量子化 (Mid-riser 型 )

量子化(Mid-riser型) 出力y 入力x 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

量子化(Mid-tread型) 出力y 入力x 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

量子化(対数) 出力y 入力x • 入力にlog適用後、 • 均一量子化すれば実現可通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

QUANTIZER CHARACTERISTIC 1 0.8 0.6 0.4 0.2 OUTPUT 0 255 -0.2 128 32 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1 -0.5 0 0.5 1 INPUT μ則対数圧縮 ITU標準：μ=255 (北米、日本) 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

量子化の例 2-bit midriser 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

量子化ノイズ 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

量子化ノイズのパワースペクトル密度 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

宿題１ 以下の計算機シミュレーションを行う • 振幅が１の正弦波を線形量子化し、量子化ノイズを測定する。 • 量子化器のビット数を2,3,4,5,6としたときの量子化ノイズパワーsq2[dB]を計算する通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

宿題１(続) • これを以下の理論値と比較せよ • 上記理論値を導け通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

宿題１(続) ２．音声信号を録音し、線形量子化と対数量子化し、SNを比較する。 • 4bitの線形量子化とm則圧縮を行う通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

宿題１(続) • 音声信号を最大値1,0.1,0.01,0.001として正規化して線形、m則量子化のSNを計算する。 • 方法（計算機環境、言語等）、プログラムリスト、波形プロット等を必要に応じて含める。 • 結果と考察は必須。通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

音声信号の高能率符号化 • 音声は一般に冗長度が高い →うまく除去すれば情報圧縮可能 • 音声を波形として統計的性質を利用 • 波形符号化 • 高品質 • 高レート（低圧縮率） • 音声の発生機構（声道モデル）を利用 • 情報源符号化 • 人工的な品質 • 低レート（高圧縮率） • 双方を併用 • ハイブリッド符号化通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

信号の冗長性を利用した圧縮（ＤＰＣＭ） • 音声、画像等隣接サンプル間の相関が強い →うまく利用して伝送帯域圧縮通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

DPCMの効果 入力x (音声）差分出力r r(t)=x(t)-x(t-1) 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

音声の情報源符号化 インパルス列（声帯振動波）有声フィルタ（声道特性） × 無声ノイズゲイン通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

MPEG1オーディオ符号化 • 聴覚（マスキング）特性積極活用 • 3つのレイヤー＊：標準レート、transparent quality 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

マスキング • 大きな音の周波数的近傍は聞こえない。 M:マスカー a, b: 聞こえない（マスクされる） c, d: 聞こえるマスキング閾値音圧 f b c d a M 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

MPEG1 Layer Ⅲの構成 *:帯域内音レベル対量子化雑音レベルより算出通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

画像符号化 • 静止画像符号化 • ほとんどが直交変換（DCT)利用 • 画像の周波数偏在（低域集中）を利用 • 動画像符号化 • ほとんどがDCTベース • フレーム内、フレーム間差分符号化 • 動き補償：画面内の一部が平行移動した場合補正し、符号化効率稼ぐ通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

画像の２次元周波数(フーリエ）変換 原画像フーリエ変換画像通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

原画像 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

２次元FFT画像 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

画像のフーリエ変換係数のジグザ･グスキャン画像のフーリエ変換係数のジグザ･グスキャン • x,y両方向低周波成分から高周波に向けてスキャン • 成分がある程度小さくなった点でスキャンを止める通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

静止画符号化 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

動画符号化 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

動き補償 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

音声･画像符号化標準 通信ネットワーク特論(量子化･符号化）

量子化 (Mid-riser 型 )