JP2002176361A

JP2002176361A - 量子化方法および量子化装置

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Publication number: JP2002176361A
Application number: JP2000371132A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fukuchi; 弘行福地
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ディジタルオーディオ信号等のディジタル信
号の量子化処理の高速化、効率化を実現する。【解決手段】正規化係数決定回路１０は、係数テーブ
ル５に加えて、検索順番が発生頻度の順に記憶されてい
る範囲テーブル４も参照して、入力信号に適した正規化
係数を決定する。正規化係数を決定するために、入力信
号の絶対値が属する区間が検索される。範囲テーブル４
には、入力信号の絶対値の発生頻度にしたがって検索順
番が記憶されている。この検索順番で検索を行なうこと
によって正規化処理を高速化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばオーディ
オや画像などのディジタル信号の圧縮符号化に好適な量
子化方法および量子化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルオーディオ信号やディジタル
画像信号などを圧縮符号化する際に、情報量削減の目的
で量子化処理が行われる。量子化処理とは、入力のディ
ジタル信号がＮビットで表現されているときにＭビット
で表現しなおす処理のことである。ただし、Ｍ、Ｎは正
の整数で、Ｎ＞Ｍである。Ｎ−Ｍビット分だけ情報量を
削減することが出来る。量子化処理の一例としては、Ｎ
ビットで表現された入力信号のＭＳＢ（Most Significa
nt Bit）側からＭビットだけを取り出す方法が挙げられ
る。

【０００３】量子化処理の際には、入力信号をまず正規
化処理した後で量子化を行うことが一般的になってい
る。正規化処理とは、入力信号の絶対値より大きな係数
で入力信号を除算する処理のことをいう。正規化処理に
より、入力信号のレベルを大きくして少ないビット数で
効率良く量子化を行うことが可能となる。なお、実際の
処理では、除算の代わりに正規化係数の逆数が乗算され
ることが多い。正規化を伴う量子化処理は広く一般に使
われているが、この処理を採用しているオーディオ符号
化方式の一例としては、ＭＰＥＧ(Moving Picture Expe
rts Group)オーディオと呼ばれる国際標準規格ＩＳＯ(I
nternational Organization for Standardization)／Ｉ
ＥＣ(International Electrotechnical Commission)１
１１７２−３を挙げることが出来る。

【０００４】図４に、従来の量子化処理装置の概略構成
例を示す。入力ディジタル信号は、入力信号用端子１１
を介して正規化係数決定回路１と乗算回路２に入力され
る。正規化係数決定回路１は、係数テーブル５の値を参
照しながら入力信号に適した正規化係数を決定し、どの
正規化係数が選択されたかを示す選択情報を係数逆数テ
ーブル６に出力する。選択された正規化係数の逆数と入
力信号が乗算回路２において乗算され、正規化が行われ
る。正規化された結果は量子化回路３に送られて量子化
が施された後、出力信号用端子１２を介して出力され
る。正規化係数選択情報は、逆量子化を行う際にどのよ
うな正規化が行われているかを知る必要があるため、付
加情報として正規化係数選択情報用端子１３を介して出
力される。

【０００５】量子化処理の部分だけを見ると、正規化係
数として入力された信号値そのものを使った場合に最も
効率良く量子化が行える。しかし、逆量子化の際に必要
となる正規化係数選択情報の情報量も増大してオーバー
ヘッドが大きくなり、全体のシステムとして効率が悪く
なってしまう。このため通常は、正規化係数としては、
あらかじめ決められた限られた数の正規化係数のテーブ
ルが準備され、使用される。なお、入力信号の値が０の
時は正規化を行う必要はない。

【０００６】図５に、入力信号と正規化係数との関係の
一例を示す。入力信号の取りうる値の範囲を区間１、区
間２、．．．区間ＮまでＮ分割し、区間Ｉの上方の境界
値を正規化係数ＮＯＲＭ[I]とする。ただし、ＮＯＲＭ
[0]＝０とする。入力信号（ある１サンプル）の絶対値
Ｘと各正規化係数の値とを比較し、ＮＯＲＭ[M-1]＜Ｘ
≦ＮＯＲＭ[M]となるような正規化係数ＮＯＲＭ[M]を選
択すると、この係数が求める正規化係数となる。別の見
方をすると、入力信号の絶対値が分割された区間のどれ
に属しているかを調べて、その区間の上方の境界値を選
択することになる。

【０００７】図６は、従来の量子化装置の正規化係数決
定回路１の処理のフローチャートを示す。まず、入力信
号の絶対値Ｘが０であるか否かをステップＳ１で調べ
る。Ｘ＝０であれば、ステップＳ２において、検索の順
序を示す変数ＩをＩ＝０とし、ステップＳ６にて正規化
係数を０として処理が完了する。また、入力信号の絶対
値ＸがステップＳ１にて０ではないと判定された場合に
は、ステップＳ３でＩ＝１と初期化して、条件ＮＯＲＭ
[I-1]＜Ｘ≦ＮＯＲＭ[I]を、ステップＳ４にて判定す
る。ステップＳ４の判定が否定であれば、ステップＳ５
にてＩ＝Ｉ＋１とし、繰り返しステップＳ４にて条件Ｎ
ＯＲＭ[I-1]＜Ｘ≦ＮＯＲＭ[I]を判定する。ステップＳ
４の判定が肯定ならば、ステップＳ６にて、正規化係数
をＮＯＲＭ[I]に決定して処理を完了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の正規化係数決定回路１では、入力信号の絶対値Ｘがど
の範囲にあるかを調べる際に、常に区間１から順に調べ
ていく。このため、もしも入力信号の絶対値の発生確率
に統計的な偏りがあって、ある特定の区間が多く選択さ
れるような場合には、正規化係数検索のためのループを
多数回繰り返す必要が出てくる。正規化係数（あるいは
分割された区間）の数が多くなると、検索にかかる処理
時間も増大してしまうという問題があった。

【０００９】したがって、この発明の目的は、量子化の
際に行う正規化処理の高速化、効率化を実現するための
量子化方法および量子化装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、ディジタル信号を量子化す
る量子化方法において、正規化処理に用いる正規化係数
を求める際に、ディジタル信号のとりうる範囲を複数の
区間に分割し、ディジタル信号のレベルが属する区間を
検索し、検索された区間に応じて正規化係数を求めるよ
うになし、ディジタル信号の発生頻度に応じた順番で正
規化係数を検索することを特徴とする量子化方法であ
る。

【００１１】また、請求項４の発明は、ディジタル信号
を量子化する量子化装置において、正規化処理に用いる
正規化係数を求める正規化係数決定手段を有し、正規化
係数決定手段は、ディジタル信号のとりうる範囲を複数
の区間に分割し、ディジタル信号のレベルが属する区間
を検索し、検索された区間に応じて正規化係数を求める
ようになし、ディジタル信号の発生頻度に応じた順番で
正規化係数を検索することを特徴とする量子化装置であ
る。

【００１２】この発明では、正規化に用いる正規化係数
を求める時に、ディジタル信号の発生頻度に応じた順番
で、検索動作を行なうので、正規化係数を決定する処理
を短時間で行なうことが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。図１に、この発明の
一実施形態の概略構成例を示す。入力ディジタル信号
は、入力信号用端子１１を介して正規化係数決定回路１
０と乗算回路２に入力される。正規化係数決定回路１０
は、範囲テーブル４と係数テーブル５の値とを参照しな
がら入力信号に適した正規化係数を決定し、どの正規化
係数が選択されたかを示す選択情報を係数逆数テーブル
６に出力する。これらのテーブル４，５，６は、メモリ
に格納されている。

【００１４】選択された正規化係数の逆数と入力信号が
乗算回路２において乗算され、正規化が行われる。正規
化された結果は量子化回路３に送られて量子化が施され
た後、出力信号用端子１２を介して出力される。正規化
係数選択情報は、逆量子化を行う際にどのような正規化
が行われているかを知る必要があるため、付加情報とし
て正規化係数選択情報用端子１３を介して出力される。

【００１５】図２は、この発明の一実施形態における正
規化係数決定回路１０の制御のフローチャートを示す。
まず、入力信号の絶対値Ｘが０であるか否かをステップ
Ｓ１１で調べる。Ｘ＝０であれば、ステップＳ１２にお
いて、検索の順序を示す変数ＩをＩ＝０とし、ステップ
Ｓ１６にて正規化係数を０として処理が完了する。

【００１６】また、入力信号の絶対値ＸがステップＳ１
１にて０ではないと判定された場合には、ステップＳ１
３でＩ＝１、Ｊ＝ＩＮＤＥＸ[I]と初期化する。ここ
で、ＩＮＤＥＸ[I]が検索順番情報であり、Ｉ＝１とし
た時には、Ｊが最初に調べられる区間番号である。そし
て、条件ＮＯＲＭ[J-1]＜Ｘ≦ＮＯＲＭ[J]か否かをステ
ップＳ１４にて判定する。

【００１７】ステップＳ１４の判定が否定であれば、ス
テップＳ１５にてＩ＝Ｉ＋１、Ｊ＝ＩＮＤＥＸ[I]と
し、繰り返しステップＳ１４にて条件ＮＯＲＭ[J-1]＜
Ｘ≦ＮＯＲＭ[J]を判定する。ステップＳ１４の判定が
肯定ならば、ステップＳ１６にて、正規化係数をＮＯＲ
Ｍ[J]に決定して処理を完了する。

【００１８】範囲テーブル４には、検索順番情報ＩＮＤ
ＥＸ[I]と区間番号Ｊとの対応関係が記述されている。
すなわち、各区間の検索順番が発生頻度の順となるよう
に範囲テーブル４が構成されている。入力信号の絶対値
Ｘがどの区間に属しているかを検索する際には、検索順
番情報ＩＮＤＥＸ[I]の示す順番にしたがって、正規化
係数決定回路１０において検索が進められる。

【００１９】図３に、入力信号の絶対値Ｘの発生頻度の
一例を示す。この例の場合、発生頻度に偏りがあるが、
範囲テーブル４に発生頻度の多い順にＩＮＤＥＸ[I]を
記憶しておくことで、検索処理を高速に実行することが
出来る。範囲テーブル４を作成するのに、予め入力信号
の所定の単位（例えばオーディオ信号の１曲分、ＣＤ等
のアルバム１枚分）の発生頻度を調べるようになされ
る。

【００２０】この発明では、量子化しようとする入力信
号そのものの発生頻度を調べることに限定されるもので
はない。すなわち、音楽の種類、画像の種類等の信号の
性質に応じた発生頻度の統計的データを予め得ておき、
信号の性質に応じて異なる複数の範囲テーブルを持つよ
うにしても良い。それによって、入力信号の発生頻度を
調べる処理が不要となり、また、発生頻度の異なる様々
な性質の信号にも効率良く対応することが可能となる。

【００２１】この発明は、上述したこの発明の一実施形
態等に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱
しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、正規化処理に用いる正規化係数を求める際に、入力
信号の絶対値の発生確率が高い順に検索を行うため、処
理の高速化を実現することが出来る。また、範囲テーブ
ルを複数持つようにすれば、発生頻度の異なる複数の信
号にも効率良く対応することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態である量子化装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】この発明の一実施形態の正規化係数決定回路の
処理を示すフローチャートである。

【図３】入力ディジタル信号の絶対値の発生頻度の一例
を示す略線図である。

【図４】従来の量子化装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】入力信号と正規化係数の関係を示す図である。

【図６】従来の量子化装置の正規化係数決定回路の処理
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

２・・・乗算回路、３・・・量子化回路、４・・・範囲
テーブル、５・・・係数テーブル、６・・・係数逆数テ
ーブル、１０・・・正規化係数決定回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル信号を量子化する量子化方法
において、正規化処理に用いる正規化係数を求める際に、ディジタル信号のとりうる範囲を複数の区間に分割し、
ディジタル信号のレベルが属する上記区間を検索し、検
索された上記区間に応じて正規化係数を求めるようにな
し、上記ディジタル信号の発生頻度に応じた順番で上記正規
化係数を検索することを特徴とする量子化方法。
【請求項２】請求項１において、予めディジタル信号の発生頻度を調べることを特徴とす
る量子化方法。
【請求項３】請求項１において、予め異なる性質のディジタル信号の発生頻度を統計的に
調べ、上記性質毎に上記順番を規定することを特徴とす
る量子化方法。
【請求項４】ディジタル信号を量子化する量子化装置
において、正規化処理に用いる正規化係数を求める正規化係数決定
手段を有し、上記正規化係数決定手段は、ディジタル信号のとりうる
範囲を複数の区間に分割し、ディジタル信号のレベルが
属する上記区間を検索し、検索された上記区間に応じて
正規化係数を求めるようになし、上記ディジタル信号の発生頻度に応じた順番で上記正規
化係数を検索することを特徴とする量子化装置。
【請求項５】請求項４において、予めディジタル信号の発生頻度を調べることを特徴とす
る量子化装置。
【請求項６】請求項４において、予め異なる性質のディジタル信号の発生頻度を統計的に
調べ、上記性質毎に上記順番を規定することを特徴とす
る量子化装置。