクトル量子化出力である。最小歪ベクト
ルを検出するとストローブ信号がラツチ25に送
られ、ベクトルのアドレスであるインデツクス信
号10を取り込む。ラツチ25ではブロツク平均
値15、ブロツク内振幅19も取り込み、これら
を符号化器出力信号12を出力する。 次に、第6図に示す復号化器の動作について説
明する。符号化器出力信号12を復号化器のラツ
チ25にとりこみ、ブロツク内振幅19に従つて
コードテーブル切換器22が、コードテーブル切
換信号23を出力する。前記ラツチ25にはブロ
ツク平均値15、インデツクス信号10も取りこ
まれる。コードテーブル切換信号23によつて選
択されたコードテーブルから、インデツクス信号
10の示すアドレスに従つて読み出される平均値
分離正規化出力ベクトルy′ iはレジスタ5にラツ
チされる。前記ベクトルy′ i28は乗算器29に
てブロツク内振幅18を掛け合わされ、加算器3
1にてブロツク平均値15を加算され、出力ベク
トル i32となり、レジスタ33にラツチされ
て復号化器出力信号34が得られる。すなわち、 yj=σ・y′j+m この発明による適応型ベクトル量子化器の符号
化能率ηは、1つのコードテーブルがN個のベク
トルを持ち、ブロツク平均値及びブロツク内振幅
に各々aビツト、bビツトを割りあてたとする
と、 η=(log2N+a+b) /K (ビツト/サンプル) である。 以上のように、この発明による適応型ベクトル
量子化器では、ブロツク平均値を分離し、ブロツ
ク内振幅で正規化した後、ブロツク内振幅の変化
に従つて異なる出力ベクトルのセツトを用いてベ
クトル量子化することにより、入力信号の振幅分
布特性の変化に適応的に追従する、高能率で高速
の符号化が実現できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to vector quantization, which blocks a plurality of input signal sequences and quantizes them in a multidimensional signal space. First, the principle of vector quantization will be briefly explained. Now, K information source input signal sequences are put together into an input vector X = [x 1 , x 2 , . . . , x K ]. At this time, the K-dimensional Euclidean signal space R K ( X
R K ) N representative points (i.e. output vector)
Set y i = [y i1 , y i2 , ..., y iK ] as Y = [ y 1 , y
2 ,... , yN ]. Each division of R K with the output vector y i as the representative point (for example, the center of gravity) is R 1 , R 2 ,...,
If R N , vector quantization Q is defined by the following equation. Q: R K →Y Here, R i =Q -1 ( y i )={X∈R K :Q ( X )= y
i } Ni=1 R i =R K , R i ∩R j =φ (i≠j) The above vector quantization Q is expressed as a cascade connection of encoding C and decoding D. Encoding C is the mapping of the set Y = [ y 1 , y 2 , ..., y N ] of the output vectors of R K to the index set I = [1, 2, ..., N], and the decoding D is This is mapping from I to Y. That is, C: R K → I, D: I → Y and Q = D・C
It is. In vector quantization, since the encoded output I is transmitted or recorded, the encoding efficiency is extremely high. Vector quantization is the mapping of an input vector to the output vector y i that is the shortest distance (resulting in the least distortion). Specifically, if the distance (distortion) between the input and output vectors is d( X , yi ) , then the following equation is obtained. if d ( X , yi ) < d ( X , yj ) for all j A set Y of output vectors y i as shown in Figure 1 is obtained by clustering (selection of representative points and division of signal space until the sum of distortions is minimized) using an information source input signal sequence that becomes a training model. ). The configuration of a conventional vector quantizer will be described below with reference to FIGS. 2 and 3. In the figure, 1 is an input vector, 2 is a register, 3 is a code table address counter, 4 is an output vector code table memory, 5 is a code table output vector register, 6 is a parallel subtracter, 7 is a parallel absolute value calculator, 8 9 is a maximum element distortion detector, 9 is a minimum distortion output vector detector, 10 is an index signal, 11 is an index latch, 12 is an encoder output signal, and 13 is an output vector. Next, the operation will be explained. K input signal sequences of the encoder are collectively converted into blocks and taken into the input vector register 2 as input vectors X = {x 1 , x 2 , . . . , x K }. At this point, the address counter 3 is sequentially counted up to i=1, 2, ..., N, and the output vector y i =[y i1 ,
y i2 ,..., y iK ] from code table 4,
Latch to output vector register 5. For each output vector y i , the parallel subtracter 6, parallel absolute value calculator 7, and maximum element distortion detector 8 calculate the maximum element distortion d i of the input/output vector by the following calculation. d i = d ( _ _ _ _ _ . The minimum distortion d is d = min i d( X , y i ) = min i [ max j |x j −y ij |]. The minimum distortion detector 9 calculates the distortion d ( X , yi ) of the output vector yi and the input vector At each time, this is stored as a new minimum distortion, and a strobe signal is sent to the index latch 11 each time, and the index signal 10, which is the code table address of the output vector, is taken into the index latch 11. If the above procedure is continued until all output vectors y i are read out from the code table 4 (i = 1 to N), the index i of the output vector resulting in the minimum distortion will remain in the index latch 11 when the full search is completed. This becomes the encoder output 12. Next, the operation of the decoder shown in FIG. 3 will be explained. The encoder output signal 12 sent from the encoder is taken into the index latch 11, the address is specified by the index signal, and the output vector y i is read out from the code table 4.
It is latched into the output vector register 5 and an output vector 13 is obtained as the decoder output. Since the conventional vector quantizer is constructed as described above, it has the following drawbacks. That is, each element x j (j=1,
2,...,K) takes a characteristic distribution in each input sequence when the information source model is different in the K-dimensional signal space. In addition, when the number of output vectors is increased in order to perform high-performance vector quantization with less quantization noise, the search time required for each vector also increases. This invention was made to eliminate these drawbacks.The block average value is separated from the input vector X , and the vector X ' is normalized by the intra-block amplitude. By performing vector quantization using multiple code tables, quantization efficiency is high.
The present invention also aims to provide an adaptive vector quantizer that reduces processing time (search time). An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shows an example of the configuration of an encoder. In the figure, 1 is an input vector, 14 is an average value calculator, 15 is a block average value calculated by the average value calculator 14, 16 is a subtracter that subtracts the block average value 15 from the input vector 1, and 17 is a subtracter. The mean value separation vector 18 is the mean value separation vector 1 from which the block mean value 15 is subtracted by the subtractor 16.
an amplitude calculator that calculates the amplitude within the block from 7;
19 is the intra-block amplitude obtained by the amplitude calculator 18; 20 is a divider that divides the average value separation vector 17 by the intra-block amplitude 19; 21 is the average value separation normalized vector that is the output of the divider 20;
is a register, 22 is a code table switch, 23
is a code table switching signal, 3 is a code table address counter, 24 is code table memory 1, ..., T (T is plural), 5 is a code table output vector register, 6 is a parallel subtracter, 7 is a parallel absolute value calculator , 8 is the maximum element distortion detector, 9 is the minimum distortion vector detector, 10 is the index signal, 25
is a latch, and 12 is an encoder output signal. Further, FIG. 5 shows an example of the configuration of the amplitude calculator 17. In the figure, 26 is an absolute value calculator;
7 is an average value calculator. Further, FIG. 6 shows an example of the configuration of the decoder. In the figure, 28 is a mean value separation normalized output vector, 29 is a multiplier,
30 is an average value separation output vector, 31 is an adder,
32 is an output vector, 33 is an output vector register, and 34 is a decoder output signal. Next, the operation will be explained. First, the operation of the encoder will be explained with reference to FIGS. 4 and 5. The input signal sequence of the encoder is grouped into K blocks and the input vector X {x 1 , x 2 , ..., x K }
becomes. For input vector 1, average value calculator 1
4 is the block average value m15 by m=E(x j )
Calculate. Subtractor 16 subtracts block mean value m from input vector 1 to obtain mean value separation vector 17 represented by x j -m. The amplitude calculator 18 is
Calculate the intra-block amplitude σ from the mean value separation vector. There are various methods to calculate σ, but the following two
-3 examples are shown below. σ=E(|x j −m|) σ=[E(x j −m) 2 ] 1/2 σ= max j x j − min i x jFigure 5 shows an example of the configuration using the above method. Give an example. The absolute value of the mean value separation vector 17 is determined, and the mean value calculator 27 determines σ. The divider 20 normalizes the input vector by dividing the mean value separation vector 17 by the intra-block amplitude σ to obtain the mean value separation normalized input vector X' . That is, X′ j =(x j −m)/σ In this invention, the mean value separation normalized vector is vector quantized. By this, the vector is K
It is randomly distributed on a sphere centered on the origin of the dimensional signal space, increasing the quantization efficiency for different sequences. In other words, it is a mixture with scalar quantization. Vector X′ and quantization vector at this time
The relationship with Y' is shown in Figure 7. In addition, there is a correlation between the pattern shown by the mean value separation normalized vector and the intra-block amplitude; vectors with small amplitudes often have gentle slope vectors, whereas vectors with large amplitudes have many steep rising components. , the basic structure patterns of the signals are different in both cases. Therefore, the average value separated normalized output vector is divided into a plurality of code tables according to the intra-block amplitude. This is code table 1~T
It is 24. The code table switch 22 compares the intra-block amplitude 19 with a preset threshold value and determines which code table to refer to. Next, the code table address counter 3 is
From the selected code table, the mean value separation normalized output vector y′ i is sequentially
is read and latched into register 5. Since only the selected code table is searched, processing time is shortened. The maximum element distortion detector 8 obtains the distortion d i of X' and y' i from the parallel subtracter 6 and the parallel absolute value calculator 7 as follows. d i = d ( X′ , y′ i ) = max j | I don't mind. Next, the minimum distortion detector 9 sequentially reads out y′ i
Detect the minimum value of distortion d i between and X′ . That is, the minimum distortion d is d=min i [max j |x j −y′ ij |]. The vector with this minimum distortion is the vector
This is the vector quantization output of X′. When the minimum distortion vector is detected, a strobe signal is sent to latch 25, which takes in index signal 10, which is the address of the vector. The latch 25 also takes in the block average value 15 and the intra-block amplitude 19, and outputs them as the encoder output signal 12. Next, the operation of the decoder shown in FIG. 6 will be explained. The encoder output signal 12 is taken into a latch 25 of the decoder, and a code table switch 22 outputs a code table switch signal 23 according to the intra-block amplitude 19. The latch 25 also receives the block average value 15 and the index signal 10. The average value separated normalized output vector y'i read from the code table selected by the code table switching signal 23 according to the address indicated by the index signal 10 is latched in the register 5. The vector y' i 28 is multiplied by the intra-block amplitude 18 in a multiplier 29, and then added to an adder 3.
1, the block average value 15 is added, resulting in an output vector y i 32, which is latched in a register 33 to obtain a decoder output signal 34. That is, y j =σ・y′ j +m The coding efficiency η of the adaptive vector quantizer according to the present invention is as follows: One code table has N vectors, and the block average value and intra-block amplitude each have a bits. , b bits are allocated, then η=(log 2 N+a+b)/K (bits/sample). As described above, the adaptive vector quantizer according to the present invention separates the block average value, normalizes it by the intra-block amplitude, and then converts the vector quantizer using different sets of output vectors according to changes in the intra-block amplitude. By doing so, it is possible to realize highly efficient and high-speed encoding that adaptively follows changes in the amplitude distribution characteristics of the input signal.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のベクトル量子化器における出力
ベクトルの配列を示す説明図、第2図は従来のベ
クトル量子化符号化器の構成図、第3図は従来の
ベクトル量子化復号化器の構成図、第4図はこの
発明に係るベクトル量子化符号化器の一実施例を
示す構成図、第5図は第4図における振幅計算器
の一実施例を示す構成図、第6図はこの発明に係
るベクトル量子化復号化器の一実施例を示す構成
図、第7図はこの発明に係るベクトル量子化にお
ける出力ベクトルの配列を示す説明図である。 図中、1は入力ベクトル、2はレジスタ、3は
コードテーブルアドレスカウンタ、4は出力ベク
トルコードテーブルメモリ、5はコードテーブル
出力ベクトルレジスタ、6は並列減算器、7は並
列絶対値演算器、8は最大要素歪検出器、9は最
小歪出力ベクトル検出器、10はインデツクス信
号、11はインデツクスラツチ、12は符号化器
出力信号、13は出力ベクトル、14は平均値算
出器、15はブロツク平均値、16は減算器、1
7は平均値分離ベクトル、18は振幅計算器、1
9はブロツク内振幅、20は除算器、21は平均
値分離正規化ベクトル、22はコードテーブル切
換器、23はコードテーブル切換信号、24はコ
ードテーブルメモリ1,…,T(Tは複数)、25
はラツチ、26は絶対値演算器、27は平均値算
出器、28は平均値分離正規化出力ベクトル、2
9は乗算器、30は平均値分離出力ベクトル、3
1は加算器、32は出力ベクトル、33は出力ベ
クトルレジスタ、34は復号化器出力信号であ
る。なお図中同一あるいは相当部分には同一符号
を付して示してある。
Figure 1 is an explanatory diagram showing the arrangement of output vectors in a conventional vector quantizer, Figure 2 is a configuration diagram of a conventional vector quantization encoder, and Figure 3 is the configuration of a conventional vector quantization decoder. 4 is a block diagram showing an embodiment of the vector quantization encoder according to the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing an embodiment of the amplitude calculator in FIG. 4, and FIG. FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of a vector quantization decoder according to the invention. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an arrangement of output vectors in vector quantization according to the invention. In the figure, 1 is an input vector, 2 is a register, 3 is a code table address counter, 4 is an output vector code table memory, 5 is a code table output vector register, 6 is a parallel subtracter, 7 is a parallel absolute value calculator, 8 9 is a maximum element distortion detector, 9 is a minimum distortion output vector detector, 10 is an index signal, 11 is an index latch, 12 is an encoder output signal, 13 is an output vector, 14 is an average value calculator, and 15 is a block. Average value, 16 is subtractor, 1
7 is a mean value separation vector, 18 is an amplitude calculator, 1
9 is an amplitude within a block, 20 is a divider, 21 is an average value separation normalization vector, 22 is a code table switch, 23 is a code table switch signal, 24 is a code table memory 1, ..., T (T is plural), 25
is a latch, 26 is an absolute value calculator, 27 is an average value calculator, 28 is an average value separation normalized output vector, 2
9 is a multiplier, 30 is an average value separation output vector, 3
1 is an adder, 32 is an output vector, 33 is an output vector register, and 34 is a decoder output signal. Note that the same or corresponding parts in the figures are indicated by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 入力信号系列をK個(Kは複数)毎にブロツ
ク化して形成した入力ベクトからブロツク内平均
値を減算して平均値分離ベクトルを求め、さらに
この平均値分離ベクトルの要素の標準偏差成分を
ブロツク内振幅として求め、このブロツク内振幅
で前記平均値分離ベクトルを正規化し、平均値分
離正規化ベクトルを形成する平均値分離正規化回
路、前記平均値分離正規化ベクトルの分布に基づ
き、あらかじめ最小歪となる平均値分離正規化出
力ベクトルの複数個のセツトを求めこれを記憶し
た複数個のコードテーブルメモリ、前記平均値分
離正規化回路にて得られたブロツク内振幅に基づ
き前記複数個のコードテーブルメモリの1つを選
択するコードテーブル切換器、前記選択されたコ
ードテーブルメモリから順次平均値分離正規化出
力ベクトルを読み出すコードテーブルアドレスカ
ウンタ、平均値分離正規化された入力ベクトルと
前記順次読み出されるベクトルとのK次元信号空
間における距離を算出・比較して最短距離にある
平均値分離正規化出力ベクトルを検出する歪演算
器、前記最短距離にあるベクトルのコードテーブ
ルアドレスと前記ブロツク内平均値と前記ブロツ
ク内振幅とを符号化する符号化器、前記符号化器
出力信号に基づき、前記複数個のコードテーブル
メモリから前記最短距離にある平均値分離正規化
出力ベクトルを読み出す復号化器、前記平均値分
離正規化出力ベクトルに前記ブロツク内振幅を掛
け合わせる乗算器、前記ブロツク内振幅を掛け合
わせたベクトルに前記ブロツク内平均値を加えて
出力ベクトルを得る加算器、を備えたことを特徴
とする適応型ベクトル量子化器。 2 適応型ベクトル量子化においてベクトルを平
均値分離正規化する際、ベクトルを構成する要素
の、ブロツク内平均値からの偏差の絶対値の平均
をもつてブロツク内振幅とする振幅計算器、及び
前記ブロツク内振幅の定義に従つて用意されたコ
ードテーブルメモリを備えたことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の適応型ベクトル量子化
器。 3 適応型ベクトル量子化においてベクトルを平
均値分離正規化する際、ベクトルを構成する要素
の、最大値と最小値の差をもつてブロツク内振幅
とする振幅計算器、及び前記ブロツク内振幅の定
義に従つて用意されたコードテーブルメモリを備
えたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の適応型ベクトル量子化器。 4 ベクトル量子化において、順次比較される2
つのベクトルの間のK次元信号空間における距離
を、各要素間の差の絶対値の内、最も大きい値で
近似することによつてコードテーブルの探索を行
なう歪演算器を備えたことを特徴とする特許請求
の範囲第1,2,3項記載の適応型ベクトル量子
化器。
[Claims] 1. An average value separation vector is obtained by subtracting the average value within a block from an input vector formed by dividing the input signal sequence into K blocks (K is a plurality of blocks). A mean value separation and normalization circuit that obtains the standard deviation component of an element as an intra-block amplitude, normalizes the mean value separation vector with this intra-block amplitude, and forms a mean value separation normalized vector; Based on the distribution, a plurality of sets of mean value separation normalized output vectors with the minimum distortion are obtained in advance and stored in a plurality of code table memories, and the in-block amplitude obtained by the mean value separation normalization circuit is a code table switcher that selects one of the plurality of code table memories based on the selected code table memory; a code table address counter that sequentially reads an average value separation normalized output vector from the selected code table memory; and an average value separation normalized input. a distortion calculator that calculates and compares distances in a K-dimensional signal space between the vector and the vectors read out sequentially to detect an average value separation normalized output vector having the shortest distance; a code table address of the vector having the shortest distance; an encoder that encodes the intra-block average value and the intra-block amplitude; and based on the encoder output signal, reads out the average value separation normalized output vector at the shortest distance from the plurality of code table memories. a decoder, a multiplier that multiplies the average value separated normalized output vector by the intra-block amplitude, and an adder that adds the intra-block average value to the vector multiplied by the intra-block amplitude to obtain an output vector. An adaptive vector quantizer characterized by: 2. An amplitude calculator which determines the intra-block amplitude to be the average of the absolute values of the deviations from the intra-block average value of the elements constituting the vector when average-separating and normalizing the vector in adaptive vector quantization; 2. The adaptive vector quantizer according to claim 1, further comprising a code table memory prepared according to the definition of intra-block amplitude. 3. An amplitude calculator that determines the intra-block amplitude as the difference between the maximum and minimum values of the elements constituting the vector when average-separating and normalizing a vector in adaptive vector quantization, and a definition of the intra-block amplitude. 2. An adaptive vector quantizer according to claim 1, further comprising a code table memory prepared according to the following. 4 In vector quantization, 2 are compared sequentially
The present invention is characterized by being equipped with a distortion calculator that searches the code table by approximating the distance in the K-dimensional signal space between two vectors by the largest value among the absolute values of the differences between each element. An adaptive vector quantizer according to claims 1, 2, and 3.
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