JP3095758B2 - Code Vector Search Method for Vector Quantization - Google Patents

Code Vector Search Method for Vector Quantization

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JP3095758B2
JP3095758B2 JP01310351A JP31035189A JP3095758B2 JP 3095758 B2 JP3095758 B2 JP 3095758B2 JP 01310351 A JP01310351 A JP 01310351A JP 31035189 A JP31035189 A JP 31035189A JP 3095758 B2 JP3095758 B2 JP 3095758B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、入力ベクトルに最も類似する最適コードベ
クトルを検索するためのベクトル量子化のコードベクト
ル検索方法に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a code vector search method of vector quantization for searching for an optimum code vector most similar to an input vector.

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明は、複数種類のコードベクトルの中から、入力
ベクトルに最も類似する最適コードベクトルを検索する
ベクトル量子化のコードベクトル検索方法において、予
め過去に選択されたコードベクトルに応じた各コードベ
クトルの選択される確率を求めておき、ベクトル量子化
の際に過去に選択されたコードベクトルに応じて、選択
確率の上位のものから検索するようにしたことにより、
最適コードベクトル検索のための演算量を減らすことが
可能なベクトル量子化のコードベクトル検索方法を提供
するものである。
The present invention provides a code vector search method of vector quantization for searching for an optimum code vector most similar to an input vector from among a plurality of types of code vectors. By calculating the probability of selection, and searching for the highest selection probability according to the code vector selected in the past at the time of vector quantization,
An object of the present invention is to provide a code vector search method of vector quantization that can reduce the amount of calculation for searching for an optimum code vector.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

量子化の一手法として、例えば音声信号の波形符号化
や分析合成系における波形やスペクトル包絡パラメータ
等を各サンプル値毎に量子化せず、複数のサンプル値の
組(入力ベクトル)をまとめて1つの識別コード(イン
デックス)で表現するような量子化方法があり、この量
子化の手法を、一般にベクトル量子化(vector quantiz
ation:VQ)或いは多次元量子化,ブロック量子化と呼ん
でいる。
As one method of quantization, for example, a waveform encoding of a speech signal, a waveform in an analysis / synthesis system, a spectrum envelope parameter, and the like are not quantized for each sample value, and a group of a plurality of sample values (input vector) is collectively obtained as There is a quantization method represented by one identification code (index), and this quantization method is generally called vector quantization (vector quantiz).
ation: VQ) or multidimensional quantization, block quantization.

例えば、波形のベクトル量子化では、標本化した後の
波形を一定の時間について切り出してフレーム化し、こ
のフレーム毎の波形パターンすなわちフレーム毎の標本
値の組で構成されるベクトルを、1つの識別コードで表
現するようにしている。このため、予め、クラスタリン
グ等の手法を用いて種々の波形のパターン(すなわちコ
ードベクトル:codevector、或いはテンプレート:templa
te)を蓄えておき、それぞれのコードベクトルに識別コ
ードを与えておく。これら識別コードとコードベクトル
との対応を示す表を符号帳(コードブック:codebook)
と呼んでいる。すなわち波形のベクトル量子化において
は、入力波形に対して、フレーム毎にコードブックの各
コードベクトルと入力ベクトルとを比較(パターンマッ
チング)し、上記入力ベクトルと最も類似度の高いコー
ドベクトル(最適コードベクトル)に対応する識別コー
ドで、その区間(フレーム)の波形を表現するようにし
ている。このため、コードブックには入力波形のパター
ンの分布の偏りを考慮し、限られた数のコードベクトル
を用いて種々の入力音声を表現したときに、全体として
歪みが最も少なくなるように適切なコードベクトルを蓄
えておく必要がある。その具体的な方法としては、コー
ドベクトルで代表すべき元の波形パターンの集合から、
例えば歪尺度(距離尺度或いは類似度)に基づいてパタ
ーン空間中の重心(セントロイド:centroid)を計算
し、それをコードブックに蓄えるのがよい。したがっ
て、蓄えられるパターン(コードベクトル)は、歪尺度
の選び方によって変わる。
For example, in the vector quantization of a waveform, a sampled waveform is cut out for a certain period of time and framed, and a waveform pattern for each frame, that is, a vector composed of a set of sample values for each frame is identified by one identification code. It is represented by For this reason, various waveform patterns (that is, code vector: codevector or template: templa
te) is stored, and an identification code is given to each code vector. A table showing the correspondence between these identification codes and code vectors is shown in a codebook (codebook).
I'm calling That is, in the vector quantization of the waveform, each code vector of the code book is compared with the input vector for each frame of the input waveform (pattern matching), and the code vector having the highest similarity to the input vector (optimum code) The waveform of the section (frame) is represented by the identification code corresponding to the vector. For this reason, the code book takes into account the bias of the distribution of the pattern of the input waveform, and when expressing various input voices using a limited number of code vectors, it is appropriate to minimize distortion as a whole. It is necessary to store code vectors. As a specific method, from a set of original waveform patterns to be represented by code vectors,
For example, it is preferable to calculate a centroid (centroid) in the pattern space based on a distortion scale (distance scale or similarity) and store it in a codebook. Therefore, the stored pattern (code vector) changes depending on how the distortion measure is selected.

また、例えば、音声の分析合成系に多用される線形予
測分析(linear predictive coding:LPC)のベクトル量
子化においては、標本化した後の音声変形を一定の時間
について切り出したフレーム毎に抽出される1〜p次の
LPCパラメータすなわち例えば、偏自己相関係数(PARCO
R係数),線スペクトル対(LSP:Line Spectrum Pair)
パラメータ等をセットとして一組のベクトルとし、これ
を1つの識別コードで表現するようにしている。これに
より、波形符号音声の品質よりは劣るが、音声の明瞭性
を保存しながら極めて低ビットの符号化を実現すること
ができる。
Further, for example, in vector quantization of linear predictive coding (LPC) frequently used in a speech analysis / synthesis system, a speech deformation after sampling is extracted for each frame cut out for a certain time. 1 to p
LPC parameters, for example, the partial autocorrelation coefficient (PARCO
R coefficient), Line spectrum pair (LSP)
A set of parameters is set as a set of vectors, which are represented by one identification code. As a result, it is possible to realize extremely low bit encoding while maintaining the clarity of the speech, although the quality is lower than the quality of the waveform code speech.

上記線形予測分析について説明する。すなわち、一般
に、音声信号或いは映像信号等は、隣接標本間の相関等
を利用して予測した値と実際の標本値の差信号(予測残
差)を符号化することにより、情報圧縮を図ることがで
きる。このような予測符号化の予測の手法に上記線形予
測分析が用いられる。ここで、該線形予測分析は、線形
予測フィルタを表すLPCパラメータとしての予測フィル
タ係数を調整して、上記差信号(予測残差)の2乗和を
最小にする方法である。この線形予測分析の手法を適用
した音声波形の分析によれば、音声波形やそのスペクト
ルの性質を極めて少数のパラメータ(上記kパラメー
タ)で能率的かつ正確に表現できる。しかもそれらのパ
ラメータが比較的簡単な計算で求められる。
The linear prediction analysis will be described. That is, generally, for an audio signal or a video signal, information compression is performed by encoding a difference signal (prediction residual) between a value predicted using correlation between adjacent samples and an actual sample value. Can be. The above-described linear prediction analysis is used for such a predictive coding prediction method. Here, the linear prediction analysis is a method of adjusting a prediction filter coefficient as an LPC parameter representing a linear prediction filter to minimize the sum of squares of the difference signal (prediction residual). According to the analysis of the speech waveform to which the technique of the linear prediction analysis is applied, the properties of the speech waveform and its spectrum can be efficiently and accurately expressed with a very small number of parameters (the above k parameters). Moreover, those parameters can be obtained by relatively simple calculations.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、上述したようなベクトル量子化は、入力ベ
クトルに最も類似する最適コードベクトルを検索して識
別コードを得る際に、上記コードブック内の全てのコー
ドベクトルを対象にして検索を行っている。そのため、
コードベクトル検索のために必要な演算量が多くなって
いる。このようなことから、例えば、実時間処理を行お
うとするような場合には、ハードウェアが大規模になっ
てしまう。
By the way, in the vector quantization as described above, when an optimum code vector most similar to an input vector is searched to obtain an identification code, a search is performed for all code vectors in the code book. for that reason,
The amount of computation required for code vector retrieval is increasing. For this reason, for example, when real-time processing is to be performed, the hardware becomes large-scale.

そこで、本発明は、上述のような実情に鑑みて提案さ
れたものであり、コードブック内の最適コードベクトル
検索に必要な演算量を減少させることができるベクトル
量子化のコードベクトル検索方法を提供することを目的
とするものである。
Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described circumstances, and provides a code vector search method of vector quantization that can reduce the amount of calculation required for searching for an optimum code vector in a code book. It is intended to do so.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明のベクトル量子化のコードベクトル検索方法
は、 上述の目的を達成するために提案されたものであり、
予め用意された複数種類のコードベクトルの中から、互
いに相関性を有する複数個の情報で構成された入力ベク
トルに最も類似する最適コードベクトルを検索するベク
トル量子化のコードベクトル検索方法において、それぞ
れのコードベクトルに対し、少なくとも1つ前の過去に
選択されたコードベクトルに応じた各コードベクトルの
選択される確率を、過去に選択されたコードベクトル列
に基づいて、予め求めておき、ベクトル量子化の際に、
少なくとも1つ前の過去に選択されたコードベクトルに
応じた上記各コードベクトルの選択確率を参照し、上記
各コードベクトル選択確率のうちの上位のものから順に
検索するようにしたものである。
A code vector search method for vector quantization according to the present invention has been proposed to achieve the above object,
In a vector quantization code vector search method for searching for an optimum code vector most similar to an input vector composed of a plurality of pieces of information having correlation with each other from a plurality of types of code vectors prepared in advance, The probability of selection of each code vector corresponding to at least one code vector selected in the past in the past with respect to the code vector is obtained in advance based on the code vector sequence selected in the past, and vector quantization is performed. At the time
With reference to the selection probabilities of the respective code vectors according to at least one code vector selected in the past in the past, the search is performed in order from the higher one of the respective code vector selection probabilities.

[作用] 本発明によれば、ベクトル量子化で最適コードベクト
ルを検索する場合、各コードベクトル選択確率のうちの
上位のものは最適コードベクトルである確率が高い。そ
のため、コードベクトル選択確率の上位のものから順に
検索していけば、早く最適コードベクトルを見つけるこ
とができる。
[Operation] According to the present invention, when searching for an optimal code vector by vector quantization, the higher one of the code vector selection probabilities has a high probability of being the optimal code vector. Therefore, by searching the code vector selection probability in descending order, the optimum code vector can be quickly found.

〔実施例〕 以下、本発明を適用した実施例について説明する。[Example] Hereinafter, an example to which the present invention is applied will be described.

本発明実施例のベクトル量子化のコードベクトル検索
方法は、複数種類のコードベクトルの中から、入力ベク
トルに最も類似する最適コードベクトルを検索するベク
トル量子化であって、予め過去に検索されて選択された
コードベクトル列に応じた各コードベクトルの次に選択
される確率の対応表(例えば第1表に示すような表)を
求めておき、今現在ベクトル量子化を行おうとする場合
には、過去に選択されたコードベクトル列に応じて、上
記対応表中の各コードベクトル選択確率のうちの上位の
もの(すなわち確率の高いもの)から順に優先的に検索
するようにしたものである。
The code vector search method of the vector quantization according to the embodiment of the present invention is a vector quantization for searching for an optimum code vector most similar to an input vector from a plurality of types of code vectors. In the case where a correspondence table (for example, a table as shown in Table 1) of probabilities to be selected next to each code vector corresponding to the obtained code vector sequence is obtained and the current vector quantization is to be performed, According to the code vector sequence selected in the past, the search is preferentially performed in order from the higher-order (that is, the one with the highest probability) among the respective code vector selection probabilities in the correspondence table.

ここで、本実施例では、音声の分析合成系に多用され
る線形予測分析(LPC)におけるベクトル量子化を例に
挙げる。
Here, in the present embodiment, vector quantization in linear prediction analysis (LPC) frequently used in a speech analysis / synthesis system will be described as an example.

この音声の分析合成系に用いられる線形予測分析にお
いては、先ず、サンプリング周波数fsでサンプリングし
た後の音声波形が一定時間(例えば20msec)で切り出さ
れてフレーム化される。この線形予測分析におけるベク
トル量子化では、該フレーム毎に抽出される1〜p次の
LPCパラメータすなわち、例えば、偏自己相関係数(PAR
COR係数),線スペクトル対(LSP)パラメータ等をセッ
トして一組のベクトル(入力ベクトル)が構成される。
In the linear prediction analysis used in the speech analysis / synthesis system, first, a speech waveform after being sampled at a sampling frequency fs is cut out for a fixed time (for example, 20 msec) and framed. In the vector quantization in this linear prediction analysis, the 1st to pth order extracted for each frame
LPC parameters, for example, the partial autocorrelation coefficient (PAR
A set of vectors (input vectors) is configured by setting the COR coefficient), line spectrum pair (LSP) parameters, and the like.

ここで、上記LPCパラメータとして、例えば偏自己相
関係数であるkパラメータは、音声のスペクトル包絡を
表すもので、入力音声信号をフレーム毎に偏自己相関分
析して得られるものである。この時、言語学的な制約ま
たは人間の発声機構による制約のため、隣接フレームの
kパラメータの集合には相関がある。このkパラメータ
の集合に相関があることから、ベクトル量子化で選ばれ
るコードベクトル間にも相関が現れる。このようなこと
から、例えば、今現在ベクトル量子化されようとしてい
るフレームで選ばれるであろう最適コードベクトルは、
過去に選択されたコードベクトル、例えば、該現在フレ
ームの一つ前(直前)のフレームのベクトル量子化によ
って得られた最適コードベクトルを見ればある程度予測
することができる。
Here, as the LPC parameter, for example, a k parameter, which is a partial autocorrelation coefficient, represents a spectral envelope of a voice, and is obtained by performing a partial autocorrelation analysis on an input voice signal for each frame. At this time, a set of k parameters of adjacent frames has a correlation due to linguistic constraints or constraints due to human vocalization mechanisms. Since the set of k parameters has a correlation, a correlation also appears between code vectors selected by vector quantization. From this, for example, the optimal code vector that would be chosen in the frame that is currently about to be vector quantized is
The prediction can be made to some extent by looking at the code vector selected in the past, for example, the optimal code vector obtained by vector quantization of the frame immediately before (immediately before) the current frame.

したがって、本実施例では、上記kパラメータのベク
トル量子化において、予め、過去に検索されて選択され
た最適コードベクトル列に応じた現在のコードベクトル
の選択確率の表を作成しておく。すなわち例えば、直前
に選択された最適コードベクトルに応じた次に選択され
るコードベクトルの頻度に基づいて、例えば第1表に示
すようなコードベクトルの選択確率の表を作成してお
く。このように、直前に選択された最適コードベクトル
に対して次に選択されるコードベクトルの頻度を求める
方法としては、コードブック作成のためのトレーニング
時に該コードブックのコードベクトルを得ると同時に、
直前に選択されたコードベクトルに対する次のコードベ
クトルの頻度を求めるような方法、或いは、既に上記ト
レーニングで作成されたコードベクトルを用いて、現実
の音声信号等を所定時間ベクトル量子化して統計を取る
ことにより上記直前に選択されたコードベクトルに対す
る次のコードベクトルの頻度を求めるような方法があ
る。
Therefore, in this embodiment, in the vector quantization of the k parameter, a table of the current code vector selection probabilities according to the optimum code vector sequence searched and selected in the past is created in advance. That is, for example, a table of code vector selection probabilities as shown in Table 1 is created based on the frequency of the next selected code vector according to the most recently selected optimum code vector. As described above, as a method of calculating the frequency of the next selected code vector with respect to the most recently selected optimal code vector, the code vector of the code book is obtained at the time of training for creating the code book,
A method of obtaining the frequency of the next code vector with respect to the code vector selected immediately before, or using a code vector already created by the above training, vector quantization of an actual speech signal or the like for a predetermined time to obtain statistics Thus, there is a method of calculating the frequency of the next code vector with respect to the code vector selected immediately before.

本実施例において、今現在ベクトル量子化を行おうと
する場合には、過去に選択されたコードベクトル列に応
じて、第1表中の各コードベクトル選択確率のうちの上
位のものすなわち確率の高いものから順に優先的に検索
するようにしている。換言すれば、ベクトル量子化で最
適コードベクトルを検索する場合、各コードベクトル選
択確率のうちの上位のものは最適コードベクトルである
確率が高い。このため、コードベクトル選択確率の上位
のものから順に検索していけば、早く(短時間で)最適
コードベクトルを見つけることができる。
In the present embodiment, when the current vector quantization is to be performed, the higher one of the code vector selection probabilities in Table 1, that is, the higher the probability is, according to the code vector sequence selected in the past. The search is performed in order from the one with the highest priority. In other words, when searching for an optimal code vector by vector quantization, the higher one of the code vector selection probabilities has a higher probability of being the optimal code vector. For this reason, if the search is performed in order from the one with the highest code vector selection probability, the optimum code vector can be found quickly (in a short time).

すなわち、この第1表では、例えば、上記複数種類の
コードベクトルを8種類用意し、これらのコードベクト
ルにそれぞれ対応する識別コードをI0〜I7とする。この
第1表においては、直前(過去)に選択された最適コー
ドベクトルに対する現在のベクトル量子化での各コード
ベクトルの選択確率を示している。このため、直前に選
択された最適コードベクトルに対する現在のコードベク
トルの上記確率が高い場合には、そのコードベクトルが
選ばれる可能性が大きい。このようなことから、現在の
ベクトル量子化で検索されるコードベクトルの順番は、
この第1表で示した上記確率の高いコードベクトルから
先に検索するようにする。
That is, in this Table 1, for example, the plurality of types of code vectors to eight prepared, the corresponding identification code for each of these code vectors and I 0 ~I 7. In Table 1, the selection probability of each code vector in the current vector quantization with respect to the optimal code vector selected immediately before (in the past) is shown. Therefore, when the above-mentioned probability of the current code vector with respect to the most recently selected optimum code vector is high, there is a high possibility that the code vector is selected. Therefore, the order of the code vector searched by the current vector quantization is as follows.
The search is performed first from the code vector having the higher probability shown in Table 1.

この時、例えば確率の低いコードベクトルを検索しな
いようにすることも可能である。このように確率によっ
て検索を行うか否かは、例えば、第2表のようにするこ
とができる。この第2表は、第1表で示した直前に選択
された最適コードベクトルのそれぞれに対する、現在の
ベクトル量子化での各コードベクトルの選択確率の高い
順に並べたものである。
At this time, for example, it is possible not to search for a code vector having a low probability. Whether to perform the search based on the probability in this manner can be as shown in Table 2, for example. In the second table, for each of the optimal code vectors selected immediately before shown in the first table, the code vectors are arranged in descending order of the probability of selection of each code vector in the current vector quantization.

この第2表では、例えば、現在のベクトル量子化で検
索されるコードベクトルを確率の高い4番目までとし、
確率の低い残りのコードベクトルを非検索とすること
で、コードブック内のコードベクトルを全て検索しなく
とも短時間で最適コードベクトルを見つけだすことがで
きるようになる。また、例えば、検索されるコードベク
トルが1024種類あるような場合には、上記確率の高い例
えば100番目までを検索するようにすれば、大幅な演算
量低減効果が期待できる。
In the second table, for example, the code vector searched by the current vector quantization is set to the fourth highest probability,
By making the remaining code vectors with low probabilities non-searchable, it becomes possible to find the optimum code vector in a short time without searching all the code vectors in the codebook. In addition, for example, when there are 1024 types of code vectors to be searched, a significant reduction in the amount of computation can be expected by searching for, for example, up to the 100th with the highest probability.

すなわち、本実施例においては、最適コードベクトル
検索のための演算量を減少することが可能となり、か
つ、処理時間も短縮できる。したがって、例えば、実時
間処理を行おうとするような場合でもハードウェア構成
の大型化を防止することが可能である。
That is, in the present embodiment, it is possible to reduce the amount of calculation for searching for the optimum code vector, and also to shorten the processing time. Therefore, for example, even when real-time processing is to be performed, it is possible to prevent an increase in hardware configuration.

なお、上述した実施例においては、上記選択確率を求
める際に直前に選択された最適コードベクトルを用いた
が、これに限定されず、過去の2フレーム以上で選択さ
れた最適コードベクトルに基づいて、現在選択されるコ
ードベクトルの選択確率を求めるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the optimal code vector selected immediately before is used for obtaining the selection probability. However, the present invention is not limited to this, and based on the optimal code vector selected in two or more past frames. Alternatively, the selection probability of the currently selected code vector may be determined.

ここで、第1図に本発明実施例が適用可能な入力音声
信号の偏自己相関形音声分析合成系の構成(すなわち符
号化及び復号化の構成)の一具体例を示す。
Here, FIG. 1 shows a specific example of a configuration (that is, a configuration of encoding and decoding) of a partial autocorrelation type speech analysis / synthesis system of an input speech signal to which the embodiment of the present invention is applicable.

この第1図において、音声分析系(符号化)の入力端
子101を介して供給されたアナログの音声信号波形は、
アナログ/ディジタル(A/D)変換器によって、所定の
サンプリング周波数でサンプリングされ、この波形デー
タが、加算器1031〜103p,1081〜108p、乗算器1041〜104
p,1061〜106p、遅延器1071〜107p、相関演算器1051〜10
5pで構成される格子形予測フィルタ回路115に伝送され
る。この格子形予測フィルタ回路115に供給された波形
データは、先ず、相関演算器1051に送られると共に、遅
延器1071にも送られ、当該遅延器1071で所定時間毎に遅
延された後に、上記相関演算器1051に送られる。当該相
関演算器1051からは、上記波形データと遅延データとの
相関演算により上記kパラメータ(k1)が得られるよう
になっている。このkパラメータ(k1)は、乗算器10
41,1061に送られる。上記乗算器1041には上記波形デー
タが、上記乗算器1061には上記遅延データが供給されて
おり、各乗算器1041,1061でそれぞれ供給されたデータ
に上記kパラメータ(k1)が乗算される。上記乗算器10
41からの出力は加算器1081に伝送されて上記遅延データ
から減算されることで差分データが得られる。また、上
記乗算器1061からの出力は加算器1031に伝送されて上記
波形データから減算されることで差分データが得られ
る。以下、加算器1032〜103p,1082〜108p、乗算器1042
〜104p,1062〜106p、遅延器1072〜107p、相関演算器105
2〜105pで同様なフィルタリング処理が行われる。
In FIG. 1, the analog audio signal waveform supplied via the input terminal 101 of the audio analysis system (encoding) is
An analog / digital (A / D) converter performs sampling at a predetermined sampling frequency, and this waveform data is added to adders 103 1 to 103 p , 108 1 to 108 p , and multipliers 104 1 to 104
p , 106 1 to 106 p , delay device 107 1 to 107 p , correlation calculator 105 1 to 10
In 5 p it is transmitted to the configured lattice prediction filter circuit 115. Waveform data supplied to the lattice prediction filter circuit 115, first, the sent to the correlation calculator 105 1, also sent to the delay unit 107 1, after being delayed a predetermined time in the delay unit 107 1 is sent to the correlation calculator 105 1. From the correlation calculator 105 1, so that the above k parameter (k 1) is obtained by the correlation calculation between the waveform data and the delayed data. This k parameter (k 1 ) is calculated by the multiplier 10
4 1 , 106 1 The multiplier 104 the waveform data is 1, the aforementioned multiplier 106 1 is the delayed data is supplied, each multiplier 104 1, 106 1 respectively supplied data to the k parameter (k 1) Is multiplied. Multiplier 10 above
The output from the 4 1 differential data is obtained by being transmitted to the adder 108 1 being subtracted from the delayed data. Further, the output from the multiplier 106 1 is differential data obtained by the subtraction is transmitted to the adder 103 1 from the waveform data. Hereinafter, adders 103 2 to 103 p , 108 2 to 108 p , and multiplier 104 2
~ 104 p , 106 2 ~ 106 p , delay unit 107 2 ~ 107 p , correlation calculator 105
A similar filtering process is performed in 2 to 105 p .

このようなフィルタリング処理が行われることで、加
算器103pから入力信号と予測値信号との差である予測残
差波形データが得られ、この予測残差波形データが、相
関検出回路109に伝送される。この相関検出回路109で
は、上記予測残差波形データから、振幅情報Aとピッチ
情報Tが求められる。
By such filtering processing is performed, the adder 103 the prediction residual waveform data, which is the difference p input signal and the prediction value signal is obtained, the prediction residual waveform data, transmitted to the correlation detection circuit 109 Is done. The correlation detection circuit 109 obtains amplitude information A and pitch information T from the predicted residual waveform data.

また、上記各相関演算器1051〜105pからの各kパラメ
ータ(k1〜kp)は、符号化器110に伝送され、該符号化
器110で、例えば前述した本発明実施例のベクトル量子
化のコードベクトル検索方法を用いて各kパラメータの
量子化処理が行われた後に出力される。なお、上記振幅
情報Aとピッチ情報Tも当該符号化器110を介して出力
される。これらの出力が符号化出力となっている。
Further, each k parameter (k 1 to k p ) from each of the correlation calculators 105 1 to 105 p is transmitted to the encoder 110, and the encoder 110 performs, for example, the above-described vector of the embodiment of the present invention. It is output after the quantization process of each k parameter is performed using the quantization code vector search method. The amplitude information A and the pitch information T are also output via the encoder 110. These outputs are encoded outputs.

次に、音声合成系(復号化)として、当該符号化器11
0からの出力は、復号化器120に送られ、上記符号化器11
0とは逆の処理が行われる。当該復号化器120を介したピ
ッチ情報Tは、パルス発生器121に送られ、当該パルス
発生器121からは上記ピッチ情報Tに基づいたパルス信
号が出力される。このパルス信号は信号の性質に応じ
て、すなわち、音声音から無声音かに応じて切り換えら
れる切換スイッチ123に伝送される。また、この切換ス
イッチ123にはランダムノイズ発生器122からのランダム
ノイズが送られている。当該切換スイッチ123からの出
力は乗算器124に送られるようになっている。更に、上
記乗算器124には、上記振幅情報Aも送られるようにな
っており、当該乗算器124からは、上記予測残差波形デ
ータと近似したデータが得られるようになる。
Next, as a speech synthesis system (decoding), the encoder 11
The output from 0 is sent to the decoder 120,
Processing opposite to 0 is performed. The pitch information T via the decoder 120 is sent to the pulse generator 121, and the pulse generator 121 outputs a pulse signal based on the pitch information T. This pulse signal is transmitted to a changeover switch 123 that is switched according to the property of the signal, that is, from voice sound to unvoiced sound. Also, random noise from the random noise generator 122 is sent to the changeover switch 123. The output from the changeover switch 123 is sent to the multiplier 124. Further, the amplitude information A is also sent to the multiplier 124, and data approximate to the predicted residual waveform data can be obtained from the multiplier 124.

該予測残差波形近似データは、加算器1251〜125p,127
1〜127p、乗算器1261〜126p,1281〜128p、遅延器1291
129pで構成される格子形予測フィルタ135に供給され
る。また、各乗算器1261〜126p,1281〜128pには、復号
化された各kパラメータがそれぞれ送られている。この
格子形予測フィルタ回路135では、上記予測残差波形近
似データが上記格子形予測フィルタ115とは逆の経路を
通ってフィルタリング処理されるが、ここで、上記遅延
器1291〜129p及び上記加算器1271〜127p、乗算器1281
128pで順次処理されるデータは、各加算器1251〜125p
介した後の上記加算器1251の出力となっている。
The estimated residual waveform approximation data is added to adders 125 1 to 125 p , 127
1 to 127 p , multipliers 126 1 to 126 p , 128 1 to 128 p , delay unit 129 1 to
It is supplied to the constructed lattice prediction filter 135 in 129 p. Each of the decoded k parameters is sent to each of the multipliers 126 1 to 126 p and 128 1 to 128 p . In the lattice-type prediction filter circuit 135, the prediction residual waveform approximation data is filtered through a path opposite to that of the lattice-type prediction filter 115. Here, the delay units 129 1 to 129 p and the Adders 127 1 to 127 p , Multipliers 128 1 to
Data sequentially treated with 128 p has a the adder 125 of the outputs of after passing through the respective adders 125 1 to 125 p.

このようなフィルタリング処理によって得られる上記
波形データに近似するデータは、ディジタル/アナログ
(D/A)変換器130でアナログの合成音声波形に変換され
て出力端子141から出力される。
Data approximating the waveform data obtained by such a filtering process is converted into an analog synthesized voice waveform by a digital / analog (D / A) converter 130 and output from an output terminal 141.

また、本発明は、上述した実施例に限定されず、例え
ば、音声信号波形の波形データを時間軸方向でフレーム
化してベクトル量子化する場合にも適用可能であり、該
ベクトル量子化では、標本化した後の波形を例えば相関
性が低下しない程度の所定の時間について切り出してフ
レーム化し(或いはフレーム内を更に分割してブロック
化し)、該フレーム毎(或いはブロック毎)の波形パタ
ーンすなわちフレーム毎(ブロック毎)の標本値の組で
入力ベクトルを構成する。この時の各フレーム(ブロッ
ク)での最適コードベクトルの検索の際に本発明を適用
できる。この場合にも上述同様の効果すなわちコードベ
クトル検索の演算量を減らすことができ、実時間処理を
行う場合でも装置構成の大型化を防止することができ
る。
In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the present invention is also applicable to a case where waveform data of an audio signal waveform is framed in the time axis direction and vector-quantized. For example, the waveform after being converted is cut out for a predetermined time that does not decrease the correlation and is framed (or the frame is further divided into blocks), and the waveform pattern for each frame (or for each block), that is, for each frame ( An input vector is composed of a set of sample values for each block. At this time, the present invention can be applied when searching for an optimal code vector in each frame (block). Also in this case, the same effect as described above, that is, the amount of calculation for code vector search can be reduced, and even when real-time processing is performed, an increase in the size of the device configuration can be prevented.

更に、例えば、音声信号等をフレーム化(或いは上記
ブロック化)して各フレーム毎(ブロック毎)の波形デ
ータを例えば高速フーリエ変換(FFT)或いは離散的余
弦変換(DCT)、カルーネン−レーブ変換(K−L変
換)等の直交変換処理を行って得られるFFT係数,DCT係
数等で構成される入力ベクトルに対するベクトル量子化
にも適用可能である。この場合にも同様の効果が得られ
る。
Further, for example, an audio signal or the like is framed (or block-formed), and waveform data for each frame (for each block) is subjected to, for example, fast Fourier transform (FFT), discrete cosine transform (DCT), Karhunen-Loeve transform ( The present invention is also applicable to vector quantization of an input vector composed of FFT coefficients, DCT coefficients, and the like obtained by performing orthogonal transformation processing such as KL transformation. In this case, the same effect can be obtained.

その他、本発明は、音声信号或いは映像信号以外にも
互いに相関性を有する情報で構成される信号であれば、
そのベクトル量子化に適用可能である。
In addition, the present invention is a signal other than the audio signal or the video signal, if the signal is composed of mutually correlated information,
It is applicable to the vector quantization.

[発明の効果] 本発明のベクトル量子化のコードベクトル検索方法に
よれば、予め用意された複数種類のコードベクトルの中
から、互いに相関性を有する複数個の情報で構成された
入力ベクトルに最も類似する最適コードベクトルを検索
するベクトル量子化のコードベクトル検索方法におい
て、それぞれのコードベクトルに対し、少なくとも1つ
前の過去に選択されたコードベクトルに応じた各コード
ベクトルの選択される確率を、過去に選択されたコード
ベクトル列に基づいて、予め求めておき、ベクトル量子
化の際に、少なくとも1つ前の過去に選択されたコード
ベクトルに応じた上記各コードベクトルの選択確率を参
照し、上記各コードベクトル選択確率のうちの上位のも
のから順に検索するようにしたことにより、最適コード
ベクトル検索のための減算量を減らし、処理時間を短縮
することが可能となる。
[Effects of the Invention] According to the code vector search method for vector quantization of the present invention, among a plurality of types of code vectors prepared in advance, an input vector constituted by a plurality of pieces of information having a correlation with each other is most frequently used. In a code vector search method of vector quantization for searching for a similar optimum code vector, for each code vector, a probability that each code vector corresponding to at least one previous code vector selected in the past is selected. Based on the code vector sequence selected in the past, it is obtained in advance, and at the time of vector quantization, referring to the selection probability of each of the code vectors according to at least one previous code vector selected in the past, By searching the above code vector selection probabilities in order from the highest one, the optimal code vector This makes it possible to reduce the amount of subtraction for file search and shorten the processing time.

したがって、例えば、実時間処理を行おうとするよう
な場合であっても、ハードウェアが大規模化することは
なくなる。
Therefore, for example, even when the real-time processing is to be performed, the hardware does not increase in scale.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明実施例が適用される一具体例の偏自己相
関形音声分析合成系の構成を示すブロック回路図であ
る。
FIG. 1 is a block circuit diagram showing a configuration of a partial autocorrelation type speech analysis / synthesis system according to a specific example to which the embodiment of the present invention is applied.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】予め用意された複数種類のコードベクトル
の中から、互いに相関性を有する複数個の情報で構成さ
れた入力ベクトルに最も類似する最適コードベクトルを
検索するベクトル量子化のコードベクトル検索方法にお
いて、 それぞれのコードベクトルに対し、少なくとも1つ前の
過去に選択されたコードベクトルに応じた各コードベク
トルの選択される確率を、過去に選択されたコードベク
トル列に基づいて、予め求めておき、 ベクトル量子化の際に、少なくとも1つ前の過去に選択
されたコードベクトルに応じた上記各コードベクトルの
選択確率を参照し、上記各コードベクトル選択確率のう
ちの上位のものから順に検索するようにした ことを特徴とするベクトル量子化のコードベクトル検索
方法。
1. A vector quantization code vector search for searching an optimum code vector most similar to an input vector composed of a plurality of pieces of information having correlation with each other from a plurality of types of code vectors prepared in advance. Determining, for each code vector, a probability of selecting each code vector in accordance with at least one previous previously selected code vector based on a previously selected code vector sequence. At the time of vector quantization, reference is made to the selection probabilities of the respective code vectors according to at least one code vector selected in the past in the past, and the search is performed in order from the higher one of the respective code vector selection probabilities. A code vector search method for vector quantization, characterized in that:
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