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JPH0291700A - Quantizer and inverse quantizer - Google Patents

Quantizer and inverse quantizer

Info

Publication number
JPH0291700A
JPH0291700A JP63243201A JP24320188A JPH0291700A JP H0291700 A JPH0291700 A JP H0291700A JP 63243201 A JP63243201 A JP 63243201A JP 24320188 A JP24320188 A JP 24320188A JP H0291700 A JPH0291700 A JP H0291700A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vector
quantizer
prediction error
quantization
inverse
Prior art date
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Granted
Application number
JP63243201A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0769719B2 (en
Inventor
Hirohisa Tazaki
裕久 田崎
Kunio Nakajima
中島 邦男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP63243201A priority Critical patent/JPH0769719B2/en
Priority to US07/405,350 priority patent/US4965580A/en
Publication of JPH0291700A publication Critical patent/JPH0291700A/en
Publication of JPH0769719B2 publication Critical patent/JPH0769719B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有限N個の符号語から成る符号帳を用いて情
報量圧縮を行う量子化器・逆量子化器に関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a quantizer/inverse quantizer that compresses the amount of information using a codebook consisting of a finite N codewords.

[従来の技術] 音声の周波数スペクトル特徴を表すパラメータや図形パ
ターン等の入力ベクトルを少ない情報量に圧縮する方式
として、予め有限N個の符号語から成る符号帳を用意し
ておき、その中から入力ベクトルに最も近い符号語を選
出し、その符号番号のみで入力ベクトルを表すベクトル
量子化法がある。ベクトル量子化法は、上記音声スペク
トル特徴パラメータや図形情報等のようにベクトル内の
各成分間に相関関係がある入力ベクトルに対しては、非
常に有効に情報量圧縮を行うことができる。従来のベク
トル量子化法を用いた量子化器・逆量子化器の代表的な
一例は、文献1 “5peech Coding Ba5ed Upon
 Vector Quantiza1on A、Buzo、A、11.Gray、JR,R,M、G
ray、and J、D、MarkelIEEE Tr
ansactions on ASSP vol、28
.No、5(1980) P、562−574 のFig、2及びFig、3に見ることができる。文献
1においては、入力音声信号を、周波数スペクトル特徴
を表す音韻ベクトル、振幅情報、ピッチ周期、有声音/
無声音情報で表し、音韻ベクトルをベクトル量子化法を
用いて情報圧縮を行い、他の情報を1次元のベクトル量
子化法、すなわちスカラ量子化法を用いて情報圧縮を行
っている。
[Prior Art] As a method for compressing input vectors such as parameters and graphic patterns representing the frequency spectrum characteristics of speech into a small amount of information, a codebook consisting of a finite N number of codewords is prepared in advance, and a codeword is selected from among them. There is a vector quantization method that selects the code word closest to an input vector and represents the input vector only by its code number. The vector quantization method can very effectively compress the amount of information for input vectors in which there is a correlation between each component in the vector, such as the above-mentioned audio spectrum feature parameters and graphic information. A typical example of a quantizer/inverse quantizer using the conventional vector quantization method is given in Document 1 “5peech Coding Ba5ed Upon”
Vector Quantizalon A, Buzo, A, 11. Gray, J.R., R.M., G.
ray, and J, D, Markel IEEE Tr.
answers on ASSP vol, 28
.. No. 5 (1980) P, 562-574, Fig. 2 and Fig. 3. In Document 1, the input speech signal is divided into a phonological vector representing frequency spectrum characteristics, amplitude information, pitch period, voiced sound/
The information is expressed as unvoiced sound information, the phoneme vector is compressed using vector quantization, and the other information is compressed using one-dimensional vector quantization, that is, scalar quantization.

第3図及び第4図は、文献1に記載されている音韻ベク
トル(以降入力ベクトルと呼ぶ)及び振幅情報の量子化
・逆量子化を行う量子化器・逆量子化器の構成である。
3 and 4 show the configuration of a quantizer/inverse quantizer that performs quantization/inverse quantization of phonetic vectors (hereinafter referred to as input vectors) and amplitude information described in Document 1.

図において、!は入力ベクトル入力端子、2は振幅情報
入力端子、3及び23は存限N個の符号語から成る符号
帳、6はベクトル量子化手段、lOは振幅情報量子化手
段、11は符号番号伝送路、12は量子化振幅情報伝送
路、26は逆ベクトル量子化手段、28は振幅情報逆量
子化手段、29は出力ベクトル出力端子、30は振幅情
報出力端子である。
In the figure! is an input vector input terminal, 2 is an amplitude information input terminal, 3 and 23 are codebooks consisting of N code words, 6 is a vector quantization means, IO is an amplitude information quantization means, and 11 is a code number transmission path. , 12 is a quantized amplitude information transmission line, 26 is an inverse vector quantization means, 28 is an amplitude information inverse quantization means, 29 is an output vector output terminal, and 30 is an amplitude information output terminal.

次に上記従来例の動作を説明する。先ず入力ベクトルX
が入力ベクトル入力端子1を介して量子化器内のベクト
ル量子化手段6に入力される。ベクトル量子化手段6は
、入力ベクトルXと符号帳3内のN個の各符号語(Ci
l i= 1、−、N)との距離(d(X、(:1)l
i = 1.−−−、 N)を各々計算し、ソノ中で最
小の距離を与えた最適ベクトル符号語の符号番号を符号
番号伝送路11を介した逆量子化器内の逆ベクトル量子
化手段26に出力する。ここで、前記距離関数dはベク
トル量子化歪の評価尺度を定義するものであり、絶対値
距離、ユークリッド距離などが用いられる。そして前記
逆ベクトル量子化手段26は符号帳23内より入力され
た符号番号の指定する符9号語を出力ベクトル出力端子
29を介して出力する。この時、前記最小の距離が現入
力ベクトルに対するこの量子化器・逆量子化器の量子化
歪であり、この値が小さいほど良い量子化器・逆量子化
器といえる。一方、振幅情報は振幅情報入力端子2を介
して前記量子化器内の振幅情報量子化手段lGに入力さ
れる。振幅情報量子化手段lOは入力された振幅情報の
量子化を行い、その結果を量子化振幅情報伝送路12を
介して前記逆量子化器内の振幅情報逆量子化手段28に
出力する。振幅情報逆量子化手段28は振幅情報の逆量
子化を行い、その結果を振幅情報出力端子30を介して
出力する。
Next, the operation of the above conventional example will be explained. First, input vector
is input to the vector quantization means 6 in the quantizer via the input vector input terminal 1. The vector quantization means 6 inputs the input vector X and each of the N code words (Ci
l i = 1, -, N) distance (d(X, (:1)l
i = 1. ---, N), and output the code number of the optimal vector code word that gives the minimum distance in the code to the inverse vector quantization means 26 in the inverse quantizer via the code number transmission path 11. do. Here, the distance function d defines an evaluation measure of vector quantization distortion, and absolute value distance, Euclidean distance, etc. are used. Then, the inverse vector quantization means 26 outputs the code word 9 specified by the code number input from the codebook 23 via the output vector output terminal 29. At this time, the minimum distance is the quantization distortion of this quantizer/inverse quantizer with respect to the current input vector, and the smaller this value is, the better the quantizer/inverse quantizer is. On the other hand, the amplitude information is inputted via the amplitude information input terminal 2 to the amplitude information quantization means IG in the quantizer. The amplitude information quantization means IO quantizes the input amplitude information and outputs the result to the amplitude information dequantization means 28 in the dequantizer via the quantized amplitude information transmission line 12. The amplitude information dequantization means 28 dequantizes the amplitude information and outputs the result via the amplitude information output terminal 30.

[発明が解決しようとする課M] 量子化器・逆量子化器に要求される特性は、様々な入力
系列に対して平均量子化歪を最小にすることである。今
、音声の音韻ベクトルや図形パターン情報を入力系列と
する場合を考える。それらの入力ベクトルは、時間的に
見て非常に変化の激しい時と比較的安定している時があ
るが、この比較的安定している時に関する限り、前記従
来の量子化器・逆量子化器は最小の量子化歪を与える最
適な量子化器・逆量子化器とはなっていない。
[Problem M to be Solved by the Invention] A characteristic required of a quantizer/inverse quantizer is to minimize the average quantization distortion for various input sequences. Now, let us consider a case where the input sequence is a phonetic vector of speech or graphic pattern information. There are times when these input vectors change rapidly over time and times when they are relatively stable. The quantizer is not an optimal quantizer/inverse quantizer that provides the minimum quantization distortion.

この従来の量子化器・通量子、化器に比べて更に小さい
平均量子化歪を実現する方式としては、過去の量子化結
果を用いて現在の入力ベクトルを予測し、その予測値の
入力ベクトルに対する誤差を量子化する予測誤差ベクト
ル量子化法を用いた量子化器・逆量子化器がある。比較
的安定な入力ベクトル系列に対して、従来の量子化器・
逆量子化器により得られる量子化歪はほぼ一定の値が続
き、それ以上減少することがないのに比べ、前記予測誤
差ベクトル量子化法を用いた量子化器・逆量子化器によ
れば量子化歪が時間とともに徐々に減少していく。この
ことから変化の少ない入力ベクトル系列に対しては予測
誤差ベクトル量子化法を用いた量子化器・逆量子化器の
方が優れた量子化器・逆量子化器であるといえる。とこ
ろが、この予測誤差ベクトル量子化法を用いた量子化器
・逆量子化器は、変化の激しい入力ベクトル系列に対し
ては従来の量子化器・逆量子化器に比べてかなり大きい
量子化歪を与え、最終的に様々な入力ベクトルに対する
平均量子化歪が大きくなってしまう場合が多いという欠
点がある。
A method to achieve an even smaller average quantization distortion than conventional quantizers/quantizers is to predict the current input vector using past quantization results, and then use the predicted value of the input vector There are quantizers and inverse quantizers that use the prediction error vector quantization method to quantize the error for the prediction error vector. For relatively stable input vector sequences, conventional quantizers and
The quantization distortion obtained by the inverse quantizer remains almost constant and does not decrease any further, whereas in the case of the quantizer/inverse quantizer using the prediction error vector quantization method, Quantization distortion gradually decreases over time. From this, it can be said that a quantizer/inverse quantizer using the prediction error vector quantization method is a better quantizer/inverse quantizer for an input vector sequence with little change. However, quantizers and inverse quantizers that use this prediction error vector quantization method have considerably larger quantization distortion than conventional quantizers and inverse quantizers for input vector sequences that change rapidly. The disadvantage is that the average quantization distortion for various input vectors often ends up being large.

また、従来例のように入力ベクトルに加えて、振幅情報
等の補助情報を同時に情報圧縮を行う場合について考え
ると、補助情報の変化が少なく特に伝送する必要がない
時があり、この時には補助情報のために用いられる情報
量を入力ベクトルの量子化のために加えて用いることが
有効と考えられる。しかしながら従来の量子化器・逆量
子化器においては入力ベクトルと補助情報を独立に量子
化しているため、このような入力に応じた最適な量子化
が行えなかった。
In addition, when considering the case where auxiliary information such as amplitude information is simultaneously compressed in addition to the input vector as in the conventional example, there are times when the auxiliary information changes little and there is no need to transmit it. It is considered effective to use the amount of information used for quantization of the input vector in addition. However, in conventional quantizers and inverse quantizers, input vectors and auxiliary information are quantized independently, so optimal quantization according to such inputs cannot be performed.

本発明は、上記課題を解消し、従来の手法に比べて平均
量子化歪の小さい量子化器・逆量子化器を得ることを目
的としている。
The present invention aims to solve the above-mentioned problems and to obtain a quantizer/inverse quantizer with smaller average quantization distortion than conventional methods.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る量子化器・逆量子化器は、M個のベクトル
符号語と、N−M個の予測誤差ベクトル符号語で構成さ
れる符号帳と、ベクトル量子化手段・逆ベクトル量子化
手段と、予測誤差ベクトル量子化手段・逆予測誤差ベク
トル量子化手段と、ベクトル量子化手段と予測誤差ベク
トル量子化手段により得られた量子化歪のどちらが小さ
いかを判断する比較手段を備えるようにしたものである
[Means for Solving the Problems] A quantizer/inverse quantizer according to the present invention includes a codebook composed of M vector codewords, N−M prediction error vector codewords, and a vector codeword. Determine which of the quantization distortions obtained by the quantization means/inverse vector quantization means, the prediction error vector quantization means/inverse prediction error vector quantization means, or the vector quantization means and the prediction error vector quantization means is smaller. A comparison means for making a judgment is provided.

また1入力ベクトル及び補助情報の情報量圧縮を同時に
行う場合には、上記手段に加えて、過去の補助情報の量
子化結果を用いて求められた補助情報の予測値と現在の
補助情報との間の歪を求め予め与えたしきい値と比較す
る判別手段と、この判別手段が歪の方が小さいと判別し
た時に、予測誤差ベクトル符号語を任意の利得係数倍し
た結果と前記量子化器内で求められる予測誤差ベクトル
の間の量子化歪を最小にする最適予測誤差ベクトル符号
語と利得係数を求める予測誤差ベクトル量量化手段と、
更に比較手段が最適予測誤差ベクトル符号語を選択した
場合には、補助情報の代わりに前記利得係数を量子化し
て逆量子化器に出力する補助情報量子化手段を備えるよ
うにしたものである。
In addition, when compressing the information amount of one input vector and auxiliary information at the same time, in addition to the above method, the predicted value of auxiliary information obtained using the quantization results of past auxiliary information and the current auxiliary information are a discriminating means for calculating the distortion between and comparing it with a predetermined threshold; and when the discriminating means determines that the distortion is smaller, the result of multiplying the prediction error vector code word by an arbitrary gain coefficient and the quantizer; prediction error vector quantification means for calculating an optimal prediction error vector code word and gain coefficient that minimizes quantization distortion between the prediction error vectors calculated within;
Furthermore, when the comparison means selects the optimum prediction error vector code word, the apparatus further includes auxiliary information quantization means for quantizing the gain coefficient instead of the auxiliary information and outputting it to the inverse quantizer.

[作用] この発明における量子化器は、比較手段により最適ベク
トル符号語を用いた場合の量子化歪と最適予測誤差ベク
トル符号語を用いた場合の量子化歪を比較することによ
り、現在の入力ベクトルに対しては従来のベクトル量子
化を行うべきか、予測誤差ベクトル量子化を行うべきか
を選択する。
[Operation] The quantizer according to the present invention compares the quantization distortion when using the optimal vector code word with the quantization distortion when using the optimal prediction error vector code word using the comparison means, thereby determining the current input value. For vectors, it is selected whether to perform conventional vector quantization or prediction error vector quantization.

また逆量子化器は、ベクトルコードからの入力コード番
号によりどちらの逆量子化を行ったらよいかを選択する
Further, the inverse quantizer selects which inverse quantization should be performed based on the input code number from the vector code.

[実施例] 以下、この発明の一実施例を前記第3図及び第4図と同
一部分に同一符号を付した第1図及び第2図について説
明する。第1図は量子化器、第2図は逆量子化器のブロ
ック構成図である。図において、4及び24は正整数M
個のベクトル符号語からなる符号帳A、5及び25はN
−M個の予測誤差ベクトル符号語からなる符号帳B、7
は予測誤差ベクトル量子化手段、8は比較手段、9は判
別手段、13は振幅情報量子化結果、14は判別結果、
15.17及び21は符号番号、16及び18は量子化
歪、19は利得係数、20は比較結果、22は制御手段
、27は逆予測誤差ベクトル量子化手段である。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2, in which the same parts as in FIGS. 3 and 4 are denoted by the same reference numerals. FIG. 1 is a block diagram of a quantizer, and FIG. 2 is a block diagram of a dequantizer. In the figure, 4 and 24 are positive integers M
Codebooks A, 5, and 25 consisting of vector codewords are N
- Codebook B consisting of M prediction error vector codewords, 7
is a prediction error vector quantization means, 8 is a comparison means, 9 is a discrimination means, 13 is an amplitude information quantization result, 14 is a discrimination result,
15, 17 and 21 are code numbers, 16 and 18 are quantization distortions, 19 is a gain coefficient, 20 is a comparison result, 22 is a control means, and 27 is an inverse prediction error vector quantization means.

先ず、入力ベクトルが入力ベクトル入力端子lを介して
ベクトル量子化手段6及び予測誤差ベクトル量子化手段
7に入力され、振幅情報が振幅情報入力端子2を介して
判別手段9及び振幅情報量子化手段10に入力される。
First, the input vector is input to the vector quantization means 6 and the prediction error vector quantization means 7 via the input vector input terminal l, and the amplitude information is input to the discrimination means 9 and the amplitude information quantization means via the amplitude information input terminal 2. 10 is input.

前記判別手段9は過去の振幅情報の量子化結果13を用
いて現在の振幅情報の予測値を求め、この予測値と前記
入力された振幅情報の間の予測誤差を求める。そしてこ
の予測誤差と予め与えたしきい値の比較を行い、その判
別結果14を予測誤差ベクトル量子化手段7及び振幅情
報量子化手段lOに出力する。一方前記ベクトル量子化
手段6は、符号帳A4内のM個のベクトル符号語H:1
li= 1 、 ・・−、M)と入力ベクトルxの間の
距離(d(X、C:1)lt= 1 、 ・−、M)を
算出し、その中で最小の距離を与える最適ベクトル符号
語の符号番号15と、その時の最小の距離を量子化歪1
6として比較手段8に出力する。また前記予測誤差ベク
トル量子化手段7は、現処理時点までの伝送された符号
番号21と振幅情報量子化結果13により表される過去
の入力ベクトルの量子化結果を用いて現在の入力ベクト
ルの予測値Xpを求め、この予測値Xpと面記入カベク
トルXの間の予測誤差ベクトルXeを算出する。そして
判別手段9から入力された判別結果14として振幅情報
の予測誤差がしきい値以上である場合には、前記符号帳
B5内のN−M個の予測誤差ベクトル符号語(Gili
=u+ t 、−、N)と前記予測誤差ベクトルXeの
間の距離(d(Xe、C1)li = M+ 1 、 
・−、N)を算出し、その中で最小の距離を与える最適
予測誤差ベクトル符号語の符号番号17と、その時の最
小の距離を量子化歪18として比較手段8に出力する。
The determining means 9 uses the quantization result 13 of past amplitude information to obtain a predicted value of current amplitude information, and obtains a prediction error between this predicted value and the input amplitude information. This prediction error is compared with a predetermined threshold value, and the determination result 14 is output to the prediction error vector quantization means 7 and the amplitude information quantization means 10. On the other hand, the vector quantization means 6 processes M vector code words H:1 in the codebook A4.
Calculate the distance (d(X,C:1)lt=1, .-, M) between the input vector x and the optimal vector that gives the minimum distance. The code number 15 of the code word and the minimum distance at that time are quantized distortion 1
6 and is output to the comparison means 8. Further, the prediction error vector quantization means 7 predicts the current input vector using the quantization result of the past input vector represented by the transmitted code number 21 and the amplitude information quantization result 13 up to the current processing time. A value Xp is obtained, and a prediction error vector Xe between this predicted value Xp and the surface input force vector X is calculated. If the prediction error of the amplitude information is equal to or greater than the threshold value as the discrimination result 14 input from the discrimination means 9, then the prediction error vector codewords (Gili
= u+ t , -, N) and the prediction error vector Xe (d(Xe, C1) li = M+ 1 ,
-, N), and outputs the code number 17 of the optimal prediction error vector code word that gives the minimum distance among them and the minimum distance at that time to the comparison means 8 as the quantization distortion 18.

判別手段9から入力された判別結果14として振幅情報
の予測誤差がしきい値未満である場合には、以下に示す
第1式及び第2式に基き、前記符号帳BS内のN−M個
の予測誤差ベクトル符号語(Cil i=M+ 1、−
、 N)と前記予測誤差ベクトル×eの間の利得付き距
離(dg(Xe、C1)li −M+ 1 、− 、 
N)と利得係数(g(Xe、C1)Ii= M+ 1、
−、 N)を算出し、その中で最小の距離を与える最適
予測誤差ベクトル符号語の符号番号17と、その時の最
小の距離を量子化歪18として比較手段8に出力すると
ともに、その符号語に対する利得係数19を振幅情報量
子化手段IOに出力する。なお、距離関数dとしてユー
クリッド距離を用いる場合には2第1式の方程式は非常
に簡単な式となり、容易に解を得ることができる。
If the prediction error of the amplitude information is less than the threshold value as the discrimination result 14 input from the discrimination means 9, based on the first equation and the second equation shown below, N−M pieces in the codebook BS are determined. prediction error vector code word (Cil i=M+ 1, -
, N) and the prediction error vector ×e with gain (dg(Xe, C1)li −M+ 1 , − ,
N) and gain coefficient (g(Xe, C1)Ii=M+ 1,
-, N), and outputs the code number 17 of the optimal prediction error vector code word that gives the minimum distance and the minimum distance at that time to the comparison means 8 as quantization distortion 18, and outputs the code word A gain coefficient 19 for the amplitude information is outputted to the amplitude information quantization means IO. Incidentally, when the Euclidean distance is used as the distance function d, the equation 2-1 becomes a very simple equation, and the solution can be easily obtained.

dg (Xe、 (:i) = d (Xe、 g *
(:i)  −−−−−−第2式比較手段8は前記ベク
トル量子化手段6と予測誤差ベクトル量子化手段7から
入力された2つの量子化歪16と18を比較し、比較結
果20を振幅情報量量化手段10に出力し、更に、小さ
い量子化歪を与えた符号番号21を予測誤差ベクトル量
子化手段7及び符号番号伝送路11に出力する。振幅情
報量子化手段lOは判別手段9から入力された判別結果
14として振幅情報の予測誤差がしきい値未満であり、
かつ比較手段8から入力された比較結果20が最適予測
誤差ベクトル符号語を選択した場合には、予測誤差ベク
トル量子化手段7より入力された前記利得係数19の量
子化を行い、量子化された情報が利得係数であることを
示す付加情報とともに振幅情報量子化結果13として判
別手段9及び量子化振幅情報伝送路12に出力する。上
記以外の場合には振幅情報量子化手段IOは振幅情報の
量子化を行い、量子化された情報が振幅情報であること
を示す付加情報とともに振幅情報量子化結果13として
判別手段9及び量子化振幅情報伝送路12に出力する。
dg (Xe, (:i) = d (Xe, g *
(:i) ---The second formula comparing means 8 compares the two quantization distortions 16 and 18 inputted from the vector quantizing means 6 and the prediction error vector quantizing means 7, and compares the comparison result 20. is outputted to the amplitude information amount quantization means 10, and furthermore, the code number 21 with small quantization distortion is outputted to the prediction error vector quantization means 7 and the code number transmission line 11. The amplitude information quantization means IO determines that the prediction error of the amplitude information is less than the threshold value as the determination result 14 input from the determination means 9;
If the comparison result 20 inputted from the comparison means 8 selects the optimal prediction error vector code word, the gain coefficient 19 inputted from the prediction error vector quantization means 7 is quantized, and the quantized The information is output to the determination means 9 and the quantized amplitude information transmission line 12 as the amplitude information quantization result 13 together with additional information indicating that the information is a gain coefficient. In cases other than the above, the amplitude information quantization means IO quantizes the amplitude information, and outputs the amplitude information quantization result 13 together with additional information indicating that the quantized information is amplitude information to the determination means 9 and the quantization It is output to the amplitude information transmission line 12.

逆量子化器内の振幅情報逆量子化手段28は、前記量子
化振幅情報伝送路12を介して入力された量子化情報が
振幅情報である時には、それを逆量子化して振幅情報出
力端子30に出力する。入力された量子化情報が利得係
数である時には、過去の量子化振幅情報から現在の振幅
情報の予測値を求めこれを振幅情報出力端子30に出力
するとともに、逆量子化した利得係数を逆予測誤差ベク
トル量子化手段27に出力する。制御手段22は、符号
番号伝送路11を介して入力された符号番号が、符号帳
A24内の符号語を指定する場合には逆ベクトル量子化
手段26にその符号番号を出力し、符号帳B25内の符
号語を指定する場合には逆予測誤差ベクトル量子化手段
27にその符号番号を出力する。
When the quantized information input via the quantized amplitude information transmission line 12 is amplitude information, the amplitude information dequantization means 28 in the dequantizer dequantizes it and sends it to the amplitude information output terminal 30. Output to. When the input quantization information is a gain coefficient, a predicted value of the current amplitude information is obtained from past quantized amplitude information and outputted to the amplitude information output terminal 30, and the dequantized gain coefficient is inversely predicted. It is output to the error vector quantization means 27. When the code number input via the code number transmission line 11 specifies a code word in the codebook A24, the control means 22 outputs the code number to the inverse vector quantization means 26, and outputs the code number to the inverse vector quantization means 26. When specifying a code word within, the code number is output to the inverse prediction error vector quantization means 27.

逆ベクトル量子化手段26は、入力された符号番号が指
定する符号帳A24内のベクトル符号語を読み出し、出
力ベクトル出力端子29に出力する。逆予測誤差ベクト
ル量子化手段27は、入力された符号番号が指定する符
号帳B25内の予測誤差ベクトル符号語を読み出すとと
もに、過去の入力ベクトルの量子化結果を用いて現在の
入力ベクトルの予測値を求める。そして、振幅情報逆量
子化手段28より利得係数の入力がない時には、前記予
測誤差ベクトルに符号語前記入力ベクトルの予測値を加
えた結果を出力ベクトル出力端子29に出力する。振幅
情報逆量子化手段28より利得係数が入力された時には
、前記予測誤差ベクトル符号語を利得係数倍した値に前
記入力ベクトルの予測値を加えた結果を出力ベクトル出
力端子29に出力する。
The inverse vector quantization means 26 reads the vector code word in the codebook A 24 specified by the input code number, and outputs it to the output vector output terminal 29. The inverse prediction error vector quantization means 27 reads out the prediction error vector code word in the codebook B25 specified by the input code number, and uses the quantization result of the past input vector to calculate the predicted value of the current input vector. seek. When no gain coefficient is input from the amplitude information inverse quantization means 28, the result of adding the predicted value of the code word input vector to the prediction error vector is output to the output vector output terminal 29. When a gain coefficient is input from the amplitude information inverse quantization means 28, the result obtained by adding the predicted value of the input vector to the value obtained by multiplying the predicted error vector code word by the gain coefficient is outputted to the output vector output terminal 29.

上記実施例においては、振幅情報の量子化が不要と判断
した時に利得係数を量子化して逆量子化器に出力する例
を示したが、振幅情報等の入力ベクトルの補助情報がな
い場合には、上記実施例で2.9,10,12,13,
14,19,20,28.30を取り去った構成となる
。また、常時利得係数を量子化して用いる構成も可能で
ある。従来のベクトル量子化手段と予測誤差ベクトル量
子化手段に加えて、さらに別の量子化手段として例えば
予測条件のことなる予測誤差ベクトル量子化手段等を備
えるとともに、新たに加える量子化手段に応じた符号語
を符号帳内に備えるように構成することで、さらに平均
量子化fを改善することもできる。
In the above embodiment, an example was shown in which the gain coefficient is quantized and output to the inverse quantizer when it is determined that quantization of amplitude information is unnecessary. However, when there is no auxiliary information of the input vector such as amplitude information , in the above example 2.9, 10, 12, 13,
The configuration is such that 14, 19, 20, 28, and 30 are removed. Further, a configuration in which the gain coefficient is always quantized and used is also possible. In addition to the conventional vector quantization means and prediction error vector quantization means, it is equipped with another quantization means such as prediction error vector quantization means with different prediction conditions, and also includes a prediction error vector quantization means with different prediction conditions. By configuring the codeword to be included in the codebook, the average quantization f can be further improved.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、従来のベクトル量子
化手段と予測ベクトル量子化手段の選択が入力ベクトル
に応じて自動的に行なわれ、様々な入力ベクトル系列に
対して平均量子化歪の小さい量子化器・逆量子化器が実
現できる。また、ある程度入力ベクトル系列の特性が既
知である場合には、ベクトル符号語数Mと予測誤差ベク
トル符号語数N−Mの比率を最適に選ぶことにより、最
適な量子化器・逆量子化器が実現できる構成となってい
る。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the selection of the conventional vector quantization means and the predicted vector quantization means is automatically performed according to the input vector, and A quantizer/inverse quantizer with small average quantization distortion can be realized. In addition, if the characteristics of the input vector sequence are known to some extent, an optimal quantizer/inverse quantizer can be realized by optimally selecting the ratio of the number of vector code words M to the number of prediction error vector code words N-M. It is configured so that it can be done.

補助情報を同時に量子化を行う場合、本発明によれば補
助情報の量子化が不要と見なせる時には、余った情報量
を入力ベクトルの量子化に用いることが可能となり、量
子化器全体としての量子化特性がさらに改善できる。
When quantizing auxiliary information at the same time, according to the present invention, when quantization of the auxiliary information is deemed unnecessary, it is possible to use the surplus information for quantizing the input vector, and the quantization of the entire quantizer properties can be further improved.

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

第1図は本発明の一実施例における量子化器を示すブロ
ック図、第2図はその実施例における逆量子化器を示す
ブロック図、第3図は従来の量子化器を示すブロック図
、第4図は従来の逆量子化器を示すブロック図である。 図において、1は入力ベクトル入力端子、2は振幅情報
入力端子、3及び23は符号帳、4及び24は符号帳A
、5及び25は符号帳B、6はベクトル量子化手段、7
は予測誤差ベクトル量子化手段、8は比較手段、9は判
別手段、lOは振幅情報量子化手段、11は符号番号伝
送路、12は量子化振幅情報伝送路、13は振幅情報量
子化結果、14は判別結果、15.17及び21は符号
番号、16及び18は量子化歪、19は利得係数、20
は比較結果、22は制御手段、26は逆ベクトル量子化
手段、27は逆予測誤差ベクトル量子化手段、28は振
幅情報逆量子化手段、29は出力ベクトル出力端子、3
0は振幅情報出力端子である。 代理人  大  岩  増  雄 第2図 第1図 第3図 第4図
FIG. 1 is a block diagram showing a quantizer in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an inverse quantizer in the embodiment, and FIG. 3 is a block diagram showing a conventional quantizer. FIG. 4 is a block diagram showing a conventional inverse quantizer. In the figure, 1 is an input vector input terminal, 2 is an amplitude information input terminal, 3 and 23 are codebooks, and 4 and 24 are codebook A.
, 5 and 25 are codebook B, 6 is vector quantization means, 7
is a prediction error vector quantization means, 8 is a comparison means, 9 is a discrimination means, IO is an amplitude information quantization means, 11 is a code number transmission path, 12 is a quantized amplitude information transmission path, 13 is an amplitude information quantization result, 14 is the discrimination result, 15.17 and 21 are code numbers, 16 and 18 are quantization distortions, 19 is gain coefficient, 20
is a comparison result, 22 is a control means, 26 is an inverse vector quantization means, 27 is an inverse prediction error vector quantization means, 28 is an amplitude information inverse quantization means, 29 is an output vector output terminal, 3
0 is an amplitude information output terminal. Agent Masuo Oiwa Figure 2 Figure 1 Figure 3 Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、有限N個の符号語から成る符号帳を用いて情報量圧
縮を行う量子化器・逆量子化器において、 前記量子化器は、Nより小なる正整数M個のベクトル符
号語と、N−M個の予測誤差ベクトル符号語で構成され
る符号帳と、前記M個のベクトル符号語中から量子化対
象である現在の入力ベクトルに最も近い最適ベクトル符
号語を選出しその量子化歪を算出するベクトル量子化手
段と、過去の入力ベクトル量子化結果から算出した入力
ベクトルの予測値と前記現在の入力ベクトルとの予測誤
差ベクトルを求め前記N−M個の予測誤差ベクトル符号
語中から前記予測誤差ベクトルに最も近い最適予測誤差
ベクトル符号語を選出しその量子化歪を算出する予測誤
差ベクトル量子化手段と、選出された前記最適ベクトル
符号語と前記最適予測誤差ベクトル符号語の内でより小
さな量子化歪を与える符号語を選択しその符号番号を出
力する比較手段を有し、前記逆量子化器は、前記量子化
器内と同じ符号帳と、前記量子化器から入力された符号
番号が前記M個のベクトル符号語中の1符号語を指定す
る場合にそのベクトル符号語を出力する逆ベクトル量子
化手段と、前記量子化器から入力された符号番号が前記
N−M個の予測誤差ベクトル符号語中の1符号語を指定
する場合にその予測誤差ベクトル符号語を入力ベクトル
の予測値に加えた結果を出力する逆予測誤差ベクトル量
子化手段と、前期符号番号に基き前記ベクトル量子化手
段と前記逆予測誤差ベクトル量子化手段の切換えを行う
制御手段とを有することを特徴とする量子化器・逆量子
化器。 2、入力ベクトル及び入力ベクトルに関する補助情報の
情報量圧縮を同時に行う量子化器・逆量子化器において
、 前期量子化器は、請求項1と同じ構成に加えて、補助情
報の量子化を行う補助情報量子化手段と、過去の補助情
報量子化結果を用いて現在の補助情報の予測値を算出し
、入力された現在の補助情報に対する前記予測値の予測
誤差と予め与えたしきい値を比較する判別手段を有し、
前記量子化器内の予測誤差ベクトル量子化手段は、前記
判別手段が予測誤差がしきい値以上であると判別した場
合には請求項1と同じく最適予測誤差ベクトル符号語を
求め、前記判別手段が予測誤差がしきい値に比べ小さい
と判別した場合には予測誤差ベクトル符号語を任意の利
得係数倍した結果と前記量子化器内で求められる予測誤
差ベクトルの間の量子化歪が最小になる最適予測誤差ベ
クトル符号語と利得係数を求め、前記補助情報量子化手
段は、前記判別手段が予測誤差がしきい値に比べ小さい
と判別し、更に前記量子化器内の比較手段が最適予測誤
差ベクトル符号語を選択した場合には補助情報は量子化
せず前記利得係数を量子化して前記逆量子化器に出力し
、前記逆量子化器は、請求項1と同じ構成に加えて、補
助情報が入力された場合に補助情報の逆量子化を行い、
補助情報の代わりに利得係数が入力された場合に利得係
数を逆量子化して逆予測誤差ベクトル量子化手段に出力
し補助情報の予測値を算出して出力を行う補助情報逆量
子化手段を有し、前記逆量子化器内の逆予測誤差ベクト
ル量子化器は、入力された符号番号が前記N−M個の予
測誤差ベクトル符号語中の1符号語を指定し、かつ利得
係数が入力された場合に、前記指定された予測誤差ベク
トル符号語の利得係数倍した値を入力ベクトルの予測値
に加えた結果を出力するように構成したことを特徴とす
る量子化器・逆量子化器。
[Claims] 1. In a quantizer/inverse quantizer that performs information compression using a codebook consisting of a finite N codewords, the quantizer has M positive integers smaller than N. , a codebook consisting of N-M prediction error vector codewords, and an optimal vector codeword closest to the current input vector to be quantized from among the M vector codewords. a vector quantization means for calculating the quantization distortion of the selected input vector; and a vector quantization means for calculating the quantization distortion of the selected input vector; prediction error vector quantization means for selecting an optimal prediction error vector codeword closest to the prediction error vector from error vector codewords and calculating its quantization distortion; and the selected optimal vector codeword and the optimal prediction error. The inverse quantizer has a comparison means for selecting a codeword giving a smaller quantization distortion among the vector codewords and outputting its code number, and the inverse quantizer uses the same codebook as in the quantizer and the quantizer. an inverse vector quantization means for outputting a vector code word when the code number input from the quantizer specifies one code word among the M vector code words; and a code number input from the quantizer. inverse prediction error vector quantization means for outputting a result of adding the prediction error vector codeword to the predicted value of the input vector when specifies one codeword among the N-M prediction error vector codewords; A quantizer/inverse quantizer comprising: a control means for switching between the vector quantization means and the inverse prediction error vector quantization means based on a previous code number. 2. In a quantizer/inverse quantizer that simultaneously compresses the amount of information of an input vector and auxiliary information related to the input vector, the first quantizer has the same configuration as in claim 1, and also quantizes auxiliary information. A predicted value of the current auxiliary information is calculated using the auxiliary information quantization means and past auxiliary information quantization results, and a prediction error of the predicted value for the input current auxiliary information and a predetermined threshold value are calculated. It has a discrimination means for comparison,
The prediction error vector quantization means in the quantizer calculates an optimal prediction error vector code word when the determination means determines that the prediction error is equal to or greater than the threshold value, and the determination means If the prediction error is determined to be smaller than the threshold value, the quantization distortion between the result of multiplying the prediction error vector code word by an arbitrary gain coefficient and the prediction error vector obtained in the quantizer is minimized. The auxiliary information quantization means determines that the prediction error is smaller than the threshold, and the comparison means in the quantizer determines the optimal prediction error vector code word and gain coefficient. When an error vector code word is selected, the auxiliary information is not quantized, but the gain coefficient is quantized and output to the inverse quantizer, and the inverse quantizer has the same configuration as in claim 1, and in addition, Performs inverse quantization of the auxiliary information when the auxiliary information is input,
When a gain coefficient is input instead of the auxiliary information, the auxiliary information inverse quantization means dequantizes the gain coefficient and outputs it to the inverse prediction error vector quantization means to calculate and output the predicted value of the auxiliary information. The inverse prediction error vector quantizer in the inverse quantizer is configured such that the input code number specifies one code word among the N-M prediction error vector code words, and the gain coefficient is input. quantizer/inverse quantizer, characterized in that the quantizer/inverse quantizer is configured to output a result obtained by adding a value multiplied by a gain coefficient of the specified prediction error vector code word to the predicted value of the input vector when
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5757306A (en) * 1994-08-22 1998-05-26 Nec Corporation Vector quantization with a control circuit for input and predicted vector quantization

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