JP3214249B2 - ベクトル量子化による符号化復号化方式 - Google Patents
ベクトル量子化による符号化復号化方式Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、コートブックを用い
て音声や画像等を高能率に圧縮して伝送又は記録するた
めのベクトル量子化による符号化復号化方式に関する。
て音声や画像等を高能率に圧縮して伝送又は記録するた
めのベクトル量子化による符号化復号化方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、音声や画像を高能率に圧縮し
て伝送又は記録するためのベクトル量子化が知られてい
る。ベクトル量子化では、量子化すべき信号波形を一定
区間について切り出し、この区間の波形パターンを１つ
の符号（インデックス）で表現する。このため予め種々
の波形パターンを蓄えておき、各波形パターンにインデ
ックスを付加しておく。種々の波形パターンは、サンプ
ル数の次元数で表現されたベクトル情報であり、これら
のベクトル情報とインデックスとの対応表をコードブッ
クと呼ぶ。
て伝送又は記録するためのベクトル量子化が知られてい
る。ベクトル量子化では、量子化すべき信号波形を一定
区間について切り出し、この区間の波形パターンを１つ
の符号（インデックス）で表現する。このため予め種々
の波形パターンを蓄えておき、各波形パターンにインデ
ックスを付加しておく。種々の波形パターンは、サンプ
ル数の次元数で表現されたベクトル情報であり、これら
のベクトル情報とインデックスとの対応表をコードブッ
クと呼ぶ。
【０００３】例えば音声の符号化方式の一つとして知ら
れているＣＥＬＰ（"Code-ExcitedLinear Prediction :
High Quality Speech at Very low Bit Rate" M.R.Sch
roeder, B.S.Atal ICASSP,1985 ）では、音声の予測残
差成分をサブフレームと呼ばれる４０サンプル程のデー
タに分割し、この各サブフレームに対してベクトル量子
化を適用している。しかし、このベクトル量子化に使用
されるコードブックは、多数の話者の平均的なものとな
るので、特定の個人向けには最適化されていない。この
ため、量子化されるベクトルとコードブックのベクトル
との誤差が大きく、良質の音声を伝送することができな
い。コードブックとして蓄えられるベクトルの数が多け
れば、音質は向上するが、反面、コードブックの量が大
きくなりコストアップになると共に、インデックスの情
報量も増すために伝送量も増す。また、コードブックの
サーチに時間がかかるという問題もある。
れているＣＥＬＰ（"Code-ExcitedLinear Prediction :
High Quality Speech at Very low Bit Rate" M.R.Sch
roeder, B.S.Atal ICASSP,1985 ）では、音声の予測残
差成分をサブフレームと呼ばれる４０サンプル程のデー
タに分割し、この各サブフレームに対してベクトル量子
化を適用している。しかし、このベクトル量子化に使用
されるコードブックは、多数の話者の平均的なものとな
るので、特定の個人向けには最適化されていない。この
ため、量子化されるベクトルとコードブックのベクトル
との誤差が大きく、良質の音声を伝送することができな
い。コードブックとして蓄えられるベクトルの数が多け
れば、音質は向上するが、反面、コードブックの量が大
きくなりコストアップになると共に、インデックスの情
報量も増すために伝送量も増す。また、コードブックの
サーチに時間がかかるという問題もある。
【０００４】そこで、特開平２−２２９３４号では、コ
ードブック中の各パターンベクトルの所定入力ブロック
数当たりの選択頻度を計測して、この選択頻度に応じて
重み付けされたパターンベクトル群から更新パターンベ
クトルを生成し、順次コードブックのパターンベクトル
の書換更新を行うことにより、コードブックを適応的に
修正して誤差を減少させるように構成した符号化伝送装
置が提案されている。
ードブック中の各パターンベクトルの所定入力ブロック
数当たりの選択頻度を計測して、この選択頻度に応じて
重み付けされたパターンベクトル群から更新パターンベ
クトルを生成し、順次コードブックのパターンベクトル
の書換更新を行うことにより、コードブックを適応的に
修正して誤差を減少させるように構成した符号化伝送装
置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の符号化伝送装置では、画像１フレームについて
パターンベクトルの選択状況を監視し、１ベクトルを更
新するようにしている。すなわち、コードブック中の全
てのパターンベクトルを使用して選択頻度の情報により
更新ベクトルを１つ生成するようにしているので、生成
される更新ベクトルは、全入力波形ベクトルの平均的な
ものであって、個々の入力波形ベクトルを忠実に反映し
たものではない。このため、空間的又は時間的な相関が
比較的少ない信号等については、コードブックが最適な
状態で更新されず、所期の目的を達成することができな
い。
た従来の符号化伝送装置では、画像１フレームについて
パターンベクトルの選択状況を監視し、１ベクトルを更
新するようにしている。すなわち、コードブック中の全
てのパターンベクトルを使用して選択頻度の情報により
更新ベクトルを１つ生成するようにしているので、生成
される更新ベクトルは、全入力波形ベクトルの平均的な
ものであって、個々の入力波形ベクトルを忠実に反映し
たものではない。このため、空間的又は時間的な相関が
比較的少ない信号等については、コードブックが最適な
状態で更新されず、所期の目的を達成することができな
い。
【０００６】この発明は、少ないコードブックの蓄積量
で個々の入力波形ベクトルを忠実に反映した誤差の少な
い高品質の符号化復号化を実現することができるベクト
ル量子化による符号化復号化方式を提供することを目的
とする。
で個々の入力波形ベクトルを忠実に反映した誤差の少な
い高品質の符号化復号化を実現することができるベクト
ル量子化による符号化復号化方式を提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る第１のベ
クトル量子化による符号化復号化方式は、所定区間内の
信号パターンを示すベクトル情報とそのベクトル情報を
特定するインデックスとの対応関係を所定数の信号パタ
ーンのそれぞれについて記憶してなるコードブックを、
符号化装置及び復号化装置の双方に設けると共に、符号
化装置では、量子化すべき対象信号と前記コードブック
の各ベクトル情報とを比較して両者のベクトル間距離が
最も小さくなるベクトル情報を選択しそのインデックス
を出力し、復号化装置では、前記符号化装置側で得られ
たインデックスに対応するベクトル情報を前記コードブ
ックを参照して求めることにより前記対象信号を復号化
するベクトル量子化による符号化復号化方式において、
前記復号化装置が、一定期間内に前記コードブックから
近接する複数のベクトル情報が選択されたことを検出す
る近距離ベクトル選択監視手段と、この近距離ベクトル
選択監視手段で近接する複数のベクトル情報が検出され
たとき、それらのベクトル情報をその選択頻度に基づい
て内挿して内挿ベクトル情報を生成する内挿ベクトル算
出手段とを備え、この内挿ベクトル算出手段で生成され
た内挿ベクトル情報を復号結果として出力するものであ
ることを特徴とする。
クトル量子化による符号化復号化方式は、所定区間内の
信号パターンを示すベクトル情報とそのベクトル情報を
特定するインデックスとの対応関係を所定数の信号パタ
ーンのそれぞれについて記憶してなるコードブックを、
符号化装置及び復号化装置の双方に設けると共に、符号
化装置では、量子化すべき対象信号と前記コードブック
の各ベクトル情報とを比較して両者のベクトル間距離が
最も小さくなるベクトル情報を選択しそのインデックス
を出力し、復号化装置では、前記符号化装置側で得られ
たインデックスに対応するベクトル情報を前記コードブ
ックを参照して求めることにより前記対象信号を復号化
するベクトル量子化による符号化復号化方式において、
前記復号化装置が、一定期間内に前記コードブックから
近接する複数のベクトル情報が選択されたことを検出す
る近距離ベクトル選択監視手段と、この近距離ベクトル
選択監視手段で近接する複数のベクトル情報が検出され
たとき、それらのベクトル情報をその選択頻度に基づい
て内挿して内挿ベクトル情報を生成する内挿ベクトル算
出手段とを備え、この内挿ベクトル算出手段で生成され
た内挿ベクトル情報を復号結果として出力するものであ
ることを特徴とする。
【０００８】また、この発明に係る第２のベクトル量子
化による符号化復号化方式は、前記符号化装置及び復号
化装置の双方に、一定期間内に前記コードブックから近
接する複数のベクトル情報が選択されたことを検出する
近距離ベクトル選択監視手段と、この近距離ベクトル選
択監視手段で近接する複数のベクトル情報が検出された
とき、それらのベクトル情報をその選択頻度に基づいて
内挿し、新たなベクトル情報を生成する内挿ベクトル算
出手段と、この内挿ベクトル算出手段で生成された新た
なベクトル情報と前記コードブック内の一つのベクトル
情報とを書き換えるコードブック書換手段とを備えたこ
とを特徴とする。
化による符号化復号化方式は、前記符号化装置及び復号
化装置の双方に、一定期間内に前記コードブックから近
接する複数のベクトル情報が選択されたことを検出する
近距離ベクトル選択監視手段と、この近距離ベクトル選
択監視手段で近接する複数のベクトル情報が検出された
とき、それらのベクトル情報をその選択頻度に基づいて
内挿し、新たなベクトル情報を生成する内挿ベクトル算
出手段と、この内挿ベクトル算出手段で生成された新た
なベクトル情報と前記コードブック内の一つのベクトル
情報とを書き換えるコードブック書換手段とを備えたこ
とを特徴とする。
【０００９】
【作用】量子化すべき対象信号が、コードブック中のい
ずれか一つのベクトル情報に極めて近ければ、誤差の殆
どない符号化復号化処理が可能になるが、例えば話者が
変わったことによって対象信号がコードブック中のいず
れのベクトル情報からも外れてしまったような場合に
は、対象信号に含まれるゆらぎ等の影響で、対象信号の
周囲に存在する複数のベクトル情報がある選択頻度をも
って選択されることになる。
ずれか一つのベクトル情報に極めて近ければ、誤差の殆
どない符号化復号化処理が可能になるが、例えば話者が
変わったことによって対象信号がコードブック中のいず
れのベクトル情報からも外れてしまったような場合に
は、対象信号に含まれるゆらぎ等の影響で、対象信号の
周囲に存在する複数のベクトル情報がある選択頻度をも
って選択されることになる。
【００１０】第１の発明によれば、このような場合に、
復号化装置に設けられた近距離ベクトル選択監視手段
が、近接する複数のベクトル情報が選択されたことを検
出し、内挿ベクトル算出手段が、その近接する複数のベ
クトル情報をそれらの選択頻度に基づいて内挿して内挿
ベクトルを生成するので、この内挿ベクトル情報を復号
結果として用いることにより、個々の対象信号に近い復
号結果を得ることができる。このため、この発明によれ
ば、少ないコードブックの蓄積量で個々の入力波形ベク
トルを忠実に反映した誤差の少ない高品質の符号化復号
化を実現することができる。
復号化装置に設けられた近距離ベクトル選択監視手段
が、近接する複数のベクトル情報が選択されたことを検
出し、内挿ベクトル算出手段が、その近接する複数のベ
クトル情報をそれらの選択頻度に基づいて内挿して内挿
ベクトルを生成するので、この内挿ベクトル情報を復号
結果として用いることにより、個々の対象信号に近い復
号結果を得ることができる。このため、この発明によれ
ば、少ないコードブックの蓄積量で個々の入力波形ベク
トルを忠実に反映した誤差の少ない高品質の符号化復号
化を実現することができる。
【００１１】また、第２の発明によれば、内挿ベクトル
を復号結果として用いる代わりに、この内挿ベクトルを
符号化装置及び復号化装置の双方で同一の手順によって
求め、双方に設けられたコードブックを、求められた内
挿ベクトルで更新するようにしているので、コードブッ
クを個々の入力波形ベクトルに基づいて最適化すること
ができ、少ないコードブックの蓄積量で誤差の少ない高
品質の符号化復号化を実現することができる。
を復号結果として用いる代わりに、この内挿ベクトルを
符号化装置及び復号化装置の双方で同一の手順によって
求め、双方に設けられたコードブックを、求められた内
挿ベクトルで更新するようにしているので、コードブッ
クを個々の入力波形ベクトルに基づいて最適化すること
ができ、少ないコードブックの蓄積量で誤差の少ない高
品質の符号化復号化を実現することができる。
【００１２】なお、コードブックの内容を書き換える場
合には、選択頻度の最も少ないベクトル情報を書き換え
ることが望ましい。しかし、コードブック中の複数のベ
クトル情報のうち、ベクトル空間内のベクトル情報の塊
の外縁に位置するベクトル情報等は、例え選択頻度が少
なくても書き換えないことが望ましい。このようなベク
トル情報を書き換えてしまうと、そのベクトルよりも内
側に内挿ベクトルを作成することが不可能になるためで
ある。
合には、選択頻度の最も少ないベクトル情報を書き換え
ることが望ましい。しかし、コードブック中の複数のベ
クトル情報のうち、ベクトル空間内のベクトル情報の塊
の外縁に位置するベクトル情報等は、例え選択頻度が少
なくても書き換えないことが望ましい。このようなベク
トル情報を書き換えてしまうと、そのベクトルよりも内
側に内挿ベクトルを作成することが不可能になるためで
ある。
【００１３】また、量子化すべき対象信号をある確率分
布に基づいてゆるがせるようにすれば、複数のベクトル
情報の中間に位置しながら、いずれか一つのベクトル情
報のみが選択されるということがなくなり、正しい波形
を再生することができる。
布に基づいてゆるがせるようにすれば、複数のベクトル
情報の中間に位置しながら、いずれか一つのベクトル情
報のみが選択されるということがなくなり、正しい波形
を再生することができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図１は、この発明の一実施例に係るＣＥＬＰ
方式によるベクトル量子化を含む音声信号の符号化装
置、図２は同じく復号化装置を示すブロック図である。
図１において、符号化装置に入力される音声信号は、Ａ
／Ｄ変換器１でＡ／Ｄ変換されたのち、長期予測器２に
供給される。長期予測器２では、入力されたディジタル
音声信号を、例えば１６０サンプル毎のフレームに分割
し、各フレーム毎に分析して、パーコール係数、ゲイ
ン、ピッチ等の長期予測係数を符号化・多重化器３に出
力する。また、長期予測器２は、入力されたディジタル
音声信号から長期予測係数によって線形予測された信号
を差し引いて長期予測残差成分を求め、これをフレーム
分割部４に出力する。フレーム分割部４では、この１６
０サンプルの長期予測残差成分を、例えば４０サンプル
毎のサブフレームに分割し、４０次元の予測残差ベクト
ルとしてゆらぎ処理部５に出力する。ＣＥＬＰでは、こ
の予測残差ベクトルが量子化の対象信号となる。この予
測残差ベクトルは、ゆらぎ処理部５を介してベクトル量
子化部６に供給される。ベクトル量子化部６は、予測残
差ベクトルをベクトルの大きさが１となるように正規化
すると共に、正規化後の予測残差ベクトルと最も距離的
に近いパターンベクトルをコードブック７から検索し、
そのインデックスＩＤＸと正規化係数とを符号化・多重
化部３に出力する。符号化・多重化部３は、長期予測係
数、ＩＤＸ及び正規化係数を符号化及び多重化して、伝
送路に送信又は記録媒体に記録する。
説明する。図１は、この発明の一実施例に係るＣＥＬＰ
方式によるベクトル量子化を含む音声信号の符号化装
置、図２は同じく復号化装置を示すブロック図である。
図１において、符号化装置に入力される音声信号は、Ａ
／Ｄ変換器１でＡ／Ｄ変換されたのち、長期予測器２に
供給される。長期予測器２では、入力されたディジタル
音声信号を、例えば１６０サンプル毎のフレームに分割
し、各フレーム毎に分析して、パーコール係数、ゲイ
ン、ピッチ等の長期予測係数を符号化・多重化器３に出
力する。また、長期予測器２は、入力されたディジタル
音声信号から長期予測係数によって線形予測された信号
を差し引いて長期予測残差成分を求め、これをフレーム
分割部４に出力する。フレーム分割部４では、この１６
０サンプルの長期予測残差成分を、例えば４０サンプル
毎のサブフレームに分割し、４０次元の予測残差ベクト
ルとしてゆらぎ処理部５に出力する。ＣＥＬＰでは、こ
の予測残差ベクトルが量子化の対象信号となる。この予
測残差ベクトルは、ゆらぎ処理部５を介してベクトル量
子化部６に供給される。ベクトル量子化部６は、予測残
差ベクトルをベクトルの大きさが１となるように正規化
すると共に、正規化後の予測残差ベクトルと最も距離的
に近いパターンベクトルをコードブック７から検索し、
そのインデックスＩＤＸと正規化係数とを符号化・多重
化部３に出力する。符号化・多重化部３は、長期予測係
数、ＩＤＸ及び正規化係数を符号化及び多重化して、伝
送路に送信又は記録媒体に記録する。
【００１５】一方、復号化装置側では、図２に示すよう
に、受信又は読み出した信号は、逆符号化・逆多重化部
２１に供給され、逆符号化・逆多重化されることによ
り、長期予測係数及び正規化係数と、インデックスＩＤ
Ｘとに分割され、それぞれ長期予測合成部２２と逆量子
化部２３に供給される。また、復号化装置側にも符号化
装置と同一内容のコードブック２４が備えられており、
逆量子化部２３は、供給されたインデックスＩＤＸから
コードブック２４を参照することにより、パターンベク
トルを選択する。これによりコードブック２４から出力
されるパターンベクトルは、長期予測合成部２２に供給
される。長期予測合成部２２は、コードブック２４から
供給されたパターンベクトルを正規化係数によって元の
信号レベルに戻し、この信号と長期予測係数から線形予
測して求められた信号とを合成する。この合成信号がＤ
／Ａ変換器２５でＤ／Ａ変換されて音声信号として出力
される。
に、受信又は読み出した信号は、逆符号化・逆多重化部
２１に供給され、逆符号化・逆多重化されることによ
り、長期予測係数及び正規化係数と、インデックスＩＤ
Ｘとに分割され、それぞれ長期予測合成部２２と逆量子
化部２３に供給される。また、復号化装置側にも符号化
装置と同一内容のコードブック２４が備えられており、
逆量子化部２３は、供給されたインデックスＩＤＸから
コードブック２４を参照することにより、パターンベク
トルを選択する。これによりコードブック２４から出力
されるパターンベクトルは、長期予測合成部２２に供給
される。長期予測合成部２２は、コードブック２４から
供給されたパターンベクトルを正規化係数によって元の
信号レベルに戻し、この信号と長期予測係数から線形予
測して求められた信号とを合成する。この合成信号がＤ
／Ａ変換器２５でＤ／Ａ変換されて音声信号として出力
される。
【００１６】図３は、以上の符号化装置及び復号化装置
で使用されるコードブック７，２４の内容を説明するた
めの図である。コードブックには、多種の言語、人種及
び性別等から選択された例えば５１２種類の代表的な予
測残差成分のパターンベクトルが予め格納されている。
また、コードブックには、各パターンベクトルと対応す
る形で、そのパターンベクトルを特定するインデックス
ＩＤＸと後述する書き込み禁止フラグとが格納されてい
る。パターンベクトルの数が多ければ、量子化誤差が少
なくなり、高品質の符号化・復号化が実現できるが、反
面、メモリの記憶容量を増さなくてはならずコストアッ
プとなると共に、サーチにも時間がかかる。また、例え
ば５１２種類のパターンベクトルであれば、インデック
スＩＤＸとして９ビットの情報を伝送すれば良いが、パ
ターンベクトルの種類が増えると、伝送すべきビット数
も増える。
で使用されるコードブック７，２４の内容を説明するた
めの図である。コードブックには、多種の言語、人種及
び性別等から選択された例えば５１２種類の代表的な予
測残差成分のパターンベクトルが予め格納されている。
また、コードブックには、各パターンベクトルと対応す
る形で、そのパターンベクトルを特定するインデックス
ＩＤＸと後述する書き込み禁止フラグとが格納されてい
る。パターンベクトルの数が多ければ、量子化誤差が少
なくなり、高品質の符号化・復号化が実現できるが、反
面、メモリの記憶容量を増さなくてはならずコストアッ
プとなると共に、サーチにも時間がかかる。また、例え
ば５１２種類のパターンベクトルであれば、インデック
スＩＤＸとして９ビットの情報を伝送すれば良いが、パ
ターンベクトルの種類が増えると、伝送すべきビット数
も増える。
【００１７】いま、コードブックを構成するパターンベ
クトルを簡単のために２次元のベクトルとして２次元平
面に表現すると、図４（ａ）の黒丸のようになる。ここ
で、黒丸に併記された数値は各パターンベクトルのイン
デックスである。いま、量子化すべき予測残差ベクトル
として図中×で示すベクトルＶi がベクトル量子化部６
に入力されると、このベクトルＶi はパターンベクトル
Ｖ11，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ16の中間点に位置するが、ベクト
ルＶ12に最も近いので、インデックス１２が量子化結果
として選択されることになる。
クトルを簡単のために２次元のベクトルとして２次元平
面に表現すると、図４（ａ）の黒丸のようになる。ここ
で、黒丸に併記された数値は各パターンベクトルのイン
デックスである。いま、量子化すべき予測残差ベクトル
として図中×で示すベクトルＶi がベクトル量子化部６
に入力されると、このベクトルＶi はパターンベクトル
Ｖ11，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ16の中間点に位置するが、ベクト
ルＶ12に最も近いので、インデックス１２が量子化結果
として選択されることになる。
【００１８】しかし、このベクトルＶi がベクトル空間
内でゆらぐと、パターンベクトルＶ11，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ
16が所定の選択頻度で選択されることになる。この選択
頻度が各パターンベクトルからの距離に対応する。図１
のゆらぎ処理部５は、このように予測残差ベクトルをベ
クトル空間内で所定の確率分布、例えはそのベクトルを
中心とした正規分布に従ってゆるがせるものである。こ
の場合のゆらぎ幅は、パターンベクトル間の距離の平均
の半分位に設定しておけば良い。また、入力されるベク
トルが音声の予測残差ベクトルのように、もともと信号
自体にゆらぎを含んでいる場合には、このようなゆらぎ
処理部５を介する必要はない。
内でゆらぐと、パターンベクトルＶ11，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ
16が所定の選択頻度で選択されることになる。この選択
頻度が各パターンベクトルからの距離に対応する。図１
のゆらぎ処理部５は、このように予測残差ベクトルをベ
クトル空間内で所定の確率分布、例えはそのベクトルを
中心とした正規分布に従ってゆるがせるものである。こ
の場合のゆらぎ幅は、パターンベクトル間の距離の平均
の半分位に設定しておけば良い。また、入力されるベク
トルが音声の予測残差ベクトルのように、もともと信号
自体にゆらぎを含んでいる場合には、このようなゆらぎ
処理部５を介する必要はない。
【００１９】近距離ベクトル選択監視部８は、ベクトル
量子化部６から出力されるインデックスＩＤＸを監視
し、パターンベクトルＶ11，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ16のよう
に、近接する複数のベクトルがタイマー９で設定された
所定期間内に選択されたことを検出したら、内挿ベクト
ル算出部１０を起動する。いま、パターンベクトルＶ1
1，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ16が、それぞれ０．１，０．２，
０．１，０．１の確率で選択されたとすると、内挿ベク
トル算出部１０は、これらの確率を合計で１．０になる
ように正規化し、次のように、各ベクトルに重み付けし
て内挿ベクトルＶx を算出する。
量子化部６から出力されるインデックスＩＤＸを監視
し、パターンベクトルＶ11，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ16のよう
に、近接する複数のベクトルがタイマー９で設定された
所定期間内に選択されたことを検出したら、内挿ベクト
ル算出部１０を起動する。いま、パターンベクトルＶ1
1，Ｖ12，Ｖ13，Ｖ16が、それぞれ０．１，０．２，
０．１，０．１の確率で選択されたとすると、内挿ベク
トル算出部１０は、これらの確率を合計で１．０になる
ように正規化し、次のように、各ベクトルに重み付けし
て内挿ベクトルＶx を算出する。
【００２０】
【数１】Ｖx ＝０．２・Ｖ11＋０．４・Ｖ12＋０．２・
Ｖ13＋０．２・Ｖ16
Ｖ13＋０．２・Ｖ16
【００２１】そして、この内挿ベクトルを新たなパター
ンベクトルとしてコードブック７内に登録する。コード
ブック７の容量に余裕がある場合には、新たに生成され
たパターンベクトルを単にコードブック７に追加するだ
けでも良い。しかし、コードブック７の容量は極力小さ
い方がコスト及び探索時間の点から好ましい。そこで、
書換ベクトル決定部１１は、タイマー１２で設定される
所定の単位時間内で最も選択頻度の低かったパターンベ
クトルを書換ベクトルとして決定する。また、選択頻度
は低くても書き換えると内挿処理が不可能になるベクト
ルがある。例えば図４（ａ）の点線で囲まれたような、
ベクトル空間内でパターンベクトルの集合の外縁に位置
するベクトルは、それを書き換えてしまうと、そのベク
トルよりも内側に内挿ベクトルを生成することが不可能
になる。そこで、書換ベクトル決定部１１は、このよう
なプリミティブなベクトルについては、例えばコードブ
ック７の書換禁止フラグ等を参照したり、書換不可能の
程度を示す重み付けを付加したり、選択頻度に重みを付
けたりして書換ベクトルとして選択しないようにする。
ンベクトルとしてコードブック７内に登録する。コード
ブック７の容量に余裕がある場合には、新たに生成され
たパターンベクトルを単にコードブック７に追加するだ
けでも良い。しかし、コードブック７の容量は極力小さ
い方がコスト及び探索時間の点から好ましい。そこで、
書換ベクトル決定部１１は、タイマー１２で設定される
所定の単位時間内で最も選択頻度の低かったパターンベ
クトルを書換ベクトルとして決定する。また、選択頻度
は低くても書き換えると内挿処理が不可能になるベクト
ルがある。例えば図４（ａ）の点線で囲まれたような、
ベクトル空間内でパターンベクトルの集合の外縁に位置
するベクトルは、それを書き換えてしまうと、そのベク
トルよりも内側に内挿ベクトルを生成することが不可能
になる。そこで、書換ベクトル決定部１１は、このよう
なプリミティブなベクトルについては、例えばコードブ
ック７の書換禁止フラグ等を参照したり、書換不可能の
程度を示す重み付けを付加したり、選択頻度に重みを付
けたりして書換ベクトルとして選択しないようにする。
【００２２】コードブック書換部１３は、内挿ベクトル
算出部１０で算出された内挿ベクトルと、書換ベクトル
決定部１１で決定された書換ベクトルとを置き換えてコ
ードブック７の内容を更新する。図４（ｂ）は、同図
（ａ）の予測残差ベクトルＶiから新たに生成された内
挿ベクトルを、選択頻度の最も少ないパターンベクトル
Ｖ7 と置き換えた例を示している。
算出部１０で算出された内挿ベクトルと、書換ベクトル
決定部１１で決定された書換ベクトルとを置き換えてコ
ードブック７の内容を更新する。図４（ｂ）は、同図
（ａ）の予測残差ベクトルＶiから新たに生成された内
挿ベクトルを、選択頻度の最も少ないパターンベクトル
Ｖ7 と置き換えた例を示している。
【００２３】以上の符号化装置に設けられた近距離ベク
トル選択監視部８、タイマ９，１２、内挿ベクトル算出
部１０、書換ベクトル決定部１１及びコードブック書換
部１３と同様のものとして、復号化装置にも近距離ベク
トル選択監視部２６、タイマ７，３０、内挿ベクトル算
出部２８、書換ベクトル決定部２９及びコードブック書
換部３１が設けられている。従って、上記と同様のルー
ルで各部を動作させることにより、符号化装置側と復号
化装置側とでコードブック７，２４の更新に関する何等
の情報も伝送することなく、コードブック７，２４の内
容を常に同一のものとすることができる。
トル選択監視部８、タイマ９，１２、内挿ベクトル算出
部１０、書換ベクトル決定部１１及びコードブック書換
部１３と同様のものとして、復号化装置にも近距離ベク
トル選択監視部２６、タイマ７，３０、内挿ベクトル算
出部２８、書換ベクトル決定部２９及びコードブック書
換部３１が設けられている。従って、上記と同様のルー
ルで各部を動作させることにより、符号化装置側と復号
化装置側とでコードブック７，２４の更新に関する何等
の情報も伝送することなく、コードブック７，２４の内
容を常に同一のものとすることができる。
【００２４】なお、このようなコードブック７，２４の
更新によってコードブックの内容を話者の特性に応じて
適応的に変化させることができるが、電源投入時や、話
者が変わって音声入力の特性が急変したような場合に
は、学習されたコードブックの内容では、かえって都合
が悪い場合がある。この場合には、初期化信号等によっ
てコードブック７，２４の内容を当初の内容にリセット
するようにしても良い。コードブックの初期データは、
他のＲＯＭ等に保存しておいても良いが、書き換えられ
たベクトル情報のみをコードブック７，２４の空き領域
に保存しておいて、初期化信号に基づいて、その内容を
復活させるようにしても良い。
更新によってコードブックの内容を話者の特性に応じて
適応的に変化させることができるが、電源投入時や、話
者が変わって音声入力の特性が急変したような場合に
は、学習されたコードブックの内容では、かえって都合
が悪い場合がある。この場合には、初期化信号等によっ
てコードブック７，２４の内容を当初の内容にリセット
するようにしても良い。コードブックの初期データは、
他のＲＯＭ等に保存しておいても良いが、書き換えられ
たベクトル情報のみをコードブック７，２４の空き領域
に保存しておいて、初期化信号に基づいて、その内容を
復活させるようにしても良い。
【００２５】また、以上の実施例では、コードブックの
内容を更新させたが、コードブックの内容を更新させず
に同様の効果を得ることもできる。この場合には、図２
における長期予測合成部２２にコードブック２４からの
パターンベクトルを供給する代わりに、図中点線で示す
ように、内挿ベクトル算出部２８で算出された内挿ベク
トルを供給する。長期予測合成部２２は、近距離ベクト
ル選択監視部２６で近距離ベクトルが選択されたら、以
後、それらのベクトルのインデックスＩＤＸが入力され
る毎に内挿ベクトルを用いて合成信号を生成する。この
ような構成によれば、符号化装置側に、近距離ベクトル
選択監視部８、タイマ９，１２、内挿ベクトル算出部１
０、書換ベクトル決定部１１及びコードブック書換部１
３を設ける必要がなくなり、復号化装置側に書換ベクト
ル決定部２９、タイマ３０及びコードブック書換部３１
を設ける必要がなくなる。
内容を更新させたが、コードブックの内容を更新させず
に同様の効果を得ることもできる。この場合には、図２
における長期予測合成部２２にコードブック２４からの
パターンベクトルを供給する代わりに、図中点線で示す
ように、内挿ベクトル算出部２８で算出された内挿ベク
トルを供給する。長期予測合成部２２は、近距離ベクト
ル選択監視部２６で近距離ベクトルが選択されたら、以
後、それらのベクトルのインデックスＩＤＸが入力され
る毎に内挿ベクトルを用いて合成信号を生成する。この
ような構成によれば、符号化装置側に、近距離ベクトル
選択監視部８、タイマ９，１２、内挿ベクトル算出部１
０、書換ベクトル決定部１１及びコードブック書換部１
３を設ける必要がなくなり、復号化装置側に書換ベクト
ル決定部２９、タイマ３０及びコードブック書換部３１
を設ける必要がなくなる。
【００２６】なお、以上の実施例では、音声信号の予測
残差ベクトルのベクトル量子化を例にとったが、音声信
号そのもの、又は画像信号等のベクトル量子化にも同様
に適用可能であることはいうまでもない。
残差ベクトルのベクトル量子化を例にとったが、音声信
号そのもの、又は画像信号等のベクトル量子化にも同様
に適用可能であることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、第１の発明によれ
ば、復号化装置に設けられた近距離ベクトル選択監視手
段が、近接する複数のベクトル情報が選択されたことを
検出し、内挿ベクトル算出手段が、その近接する複数の
ベクトル情報をそれらの選択頻度に基づいて内挿して内
挿ベクトルを生成するので、この内挿ベクトル情報を復
号結果として用いることにより、個々の対象信号に近い
復号結果を得ることができ、少ないコードブックの蓄積
量で個々の入力波形ベクトルを忠実に反映した誤差の少
ない高品質の符号化復号化を実現することができる。
ば、復号化装置に設けられた近距離ベクトル選択監視手
段が、近接する複数のベクトル情報が選択されたことを
検出し、内挿ベクトル算出手段が、その近接する複数の
ベクトル情報をそれらの選択頻度に基づいて内挿して内
挿ベクトルを生成するので、この内挿ベクトル情報を復
号結果として用いることにより、個々の対象信号に近い
復号結果を得ることができ、少ないコードブックの蓄積
量で個々の入力波形ベクトルを忠実に反映した誤差の少
ない高品質の符号化復号化を実現することができる。
【００２８】また、第２の発明によれば、内挿ベクトル
を復号結果として用いる代わりに、この内挿ベクトルを
符号化装置及び復号化装置の双方で同一の手順によって
求め、双方に設けられたコードブックを、求められた内
挿ベクトルで更新するようにしているので、コードブッ
クを個々の入力波形ベクトルに基づいて最適化すること
ができ、少ないコードブックの蓄積量で誤差の少ない高
品質の符号化復号化を実現することができる。
を復号結果として用いる代わりに、この内挿ベクトルを
符号化装置及び復号化装置の双方で同一の手順によって
求め、双方に設けられたコードブックを、求められた内
挿ベクトルで更新するようにしているので、コードブッ
クを個々の入力波形ベクトルに基づいて最適化すること
ができ、少ないコードブックの蓄積量で誤差の少ない高
品質の符号化復号化を実現することができる。
【図１】 この発明の一実施例に係るベクトル量子化に
よる符号化装置のブロック図である。
よる符号化装置のブロック図である。
【図２】 同ベクトル量子化による復号化装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】 同符号化装置及び復号化装置におけるコード
ブックの内容を説明するための図である。
ブックの内容を説明するための図である。
【図４】 同コードブックの更新前及び更新後のパター
ンベクトルの内容を模式的に示す図である。
ンベクトルの内容を模式的に示す図である。
１…Ａ／Ｄ変換器、２…長期予測部、３…符号化・多重
化部、４…フレーム分割部、５…ゆらぎ処理部、６…ベ
クトル量子化部、７…コードブック、８，２６…近距離
ベクトル選択監視部、９，１２，２７，３０…タイマ、
１０，２８…内挿ベクトル算出部、１１，２９…書換ベ
クトル決定部、１３，３１…コードブック書換部、２１
…逆符号化・逆多重化部、２２…長期予測合成部、２３
…逆量子化部、Ｄ／Ａ変換器。
化部、４…フレーム分割部、５…ゆらぎ処理部、６…ベ
クトル量子化部、７…コードブック、８，２６…近距離
ベクトル選択監視部、９，１２，２７，３０…タイマ、
１０，２８…内挿ベクトル算出部、１１，２９…書換ベ
クトル決定部、１３，３１…コードブック書換部、２１
…逆符号化・逆多重化部、２２…長期予測合成部、２３
…逆量子化部、Ｄ／Ａ変換器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03M 7/30
Claims (3)
- 【請求項１】 所定区間内の信号パターンを示すベクト
ル情報とそのベクトル情報を特定するインデックスとの
対応関係を所定数の信号パターンのそれぞれについて記
憶してなるコードブックを、符号化装置及び復号化装置
の双方に設けると共に、 符号化装置では、量子化すべき対象信号と前記コードブ
ックの各ベクトル情報とを比較して両者のベクトル間距
離が最も小さくなるベクトル情報を選択しそのインデッ
クスを出力し、 復号化装置では、前記符号化装置側で得られたインデッ
クスに対応するベクトル情報を前記コードブックを参照
して求めることにより前記対象信号を復号化するベクト
ル量子化による符号化復号化方式において、 前記復号化装置は、 一定期間内に前記コードブックから近接する複数のベク
トル情報が選択されたことを検出する近距離ベクトル選
択監視手段と、 この近距離ベクトル選択監視手段で近接する複数のベク
トル情報が検出されたとき、それらのベクトル情報をそ
の選択頻度に基づいて内挿して内挿ベクトル情報を生成
する内挿ベクトル算出手段とを備え、 この内挿ベクトル算出手段で生成された内挿ベクトル情
報を復号結果として出力するものであることを特徴とす
るベクトル量子化による符号化復号化方式。 - 【請求項２】 所定区間内の信号パターンを示すベクト
ル情報とそのベクトル情報を特定するインデックスとの
対応関係を所定数の信号パターンのそれぞれについて記
憶してなるコードブックを、符号化装置及び復号化装置
の双方に設けると共に、 符号化装置では、量子化すべき対象信号と前記コードブ
ックの各ベクトル情報とを比較して両者のベクトル間距
離が最も小さくなるベクトル情報を選択しそのインデッ
クスを出力し、 復号化装置では、前記符号化装置側で得られたインデッ
クスに対応するベクトル情報を前記コードブックを参照
して求めることにより前記対象信号を復号化するベクト
ル量子化による符号化復号化方式において、 前記符号化装置及び復号化装置の双方に、 一定期間内に前記コードブックから近接する複数のベク
トル情報が選択されたことを検出する近距離ベクトル選
択監視手段と、 この近距離ベクトル選択監視手段で近接する複数のベク
トル情報が検出されたとき、それらのベクトル情報をそ
の選択頻度に基づいて内挿し、新たなベクトル情報を生
成する内挿ベクトル算出手段と、 この内挿ベクトル算出手段で生成された新たなベクトル
情報と前記コードブック内の一つのベクトル情報とを書
き換えるコードブック書換手段とを備えたことを特徴と
するベクトル量子化による符号化復号化方式。 - 【請求項３】 前記コードブック内のベクトル情報に重
み付けをし、この重み付けに基づいて前記新たなベクト
ル情報と書き換えるべきベクトル情報を決定する書換ベ
クトル決定手段を更に備えたことを特徴とする請求項２
記載のベクトル量子化による符号化復号化方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20801094A JP3214249B2 (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | ベクトル量子化による符号化復号化方式 |
| US08/512,311 US5797118A (en) | 1994-08-09 | 1995-08-08 | Learning vector quantization and a temporary memory such that the codebook contents are renewed when a first speaker returns |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20801094A JP3214249B2 (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | ベクトル量子化による符号化復号化方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851367A JPH0851367A (ja) | 1996-02-20 |
| JP3214249B2 true JP3214249B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=16549181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20801094A Expired - Fee Related JP3214249B2 (ja) | 1994-08-09 | 1994-08-09 | ベクトル量子化による符号化復号化方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3214249B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3962950B2 (ja) | 2002-05-08 | 2007-08-22 | ソニー株式会社 | 情報処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラム |
-
1994
- 1994-08-09 JP JP20801094A patent/JP3214249B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0851367A (ja) | 1996-02-20 |
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