JPS62188575A - Encoding and decoding device for vector quantizing - Google Patents
Encoding and decoding device for vector quantizingInfo
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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、画像信号の伝送・記録等に用いるベクトル
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 [Field of Industrial Application] The present invention relates to a vector quantization encoding/decoding device used for transmitting/recording image signals, etc.
第6図は例えば電子通信学会技報IT85−61′′ベ
クトル量子化による画像高能率符号化″に示された従来
のベクトル量子化復号化器の構成を示すブロック図であ
り、図において、38は入力ベクトル、39は入力ベク
トルレジスタ、40は歪計算回路、41は出力ベクトル
アドレスカウンタ。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a conventional vector quantization decoder disclosed in, for example, IEICE Technical Report IT85-61''High-Efficiency Image Coding by Vector Quantization''. 39 is an input vector register, 40 is a distortion calculation circuit, and 41 is an output vector address counter.
42は出力ベクトルコードテーブル、43は最小歪検出
回路、44はインデックスストローブ信号、45はイン
デックスレジスタ、46はインデックスである。42 is an output vector code table, 43 is a minimum distortion detection circuit, 44 is an index strobe signal, 45 is an index register, and 46 is an index.
第7図は従来のベクトル量子化復号化器の構成を示すブ
ロック図であり、図において、46はインデックス、4
7はインデックスレジスタ、42は出力ベクトルコード
テーブル、48は出方ベクトルレジスタ、49は出力ベ
クトルである。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a conventional vector quantization decoder. In the figure, 46 is an index;
7 is an index register, 42 is an output vector code table, 48 is an output vector register, and 49 is an output vector.
まず、ベクトル量子化のノS理について、ごく簡単に説
明する。今、入力信号系列をに個まとめて入力ベクトル
量=(ut+ u21・・・・・・、Uに)とする。First, we will briefly explain the principle of vector quantization. Now, the input signal series are put together into input vector quantity=(ut+u21..., U).
このとき、K次元ユークリッド信号空間RK(uERK
)のN個の代表点(すなわち出力ベクトル)二” (v
ll、 vl、、、・・・・・・、 vlK)のセット
を、V=[ヱよ、ヱよ、・・・・・・、ヱ□]とする。At this time, the K-dimensional Euclidean signal space RK (uERK
) of N representative points (i.e. output vectors) 2” (v
Let the set of ll, vl, , ..., vlK) be V = [ヱyo, ヱyo, . . . , ヱ□].
ベクトル量子化器は、出方ベクトルのセットの中から、
入力ベクトルに対して最短距離にある(最小歪となる)
出方ベクトルヱユを以下のように定め、これを探索する
。The vector quantizer selects from among the set of output vectors,
The closest distance to the input vector (least distortion)
The output vector Eyu is determined as follows, and it is searched.
if d (u、v、)(d (u 、 v*) f
or all j」L→ヱユ
ただし、d (u、ヱユ) は入出力ベクトル間の距
離(歪)である。このとき、入力ベクトル且は出力ベク
トルのインデックスiによって伝送あるいは記録され、
再生時には出力ベクトルヱユで置換される。if d (u, v,)(d (u, v*) f
or all j''L→ヱyu, where d (u, ヱyu) is the distance (distortion) between the input and output vectors. At this time, it is transmitted or recorded according to the index i of the input vector or output vector,
At the time of playback, it is replaced by the output vector UE.
出力ベクトルヱユのセット■は、トレーニングモデルと
なる信号系列を用いたクラスタリング(代表点の選出と
トレーニングモデルの各代表点への量子化とを、歪の総
和が最小となるまでくり返す。)によって求めることが
できる。The set of output vectors Eyu is obtained by clustering using the signal sequence serving as the training model (selection of representative points and quantization of each representative point of the training model are repeated until the total sum of distortion is minimized). be able to.
次に従来のベクトル量子化符号器・復号化器の動作を第
6図、第7図について説明する。まず、第6図において
ベクトル量子化符号化器について説明する。入力信号系
列は入力ベクトル38として入力ベクトルレジスタ39
に取り込まれる。出力ベクトルアドレスカウンタ41は
出力ベクトルコードテーブル42から順次、出力ベクト
ル二を読み出す。入力ベクトル且と出力ベクトルXユは
歪計算回路40でベクトル間型が計算される。Next, the operation of the conventional vector quantization encoder/decoder will be explained with reference to FIGS. 6 and 7. First, the vector quantization encoder will be explained with reference to FIG. The input signal sequence is input to the input vector register 39 as an input vector 38.
be taken in. The output vector address counter 41 sequentially reads output vector 2 from the output vector code table 42. A distortion calculation circuit 40 calculates the intervector type of the input vector and the output vector X.
次に最小歪検出回路43は歪計算回路から順次読み出さ
れる出力ベクトルヱユと入力ベクトル量との歪の最小値
を検出する。最小歪検出回路43が最ノ」)歪を検出す
ると、インデックスストローブ信号44がインデックス
レジスタ45に送られる。Next, the minimum distortion detection circuit 43 detects the minimum value of distortion between the output vectors sequentially read out from the distortion calculation circuit and the input vector quantity. When the minimum distortion detection circuit 43 detects the maximum distortion, an index strobe signal 44 is sent to the index register 45.
この時、出力ベクトルのインデックスタ46がインデッ
クスレジスタ45に取り込まれ、インデックス46が出
力される。At this time, the indexer 46 of the output vector is taken into the index register 45, and the index 46 is output.
次に第7図においてベクトル量子化復号化器について説
明する。入力された復号されるインデックス46は、イ
ンデックスレジスタ47に取り込まれ、出力ベクトルコ
ードテーブル42に入力されることによって、対応する
出力ベクトルを得て、出力ベクトルレジスタ48に取り
込まれる。出力ベクトルレジスタ48から出力される出
力ベクトル49は、出力信号系列に分解されて復号を完
了する。Next, the vector quantization decoder will be explained with reference to FIG. The input index 46 to be decoded is taken into the index register 47 and inputted into the output vector code table 42 to obtain a corresponding output vector, which is taken into the output vector register 48. The output vector 49 output from the output vector register 48 is decomposed into an output signal sequence to complete decoding.
ベクトル量子化器を画像符号化に適用する場合は、近隣
画素間の相関を利用して符号化する目的で、画像をmX
n画素(m、nは正整数)ずつにブロック化して、入力
ベクトルとする方法が用いられる。When applying a vector quantizer to image encoding, the image is encoded using the correlation between neighboring pixels.
A method is used in which blocks are formed into blocks of n pixels (m and n are positive integers) and used as input vectors.
符号化の場合は1画像の中のブロックは1つずつベクト
ル量子化され、最後のブロックが量子化された時点で符
号化は終了し、その間、ブロックの数だけのインデック
スが符号化データとして出力される。In the case of encoding, the blocks in one image are vector quantized one by one, and the encoding ends when the last block is quantized, and during that time, as many indexes as the number of blocks are output as encoded data. be done.
復号化する場合はインデックスを1つずつ受は取り、こ
れをベクトル量子化復号化して、1つずつブロックを復
号化し、最後のブロックのインデックスが復号されると
復号は終了する。When decoding, the indexes are taken one by one, vector quantized and decoded to decode the blocks one by one, and the decoding ends when the index of the last block is decoded.
従来の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、静止画像の伝送や検索等に適用
した場合、必要な情報を選別して得たい時も、1画面全
体の復号再生が完了しないと全体の内容が把握できず、
伝送あるいは記録の再生に時間がかかる場合、すぐに選
別できないという問題点があった。Conventional vector quantization encoding/decoding devices are configured as described above, so when applied to still image transmission or retrieval, when you want to select and obtain the necessary information, it is possible to Until the decryption and playback is complete, the entire contents cannot be grasped.
There is a problem in that if it takes time to transmit or reproduce a record, it is not possible to sort it immediately.
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、画像再生の早い時点で画像の全体像が確認で
き、復号化が進むにつれて精細な画像に順次変化するよ
うな符号化を可能とする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 uses encoding in which the entire image can be seen at an early point in image reproduction, and as the decoding progresses, the image becomes more detailed. The purpose of this invention is to obtain a vector quantization encoding/decoding device that enables vector quantization.
この発明に係るベクトル量子化符号化・復号化装置は、
ベクトル量子化器を多段接続し、後段のベクトル量子化
器は前段のベグトル量子化器の残差を量子化することと
し、符号化・復号化処理を前段から順に行なうようにし
たものである。The vector quantization encoding/decoding device according to the present invention includes:
Vector quantizers are connected in multiple stages, the latter stage vector quantizer quantizes the residual of the previous stage Vegtor quantizer, and the encoding/decoding process is performed sequentially from the previous stage.
この発明におけるベクトル量子化符号化・復号化装置は
、多段接続されたベクトル量子化器において、符号化・
復号化処理が前段ベクトル量子化器から順に行なわれる
ことにより、復号再生画像は粗量子化による量子化歪の
多い大まかな画像がら順次精細度の高い画像に変化して
行き、復号再生の途中で必要な画像情報であるかを判定
することができる。The vector quantization encoding/decoding device according to the present invention performs encoding/decoding in vector quantizers connected in multiple stages.
As the decoding process is performed sequentially starting from the front-stage vector quantizer, the decoded and reproduced image gradually changes from a rough image with a lot of quantization distortion due to coarse quantization to an image with high definition. It can be determined whether the image information is necessary.
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図はこの発明による、画像符号化を目的としたベクトル
量子化符号化・復号化装置の符号化部の構成を示すブロ
ック図であり、第1図において、1は画像信号をブロッ
ク化した入力信号系列、2は入力信号系列1を符号化す
る初段ベクトル量子化器、3は初段ベクトル量子化器2
の符号化出力であるインデックス、4は局部復号された
初段出力ベクトル、5は初段ベクトル量子化器2の量子
化誤差信号で、この量子化誤差信号5は入力信号系列1
からの信号と初段出力ベクトル4とを入力する減算器5
0から得られる。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure is a block diagram showing the configuration of the encoding unit of the vector quantization encoding/decoding device for image encoding according to the present invention. In FIG. 2 is the first stage vector quantizer that encodes the input signal sequence 1, 3 is the first stage vector quantizer 2
4 is the locally decoded first stage output vector, 5 is the quantization error signal of the first stage vector quantizer 2, and this quantization error signal 5 is the input signal sequence 1.
a subtracter 5 which inputs the signal from , and the first stage output vector 4;
Obtained from 0.
6は上記量子化誤差信号5を量子化する第二段ベクトル
量子化器、7は第二段ベクトル:に子化器6の符号化出
力でおるインデックス、8は第二段出力ベクトル、9は
第二段ベクトル量子化器6の量子化誤差信号で、この量
子化誤差信号9は量子化誤差信号5と第二段出力ベクト
ル8とを入力する減算器51から得られる。10は第三
段ベクトル量子化器、11は第三段ベクトル量子化器1
0の符号化出力であるインデックスである。そして、上
記n個のベクトル量子化器と減算器の組合せにより、階
層形多段ベクトル量子化器を構成する。6 is a second stage vector quantizer that quantizes the quantization error signal 5, 7 is a second stage vector: an index of the encoded output of the digitizer 6, 8 is a second stage output vector, and 9 is a second stage vector quantizer. This quantization error signal 9 is a quantization error signal of the second stage vector quantizer 6 and is obtained from a subtracter 51 which inputs the quantization error signal 5 and the second stage output vector 8. 10 is a third stage vector quantizer, 11 is a third stage vector quantizer 1
It is an index that is the encoded output of 0. The combination of the n vector quantizers and subtracters constitutes a hierarchical multi-stage vector quantizer.
12は各段量子化器2,6.10のインデックス3,7
.11をためるインデックスバッファ、13は符号化出
力セレクタ、14は符号化部から符号化出力として出る
符号化データである6第2図は、この発明による画像符
号化を目的としたベクトル量子化符号装置の復号化部の
構成を示すブロック図であり、第2図において、14は
復号される符号化データ、15は復号に用いる後述する
ベクトル量子化復号化器16,18.20を符号化デー
タが符号化部で量子化された時の量子化器の段数に応じ
て切換える切換回路で、この切換回路15はベクトル量
子化復号化器16.18゜2oの入力側と出力側とに設
けられでいる。16は初段ベクトル量子化復号化器、1
7は初段出力ベクトル、18は第二段ベクトル量子化復
号化器。12 is the index 3, 7 of each stage quantizer 2, 6.10
.. 11 is an index buffer for storing 11, 13 is a coding output selector, and 14 is coded data output from the coding unit as a coded output.6 FIG. 2 shows a vector quantization coding device for image coding according to the present invention. 2 is a block diagram showing the configuration of a decoding unit. In FIG. 2, 14 is encoded data to be decoded, and 15 is a vector quantization decoder 16, 18, 20 used for decoding, which will be described later. This is a switching circuit that switches according to the number of stages of the quantizer when quantization is performed in the encoding section, and this switching circuit 15 is provided on the input side and output side of the vector quantization decoder 16.18゜2o. There is. 16 is a first-stage vector quantization decoder, 1
7 is a first stage output vector, and 18 is a second stage vector quantization decoder.
19は第二段出力ベクトル、20は第三段ベクトル量子
化復号化器、21は第三段出力ベクトル、22は復号画
像フレームメモリ、23は復号画像信号、57は切換回
路15の出力と復号画像信号23とを加算して、復号画
像フレームメモリ22に供給する加算器、24は平滑化
特性が復号段数に応じて変る適応空間フィルタ、25は
適応空間フィルタ24を通った復号画像信号出力である
。19 is a second stage output vector, 20 is a third stage vector quantization decoder, 21 is a third stage output vector, 22 is a decoded image frame memory, 23 is a decoded image signal, 57 is the output of the switching circuit 15 and decoding 24 is an adaptive spatial filter whose smoothing characteristic changes according to the number of decoding stages; 25 is a decoded image signal output that has passed through the adaptive spatial filter 24; be.
次に動作について説明する。まず、第1図の符号化部に
ついて説明する。この符号部はベクトル量子化器を3段
用いて多段接続を行なっており、画像信号をブロック化
した入力信号系列1を入力ベクトルとして初段ベクトル
量子化器2で量子化を行なう、この実施例では初段にお
けるベクトル64 (8X8)次元とする。初段の量子
化結果に基づくインデックス3はインデックスバッファ
12に蓄えられる。Next, the operation will be explained. First, the encoding section shown in FIG. 1 will be explained. This coding section uses three stages of vector quantizers and performs multi-stage connection, and in this embodiment, the input signal sequence 1, which is a block of the image signal, is used as an input vector and is quantized by the first-stage vector quantizer 2. The vector in the first stage has 64 (8×8) dimensions. Index 3 based on the first stage quantization result is stored in the index buffer 12.
初段ベクトル量子化器2では量子化結果に基づく出力ベ
クトル4を出力し、初段の入力信号系列1との差分をと
ることで初段の量子化誤差信号5を得る。初段の量子化
誤差信号5は第二段ベクトル量子化器6で量子化され、
第二段インデックス7と第二段出力ベクトル8が出力さ
れる。第二段インデックス7はインデックスバッファ1
2に蓄えられる。The first-stage vector quantizer 2 outputs an output vector 4 based on the quantization result, and obtains the first-stage quantization error signal 5 by taking the difference from the first-stage input signal sequence 1. The first stage quantization error signal 5 is quantized by the second stage vector quantizer 6,
A second stage index 7 and a second stage output vector 8 are output. Second stage index 7 is index buffer 1
It is stored in 2.
また、第二段の出力ベクトル8と第二段入力信号5系列
との差分信号9を求めて第三段ベクトル量子化器10の
入力信号とする。第二段ベクトル量子化器6におけるベ
クトルの次元は初段より下げて16 (4X4)とする
。第三段ベクトル量子化器10も、初段、第二段ベクト
ル量子化器2゜6と同様に出力インデックス11を出力
する。第三段ベクトル量子化器10におけるベクトルの
次元は4 (2X2)とする。Further, a difference signal 9 between the second stage output vector 8 and the second stage input signal 5 series is obtained and used as an input signal to the third stage vector quantizer 10. The dimension of the vector in the second stage vector quantizer 6 is lower than that in the first stage to 16 (4×4). The third-stage vector quantizer 10 also outputs an output index 11 in the same way as the first-stage and second-stage vector quantizers 2.6. The dimension of the vector in the third stage vector quantizer 10 is assumed to be 4 (2×2).
インデックスバッファ12は符号化出力セレクタ13に
よって出力を選択され、初段のインデックス3を最初に
、次に第二段のインデックス7゜最後に第三段のインデ
ックス11を符号化データ14として出力する。The output of the index buffer 12 is selected by the encoded output selector 13, and outputs the index 3 of the first stage first, then the index 7 of the second stage, and finally the index 11 of the third stage as encoded data 14.
次に上記第1図の符号化部で得た符号化データを復号す
る復号化部の動作を第2図について説明する。復号化部
は符号化データ14を受は取ると、切換回路15が初段
ベクトル量子化復号器16を選択し、初段のインデック
スが復号されて、初段出力ベクトル17が得られ、切換
回路15、加算器57を経てフレームメモリ22に書き
込まれる。Next, the operation of the decoding section that decodes the encoded data obtained by the encoding section of FIG. 1 will be explained with reference to FIG. 2. When the decoding section receives the encoded data 14, the switching circuit 15 selects the first stage vector quantization decoder 16, the first stage index is decoded, the first stage output vector 17 is obtained, and the switching circuit 15 selects the first stage vector quantization decoder 16. The data is written into the frame memory 22 via the device 57.
初段出力ベクトル17はフレームメモリ22の手前でフ
レームメモリの出力23と加算器57で加算されている
が、初段の復号の時は対応する位置のフレームメモリの
内容は零であるので、フレームメモリ22の内容は初段
の出力ベクトル17によって形成された画像となる。The first stage output vector 17 is added to the frame memory output 23 by the adder 57 before the frame memory 22, but at the time of first stage decoding, the content of the frame memory at the corresponding position is zero, so the frame memory 22 The content of is the image formed by the output vector 17 of the first stage.
フレームメモリ出力の復号画像信号23は復号を行なっ
ている段数によって、平滑化特性を切換える適応空間フ
ィルタ24で量子化歪を除去して、ディスプレイへ復号
画像信号25として出力される。The decoded image signal 23 output from the frame memory has quantization distortion removed by an adaptive spatial filter 24 whose smoothing characteristics are switched depending on the number of decoding stages, and is output as a decoded image signal 25 to the display.
符号化データ14として初段のベクトル量子化器16の
インデックスの入力が終わり、第二段のインデックスが
来ると、切換回路15は第二段のベクトル量子化復号器
18を選択し、第二段のインデックスが復号される。第
二段の出力ベクトル19はフレームメモリ22にすでに
書き込まれている第一段の復号画像信号23と加算器5
7で加算され、量子化誤差のより少ない画像がフレーム
メモリ22に記録される。When the input of the index of the first stage vector quantizer 16 as encoded data 14 is completed and the second stage index arrives, the switching circuit 15 selects the second stage vector quantization decoder 18 and The index is decrypted. The output vector 19 of the second stage is combined with the decoded image signal 23 of the first stage already written in the frame memory 22 and the adder 5.
7 and the image with smaller quantization error is recorded in the frame memory 22.
第二段の復号が行なわれると、量子化歪が小さくなるの
で、適応空間フィルタ24の平滑化特性は初段の時より
弱める。こうして復号画像信号出力25は初段の時より
良好な画質となる。When the second stage decoding is performed, the quantization distortion becomes smaller, so the smoothing characteristic of the adaptive spatial filter 24 is weakened compared to the first stage. In this way, the decoded image signal output 25 has better image quality than at the first stage.
第二段のベクトル量子化復号化が終わり、第三段のイン
デックスが来ると、切換回路15は第三段のベクトル量
子化復号化器18を選択する。第三段の出力ベクトル2
1は、すでにフレームメモリ22に書き込まれている第
二段までの符号化結果23と加算されてフレームメモリ
22に書き込まれる。適応空間フィルタ24は第二段の
時よりもさらに平滑化特性を弱めて復号化の完了した復
号画像信号25がディスプレイに出力される。When the second stage vector quantization decoding is finished and the third stage index arrives, the switching circuit 15 selects the third stage vector quantization decoder 18. Third stage output vector 2
1 is added to the encoding result 23 up to the second stage, which has already been written to the frame memory 22, and is written to the frame memory 22. The adaptive spatial filter 24 further weakens the smoothing characteristic than in the second stage, and the decoded image signal 25, which has been completely decoded, is output to the display.
以上は、64次元、16次元、4次元の3種のベクトル
量子化器を多段接続した例であるが、他の次元数、他の
段数でも構成できることは言うまでもない。The above is an example in which three types of vector quantizers, 64-dimensional, 16-dimensional, and 4-dimensional, are connected in multiple stages, but it goes without saying that other numbers of dimensions and stages can be used.
第5図は上記復号化部で用いた適応空間フィルタ24の
例を示す説明図である。適応空間フィルタ24のフィル
タ特性を式で表すと、第5図の画素配置に対して、Xの
画素位置のフィルタ出力をX′とした場合、
α:制御パラメータ(0くα≦1)
というような特性が例としてあげられる。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of the adaptive spatial filter 24 used in the decoding section. To express the filter characteristics of the adaptive spatial filter 24 in a formula, for the pixel arrangement shown in FIG. 5, if the filter output at the pixel position of X is X', then α: control parameter (0 × α≦1). An example is the characteristic of
上記実施例においては、初段ベクトル量子化復号化のよ
うに、復号化出力に量子化歪が多い場合は、平滑化特性
を強めるために制御パラメータαを小さな値に定め、第
三段ベクトル量子化復号化のように、復号化出力に量子
化歪が少なく、解像度を確保したい場合は、平滑化特性
を弱めるために、αを1を近い値に定める。またその中
間の第二段ベクトル量子化復号化ではαもその中間にす
るのが良い、*応空間フィルタ24を上記のように制御
することで、復号化の途中で表示される画像の量子化歪
が軽減され、順次再生の過程がより自然な表示となる。In the above embodiment, when there is a lot of quantization distortion in the decoded output as in the case of first-stage vector quantization decoding, the control parameter α is set to a small value in order to strengthen the smoothing characteristic, and the third-stage vector quantization decoding As in decoding, when the decoding output has little quantization distortion and high resolution is desired, α is set to a value close to 1 in order to weaken the smoothing characteristic. In the second-stage vector quantization decoding, which is in the middle, it is better to set α to the middle. *By controlling the spatial filter 24 as described above, the image displayed during decoding can be quantized Distortion is reduced and the sequential playback process becomes more natural.
なお、上記実施例ではベクトル量子化器を量子化段数の
数だけ用意したものを示したが、一つの量子化器をくり
返し用いて多段接続と同様の効果を奏することができる
。In the above embodiment, vector quantizers are provided in the same number as the number of quantization stages, but one quantizer can be used repeatedly to achieve the same effect as multi-stage connection.
第3図は次元数を適応的に切替えられるベクトル量子化
器を用いて符号化ループを形成したこの発明による画像
信号のベクトル量子化符号化装置の符号化部の構成を示
したブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the encoding section of the image signal vector quantization encoding device according to the present invention, in which an encoding loop is formed using a vector quantizer that can adaptively switch the number of dimensions. .
第3図において、26は入力信号系列1をベクトル量子
化器の次元に合わせてブロッキングするブロックサイズ
可変ブロッキング回路、27は入力信号ベクトルから前
段までの量子化結果を減算器52で引いた残差信号ベク
トル、28は可変次元ベクトル量子化器、29は段数削
出力ベクトルコードテーブル、30はインデックス、3
1は量子化に基づく出力ベクトル、32は量子化を行な
った段数までの量子化結果の画像ベクトルで、この画像
ベクトルは前段までの量子化結果と出力ベクトルを加算
する加算器53から出力される。33はブロックサイズ
可変フレームメモリ、34は前段までの量子化結果の画
像ベクトルである。In FIG. 3, 26 is a variable block size blocking circuit that blocks the input signal sequence 1 according to the dimensions of the vector quantizer, and 27 is the residual obtained by subtracting the quantization results from the input signal vector up to the previous stage using the subtracter 52. 28 is a variable dimension vector quantizer, 29 is a stage reduction output vector code table, 30 is an index, 3
1 is an output vector based on quantization, 32 is an image vector of quantization results up to the number of stages of quantization, and this image vector is output from an adder 53 that adds the quantization results up to the previous stage and the output vector. . 33 is a variable block size frame memory, and 34 is an image vector of the quantization results up to the previous stage.
第4図は上記インデックス信号30が入力される復号化
部の構成を示すブロック図であり、前記第2図と同一部
分には同一符号を付する。第4図において、35は可変
次元ベクトル量子化復号化器、54は段数削出力ベクト
ルコードテーブル、36は出力ベクトル、55はブロッ
クサイズ可変フレームメモリ、37は前段までの量子化
結果の画像ベクトル、56は出力ベクトルと画像ベクト
ルを加算する加算器である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of a decoding section to which the index signal 30 is input, and the same parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals. In FIG. 4, 35 is a variable-dimensional vector quantization decoder, 54 is a stage-reduced output vector code table, 36 is an output vector, 55 is a variable block size frame memory, 37 is an image vector of the quantization results up to the previous stage, 56 is an adder that adds the output vector and the image vector.
次に動作について説明する。まず、第3図の符号化部に
ついて説明する。入力信号系列1からの入力画像信号は
ブロックサイズ可変ブロッキング回路26に入り、初め
は8×8画素ずつブロッキングされ、64次元のベクト
ルに変換される。Next, the operation will be explained. First, the encoding section shown in FIG. 3 will be explained. The input image signal from input signal series 1 enters the variable block size blocking circuit 26, where it is initially blocked in units of 8×8 pixels and converted into a 64-dimensional vector.
ブロッキングされたベクトルは減算器52で前段までの
量子化結果のベクトル34が引算されるが、初めはフレ
ームメモリ33の対応する位置の内容は零であるので、
ブロッキング回路26の出力がそのまま可変次元ベクト
ル量子化器28の入力ベクトル27となる。The vector 34 of the quantization results up to the previous stage is subtracted from the blocked vector by the subtracter 52, but since the content of the corresponding position in the frame memory 33 is initially zero,
The output of the blocking circuit 26 directly becomes the input vector 27 of the variable-dimensional vector quantizer 28.
可変次元ベクトル量子化器28は初段量子化器として動
作し、段数削出力ベクトルコードテーブル29から初段
用のコードテーブルを引用しながら64次元ベクトル量
子化を実行する。可変次元ベクトル量子化器28の出力
としては、初段量子化のインデックス30と初段の出力
ベクトル31が出力され、出力ベクトルは加算器53で
フレームメモリ33の出力34(初段量子化では零)と
加算された後、初段量子化結果32としてブロックサイ
ズ可変フレームメモリ33に8×8画素ずつ書き込まれ
る。The variable-dimensional vector quantizer 28 operates as a first-stage quantizer, and executes 64-dimensional vector quantization while quoting a code table for the first stage from the stage-reduced output vector code table 29. The variable dimension vector quantizer 28 outputs an index 30 of the first stage quantization and a first stage output vector 31, and the output vector is added to the output 34 of the frame memory 33 (zero in the first stage quantization) in the adder 53. After that, each 8×8 pixel is written into the block size variable frame memory 33 as the first stage quantization result 32.
初段量子化として入力画像信号1フレーム分を符号化終
了したならば、引き続き第二段量子化処理が開始される
。ブロッキング回路26は4×4画素をブロック化して
、16次元ベクトルを出力し、減算器52で初段量子化
結果ベクトル34を引いた残差を可変次元ベクトル量子
化器28の入力ベクトル27とする。After the encoding of one frame of the input image signal is completed as the first-stage quantization, the second-stage quantization process is subsequently started. The blocking circuit 26 blocks 4×4 pixels and outputs a 16-dimensional vector, and the subtracter 52 subtracts the first-stage quantization result vector 34 and uses the residual as the input vector 27 of the variable-dimensional vector quantizer 28 .
可変次元ベクトル量子化器28は第二段用のコードテー
ブルを段数削出力ベクトルコードテーブル29から引用
し、第二段の16次元ベクトル量子化を実行し、第二段
のインデックス30.出力ベクトル31を出力する。出
力ベクトル31は前段量子化結果のベクトル34と加算
器53で加算されて、第二段までの量子化結果の画像が
ブロックサイズ可変フレームメモリ33に書き込まれる
。The variable-dimensional vector quantizer 28 quotes the second-stage code table from the stage-reduced output vector code table 29, executes the second-stage 16-dimensional vector quantization, and sets the second-stage index 30. An output vector 31 is output. The output vector 31 is added to the vector 34 of the previous stage quantization result in an adder 53, and the image of the quantization result up to the second stage is written into the variable block size frame memory 33.
同様に、第二段量子化が画面全体にわたり終了すると、
第三段量子化が同じループで行なわれる。Similarly, when the second stage quantization is completed over the entire screen,
A third stage quantization is performed in the same loop.
第三段量子化においては、ブロッキング回路26のブロ
ックサイズが2×2画素で、4次元ベクトルを作り、可
変次元ベクトル量子化器28では第三段用のコードテー
ブルを引用して第三段量子化のインデックス30が出力
される。このようにして、初段量子化のインデックスか
ら第三段量子化のインデックスが順番に伝送あるいは記
録できるように出力される。In the third-stage quantization, the block size of the blocking circuit 26 is 2×2 pixels to create a four-dimensional vector, and the variable-dimensional vector quantizer 28 uses the code table for the third stage to generate the third-stage quantization. The index 30 of the index is output. In this way, the indexes of the first stage quantization to the indexes of the third stage quantization are output in order so that they can be transmitted or recorded.
次に上記第3図の符号化部で得た符号化データを復号す
る復号化部の動作を第4図について説明する。取り込ま
れたインデックス30は、まず、初段復号化器として働
く可変次元ベクトル量子化復号化器35で、段数削出力
ベクトルコードテーブル54から初段用コードテーブル
を引用しながら64次元ベクトルに復号される。Next, the operation of the decoding section that decodes the encoded data obtained by the encoding section of FIG. 3 will be explained with reference to FIG. 4. The fetched index 30 is first decoded into a 64-dimensional vector by the variable-dimensional vector quantization decoder 35, which functions as a first-stage decoder, while quoting the first-stage code table from the stage-reduced output vector code table 54.
可変次元ベクトル量子化復号化器35の出力ベクトル3
6は、フレームメモリ55のフレームメモリ出力37と
加算器56で加算されるが、初段復号化の場合はフレー
ムメモリ55の内容が零であるので、出力ベクトル36
がそのままフレームメモリ55に書かれるのは前記第3
図の符号化部と同様である。フレームメモリ55の出力
は平滑化特性可変の適応空間フィルタ24によって平滑
化され、復号画像信号出力25として出力される。Output vector 3 of variable dimensional vector quantization decoder 35
6 is added to the frame memory output 37 of the frame memory 55 by the adder 56, but in the case of first-stage decoding, the content of the frame memory 55 is zero, so the output vector 36
is written as is in the frame memory 55 in the third
This is similar to the encoding section in the figure. The output of the frame memory 55 is smoothed by an adaptive spatial filter 24 with variable smoothing characteristics, and is output as a decoded image signal output 25.
以下、第二段、第三段復号化も符号化の場合と同様に行
なわれる。このようにインデックスの復号を初段→第二
段→第三段の順に行なうことで粗い量子化が段階を追っ
て細かい量子化となり、画質が向上して行く。Thereafter, second-stage and third-stage decoding are performed in the same manner as in the case of encoding. In this way, by decoding the index in the order of first stage → second stage → third stage, coarse quantization becomes finer quantization step by step, and image quality improves.
以上のように、この発明によれば、ベクトル量子化器を
多段接続し、段階的に符号化・復号化するようにしたこ
とにより、画像復号再生の早い時点で画面全体の概要が
把握でき1時間の経過とともに順次、精細な画像に近づ
くような符号化を可能とするベクトル量子化符号化・復
号化装置が得られる効果がある。As described above, according to the present invention, by connecting vector quantizers in multiple stages and performing encoding and decoding in stages, an overview of the entire screen can be grasped at an early point in image decoding and reproduction. This has the effect of providing a vector quantization encoding/decoding device that enables encoding that gradually approaches finer images over time.
第1図はこの発明の一実施例によるベクトル量子化符号
化・復号化装置の符号化部の構成を示すブロック図、第
2図はその復号化部の構成を示すブロック図、第3図は
この発明の他の実施例によるベクトル量子化装置の符号
化部の構成を示すブロック図、第4図はその復号化部の
構成を示すブロック図、第5図はこの発明の構成要素で
ある適応空間フィルタの説明図、第6図、第7図は、従
来のベクトル量子化符号化・復号化装置の符号化部と復
号化部の構成をそれぞれ示すブロック図である。
1は入力信号系列、2,6.10はそれぞれ次元の異な
るベクトル量子化器、3,7.11はベクトル量子化器
の出力インデックス、4,8は出力ベクトル、5.9は
量子化誤差信号、12はインデックスバッファ、13は
符号化出力セレクタ。
14は符号化データ、15は切換回路、16,18゜2
0はベクトル量子化復号化器、17,19.21は出力
ベクトル、22はフレームメモリ、23は復号画像信号
、24は適応空間フィルタ、25は復号画像信号出力、
26はブロックサイズ可変ブロッキング回路、27は残
差信号ベクトル、28は可変次元ベクトル量子化器、2
9.54は段数別出力ベクトルコードテーブル、30は
インデックス、31.36は出力ベクトル、32は量子
化結果画像ベクトル、33.55はブロックサイズ可変
フレームメモリ、34はフレームメモリ出力、35は可
変次元ベクトル量子化復号化器、37はフレームメモリ
出力、50〜52は減算器、57゜53.56は加算器
である。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the encoding section of a vector quantization encoding/decoding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the decoding section, and FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the decoding section. A block diagram showing the configuration of the encoding section of a vector quantization device according to another embodiment of the present invention, FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the decoding section, and FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the decoding section. Explanatory diagrams of the spatial filter, FIGS. 6 and 7, are block diagrams showing the configurations of the encoding section and the decoding section, respectively, of a conventional vector quantization encoding/decoding device. 1 is an input signal sequence, 2, 6.10 are vector quantizers with different dimensions, 3, 7.11 are output indices of the vector quantizer, 4, 8 are output vectors, and 5.9 is a quantization error signal , 12 is an index buffer, and 13 is a coding output selector. 14 is encoded data, 15 is a switching circuit, 16, 18°2
0 is a vector quantization decoder, 17, 19.21 is an output vector, 22 is a frame memory, 23 is a decoded image signal, 24 is an adaptive spatial filter, 25 is a decoded image signal output,
26 is a block size variable blocking circuit, 27 is a residual signal vector, 28 is a variable dimension vector quantizer, 2
9.54 is the output vector code table for each stage number, 30 is the index, 31.36 is the output vector, 32 is the quantization result image vector, 33.55 is the block size variable frame memory, 34 is the frame memory output, 35 is the variable dimension A vector quantization decoder, 37 is a frame memory output, 50 to 52 are subtracters, and 57.degree. 53.56 is an adder. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (2)
ロック化して入力ベクトルとし、前記入力ベクトルから
出力ベクトルを減算して量子化誤差を求める減算器を組
合せ、前記量子化誤差信号を次段のベクトル量子化器で
量子化するようにそれぞれ次元の異なるn個のベクトル
量子化器と減算器の組合せを多段接続した階層形多段ベ
クトル量子化器と、前記多段接続された階層形多段ベク
トル量子化器の出力インデックスを各段の量子化器毎に
別々に記憶するインデックスバッファと、前記インデッ
クスバッファの出力を切替えて、初段ベクトル量子化器
のインデックスから順番に読み出されるように各段のイ
ンデックスの読み出しを選択する符号化出力セレクタを
有する符号化部と、前記符号化部のn個のベクトル量子
化器と同じ次元数及び量子化特性を備えたベクトル量子
化復号化器をそれぞれ用意し、復号する符号化データが
前記符号化部で量子化された時の量子化器の段数に応じ
て、ベクトル量子化復号器を切換える切換回路と、当該
復号段以前までの復号画像信号と上記ベクトル量子化復
号化器で復号された出力ベクトルとを加算して当該復号
段の復号画像信号を得る加算器と、前記加算器の出力を
当該復号段の復号画像信号として記憶するフレームメモ
リと、上記フレームメモリの出力に対し復号段数に応じ
て変わる平滑化特性で高域成分除去を行なってからディ
スプレイに出力する適応空間フィルタとを備え、初段量
子化器の粗量子化結果から当該復号段までの量子化結果
が画像フレーム単位で順次再生される復号化部とを備え
たベクトル量子化符号化・復号化装置。(1) The image input signal sequence to be encoded is divided into multiple blocks and used as input vectors, and a subtracter that subtracts the output vector from the input vector to obtain the quantization error is combined, and the quantization error signal is a hierarchical multi-stage vector quantizer in which n combinations of vector quantizers and subtracters each having a different dimension are connected in multiple stages so as to perform quantization with a vector quantizer in each stage; and the hierarchical multi-stage vectors connected in multiple stages. An index buffer stores the output index of the quantizer separately for each quantizer in each stage, and the index of each stage is changed so that the output of the index buffer is switched so that the index is read out sequentially starting from the index of the first stage vector quantizer. an encoding unit having an encoding output selector for selecting readout of the encoding unit; and a vector quantization decoder having the same number of dimensions and quantization characteristics as the n vector quantizers of the encoding unit, respectively. a switching circuit that switches the vector quantization decoder according to the number of stages of the quantizer when the encoded data to be decoded is quantized in the encoding section; an adder that obtains a decoded image signal of the decoding stage by adding the output vector decoded by the decoder; a frame memory that stores the output of the adder as a decoded image signal of the decoding stage; It is equipped with an adaptive spatial filter that removes high-frequency components from the memory output using a smoothing characteristic that changes depending on the number of decoding stages, and then outputs it to the display. A vector quantization encoding/decoding device comprising a decoding unit that sequentially reproduces the quantization results in image frame units.
器の次元に合わせてブロッキングするブロックサイズ可
変ブロッキング回路と、前段量子化までの量子化結果の
画像が入る第1の読み出し書き込みブロックサイズ可変
フレームメモリと、当該量子化段以前までの量子化画像
信号を入力ブロックから引算して該量子化段以前までの
量子化誤差を得る減算器と、前記量子化段以前までの量
子化誤差を入力ベクトルとして量子化段数に応じた次元
数のベクトル量子化を行う可変次元ベクトル量子化器と
、量子化出力ベクトルと前記量子化段以前までの量子化
画像信号とを加算し前記第1の読み出し書き込みブロッ
クサイズ可変フレームメモリに書き込む当該量子化段の
量子化画像を得る加算器を有する符号化部と、 復号する符号化データの量子化段数に応じてベクトル量
子化復号化の次元数と参照する出力ベクトルコードテー
ブルを変える可変次元ベクトル量子化復号化器と、復号
段以前までの量子化結果の画像が入る第2の読み出し書
き込みブロックサイズ可変フレームメモリと、前記第2
の読み出し書き込みブロックサイズ可変フレームメモリ
より読み出された前記復号段以前までの復号画像と前記
可変次元ベクトル量子化復号化器で復号された出力ベク
トルとの加算を行ない前記第2の読み出し書き込みブロ
ックサイズ可変フレームメモリに書き込む当該復号段ま
での復号化画像を得る加算器と、復号化段数に応じて平
滑化特性を変える適応空間フィルタとを有し、初段の粗
量子化結果から前記復号段までの量子化結果が画像フレ
ーム単位に順次再生される復号化部とを備えたベクトル
量子化符号化・復号化装置。(2) A variable block size blocking circuit that blocks the image input signal sequence to be encoded according to the dimensions of the vector quantizer, and a first read/write variable block size frame that contains the image of the quantization results up to the previous stage quantization. a memory, a subtracter that subtracts the quantized image signal up to the quantization stage from the input block to obtain the quantization error up to the quantization stage, and inputs the quantization error up to the quantization stage. a variable-dimensional vector quantizer that performs vector quantization with a number of dimensions according to the number of quantization stages as a vector, and the first reading/writing process that adds the quantization output vector and the quantized image signal up to the quantization stage. An encoding unit having an adder that obtains a quantized image of the relevant quantization stage to be written to a block size variable frame memory, and an output that refers to the number of dimensions of vector quantization decoding according to the number of quantization stages of encoded data to be decoded. a variable-dimensional vector quantization decoder that changes a vector code table; a second read/write block size variable frame memory into which images of quantization results up to the decoding stage are stored;
The second read/write block size is determined by adding the decoded image up to the decoding stage read from the variable frame memory and the output vector decoded by the variable dimensional vector quantization decoder. It has an adder that obtains decoded images up to the relevant decoding stage to be written into a variable frame memory, and an adaptive spatial filter that changes smoothing characteristics according to the number of decoding stages, and has an A vector quantization encoding/decoding device comprising a decoding unit that sequentially reproduces quantization results in image frame units.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61030436A JPH0714205B2 (en) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | Sequential reproduction vector quantization encoding / decoding device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61030436A JPH0714205B2 (en) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | Sequential reproduction vector quantization encoding / decoding device |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6135942A Division JPH07114501B2 (en) | 1994-06-17 | 1994-06-17 | Sequential reproduction vector quantization encoding / decoding device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62188575A true JPS62188575A (en) | 1987-08-18 |
JPH0714205B2 JPH0714205B2 (en) | 1995-02-15 |
Family
ID=12303889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61030436A Expired - Lifetime JPH0714205B2 (en) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | Sequential reproduction vector quantization encoding / decoding device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0714205B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01232829A (en) * | 1988-03-12 | 1989-09-18 | Graphics Commun Technol:Kk | Method and apparatus for learning type multi-stage vector quantization |
JPH02214389A (en) * | 1989-02-15 | 1990-08-27 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | Cascade coding system for moving picture |
WO1995007004A1 (en) * | 1993-08-30 | 1995-03-09 | Sony Corporation | Device and method for encoding image data |
-
1986
- 1986-02-14 JP JP61030436A patent/JPH0714205B2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2518681B2 (en) * | 1989-02-15 | 1996-07-24 | 国際電信電話株式会社 | Cascaded video coding |
WO1995007004A1 (en) * | 1993-08-30 | 1995-03-09 | Sony Corporation | Device and method for encoding image data |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0714205B2 (en) | 1995-02-15 |
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