JPS6326951B2 - - Google Patents
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- JPS6326951B2 JPS6326951B2 JP14421482A JP14421482A JPS6326951B2 JP S6326951 B2 JPS6326951 B2 JP S6326951B2 JP 14421482 A JP14421482 A JP 14421482A JP 14421482 A JP14421482 A JP 14421482A JP S6326951 B2 JPS6326951 B2 JP S6326951B2
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
- H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は画像信号に対し、連続する画面にお
ける相間を利用して画像信号を高能率符号化（ビ
ツトレートを削減）するフレーム間符号化装置に
関するものである。 従来のこの種のフレーム間符号化装置は第１図
の如く構成されていた。 第１図において、１は減算器、２はスカラー量
子化器、３は加算器、４はフレームメモリであ
る。 今、画面の上方から下方に向けて左から右に順
次ラスター走査される第ｆフレームの画像入力信
号５のサンプル系列をSf K（ここではＫはラスター
走査におけるサンプル系列番号）、前記Sf Kに対す
る１フレーム前のサンプル値から構成される予測
信号６をS^f-1 K、前記画像入力信号５と予測信号６
のフレーム間差分信号７をXf K、前記フレーム間
差分信号７の１サンプル毎のスカラー量子化信号
８をX^f K、前記スカラー量子化信号７と予測信号
６を加算した再生画像信号９をS^f Kとする。 このとき、第１図ａの符号化器においては以下
の処理にて画像信号が高能率符号化される。 Xf K＝Sf K−S^f-1 K X^f K＝Xf K＋qf K S^f K＝S^f-1 K＋X^f K＝S^f-1 K＋Xf K＋qf K すなわち、Sf Kに対し信号電力が減少するフレ
ーム間差分信号Xf Kをその振幅確率分布Ｐ（Xf K）
に基づき最小歪となるように、レベル数を減じて
スカラー量子化した信号X^f Kを符号化することに
よつて高能率符号化を達成する。qf Kはスカラー量
子化レベルの減少によつて発生する系の量子化雑
音である。 第１図ｂに示す復号化器においては、送信され
てくるスカラー量子化信号８に基づき S^f K＝S^f-1 K＋Xf K＋qf K の演算を実行し量子化雑音 f Kを含んだ再生画像信
号９をS^f Kとして得る。 以上の如く従来のフレーム間符号化装置は、現
在のフレームの画像信号と同一位置に対応する先
のフレームの画像信号との差分信号を１サンプル
毎にレベル数を減じてスカラー量子化していた。 この方式によると、画像信号がガウス雑音を含
むため、動きのない部分でもフレーム間差分信号
７が所定のレベルで存在するばかりでなく、動き
の多い画像に関する情報発生量がふえるため一定
の伝送レートにおさえて高能率符号化することは
困難である。 この発明は以上の如き欠点を除去するためにな
されたもので、ガウス雑音のじよう乱にも強く、
動きのある画像に対してもはなはだしく符号化効
率が低下することのないように、フレーム間差分
信号をスレツシユホールドを設定してベクトル量
子化するフレーム間符号化装置を提供することを
目的としている。 以下、図面により発明を詳細に説明する。 今、第２図の如く、或る第ｆ−１番目のフレー
ム（テレビジヨンの場合は１フレームは飛び越し
走査する２つのフイールドから構成される）の時
間的に連続する４本の走査線上のサンプルを４×
４個まとめでブロツク化しこれを１つのベクトル
としてＳ f-1＝［S1、S2……S16］f-1と表わす。これ
に対し１フレーム後の第ｆ番目のフレームでＳ f-
１と画面上で同一位置に相当するサンプルのブロ
ツクをＳ f＝［S1、S2、……、S16］fとする。更に、
第ｆフレームの画線信号ベクトルＳ fから第ｆ−
１フレームの画像信号ベクトルＳ f-1を各要素
（サンプル）毎に減じたフレーム間差分信号の入
力ベクトルＸ f＝［X1、X2、……、X16］fとする。
このフレーム間差分信号Ｘ fを16次元のユークリ
ツド信号空間の中でベクトル量子化することによ
つて高能率符号化を実現する。 第３図に本発明に係るベクトル量子化方式フレ
ーム間符号化装置の一実施例である構成図を示
す。 図中、１０はラスター／ブロツク走査変換器、
１１はベクトル量子化符号化器、１２はベクトル
量子化復号化器、１３はブロツク走査フレームメ
モリ、１４はブロツク／ラスター走査変換器であ
る。 このフレーム間符号化装置の動作は以下の如く
である。 先づ、第３図ａの符号化器において、第ｆフレ
ームの画像入力信号５はラスター／ブロツク走査
変換器１０によつて画面上でラスター走査から第
２図に示すブロツク走査に変換される。ブロツク
走査では画像信号の各サンプルは［S1、S2、…
…、S5、S6、……、S9、S10、……、S13、S14、
S15、S16］fの順に出力され、このブロツクが画面
上左から右へ、更に、上方から下方へ移行するよ
うに走査される。このブロツク走査画像信号１５
は、同様にブロツク走査されてブロツク走査フレ
ームメモリ１３から読み出される第ｆ−１フレー
ムの同一位置に相当するブロツク走査予測画像信
号１６［S^1、S^2、……、S^16］f-1を減じられる。
減算器１ではフレーム間差分信号１７をX1、X2、
……、X16の順に出力する。こうして得られたフ
レーム間差分信号１７は１ブロツク毎にまとめら
れてベクトル量子化符号化器１１にて入力ベクト
ルＸ f＝［X1、X2、……、X16］fを形成し、16次元
信号空間R16において最小歪となる出力ベクトル
ｙi＝［yi1、yi2、……yi16］に変換（写像）される。
この出力ベクトルのインデツクスｉがベクトル量
子化符号化器１１の出力ベクトル符号化信号１８
として送信される。更に、出力ベクトル符号化信
号１８はベクトル量子化復号化器１２に入力され
出力ベクトルｙ iに変換されyi1、yi2、……yi16の順
に読み出されたベクトル量子化フレーム間差分信
号１９となる。このベクトル量子化フレーム間差
分信号１９は、前記ブロツク走査予測画像信号１
６と画面上で対応する位置のサンプル毎に加算さ
れ、再生画像信号２０としてS^ f＝［S^1、S^2、……
S^16］fを得る。以上の処理は次式に表わされる。 Ｘ f＝Ｓ f−S^ f-1 ｙ i＝ｘ f＋qf S^ f＝S^ f-1＋ｙ i＝S^ f-1＋ｘ f＋qf ここでqfは16次元信号空間におけるベクトル量
子化雑音である。 第３図ｂに示す復号化器では、ベクトル量子化
復号化器１２と加算器３及びブロツク走査フレー
ムメモリ１３にて S^ f＝S^ f-1＋ｘ f＋qf の演算をし、ベクトル量子化雑音qfを含む再生画
像信号２０としてS^f＝［S^1、S^2、……、S^16］fを得
る。これをブロツク／ラスター走査変換器１４を
通して標準のラスター走査に変換すればよい。 次に、フレーム間差分信号１７にほどこすベク
トル量子化の原理について簡単に説明する。 今、情報源入力信号系列をＫ個まとめて入力ベ
クトルＸ＝［x1、x2、……、xK］とする。このと
きＫ次元ユークリツド信号空間RK＝（Ｘ∈RK）の
所定の分割をR1、R2、……、RNとし、各分割の
代表点（例えば重心）のＮ個のセツトをＹ＝［ｙ
１、ｙ 2、……、ｙ N］とする。代表点ｙ i＝［yi1、
yi2……、yiK］を分割Riに含まれる入力ベクトルX
に対応する出力ベクトルとするものをベクトル量
子化という。 ベクトル量子化Ｑは次式にて定義される。 Ｑ：RK→Ｙ ここで、Ri＝Q-1（ｙ i）＝｛Ｘ∈RK：Ｑ（ｘ）＝ｙ
ｉ｝ N Ｕi=1 Ri＝RK、Ri∩Rj＝０（ｉ≠ｊ） 上記ベクトル量子化Ｑは符号化Ｃと復号化Ｄの
縦続接続として表わされる。符号化ＣはRKの中
の出力ベクトルのセツトＹ＝［ｙ 1、ｙ 2、……、
ｙN）のインデツクスセツトＩ＝｛１、２、……、
Ｎ｝へのマツピングであり、復号化ＤはＩからＹ
へのマツピングである。すなわち Ｃ：RK→Ｉ、Ｄ：Ｉ→Ｙ Ｑ＝Ｄ・Ｃ である。ベクトル量子化において前記符号化出力
Ｉが伝送あるいは記録されることになるため極め
て効率のよい高能率符号化が実現できる。 ベクトル量子化は入力ベクトルＸの振幅確率分
布Ｐ（Ｘ）に偏りがある場合に特に効率が向上す
る。出力ベクトルのセツトＹの抽出は、入力ベク
トルの振幅確率分布Ｐ（Ｘ）に基づいた入力信号
源のモデルから発生する多数の入力ベクトルを信
号空間RKで入力ベクトルと出力ベクトルの歪
Min ｄ（ｘ、ｙ i）の総和が最小となるように収
束させるクラスタリングを行なえばよい。 入力ベクトルＸと出力ベクトルｙ iの２次元平
面での配列関係を第４図に示す。 第４図からも推測されるようにベクトル量子化
ではＫ次元信号空間で最小歪となる出力ベクトル
にマツピングされるためガウス雑音によつて発生
する歪はＫ次元信号空間内で平均化される効果が
ある。更に、Ｋ次元信号空間内で原点に近い出力
ベクトルが発生した場合、これをマスクして、零
ベクトルとすれば情報発生量を制御することが可
能となる。 本発明に係るフレーム間差分信号のベクトル量
子化器の一実施例である符号化器と復号化器の構
成図を第５図及び第６図に示す。 第５図に示すベクトル量子化符号化器におい
て、２２は入力ベクトルレジスタ、２３はアドレ
スカウンタ、２４は出力ベクトルコードテーブ
ル、２５は出力ベクトルレジスタ、２６は並列減
算器、２７は絶対値演算器、２８は最大要素歪検
出器、２９は最小歪出力ベクトル検出器、３０は
インデツクスラツチ、３１はスレツシヨルド回路
である。 第６図に示すベクトル量子化復号化器におい
て、３２は出力ベクトルシフトレジスタで、第５
図におけるものと同一符号は同一又は相当部分を
示す。 次に、第５図のベクトル量子化符号化器の動作
について説明する。 先づ、第ｆフレームのフレーム間差分信号１７
は16個単位でまとめられて入力ベクトルＸ f＝
［X1、X2、……、X16］fとして入力ベクトルレジ
スタ２２にラツチされる。この時点において、ア
ドレスカウンタ２３はｉ＝１、２、……、Ｎまで
順次カウントアツプされ出力ベクトルコードテー
ブル２４から出力ベクトルｙ iをｙ 1、ｙ 2、……、
ｙNの順に読み出し、出力ベクトルレジスタ２５
に逐次ラツチされる。出力ベクトルコードテーブ
ル２４には、あらかじめ入力ベクトルXfの振幅
確率分布Ｐ（Ｘ f）にもとづいて、最小歪となる16
次元信号空間の出力ベクトルのセツトが原点に近
い順に書き込まれている。すなわち、16次元信号
空間において原点に近い距離にある出力ベクトル
（歪ｄ（０、ｙ i）が小さい出力ベクトル）から順
にｉ＝１、２、……、Ｎのアドレスに配列してお
く。 順次、読み出され出力ベクトルレジスタ２５に
ラツチされた各出力ベクトルレジスタのｙ i＝
［yi1、yi2、……、yi16］について、入力ベクトル
Ｘfと各要素毎に差の絶対値を、並列減算器２６
と絶対値演算器２７で算出する。この各要素歪の
最大値を入出力ベクトル間の歪ｄ（ｘ f、ｙ i）とし
て最大要素歪検出器２８で求める。ここで ｄ（ｘ f、ｙ i）＝Max［｜xK−yiK｜］ である。（Ｋ＝１、２、……、16） 次に、最小歪出力ベクトル検出器２９は、前記
歪ｄ（ｘ f、ｙ i）が最小となる出力ベクトルを検出
する。最小歪出力ベクトルと入力ベクトルの最小
歪Ｄは Ｄ＝Mind（ｘ f、ｙ i）＝Min［Max｜XK−yiK｜］
となる。この最大歪Ｄがベクトル量子化雑音であ
る。 最小歪出力ベクトル検出器２９は、入出力ベク
トル間の歪が最小となる出力ベクトルを検出し
て、ストローブ信号をインデツクスラツチ３０に
送出する。インデツクスラツチ３０では各入力ベ
クトルＸ f1に対して最小歪となる出力ベクトルｙ i
のアドレスに対応するインデツクスｉがラツチさ
れる。このインデツクスｉにスレツシヨルドレベ
ルを設定し、スレツシヨルド回路３１で所定のレ
ベルを起えるものはｉの値を送出し、超えないも
のは、零ベクトルとして特殊コードを送出する。
このスレツシヨルド回路３１の出力を出力ベクト
ル符号化信号１８としてベクトル量子化復号化器
に送出する。 第６図のベクトル量子化復号化器においては、
出力ベクトルのインデツクスｉと零ベクトルに対
応する特殊コードから構成される出力ベクトル符
号化信号１８を所定の出力ベクトルに復号する。
インデツクスラツチ３１は出力ベクトルのインデ
ツクスｉをラツチし、第５図の符号化器における
ものと同一出力ベクトルのセツトが書き込まれた
出力ベクトルコードテーブル２４からインデツク
スｉに対応する出力ベクトルｙ iを読み出す。こ
の出力ベクトルｙ i＝［yi1、yi2、……、yi16］は出
力ベクトルシフトレジスタ３２に並列にラツチさ
れた後、yi1、yi2、……、yi16の順にベクトル量子
化フレーム間差分信号１９として直列に出力され
る。また、特列コードが送出されてきたときは、
出力ベクトルシフトレジスタ３２にリセツトされ
零ベクトルとして、零を順に16回出力する。 以上の如く、第５図ベクトル量子化符号化器の
スレツシヨルド回路３１のスレツシヨルドレベル
を任意に設定し、零ベクトルの特列コードが多数
発生すれば送出符号長が短くなるような伝送路符
号を通信路に設ければ、スレツシヨルドレベルの
制御によつて情報発生量を制御できる。 更にベクトル量子化そのものが多次元信号空間
における量子化を実行するためガウス雑音に強
く、個々のサンプルのフレーム間差分信号に重畳
した雑音成分を平均値し、情報発生量を抑圧する
効果がある。 以上の如く本発明によるベクトル量子化方式フ
レーム間符号化装置では、フレーム間差分信号を
複数個まとめてベクトル量子化し、多次元信号空
間で原点に近い出力ベクトルをスレツシヨルドレ
ベルを設定して抑圧するように構成したので、簡
易な構成で効率の高いフレーム間符号化装置が実
現できる。本装置は商用テレビジヨン、変化部分
静止画伝送、あるいは会議用テレビジヨンの高能
率符号化に適用できる。 なお以上は、フレーム間差分信号の16個のサン
プルをまとめてベクトル量子化する場合について
説明したが、ブロツク化するサンプルの構成方法
は任意である。更に、ベクトル量子化符号化器の
前に、各ブロツクのサンプル値の標準偏差あるい
は偏差の絶対値の中央値で正規化し、ベクトル量
子化復号化器の後で正規化定数を乗じて復元し、
フレーム間の画像信号の振幅変化への追従性をア
ダプテイブに制御することも可能である。この場
合出力ベクトルのセツトは正規化出力ベクトルに
て構成する。 以上のように、本発明に係るベクトル量子化方
式フレーム間符号化装置では、画像信号のフレー
ム間差分信号を複数個まとめて多次元信号空間で
量子化し、原点に近いベクトルをスレツシヨルド
レベルを設定して零ベクトルとするように制御す
る構成としたので、簡易で効率の高い商品質画像
の伝送可能なフレーム間符号化装置を実現できる
効果がある。
ける相間を利用して画像信号を高能率符号化（ビ
ツトレートを削減）するフレーム間符号化装置に
関するものである。 従来のこの種のフレーム間符号化装置は第１図
の如く構成されていた。 第１図において、１は減算器、２はスカラー量
子化器、３は加算器、４はフレームメモリであ
る。 今、画面の上方から下方に向けて左から右に順
次ラスター走査される第ｆフレームの画像入力信
号５のサンプル系列をSf K（ここではＫはラスター
走査におけるサンプル系列番号）、前記Sf Kに対す
る１フレーム前のサンプル値から構成される予測
信号６をS^f-1 K、前記画像入力信号５と予測信号６
のフレーム間差分信号７をXf K、前記フレーム間
差分信号７の１サンプル毎のスカラー量子化信号
８をX^f K、前記スカラー量子化信号７と予測信号
６を加算した再生画像信号９をS^f Kとする。 このとき、第１図ａの符号化器においては以下
の処理にて画像信号が高能率符号化される。 Xf K＝Sf K−S^f-1 K X^f K＝Xf K＋qf K S^f K＝S^f-1 K＋X^f K＝S^f-1 K＋Xf K＋qf K すなわち、Sf Kに対し信号電力が減少するフレ
ーム間差分信号Xf Kをその振幅確率分布Ｐ（Xf K）
に基づき最小歪となるように、レベル数を減じて
スカラー量子化した信号X^f Kを符号化することに
よつて高能率符号化を達成する。qf Kはスカラー量
子化レベルの減少によつて発生する系の量子化雑
音である。 第１図ｂに示す復号化器においては、送信され
てくるスカラー量子化信号８に基づき S^f K＝S^f-1 K＋Xf K＋qf K の演算を実行し量子化雑音 f Kを含んだ再生画像信
号９をS^f Kとして得る。 以上の如く従来のフレーム間符号化装置は、現
在のフレームの画像信号と同一位置に対応する先
のフレームの画像信号との差分信号を１サンプル
毎にレベル数を減じてスカラー量子化していた。 この方式によると、画像信号がガウス雑音を含
むため、動きのない部分でもフレーム間差分信号
７が所定のレベルで存在するばかりでなく、動き
の多い画像に関する情報発生量がふえるため一定
の伝送レートにおさえて高能率符号化することは
困難である。 この発明は以上の如き欠点を除去するためにな
されたもので、ガウス雑音のじよう乱にも強く、
動きのある画像に対してもはなはだしく符号化効
率が低下することのないように、フレーム間差分
信号をスレツシユホールドを設定してベクトル量
子化するフレーム間符号化装置を提供することを
目的としている。 以下、図面により発明を詳細に説明する。 今、第２図の如く、或る第ｆ−１番目のフレー
ム（テレビジヨンの場合は１フレームは飛び越し
走査する２つのフイールドから構成される）の時
間的に連続する４本の走査線上のサンプルを４×
４個まとめでブロツク化しこれを１つのベクトル
としてＳ f-1＝［S1、S2……S16］f-1と表わす。これ
に対し１フレーム後の第ｆ番目のフレームでＳ f-
１と画面上で同一位置に相当するサンプルのブロ
ツクをＳ f＝［S1、S2、……、S16］fとする。更に、
第ｆフレームの画線信号ベクトルＳ fから第ｆ−
１フレームの画像信号ベクトルＳ f-1を各要素
（サンプル）毎に減じたフレーム間差分信号の入
力ベクトルＸ f＝［X1、X2、……、X16］fとする。
このフレーム間差分信号Ｘ fを16次元のユークリ
ツド信号空間の中でベクトル量子化することによ
つて高能率符号化を実現する。 第３図に本発明に係るベクトル量子化方式フレ
ーム間符号化装置の一実施例である構成図を示
す。 図中、１０はラスター／ブロツク走査変換器、
１１はベクトル量子化符号化器、１２はベクトル
量子化復号化器、１３はブロツク走査フレームメ
モリ、１４はブロツク／ラスター走査変換器であ
る。 このフレーム間符号化装置の動作は以下の如く
である。 先づ、第３図ａの符号化器において、第ｆフレ
ームの画像入力信号５はラスター／ブロツク走査
変換器１０によつて画面上でラスター走査から第
２図に示すブロツク走査に変換される。ブロツク
走査では画像信号の各サンプルは［S1、S2、…
…、S5、S6、……、S9、S10、……、S13、S14、
S15、S16］fの順に出力され、このブロツクが画面
上左から右へ、更に、上方から下方へ移行するよ
うに走査される。このブロツク走査画像信号１５
は、同様にブロツク走査されてブロツク走査フレ
ームメモリ１３から読み出される第ｆ−１フレー
ムの同一位置に相当するブロツク走査予測画像信
号１６［S^1、S^2、……、S^16］f-1を減じられる。
減算器１ではフレーム間差分信号１７をX1、X2、
……、X16の順に出力する。こうして得られたフ
レーム間差分信号１７は１ブロツク毎にまとめら
れてベクトル量子化符号化器１１にて入力ベクト
ルＸ f＝［X1、X2、……、X16］fを形成し、16次元
信号空間R16において最小歪となる出力ベクトル
ｙi＝［yi1、yi2、……yi16］に変換（写像）される。
この出力ベクトルのインデツクスｉがベクトル量
子化符号化器１１の出力ベクトル符号化信号１８
として送信される。更に、出力ベクトル符号化信
号１８はベクトル量子化復号化器１２に入力され
出力ベクトルｙ iに変換されyi1、yi2、……yi16の順
に読み出されたベクトル量子化フレーム間差分信
号１９となる。このベクトル量子化フレーム間差
分信号１９は、前記ブロツク走査予測画像信号１
６と画面上で対応する位置のサンプル毎に加算さ
れ、再生画像信号２０としてS^ f＝［S^1、S^2、……
S^16］fを得る。以上の処理は次式に表わされる。 Ｘ f＝Ｓ f−S^ f-1 ｙ i＝ｘ f＋qf S^ f＝S^ f-1＋ｙ i＝S^ f-1＋ｘ f＋qf ここでqfは16次元信号空間におけるベクトル量
子化雑音である。 第３図ｂに示す復号化器では、ベクトル量子化
復号化器１２と加算器３及びブロツク走査フレー
ムメモリ１３にて S^ f＝S^ f-1＋ｘ f＋qf の演算をし、ベクトル量子化雑音qfを含む再生画
像信号２０としてS^f＝［S^1、S^2、……、S^16］fを得
る。これをブロツク／ラスター走査変換器１４を
通して標準のラスター走査に変換すればよい。 次に、フレーム間差分信号１７にほどこすベク
トル量子化の原理について簡単に説明する。 今、情報源入力信号系列をＫ個まとめて入力ベ
クトルＸ＝［x1、x2、……、xK］とする。このと
きＫ次元ユークリツド信号空間RK＝（Ｘ∈RK）の
所定の分割をR1、R2、……、RNとし、各分割の
代表点（例えば重心）のＮ個のセツトをＹ＝［ｙ
１、ｙ 2、……、ｙ N］とする。代表点ｙ i＝［yi1、
yi2……、yiK］を分割Riに含まれる入力ベクトルX
に対応する出力ベクトルとするものをベクトル量
子化という。 ベクトル量子化Ｑは次式にて定義される。 Ｑ：RK→Ｙ ここで、Ri＝Q-1（ｙ i）＝｛Ｘ∈RK：Ｑ（ｘ）＝ｙ
ｉ｝ N Ｕi=1 Ri＝RK、Ri∩Rj＝０（ｉ≠ｊ） 上記ベクトル量子化Ｑは符号化Ｃと復号化Ｄの
縦続接続として表わされる。符号化ＣはRKの中
の出力ベクトルのセツトＹ＝［ｙ 1、ｙ 2、……、
ｙN）のインデツクスセツトＩ＝｛１、２、……、
Ｎ｝へのマツピングであり、復号化ＤはＩからＹ
へのマツピングである。すなわち Ｃ：RK→Ｉ、Ｄ：Ｉ→Ｙ Ｑ＝Ｄ・Ｃ である。ベクトル量子化において前記符号化出力
Ｉが伝送あるいは記録されることになるため極め
て効率のよい高能率符号化が実現できる。 ベクトル量子化は入力ベクトルＸの振幅確率分
布Ｐ（Ｘ）に偏りがある場合に特に効率が向上す
る。出力ベクトルのセツトＹの抽出は、入力ベク
トルの振幅確率分布Ｐ（Ｘ）に基づいた入力信号
源のモデルから発生する多数の入力ベクトルを信
号空間RKで入力ベクトルと出力ベクトルの歪
Min ｄ（ｘ、ｙ i）の総和が最小となるように収
束させるクラスタリングを行なえばよい。 入力ベクトルＸと出力ベクトルｙ iの２次元平
面での配列関係を第４図に示す。 第４図からも推測されるようにベクトル量子化
ではＫ次元信号空間で最小歪となる出力ベクトル
にマツピングされるためガウス雑音によつて発生
する歪はＫ次元信号空間内で平均化される効果が
ある。更に、Ｋ次元信号空間内で原点に近い出力
ベクトルが発生した場合、これをマスクして、零
ベクトルとすれば情報発生量を制御することが可
能となる。 本発明に係るフレーム間差分信号のベクトル量
子化器の一実施例である符号化器と復号化器の構
成図を第５図及び第６図に示す。 第５図に示すベクトル量子化符号化器におい
て、２２は入力ベクトルレジスタ、２３はアドレ
スカウンタ、２４は出力ベクトルコードテーブ
ル、２５は出力ベクトルレジスタ、２６は並列減
算器、２７は絶対値演算器、２８は最大要素歪検
出器、２９は最小歪出力ベクトル検出器、３０は
インデツクスラツチ、３１はスレツシヨルド回路
である。 第６図に示すベクトル量子化復号化器におい
て、３２は出力ベクトルシフトレジスタで、第５
図におけるものと同一符号は同一又は相当部分を
示す。 次に、第５図のベクトル量子化符号化器の動作
について説明する。 先づ、第ｆフレームのフレーム間差分信号１７
は16個単位でまとめられて入力ベクトルＸ f＝
［X1、X2、……、X16］fとして入力ベクトルレジ
スタ２２にラツチされる。この時点において、ア
ドレスカウンタ２３はｉ＝１、２、……、Ｎまで
順次カウントアツプされ出力ベクトルコードテー
ブル２４から出力ベクトルｙ iをｙ 1、ｙ 2、……、
ｙNの順に読み出し、出力ベクトルレジスタ２５
に逐次ラツチされる。出力ベクトルコードテーブ
ル２４には、あらかじめ入力ベクトルXfの振幅
確率分布Ｐ（Ｘ f）にもとづいて、最小歪となる16
次元信号空間の出力ベクトルのセツトが原点に近
い順に書き込まれている。すなわち、16次元信号
空間において原点に近い距離にある出力ベクトル
（歪ｄ（０、ｙ i）が小さい出力ベクトル）から順
にｉ＝１、２、……、Ｎのアドレスに配列してお
く。 順次、読み出され出力ベクトルレジスタ２５に
ラツチされた各出力ベクトルレジスタのｙ i＝
［yi1、yi2、……、yi16］について、入力ベクトル
Ｘfと各要素毎に差の絶対値を、並列減算器２６
と絶対値演算器２７で算出する。この各要素歪の
最大値を入出力ベクトル間の歪ｄ（ｘ f、ｙ i）とし
て最大要素歪検出器２８で求める。ここで ｄ（ｘ f、ｙ i）＝Max［｜xK−yiK｜］ である。（Ｋ＝１、２、……、16） 次に、最小歪出力ベクトル検出器２９は、前記
歪ｄ（ｘ f、ｙ i）が最小となる出力ベクトルを検出
する。最小歪出力ベクトルと入力ベクトルの最小
歪Ｄは Ｄ＝Mind（ｘ f、ｙ i）＝Min［Max｜XK−yiK｜］
となる。この最大歪Ｄがベクトル量子化雑音であ
る。 最小歪出力ベクトル検出器２９は、入出力ベク
トル間の歪が最小となる出力ベクトルを検出し
て、ストローブ信号をインデツクスラツチ３０に
送出する。インデツクスラツチ３０では各入力ベ
クトルＸ f1に対して最小歪となる出力ベクトルｙ i
のアドレスに対応するインデツクスｉがラツチさ
れる。このインデツクスｉにスレツシヨルドレベ
ルを設定し、スレツシヨルド回路３１で所定のレ
ベルを起えるものはｉの値を送出し、超えないも
のは、零ベクトルとして特殊コードを送出する。
このスレツシヨルド回路３１の出力を出力ベクト
ル符号化信号１８としてベクトル量子化復号化器
に送出する。 第６図のベクトル量子化復号化器においては、
出力ベクトルのインデツクスｉと零ベクトルに対
応する特殊コードから構成される出力ベクトル符
号化信号１８を所定の出力ベクトルに復号する。
インデツクスラツチ３１は出力ベクトルのインデ
ツクスｉをラツチし、第５図の符号化器における
ものと同一出力ベクトルのセツトが書き込まれた
出力ベクトルコードテーブル２４からインデツク
スｉに対応する出力ベクトルｙ iを読み出す。こ
の出力ベクトルｙ i＝［yi1、yi2、……、yi16］は出
力ベクトルシフトレジスタ３２に並列にラツチさ
れた後、yi1、yi2、……、yi16の順にベクトル量子
化フレーム間差分信号１９として直列に出力され
る。また、特列コードが送出されてきたときは、
出力ベクトルシフトレジスタ３２にリセツトされ
零ベクトルとして、零を順に16回出力する。 以上の如く、第５図ベクトル量子化符号化器の
スレツシヨルド回路３１のスレツシヨルドレベル
を任意に設定し、零ベクトルの特列コードが多数
発生すれば送出符号長が短くなるような伝送路符
号を通信路に設ければ、スレツシヨルドレベルの
制御によつて情報発生量を制御できる。 更にベクトル量子化そのものが多次元信号空間
における量子化を実行するためガウス雑音に強
く、個々のサンプルのフレーム間差分信号に重畳
した雑音成分を平均値し、情報発生量を抑圧する
効果がある。 以上の如く本発明によるベクトル量子化方式フ
レーム間符号化装置では、フレーム間差分信号を
複数個まとめてベクトル量子化し、多次元信号空
間で原点に近い出力ベクトルをスレツシヨルドレ
ベルを設定して抑圧するように構成したので、簡
易な構成で効率の高いフレーム間符号化装置が実
現できる。本装置は商用テレビジヨン、変化部分
静止画伝送、あるいは会議用テレビジヨンの高能
率符号化に適用できる。 なお以上は、フレーム間差分信号の16個のサン
プルをまとめてベクトル量子化する場合について
説明したが、ブロツク化するサンプルの構成方法
は任意である。更に、ベクトル量子化符号化器の
前に、各ブロツクのサンプル値の標準偏差あるい
は偏差の絶対値の中央値で正規化し、ベクトル量
子化復号化器の後で正規化定数を乗じて復元し、
フレーム間の画像信号の振幅変化への追従性をア
ダプテイブに制御することも可能である。この場
合出力ベクトルのセツトは正規化出力ベクトルに
て構成する。 以上のように、本発明に係るベクトル量子化方
式フレーム間符号化装置では、画像信号のフレー
ム間差分信号を複数個まとめて多次元信号空間で
量子化し、原点に近いベクトルをスレツシヨルド
レベルを設定して零ベクトルとするように制御す
る構成としたので、簡易で効率の高い商品質画像
の伝送可能なフレーム間符号化装置を実現できる
効果がある。
第１図は、従来のフレーム間符号化装置で、同
図ａは符号化器、同図ｂは復号化器の構成図、第
２図はラスター走査される画像信号のフレーム間
における画素の配列関係を示す説明図、第３図は
この発明に係るベクトル量子化方式フレーム間符
号化装置の一実施例を示す構成図で同図ａは符号
化器、同図ｂは復号化器を示す図、第４図はベク
トル量子化における入出力ベクトルの関係を示す
説明図、第５図はベクトル量子化符号化器の一実
施例を示す構成図、第６図はベクトル量子化復号
化器の一実施例を示す構成図である。 図中、１は減算器、２はスカラー量子化器、３
は加算器、４はフレームメモリ、１０はラスタ
ー／ブロツク走査変換器、１１はベクトル量子化
符号化器、１２はベクトル量子化復号化器、１３
はブロツク走査フレームメモリ、１４はブロツ
ク／ラスター走査変換器、２２は入力ベクトルレ
ジスタ、２３はアドレスカウンタ、２４は出力ベ
クトルコードテーブル、２５は出力ベクトルレジ
スタ、２６は並列減算器、２７は並列絶対値演算
器、２８は最大要素歪検出器、２９は最小歪出力
ベクトル検出器、３０はインデツクスラツチ、３
１はスレツシヨルド回路、３２は出力ベクトルシ
フトレジスタである。なお、図中同一符号は同
一、又は相当部分を示す。
図ａは符号化器、同図ｂは復号化器の構成図、第
２図はラスター走査される画像信号のフレーム間
における画素の配列関係を示す説明図、第３図は
この発明に係るベクトル量子化方式フレーム間符
号化装置の一実施例を示す構成図で同図ａは符号
化器、同図ｂは復号化器を示す図、第４図はベク
トル量子化における入出力ベクトルの関係を示す
説明図、第５図はベクトル量子化符号化器の一実
施例を示す構成図、第６図はベクトル量子化復号
化器の一実施例を示す構成図である。 図中、１は減算器、２はスカラー量子化器、３
は加算器、４はフレームメモリ、１０はラスタ
ー／ブロツク走査変換器、１１はベクトル量子化
符号化器、１２はベクトル量子化復号化器、１３
はブロツク走査フレームメモリ、１４はブロツ
ク／ラスター走査変換器、２２は入力ベクトルレ
ジスタ、２３はアドレスカウンタ、２４は出力ベ
クトルコードテーブル、２５は出力ベクトルレジ
スタ、２６は並列減算器、２７は並列絶対値演算
器、２８は最大要素歪検出器、２９は最小歪出力
ベクトル検出器、３０はインデツクスラツチ、３
１はスレツシヨルド回路、３２は出力ベクトルシ
フトレジスタである。なお、図中同一符号は同
一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 入力される画像信号を常時少なくとも１フレ
ーム分記憶するフレームメモリと、入力信号系列
をＫ個（Ｋは複数）毎にまとめてブロツク化した
最新の画像信号が入力されたとき前記記憶部から
その１フレーム前の画面上で同一位置に対応する
位置のブロツク化された１フレーム前予測信号を
読み出しフレーム間差分信号系列を算出する減算
器と、前記フレーム間差分信号系列をＫ個毎にま
とめて入力ベクトルとし、この入力ベクトルの全
てが含まれるＫ次元信号空間RKの中の所定数の
代表点、すなわちあらかじめ最適な配列となるよ
うに選ばれた出力ベクトルのセツトの中から入出
力ベクトル間の歪（Ｋ次元信号空間での距離）が
最小となる出力ベクトルの識別コードに入力ベク
トルを符号化すると共に、最小歪出力ベクトルが
Ｋ次元信号空間で設定値よりも原点に近い距離に
ある場合は零ベクトルの識別コードに符号化して
最小歪出力ベクトルのコードを送出するベクトル
量子化符号化器と、前記最小歪出力ベクトルのコ
ードから相当する出力ベクトルに復号化し、上記
出力ベクトルのブロツクをベクトル量子化フレー
ム間差分信号系列として順次出力するベクトル量
子化復号器と、前記ベクトル量子化フレーム間差
分信号系列と前記フレームメモリから読み出され
る画面上同一位置のブロツクの１フレーム前予測
信号系列を順次加算してベクトル量子化雑音を含
む最新の画像信号を再生し、該再生画像信号系列
を前記フレームメモリに書き込ませるように出力
する加算器とを備えたことを特徴とするベクトル
量子化方式フレーム間符号化装置。 ２ ベクトル量子化に際し、出力ベクトルのセツ
トをＫ次元信号空間RKの原点に近い順に出力ベ
クトルコードテーブルメモリに書き込んだ出力ベ
クトルコードテーブルメモリと、前記出力ベクト
ルと入力ベクトルの各要素間の差の絶対値が最小
となる出力ベクトルを最小歪（最短距離）出力ベ
クトルとする最小歪出力ベクトル算出部と、前記
最小歪出力ベクトルの前記出力ベクトルコードテ
ーブルメモリにおけるアドレスを最小歪出力ベク
トルの識別コードとすると共に、前記最小歪出力
ベクトルのアドレスが所定値以下の場合、零ベク
トルの識別コードを符号化出力とするベクトル量
子化符号化器とを備えたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載のベクトル量子化方式フレー
ム間符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14421482A JPS5934781A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | ベクトル量子化方式フレ−ム間符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14421482A JPS5934781A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | ベクトル量子化方式フレ−ム間符号化装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25097992A Division JPH0690443A (ja) | 1992-09-21 | 1992-09-21 | ベクトル量子化方式フレーム間符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5934781A JPS5934781A (ja) | 1984-02-25 |
| JPS6326951B2 true JPS6326951B2 (ja) | 1988-06-01 |
Family
ID=15356886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14421482A Granted JPS5934781A (ja) | 1982-08-20 | 1982-08-20 | ベクトル量子化方式フレ−ム間符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5934781A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5943882A (ja) * | 1982-09-06 | 1984-03-12 | Toshiba Corp | 耐食性・耐摩耗性非晶質合金及びその製造法 |
| US4670851A (en) * | 1984-01-09 | 1987-06-02 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vector quantizer |
| SE465347B (sv) * | 1984-04-25 | 1991-08-26 | Matsushita Electric Works Ltd | Bildsaendningssystem foer sampling och komprimering av bilddata i ett tv-bildfaelt |
| DE3685238D1 (de) * | 1985-02-28 | 1992-06-17 | Mitsubishi Electric Corp | Adaptive zwischenbild-vektorquantisier-kodiereinrichtung. |
| JPH0642625Y2 (ja) * | 1988-03-01 | 1994-11-09 | ブラザー工業株式会社 | ミシンの針止具 |
| JPH0270125A (ja) * | 1988-09-06 | 1990-03-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ベクトル量子化器符号化部および復号化部 |
-
1982
- 1982-08-20 JP JP14421482A patent/JPS5934781A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5934781A (ja) | 1984-02-25 |
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