JP2006295829A - 量子化装置、量子化プログラム、及び信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させる。
【解決手段】 画像又は音声信号を複数のサンプル毎にブロック化して得られる入力ベクトルを量子化する量子化装置において、予め設定された複数のベクトルパターンからなるコードブックと、前記入力ベクトルと前記コードブックのベクトルパターンの距離を計算するための重み係数を設定する重み係数設定手段と、前記重み係数設定手段により設定された重み係数により、前記コードブックを探索して対応するベクトルパターンを取得するベクトル量子化手段とを有し、前記重み係数設定手段は、前記サンプルに予め設定された境界からの距離に基づいて重み係数を設定することにより、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、量子化装置、量子化プログラム、及び信号処理装置に係り、特にブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させるための量子化装置、量子化プログラム、及び信号処理装置に関する。

従来より、映像（画像）あるいは音声信号の伝送、蓄積等を行うための高能率符号化技術が各種提案されてきているが、その高能率な帯域圧縮符号化手法の１つとしてベクトル量子化（ＶＱ：Ｖｅｃｔｏｒ Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）がある（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。

ベクトル量子化は、複数サンプルで構成される入力ベクトルに対し、コードブックと呼ばれる複数のベクトルパターン（コードベクトル）を送信側（量子化側）と受信側（逆量子化側）とで用意しておき、そのコードブック中の候補ベクトルから歪の最も小さいものを選択して符号化する手法である。また、複数サンプルをまとめて量子化することによって、映像あるいは音声信号を効率的に符号化することができる。

また、ブロックサイズに相当するベクトルの次数を十分大きくしていくと、理論的に符号化性能がレート歪み限界と呼ばれる情報圧縮限界に限りなく近づくことが知られている。
Ａｌｌｅｎ Ｇｅｒｓｈｏ，Ｒｏｂｅｒｔ Ｍ．Ｇｒａｙ・古井貞煕，田崎三郎，小寺博，渡辺裕共訳、「ベクトル量子化と情報圧縮」、コロナ社、１９９８． Ｋ．Ｒ．Ｒａｏ／Ｐ．Ｙｉｐ共著・安田浩，藤原洋共訳、「画像符号化技術−ＤＣＴとその国際標準−」、オーム社、１９９２．

しかしながら、ベクトル量子化では低ビットレートの場合、ブロック境界において顕著なブロック歪が生じるため、品質劣化の主な要因となっている。ここで、ブロック歪を低減する技術として、動画用エンコーダにおける予測ループフィルターや、デコーダ出力におけるデブロッキングフィルターがあるが、何れも低域通過フィルターの適用により画像をぼかしてしまう欠点がある。

また、音声信号等では、ブロック歪を低減するために、境界部でオーバーラップさせて符号化を行う例があるが、符号化すべきサンプル数が増加するため、符号化効率の低下を招くという欠点がある。

本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させるための量子化装置、量子化プログラム、及び信号処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

請求項１に記載された発明は、画像又は音声信号を複数のサンプル毎にブロック化して得られる入力ベクトルを量子化する量子化装置において、予め設定された複数のベクトルパターンからなるコードブックと、前記入力ベクトルと前記コードブックのベクトルパターンの距離を計算するための重み係数を設定する重み係数設定手段と、前記重み係数設定手段により設定された重み係数により、前記コードブックを探索して対応するベクトルパターンを取得するベクトル量子化手段とを有し、前記重み係数設定手段は、前記サンプルに予め設定された境界からの距離に基づいて重み係数を設定することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。具体的には、コードブックのレベル数を限定する等、ベクトル量子化において低ビットレートに対応する場合に顕著となるブロック歪の低減を図ることができる。特に、次元数の大きなベクトル量子化で有効であり、大きなサイズの候補ベクトルを効果的に使用できるため、符号化効率の向上を図ることができる。

請求項２に記載された発明は、前記重み係数設定手段は、所定のデータ又は所定のブロック領域の中心からの距離に対応する予め設定される増減量を重み係数として設定することを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、ベクトル量子化のコードブック生成及び探索時に、各データ又はブロック領域の境界部に近いサンプルの重み付けを相対的に大きくして歪測度を評価することができる。これにより、境界部での精度を高めてブロック歪を低減することができる。

請求項３に記載された発明は、前記入力ベクトルを平均値分離し、正規化を行う平均値分離正規化手段を有し、前記重み係数設定手段は、前記平均値分離正規化手段から得られる平均値、標準偏差値、及び振幅のうち少なくとも１つを用いて、重み係数の設定を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、より高精度に重み係数を設定することができる。これにより、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。

請求項４に記載された発明は、前記コードブックは、前記重み係数設定手段により設定される重み付けされた値に基づいて、生成されることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、重み付けしてブロック境界の周辺部の精度を高めて生成したコードブックを用いることにより、ブロック歪を低減して低ビットレートでも品質を向上させることができる。

請求項５に記載された発明は、画像又は音声信号を複数のサンプル毎にブロック化して得られる入力ベクトルを量子化する量子化処理をコンピュータに実行させるための量子化プログラムにおいて、予め設定された複数のベクトルパターンからなるコードブックと、前記入力ベクトルと前記コードブックのベクトルパターンの距離を計算するための重み係数を予め設定された境界からの距離に基づいて設定する重み係数設定処理と、前記重み係数設定処理により設定された重み係数により、前記コードブックを探索して対応するベクトルパターンを取得するベクトル量子化処理とをコンピュータに実行させる。

請求項５記載の発明によれば、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。また、実行プログラムをコンピュータにインストールすることにより、容易に本発明に係る量子化処理を実現することができる。

請求項６に記載された発明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された量子化装置を具備した信号処理装置である。

請求項６記載の発明によれば、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。

本発明によれば、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。

以下に、上記のような特徴を有する本発明における量子化装置、量子化プログラム、及び信号処理装置を好適に実施した形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に示す実施例については、本発明に係る量子化装置を用いた信号処理装置について説明するが、本発明における量子化装置の適用範囲はこの限りではない。

＜第１の実施例＞
図１は、第１の実施例における信号処理装置の概略構成の一例を示す図である。図１に示す信号処理装置１０は、量子化装置１１と、逆量子化装置１２とを有するよう構成されている。また、量子化装置１１は、ベクトル量子化手段２１と、重み係数設定手段２２、コードブック２３とを有するよう構成されている。また、逆量子化装置１２は、ベクトル逆量子化手段２４と、コードブック２５とを有するよう構成されている。ここで、コードブック２３及びコードブック２５は、予め同一のベクトルパターン（Ｃ＝｛ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｎ｝）が蓄積されている。

まず、量子化装置１１は、映像（画像）又は音声信号が予め設定されたサンプルに分割された入力ベクトルｘを、ベクトル量子化手段２１にて入力する。ベクトル入力手段２１は、重み係数設定手段２２により設定される重み係数を用いた歪測度に基づいて、コードブック２３に予め蓄積されている複数のベクトルパターン（コードブックＣ）を探索して、入力ベクトルｘに最も近いベクトルパターンｙｉ（インデックスｉ）を選択（取得）する。

つまり、重み係数設定手段２２は、コードブックを探索する際に、入力ベクトルｘとコードブックのベクトルパターンの距離（適合度）を計算するときに用いる重み係数を設定する。なお、重み係数の設定手法については後述する。

また、ベクトル量子化手段２１は、そのベクトルパターンに対応するインデックスｉを出力する。インデックスｉは、実際の映像や音声信号よりもデータ量が少なくなるため、伝送効率の向上や蓄積するときにはデータ量の削減等の効果を有する。

なお、図１では、説明を簡略化するため、量子化装置１１は、インデックスｉを直接逆量子化装置１２に出力するものとするが、例えば、量子化装置１１から逆量子化装置１２までの経路上でインターネットやＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に代表される通信ネットワークを介して伝送されたり、量子化装置１１又は逆量子化装置１２の何れかにハードディスク等に代表される記録手段を設け、インデックスｉを一旦蓄積し、逆量子化を行う際に記録手段から読み出すようにしてもよい。

一方、逆量子化装置１２は、インデックスｉをベクトル逆量子化手段２４にて入力する。ベクトル逆量子化手段２４は、予め設定されているコードブック２５を参照してインデックスｉに対応するブロック領域のベクトルを取得する。また、ベクトル逆量子化手段２４は、取得したベクトルを出力ベクトルｙとして出力する。この出力ベクトルｙにより元の映像（画像）又は音声信号が得られる。

＜第１の実施例：重み係数の設定＞
ここで、重み係数設定手段２２における重み係数の設定について説明する。重み係数の設定は、入力されるサンプルにおける予め設定されたデータ境界又はブロック境界からの距離に応じて、歪測度の重み係数ｗｋを変えて設定を行う。

特に、所定のデータ又は所定のブロック領域の中心からの距離に基づいて予め設定される増分量を重み係数ｗｋとして設定することで、ブロック境界部でのブロック歪を防止することができる。

ここで、距離に対する入力ベクトルｘと、コードブックのそれぞれのパターンｙｉとの関係ｄ（ｘ，ｙｉ）は、サンプル数をｋとすると以下に示す（１）式あるいは（２）式で表される。

つまり、ベクトル量子化手段２１は、（１）式で示す差分二乗和、あるいは（２）式に示す差分絶対和を歪測度としてコードブックの探索を行う。

ここで、図２は、重み係数の設定の一例を示す図である。例えば、図２（ａ）に示すように、重み係数設定手段２２は、入力されるサンプルのデータが、例えば音声信号等のように１次元データである場合には、まずデータの中心の所定位置のデータの重み係数ｗｋを１．０とする。なお、１．０は、重み係数を付加していないことを示す。次に、中心のデータから所定の間隔毎に除々に増分値を上げ、歪測度の重み係数ｗｋを１．２，１．４，・・・と設定する。

また、図２（ｂ）に示すように入力されるサンプルのデータが、例えば映像信号（画像信号）等のように２次元ブロックである場合には、そのデータ領域の中心の重み係数ｗｋを１．０とし、中心からの距離が周囲方向に離れていくにしたがって所定の間隔毎に除々に増分値を上げ、歪測度の重み係数ｗｋを１．２，１．４，・・・と設定する。

これにより、データ境界又はブロック境界からの距離に応じて歪測度の重み係数を変えて設定することができる。なお、図２に示す重み係数ｗｋの設定は一例であり、例えば重みを与える中心位置からの距離の範囲や重み係数の値はこれに限定されるものではない。具体的には、例えば動画符号化において、空間−時間の３次元データに対しても同じように適用することができる。また、増分に限定されず、例えば、中心位置から所定の距離が離れる毎に０．８，０．６，・・・と重み係数が減少するように設定してもよい。

上述した第１の実施例により、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。具体的には、コードブックのレベル数を限定する等、ベクトル量子化において低ビットレートに対応する場合に顕著となるブロック歪の低減を図ることができる。特に、次元数の大きなベクトル量子化で有効であり、大きなサイズの候補ベクトルを効果的に使用できるため、符号化効率の向上を図ることができる。

＜第２の実施例＞
次に、第２の実施例について、図を用いて説明する。図３は、第２の実施例における信号処理装置の概略構成の一例を示す図である。図２に示す信号処理装置３０は、量子化装置３１と、逆量子化装置３２とを有するよう構成されている。また、量子化装置３１は、平均値分離正規化手段４１と、スカラー量子化手段４２と、ベクトル量子化手段４３と、重み係数設定手段４４と、コードブック４５とを有するよう構成されている。また、逆量子化装置３２は、スカラー逆量子化手段４６と、ベクトル逆量子化手段４７と、平均値加算逆正規化手段４８と、コードブック４９とを有するよう構成されている。ここで、コードブック４４及びコードブック４９は、予め同一のベクトルパターン（Ｃ＝｛ｙ_１，ｙ_２，・・・，ｙ_Ｎ｝）が蓄積されている。

第２の実施例では、入力ベクトルｘを平均値分離し、標準偏差や振幅等により正規化した後にベクトル量子化を行う例である。つまり、ブロック平均値、標準偏差値、及び振幅のうち少なくとも１つの値に応じて重み係数を変え、その重み係数を用いた歪測度に基づいて入力ベクトルに最も近いコードブックを探索する。

これにより、入力ベクトルのデータの内容に対応した重み係数を設定できるため、より高精度に重み係数を設定することができる。なお、平均値分離正規化を用いたベクトル量子化の場合、例えば入力ベクトルｘを平均値０、標準偏差１に正規化してスカラーとベクトルとに分解して量子化を行う。

まず、量子化装置３１は、映像（画像）又は音声信号が予め設定されたサンプルに分割された入力ベクトルｘを平均値分離正規化手段４１にて入力する。平均値分離正規化手段４１は、上述した入力ベクトルｘを平均値分離し、正規化を行う。ここで、正規化する値σは、以下に示す（３）式、（４）式の標準偏差を用いることができる。

ここで、Ｋは次元数を示し、ｋはサンプル数を示し、μは平均値を示している。

また、以下に示すように、正規化する値をσとして、標準偏差の他にも、例えば（５）式に示すように振幅を用いることもできる。

次に、平均値分離正規化手段４１は、正規化されたベクトルをスカラー量子化手段４２、ベクトル量子化手段４３、及び重み係数設定手段４４に出力する。スカラー量子化手段４２は、それぞれのデータを独立に量子化を行う。つまり、スカラー量子化手段４２は、入力に対し予め設定された有限の量子化レベルのうち最も近い量子化レベルを割り当てる。また、スカラー量子化手段４２は、量子化されたデータを出力する。

また、ベクトル量子化手段４３は、重み係数設定手段４４により設定される重み係数を用いた歪測度に基づいてコードブック４５に予め蓄積されている複数のベクトルパターンＣ（コードベクトル）を探索し、対応する最も近いベクトルパターン（インデックスｉ）を選択（取得）する。また、ベクトル量子化手段４３は、そのベクトルパターンに対応するインデックスｉを出力する。

重み係数設定手段４４は、平均値分離正規化手段４１から得られる平均値や標準偏差等の値に基づいて、上述した第１の実施例における重み係数の設定手法を適用して重み係数の設定を行う。つまり、予め設定されたデータ境界又はブロック境界からの距離に応じて、歪測度の重み係数ｗｋを変えて設定を行う。

特に、所定のデータ又は所定のブロック領域の中心からの距離に基づいて予め設定される増分量を重み係数ｗｋとして設定することで、ブロック境界部でのブロック歪を防止することができる。また、入力ベクトルに対して均一に高精度な重み係数を設定することができる。

ここで、スカラー量子化手段４２からの出力と、ベクトル量子化手段４３からの出力は、上述したように実際の映像や音声信号よりもデータ量が少なくなるため、伝送効率の向上や蓄積するときにはデータ量の削減等の効果を有する。

なお、図３では、説明を簡略化するため、量子化装置３１は、それぞれのデータを直接逆量子化装置３２に出力するものとするが、例えば、量子化装置３１から逆量子化装置３２までの経路上でインターネットやＬＡＮ等に代表される通信ネットワークを介して伝送されたり、量子化装置３１又は逆量子化装置３２の何れかにハードディスク等に代表される記録手段を設け、量子化装置３１からの信号を一旦蓄積し、逆量子化を行う際に記録手段から読み出すようにしてもよい。

一方、逆量子化装置３２では、スカラー量子化手段４２からの出力データをスカラー逆量子化手段４６にて入力し、ベクトル量子化手段４３からのインデックスｉをベクトル逆量子化手段４７にて入力する。

スカラー逆量子化手段４６は、入力データに対して逆量子化を行う。また、スカラー逆量子化手段４６は、逆量子化されたデータを平均値加算逆正規化手段４８に出力する。

ベクトル逆量子化手段４７は、予め設定されているコードブック４９を参照してインデックスｉに対応するブロック領域のベクトルを取得する。また、ベクトル逆量子化手段４７は、取得したベクトルを平均値加算逆正規化手段４８に出力する。

平均値加算逆正規化手段４８は、スカラー逆量子化手段４６から得られる平均値データ及びベクトル逆量子化手段４７により得られる平均値データのそれぞれを加算して逆正規化を行う。また、平均値加算逆正規化手段４８は、出力ベクトルをｙとして出力する。この出力ベクトルｙにより元の映像（画像）又は音声信号が得られる。

上述した第２の実施例により、より高精度に重み係数を設定することができる。これにより、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。具体的には、コードブックのレベル数を限定する等、ベクトル量子化において低ビットレートに対応する場合に顕著となるブロック歪の低減を図ることができる。特に、次元数の大きなベクトル量子化で有効であり、大きなサイズの候補ベクトルを効果的に使用できるため、符号化効率の向上を図ることができる。

ここで、上述した第１及び第２の実施例に示されているコードブックは、重み付けが設定されていないコードブックを用いているが、例えば重み係数設定手段により設定される重み付けされた歪測度を用いて予めコードブックを生成しておいてもよい。また、このときのコードブックの生成は、例えばＬＢＧアルゴリズム等を用いることができる。

ＬＢＧアルゴリズムによる手法は、予め与えた初期コードブックをトレーニングセットと呼ばれる入力ベクトルデータに対して最適になるように逐次的にコードブックの更新を繰り返す収束計算を用いた設計手法である。したがって、この手法により重み係数設定手段で設定される歪測度に基づいてコードブックを更新することができる。

なお、歪測度に基づいてコードブックを生成する手法については、ＬＢＧアルゴリズムに限定されることなく、例えば上述の量子化装置にコードブック更新手段等を設け、歪測度に基づいてコードブックを更新する処理を行ってもよい。

これにより、予め重み付けされたコードブックを生成しておくことにより、容易にブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。

＜量子化プログラム＞
ここで、本発明における信号処理装置１０，３０は、上述した専用の装置構成等を用いて本発明における量子化処理を行うこともできるが、各構成における処理をコンピュータに実行させることができる実行プログラムを生成し、例えば、汎用のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等にそのプログラムをインストールすることにより、量子化処理を実現することができる。

＜ハードウェア構成＞
ここで、本発明におけるベクトル量子化処理が実行可能なコンピュータのハードウェア構成例について図を用いて説明する。図４は、本発明における量子化処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。

図４におけるコンピュータ本体には、入力装置５１と、出力装置５２と、ドライブ装置５３と、補助記憶装置５４と、メモリ装置５５と、各種制御を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５６と、ネットワーク接続装置５７とを有するよう構成されており、これらはシステムバスＢで相互に接続されている。

入力装置５１は、ユーザが操作するキーボード及びマウス等のポインティングデバイスを有しており、ユーザからのプログラムの実行等、各種操作信号を入力する。出力装置５２は、本発明における処理を行うためのコンピュータ本体を操作するのに必要な各種ウィンドウやデータ等を表示するディスプレイを有し、ＣＰＵ５６が有する制御プログラムにより量子化処理における実行経過や結果等を表示することができる。

ここで、本発明において、コンピュータ本体にインストールされる実行プログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体５８等により提供される。プログラムを記録した記録媒体５８は、ドライブ装置５３にセット可能であり、記録媒体５８に含まれる実行プログラムが、記録媒体５８からドライブ装置５３を介して補助記憶装置５４にインストールされる。

補助記憶装置５４は、ハードディスク等のストレージ手段であり、本発明における実行プログラムや、コンピュータに設けられた制御プログラム等を蓄積し必要に応じて入出力を行うことができる。

ＣＰＵ５６は、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等の制御プログラム、及びメモリ装置５５により読み出され格納されている実行プログラムに基づいて、各種演算や各ハードウェア構成部とのデータの入出力等、コンピュータ全体の処理を制御して、量子化処理における各処理を実現することができる。プログラムの実行中に必要な各種情報等は、補助記憶装置５４から取得することができ、また格納することもできる。

ネットワーク接続装置５７は、通信ネットワーク等と接続することにより、実行プログラムを通信ネットワークに接続されている他の端末等から取得したり、プログラムを実行することで得られた実行結果又は本発明における実行プログラムを他の端末等に提供することができる。

上述したようなハードウェア構成により、特別な装置構成を必要とせず、低コストで上述した量子化処理を実現することができる。また、プログラムをインストールすることにより、容易に量子化処理を実現することができる。

次に、本発明に係る実行プログラムにおける量子化処理手順についてフローチャートを用いて説明する。

＜第１の量子化処理手順＞
図５は、本発明における第１の量子化処理を示すフローチャートである。なお、後述する処理においては、上述した第１の実施例に対応する量子化処理である。

映像（画像）又は音声信号が予め設定されたサンプルに分割された入力ベクトルを取得し（Ｓ０１）、重み係数の設定を行う（Ｓ０２）。なお、重み係数は、上述したように入力されるサンプルの予め設定されたブロック境界からの距離に応じて歪測度の重み係数を変えて設定を行う。特に、所定のデータ又は所定のブロック領域の中心からの距離に基づいて予め設定される増分量を重み係数として設定する。

次に、Ｓ０２にて得られる重み係数を基準値としてコードブックに予め蓄積されている複数のベクトルパターン（コードベクトル）を探索し（Ｓ０３）、対応する最も近いベクトルパターン（インデックス）を選択して（Ｓ０４）、選択されたインデックスを出力する（Ｓ０５）。

また、未処理の入力ベクトルが存在するかを判断し（Ｓ０６）、未処理の入力ベクトルが存在する場合（Ｓ０６において、ＹＥＳ）、Ｓ０１に戻り、未処理の入力ベクトルが存在しなくなるまで次の未処理の入力ベクトルを取得し、上述した処理を繰り返し行う。また、未処理の入力ベクトルが存在しない場合（Ｓ０６にて、ＮＯ）、量子化処理を終了する。

上述した第１のベクトル量子化処理手順により得られるインデックスに基づいて逆量子化を行うことにより、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。具体的には、コードブックのレベル数を限定する等、ベクトル量子化において低ビットレートに対応する場合に顕著となるブロック歪の低減を図ることができる。特に、次元数の大きなベクトル量子化で有効であり、大きなサイズの候補ベクトルを効果的に使用できるため、符号化効率の向上を図ることができる。また、実行プログラムをコンピュータにインストールすることにより、容易に本発明に係る量子化処理を実現することができる。

＜第２の量子化処理手順＞
図６は、本発明における第２の量子化処理を示すフローチャートである。なお、後述する処理においては、上述した第２の実施例に対応する量子化処理である。

映像（画像）又は音声信号が予め設定されたサンプルに分割された入力ベクトルを取得する（Ｓ１１）。また、入力ベクトルを平均値分離し（Ｓ１２）、正規化を行う（Ｓ１３）。次に、正規化されたデータに基づいて、スカラー量子化を行う（Ｓ１４）。一方で、Ｓ１３により正規化されたデータに基づいて、上述したように重み係数を設定し（Ｓ１５）、Ｓ１５にて得られる重み係数を基準値としてコードブックに予め蓄積されている複数のベクトルパターン（コードベクトル）を探索し（Ｓ１６）、対応する最も近いベクトルパターン（インデックス）を選択する（Ｓ１７）。次に、Ｓ１４にて得られるスカラー量子化データと、Ｓ１７により得られるベクトル量子化データを出力する（Ｓ１８）。

また、未処理の入力ベクトルが存在するかを判断し（Ｓ１９）、未処理の入力ベクトルが存在する場合（Ｓ１９において、ＹＥＳ）、Ｓ１１に戻り、未処理の入力ベクトルが存在しなくなるまで次の未処理の入力ベクトルを取得し、上述した処理を繰り返し行う。また、未処理の入力ベクトルが存在しない場合（Ｓ１９にて、ＮＯ）、量子化処理を終了する。

上述した第２の量子化処理手順により、より高精度に重み係数を設定することができる。これにより、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。また、実行プログラムをコンピュータにインストールすることにより、容易に本発明に係る量子化処理を実現することができる。

上述したように本発明によれば、ブロック歪を低減して低ビットレートでの品質を向上させることができる。具体的には、コードブックのレベル数を限定する等、ベクトル量子化において低ビットレートに対応する場合に顕著となるブロック歪の低減を図ることができる。特に、次元数の大きなベクトル量子化で有効であり、大きなサイズの候補ベクトルを効果的に使用できるため、符号化効率の向上を図ることができる。なお、本発明は、形状・利得ベクトル量子化においても適用することができる。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

第１の実施例における信号処理装置の概略構成の一例を示す図である。 重み係数の設定の一例を示す図である。 第２の実施例における信号処理装置の概略構成の一例を示す図である。 本発明におけるベクトル量子化処理が実現可能なハードウェア構成の一例を示す図である。 本発明における第１のベクトル量子化処理を示すフローチャートである。 本発明における第２のベクトル量子化処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０，３０ 信号処理装置
１１，３１ 量子化装置
１２，３２ 逆量子化装置
２１，４３ ベクトル量子化手段
２２，４４ 重み係数設定手段
２３，２５，４５，４９ コードブック
２４，４７ ベクトル逆量子化手段
４１ 平均値分離正規化手段
４２ スカラー量子化手段
４６ スカラー逆量子化手段
４８ 平均値加算逆正規化手段

Claims (6)

1. 画像又は音声信号を複数のサンプル毎にブロック化して得られる入力ベクトルを量子化する量子化装置において、
   予め設定された複数のベクトルパターンからなるコードブックと、
   前記入力ベクトルと前記コードブックのベクトルパターンの距離を計算するための重み係数を設定する重み係数設定手段と、
   前記重み係数設定手段により設定された重み係数により、前記コードブックを探索して対応するベクトルパターンを取得するベクトル量子化手段とを有し、
   前記重み係数設定手段は、前記サンプルに予め設定された境界からの距離に基づいて重み係数を設定することを特徴とする量子化装置。
2. 前記重み係数設定手段は、
   所定のデータ又は所定のブロック領域の中心からの距離に対応する予め設定される増減量を重み係数として設定することを特徴とする請求項１に記載の量子化装置。
3. 前記入力ベクトルを平均値分離し、正規化を行う平均値分離正規化手段を有し、
   前記重み係数設定手段は、前記平均値分離正規化手段から得られる平均値、標準偏差値、及び振幅のうち少なくとも１つを用いて、重み係数の設定を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の量子化装置。
4. 前記コードブックは、
   前記重み係数設定手段により設定される重み付けされた値に基づいて、生成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の量子化装置。
5. 画像又は音声信号を複数のサンプル毎にブロック化して得られる入力ベクトルを量子化する量子化処理をコンピュータに実行させるための量子化プログラムにおいて、
   予め設定された複数のベクトルパターンからなるコードブックと、前記入力ベクトルと前記コードブックのベクトルパターンの距離を計算するための重み係数を予め設定された境界からの距離に基づいて設定する重み係数設定処理と、
   前記重み係数設定処理により設定された重み係数により、前記コードブックを探索して対応するベクトルパターンを取得するベクトル量子化処理とをコンピュータに実行させるための量子化プログラム。
6. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された量子化装置を具備した信号処理装置。

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