ES2639572T3 - Cuantificador vectorial, cuantificador inverso vectorial y procedimientos para los mismos - Google Patents
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Abstract
Un aparato (100) de cuantificación vectorial que comprende: una primera sección (101) de selección que selecciona un vector de código de clasificación que indica un tipo de una característica correlacionada con un vector objetivo de cuantificación, desde una pluralidad de vectores de código de clasificación; una segunda sección (102) de selección que selecciona un primer libro de códigos (103) asociado con el vector de código de clasificación seleccionado desde una pluralidad de primeros libros de códigos (103); una primera sección de cuantificación que cuantifica el vector objetivo de cuantificación usando una pluralidad de primeros vectores de código que forman el primer libro de códigos (103) seleccionado, para producir un primer código; una tercera sección de selección que selecciona un primer vector de factor aditivo asociado con el vector de código de clasificación seleccionado desde una pluralidad de vectores de factor aditivo almacenados en un libro de códigos de factor aditivo; y una segunda sección de cuantificación que cuantifica un vector relacionado con un primer vector residual entre el primer vector de código indicado mediante el primer código y el vector objetivo de cuantificación, usando una pluralidad de segundos vectores de código y el primer vector de factor aditivo seleccionado, para producir un segundo código, caracterizado porque la segunda sección de cuantificación genera una pluralidad de primeros vectores de adición añadiendo cada uno de la pluralidad de segundos vectores de código y el primer vector de factor aditivo seleccionado, y cuantifica el primer vector residual usando la pluralidad de primeros vectores de adición.
Description
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DESCRIPCION
Cuantificador vectorial, cuantificador inverso vectorial y procedimientos para los mismos Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un aparato de cuantificacion vectorial, aparato de descuantificacion vectorial y procedimientos de cuantificacion y descuantificacion para realizar cuantificacion vectorial de parametros de LSP (Par Espectral de Lmea). En particular, la presente invencion se refiere a un aparato de cuantificacion vectorial, aparato de descuantificacion vectorial y procedimientos de cuantificacion y descuantificacion para realizar cuantificacion vectorial de parametros de LSP usados en un aparato de codificacion y decodificacion de voz que transmite senales de voz en los campos de un sistema de comunicacion de paquetes representado mediante una comunicacion de internet, un sistema de comunicacion movil y asf sucesivamente.
Tecnica anterior
En el campo de la comunicacion inalambrica digital, la comunicacion de paquetes representada por la comunicacion de internet y el almacenamiento de voz, las tecnicas de codificacion y decodificacion de senal de voz son esenciales para uso eficaz de la capacidad de canal y medios de almacenamiento para ondas de radio. En particular, una tecnica de codificacion y decodificacion de voz de CELP (Prediccion Lineal con Excitacion por Codigo) es una tecnica general.
Un aparato de codificacion de voz de CELP codifica voz de entrada basandose en modelos de voz pre- almacenados. Para ser mas espedficos, el aparato de codificacion de voz de CELP separa una senal de voz digital en tramas de intervalos de tiempo regulares (por ejemplo, de aproximadamente 10 a 20 ms), realiza un analisis predictivo lineal de una senal de voz en una base por trama para hallar los coeficientes de prediccion lineal (“LPC”) y el vector residual de prediccion lineal, y codifica los coeficientes de prediccion lineal y el vector residual de prediccion lineal de manera separada. Como un procedimiento de codificacion de coeficientes de prediccion lineal, en general, los coeficientes de prediccion lineal se convierten en parametros de LSP (Par Espectral de Lmea) y estos parametros de LSP se codifican. Tambien, como un procedimiento de codificacion de parametros de LSP, la cuantificacion vectorial a menudo se realiza para parametros de LSP. En este punto, la cuantificacion vectorial se refiere al procedimiento de seleccion del vector de codigo mas similar para el vector objetivo de cuantificacion desde un libro de codigos que tiene una pluralidad de vectores representativos (es decir, vectores de codigo), y emitiendo el mdice (codigo) asignado al vector de codigo seleccionado como un resultado de cuantificacion. En cuantificacion vectorial, el tamano de libro de codigos se determina basandose en la cantidad de informacion que esta disponible. Por ejemplo, cuando se realiza cuantificacion vectorial usando una cantidad de informacion de 8 bits, un libro de codigos puede formarse usando 256 (=28) tipos de vectores de codigo.
Tambien, para reducir la cantidad de informacion y la cantidad de calculos en cuantificacion vectorial, se usan diversas tecnicas, que incluyen MSVQ (Cuantificacion vectorial de Multiples Etapas) y SVQ (Cuantificacion vectorial de Division) (vease Allen Gersho, Robert M. Gray, traducido por Yoshii y otros tres, “Vector Quantization and Signal Compression”, Corona Publishing Co., Ltd, 10 de noviembre de 1998, paginas 506 y 524 a 531). En este punto, la cuantificacion vectorial de multiples etapas es un procedimiento de realizacion de cuantificacion de un vector una vez y realizar adicionalmente cuantificacion vectorial del error de cuantificacion, y la cuantificacion vectorial de division es un procedimiento de cuantificacion de una pluralidad de vectores de division obtenidos dividiendo un vector.
Tambien, existe una tecnica de realizar cuantificacion vectorial adecuada para caractensticas de LSP y mejorar adicionalmente el rendimiento de codificacion de LSP, conmutando de manera adecuada el libro de codigos para uso en cuantificacion vectorial basandose en caractensticas de voz que estan correlacionadas con los LSP objetivo de cuantificacion (por ejemplo informacion acerca de la caractenstica vocalizada, caractenstica no vocalizada y modo de voz). Por ejemplo, en codificacion escalable, la cuantificacion vectorial de LSP de banda ancha se lleva a cabo utilizando las correlaciones entre LSP de banda ancha (que son LSP hallados desde senales de banda ancha) y LSP de banda estrecha (que son LSP hallados desde senales de banda estrecha), clasificando los LSP de banda estrecha basandose en sus caractensticas y conmutando el libro de codigos en la primera etapa de cuantificacion vectorial de multiples etapas basandose en los tipos de caractensticas de LSP de banda estrecha (en lo sucesivo abreviado a “tipos de LSP de banda estrecha”).
El documento US5.966.688 desvela un cuantificador vectorial de multiples etapas basado en modo de voz que cuantifica y codifica vectores de frecuencia espectral de lmea (LSF).
El documento EP2202727 A1 describe un cuantificador vectorial que mejora la precision de cuantificacion vectorial al conmutar a traves de un libro de codigos de cuantificacion vectorial en una primera etapa dependiendo del tipo de caractenstica que tenga la correlacion con un vector objetivo de cuantificacion.
El documento EP1791116 A1 describe un aparato de codificacion escalable, un aparato de decodificacion escalable y similares, que pueden conseguir una codificacion de LSP escalable de banda que muestra tanto una alta eficacia de cuantificacion como un alto rendimiento.
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Divulgacion de la invencion
Problemas a resolver mediante la invencion.
En la cuantificacion vectorial de multiples etapas anterior, se realiza cuantificacion vectorial de primera etapa usando un libro de codigos asociado con el tipo de LSP de banda estrecha, y por lo tanto la distribucion de errores de cuantificacion en la cuantificacion vectorial de primera etapa vana entre los tipos de LSP de banda estrecha. Sin embargo, se usa un unico libro de codigos comun en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial independientemente de los tipos de LSP de banda estrecha, y por lo tanto surge un problema de que la precision de cuantificacion vectorial en la segunda y posteriores etapas es insuficiente.
La Figura 1 ilustra problemas con la cuantificacion vectorial de multiples etapas anterior. En la Figura 1, los drculos negros muestran vectores bidimensionales, los drculos de lmea discontinua tipicamente muestran el tamano de distribucion de conjuntos de vectores, y los centros de los drculos muestran los promedios de conjuntos de vectores. Tambien, en la Figura 1, CBa1, CBa2, ..., y CBan estan asociados con respectivos tipos de LSP de banda estrecha, y representan una pluralidad de libros de codigos usados en la primera etapa de cuantificacion vectorial. CBb representa un libro de codigos usado en la segunda etapa de cuantificacion vectorial.
Como se muestra en la Figura 1, como resultado de realizar cuantificacion vectorial de primera etapa usando libros de codigos CBa1, CBa2, ..., y CBan, los promedios de vectores de error de cuantificacion vanan (es decir los centros de los drculos de lmea discontinua que representan la distribucion vanan). Si se realiza la cuantificacion vectorial de segunda etapa para estos vectores de error de cuantificacion de promedios variables usando los segundos vectores de codigo comunes, la precision de cuantificacion en una segunda etapa se degrada.
Es por lo tanto un objeto de la presente invencion proporcionar un aparato de cuantificacion vectorial, aparato de descuantificacion vectorial y procedimientos de cuantificacion y descuantificacion para mejorar la precision de cuantificacion en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial, en cuantificacion vectorial de multiples etapas en la que el libro de codigos en la primera etapa se conmuta basandose en el tipo de una caractenstica correlacionada con el vector objetivo de cuantificacion.
Medios para resolver el problema
El aparato de cuantificacion vectorial de la presente invencion emplea una configuracion que tiene las caractensticas de la reivindicacion 1.
El aparato de descuantificacion vectorial de la presente invencion emplea una configuracion que tiene las caractensticas de la reivindicacion 5.
El procedimiento de cuantificacion vectorial de la presente invencion incluye las etapas de la reivindicacion 6.
El procedimiento de descuantificacion vectorial de la presente invencion incluye las etapas de la reivindicacion 7. Efecto ventajoso de la invencion
De acuerdo con la presente invencion, en cuantificacion vectorial de multiples etapas en la que el libro de codigos en la primera etapa se conmuta basandose en el tipo de una caractenstica correlacionada con el vector objetivo de cuantificacion, realizando cuantificacion vectorial en la segunda y posteriores etapas usando un factor aditivo asociado con el tipo anterior, es posible mejorar la precision de cuantificacion en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial. Ademas, despues de la codificacion, es posible descuantificar vectores usando informacion codificada cuantificada de manera precisa, de modo que es posible generar senales decodificadas de alta calidad.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 ilustra problemas con cuantificacion de multiples vectores de la tecnica anterior;
la Figura 2 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales de un aparato de cuantificacion
vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 1 de la presente invencion;
la Figura 3 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales de un aparato de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 1 de la presente invencion; la Figura 4 ilustra conceptualmente un efecto de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 1 de la presente invencion;
la Figura 5 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales de una variacion de un aparato
de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 1 de la presente invencion;
la Figura 6 ilustra conceptualmente un efecto de cuantificacion vectorial de LSP en una variacion de un aparato
de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 1 de la presente invencion;
la Figura 7 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales de un aparato de codificacion
de CELP que tiene un aparato de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 1 de la presente
invencion;
la Figura 8 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales de un aparato de decodificacion
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de CELP que tiene un aparato de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 1 de la presente invencion;
la Figura 9 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales de un aparato de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 2 de la presente invencion;
la Figura 10 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales de un aparato de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 2 de la presente invencion; la Figura 11 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales de un aparato de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 3 de la presente invencion;
la Figura 12A muestra un conjunto de vectores de codigo que forman el libro de codigos 506 de acuerdo con la realizacion 3 de la presente invencion;
la Figura 12B muestra un conjunto de vectores de codigo que forman el libro de codigos 507 de acuerdo con la realizacion 3 de la presente invencion; y
la Figura 12C muestra conceptualmente un efecto de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 3 de la presente invencion.
Mejor modo para llevar a cabo la invencion
Las realizaciones de la presente invencion se explicaran a continuacion en detalle con referencia a los dibujos adjuntos. En este punto, se explicaran casos de ejemplo usando un aparato de cuantificacion vectorial de lSp, aparato de descuantificacion vectorial de LSP y procedimientos de cuantificacion y descuantificacion como el aparato de cuantificacion vectorial, aparato de descuantificacion vectorial y procedimientos de cuantificacion y descuantificacion de acuerdo con la presente invencion.
Tambien, se explicaran casos de ejemplo con las realizaciones de la presente invencion donde se usan LSP de banda ancha como el objetivo de cuantificacion vectorial en un cuantificador de LSP de banda ancha para codificacion escalable y donde el libro de codigos para uso en la primera etapa de cuantificacion se conmuta usando el tipo de LSP de banda estrecha correlacionado con el objetivo de cuantificacion del vector. Tambien, es igualmente posible conmutar el libro de codigos para uso en la primera etapa de cuantificacion, usando LSP de banda estrecha cuantificados (que son LSP de banda estrecha cuantificados con antelacion mediante un cuantificador de LSP de banda estrecha (no mostrado)), en lugar de LSP de banda estrecha. Tambien, es igualmente posible convertir LSP de banda estrecha cuantificados en un formato de banda ancha y conmutar el libro de codigos para uso en la primera etapa de cuantificacion usando el LSP de banda estrecha cuantificado convertido.
Tambien, en las realizaciones de la presente invencion, un factor (es decir, vector) para mover el baricentro (es decir el promedio) que es el centro de un espacio vectorial de codigo aplicando adicion o resta a todos los vectores de codigo que forman un libro de codigos, se denominara como “factor aditivo”.
Tambien, en realidad, como en las realizaciones de la presente invencion, un vector de factor aditivo se usa a menudo para restarse del vector objetivo de cuantificacion, en lugar de anadir el vector de factor aditivo a un vector de codigo.
(Realizacion 1)
La Figura 1 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales del aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 1 de la presente invencion. En este punto, se explicara un caso de ejemplo donde un vector de LSP de entrada se cuantifica mediante cuantificacion vectorial de multiples etapas de tres etapas en el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP.
En la Figura 2, se proporciona el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP con el clasificador 101, el conmutador 102, el primer libro de codigos 103, el sumador 104, la seccion 105 de minimizacion de error, la seccion 106 de determinacion de factor aditivo, el sumador 107, el segundo libro de codigos 108, el sumador 109, el tercer libro de codigos 110 y el sumador 111.
El clasificador 101 almacena con antelacion un libro de codigos de clasificacion formado con una pluralidad elementos de informacion de clasificacion que indican una pluralidad de tipos de vectores de LSP de banda estrecha, selecciona informacion de clasificacion que indica el tipo de un vector de LSP de banda ancha del objetivo de cuantificacion del vector desde el libro de codigos de clasificacion, y emite la informacion de clasificacion al conmutador 102 y a la seccion 106 de determinacion de factor aditivo. Para ser mas espedficos, el clasificador 101 tiene un libro de codigos de clasificacion integrado formado con vectores de codigo asociados con los tipos de vectores de LSP de banda estrecha, y halla el vector de codigo para minimizar el error cuadratico con respecto a un vector de LSP de banda estrecha de entrada buscando el libro de codigos de clasificacion. Ademas, el clasificador 101 usa el mdice del vector de codigo hallado mediante la busqueda, como informacion de clasificacion que indica el tipo del vector de LSP.
Desde el primer libro de codigos 103, el conmutador 102 selecciona un sub-libro de codigos asociado con la informacion de clasificacion recibida como entrada desde el clasificador 101, y conecta el terminal de salida del sub- libro de codigos al sumador 104.
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El primer libro de codigos 103 almacena con antelacion sub-libros de codigos (CBa1 a CBan) asociados con los tipos de LSP de banda estrecha. Es decir, por ejemplo, cuando el numero total de tipos de LSP de banda estrecha es n, el numero de sub-libros de codigos que forman el primer libro de codigos 103 es igualmente n. Desde una pluralidad de primeros vectores de codigo que forman el primer libro de codigos, el primer libro de codigos 103 emite primeros vectores de codigo designados mediante la designacion desde la seccion 105 de minimizacion de error, al conmutador 102.
El sumador 104 calcula las diferencias entre un vector de LSP de banda ancha recibido como un objetivo de cuantificacion vectorial de entrada y los vectores de codigo recibidos como entrada desde el conmutador 102, y emite estas diferencias a la seccion 105 de minimizacion de error como primeros vectores residuales. Ademas, de los primeros vectores residuales respectivamente asociados con todos los primeros vectores de codigo, el sumador 104 emite al sumador 107 un vector residual mmimo hallado mediante la busqueda en la seccion 105 de minimizacion de error.
La seccion 105 de minimizacion de error usa los resultados de realizar la cuadratura de los primeros vectores residuales recibidos como entrada desde el sumador 104, como errores cuadraticos entre el vector de LSP de banda ancha y los primeros vectores de codigos, y halla el primer vector de codigo para minimizar el error cuadratico buscando el primer libro de codigos. De manera similar, la seccion 105 de minimizacion de error usa los resultados de realizar la cuadratura de segundos vectores residuales recibidos como entrada desde el sumador 109, como errores cuadraticos entre el primer vector residual y segundos vectores de codigo, y halla el segundo vector de codigo para minimizar el error cuadratico buscando el segundo libro de codigos. De manera similar, la seccion 105 de minimizacion de error usa los resultados de realizar la cuadratura de terceros vectores residuales recibidos como entrada desde el sumador 111, como errores cuadraticos entre el tercer vector residual y los terceros vectores de codigo, y halla el tercer vector de codigo para minimizar el error cuadratico buscando el tercer libro de codigos. Ademas, la seccion 105 de minimizacion de error codifica colectivamente los indices asignados a los tres vectores de codigo obtenidos mediante la busqueda, y emite el resultado como datos codificados.
La seccion 106 de determinacion de factor aditivo almacena con antelacion un libro de codigos de factor aditivo formado con factores aditivos asociados con los tipos de vectores de LSP de banda estrecha. Ademas, desde el libro de codigos de factor aditivo, la seccion 106 de determinacion de factor aditivo selecciona un vector de factor aditivo asociado con informacion de clasificacion recibida como entrada desde el clasificador 101, y emite el factor aditivo seleccionado al sumador 107.
El sumador 107 calcula la diferencia entre el primer vector residual recibido como entrada desde el sumador 104 y el vector de factor aditivo recibido como entrada desde la seccion 106 de determinacion de factor aditivo, y emite el resultado al sumador 109.
El segundo libro de codigos (CBb) 108 se forma con una pluralidad de segundos vectores de codigo, y emite segundos vectores de codigo designados mediante la designacion desde la seccion 105 de minimizacion de error, al sumador 109.
El sumador 109 calcula las diferencias entre el primer vector residual, que se reciben como entrada desde el sumador 107 y a partir del cual se resta el vector de factor aditivo, y los segundos vectores de codigo recibidos como entrada desde el segundo libro de codigos 108, y emite estas diferencias a la seccion 105 de minimizacion de error como segundos vectores residuales. Ademas, de los segundos vectores residuales respectivamente asociados con todos los segundos vectores de codigo, el sumador 109 emite al sumador 111 un segundo vector residual mmimo hallado mediante la busqueda en la seccion 105 de minimizacion de error.
El tercer libro de codigos 110 (CBc) se forma con una pluralidad de terceros vectores de codigo, y emite terceros vectores de codigo designados mediante la designacion desde la seccion 105 de minimizacion de error, al sumador 111.
El sumador 111 calcula las diferencias entre el segundo vector residual recibido como entrada desde el sumador 109 y los terceros vectores de codigo recibidos como entrada desde el tercer libro de codigos 110, y emite estas diferencias a la seccion 105 de minimizacion de error como terceros vectores residuales.
A continuacion, se explicaran las operaciones realizadas mediante el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP, usando un caso de ejemplo donde el orden de un vector de LSP de banda ancha del objetivo de cuantificacion es R. Tambien, en la siguiente explicacion, un vector de LSP de banda ancha se expresara mediante “LSP(i) (i=0, 1, ..., R- 1).”
El clasificador 101 tiene un libro de codigos de clasificacion integrado formado con n vectores de codigo respectivamente asociados con n tipos de vectores de LSP de banda estrecha, y, buscando vectores de codigo, halla el vector de codigo de orden m para minimizar el error cuadratico con respecto a un vector de LSP de banda estrecha de entrada. Ademas, el clasificador 101 emite m (l<m<n) al conmutador 102 y a la seccion 106 de determinacion de factor aditivo como informacion de clasificacion.
El conmutador 102 selecciona el sub-libro de codigos CBam asociado con informacion de clasificacion m desde el
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primer libro de codigos 103 y conecta el terminal de salida del sub-libro de codigos al sumador 104.
A partir de los primeros vectores de codigo CODE_1(d1)(i) (d1 =0, 1, ..., D1-1, i=0, 1, ..., R-1) que forman CBam entre n sub-libros de codigos CBa1 a CBan, el primer libro de codigos 103 emite primeros vectores de codigo CODE_1 (d1)
(i) ( i=0, 1, ..., R-1) designados mediante la designacion d1' desde la seccion 105 de minimizacion de error, al conmutador 102. En este punto, D1 representa el numero total de vectores de codigo del primer libro de codigos, y d1 representa el mdice del primer vector de codigo. Ademas, la seccion 105 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d1' de d1'=0 a d1' = D1-1, al primer libro de codigos 103.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 1, el sumador 104 calcula las diferencias entre el vector de LSP de banda ancha LSP(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como un objetivo de cuantificacion vectorial de entrada, y los primeros vectores de codigo CODE_1(d1')(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el primer libro de codigos 103, y emite estas diferencias a la seccion 105 de minimizacion de error como primeros vectores residuales Err_1(d1)(i) (i=0, 1, ..., R-1). Ademas, entre los primeros vectores residuales Err_1(d1)(i=0, 1, ..., R-1) respectivamente asociados con d1'=0 a d1'=D1-1, el sumador 104 emite el primer vector residual mmimo Err_1(d1_min)(i) (i=0, 1,. R-1) hallado mediante la busqueda en la seccion 105 de minimizacion de error, al sumador 107.
[1]
Err _ l(‘,l)(/) LSP(i)~ CODE (i = 0,1,- • •, R -1) (Ecuad6n , (
La seccion 105 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d1' de d 1 '=0 a d1' = D1-1 al primer libro de codigos 103, y, con respecto a todos los valores de d1' desde d 1 '=0 a d1'=D1-1, calcula errores cuadraticos Err realizando la cuadratura de primeros vectores residuales Err_1(d1)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el sumador 104 de acuerdo con la siguiente ecuacion 2.
[2]
K-l . , ,
Err = 'y (Err _ l^1 \i))
'=° ...(Ecuacion 2)
Ademas, la seccion 105 de minimizacion de error almacena el mdice d1' del primer vector de codigo para minimizar el error cuadratico Err, como el primer mdice d1_min.
La seccion 106 de determinacion de factor aditivo selecciona el vector de factor aditivo Add(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) asociado con la informacion de clasificacion m desde un libro de codigos de factor aditivo, y emite el vector de factor aditivo al sumador 107.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 3, el sumador 107 resta el vector de factor aditivo Add(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde la seccion 106 de determinacion de factor aditivo, desde el primer vector residual Err_1(d1-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el sumador 104, y emite el Add_Err_1(d1-min)(i) resultante al sumador 109.
[3]
Add_ Err J{j' mn)(i) = Err _\(J'Add(m)(i) (i = 0,1,- • -,R -1) ...(Ecuacion 3)
El segundo libro de codigos 108 emite los vectores de codigo CODE_2(d2) (i=0, 1, ..., R-1) designados mediante la designacion d2' desde la seccion 105 de minimizacion de error, al sumador 109, entre los segundos vectores de codigo CODE_2(d2)(i) (d2=0, 1, ..., D2-1, i=0, 1, ..., R-1) que forman el libro de codigos. En este punto, D2 representa el numero total de vectores de codigo del segundo libro de codigos, y d2 representa el mdice de un vector de codigo. Tambien, la seccion 105 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d2' de d2'=0 a d2'=D2-1, al segundo libro de codigos 108.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 4, el sumador 109 calcula las diferencias entre el primer vector residual Add_Err_1(d1_min)(i) (i=0, 1, ..., R- 1), que se recibe como entrada desde el sumador 107 y a partir del cual se resta un vector de factor aditivo, y segundos vectores de codigo CODE_2(d2)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el segundo libro de codigos 108, y emite estas diferencias a la seccion 105 de minimizacion de error como segundos vectores residuales Err_2(d2)(i) (i=0, 1, ..., R-1). Ademas, entre los segundos vectores residuales Err_2(d2)(i) (i=0, 1, ..., R-1) respectivamente asociados con los valores de d2' de d2'=0 a d2' = D1-1, el sumador 109 emite el segundo vector residual mmimo Err_2(d2-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) hallado mediante la busqueda en la seccion 105 de minimizacion de error, al sumador 111.
[4]
Err _ 2{jr)(i) = Sea _ Err -m'n){i)-CODE ydr)(i) (/ = 0,1,-;R-l) ...(Ecuacion 4)
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En este punto, la seccion 105 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d2' desde d2'=0 a d2'=D2-1 al segundo libro de codigos 108, y, con respecto a todos los valores de d2' de d2'=0 a d2' = D2-1, calcula errores cuadraticos Err realizando la cuadratura de segundos vectores residuales Err_2(d2)(i) (i=0, 1, R-1)
recibidos como entrada desde el sumador 109 de acuerdo con la siguiente ecuacion 5.
[5]
Err ^{Err
'=o ... (Ecuacion 5)
La seccion 105 de minimizacion de error almacena el mdice d2' del segundo vector de codigo para minimizar el error cuadratico Err, como el segundo mdice d2_min.
El tercer libro de codigos 110 emite terceros vectores de codigo CODE_3(d3)(i) (i=0, 1, ..., R-1) designados mediante la designacion d3' desde la seccion 105 de minimizacion de error, al sumador 111, entre los terceros vectores de codigo CODE_3(d3)(i) (d3=0, 1, ..., D3-1, i=0, 1, ..., R-1) que forman el libro de codigos. En este punto, D3 representa el numero total de vectores de codigo del tercer libro de codigos, y d3 representa el mdice de un vector de codigo. Tambien, la seccion 105 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d3' de d3' = 0 a d3' = D3- 1, al tercer libro de codigos 110.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 6, el sumador 111 calcula las diferencias entre el segundo vector residual Err_2(d2-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el sumador 109 y los vectores de codigo CODE_3(d3)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el tercer libro de codigos 110, y emite estas diferencias a la seccion 105 de minimizacion de error como terceros vectores residuales Err_3(d3)(i) (i=0, 1, ..., R-1).
[6]
En_3<">(0 = Err CODE J"\i) = 0,1,-,* -1) ...(Ecuacibn 6)
En este punto, la seccion 105 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d3' de d3'=0 a d3'=D3-1 al tercer libro de codigos 110, y, con respecto a todos los valores de d3' de d3'=0 a d3' = D3-1, calcula errores cuadraticos Err realizando la cuadratura de terceros vectores residuales Err_3(d3)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el sumador 111 de acuerdo con la siguiente ecuacion 7.
[7]
«-i ,
Err = Yj{Err y jy]{i))~
'=« ... (Ecuacion 7)
A continuacion, la seccion 105 de minimizacion de error almacena el mdice d3' del tercer vector de codigo para minimizar error cuadratico Err, como el tercer mdice d3_min. Ademas, la seccion 105 de minimizacion de error codifica de manera colectiva el primer mdice d1_min, el segundo mdice d2_min y el tercer mdice d3_min, y emite el resultado como datos codificados.
La Figura 3 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales del aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion. El aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP decodifica datos codificados emitidos desde el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP, y genera vectores de LSP cuantificados.
El aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP se proporciona con el clasificador 201, la seccion 202 de demultiplexacion de codigo, el conmutador 203, el primer libro de codigos 204, la seccion 205 de determinacion de factor aditivo, el sumador 206, el segundo libro de codigos (CBb) 207, el sumador 208, el tercer libro de codigos (CBc) 209 y el sumador 210. En este punto, el primer libro de codigos 204 contiene sub-libros de codigos que tienen el mismo contenido que los sub-libros de codigos (CBa1 a CBan) proporcionados en el primer libro de codigos 103, y la seccion 205 de determinacion de factor aditivo contiene un libro de codigos de factor aditivo que tiene el mismo contenido que el libro de codigos de factor aditivo proporcionado en la seccion 106 de determinacion de factor aditivo. Tambien, el segundo libro de codigos 207 contiene un libro de codigos que tiene los mismos contenidos que el libro de codigos del segundo libro de codigos 108, y el tercer libro de codigos 209 contiene un libro de codigos que tiene el mismo contenido que el libro de codigos del tercer libro de codigos 110.
El clasificador 201 almacena con antelacion un libro de codigos de clasificacion formado con una pluralidad elementos de informacion de clasificacion que indican una pluralidad de tipos de vectores de LSP de banda estrecha, selecciona informacion de clasificacion que indica el tipo de un vector de LSP de banda ancha del objetivo de cuantificacion del vector desde el libro de codigos de clasificacion, y emite la informacion de clasificacion al conmutador 203 y a la seccion 205 de determinacion de factor aditivo. Para ser mas espedficos, el clasificador 201
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tiene un libro de codigos de clasificacion integrado formado con vectores de codigo asociados con los tipos de vectores de LSP de banda estrecha, y halla el vector de codigo para minimizar el error cuadratico con respecto a un vector de LSP de banda estrecha cuantificado recibido como entrada desde un cuantificador de LSP de banda estrecha (no mostrado) buscando el libro de codigos de clasificacion. Ademas, el clasificador 201 usa el mdice del vector de codigo hallado mediante la busqueda, como informacion de clasificacion que indica el tipo del vector de LSP.
La seccion 202 de demultiplexacion de codigo demultiplexa datos codificados transmitidos desde el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP, en el primer mdice, el segundo mdice y el tercer mdice. Ademas, la seccion 202 de demultiplexacion de codigo designa el primer mdice al primer libro de codigos 204, designa el segundo mdice al segundo libro de codigos 207 y designa el tercer mdice al tercer libro de codigos 209.
El conmutador 203 selecciona un sub-libro de codigos (CBam) asociado con la informacion de clasificacion recibida como entrada desde el clasificador 201, desde el primer libro de codigos 204, y conecta el terminal de salida del sub- libro de codigos al sumador 206.
Entre una pluralidad de primeros vectores de codigo que forman el primer libro de codigos, el primer libro de codigos 204 emite al conmutador 203 un primer vector de codigo asociado con el primer mdice designado mediante la seccion 202 de demultiplexacion de codigo.
La seccion 205 de determinacion de factor aditivo selecciona un vector de factor aditivo asociado con la informacion de clasificacion recibida como entrada desde el clasificador 201, desde un libro de codigos de factor aditivo, y emite el vector de factor aditivo al sumador 206.
El sumador 206 anade el vector de factor aditivo recibido como entrada desde la seccion 205 de determinacion de factor aditivo, al primer vector de codigo recibido como entrada desde el conmutador 203, y emite el resultado de adicion obtenido al sumador 208.
El segundo libro de codigos 207 emite un segundo vector de codigo asociado con el segundo mdice designado mediante la seccion 202 de demultiplexacion de codigo, al sumador 208.
El sumador 208 anade el resultado de adicion recibido como entrada desde el sumador 206, al segundo vector de codigo recibido como entrada desde el segundo libro de codigos 207, y emite el resultado de adicion obtenido al sumador 210.
El tercer libro de codigos 209 emite un tercer vector de codigo asociado con el tercer mdice designado mediante la seccion 202 de demultiplexacion de codigo, al sumador 210.
El sumador 210 anade el resultado de adicion recibido como entrada desde el sumador 208, al tercer vector de codigo recibido como entrada desde el tercer libro de codigos 209, y emite el resultado de adicion obtenido como un vector de LSP de banda ancha cuantificado.
A continuacion, se explicaran las operaciones del aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP.
El clasificador 201 tiene un libro de codigos de clasificacion integrado formado con n vectores de codigo asociados con n tipos de vectores de LSP de banda estrecha, y, buscando vectores de codigo, halla el vector de codigo de orden m para minimizar el error cuadratico con respecto a un vector de LSP de banda estrecha cuantificado recibido como entrada desde un cuantificador de LSP de banda estrecha (no mostrado). El clasificador 201 emite m (l<m<n) al conmutador 203 y a la seccion 205 de determinacion de factor aditivo como informacion de clasificacion.
La seccion 202 de demultiplexacion de codigo demultiplexa datos codificados desde el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP, en el primer mdice d1_min, segundo mdice d2_min y el tercer mdice d3_min. Ademas, la seccion 202 de demultiplexacion de codigo designa el primer mdice d1_min al primer libro de codigos 204, designa el segundo mdice d2_min al segundo libro de codigos 207 y designa el tercer mdice d3_min al tercer libro de codigos 209.
Desde el primer libro de codigos 204, el conmutador 203 selecciona el sub-libro de codigos CBam asociado con la informacion de clasificacion m recibida como entrada desde el clasificador 201, y conecta el terminal de salida del sub-libro de codigos al sumador 206.
Entre los primeros vectores de codigo CODE_1(d1)(i) (d1=0, 1, ..., D1-1, i=0, 1, ..., R-1) que forman el sub-libro de codigos CBam, el primer libro de codigos 204 emite, al conmutador 203, el primer vector de codigo CODE_1 (d1-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) designado mediante la designacion d1_min desde la seccion 202 de demultiplexacion de codigo.
La seccion 205 de determinacion de factor aditivo selecciona el vector de factor aditivo Add(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) asociado con la informacion de clasificacion m recibida como entrada desde el clasificador 201, desde un libro de codigos de factor aditivo y emite el vector de factor aditivo al sumador 206.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 8, el sumador 206 anade el vector de factor aditivo Add(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1)
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recibido como entrada desde la seccion 205 de determinacion de factor aditivo, al primer vector de codigo CODE_1(d1-min)(i) (i=0, 1, R-1) recibido como entrada desde el primer libro de codigos 204, y emite el resultado de
adicion obtenido TMP_1(i) (i=0, 1, ..., R-1) al sumador 208.
[8]
TMP_l(/) = CODE_i('/,-min)(/) + Add(m)(i) (/ = 0,1, •,/? -1) ... (Ecuacion 8)
El segundo libro de codigos 207 emite el segundo vector de codigo CODE_2(d2-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) designado mediante la designacion d2_min desde la seccion 202 de demultiplexacion de codigo, al sumador 208, entre los segundos vectores de codigo CODE_2(d2)(i) (d2=0, 1, ..., D2-1, i=0, 1, ..., R-1) que forman el segundo libro de codigos.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 9, el sumador 208 anade el resultado de adicion TMP_1(i) recibido como entrada desde el sumador 206, al segundo vector de codigo CODE_2(d2-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el segundo libro de codigos 207 y emite el resultado de adicion obtenido TMP_2(i) (i=0, 1, ..., R-1) al sumador 210.
[9]
TMP_2(0 = TMP_\(i)+CODE_2{J2 mm){i) (/ = 0,1,• ~,R-1) ... (Ecuacion 9)
El tercer libro de codigos 209 emite el tercer vector de codigo CODE_3(d3-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) designado mediante la designacion d3_min desde la seccion 202 de demultiplexacion de codigo, al sumador 210, entre los terceros vectores de codigo CODE_3(d3)(i) (d3=0, 1, ..., D3-1, i=0, 1, ..., R-1) que forman el tercer libro de codigos.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 10, el sumador 210 anade el resultado de adicion TMP_2(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el sumador 208, al tercer vector de codigo CODE_3(d3-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el tercer libro de codigos 209, y emite el vector Q_LSP(i) (i=0, 1, ..., R-1) del resultado de adicion como un vector de LSP de banda ancha cuantificado.
[10]
Q_LSP(i) = TMP_2(/)+ CODE_3(,/3-min)(0 (/ = 0,1,-• ■, R -1) ...(Ecuacion 10)
El primer libro de codigos, el libro de codigos de factor aditivo, el segundo libro de codigos y el tercer libro de codigos usados en el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP y el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP se producen con antelacion mediante aprendizaje. Se explicara el procedimiento de aprendizaje de estos libros de codigos.
Para producir el primer libro de codigos proporcionado en el primer libro de codigos 103 y el primer libro de codigos 204 mediante aprendizaje, en primer lugar, se prepara un numero grande (por ejemplo, V) de vectores de LSP desde una gran cantidad de datos de voz para aprendizaje. A continuacion, agrupando V vectores de LSP por tipo (n tipos) y calculando D1 primeros vectores de codigo cODE_1(d1)(i) (d 1 =0, 1, ..., D1-1, i=0, 1, ..., R-1) usando los vectores de LSP de cada grupo de acuerdo con algoritmos de aprendizaje tal como el algoritmo de LBG (Linde Buzo Gray), se generan sub-libros de codigos.
Para producir el libro de codigos de factor aditivo proporcionado en la seccion 106 de determinacion de factor aditivo y en la seccion 205 de determinacion de factor aditivo aprendiendo, usando los V vectores de LSP anteriores y realizando la cuantificacion vectorial de primera etapa mediante el primer libro de codigos producido en el procedimiento anterior, se obtienen V primeros vectores residuales Err_1-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) a emitirse desde el sumador 104. A continuacion, los V primeros vectores residuales obtenidos se agrupan por tipo, y se halla el baricentro del primer conjunto de vectores residuales que pertenece a cada grupo. Ademas, usando el vector de cada baricentro como un vector de factor aditivo para ese tipo, se genera el libro de codigos de factor aditivo.
Para producir el segundo libro de codigos proporcionado en el segundo libro de codigos 108 y el segundo libro de codigos 208 mediante aprendizaje, se realiza cuantificacion vectorial de primera etapa mediante el primer libro de codigos producido en el procedimiento anterior, usando los V vectores de LSP anteriores. A continuacion, el libro de codigos de factor aditivo producido en el procedimiento anterior se usa para hallar V primeros vectores residuales Add_Err_1(d1_min)(i) (i=0, 1 , ..., R -1), que se emiten desde el sumador 107 y desde los que se ha restado un vector de factor aditivo. A continuacion, usando V primeros vectores residuales Add_Err_1(d1-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) despues de la resta del vector de factor aditivo, se calculan D2 segundos vectores de codigo CODE_2(d2)(i) (d2=0, 1, ..., D1-1, i=0, 1, ..., R-1) de acuerdo con algoritmos de aprendizaje tal como el algoritmo LBG (Linde Buzo Gray), para generar el segundo libro de codigos.
Para producir el tercer libro de codigos proporcionado en el tercer libro de codigos 110 y el tercer libro de codigos 209 mediante aprendizaje, se realiza cuantificacion vectorial de primera etapa mediante el primer libro de codigos producido en el procedimiento anterior, usando los V vectores de LSP anteriores. A continuacion, el libro de codigos de factor aditivo producido en el procedimiento anterior se usa para hallar V primeros vectores residuales
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Add_Err_1(d1_min)(i) (i=0, 1, R-1) despues de la resta de un vector de factor aditivo. Ademas, se realiza la
cuantificacion vectorial de segunda etapa mediante el segundo libro de codigos producido en el procedimiento anterior, para hallar V segundos vectores residuales Err_2-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) para emitirse desde el sumador 109. Ademas, usando V segundos vectores residuales Err_2-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) y calculando D3 terceros vectores de codigo CODE_3(d3)(i) (d3 = 0, 1, ..., D1-1, i=0, 1, ..., R-1) de acuerdo con algoritmos de aprendizaje tal como el algoritmo LBG, se genera el tercer libro de codigos.
Estos procedimientos de aprendizaje son solamente ejemplos, y es igualmente posible generar libros de codigos mediante otros procedimientos distintos a los procedimientos anteriores.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente realizacion, en cuantificacion vectorial de multiples etapas donde se conmuta el libro de codigos en la primera etapa de cuantificacion vectorial basandose en los tipos de vectores de LSP de banda estrecha correlacionados con vectores de LSP de banda ancha y donde la distribucion estadfstica de errores de cuantificacion vectorial en la primera etapa (es decir, primeros vectores residuales) vana entre tipos, un vector de factor aditivo asociado con el resultado de clasificacion de un vector de LSP de banda estrecha se resta desde los primeros vectores residuales. Por este medio, es posible cambiar el promedio de los vectores del objetivo de cuantificacion de los vectores en la segunda etapa de acuerdo con el promedio estadfstico de errores de cuantificacion vectorial en la primera etapa, de modo que es posible mejorar la precision de cuantificacion de vectores de LSP de banda ancha. Tambien, despues de la decodificacion, es posible descuantificar vectores usando informacion codificada cuantificada de manera precisa, de modo que es posible generar senales decodificadas de alta calidad.
La Figura 4 ilustra conceptualmente un efecto de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion. En la Figura 4, la flecha con “-Suma” muestra el procesamiento de restar un vector de factor aditivo desde los vectores de error de cuantificacion. Como se muestra en la Figura 4, de acuerdo con la presente realizacion, un vector de factor aditivo asociado con el tipo de LSP de banda estrecha se resta desde los vectores de error de cuantificacion obteniendo la realizacion de la cuantificacion vectorial usando el primer libro de codigos CBam (m<n) asociado con ese tipo. Por este medio, es posible hacer coincidir el promedio de un conjunto de vectores de error de cuantificacion despues de la resta del vector de factor aditivo, al promedio de un conjunto de segundos vectores de codigo que forman el segundo libro de codigos CBb comun usado en una segunda etapa de cuantificacion vectorial. Por lo tanto, es posible mejorar la precision de cuantificacion en la segunda etapa de cuantificacion vectorial.
Tambien, se ha descrito un caso de ejemplo anteriormente con la presente realizacion donde el promedio de los vectores en una segunda etapa de cuantificacion vectorial se cambia de acuerdo con el promedio estadfstico de los errores de cuantificacion vectorial en la primera etapa. Sin embargo, la presente invencion no esta limitada a esto, y es igualmente posible cambiar el promedio de vectores de codigo usado en la segunda etapa de cuantificacion vectorial, de acuerdo con el promedio estadfstico de errores de cuantificacion vectorial en la primera etapa. Para realizar esto, como se muestra en el aparato 300 de cuantificacion vectorial de LSP de la Figura 5, el sumador 307 anade segundos vectores de codigo proporcionados en un segundo libro de codigos y un vector de factor aditivo asociado con el resultado de clasificacion de un vector de LSP de banda estrecha. Por este medio, como en la presente realizacion, es posible proporcionar una ventaja de mejorar la precision de cuantificacion de vectores de LSP de banda ancha.
La Figura 6 muestra conceptualmente un efecto de cuantificacion vectorial de LSP en el aparato 300 de cuantificacion vectorial de LSP mostrado en la Figura 5. En la Figura 6, la flecha con “+Suma” muestra el procesamiento de anadir un vector de factor aditivo a segundos vectores de codigo que forman un segundo libro de codigos. Como se muestra en la Figura 6, usando un vector de factor aditivo asociado con el tipo m de un LSP de banda estrecha, la presente realizacion anade este vector de factor aditivo a los segundos vectores de codigo que forman el segundo libro de codigos. Por este medio, es posible hacer coincidir el promedio de un conjunto de segundos vectores de codigo despues de la adicion del vector de factor aditivo, al promedio de un conjunto de vectores de error de cuantificacion obtenidos realizando la cuantificacion vectorial usando el primer libro de codigos CBam (m<n). Por lo tanto, es posible mejorar la precision de cuantificacion en la segunda etapa de cuantificacion vectorial.
Tambien, aunque se ha descrito anteriormente un caso de ejemplo con la presente realizacion donde los vectores de factor aditivo que forman el libro de codigos de factor aditivo proporcionado en la seccion 106 de determinacion de factor aditivo y la seccion 205 de determinacion de factor aditivo estan asociados con los tipos de vectores de LSP de banda estrecha. Sin embargo, la presente invencion no esta limitada a esto, y los vectores de factor aditivo que forman el libro de codigos de factor aditivo proporcionado en la seccion 106 de determinacion de factor aditivo y la seccion 205 de determinacion de factor aditivo pueden asociarse con los tipos para clasificar las caractensticas de la voz. En este caso, el clasificador 101 recibe parametros que representan las caractensticas de la voz como informacion de caractenstica de voz de entrada, en lugar de vectores de LSP de banda estrecha, y emite el tipo de caractenstica de voz asociado con la informacion de caractenstica de voz de entrada, al conmutador 102 y a la seccion 106 de determinacion de factor aditivo como informacion de clasificacion. Por ejemplo, como VMR-WB (codec de voz de banda ancha multimodo de tasa variable), cuando se aplica la presente invencion a un aparato de codificacion que conmuta el tipo del codificador basandose en las caractensticas de la voz que incluyen si la voz es
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vocalizada o con ruido, es posible usar informacion acerca del tipo del codificador como lo es la cantidad de caractensticas de la voz.
Tambien, aunque se ha descrito un caso de ejemplo anteriormente con la presente realizacion donde se realiza cuantificacion vectorial de tres etapas para vectores de LSP, la presente invencion no esta limitada a esto, y es igualmente aplicable al caso de realizar cuantificacion vectorial de dos etapas o al caso de realizar cuantificacion vectorial de cuatro o mas etapas.
Tambien, aunque se ha descrito un caso anteriormente con la presente realizacion donde se realiza cuantificacion vectorial de multiples etapas de tres etapas para vectores de LSP, la presente invencion no esta limitada a esto, y es igualmente aplicable al caso donde se realiza la cuantificacion vectorial junto con cuantificacion vectorial de division.
Tambien, aunque se ha descrito un caso de ejemplo anteriormente con la presente realizacion donde se usan los vectores de LSP de banda ancha como los objetivos de cuantificacion, el objetivo de cuantificacion no esta limitado a esto, y es igualmente posible usar vectores distintos de los vectores de LSP de banda ancha.
Tambien, aunque el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP decodifica datos codificados emitidos desde el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP en la presente realizacion, la presente invencion no esta limitada a esto, y evidentemente se deduce que el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP puede recibir y decodificar datos codificados siempre que estos datos codificados esten en una forma que pueda decodificarse mediante el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP.
Tambien, el aparato de cuantificacion vectorial y el aparato de descuantificacion vectorial de acuerdo con la presente realizacion pueden usarse en un aparato de codificacion de CELP o aparado de decodificacion de CELP para codificar o decodificar senales de voz, senales de audio y asf sucesivamente. El aparato de codificacion de CELP recibe como entrada LSP transformados desde coeficientes de prediccion lineal obtenidos realizando un analisis predictivo lineal de una senal de entrada, realiza procesamiento de cuantificacion de estos LSP y emite los LSP cuantificados resultantes a un filtro de smtesis. Por ejemplo, si el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion se aplica a un aparato de codificacion de voz de CELP, el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion esta dispuesto para una seccion de cuantificacion de LSP que emite un codigo de LSP que representa LSP cuantificados como datos codificados. Por este medio, es posible mejorar la precision de cuantificacion vectorial y por lo tanto mejorar la calidad de la voz despues de la decodificacion. Por otra parte, el aparato de decodificacion de CELP decodifica LSP cuantificados desde el codigo de LSP cuantificado obtenido demultiplexado datos de codigo de multiplexacion recibidos. Si el aparato de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente invencion se aplica al aparato de decodificacion de voz de CELP, el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP puede disponerse en una seccion de descuantificacion de LSP que emite los LSP cuantificados decodificados a un filtro de smtesis, proporcionando de esta manera los mismos efectos operacionales como anteriormente. A continuacion, el aparato 400 de codificacion de CELP y el aparato 450 de decodificacion de CELP que tiene el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP y el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion, respectivamente, se explicaran usando la Figura 7 y la Figura 8.
La Figura 7 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales del aparato 400 de codificacion de CELP que tiene el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion. El aparato 400 de codificacion de CELP divide una voz o senal de audio de entrada en unidades de una pluralidad de muestras, y, usando la pluralidad de muestras como una trama, realiza codificacion en una base por trama.
La seccion 401 de pre-procesamiento realiza el procesamiento de filtro de paso alto para eliminar el componente de CC y realiza el procesamiento de conformacion de forma de onda o procesamiento de preenfasis para mejorar el rendimiento de procesamiento de codificacion posterior, en la senal de voz o senal de audio de entrada, y emite la senal Xin obtenida desde estos procesamientos a la seccion 402 de analisis de LSP y a la seccion 405 de adicion.
La seccion 402 de analisis de LSP realiza un analisis predictivo lineal usando la senal Xin recibida como entrada desde la seccion 401 de pre-procesamiento, transforma los LPC resultantes en un vector de LSP y emite este vector de LSP a la seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP.
La seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP realiza la cuantificacion del vector de LSP recibido como entrada desde la seccion 402 de analisis de LSP. Ademas, la seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP emite el vector de LSP cuantificado resultante al filtro 404 de smtesis como coeficientes de filtro, y emite codigo de LSP cuantificado (L) a la seccion 414 de multiplexacion. En este punto, el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion se adopta como la seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP. Es decir, la configuracion y operaciones espedficas de cuantificacion vectorial de la seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP son las mismas que el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP. En este caso, un vector de LSP de banda ancha recibido como entrada en el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP corresponde a un vector de LSP recibido como entrada en la seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP. Tambien, los datos codificados a emitirse desde el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP corresponden a un codigo de LSP cuantificado (L) a emitirse desde la seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP. Los coeficientes de filtro recibidos como entrada en
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el filtro 404 de smtesis representan el vector de LSP cuantificado obtenido realizando descuantificacion usando el codigo de LSP cuantificado (L) en la seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP. Tambien, un vector de LSP de banda estrecha recibido como entrada en el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP se recibe como entrada desde, por ejemplo, fuera del aparato 400 de codificacion de CELP. Por ejemplo, si este aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP se aplica a un aparato de codificacion escalable (no mostrado) que tiene una seccion de codificacion CELP de banda ancha (que corresponde al aparato 400 de codificacion de CELP) y la seccion de codificacion CELP de banda estrecha, un vector de LSP de banda estrecha a emitirse desde la seccion de codificacion CELP de banda estrecha se recibe como entrada en el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP.
El filtro 404 de smtesis realiza el procesamiento de smtesis de una excitacion recibida como entrada desde el sumador 411 (descrito mas adelante) usando coeficientes de filtro basandose en el vector de LSP cuantificado recibido como entrada desde la seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP, y emite una senal de smtesis generada al sumador 405.
El sumador 405 calcula una senal de error invirtiendo la polaridad de la senal de smtesis recibida como entrada desde el filtro 404 de smtesis y anadiendo la senal de smtesis resultante a la senal Xin recibida como entrada desde la seccion 401 de pre-procesamiento, y emite la senal de error a la seccion 412 de ponderacion perceptual.
El libro de codigos 406 de excitacion adaptativa almacena excitaciones recibidas en el pasado desde el sumador 411 en una memoria intermedia, y, desde esta memoria intermedia, extrae una trama de muestras desde la posicion de extraccion especificada mediante un codigo de retardo de excitacion adaptativa (A) recibido como entrada desde la seccion 413 de determinacion de parametro, y emite el resultado al multiplicador 409 como un vector de excitacion adaptativa. En este punto, libro de codigos 406 de excitacion adaptativa actualiza el contenido de la memoria intermedia cada vez que se recibe una excitacion como entrada desde el sumador 411.
La seccion 407 de generacion de ganancia cuantificada determina una ganancia de excitacion adaptativa cuantificada y ganancia de excitacion fijada cuantificada mediante un codigo de ganancia de excitacion cuantificada (G) recibido como entrada desde la seccion 413 de determinacion de parametro, y emite estas ganancias al multiplicador 409 y al multiplicador 410, respectivamente.
El libro de codigos 408 de excitacion fijada emite un vector que tiene una forma especificada mediante un codigo vectorial de excitacion fijada (F) recibido como entrada desde la seccion 413 de determinacion de parametro, al multiplicador 410 como un vector de excitacion fijada.
El multiplicador 409 multiplica el vector de excitacion adaptativa recibido como entrada desde el libro de codigos 406 de excitacion adaptativa mediante la ganancia de excitacion adaptativa cuantificada recibida como entrada desde la seccion 407 de generacion de ganancia cuantificada, y emite el resultado al sumador 411.
El multiplicador 410 multiplica el vector de excitacion fijada recibido como entrada desde el libro de codigos 408 de excitacion fijada mediante la ganancia de excitacion fijada cuantificada recibida como entrada desde la seccion 407 de generacion de ganancia cuantificada, y emite el resultado al sumador 411.
El sumador 411 anade el vector de excitacion adaptativa multiplicado por la ganancia recibida como entrada desde el multiplicador 409 y el vector de excitacion fijada multiplicado por la ganancia recibida como entrada desde el multiplicador 410, y emite el resultado de adicion al filtro 404 de smtesis y al libro de codigos 406 de excitacion adaptativa como una excitacion. En este punto, la excitacion recibida como entrada en libro de codigos 406 de excitacion adaptativa se almacena en la memoria intermedia del libro de codigos 406 de excitacion adaptativa.
La seccion 412 de ponderacion perceptual realiza el procesamiento de ponderacion perceptual de la senal de error recibida como entrada desde el sumador 405, y emite el resultado a la seccion 413 de determinacion de parametro como distorsion de codificacion.
La seccion 413 de determinacion de parametro selecciona el retardo de excitacion adaptativa para minimizar la distorsion de codificacion recibida como entrada desde la seccion 412 de ponderacion perceptual, desde el libro de codigos 406 de excitacion adaptativa, y emite un codigo de retardo de excitacion adaptativa (A) que representa el resultado de seleccion al libro de codigos 406 de excitacion adaptativa y a la seccion 414 de multiplexacion. En este punto, un retardo de excitacion adaptativa es el parametro que representa la posicion para extraer un vector de excitacion adaptativa. Tambien, la seccion 413 de determinacion de parametro selecciona el vector de excitacion fijada para minimizar la distorsion de codificacion emitida desde la seccion 412 de ponderacion perceptual, desde el libro de codigos 408 de excitacion fijada, y emite un codigo vectorial de excitacion fijada (F) que representa el resultado de seleccion al libro de codigos 408 de excitacion fijada y a la seccion 414 de multiplexacion. Ademas, la seccion 413 de determinacion de parametro selecciona la ganancia de excitacion adaptativa cuantificada y ganancia de excitacion fijada cuantificada para minimizar la distorsion de codificacion emitida desde la seccion 412 de ponderacion perceptual, desde la seccion 407 de generacion de ganancia cuantificada, y emite un codigo de ganancia de excitacion cuantificada (G) que representa el resultado de seleccion a la seccion 407 de generacion de ganancia cuantificada y a la seccion 414 de multiplexacion.
La seccion 414 de multiplexacion multiplexa el codigo de LSP cuantificado (L) recibido como entrada desde la
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seccion 403 de cuantificacion vectorial de LSP, el codigo de retardo de excitacion adaptativa (A), el codigo vectorial de excitacion fijada (F) y el codigo de ganancia de excitacion cuantificada (G) recibido como entrada desde la seccion 413 de determinacion de parametro, y emite informacion codificada.
La Figura 8 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales del aparato 450 de decodificacion de CELP que tiene el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion.
En la Figura 8, la seccion 451 de demultiplexacion realiza el procesamiento de demultiplexacion de informacion codificada transmitida desde el aparato 400 de codificacion de CELP, en el codigo de LSP cuantificado (L), el codigo de retardo de excitacion adaptativa (A), el codigo de ganancia de excitacion cuantificada (G) y el codigo vectorial de excitacion fijada (F). La seccion 451 de demultiplexacion emite el codigo de LSP cuantificado (L) a la seccion 452 de descuantificacion vectorial de LSP, el codigo de retardo de excitacion adaptativa (A) al libro de codigos 453 de excitacion adaptativa, el codigo de ganancia de excitacion cuantificada (G) a la seccion 454 de generacion de ganancia cuantificada y el codigo vectorial de excitacion fijada (F) al libro de codigos 455 de excitacion fijada.
La seccion 452 de descuantificacion vectorial de LSP decodifica un vector de LSP cuantificado desde el codigo de LSP cuantificado (L) recibido como entrada desde la seccion 451 de demultiplexacion, y emite el vector de LSP cuantificado al filtro 459 de smtesis como coeficientes de filtro. En este punto, el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion se adopta como la seccion 452 de descuantificacion vectorial de LSP. Es decir, la configuracion y operaciones espedficas de la seccion 452 de descuantificacion vectorial de LSP son las mismas que el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP. En este caso, los datos codificados recibidos como entrada en el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP corresponden al codigo de LSP cuantificado (L) recibido como entrada en la seccion 452 de descuantificacion vectorial de LSP. Tambien, un vector de LSP de banda ancha cuantificado a emitirse desde el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP corresponde al vector de LSP cuantificado a emitirse desde la seccion 452 de descuantificacion vectorial de LSP. Tambien, un vector de LSP de banda estrecha recibido como entrada en el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP se recibe como entrada desde, por ejemplo, fuera del aparato 450 de decodificacion de CELP. Por ejemplo, si este aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP se aplica a un aparato de decodificacion escalable (no mostrado) que tiene una seccion de decodificacion de CELP de banda ancha (que corresponde al aparato 450 de decodificacion de CELP) y la seccion de decodificacion de CELP de banda estrecha, un vector de LSP de banda estrecha a emitirse desde la seccion de decodificacion de CELP de banda estrecha se recibe como entrada en el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP.
El libro de codigos 453 de excitacion adaptativa extrae una trama de muestras desde la posicion de extraccion especificada mediante el codigo de retardo de excitacion adaptativa (A) recibido como entrada desde la seccion 451 de demultiplexacion, desde una memoria intermedia, y emite el vector extrafdo al multiplicador 456 como un vector de excitacion adaptativa. En este punto, el libro de codigos 453 de excitacion adaptativa actualiza el contenido de la memoria intermedia cada vez que se recibe una excitacion como entrada desde el sumador 458.
La seccion 454 de generacion de ganancia cuantificada decodifica una ganancia de excitacion adaptativa cuantificada y ganancia de excitacion fijada cuantificada indicada mediante el codigo de ganancia de excitacion cuantificada (G) recibido como entrada desde la seccion 451 de demultiplexacion, emite la ganancia de excitacion adaptativa cuantificada al multiplicador 456 y emite la ganancia de excitacion fijada cuantificada al multiplicador 457.
El libro de codigos 455 de excitacion fijada genera un vector de excitacion fijada indicado mediante el codigo vectorial de excitacion fijada (F) recibido como entrada desde la seccion 451 de demultiplexacion, y emite el vector de excitacion fijada al multiplicador 457.
El multiplicador 456 multiplica el vector de excitacion adaptativa recibido como entrada desde el libro de codigos 453 de excitacion adaptativa por la ganancia de excitacion adaptativa cuantificada recibida como entrada desde la seccion 454 de generacion de ganancia cuantificada, y emite el resultado al sumador 458.
El multiplicador 457 multiplica el vector de excitacion fijada recibido como entrada desde el libro de codigos 455 de excitacion fijada por la ganancia de excitacion fijada cuantificada recibida como entrada desde la seccion 454 de generacion de ganancia cuantificada, y emite el resultado al sumador 458.
El sumador 458 genera una excitacion anadiendo el vector de excitacion adaptativa multiplicado por la ganancia recibida como entrada desde el multiplicador 456 y el vector de excitacion fijada multiplicado por la ganancia recibida como entrada desde el multiplicador 457, y emite la excitacion generada al filtro 459 de smtesis y al libro de codigos 453 de excitacion adaptativa. En este punto, la excitacion recibida como entrada en libro de codigos 453 de excitacion adaptativa se almacena en la memoria intermedia de libro de codigos 453 de excitacion adaptativa.
El filtro 459 de smtesis realiza procesamiento de smtesis usando la excitacion recibida como entrada desde el sumador 458 y los coeficientes de filtro decodificados en la seccion 452 de descuantificacion vectorial de LSP, y emite una senal de smtesis generada a la seccion 460 de post-procesamiento.
La seccion 460 de post-procesamiento aplica procesamiento para mejorar la calidad subjetiva de la voz tal como enfasis de formantes y enfasis de tono y procesamiento para mejorar la calidad subjetiva del ruido estacionario, a la
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senal de smtesis recibida como entrada desde el filtro 459 de smtesis, y emite la senal de voz o senal de audio resultante.
Por lo tanto, de acuerdo con el aparato de codificacion de CELP y el aparato de decodificacion de CELP de la presente realizacion, usando el aparato de cuantificacion vectorial y aparato de descuantificacion vectorial de la presente realizacion, es posible mejorar la precision de cuantificacion vectorial despues de codificar, de modo que es posible mejorar la calidad de la voz despues de la decodificacion.
Tambien, aunque el aparato 450 de decodificacion de CELP decodifica datos codificados emitidos desde el aparato 400 de codificacion de CELP en la presente realizacion, la presente invencion no esta limitada a esto, y evidentemente se deduce que el aparato 450 de decodificacion de CELP puede recibir y decodificar datos codificados siempre que estos datos codificados esten en una forma que pueda decodificarse mediante el aparato 450 de decodificacion de CELP.
(Realizacion 2)
La Figura 9 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales del aparato 800 de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 2 de la presente invencion. Tambien, el aparato 800 de cuantificacion vectorial de LSP tiene la misma configuracion basica que el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP (vease la Figura 2) mostrado en la realizacion 1, y por lo tanto se asignaran a los mismos componentes los mismos numeros de referencia y su explicacion se omitira.
El aparato 800 de cuantificacion vectorial de LSP se proporciona con el clasificador 101, el conmutador 102, el primer libro de codigos 103, el sumador 104, la seccion 105 de minimizacion de error, el sumador 107, el segundo libro de codigos 108, el sumador 109, el tercer libro de codigos 110, el sumador 111, la seccion 801 de determinacion de factor aditivo y el sumador 802.
En este punto, en un caso donde un vector de LSP de entrada se somete a cuantificacion vectorial mediante cuantificacion vectorial de multiples etapas de tres etapas, el libro de codigos para uso en la primera etapa de cuantificacion vectorial se determina usando informacion de clasificacion que indica el tipo de vector de lSp de banda estrecha, se halla el primer vector de error de cuantificacion realizando la cuantificacion vectorial de primera etapa, y adicionalmente, se determina un vector de factor aditivo asociado con la informacion de clasificacion. En este punto, el vector de factor aditivo se forma con un vector de factor aditivo anadido al primer vector residual emitido desde el sumador 104 (es decir, el primer vector de factor aditivo) y un vector de factor aditivo anadido a un segundo vector residual emitido desde el sumador 109 (es decir, el segundo vector de factor aditivo). Tambien, la seccion 801 de determinacion de factor aditivo emite el primer vector de factor aditivo al sumador 107 y emite el segundo vector de factor aditivo al sumador 802. Por lo tanto, preparando con antelacion el vector de factor aditivo adecuado para cada etapa en la cuantificacion vectorial de multiples etapas, es posible ajustar de manera adaptativa un libro de codigos en mas detalle.
La seccion 801 de determinacion de factor aditivo almacena con antelacion un libro de codigos de factor aditivo, que se forma con n tipos de primeros vectores de factor aditivo y n tipos de segundo vectores de factor aditivo asociados con los tipos (n tipos) de vectores de LSP de banda estrecha. Tambien, la seccion 801 de determinacion de factor aditivo selecciona el primer vector de factor aditivo y el segundo vector de factor aditivo asociados con informacion de clasificacion recibida como entrada desde el clasificador 101, desde el libro de codigos de factor aditivo, y emite el primer vector de factor aditivo seleccionado al sumador 107 y el segundo vector de factor aditivo seleccionado al sumador 802.
El sumador 107 halla la diferencia entre el primer vector residual recibido como entrada desde el sumador 104 y el primer vector de factor aditivo recibido como entrada desde la seccion 801 de determinacion de factor aditivo, y emite el resultado al sumador 109.
El sumador 109 halla las diferencias entre el primer vector residual, que se recibe como entrada desde el sumador 107 y a partir del cual se resta el primer vector de factor aditivo, y segundos vectores de codigo recibidos como entrada desde el segundo libro de codigos 108, y emite estas diferencias al sumador 802 y a la seccion 105 de minimizacion de error como segundos vectores residuales.
El sumador 802 halla la diferencia entre un segundo vector residual recibido como entrada desde el sumador 109 y el segundo vector de factor aditivo recibido como entrada desde la seccion 801 de determinacion de factor aditivo, y emite un vector de esta diferencia al sumador 111.
El sumador 111 halla las diferencias entre el segundo vector residual, que se recibe como entrada desde el sumador 802 y a partir del cual se resta el segundo vector de factor aditivo, y los terceros vectores de codigo recibidos como entrada desde el tercer libro de codigos 110, y emite vectores de estas diferencias a la seccion 105 de minimizacion de error como terceros vectores residuales.
A continuacion, se explicaran las operaciones del aparato 800 de cuantificacion vectorial de LSP.
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Se explicara un caso de ejemplo donde el orden de un vector de LSP del objetivo de cuantificacion es R. Un vector de LSP se expresara como LSP(i) (i=0, 1, ..., R-1).
La seccion 801 de determinacion de factor aditivo selecciona el primer vector de factor aditivo Add1(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) y el segundo vector de factor aditivo Add2(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) asociado con informacion de clasificacion m, desde un libro de codigos de factor aditivo, y emite el primer vector de factor aditivo al sumador 107 y al segundo vector de factor aditivo al sumador 802.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 11, el sumador 107 resta el primer vector de factor aditivo Add1(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde la seccion 801 de determinacion de factor aditivo, desde el primer vector residual Err_1 (d1-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) para minimizar error cuadratico Err en la primera etapa de cuantificacion vectorial, y emite el resultado al sumador 109.
[11]
Add _ Err _ 1(t/l - min)(/) = Err _ l^1 -mm) (/) - Addl^ (/) (/ = 0,l,-~,*-l) ...(Ecuacion 11)
De acuerdo con la siguiente ecuacion 12, el sumador 109 halla las diferencias entre el primer vector residual Add_Err_1 (d1-min)(i) (i=0, 1, ..., R- 1), que se reciben como entrada desde el sumador 107 y a partir del cual se ha restado el primer vector de factor aditivo, y los segundos vectores de codigo CODE_2(d2)(i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el segundo libro de codigos 108, y emite vectores de estas i diferencias al sumador 802 y a la seccion 105 de minimizacion de error como segundos vectores residuales Err_2(d2)(i) (i=0, 1, ..., R-1).
[12]
Err _2{J2){i)= Add _ Err CODE _2{Jr){i) (i = 0,\,--,R-1) ...(Ecuacion 12)
De acuerdo con la siguiente ecuacion 13, el sumador 802 resta el segundo vector de factor aditivo Add2(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde la seccion 801 de determinacion de factor aditivo, desde el segundo vector residual Err_2(d2-min)(i) (i=0, 1 , ... ,R-1) para minimizar error cuadratico Err en una segunda etapa de cuantificacion vectorial, y emite el resultado al sumador 111.
[13]
Add _Err _2(J2-min){i)= Err _2{d2-m,n)(i)-Add2(m)(i) (/ = 0,1, ...(Ecuacion 13)
De acuerdo con la siguiente ecuacion 14, el sumador 111 halla las diferencias entre el segundo vector residual Add_Err_2(d2-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1), que se recibe como entrada desde el sumador 802 y a partir del cual se ha restado el segundo vector de factor aditivo, y los terceros vectores de codigo CODE_3(d3)(i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el tercer libro de codigos 110, y emite vectores de estas diferencias a la seccion 105 de minimizacion de error como terceros vectores residuales Err_3(d3)(i) (i=0, 1, ..., R-1).
[14]
Err _ 3(iyy) (r) = Add _ Err _2(J2 -m,n) (/) - CODE _1(dy) (/) (/= 0,1,•••,/?-l) ...(Ecuacion 14)
La Figura 10 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales del aparato 900 de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 2 de la presente invencion. Tambien, el aparato 900 de descuantificacion vectorial de LSP tiene la misma configuracion basica que el aparato 200 de descuantificacion vectorial de LSP (vease la Figura 3) mostrado en la realizacion 1, y se asignaran a los mismos componentes los mismos numeros de referencia y su explicacion se omitira.
En este punto, se explicara un caso de ejemplo donde el aparato 900 de descuantificacion vectorial de LSP decodifica datos codificados emitidos desde el aparato 800 de cuantificacion vectorial de LSP para generar un vector de LSP cuantificado.
El aparato 900 de descuantificacion vectorial de LSP se proporciona con el clasificador 201, la seccion 202 de demultiplexacion de codigo, el conmutador 203, el primer libro de codigos 204, el sumador 206, el segundo libro de codigos 207, el sumador 208, el tercer libro de codigos 209, el sumador 210, la seccion 901 de determinacion de factor aditivo y el sumador 902.
La seccion 901 de determinacion de factor aditivo almacena con antelacion un libro de codigos de factor aditivo formado con n tipos de primeros vectores de factor aditivo y n tipos de segundos vectores de factor aditivo, selecciona el primer vector de factor aditivo y el segundo vector de factor aditivo asociado con informacion de clasificacion recibida como entrada desde el clasificador 201, desde el libro de codigos de factor aditivo, y emite el primer vector de factor aditivo seleccionado al sumador 206 y el segundo vector de factor aditivo seleccionado al sumador 902.
El sumador 206 anade el primer vector de factor aditivo recibido como entrada desde la seccion 901 de
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determinacion de factor aditivo y el primer vector de codigo recibido como entrada desde el primer libro de codigos 204 mediante el conmutador 203, y emite el vector anadido al sumador 208.
El sumador 208 anade el primer vector de codigo, que se recibe como entrada desde el sumador 206 y al que se ha anadido el primer vector de factor aditivo, y un segundo vector de codigo recibido como entrada desde el segundo libro de codigos 207, y emite el vector anadido al sumador 902.
El sumador 902 anade el segundo vector de factor aditivo recibido como entrada desde la seccion 901 de determinacion de factor aditivo y el vector recibido como entrada desde el sumador 208, y emite el vector anadido al sumador 210.
El sumador 210 anade el vector recibido como entrada desde el sumador 902 y un tercer vector de codigo recibido como entrada desde el tercer libro de codigos 209, y emite el vector anadido como un vector de LSP de banda ancha cuantificado.
A continuacion, se explicaran las operaciones del aparato 900 de descuantificacion vectorial de LSP.
La seccion 901 de determinacion de factor aditivo selecciona el primer vector de factor aditivo Add1(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) y el segundo vector de factor aditivo Add2(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) asociados con la informacion de clasificacion m, desde el libro de codigos de factor aditivo, y emite el primer vector de factor aditivo al sumador 206 y el segundo vector de factor aditivo al sumador 902.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 15, el sumador 206 anade el primer vector de codigo CODE_1(d1-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el primer libro de codigos 204 mediante el conmutador 203 y el primer vector de factor aditivo Add1(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde la seccion 901 de determinacion de factor aditivo, y emite el vector anadido al sumador 208.
[15]
TMP _ 1(0 = CODE _ 1 ^ 'min 1 (/) + Addl(m) (/) (/ = 0,1, •••,/?-1) ... (Ecuacion 15)
De acuerdo con la siguiente ecuacion 16, el sumador 208 anade el vector TMP 1(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el sumador 206 y el segundo vector de codigo CODE_2(d2-min")(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el segundo libro de codigos 207, y emite el vector anadido al sumador 902.
[16]
TMP_ 2(i) = TMP _l(/)+ CODE_ 2{J2-m,n){i) (i = 0,1, ■ ■ •, R ~ 0 • • ■ (Ecuacion 16)
De acuerdo con la siguiente ecuacion 17, el sumador 902 anade el vector TMP_2(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el sumador 208 y el segundo vector de factor aditivo Add2(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde la seccion 901 de determinacion de factor aditivo, y emite el vector anadido al sumador 210.
[17]
TMP _3{i) = TMP _2(0+ Add2(m){i) (/ = 0,1, •••,/?-1) ...(Ecuacion 17)
De acuerdo con la siguiente ecuacion 18, el sumador 210 anade el vector TMP_3(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el sumador 902 y el tercer vector de codigo CODE_3(d3-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el tercer libro de codigos 209, y emite el vector anadido como un vector de LSP de banda ancha cuantificado.
[18]
Q _LSP{i) = TMP _3(i)+CODE _3[di-mn)(i) (i = 1) ...(Ecuacion 18)
Por lo tanto, de acuerdo con la presente realizacion, ademas del efecto de la realizacion 1 anterior, es posible mejorar adicionalmente la precision de la cuantificacion en comparacion con la realizacion 1 determinando un vector de factor aditivo en cada cuantificacion. Tambien, despues de la decodificacion, es posible descuantificar vectores usando informacion codificada cuantificada de manera precisa, de modo que es posible generar senales decodificadas de calidad superior.
Tambien, aunque el aparato 900 de descuantificacion vectorial de LSP decodifica datos codificados emitidos desde el aparato 800 de cuantificacion vectorial de LSP en la presente realizacion, la presente invencion no esta limitada a esto, y evidentemente se deduce que el aparato 900 de descuantificacion vectorial de LSP puede recibir y decodificar datos codificados siempre que estos datos codificados esten en una forma que pueda decodificarse en el aparato 900 de descuantificacion vectorial de LSP.
Ademas, como en la realizacion 1, se deduce evidentemente que el aparato de cuantificacion vectorial de LSP y el aparato de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion pueden usarse en un aparato de codificacion de CELP o aparato de decodificacion de CELP para codificar o decodificar senales de voz, senales
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de audio y asf sucesivamente.
(Realizacion 3)
La Figura 11 es un diagrama de bloques que muestra los componentes principales del aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la realizacion 3 de la presente invencion. En este punto, el aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP tiene la misma configuracion basica que el aparato 100 de cuantificacion vectorial de LSP (vease la Figura 2) mostrado en la realizacion 1, y por lo tanto se asignaran a los mismos componentes los mismos numeros de referencia y su explicacion se omitira.
El aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP se proporciona con el clasificador 101, el conmutador 102, el primer libro de codigos 103, el sumador 104, la seccion 501 de minimizacion de error, la seccion 502 de determinacion de orden, la seccion 503 de determinacion de factor aditivo, el sumador 504, el conmutador 505, el libro de codigos 506, el libro de codigos 507, el sumador 508, el sumador 509 y el sumador 510.
En este punto, en un caso donde un vector de LSP de entrada se somete a cuantificacion vectorial mediante cuantificacion vectorial de multiples etapas de tres etapas, el libro de codigos para uso en la primera etapa de cuantificacion vectorial se determina usando informacion de clasificacion que indica el tipo de vector de LSP de banda estrecha, el primer vector de error de cuantificacion (es decir, primer vector residual) se halla realizando la cuantificacion vectorial de primera etapa, y adicionalmente, se determina un vector de factor aditivo asociado con la informacion de clasificacion. En este punto, el vector de factor aditivo se forma con un vector de factor aditivo anadido al primer vector residual emitido desde el sumador 104 (es decir, el primer vector de factor aditivo) y un vector de factor aditivo anadido a un segundo vector residual emitido desde el sumador 508 (es decir, el segundo vector de factor aditivo). A continuacion, la seccion 502 de determinacion de orden determina el orden de uso de libros de codigos para uso en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial, dependiendo de la informacion de clasificacion, y reorganiza los libros de codigos de acuerdo con el orden de uso determinado. Tambien, la seccion 503 de determinacion de factor aditivo conmuta el orden para emitir el primer vector de factor aditivo y el segundo vector de factor aditivo, de acuerdo con el orden de uso de libros de codigos determinados en la seccion 502 de determinacion de orden. Por lo tanto, conmutando el orden de uso de libros de codigos para uso en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial, es posible usar libros de codigos adecuados para distribucion estadfstica de errores de cuantificacion en una etapa anterior de cuantificacion vectorial de multiples etapas en la que se determina un libro de codigo adecuado en cada etapa.
La seccion 501 de minimizacion de error usa los resultados de realizar la cuadratura de los primeros vectores residuales recibidos como entrada desde el sumador 104, como errores cuadraticos entre un vector de LSP de banda ancha y los primeros vectores de codigo, y halla el primer vector de codigo para minimizar el error cuadratico buscando el primer libro de codigos. De manera similar, la seccion 501 de minimizacion de error usa los resultados de realizar la cuadratura de segundos vectores residuales recibidos como entrada desde el sumador 508, como errores cuadraticos entre el primer vector residual y segundos vectores de codigo, y halla el vector de codigo para minimizar el error cuadratico buscando un segundo libro de codigos. En este punto, el segundo libro de codigos se refiere al libro de codigos determinado como el “libro de codigos para uso en una segunda etapa de cuantificacion vectorial” en la seccion 502 de determinacion de orden (descrita mas adelante), entre el libro de codigos 506 y el libro de codigos 507. Tambien, se usa una pluralidad de vectores de codigo que forman el segundo libro de codigos como una pluralidad de segundos vectores de codigo. A continuacion, la seccion 501 de minimizacion de error usa los resultados de realizar la cuadratura de terceros vectores residuales recibidos como entrada desde el sumador 510, como errores cuadraticos entre el tercer vector residual y los terceros vectores de codigo, y halla el vector de codigo para minimizar el error cuadratico buscando un tercer libro de codigos. En este punto, el tercer libro de codigos se refiere al libro de codigos determinado como el “libro de codigos para uso en una tercera etapa de cuantificacion vectorial” en la seccion 502 de determinacion de orden (descrita mas adelante), entre el libro de codigos 506 y el libro de codigos 507. Tambien, se usa una pluralidad de vectores de codigo que forman el tercer libro de codigos como una pluralidad de terceros vectores de codigo. Ademas, la seccion 501 de minimizacion de error codifica de manera colectiva los indices asignados a tres vectores de codigo obtenidos mediante busqueda, y emite el resultado como datos codificados.
La seccion 502 de determinacion de orden almacena con antelacion un libro de codigos de informacion de orden comprendido de n tipos de informacion de orden asociada con los tipos (n tipos) de vectores de LSP de banda estrecha. Tambien, la seccion 502 de determinacion de orden selecciona informacion de orden asociada con informacion de clasificacion recibida como entrada desde el clasificador 101, desde el libro de codigos de informacion de orden, y emite la informacion de orden seleccionada a la seccion 503 de determinacion de factor aditivo y al conmutador 505. En este punto, la informacion de orden se refiere a informacion que indica el orden de uso de libros de codigos para uso en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial. Por ejemplo, la informacion de orden se expresa como “0” para uso del libro de codigos 506 en una segunda etapa de cuantificacion vectorial y el libro de codigos 507 en una tercera etapa de cuantificacion vectorial, o la informacion de orden se expresa como “1” para uso del libro de codigos 507 en la segunda etapa de cuantificacion vectorial y el libro de codigos 506 en la tercera etapa de cuantificacion vectorial. En este caso, emitiendo “0” o “1” como informacion de orden, la seccion 502 de determinacion de orden puede designar el orden de libros de codigos para uso en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial, a la seccion 503 de determinacion de factor aditivo y al
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conmutador 505.
La seccion 503 de determinacion de factor aditivo almacena con antelacion un libro de codigos de factor aditivo formado con n tipos de vectores de factor aditivo (para el libro de codigos 506) y n tipos de vectores de factor aditivo (para el libro de codigos 507) asociados con los tipos (n tipos) de vectores de LSP de banda estrecha. Tambien, la seccion 503 de determinacion de factor aditivo selecciona un vector de factor aditivo (para el libro de codigos 506) y el vector de factor aditivo (para el libro de codigos 507) asociado con informacion de clasificacion recibida como entrada desde el clasificador 101, desde el libro de codigos de factor aditivo. A continuacion, de acuerdo con la informacion de orden recibida como entrada desde la seccion 502 de determinacion de orden, de la pluralidad de vectores de factor aditivo seleccionados, la seccion 503 de determinacion de factor aditivo emite un vector de factor aditivo para uso en una segunda etapa de cuantificacion vectorial al sumador 504, como el primer vector de factor aditivo, y emite un vector de factor aditivo para uso en una tercera etapa de cuantificacion vectorial al sumador 509, como un segundo vector de factor residual. En otras palabras, de acuerdo con el orden de uso de libros de codigos (es decir los libros de codigos 506 y 507) para uso en una segunda etapa y tercera etapa de cuantificacion vectorial, la seccion 503 de determinacion de factor aditivo emite vectores de factor aditivo asociados con estos libros de codigos al sumador 504 y al sumador 509, respectivamente.
El sumador 504 halla la diferencia entre el primer vector residual recibido como entrada desde el sumador 104 y el primer vector de factor aditivo recibido como entrada desde la seccion 503 de determinacion de factor aditivo, y emite un vector de esta diferencia al sumador 508.
De acuerdo con la informacion de orden recibida como entrada desde la seccion 502 de determinacion de orden, el conmutador 505 selecciona el libro de codigos para uso en una segunda etapa de cuantificacion vectorial (es decir, segundo libro de codigos) y el libro de codigos para uso en una tercera etapa de cuantificacion vectorial (es decir, tercer libro de codigos), desde el libro de codigos 506 y el libro de codigos 507, y conecta el terminal de salida de cada libro de codigos seleccionado a uno del sumador 508 y el sumador 510.
El libro de codigos 506 emite vectores de codigo designados mediante la designacion desde la seccion 501 de minimizacion de error, al conmutador 505.
El libro de codigos 507 emite vectores de codigo designados mediante la designacion desde la seccion 501 de minimizacion de error, al conmutador 505.
El sumador 508 halla las diferencias entre el primer vector residual, que se recibe como entrada desde el sumador 504 y a partir del cual se resta el primer vector de factor aditivo, y los segundos vectores de codigo recibidos como entrada desde el conmutador 505, y emite las diferencias resultantes al sumador 509 y a la seccion 501 de minimizacion de error como segundos vectores residuales.
El sumador 509 halla la diferencia entre el segundo vector residual recibido como entrada desde el sumador 508 y un segundo vector de factor aditivo recibido como entrada desde la seccion 503 de determinacion de factor aditivo, y emite un vector de esta diferencia al sumador 510.
El sumador 510 halla las diferencias entre el segundo vector residual, que se recibe como entrada desde el sumador 509 y a partir del cual se resta el segundo vector de factor aditivo, y los terceros vectores de codigo recibidos como entrada desde el conmutador 505, y emite vectores de estas diferencias a la seccion 501 de minimizacion de error como terceros vectores residuales.
A continuacion, se explicaran las operaciones realizadas mediante el aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP, usando un caso de ejemplo donde el orden de un vector de LSP de banda ancha del objetivo de cuantificacion es R. Tambien, en la siguiente explicacion, un vector de LSP de banda ancha se expresara mediante “LSP(i) (i=0, 1, ..., R- 1).”
La seccion 501 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d1' de d 1 '=0 a d1'=D1-1 al primer libro de codigos 103, y, con respecto a los valores de d1' de d1'=0 a d1'=D1-1, calcula errores cuadraticos Err realizando la cuadratura de primeros vectores residuales Err_1(d1)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el sumador 104 de acuerdo con la siguiente ecuacion 19.
[19]
«-i , , ...
£rr = X(&r_l(JI|(f))
<=■o ... (Ecuacion 19)
La seccion 501 de minimizacion de error almacena el mdice d1' del primer vector de codigo para minimizar error cuadratico Err, como el primer mdice d1_min.
La seccion 502 de determinacion de orden selecciona la informacion de orden Ord(m) asociada con informacion de clasificacion m desde el libro de codigos de informacion de orden, y emite la informacion de orden a la seccion 503
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de determinacion de factor aditivo y al conmutador 505. En este punto, si el valor de informacion de orden Ord(m) es “0,” el libro de codigos 506 se usa en una segunda etapa de cuantificacion vectorial y el libro de codigos 507 se usa en una tercera etapa de cuantificacion vectorial. Tambien, si el valor de informacion de orden Ord(m) es “1”, el libro de codigos 507 se usa en la segunda etapa de cuantificacion vectorial y el libro de codigos 506 se usa en la tercera etapa de cuantificacion vectorial.
La seccion 503 de determinacion de factor aditivo selecciona el vector de factor aditivo Add1(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) (para el libro de codigos 506) y el vector de factor aditivo Add2(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) (para el libro de codigos 507) asociados con la informacion de clasificacion m, desde el libro de codigos de factor aditivo. Ademas, si el valor de informacion de orden Ord(m) recibido como entrada desde la seccion 502 de determinacion de orden es “0,” la seccion 503 de determinacion de factor aditivo emite el vector de factor aditivo Add1(m)(i) al sumador 504 como el primer vector de factor aditivo, y emite el vector de factor aditivo Add2(m)(i) al sumador 509 como un segundo vector de factor aditivo. En contraste, si el valor de informacion de orden Ord(m) recibido como entrada desde la seccion 502 de determinacion de orden es “1”, la seccion 503 de determinacion de factor aditivo emite el vector de factor aditivo Add2(m)(i) al sumador 504 como el primer vector de factor aditivo, y emite el vector de factor aditivo Add1(m)(i) al sumador 509 como un segundo vector de factor aditivo.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 20, el sumador 504 resta el primer vector de factor aditivo Add(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde la seccion 503 de determinacion de factor aditivo, desde el primer vector residual Err_1(d1-min)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el sumador 104, y emite Add_Err_1(d1-min)(i) resultante al sumador 508. En este punto, el primer vector de factor aditivo Add(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) representa uno del vector de factor aditivo Add1(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) y el vector de factor aditivo Add2(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1).
[20]
Add _ Err _ 1 = Err _ l("'-m,n)(/)- Add(m]{i) (/ = 0,1,• • •, R -1) ... (Ecuacion 20)
El conmutador 505 conecta los terminales de salida de libros de codigos a los terminales de entrada de los sumadores, de acuerdo con la informacion de orden Ord(m) recibida como entrada desde la seccion 502 de determinacion de orden. Por ejemplo, si el valor de la informacion de orden Ord(m) es “0,” el conmutador 505 conecta el terminal de salida del libro de codigos 506 al terminal de entrada del sumador 508 y a continuacion conecta el terminal de salida del libro de codigos 507 al terminal de entrada del sumador 510. Por este medio, el conmutador 505 emite los vectores de codigo que forman el libro de codigos 506 al sumador 508 como segundos vectores de codigo, y emite los vectores de codigo que forman el libro de codigos 507 al sumador 510 como terceros vectores de codigo. En contraste, si el valor de informacion de orden Ord(m) es “1”, el conmutador 505 conecta el terminal de salida del libro de codigos 507 al terminal de entrada del sumador 508 y a continuacion conecta el terminal de salida del libro de codigos 506 al terminal de entrada del sumador 510. Por este medio, el conmutador 505 emite los vectores de codigo que forman el libro de codigos 507 al sumador 508 como segundos vectores de codigo, y emite los vectores de codigo que forman el libro de codigos 506 al sumador 510 como terceros vectores de codigo.
El libro de codigos 506 emite vectores de codigo CODE_2(d2)(i) (i=0, 1, ..., R-1) designados mediante la designacion d2' desde la seccion 501 de minimizacion de error, al conmutador 505, entre los vectores de codigo CODE_2(d2)(i) (d2=0, 1, ..., D2-1, i=0, 1, ..., R-1) que forman el libro de codigos. En este punto, D2 representa el numero total de vectores de codigo del libro de codigos 506, y d2 representa el mdice de un vector de codigo. Tambien, la seccion 501 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d2' de d2' = 0 a d2' = D2-1, al libro de codigos 506.
El libro de codigos 507 emite vectores de codigo CODE_3(d3)(i) (d3=0, 1, ..., D3-1, i=0, 1, ..., R-1) designados mediante la designacion d3' desde la seccion 501 de minimizacion de error, al conmutador 505, entre los vectores de codigo CODE_3(d3)(i) (d3=0, 1, ..., D3-1, i=0, 1, ..., R-1) que forman el libro de codigos. En este punto, D3 representa el numero total de vectores de codigo del libro de codigos 507, y d3 representa el mdice de un vector de codigo. Tambien, la seccion 501 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d3' de d3'=0 a d3'=D3-1, al libro de codigos 507.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 21, el sumador 508 halla las diferencias entre el primer vector residual Add_Err_1(d1-min)(i) (i=0, 1, ..., R- 1), que se recibe como entrada desde el sumador 504 y a partir del cual se resta el primer vector de factor aditivo, y segundos vectores de codigo CODE_2nd(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el conmutador 505, y emite estas diferencias a la seccion 501 de minimizacion de error como segundos vectores residuales Err_2(i) (i=0, 1, ..., R-1). Ademas, entre los segundos vectores residuales Err_2(i) (i=0, 1, ..., R-1) asociados con d2' de d2'=0 a d2' = D2-1 o d3' de d3'=0 a d3' = D3-1, el sumador 508 emite el segundo vector residual mmimo hallado mediante la busqueda en la seccion 501 de minimizacion de error, al sumador 509. En este punto, CODE_2nd(i) (i=0, 1, ..., R-1) mostrado en la ecuacion 21 representa uno del vector de codigo CODE_2(d2)(i) (i=0, 1, ..., R-1) y el vector de codigo CODE_3(d3)(i) (i=0, 1, ..., R-1).
[21]
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Err
2(/)= Add _ Err - CODE _2nd(i) (/ = 0,1,-;R ~ 0 (Ecuacion 21)
En este punto, la seccion 501 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d2' de d2'=0 a d2'=D2-1 al libro de codigos 506, o designa secuencialmente los valores de d3' de d3'=0 a d3' = D3-1 al libro de codigos 507. Tambien, con respecto a d2' de d2'=0 a d2' = D2-1 o d3' de d3'=0 a d3' = D3-1, la seccion 501 de minimizacion de error calcula errores cuadraticos Err realizando la cuadratura de segundos vectores residuales Err_2(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el sumador 508, de acuerdo con la siguiente ecuacion 22.
[22]
La seccion 501 de minimizacion de error almacena el mdice d2' del vector de codigo CODE_2(d2) para minimizar el error cuadratico Err, como el segundo mdice d2_min, o almacena el mdice d3' del vector de codigo CODE_3(d3) para minimizar error cuadratico Err, como el tercer mdice d3_min.
De acuerdo con la siguiente ecuacion 23, el sumador 509 resta el segundo vector de factor aditivo Add(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde la seccion 503 de determinacion de factor aditivo, desde el segundo vector residual Err_2(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibido como entrada desde el sumador 508, y emite el Add_Err_2(i) resultante al sumador 510. En este punto, el segundo vector de factor aditivo Add(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1) representa uno del vector de factor aditivo Add1(m)(i) (i=0, 1, ...,R-1) y el vector de factor aditivo Add2(m)(i) (i=0, 1, ..., R-1).
[23]
Add _ Err _ 2(i) = Err _2(f)- AddM(i) = 0,1,■■ ■ ■, R -1) • • -(Ecuacibn 23)
De acuerdo con la siguiente ecuacion 24, el sumador 510 halla las diferencias entre el segundo vector residual Add_Err_2(i) (i=0, 1, ..., R-1), que se recibe como entrada desde el sumador 509 y a partir del cual se resta el segundo vector de factor aditivo, y los terceros vectores de codigo CODE_3rd(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el conmutador 505, y emite estas diferencias a la seccion 501 de minimizacion de error como terceros vectores residuales Err_3(i) (i=0, 1, ..., R-1). En este punto, CODE_3rd(i) (i=0, 1, ..., R-1) mostrado en la ecuacion 24 representa uno del vector de codigo CODE_2(d2)(i) (i=0, 1, ..., R-1) y el vector de codigo CODE_3(d3)(i) (i=0, 1, ..., R- 1).
[24]
Err _3(f) = Add _ Err _ 2(/) - CODE _ 3 rd(i) = 0,1, ■ • ■■, R 0 • • -(Ecuacibn 24)
En este punto, la seccion 501 de minimizacion de error designa secuencialmente los valores de d2' de d2'=0 a d2'=D2-1 al libro de codigos 506, o designa secuencialmente los valores de d3' de d3'=0 a d3'=D3-1 al libro de codigos 507. Tambien, con respecto a d2' de d2'=0 a d2'=D2-1 o d3' de d3'=0 a d3' = D3-1, la seccion 501 de minimizacion de error calcula errores cuadraticos Err realizando la cuadratura de terceros vectores residuales Err_3(i) (i=0, 1, ..., R-1) recibidos como entrada desde el sumador 510, de acuerdo con la siguiente ecuacion 25.
[25]
La seccion 501 de minimizacion de error almacena el mdice d2' del vector de codigo CODE_2(d2) para minimizar error cuadratico Err, como el segundo mdice d2_min, o almacena el mdice d3' del vector de codigo cODE_3(d3) para minimizar error cuadratico Err, como el tercer mdice d3_min.
Las Figuras 12A a 12C ilustran conceptualmente el efecto de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion. En este punto, la Figura 12A muestra un conjunto de vectores de codigo que forman el libro de codigos 506 (En la Figura 11), y la Figura 12B muestra un conjunto de vectores de codigo que forman el libro de codigos 507 (En la Figura 11). La presente realizacion determina el orden de uso de libros de codigos para uso en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial, para soportar los tipos de LSP de banda estrecha. Por ejemplo, suponiendose que se seleccione el libro de codigos 507 como un libro de codigos para uso en una segunda etapa de cuantificacion vectorial entre el libro de codigos 506 mostrado en la Figura 12A y el libro de codigos 507 mostrado en la Figura 12B, de acuerdo con el tipo de un LSP de banda estrecha. En este punto, la distribucion de
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errores de cuantificacion vectorial en la primera etapa (es dedr, primeros vectores residuales) mostrados en el lado izquierdo de la Figura 12C vana de acuerdo con el tipo de un LSP de banda estrecha. Por lo tanto, de acuerdo con la presente realizacion, como se muestra en la Figura 12C, es posible hacer coincidir la distribucion de un conjunto de primeros vectores residuales a la distribucion de un conjunto de vectores de codigo que forman un libro de codigos (es decir el libro de codigos 507) seleccionado de acuerdo con el tipo de un LSP de banda estrecha. Por lo tanto, en una segunda etapa de cuantificacion vectorial, se usan los vectores de codigo adecuados para la distribucion de primeros vectores residuales, de modo que es posible mejorar el rendimiento en la segunda etapa de cuantificacion vectorial.
Por lo tanto, de acuerdo con la presente realizacion, un aparato de cuantificacion vectorial de LSP determina el orden de uso de libros de codigos para uso en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial basandose en los tipos de vectores de LSP de banda estrecha correlacionados con vectores de LSP de banda ancha, y realiza cuantificacion vectorial en la segunda y posteriores etapas usando los libros de codigos de acuerdo con el orden de uso. Por este medio, en la cuantificacion vectorial en la segunda y posteriores etapas, es posible usar libros de codigos adecuados para la distribucion estadfstica de errores de cuantificacion vectorial en una etapa anterior (es decir, primeros vectores residuales). Por lo tanto, de acuerdo con la presente realizacion, es posible mejorar la precision de cuantificacion como en la realizacion 2, y, adicionalmente, acelerar la convergencia de vectores residuales en cada etapa de cuantificacion vectorial y mejorar el rendimiento global de cuantificacion vectorial.
Tambien, aunque se ha descrito un caso anteriormente con la presente realizacion donde el orden de uso de libros de codigos para uso en la segunda y posteriores etapas de cuantificacion vectorial se determina basandose en informacion de orden seleccionada de una pluralidad elementos de informacion almacenados en un libro de codigos de informacion de orden incluidos en la seccion 502 de determinacion de orden. Sin embargo, con la presente invencion, el orden de uso de libros de codigos puede determinarse recibiendo informacion para determinacion de orden desde fuera del aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP, o puede determinarse usando informacion generada mediante, por ejemplo, calculos en el aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP (por ejemplo, en la seccion 502 de determinacion de orden).
Tambien, es posible formar el aparato de descuantificacion vectorial de LSP (no mostrado) que soporta el aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion. En este caso, la relacion estructural entre el aparato de cuantificacion vectorial de LSP y el aparato de descuantificacion vectorial de LSP es la misma que en la realizacion 1 o la realizacion 2. Es decir, el aparato de descuantificacion vectorial de LSP en este caso emplea una configuracion de recepcion como entrada datos codificados generados en el aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP, demultiplexar estos datos codificados en una seccion de demultiplexacion de codigo e introducir indices en sus respectivos libros de codigos. Por este medio, despues de la decodificacion, es posible descuantificar vectores usando informacion codificada cuantificada de manera precisa, de modo que es posible generar senales decodificadas de alta calidad. Tambien, aunque el aparato de descuantificacion vectorial de LSP en este caso decodifica datos codificados emitidos desde el aparato 500 de cuantificacion vectorial de LSP en la presente realizacion, la presente invencion no esta limitada a esto, y evidentemente se deduce que el aparato de descuantificacion vectorial de LSP puede recibir y decodificar datos codificados siempre que estos datos codificados esten en una forma que pueda decodificarse en el aparato de descuantificacion vectorial de LSP.
Ademas, como en la realizacion 1, se deduce evidentemente que el aparato de cuantificacion vectorial de LSP y el aparato de descuantificacion vectorial de LSP de acuerdo con la presente realizacion pueden usarse en un aparato de codificacion de CELP o aparato de decodificacion de CELP para codificar o decodificar senales de voz, senales de audio y asf sucesivamente.
Las realizaciones de la presente invencion se han descrito anteriormente.
Tambien, el aparato de cuantificacion vectorial, el aparato de descuantificacion vectorial, y los procedimientos de cuantificacion y descuantificacion vectorial de acuerdo con la presente realizacion no estan limitados a las realizaciones anteriores, y pueden implementarse con diversos cambios.
Por ejemplo, aunque se han descrito anteriormente el aparato de cuantificacion vectorial, aparato de descuantificacion vectorial, y procedimientos de cuantificacion y descuantificacion vectorial con realizaciones que se dirigen a senales de voz o senales de audio, estos aparatos y procedimientos son igualmente aplicables a otras senales.
Tambien, LSP puede referirse a “LSF (Frecuencia Espectral de Lmea)”, y es posible leer LSP como LSF. Tambien, cuando se cuantifican ISP (Pares de Espectro de Inmitancia) como parametros de espectro en lugar de LSP, es posible leer LSP como ISP y utilizar un aparato de cuantificacion/descuantificacion de ISP en las presentes realizaciones. Tambien, cuando se cuantifica ISF (Frecuencia de Espectro de Inmitancia) como parametros de espectro en lugar de LSP, es posible leer LSP como ISF y utilizar un aparato de cuantificacion/descuantificacion de ISF en las presentes realizaciones.
El aparato de cuantificacion vectorial y aparato de descuantificacion vectorial de acuerdo con la presente invencion puede montarse en un aparato de terminal de comunicacion y aparato de estacion base en un sistema de
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comunicacion movil que transmite voz, audio y demas, de modo que es posible proporcionar un aparato de terminal de comunicacion y aparato de estacion base que tienen los mismos efectos operacionales como se ha descrito anteriormente.
Aunque se han descrito casos de ejemplo con las realizaciones anteriores donde se implementa la presente invencion con hardware, la presente invencion puede implementarse con software. Por ejemplo, describiendo el procedimiento de cuantificacion vectorial y procedimiento de descuantificacion vectorial de acuerdo con la presente invencion en un lenguaje de programacion, almacenar este programa en una memoria y hacer que la seccion de procesamiento de informacion ejecute este programa, es posible implementar la misma funcion que en el aparato de cuantificacion vectorial y aparato de descuantificacion vectorial de acuerdo con la presente invencion.
Adicionalmente, cada bloque de funcion empleado en la descripcion de cada una de las realizaciones anteriormente mencionadas puede implementarse tfpicamente como un LSI constituido por un circuito integrado. Estos pueden ser chips individuales o parcial o totalmente contenidos en un unico chip.
Se adopta en este punto “LSI” pero este puede denominarse tambien como “CI”, “sistema LSI”, “super LSI”, o “ultra LSI” dependiendo de diferentes puntos de integracion.
Ademas, el procedimiento de integracion de circuitos no esta limitado a LSI, y la implementacion usando circuitena especializada o procesadores de fin general tambien es posible. Despues de la fabricacion del LSI, tambien es posible la utilizacion de un FPGA (Campo de Matrices de Puertas Programables) o un procesador reconfigurable donde las conexiones y ajustes de celulas de circuitos en un LSI pueden reconfigurarse.
Ademas, si la tecnologfa de circuitos integrados reemplaza a LSI como resultado del avance de la tecnologfa de semiconductores u otra tecnologfa derivada, es evidentemente tambien posible llevar a cabo la integracion de bloques de funcion usando esta tecnologfa. La aplicacion de biotecnologfa tambien es posible.
Las divulgaciones de la Solicitud de Patente Japonesa N.° 2008-007255, presentada el 16 de enero de 2008, la Solicitud de Patente Japonesa N° 2008-142442, presentada el 30 de mayo de 2008, y la Solicitud de Patente Japonesa N.° 2008-304660, presentada el 28 de noviembre de 28, 2008, que incluyen las especificaciones, dibujos y abstracciones se incluyen en el presente documento por referencia en sus totalidades.
Aplicabilidad industrial
El aparato de cuantificacion vectorial, aparato de descuantificacion vectorial y procedimientos de cuantificacion y descuantificacion vectorial de acuerdo con la presente invencion son aplicables a tales usos como codificacion de voz y decodificacion de voz.
Claims (7)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Un aparato (100) de cuantificacion vectorial que comprende:una primera seccion (101) de seleccion que selecciona un vector de codigo de clasificacion que indica un tipo de una caractenstica correlacionada con un vector objetivo de cuantificacion, desde una pluralidad de vectores de codigo de clasificacion;una segunda seccion (102) de seleccion que selecciona un primer libro de codigos (103) asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de primeros libros de codigos (103);una primera seccion de cuantificacion que cuantifica el vector objetivo de cuantificacion usando una pluralidad de primeros vectores de codigo que forman el primer libro de codigos (103) seleccionado, para producir un primer codigo;una tercera seccion de seleccion que selecciona un primer vector de factor aditivo asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de vectores de factor aditivo almacenados en un libro de codigos de factor aditivo; yuna segunda seccion de cuantificacion que cuantifica un vector relacionado con un primer vector residual entre el primer vector de codigo indicado mediante el primer codigo y el vector objetivo de cuantificacion, usando una pluralidad de segundos vectores de codigo y el primer vector de factor aditivo seleccionado, para producir un segundo codigo,caracterizado porquela segunda seccion de cuantificacion genera una pluralidad de primeros vectores de adicion anadiendo cada uno de la pluralidad de segundos vectores de codigo y el primer vector de factor aditivo seleccionado, y cuantifica el primer vector residual usando la pluralidad de primeros vectores de adicion.
- 2. El aparato (100) de cuantificacion vectorial de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente una tercera seccion de cuantificacion que cuantifica un segundo vector residual entre el primer vector residual y el segundo vector de codigo, usando una pluralidad de terceros vectores de codigo y el segundo vector de factor aditivo, y produce un tercer codigo,en el que la tercera seccion de seleccion selecciona el primer vector de factor aditivo y el segundo vector de factor aditivo asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado, desde la pluralidad de vectores de factor aditivo.
- 3. El aparato (100) de cuantificacion vectorial de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que la tercera seccion de cuantificacion genera una pluralidad de segundos vectores de adicion anadiendo cada uno de la pluralidad de terceros vectores de codigo y el segundo vector de factor aditivo, y cuantifica el segundo vector residual usando la pluralidad de segundos vectores de adicion.
- 4. El aparato (100) de cuantificacion vectorial de acuerdo con la reivindicacion 2, que comprende adicionalmente:una cuarta seccion de seleccion que selecciona informacion de orden asociada con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de elementos de informacion de orden; yuna quinta seccion de seleccion que selecciona un libro de codigos formado con la pluralidad de segundos vectores de codigo para uso en la segunda seccion de cuantificacion y un libro de codigos formado con la pluralidad de terceros vectores de codigo para uso en la tercera seccion de cuantificacion, de acuerdo con la informacion de orden, desde una pluralidad de libros de codigo formados con una pluralidad de vectores de codigo,en el que la tercera seccion de seleccion selecciona el primer vector de factor aditivo y el segundo vector de factor aditivo desde la pluralidad de vectores de factor aditivo, de acuerdo con la informacion de orden.
- 5. Un aparato de descuantificacion vectorial que comprende:una seccion de recepcion que recibe un primer codigo producido cuantificando un vector objetivo de cuantificacion en el aparato (100) de cuantificacion vectorial y un segundo codigo producido cuantificando adicionalmente un error de cuantificacion en la cuantificacion en el aparato (100) de cuantificacion vectorial;una primera seccion (101) de seleccion que selecciona un vector de codigo de clasificacion que indica un tipo de una caractenstica correlacionada con el vector objetivo de cuantificacion, desde una pluralidad de vectores de codigo de clasificacion;una segunda seccion (102) de seleccion que selecciona un primer libro de codigos (103) asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de primeros libros de codigos (103);51015202530354045una primera seccion de descuantificacion que designa un primer vector de codigo asociado con el primer codigo entre una pluralidad de primeros vectores de codigo que forman el primer libro de codigos (103) seleccionado;una tercera seccion de seleccion que selecciona un primer vector de factor aditivo asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de vectores de factor aditivo; yuna segunda seccion de descuantificacion que designa un segundo vector de codigo asociado con el segundo codigo entre una pluralidad de segundos vectores de codigo, y produce un vector cuantificado usando el segundo vector de codigo designado, el primer vector de factor aditivo seleccionado y el primer vector de codigo designado,caracterizado porquela segunda seccion de descuantificacion genera un primer vector de adicion anadiendo el primer vector de codigo designado y el primer vector de factor aditivo seleccionado, genera un segundo vector de adicion anadiendo el primer vector de adicion generado y el segundo vector de codigo designado, y produce el vector cuantificado usando el segundo vector de adicion.
- 6. Un procedimiento de cuantificacion vectorial que comprende las etapas de:seleccionar un vector de codigo de clasificacion que indica un tipo de una caractenstica correlacionada con un vector objetivo de cuantificacion, desde una pluralidad de vectores de codigo de clasificacion;seleccionar un primer libro de codigos (103) asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de primeros libros de codigos (103);cuantificar el vector objetivo de cuantificacion usando una pluralidad de primeros vectores de codigo que forman el primer libro de codigos (103) seleccionado, para producir un primer codigo;seleccionar un primer vector de factor aditivo asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de vectores de factor aditivo almacenados en un libro de codigos de factor aditivo; ycuantificar un vector relacionado con un primer vector residual entre el primer vector de codigo indicado mediante el primer codigo y el vector objetivo de cuantificacion, usando una pluralidad de segundos vectores de codigo y el primer vector de factor aditivo seleccionado, para producir un segundo codigocaracterizado porquese genera una pluralidad de primeros vectores de adicion anadiendo cada uno de la pluralidad de segundos vectores de codigo y el primer vector de factor aditivo seleccionado; yel primer vector residual se cuantifica usando la pluralidad de primeros vectores de adicion.
- 7. Un procedimiento de descuantificacion vectorial que comprende las etapas de:recibir un primer codigo producido cuantificando un vector objetivo de cuantificacion en el aparato (100) de cuantificacion vectorial y un segundo codigo producido cuantificando adicionalmente un error de cuantificacion en la cuantificacion en el aparato (100) de cuantificacion vectorial;seleccionar un vector de codigo de clasificacion que indica un tipo de una caractenstica correlacionada con el vector objetivo de cuantificacion, desde una pluralidad de vectores de codigo de clasificacion;seleccionar un primer libro de codigos (103) asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de primeros libros de codigos (103);seleccionar un primer vector de codigo asociado con el primer codigo desde una pluralidad de primeros vectores de codigo que forman el primer libro de codigos (103) seleccionado;seleccionar un primer vector de factor aditivo asociado con el vector de codigo de clasificacion seleccionado desde una pluralidad de vectores de factor aditivo; yseleccionar un segundo vector de codigo asociado con el segundo codigo desde una pluralidad de segundos vectores de codigo, y producir el vector objetivo de cuantificacion usando el segundo vector de codigo seleccionado, el primer vector de factor aditivo seleccionado y el primer vector de codigo seleccionado,caracterizado porquese genera un primer vector de adicion anadiendo el primer vector de codigo designado y el primer vector de factor aditivo seleccionado, se genera un segundo vector de adicion anadiendo el primer vector de adicion generado y el segundo vector de codigo designado, y se produce el vector cuantificado usando el segundo vector de adicion.
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