JPH01221084A - Inter-frame vector quantizing/coding/and decoding device - Google Patents
Inter-frame vector quantizing/coding/and decoding deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、フレーム間差分信号をベクトル量子化する
ことによって動画像信号をデータ圧縮するフレーム間ベ
クトル量子化符号化復号化装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an interframe vector quantization encoding/decoding device for data compressing a moving image signal by vector quantizing an interframe difference signal. .
第６図は例えば昭和５８年度電子通信学会全国大会予稿
１１７５．村上ほか「ベクトル量子化方式フレーム間差
号化シミュレーション」に示された従来のフレーム間ベ
クトル量子化符号化復号化装置の構成を示すブロック図
であり、図において、１は入力画像信号系列１０１とフ
レーム間予測画像信号系列１０２との減算を行い、フレ
ーム間差分信号系列１０３を出力する減算器、２はベク
トル量子化符号化復号化部で、上記フレーム間予測画像
信号系列１０３および符号化制御パラメータ１０９を入
力して、符号化データ１０４および復号フレーム間差分
信号系列１０５を出力するものである。Figure 6 shows, for example, 1175 Proceedings of the 1981 National Conference of the Institute of Electronics and Communication Engineers. 1 is a block diagram showing the configuration of a conventional inter-frame vector quantization encoding/decoding device shown in "Vector quantization method inter-frame difference coding simulation" by Murakami et al. In the figure, 1 indicates an input image signal sequence 101 and A subtracter that performs subtraction with the inter-frame predicted image signal sequence 102 and outputs an inter-frame difference signal sequence 103; 2 is a vector quantization encoding/decoding unit; 109, and outputs encoded data 104 and decoded interframe difference signal sequence 105.
また、３は上記フレーム間予測画像信号系列１０２と上
記復号フレーム間差分信号系列１０５とを加算する加算
器で、復号画像信号系列１０６を出力する。Further, 3 is an adder that adds the inter-frame predicted image signal sequence 102 and the decoded inter-frame difference signal sequence 105, and outputs a decoded image signal sequence 106.
４はこの復号画像信号系列１０６にフレーム遅延を与え
て、上記フレーム間予測画像信号系列を形成するフレー
ムメモリである。Reference numeral 4 denotes a frame memory that applies a frame delay to the decoded image signal sequence 106 to form the interframe predicted image signal sequence.
５は上記符号化データ１０４を入力して可変長符号化デ
ータ１０７を出力する可変長符号化部、６はこの可変長
符号化データ１０７を入力して。5 is a variable length encoding unit which inputs the encoded data 104 and outputs variable length encoded data 107; 6 inputs this variable length encoded data 107;
符号化制御指示信号１０８および送信データ１１０を出
力する速度平滑化のための送信バッファである。This is a transmission buffer for speed smoothing that outputs the encoding control instruction signal 108 and the transmission data 110.
７は上記符号化制御指示信号１０８を入力して。7 inputs the encoding control instruction signal 108.
符号化制御パラメータ１０９を上記ベクトル量子化符号
化復号化部２に出力する符号化制御部である。This is an encoding control section that outputs the encoding control parameter 109 to the vector quantization encoding/decoding section 2.
上記ベクトル量子化符号化復号化部２は第７図に示すよ
うに構成されており１図において、２４は上記フレーム
間差分信号系列１０３を入力して。The vector quantization encoding/decoding section 2 is constructed as shown in FIG. 7, and in FIG. 1, numeral 24 inputs the interframe difference signal sequence 103.
分離された平均値２０１．振幅利得２０２および正規ベ
クトル３０１を出力する平均値分離正規化部である。Separated average value 201. This is an average value separation and normalization unit that outputs an amplitude gain 202 and a normal vector 301.
１０は複数個の正規化出力ベクトル２１１を記憶してい
る読み出し専用のコードブック、２５は正規化ベクトル
３０１の歪みが最小となるように正規化出力ベクトル２
１１を選択して正規化出力ベクトルのインデックス２０
９を出力するベクトル量子化符号化器である。10 is a read-only codebook that stores a plurality of normalized output vectors 211; 25 is a normalized output vector 2 so that distortion of the normalized vector 301 is minimized;
11 and index 20 of the normalized output vector
This is a vector quantization encoder that outputs 9.
１４は符号化制御パラメータ１０９、平均値２０１、振
幅利得２０３を入力して、ブロック識別データ２０４を
出力するブロック識別部である。14 is a block identification unit which inputs the encoding control parameter 109, the average value 201, and the amplitude gain 203, and outputs block identification data 204.
１５は符号化制御パラメータ１０９．平均値２０１を入
力して、平均値符号化データ２０５を出力する平均値符
号化器である。15 is an encoding control parameter 109. This is an average value encoder that inputs an average value 201 and outputs average value encoded data 205.
１６は符号化制御パラメータ１０９、振幅利得２０３を
入力して振幅利得符号化データ２０６を出力する振幅利
得符号化器である。Reference numeral 16 denotes an amplitude gain encoder which inputs the encoding control parameter 109 and the amplitude gain 203 and outputs amplitude gain encoded data 206.
１７はブロック識別データ２０４．平均値符号化データ
２０５を入力して、復号された平均値２０７を出力する
平均値符号化器である。17 is block identification data 204. This is an average value encoder that inputs average value encoded data 205 and outputs a decoded average value 207.
１８はブロック識別データ２０４と振幅利得符号化デー
タ２０６を入力して、復号された振幅利得２０８を出力
する振幅利得復号化器である。18 is an amplitude gain decoder which inputs block identification data 204 and amplitude gain encoded data 206 and outputs a decoded amplitude gain 208.
上記ブロック識別データ２ｏ４．平均値符号化データ２
０５．振幅利得符号化データ２０６、インデックス２０
９は上記符号化データ１０４となって、第６図の可変長
符号化部５に送出される。The above block identification data 2o4. Average value encoded data 2
05. Amplitude gain encoded data 206, index 20
9 becomes the encoded data 104 and is sent to the variable length encoder 5 in FIG.
２６はインデックス２０９およびフードブック１０から
出力される正規化出力ベクトル２１１とを入力して、選
択された出力ベクトル３０２を出力するベクトル量子化
復号化器、２７はこの出力ベクトル３０２を入力して、
復号フレーム間差分信号系列１０５を出力する振幅再生
平均値加算部である。26 is a vector quantization decoder that inputs the index 209 and the normalized output vector 211 output from the food book 10 and outputs a selected output vector 302; 27 inputs this output vector 302;
This is an amplitude reproduction average value addition unit that outputs a decoded inter-frame difference signal sequence 105.
次に動作について説明する。入力画像信号系列１０１は
減算器１によってフレーム間予測画像信号系列１０２を
減算し、フレーム間差分信号系列１０３に変換される。Next, the operation will be explained. An input image signal sequence 101 is converted into an interframe difference signal sequence 103 by subtracting an interframe predicted image signal sequence 102 by a subtracter 1 .
このフレーム間差分信号系列１０３は原信号に比べ、信
号全体のパワーが小さくなっているため、同一の符号化
量にて符号化誤差のより小さい符号化が可能である。Since the inter-frame difference signal sequence 103 has a lower overall signal power than the original signal, encoding with a smaller encoding error is possible with the same amount of encoding.
このフレーム間差分信号系列１０３を後述するベクトル
量子化符号化復号化部２において、高能率符号化復号化
し、符号化データ１０４と復号フレーム間差分信号系列
１０５とを得る。This inter-frame difference signal sequence 103 is subjected to high-efficiency encoding and decoding in a vector quantization encoding/decoding unit 2, which will be described later, to obtain encoded data 104 and a decoded inter-frame difference signal sequence 105.
加算器３において、前記フレーム間予測画像信号系列１
０２と復号フレーム間差分信号系列１０５とを加算して
復号画像信号系列１０６を得る。In the adder 3, the interframe predicted image signal sequence 1
02 and the decoded interframe difference signal sequence 105 to obtain the decoded image signal sequence 106.
この復号画像信号系列１０６をフレームメモリ４に記憶
し、所定のフレーム時間だけ遅延を与えて、次フレーム
符号化のためのフレーム間予測画像信号系列１０２を形
成する。This decoded image signal sequence 106 is stored in the frame memory 4 and delayed by a predetermined frame time to form an interframe predicted image signal sequence 102 for encoding the next frame.
一方、符号化データ１０４は可変長符号化部５において
、適当な可変長符号データ（符号語）に変換され、送信
バッファ６に記憶された後、速度平滑化され、一定の速
度で送信データ１１０として送出される。On the other hand, the encoded data 104 is converted into appropriate variable length code data (code word) in the variable length encoder 5, stored in the transmission buffer 6, and then speed-smoothed to transmit data 110 at a constant speed. Sent as .
また、送信バッファ６では、１フレーム分の符号量の総
和を符号化制御指示信号１０８（以下、符号化情報発生
量という）として求め、符号化制御部７へ供給する。Furthermore, the transmission buffer 6 obtains the sum of the code amounts for one frame as an encoding control instruction signal 108 (hereinafter referred to as the encoded information generation amount), and supplies it to the encoding control unit 7.
符号化制御部７はこの符号化情報発生量１０８と、外部
からの指示により固定的に選択される符号化速度、再生
画質などの符号化モード信号とに基づいて、ベクトル量
子化符号化復号化部２にて使用される符号化制御パラメ
ータ１０９を適応的に制御する。The encoding control unit 7 performs vector quantization encoding and decoding based on this encoded information generation amount 108 and encoding mode signals such as encoding speed and reproduction image quality that are fixedly selected according to instructions from the outside. The encoding control parameter 109 used in section 2 is adaptively controlled.
ベクトル量子化符号化復号化部２における高能率符号化
復号化動作について、第７図により説明する。ベクトル
量子化すべき入力信号はフレーム間差分信号系列１０３
である。このフレーム間差分信号系列１０３は平均値分
離正規化部２４において、ブロック（ベクトル）化され
、平均値分離正規化処理が施される。The highly efficient encoding/decoding operation in the vector quantization encoding/decoding section 2 will be explained with reference to FIG. The input signal to be vector quantized is the interframe difference signal sequence 103
It is. This inter-frame difference signal sequence 103 is converted into blocks (vectors) in the mean value separation and normalization section 24, and subjected to mean value separation and normalization processing.
ブロック化された入力信号系列を１＝（５１゜ｔ、、−
−、ｉｘ）（ｋ＝ｍ１Ｘｍ、、ｍ、、ｍ、ｌｉ自然数）
で表すと、平均値分離正規化処理は例えば次式にて記述
される。The blocked input signal sequence is 1=(51°t,, -
-, ix) (k=m1Xm,,m,,m,li natural number)
For example, the average value separation normalization process is described by the following equation.
振幅利得二ｇ＝〔Σ（ｓ４Ｍ）”）”
１＋１
平均値分離正規化： ｘ４＝（ｔ １−ｍ）／ａ上記過
程を通して得られるすべての正規化ベクトル！ ＝［Ｘ
ｍｍ Ｘｍｍ ”””ｔ ＸＫ） ３０１は、に次
元信号空間の単位超球面上に分布するので、平均値分離
正規化前の入力ベクトル上を直接ベクトル量子化する場
合に比べて、ベクトル量子化効率を向上させる効果が得
られる。Amplitude gain 2g=[Σ(s4M)")" 1+1 Mean value separation normalization: x4=(t 1-m)/a All normalized vectors obtained through the above process! = [X
mm Xmm """t The effect of improving this can be obtained.
この正規化ベクトル基に対する量子化代表点として定義
される複数個の正規化出力ベクトルｌユ２１１をあらか
じめ、コードブック１０に記憶しておく。A plurality of normalized output vectors 211 defined as quantization representative points for this normalized vector base are stored in the codebook 10 in advance.
この正規化出力ベクトルｌ」は、
なる条件にて正規化されたものである。ベクトル量子化
符号器２５では、正規化ベクトル基との歪みが最小とな
る正規化出力ベクトルｌ、を選択し。This normalized output vector l'' is normalized under the following conditions. The vector quantization encoder 25 selects the normalized output vector l, which has the minimum distortion with respect to the normalized vector base.
この正規化出力ベクトルを識別するためのインデックス
１２０９を出力する。すなわち、次式の演算を実行する
。An index 1209 for identifying this normalized output vector is output. That is, the following calculation is performed.
歪ｄ ＝： ｄ （Ｘ 、１ａ）＝Σ（Ｘ＋ ｙｓｔ
＞”またはｊ儒１
Σ ＩＸ＋ ｙｚ＋ｌ
Ｊ−１＝ （：ｊ Ａｔ ｔ ’／ ＪＬｚ ＋・・・
・・・ｙ、に〕は正規化出力ベクトル、
（Ｙ）” （１１，１２＝ ・・・・・・ｔｉｎｔ ・
・・・・・、ＬＮ ）はコードブック
ベクトル量子化Ｑ：Ｑ（１）”−Ｌ＋
ただし、ｄ （王、１＋）＜ｄ（基、ｙ北）（Ｖｚ４ｉ
）
一方、前記分離された平均値ｍ２０１と振幅利得ｇ２０
３はそれぞれ平均値符号化器１５と振幅利得符号化器１
６により独立に高能率化される。Distortion d =: d (X , 1a) = Σ (X + yst
>” or j Confucian 1 Σ IX+ yz+l J-1= (:j At t '/ JLz +...
...y,] is the normalized output vector, (Y)" (11, 12= ....tint ・
..., LN) is the codebook vector quantization Q:Q(1)''-L+, where d (King, 1+) < d (Gi, y North) (Vz4i
) On the other hand, the separated average value m201 and the amplitude gain g20
3 are an average value encoder 15 and an amplitude gain encoder 1, respectively.
6 independently increases efficiency.
この平均値符号化器１５にて用いられるスカラ量子化器
の量子化ビット数、量子化幅などの符号化特性は符号化
制御パラメータ１０９に基づき適応制御される。Coding characteristics such as the number of quantization bits and the quantization width of the scalar quantizer used in the average value encoder 15 are adaptively controlled based on encoding control parameters 109.
また、前記平均値ｍ ２０１ 、振幅利得ｇ２０３はブ
ロック識別部１４において、符号化制御パラメータ１０
９とともにブロック識別のために用いられる。Further, the average value m 201 and the amplitude gain g203 are determined by the encoding control parameter 10 in the block identification unit 14.
9 is used for block identification.
すなわち、符号化制御パラメータ１０９に対応づけられ
たしきい値Ｔｈとの大小比較が次式にしたがって実行さ
れ、ブロック識別データヤ２０４が決定される。That is, a comparison with the threshold value Th associated with the encoding control parameter 109 is performed according to the following equation, and the block identification data layer 204 is determined.
１ｍｌくＴｈかつｇ＜Ｔｈ・・・・・・ν＝０（無効ブ
ロック）１ｍｌ＞Ｔｈまたはｇ）Ｔｈ・・・・・・ν＝
１（有効ブロック）この有効ブロックについては、ブロ
ックに対応する平均値符号化データ２０５、振幅利得符
号化データ２０６、インデックス２０９、かつブロック
識別データ２０４とともに符号化データ１０４として出
力される。1ml Th and g<Th...ν=0 (invalid block) 1ml>Th or g) Th......ν=
1 (valid block) This valid block is output as encoded data 104 together with average value encoded data 205, amplitude gain encoded data 206, index 209, and block identification data 204 corresponding to the block.
さらに、平均値符号化器１７、振幅利得復号化器１８を
通して復号化された平均値ｍ２０７、振幅利得２０８ｇ
、およびベクトル量子化復号器２６において、コードブ
ック１０から読み出された前記インデックス２０９に対
応する正規化出力ベクトルＬＬ３０２を用いて振幅再生
平均値加算部２７において、以下の局部復号動作が実行
され、復号フレーム間差分信号１０５からなる復号ベク
トル上が得られる。Furthermore, the average value m207 and the amplitude gain 208g decoded through the average value encoder 17 and the amplitude gain decoder 18
, and in the vector quantization decoder 26, the following local decoding operation is executed in the amplitude reproduction average value addition unit 27 using the normalized output vector LL302 corresponding to the index 209 read from the codebook 10, A decoded vector consisting of the decoded interframe difference signal 105 is obtained.
ｉｊ＝ｇ°ｙ＋１＋ｍ
無効ブロックに対しては、ブロックのフレーム間差分信
号値をすべて０として扱う。したがって。ij=g°y+1+m For an invalid block, all interframe difference signal values of the block are treated as 0. therefore.
出力される符号化データ１０４はブロック識別データ２
０４のみでよく、平均値符号化データ２０５、振幅利得
符号化データ２０６、インデックス２０９は伝送する必
要がない。The output encoded data 104 is block identification data 2
04 is sufficient, and there is no need to transmit the average value encoded data 205, amplitude gain encoded data 206, and index 209.
また、平均値復号化器１７と振幅利得復号化器１８にお
いて、復号された平均値ｍ２０７および振幅利得ｇ２０
８をともにＯとして出力することにより、復号ベクトル
上は、
土＝ （０，Ｏ，・・・・・・、Ｏ）
にて与えられる。Furthermore, in the average value decoder 17 and the amplitude gain decoder 18, the decoded average value m207 and amplitude gain g20
By outputting both of 8 as O, the decoded vector is given as follows.
従来のフレーム間ベクトル量子化符号化復号化装置は以
上のように構成されているので、入力画像の性質の変化
に対応した適応符号化処理を効果的に行うことが困難で
あり、また、再生画品質向上のためにブロック識別しき
い値を小さくした場合、情報発生量が極度に増加するな
どの問題点があった。Since the conventional inter-frame vector quantization encoding/decoding device is configured as described above, it is difficult to effectively perform adaptive encoding processing that corresponds to changes in the properties of the input image, and When reducing the block identification threshold to improve image quality, there were problems such as an extreme increase in the amount of information generated.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、フレーム間ベクトル量化最における入出力ベ
クトル間の波形歪みを一定値以下に抑えることができ、
波形歪みに対するしきい値を変化させることにより符号
化情報発生量と再生画品質広範囲に適応制御でき、かつ
入力画像の局所的性質に依存したコードブックを符号化
しながら生成・更新することができるフレーム間ベクト
ル量子化符号化復号化装置を得ることを目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to suppress waveform distortion between input and output vectors during interframe vector quantification to below a certain value.
A frame that can adaptively control the amount of encoded information generated and the quality of the reproduced image over a wide range by changing the threshold value for waveform distortion, and can generate and update a codebook that depends on the local characteristics of the input image while encoding it. The object of the present invention is to obtain an inter-vector quantization encoding/decoding device.
また、この発明の別の発明は、フレーム間ベクトル量子
化における有効ブロックの発生を抑えることができ、符
号化情報発生量を低減させることができるフレーム間ベ
クトル量子化符号化復号化装置を得ることを目的とする
。Another aspect of the present invention is to obtain an interframe vector quantization encoding/decoding device that can suppress the generation of effective blocks in interframe vector quantization and reduce the amount of encoded information generated. With the goal.
この発明に係るフレーム間ベクトル量子化符号化復号化
装置は、フレーム間符号化ループのベクトル量子化符号
化復号化部において、複数のコードブックを有する内積
ベクトル量子化符号化器を設けるかフレーム間差分信号
系列をベクトル化して平均値分離正規化処理と量子化を
行う平均値分離正規化部とベクトル量子化符号化器とを
設けたものである。The interframe vector quantization encoding/decoding device according to the present invention provides an inner product vector quantization encoder having a plurality of codebooks in the vector quantization encoding/decoding section of the interframe encoding loop, or A mean value separation and normalization unit that vectorizes a difference signal sequence and performs mean value separation and normalization processing and quantization, and a vector quantization encoder are provided.
また、この発明の別の発明に係るフレーム間ベクトル量
子化符号化復号化装置は、フレームメモリの出力段にフ
レーム間差分信号系列をベクトル化して初段ベクトル量
子化復号信号系列と初段ベクトル量子化符号化データを
出力する初段ベクトル量子化符号化復号化部を設けたも
のである。Further, an inter-frame vector quantization encoding/decoding device according to another aspect of the present invention vectorizes an inter-frame difference signal sequence into an output stage of a frame memory and generates a first-stage vector quantization decoded signal sequence and a first-stage vector quantization code. This is provided with an initial stage vector quantization encoding/decoding section that outputs quantized data.
〔作用〕
この発明におけるベクトル量子化符号化復号化部の内積
ベクトル量子化符号化器はベクトル量子化符号化過程で
算出される波形歪みがしきい値より大きいときは平均値
分離された入力ベクトルをスカラ量化して伝送するとと
もに、正規化処を施してコードブック順次記憶し、出力
ベクトルとして以後の符号化処理に利用し、かつ時刻と
ともにベクトル量子化に用いられるコードブックの内容
を入力画像の性質に適応して逐次ダイナミックに更新す
るか、あるいはフレーム間差分信号系列を平均値分離正
規化部でベクトル化して平均値分離正規化処理を行い、
ベクトル量子化符号化器で正規化ベクトルの量子化処理
を行い、この量子化処理過程で最小歪みを取り出して振
幅利得を荷重した値に基づいてコードブックの内容を逐
次更新する。[Operation] The inner product vector quantization encoder of the vector quantization encoding/decoding unit of the present invention converts the input vector into which the average value has been separated when the waveform distortion calculated in the vector quantization encoding process is larger than the threshold value. In addition to transmitting the scalar quantization, the codebook is sequentially stored after normalization, and is used as an output vector for subsequent encoding processing. Adapting to the characteristics, it is sequentially and dynamically updated, or the inter-frame difference signal sequence is vectorized by the mean value separation normalization unit and the mean value separation normalization process is performed.
A vector quantization encoder performs quantization processing on the normalized vector, and in this quantization process, the minimum distortion is extracted and the contents of the codebook are sequentially updated based on the value weighted with the amplitude gain.
また、この発明の別の発明においては、初段ベクトル量
子化符号化復号化部で、入力画像信号系列を入力ベクト
ル化し、フレームメモリからのフレーム間予測画像信号
系列で複数のコードブロックから出力ベクトルを読み出
して入力ベクトルをベクトル量子化し、この量子化処理
過程で得られる最小歪みが量子化しきい値を越えると入
力ベクトルの初段平均値を求めて補間してコードブック
の内容を更新するとともに補間初段平均値を初段ベクト
ル量子化復号系列として出力し、かつ初段平均値を付加
した出力ベクトル識別のための初段インデックスに付加
して初段ベクトル量子化符号化データを出力する。In another aspect of the present invention, the first stage vector quantization encoding/decoding unit converts an input image signal sequence into an input vector, and generates an output vector from a plurality of code blocks using an interframe predicted image signal sequence from a frame memory. The input vector is read and vector quantized, and when the minimum distortion obtained in this quantization process exceeds the quantization threshold, the first-stage average value of the input vector is calculated and interpolated to update the contents of the codebook, and the interpolated first-stage average value is The value is output as a first-stage vector quantized decoded sequence, and is added to a first-stage index for output vector identification to which the first-stage average value is added, and first-stage vector quantized encoded data is output.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、８はフレーム間差分信号系列１０３を入力
して、平均値分離入力ベクトル２０２および平均値２０
１を出力する平均値分離器、９はこの平均値分離入力ベ
クトル２０２、正規化出力ベクトル２１１．符号化制御
パラメータ１０９を入力して、平均値分離入力ベクトル
２０２、インデックス２０９を出力する内積ベクトル量
子化符号化部である。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, reference numeral 8 inputs the interframe difference signal sequence 103, and inputs the mean value separation input vector 202 and the mean value 20.
A mean value separator outputting 1, 9 is the mean value separation input vector 202, normalized output vector 211. This is an inner product vector quantization encoding unit which inputs an encoding control parameter 109 and outputs an average value separation input vector 202 and an index 209.
１０は従来のコードブック１０と同一の第１のコードブ
ック、１１は随時書込み、読出し可能な第２のコードブ
ックで、それぞれ正規化出力ベクトル２１１を出力し、
第２のコードブック１１には正規化入力ベクトル２１０
が入力される。10 is a first codebook that is the same as the conventional codebook 10; 11 is a second codebook that can be written and read at any time; each outputs a normalized output vector 211;
The second codebook 11 includes a normalized input vector 210
is input.
１２は上記平均値分離入力ベクトル２０２を入力して、
スカラ量子化値２１２を出力するとともに、サンプルご
とにスカラ量子化された平均値分離入力ベクトル２１４
を出力する。12 inputs the above average value separation input vector 202,
In addition to outputting a scalar quantized value 212, a mean value separated input vector 214 is scalar quantized for each sample.
Output.
１３は正規化回路で、上記スカラ量子化器１２から出力
される平均値分離入力ベクトル２１４を入力して、第２
のコードブック１１に正規化入力ベクトル２１０を出力
する。13 is a normalization circuit which inputs the average value separation input vector 214 output from the scalar quantizer 12 and performs the second
The normalized input vector 210 is output to the codebook 11 of .
１９は第１のセレクタで、内積ベクトル量子化符号化器
９から出力されるインデックス２０９と。19 is a first selector with an index 209 output from the inner product vector quantization encoder 9;
スカラ量子化器１２から出力されるスカラ量子化値２１
２を入力して、ベクトル符号化データ２１３を出力する
。Scalar quantization value 21 output from scalar quantizer 12
2 is input, and vector encoded data 213 is output.
２０は第２のセレクタで、このベクトル符号化データ２
１３を入力して、インデックス２０９とスカラ量子化値
２１２を出力する。20 is a second selector, and this vector encoded data 2
13 is input, and an index 209 and a scalar quantization value 212 are output.
２１は振幅利得復号化器１８から出力される振幅利得２
０８とインデックス２０９および正規化出力ベクトル２
１１を入力して、選択された正規化出力ベクトル２１６
を出力する内積ベクトル量子化復号化器である。21 is the amplitude gain 2 output from the amplitude gain decoder 18
08 and index 209 and normalized output vector 2
11 and the selected normalized output vector 216
This is an inner product vector quantization decoder that outputs .
２２は第２のセレクタ２０から出力されるスカラ量子化
値２１２を入力して、サンプルごとにスカラ量子化され
た平均値分離入力ベクトル２１４を出力するスカラ量子
化復号化器である。22 is a scalar quantization decoder that inputs the scalar quantization value 212 output from the second selector 20 and outputs a mean value separation input vector 214 that is scalar quantized for each sample.
２３は正蔑化出力ベクトル２１６と平均値分離入力ベク
トル２１４を入力して、復号フレーム間差分信号系列１
０５を出力する平均値加算器である。その他の構成は第
７図と同様に構成されており、この第１図はこの発明に
よるフレーム間ベクトル量子化符号化復号化装置のベク
トル量子化符号化復号化部の構成を示すものであり、第
６図におけるベクトル量子化符号化復号化部２に対応し
、したがって、その他の部分は第６図と同様である。23 inputs the positive/derogatory output vector 216 and the average value separation input vector 214 to generate the decoded interframe difference signal sequence 1.
This is an average value adder that outputs 05. The rest of the configuration is the same as that shown in FIG. 7, and FIG. 1 shows the configuration of the vector quantization encoding/decoding section of the interframe vector quantization encoding/decoding device according to the present invention. This corresponds to the vector quantization encoding/decoding section 2 in FIG. 6, and therefore the other parts are the same as in FIG.
次に動作について説明する。第６図で示した減算器１よ
り供給されるフレーム間差分信号系列１０３は平均値分
離器８に入力され、ブロック（ベクトル）化される。Next, the operation will be explained. The inter-frame difference signal sequence 103 supplied from the subtracter 1 shown in FIG. 6 is input to the average value separator 8 and converted into blocks (vectors).
この平均値分離器８ではベクトル化された入力信号系列
上の平均値ｍ２０１が分離され、平均値分離入力ベクト
ル−２２０２が出力される。この過程では１次式で表さ
れる。This mean value separator 8 separates the mean value m201 on the vectorized input signal sequence, and outputs a mean value separated input vector -2202. This process is expressed by a linear equation.
入力信号系列：１＝〔ε１．ε２．・・・・・・、ε８
〕平均値分離入力
ベクトル： Ｚｊ＝（εｒｍ）＋
２＝ （２１，２，、・・・・・・、ＺＫ〕内積ベクト
ル量子化符号化器９において、前記平均値分離入力ベク
トルＺ２０２と第１のコードブック１０および第２のコ
ードブック１１に記載された正規化出力ベクトルｙ１と
の内積演算が行われ、この内積が最大となる正規化出力
ベクトル’Ｉｔを検出し、そのときの最大内積値が振幅
利得ｇとして、近似的に与えられる。すなわち、次式の
処理を通して、振幅利得ｇ２０３とインデックス１２０
９が同時に得られる。Input signal sequence: 1=[ε1. ε2. ......, ε8
] Mean value separated input vector: Zj = (εrm) + 2 = (21, 2, ......, ZK] In the inner product vector quantization encoder 9, the mean value separated input vector Z202 and the first An inner product operation with the normalized output vector y1 described in the codebook 10 and the second codebook 11 is performed, the normalized output vector 'It whose inner product is the maximum is detected, and the maximum inner product value at that time is is approximately given as the amplitude gain g.That is, through the processing of the following equation, the amplitude gain g203 and the index 120
9 are obtained at the same time.
内積 ： （Ｚｙ ｙｚ） ＝（Σ Ｚｊ＋’／息ｊ）
最大内積：（Ｚ＋ ｙ＋）＞ＣＺｓ ム）（Ｖｚ４ｉ）
振幅利得： ｇ＝（Ｚｔ ｙす＝ＩＺｌ ・ｌｙ＋Ｉｃ
ｏｓ（１１＝ｌ Ｚ １ｃｏｓθ。Inner product: (Zy yz) = (Σ Zj+'/breath j)
Maximum inner product: (Z+ y+)>CZsmu)(Vz4i)
Amplitude gain: g=(Zt ys=IZl ・ly+Ic
os(11=l Z 1cosθ.
Ｚ１＝〔Σ Ｚげ〕１／２ 前記振幅利得ｇはゼロ以上の数値に制限しておく。Z1 = [Σ Zage] 1/2 The amplitude gain g is limited to a value greater than or equal to zero.
二二で、前記平均値分離入力ベクトル２の大きさ＋２１
および前記最大内積により、近似される振幅利得ｇを用
いて、ベクトル量子化による形波歪みＤを次式にて定義
する・
Ｄ＝（Ｉ又Ｉ”−ｇ”）１／２
第２図に平均値分離入力ベクトル基、正規化出力ベクト
ルｙＩ、振幅利得ｇ、波形歪みＤの関係を示す。波形歪
みＤと符号化制御パラメータ１０９により指定される許
容歪みしきい値ＴＤとの大小比較の結果に基づき、符号
化処理は以下の２通りの場合に振り分けられる。22, the size of the mean value separation input vector 2 + 21
Using the amplitude gain g approximated by the maximum inner product, the shape wave distortion D due to vector quantization is defined by the following formula: D = (I or I"-g") 1/2 As shown in Fig. 2 The relationship between the average value separation input vector base, the normalized output vector yI, the amplitude gain g, and the waveform distortion D is shown. Based on the result of a comparison between the waveform distortion D and the allowable distortion threshold TD specified by the encoding control parameter 109, the encoding process is divided into the following two cases.
処理Ｉ ： Ｄ ＜、 Ｔｏのとき、
上記過程で得られた振幅利得ｇ２０３とインデックス１
２０９がそのまま出力される。Processing I: When D <, To, amplitude gain g203 obtained in the above process and index 1
209 is output as is.
処理…： Ｄ ＞ Ｔ ｏのとき、
上記振幅利得ｇ２０３の値を頁の一定値（例えば、−１
）にして出力するとともに、前記平均値分離入力ベクト
ル基２０２をスカラ量子化器１２に供給する。Processing...: When D > To, the value of the amplitude gain g203 is set to a constant value of the page (for example, -1
) and outputs the average value separated input vector base 202 to the scalar quantizer 12.
このスカラ量子化器１２は前記平均値分離入力ベクトル
２２０２をサンプルごとに符号化制御パラメータ１０９
により指定された量子化特性にしたがって量子化し、ス
カラ量子化された前記平均値分離入力ベクトル−２２１
４と、ｋ個のスカラ量子化値２１２が出力される。This scalar quantizer 12 encodes the mean value separation input vector 2202 with encoding control parameters 109 for each sample.
The mean value separated input vector −221 is quantized and scalar quantized according to the quantization characteristics specified by
4 and k scalar quantized values 212 are output.
前記スカラ量子化された平均値分離入力ベクトルＩ２１
４は正規化回路１３にて、以下の正規化処理を受け、正
規化入力ベクトル基２１０に変換される。The scalar quantized mean value separation input vector I21
4 undergoes the following normalization process in the normalization circuit 13 and is converted into a normalized input vector base 210.
八 に △
１左１＝〔Σ ｚ 、２ ） ｉ／２
この正規化入力ベクトル基２１０は第２のコードブック
１１の所定のアドレス上に書き込まれ、以上の内積ベク
トル量子化符号化処理における正規化出力ベクトルｌ」
として読み出される。8 to △ 1 left 1 = [Σ z , 2 ) i/2 This normalized input vector base 210 is written on a predetermined address of the second codebook 11, and the normalization in the above inner product vector quantization encoding process is output vector l'
It is read as .
前記所定のアドレスはゼロ番地からスタートし、前記書
込み動作にしたがって順次カウントアツプされ、最終番
地を越えた時点でゼロ番地にリセットされるように制御
される。The predetermined address is controlled such that it starts from zero, is counted up sequentially in accordance with the write operation, and is reset to zero when it exceeds the final address.
ブロック識別部１４．平均値符号化器１５、振幅利得符
号化器１６、平均値復号化器１７、振幅利得復号化器１
８は第７図で示した従来例と同一の動作を実行する。Block identification unit 14. Average value encoder 15, amplitude gain encoder 16, average value decoder 17, amplitude gain decoder 1
8 executes the same operation as the conventional example shown in FIG.
また、第１のセレクタ１９には、前記インデックス２０
９または前記に個のスカラ量子化値２１２および振幅利
得復号化器１８から復号された振幅利得２０８が入力さ
れ、この復号化された振幅利得２０８が０以上のときは
インデックス２０９を、０未滴のときはに個のスカラ量
子化値２１２をそれぞれ選択して、ベクトル符号化デー
タ２１３を出力する。The first selector 19 also includes the index 20
9 or above scalar quantization values 212 and the decoded amplitude gain 208 from the amplitude gain decoder 18 are input, and when the decoded amplitude gain 208 is 0 or more, the index 209 is set to 0. In this case, each of the scalar quantized values 212 is selected and vector encoded data 213 is output.
したがって、符号化データ１０４としては、ブロック識
別部１４から出力されるブロック識別データν２０４が
１、すなわち、有効ブロックを示すときは、このブロッ
ク識別データ２０４、平均値符号化データ２０５、振幅
利得符号化データ２０ｄ、ベクトル符号化データ２１３
が出力される。Therefore, when the block identification data ν204 output from the block identification unit 14 is 1, that is, indicates a valid block, the encoded data 104 includes this block identification data 204, the average value encoded data 205, the amplitude gain encoded Data 20d, vector encoded data 213
is output.
また、ブロック識別データν２０４が０．すなわち、無
効ブロックを示すときは、このブロック識別データν２
０４のみが出力される。Also, block identification data ν204 is 0. That is, when indicating an invalid block, this block identification data ν2
Only 04 is output.
第２のセレクタ２０には、復号された振幅利得ｇ２０８
と前記ベクトル符号化データ２１３が入力される。この
復号化された振幅利得ｇ２０８が０以上のときは、ベク
トル符号化データ２１３をインデックス２０９として内
積ベクトル量子化復号化器２１に供給し、０未満のとき
は前記に個のスカラ量子化値２１２として、スカラ量子
化復号化器２２に供給する。The second selector 20 has the decoded amplitude gain g208
and the vector encoded data 213 are input. When this decoded amplitude gain g208 is 0 or more, the vector encoded data 213 is supplied as an index 209 to the inner product vector quantization decoder 21, and when it is less than 0, the scalar quantization value 212 is The signal is supplied to the scalar quantization decoder 22 as follows.
内積ベクトル量子化復号化器２１では、振幅利得復号化
器１８からの復号された振幅利得ｇ２０８をインデック
ス２０９に対応して、第１のコードブック１０と第２の
コードブック１１から読み出されて選択された正規化出
力ベクトル１１に乗じて振幅再生された出力ベクトルｇ
ｚユ２１６を得る。In the inner product vector quantization decoder 21, the decoded amplitude gain g208 from the amplitude gain decoder 18 is read out from the first codebook 10 and the second codebook 11 in accordance with the index 209. Output vector g whose amplitude is reproduced by multiplying the selected normalized output vector 11
Get zyu216.
なお、スカラ量子化復号化器２２では、に個のスカラ量
子化値２１２と、符号化制御パラメータ１０９より指定
される量子化特性に基づき、スカラ量子化復号化動作を
実行し、スカラ量子化された平均値分離入力ベクトルＩ
２１４を得る。Note that the scalar quantization decoder 22 executes a scalar quantization decoding operation based on the scalar quantization values 212 and the quantization characteristics specified by the encoding control parameter 109. average value separated input vector I
Get 214.
平均値加算器２３では、振幅再生された出力ベクトルｇ
−７１２１６またはスカラ量子化された平均値分離入
力ベクトル−２２１４に平均値復号化器１７から供給さ
れる復号された平均値ｍ２０７を加算することにより、
すなわち、次式の演算を実行することにより、復号フレ
ーム間差分信号１０５からなる復号ベクトル１が求めら
れる。In the average value adder 23, the amplitude-regenerated output vector g
-71216 or scalar quantized mean value separation input vector -2214 by adding the decoded mean value m207 supplied from the mean value decoder 17,
That is, the decoded vector 1 consisting of the decoded inter-frame difference signal 105 is obtained by executing the calculation of the following equation.
前記ブロック識別データν２０４がＯのときは、従来を
同様にして、前記複合ベクトル上は、土＝ （０，Ｏ，
・・・・・・、０〕
にて与えられる。When the block identification data ν204 is O, similarly to the conventional method, on the composite vector, soil = (0, O,
......, 0] is given.
この実施例では、フレーム間ベクトル量子化における入
出力ベクトル間の波形歪みを一定値以下に抑制でき、波
形歪みに対するしきい値を変化させることにより符号化
情報発生量と再生画品質を広範囲に適応できる。In this example, the waveform distortion between input and output vectors in interframe vector quantization can be suppressed to below a certain value, and the amount of encoded information generated and the reproduced image quality can be adjusted over a wide range by changing the threshold value for waveform distortion. can.
また、入力画像の局所的性質に依存したコードブックを
符号化しながら生成更新することができる。Furthermore, it is possible to generate and update a codebook that depends on the local properties of the input image while encoding it.
上記実施例では、フレーム間ベクトル量子化符号化復号
化装置のベクトル量子化符号化復号化部において、波形
歪みに基づき逐次更新されるコードブックを用いて内積
ベクトル量子化を行う場合を示したが、従来と同様に、
平均値分離正規化ベクトル量子化を行い、量子化過程で
得られる最小歪みに振動利得を荷重した値に基づきコー
ドブックを逐次更新する手段を用いてもよい。In the above embodiment, the vector quantization encoding/decoding unit of the interframe vector quantization encoding/decoding device performs inner product vector quantization using a codebook that is sequentially updated based on waveform distortion. , as before,
Mean value separation normalized vector quantization may be performed and the codebook may be sequentially updated based on a value obtained by weighting the vibration gain on the minimum distortion obtained in the quantization process.
また、フレームメモリ４の出力段にこのフレームメモリ
４の所定のアドレス上から切り出されるブロック画像か
らなる複数個の出力ベクトルと。Also, at the output stage of the frame memory 4, a plurality of output vectors each consisting of a block image cut out from a predetermined address of the frame memory 4.
所定のレベルの均一パターンからなる複数個の出力ベク
トルと、過去の入力画像信号系列の複数サンプルごとの
平均値パターンからなる複数個の出力ベクトルを用いて
、入力画像信号系列を直接ベクトル量子化する量子化符
号化復号化部を備えた多段ベクトル量子化構成をとって
もよい。Direct vector quantization of an input image signal sequence using a plurality of output vectors consisting of a uniform pattern of a predetermined level and a plurality of output vectors consisting of an average value pattern for each of multiple samples of the past input image signal sequence. A multi-stage vector quantization configuration including a quantization encoding/decoding unit may be used.
第３図はこの多段ベクトル量子化構成に基づくフレーム
間ベクトル量子化符号化復号化装置のブロック図であり
、図において、３０は初段ベクトル量子化符号化復号化
部で入力画像信号系列１０１を符号制御パラメータ１０
９とともにフレームメモリ４から読み出されるフレーム
間予測画像信号系列１０２で水平サンプル、垂直サンプ
ルごとにブロック化して初段ベクトル量子化復号信号系
列１２１を減算器１と加算器３に出力し、かつ初段ベク
トル量子化符号化データ１２０として可変長符号化部５
に出力するようになっている。その他の構成は第６図と
同様である。FIG. 3 is a block diagram of an inter-frame vector quantization encoding/decoding device based on this multi-stage vector quantization configuration. Control parameter 10
9, the interframe predicted image signal sequence 102 read from the frame memory 4 is divided into blocks for each horizontal sample and vertical sample, and the first stage vector quantized decoded signal sequence 121 is output to the subtracter 1 and the adder 3, and the first stage vector quantized Variable length encoding unit 5 as encoded data 120
It is designed to output to . The other configurations are the same as in FIG. 6.
この初段ベクトル量子化符号化復号化部３０の詳細なブ
ロック構成は第４図に示されており、図において、３４
は入力画像信号系列１０１と第３ないし第５のブロック
コード３１〜３３から読み出される複数の正規化出力ベ
クトルが入力され、初段インデックス１２２、入力画像
信号系列１０１、出力ベクトル１２４を出力する初段ベ
クトル量子化器である。The detailed block configuration of this first-stage vector quantization encoding/decoding section 30 is shown in FIG.
is a first-stage vector quantum which receives input image signal series 101 and a plurality of normalized output vectors read from third to fifth block codes 31 to 33, and outputs first-stage index 122, input image signal series 101, and output vector 124. It is a transformer.
上記第３のコードブック３１は初段ベクトル量子化器３
４において、第３図のフレームメモリ４の所定のアドレ
ス上から切り出される複数個のブロックから得られるダ
イナミック出力ベクトルを記憶した随時書込み、読出し
可能なものである。The third codebook 31 is the first stage vector quantizer 3
4, dynamic output vectors obtained from a plurality of blocks cut out from a predetermined address of the frame memory 4 in FIG. 3 are stored and can be written and read at any time.
また、第４のコードブック３２は均一レベルからなる複
数個の固定値出力ベクトルを記憶した読出し専用であり
、フレＬム間予測画像信号系列１０２が入力される。Further, the fourth codebook 32 is a read-only codebook in which a plurality of fixed value output vectors having uniform levels are stored, and the inter-frame predicted image signal sequence 102 is input thereto.
第５のコードブック３３は複数個の平均値を補間した出
力ベクトル１２５を記憶した書込み読出し可能なもので
ある。The fifth codebook 33 is a writable and readable book that stores an output vector 125 obtained by interpolating a plurality of average values.
３５は平均値演算部で、最小歪みＤｓが初段ベクトル量
子化しきい値よりも大きい場合は２次元画像サンプル配
列上の小ブロックごとに平均値を求めて、初段平均値１
２３を出力するもので、この初段平均値を補間した出力
ベクトル１２５が上記第５のコードブック３３、第３の
セレクタ３６に出力するようにしている。35 is an average value calculation unit, which calculates the average value for each small block on the two-dimensional image sample array when the minimum distortion Ds is larger than the first stage vector quantization threshold, and calculates the average value for each small block on the two-dimensional image sample array, and calculates the first stage average value 1.
23, and an output vector 125 obtained by interpolating this first stage average value is output to the fifth codebook 33 and the third selector 36.
第３のセレクタ３６はインデックス１２２が特殊符号で
ないときは補間された出力ベクトル１２５を初段ベクト
ル量子化復号信号系列１２１として出力し、初段インデ
ックス１２２が特殊符号の場合には、出力ベクトル１１
２４を初段ベクトル量子化復号信号系列１２１として出
力するものである。The third selector 36 outputs the interpolated output vector 125 as the first stage vector quantized decoded signal sequence 121 when the index 122 is not a special code, and outputs the output vector 11 when the first stage index 122 is a special code.
24 is output as the first stage vector quantized decoded signal sequence 121.
第５図（ａ）は初段ベクトル量子化の処理単位となるブ
ロックの大きさの関係を示し、初段のブロックサイズは
ｎ、Ｘｎ２＝１６Ｘ１６であり、第５図（ｂ）は次段ベ
クトル量子化の処理単位となるブロックの大きさの関係
を示し１次段のブロックサイズはｍＬＸｍ、＝４Ｘ４で
ある。Figure 5 (a) shows the relationship between the sizes of blocks that are the processing units of the first stage vector quantization, the block size of the first stage is n, The block size of the first stage is mLXm,=4X4.
次に、初段ベクトル量子化符号化復号化部３０の動作を
第４図について説明する。初段ベクトル量子化器３４は
入力画像信号系列１０１をブロック化して得られる入力
ベクトル
Ｓ ＝（Ｓｉｔ Ｓａｔ ・・””ｅ Ｓ ｒ ）ｒ
” ｎ １ Ｘ ｎ ｚ （ｎ ｔ ｓ ｎ ｔはｍｔ
、ｍ、の倍数）と第３〜第５のコードブック３１〜３３
から読み出される複数個の出力ベクトル土９との歪みを
求め、最小歪みを与える出力ベクトル１ｐを探索する。Next, the operation of the first stage vector quantization encoding/decoding section 30 will be explained with reference to FIG. The first-stage vector quantizer 34 blocks the input image signal sequence 101 to obtain an input vector S = (Sit Sat...""e S r ) r
” n 1 X n z (nt s n t is mt
, m, multiples) and the third to fifth codebooks 31 to 33
The distortion with respect to the plurality of output vectors 9 read out from the vector 9 is determined, and the output vector 1p that gives the minimum distortion is searched.
この歪みＤｓは例えば１次式にて定義される。This distortion Ds is defined, for example, by a linear equation.
この最小歪みＤｓが所定の初段ベクトル量子化しきい値
よりも小さい場合には、前記選択された出力ベクトルＵ
を識別するための初段インデックス１２２を出力する。If this minimum distortion Ds is smaller than a predetermined initial vector quantization threshold, the selected output vector U
The first stage index 122 for identifying is output.
また、前記最小歪みＤｓが初段ベクトル量子化しきい値
よりも大きい場合は、入力ベクトル内の複数のサンプル
ごと、すなわち、２次元画像サンプル配列上の小ブロッ
クごとに、平均値演算部３５に入力され、初段平均値１
２３が求められるとともに、初段インデックス１２２に
特殊符号が割り当てられる。Further, when the minimum distortion Ds is larger than the first-stage vector quantization threshold, the data is input to the average value calculation unit 35 for each of the plurality of samples in the input vector, that is, for each small block on the two-dimensional image sample array. , first stage average value 1
23 is obtained, and a special code is assigned to the first stage index 122.
この初段平均値１２３からなるベクトルは前記入力ベク
トルと同一次元数となるように補間され。The vector consisting of this first stage average value 123 is interpolated so that it has the same number of dimensions as the input vector.
補間されたベクトル１２５となって、第５のコードブッ
ク３３に記憶される。The resulting interpolated vector 125 is stored in the fifth codebook 33.
第５のコードブック３３は補間されたベクトル１２５を
複数個記憶し、この補間されたベクトル１２５が第５の
コードブック３３に入力されるごとに、時間的に最も過
去に記憶されたものと置き換えることにより、逐次更新
される。The fifth codebook 33 stores a plurality of interpolated vectors 125, and each time this interpolated vector 125 is input to the fifth codebook 33, it replaces the one stored in the temporal past. As a result, it is updated sequentially.
また、第４のコードブック３２には、フレームメモリに
記憶された過去の復号画像信号系列の所定の位置のブロ
ックを切り出すことにより得られる複数の出力ベクトル
が記憶される。この記憶内容はフレームメモリの内容と
ともに更新される。Furthermore, the fourth codebook 32 stores a plurality of output vectors obtained by cutting out blocks at predetermined positions of the past decoded image signal series stored in the frame memory. This storage content is updated together with the frame memory content.
第３のコードブック３１には、所定のレベルの均一のパ
ターンからなる複数個の出力ベクトルが予め記憶されて
いる。The third codebook 31 stores in advance a plurality of output vectors each consisting of a uniform pattern of a predetermined level.
上述のようにして、平均値演算部３５で初段インデック
ス１２２に特殊符号が割り当てられたとは、出力ベクト
ルｓ’ｐ１２４を第３のセレクタ３６の切り換えにより
選択されて、初段ベクトル量子化復号化信号系列１２１
として出力される。As described above, the fact that a special code is assigned to the first stage index 122 in the average value calculation unit 35 means that the output vector s'p124 is selected by switching the third selector 36 and the first stage vector quantized decoded signal sequence 121
is output as
また、初段インデックス１２２に特殊符号が割り当てら
れないときには、補間されたベクトル１２５が第３のセ
レクタ３６により選択されて、初段ベクトル量子化復号
化信号系列１２１として出力される。Further, when a special code is not assigned to the first stage index 122, the interpolated vector 125 is selected by the third selector 36 and output as the first stage vector quantized decoded signal sequence 121.
この初段インデックス１２２が特殊符号のときは、前記
複数個の初段平均値１２３を付加して、初段インデック
ス１２２を初段ベクトル量子化符号化データ１２０とし
て出力する。When the first stage index 122 is a special code, the plurality of first stage average values 123 are added and the first stage index 122 is output as the first stage vector quantized encoded data 120.
この第３図および第４図の実施例では、フレーム間ベク
トル量子化における有効ブロックの発生を抑えることが
でき、符号情報発生量を低減させる効果がある。The embodiments shown in FIGS. 3 and 4 can suppress the generation of effective blocks in interframe vector quantization, and have the effect of reducing the amount of generated code information.
また、第１図の第２のコードブック１１、第４図の第５
のコードブック３３において、所定のベクトルが入力さ
れるたびに書込みアドレスを順次１番地ずつカウントア
ツプし、この書込みアドレスが上限の最終番地を越えた
時点でリセットする２３に制御することにより、第２の
コードブック１１、第５のコードブック３３を逐次更新
する手段を用いることもできる。In addition, the second codebook 11 in FIG. 1 and the fifth codebook in FIG.
In the codebook 33, the write address is sequentially counted up by one address each time a predetermined vector is input, and when this write address exceeds the upper limit final address, the second address is reset. It is also possible to use means for sequentially updating the codebook 11 and the fifth codebook 33.
このようにすることにより、第２のコードブック１１、
第５のコードブック３３において符号化すべき入力ブロ
ックに対して時間的に最も新しい過去の入力ブロックに
基づき生成された有限個の出力ベクトルを常時記憶する
ことができる６〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、内積ベクトル量子化
符号化器によりベクトル量子化符号化過程で得られる歪
形歪みに基づき入力ベクトルをスカラ量化してコードブ
ックを更新してその内容を以後の符号化処理において出
力ベクトルに利用してベクトル量子化を行うか、あるい
は量子化過程で得られる最小ひずみに振幅利得を荷重し
た値に基づきコードブックを逐次更新して符号化データ
と復号フレーム間差分信号系列を得るように構成したの
で、フレーム間ベクトル量子化における入出力ベクトル
間の波形歪みを一定値以下に抑制でき、波形歪みに対す
るしきい値を変化させることにより、符号化情報発生量
と再生品質を広範囲に適応できる。By doing this, the second codebook 11,
In the fifth codebook 33, a finite number of output vectors generated based on the temporally latest past input block for the input block to be encoded can be constantly stored.6 [Effects of the Invention] As described above, According to the present invention, the input vector is scalar quantized based on the distortion obtained in the vector quantization encoding process by the inner product vector quantization encoder, the codebook is updated, and the contents are used for subsequent encoding. In processing, vector quantization is performed using the output vector, or the codebook is sequentially updated based on the value obtained by weighting the amplitude gain on the minimum distortion obtained in the quantization process, and the encoded data and the decoded frame difference signal sequence are Since the configuration is configured to obtain the following, the waveform distortion between input and output vectors in interframe vector quantization can be suppressed to a certain value or less, and by changing the threshold value for waveform distortion, the amount of encoded information generated and the playback quality can be reduced. Can be applied to a wide range of areas.
さらに入力画像の局所的性質に依存したコードブックを
符号化しながら生成更新することができる。Furthermore, a codebook that depends on the local properties of the input image can be generated and updated while being encoded.
またこの発明の別の発明によれば、フレームメモリの出
力段に初段ベクトル量子化符号化部を設けてフレームメ
モリの所定アドレスから切り出されるブロック画像から
なる出力ベクトルと均一パターンの出力ベクトルと過去
の入力画像信号系列のサンプルごとの平均パターンの出
力ベクトルとから入力画像信号系列をベクトル量子化し
て初段ベクトル量子化符号信号系列と初段ベクトル量子
化符号化データとを出力するように構成したので、フレ
ーム間ベクトル量子化における有効ブロックの発生を抑
えることができ、符号化情報発生量を低減させる効果が
ある。According to another aspect of the present invention, an initial stage vector quantization encoding unit is provided at the output stage of the frame memory, and an output vector consisting of a block image cut out from a predetermined address of the frame memory, an output vector of a uniform pattern, and a past The input image signal sequence is vector quantized from the output vector of the average pattern for each sample of the input image signal sequence, and the first stage vector quantization code signal sequence and the first stage vector quantization coded data are output. This has the effect of suppressing the generation of effective blocks in interval vector quantization and reducing the amount of encoded information generated.
第１図はこの発明の一実施例によるフレーム間ベクトル
量子化符号化復号化装置のベクトル量子化符号化復号化
部の構成を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施
例によるフレーム間ベクトル量子化符号化復号化装置の
ベクトル量子化符号化復号部の動作説明に用いる説明図
、第３図はこの発明の他の実施例による多段ベクトル量
子化構成のフレーム間ベクトル量子化符号化復号化装置
のブロック図、第４図は第３図のフレーム間ベクトル量
子化符号化復号化装置における初段ベクトル量子化符号
化復号化部の構成を示すブロック図、第５図（ａ）は第
４図の実施例における多段ベクトル量子化を実行すると
きの初段ブロックの大きを示す説明図、第５図（ｂ）は
第４図の実施例における多段ベクトル量子化を実行する
ときの次段のブロックの大きさを示す説明図、第６図は
従来のフレーム間ベクトル量子化符号化復号化装置のブ
ロック図、第７図は第６図のフレーム間ベクトル量子化
符号化復号化装置におけるベクトル量子化符号化復号化
部のブロック図である。
１は減算器、２は第２段ベクトル量子化符号化復号化部
、３は加算器、４はフレームメモリ、５は可変長符号化
部、６は送信バッファ、７は符号化制御部、３０は初段
ベクトル量子化符号化復号化部、３４は初段ベクトル量
子化器、３５は平均値演算部。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
特許出願人 三菱電機株式会社
第２図
第４図
第 ５ 図
ｎ１ｘ ｎ２ ＝ １６ｘ１６
ｍ＋Ｘｍ２＝４Ｘ４
手続補正書（自発）FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a vector quantization encoding/decoding section of an interframe vector quantization encoding/decoding device according to an embodiment of the present invention, and FIG. An explanatory diagram used to explain the operation of the vector quantization encoding/decoding unit of the vector quantization encoding/decoding device, and FIG. 3 is an interframe vector quantization encoding/decoding of a multi-stage vector quantization configuration according to another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the first-stage vector quantization encoding/decoding section in the interframe vector quantization encoding/decoding device of FIG. 3, and FIG. An explanatory diagram showing the size of the first stage block when performing multistage vector quantization in the embodiment shown in the figure, and FIG. 5(b) is a block of the next stage when performing multistage vector quantization in the embodiment shown in FIG. FIG. 6 is a block diagram of a conventional interframe vector quantization encoding/decoding device, and FIG. 7 is a diagram showing vector quantization in the interframe vector quantization encoding/decoding device of FIG. 6. FIG. 3 is a block diagram of an encoding/decoding section. 1 is a subtracter, 2 is a second stage vector quantization encoding/decoding unit, 3 is an adder, 4 is a frame memory, 5 is a variable length encoding unit, 6 is a transmission buffer, 7 is an encoding control unit, 30 34 is a first stage vector quantizer, and 35 is an average value calculation unit. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Patent applicant: Mitsubishi Electric Corporation Figure 2 Figure 4 Figure 5 Figure n1x n2 = 16x16 m+Xm2=4X4 Procedural amendment (voluntary)
Claims (2)
レームメモリと、入力画像信号系列に対して上記フレー
ムメモリから読み出されるフレーム間予測画像信号系列
を減算してフレーム間差分信号系列を得る減算器と、上
記フレーム間予測画像信号をブロック化して得た平均値
分離入力ベクトルを内積ベクトル量子化符号化器でベク
トル符号化量子化を行う過程で算出した波形歪みがしき
い値より大きいときこの波形歪みに基づき上記入力ベク
トルをスカラ量化しかつコードブックを逐次更新して出
力ベクトルとして以後の符号化復号化を行うか平均値分
離正規化ベクトル量子化を行う量子化過程で得られる最
小ひずみに振幅利得を負荷した値に基づきコードブック
を逐次更新して符号化復号化して符号化データと復号フ
レーム間差分信号系列を得るベクトル量子化符号化復号
化部と、上記復号フレーム間差分信号系列を上記フレー
ム間予測画像信号系列に加えて復号画像信号系列を上記
フレームメモリに対して出力する加算器と、上記符号化
データを可変長符号化して可変長符号化データを出力す
る可変長符号化部と、上記可変長符号化データを一時記
憶して情報発生量を平滑して送信データとして一定速度
で出力するとともに１フレーム単位の情報発生量を求め
る送信バッファと、上記１フレーム単位の情報発生量に
基づき上記ベクトル量化符号化復号化部の動作を適応制
御する符号化制御パラメータを発生する符号化制御部と
を備えたフレーム間ベクトル量子化符号化復号化装置。(1) a frame memory that stores at least one frame worth of image signals, and a subtracter that obtains an interframe difference signal sequence by subtracting the interframe predicted image signal sequence read from the frame memory from the input image signal sequence; , when the waveform distortion calculated in the process of vector coding and quantization of the average value separated input vector obtained by blocking the inter-frame predicted image signal with the inner product vector quantization encoder is larger than the threshold value. The above input vector is scalar quantized based on the above, and the codebook is sequentially updated to perform subsequent encoding/decoding as an output vector, or the amplitude is set to the minimum distortion obtained in the quantization process, which is performed by means-separated normalized vector quantization. a vector quantization encoding/decoding unit that sequentially updates a codebook based on the gain-loaded value and performs encoding/decoding to obtain encoded data and a decoded inter-frame difference signal sequence; an adder that outputs a decoded image signal sequence in addition to the interframe predicted image signal sequence to the frame memory; and a variable length encoding unit that variable-length encodes the encoded data and outputs variable-length encoded data. , a transmission buffer that temporarily stores the variable-length encoded data, smoothes the amount of information generated, and outputs it at a constant speed as transmission data, and calculates the amount of information generated per frame; an encoding control section that generates an encoding control parameter for adaptively controlling the operation of the vector quantization encoding/decoding section based on the vector quantization encoding/decoding section.
されてコードブックから出力される複数の出力ベクトル
により初段ベクトル量子化器で上記入力画像信号系列を
ブロック化して得られる入力ベクトルを量子化しかつこ
の量子化過程で得られる最小歪みが量子化しきい値を越
えると平均値演算部で求めた初段平均値を補間して上記
コードブックの内容を更新しかつ補間した初段平均値を
初段ベクトル量子化復号系列として上記減算器および加
算器に出力するとともに上記出力ベクトルの識別用の初
段インデックスに上記初段平均値を付加して初段ベクト
ル量子化符号化データを上記可変長符号化部に出力する
初段ベクトル量子化符号化復号化部を上記フレームメモ
リの出力段に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のフレーム間ベクトル量子化符号化復号化装置
。(2) Quantize the input vector obtained by dividing the input image signal sequence into blocks in the first stage vector quantizer using a plurality of output vectors cut from above a predetermined address of the frame memory and output from the codebook; When the minimum distortion obtained in the quantization process exceeds the quantization threshold, the first stage average value obtained by the average value calculation unit is interpolated to update the contents of the codebook, and the interpolated first stage average value is subjected to first stage vector quantization. a first-stage vector that is output as a decoded sequence to the subtracter and adder, adds the first-stage average value to the first-stage index for identification of the output vector, and outputs first-stage vector quantized encoded data to the variable-length encoder; 2. The interframe vector quantization encoding/decoding device according to claim 1, wherein a quantization encoding/decoding section is provided at an output stage of said frame memory.
Priority Applications (14)
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|---|---|---|---|
| JP63046391A JPH0666948B2 (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Interframe vector quantization coding / decoding device |
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| CA000592194A CA1333420C (en) | 1988-02-29 | 1989-02-27 | Vector quantizer |
| US07/316,020 US5194950A (en) | 1988-02-29 | 1989-02-27 | Vector quantizer |
| EP89103456A EP0331094B1 (en) | 1988-02-29 | 1989-02-28 | Multimedia data transmission system |
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