JP4616891B2 - 多重ベクトル量子化方法、装置、プログラム及びその記録媒体 - Google Patents

Description

この発明は、音声や画像等の信号系列を少ない情報量で符号化する多重ベクトル量子化方法、装置、プログラム及びその記録媒体に関する。

信号系列の情報圧縮を行って符号化する効果的な方法として、ベクトル量子化法が知られている。これは、符号化しようとする離散化された信号サンプル値をあらかじめ決めた複数個ずつまとめてそれぞれベクトルとし、各ベクトルをあらかじめ作成しておいたコードブックの中の代表出力ベクトルと照合し、最も歪が小さくなるような代表出力ベクトルの番号を量子化値とするものである。

特許文献１に、複数のコードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた代表出力ベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの歪を、複数の異なる代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについて計算して、最も小さい歪を与える代表出力ベクトルの組を、その入力ベクトルの量子化値とする多重ベクトル量子化方法が記載されている。

図１０を参照して特許文献１に記載された多重ベクトル量子化方法の詳細について説明をする。まず、次のように記号を定義する。

Ｘ，Ｙ：コードブック
ｕ：入力ベクトル
ｘ＿ｊ：コードブックＸ中の第ｊ番目の代表出力ベクトル
ｙ＿ｍ：コードブックＹ中の第ｍ番目の代表出力ベクトル
Ｋ：コードブックＸ，Ｙ中の代表出力ベクトルの次元数（要素の数）
Ｎ：各コードブックＸ，Ｙに記憶される代表出力ベクトルの数
ｘ（ｉ，ｊ）：コードブックＸの代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素
ｙ（ｉ，ｍ）：コードブックＹの代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素
ｕ（ｉ）：入力ベクトルｕの第ｉ番目の要素
コードブックＸはコードブックＸ記憶部１０２０に、コードブックＹはコードブックＹ記憶部１０３０にそれぞれ対応している。

距離計算部１０１０は、入力端子１００１から入力された入力ベクトルｕと、コードブックＸ記憶部１０２０及びコードブックＹ記憶部１０３０のそれぞれから１つずつ選ばれた代表出力ベクトルの組の平均ベクトルとの二乗距離に基づく距離尺度ｄ（ｊ，ｍ）を、すべての代表出力ベクトルについて下記式（１）により計算する。なお、下記式（１）は二乗距離を求める式を簡略化のために変形して構成したものであり、具体的には二乗距離を求める式から代表出力ベクトルの選択に無関係な入力ベクトルのみからなる項を削除し、更に整数倍したものである。

最小距離決定部１０５０は、上記式（１）で計算される距離尺度ｄ（ｊ，ｍ）を最小にする代表出力ベクトルの組を決定して、その決定した代表出力ベクトルの組のインデックス（ｊ，ｍ）を入力ベクトルについての量子化値として出力する。
なお、上記式（１）の第２項を

とおいた時、Ｆ（ｊ，ｍ）については入力ベクトルとは無関係に計算できる。そこで、
複数の異なる二乗項Ｆ（ｊ，ｍ）について予め計算して二乗項テーブル記憶部１０６０に記憶しておき、距離計算部１０１０は、下記式（３）の右辺第一項を計算し、その計算値と二乗項テーブル記憶部１０６０を参照して求めたＦ（ｊ，ｍ）とを加算することにより距離尺度ｄ（ｊ，ｍ）を求めるようにも構成することができる。このように構成することで、同じ二乗項Ｆ（ｊ，ｍ）を何度も計算する必要が無くなり、演算量の削減を図ることができる。

一方、特許文献２には、演算量を削減するために、まず各コードブック記憶部からもっともらしい複数の代表出力ベクトルをそれぞれ予備選択することにより代表出力ベクトルの候補を絞り込み、次に絞り込んだ複数の代表出力ベクトルの中で最も有効な代表出力ベクトル組み合わせを本選択する多重ベクトル量子化方法が記載されている。
特開平１−２０５６３８号公報 特開平１１−１９１７３９号公報

特許文献２に記載されたベクトル量子化方法においては、特許文献１に記載された演算量の削減方法を適用することで更に演算量が削減されることが期待できるが、特許文献２においては具体的な計算方法が明らかにされておらず、従って、いかに特許文献１の削減方法を適用すればよいかについても明らかにされていない。
この発明は、予備選択と本選択を行う方法の演算量をさらに削減する多重ベクトル量子化方法、装置、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。

請求項１に記載された多重ベクトル量子化方法は、
第一コードブックＸにＤ次元の代表出力ベクトルｘ＿ｊ（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１（Ｎｘは任意の自然数））が、第二コードブックＹにＤ次元の代表出力ベクトルｙ＿ｍ（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１（Ｎｙは任意の自然数））が、それぞれ登録され、第一コードブックＸに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素がｘ（ｉ，ｊ）、第二コードブックＹに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素がｙ（ｉ，ｍ）であり、入力信号Ｉのサンプルの数がＤ _Ｌ 、そこから切り出す入力ベクトルｕの数がｓ（ただしｓは、１≦ｓ＜Ｄ _Ｌ かつ（Ｄ _Ｌ ｍｏｄ ｓ）＝０を満たす整数）、入力ベクトルｕがＤ次元（Ｄ＝Ｄ _Ｌ ／ｓ）であり、
パワーテーブルには、上記各コードブックに登録された各代表出力ベクトルｘ＿ｊ及びｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和

及び

が予め登録され、
入力信号Ｉのｎ番目のサンプルＩ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｄ _Ｌ −１）に対する重みがｗ（ｎ）であるとして、所定の０以上の重み値Ｗ _ｉ （ｉ＝０、１、・・・、Ｄ−１）を割り当てるｎの範囲を、
Ｄ _Ｌ −ｓ（ｉ＋１）≦ｎ＜Ｄ _Ｌ −ｓ・ｉ
により決定し、重み付き入力信号Ｉ _ｗ （ｎ）を、
Ｉ _ｗ （ｎ）＝Ｉ（ｎ）・ｗ（ｎ）
により求め、重み付き入力信号のパワー平均値Ｇ及び正規化入力信号Ｉ _w,norm （ｎ）を、

により求め、ｐ（０≦ｐ＜ｓ）番目の入力ベクトルｕ _ｐ を、
ｕ _ｐ （ｉ）＝Ｉ _w,norm （（Ｄ _Ｌ −１）−ｐ−ｓ・ｉ）
によってＤ個の要素を正規化入力信号からｓサンプルごとに間引くことにより生成する入力ベクトル生成ステップと、
上記パワーテーブルに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）を参照して、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）を、

により計算し、上記パワーテーブルに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）を参照して、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）を、

により計算する第一距離尺度計算ステップと、
各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル（以下、候補代表出力ベクトルとする。）をそれぞれ決定する候補ベクトル決定ステップと、
各上記コードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての、当該各候補代表出力ベクトルの第一距離尺度と当該各候補代表出力ベクトル間の重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義される第二距離尺度を、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算ステップと、
上記第二距離尺度計算ステップで計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定ステップと
を実行する。
請求項２に記載された多重ベクトル量子化方法は、
複数のコードブックに、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
クロステーブルには、異なる２つのコードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録され、
複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成する入力ベクトル生成ステップと、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度をそれぞれ計算する第一距離尺度計算ステップと、
各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル（以下、候補代表出力ベクトルとする。）をそれぞれ決定する候補ベクトル決定ステップと、
各上記コードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値について上記クロステーブルを参照することにより、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算ステップと、
上記第二距離尺度計算ステップで計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定ステップと、
を実行する。

距離尺度（第一距離尺度、第二距離尺度）の定義式の中の入力ベクトルとは無関係に定まる式の値を予め計算しておき、距離尺度を計算する際に、その予め計算した式の値を参照することにより、その式の値を何度も計算せずに求めることができる。これにより、演算量をさらに削減し、演算を高速化することができる。

［第一実施例］
図１〜３を参照して本発明の第一実施例による多重ベクトル量子化装置１０３について説明する。図１は、多重ベクトル量子化装置１０３の機能構成を例示する図である。図２は、多重ベクトル量子化装置１０３の構成要素である入力ベクトル生成部９の機能構成を例示する図である。図３は、多重ベクトル量子化装置１０３の処理例を示すフローチャートである。

まず、次のように記号を定義する。
Ｘ、Ｙ：コードブック
ｕ：入力ベクトル
ｘ＿ｊ：コードブックＸ中の第ｊ番目の代表出力ベクトル
ｙ＿ｍ：コードブックＹ中のベクトル番号ｍの代表出力ベクトル
Ｄ：コードブックＸ，Ｙ中の代表出力ベクトルの次元数（要素の数）
Ｎｘ：コードブックＸに記憶される代表出力ベクトルの数
Ｎｙ：コードブックＸに記憶される代表出力ベクトルの数
ｘ（ｉ，ｊ）：コードブックＸの代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素
ｙ（ｉ，ｍ）：コードブックＹの代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素
ｕ（ｉ）：入力ベクトルｕの第ｉ番目の要素
この例では、コードブックは、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体及び半導体メモリ等の任意の記憶手段であるコードブック記憶部により構成される。すなわち、各コードブックは、各コードブック記憶部にそれぞれ対応している。したがって、コードブックをコードブック記憶部とも呼ぶ。この例では、コードブックＸはコードブックＸ記憶部３１、コードブックＹはコードブックＹ記憶部３２に対応する。なお、コードブック記憶部に格納されているのが代表出力ベクトルであり、この代表出力ベクトルの集合をコードブックと考えてもよい。

コードブックＸ記憶部３１には、Ｎｘ個のＤ次元代表出力ベクトルｘ＿ｊ（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１）が記憶されている。Ｎｘは、任意の予め定められた自然数である。
同様に、コードブックＹ記憶部３２には、Ｎｙ個のＤ次元代表出力ベクトルｙ＿ｍ（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１）が記憶されている。Ｎｙは、任意の予め定められた自然数である。

本発明における多重ベクトル量子化装置への入力サンプルは任意のサンプルであり、例えば時間領域のサンプルや周波数領域の係数を用いることができる。具体的には、周波数領域の係数である場合、要素番号ｉが大きいほどｕ（ｉ）を大きな周波数領域のサンプルに対応させる。そして、時間領域のサンプルや周波数領域の係数を用いる場合、もし領域の範囲によってサンプルや係数に強弱をつけることができれば、量子化雑音耐性の向上などの効果を期待できる。そこで本発明では、入力サンプルに対して重み付けをして量子化処理を行うことが可能な多重ベクトル量子化装置の構成を明らかにする。

＜ステップＳ１＞
例えば周波数領域の入力信号の場合、ある周波数範囲（複数サンプル）ごとに重み付けを行った上で、単純にサンプル番号の若い方から一定数ずつ順次サンプルを切り出すことにより第一距離尺度計算部への入力ベクトルを構成することによっても、ある程度は雑音耐性の向上を図ることができる。しかし、このように信号サンプル番号の若い方から一定数ずつ順次サンプルを切り出して入力ベクトルを構成すると、重み付けの大きい周波数領域からのサンプルで構成された入力ベクトルに情報量が過度に集中し、距離尺度計算等の際に歪みが生じて量子化効率が悪くなる場合がある。そこで、本発明においては第一距離尺度計算部の前段に、以下に説明する入力ベクトル生成部９を配置し、そこで事前に、情報量が平準化された重み付きの入力ベクトルを生成して、これを第一距離尺度計算部以降の量子化処理（ステップＳ２以降の処理）に用いることで、処理における歪みの発生を抑制し、効率的な重み付き量子化処理を実現する。

入力ベクトル生成部９は、重み付け手段９１とゲイン正規化手段９２とインターリーブ手段９３とを備える。
重み付け手段９１は、入力端子１から入力された入力信号Ｉのサンプル数がＤ_Ｌ個のとき、ｎ（＝０、１、・・・、Ｄ_Ｌ−１）番目のサンプルの重み付き入力信号Ｉ_ｗ（ｎ）を、Ｉ_ｗ（ｎ）＝Ｉ（ｎ）・ｗ（ｎ）により求めて出力する（ステップＳ１１）。ここで、Ｉ（ｎ）は入力信号Ｉのｎ番目のサンプルの値であり、ｗ（ｎ）はｎ番目のサンプルに対する重みである。なお、重みｗ（ｎ）には、入力信号Ｉから切り出される入力ベクトルｕの個数がｓ個（ただしｓは、１≦ｓ＜Ｄ_Ｌかつ（Ｄ_Ｌ ｍｏｄ ｓ）＝０を満たす整数）、入力ベクトルｕの次元数がＤ（＝Ｄ_Ｌ／ｓ）次元のとき、
ｉ・ｓ≦ｎ＜（ｉ＋１）・ｓ ・・・（４）
の関係を満たすｓ個のサンプルごとに、同じ値Ｗ_ｉ（＞０、ｉ＝０、１、・・・、Ｄ−１）が割り当てられる。例えば、Ｄ_Ｌ＝３６、ｓ＝６、Ｄ＝６の場合、次のように割り当てられる。

Ｗ_ｉの具体的な値としては、例えばＷ_０＝１、Ｗ_１＝１、Ｗ_２＝４／３、Ｗ_３＝５／３、Ｗ_４＝２、Ｗ_５＝１とすると効果的である。

ゲイン正規化手段９２は、重み付き入力信号Ｉ_ｗ（ｎ）のパワー平均値Ｇ及び正規化入力信号Ｉ_w,norm（ｎ）を、下記式（６）（７）により求めて出力する(ステップＳ１２）。なお、パワー平均値Ｇは復号側に向けて出力し、復号処理に用いる。

また、（７）式において、変数の取りうる範囲を調整したい場合には、右辺に定数Ｇ_０（例えばＧ_０＝１０２４など）を乗じたものを正規化入力信号Ｉ_w,norm（ｎ）としてもよい。

インターリーブ手段９３は、ｐ（０≦ｐ＜ｓ）番目の入力ベクトルｕ_ｐを、
ｕ_ｐ（ｉ）＝Ｉ_w,norm（ｓ・ｉ＋ｐ） ・・・（８）
の関係式によって、正規化入力信号Ｉ_w,normからＤ個の要素をｓサンプルごとに順次間引くことにより生成する（ステップＳ１３）。このように間引くことにより、ｓ個のいずれの入力ベクトルｕ_ｐもＷ_０〜Ｗ_Ｄ−１の別々の重み付けがされたＤ個の要素により構成されることとなり、信号の正規化ともあいまって、ベクトルごとの情報量の平準化を図ることができる。

なお、上記式（４）においてｎの範囲を、
Ｄ_Ｌ−ｓ（ｉ＋１）≦ｎ＜Ｄ_Ｌ−ｓ・ｉ ・・・（９）
とし、Ｗ_ｉの値の割り当てを、

のようにｉの値とｎの値との相関関係を反転させて、入力ベクトルｕ_ｐを、
ｕ_ｐ（ｉ）＝Ｉ_w,norm（（Ｄ_Ｌ−１）−ｐ−ｓ・ｉ） ・・・（１１）
の関係式によって間引くようにしても構わない。

＜ステップＳ２＞
第一距離尺度計算部２の距離計算部２３１は、コードブックＸ記憶部３１に記憶されたＮｘ個の各代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）を計算する（ステップＳ２１）。あるベクトルについての第一距離尺度とは、そのベクトルと入力ベクトルｕ_ｐとの距離を表す第一の指標である。例えば、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）は、そのベクトルと入力ベクトルｕ_ｐとの二乗距離を求める式を変形して、下記式（１２）のように、その代表出力ベクトルｘ＿ｊと入力ベクトルとの内積と、その代表出力ベクトルの要素の重みと、その代表出力ベクトルの要素の二乗和とを用いて定義することができる。

そして、計算されたＮｘ個の第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）は、候補代表出力ベクトル決定部４の小コードブックインデックス作成部４１に送られる。

同様に、第一距離尺度計算部２の距離計算部２４１は、コードブックＹ記憶部３２に記憶されたＮｙ個の各代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）を計算する（ステップＳ２２）。例えば、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）は、下記式（１３）のように定義することができる。

そして、計算されたＮｙ個の第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）は、候補代表出力ベクトル決定部４の小コードブックインデックス作成部４２に送られる。

＜ステップＳ３＞
候補代表出力ベクトル決定部４の小コードブックインデックス作成部４１は、コードブックＸ記憶部３１から、距離計算部２１が計算した第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）を用いて、予め定められた数Ｎｐｘ個の代表出力ベクトルを選択する（ステップＳ３１）。選択された代表出力ベクトルを、候補代表出力ベクトルと呼ぶ。

候補代表出力ベクトルについての情報は、小コードブックインデックスリストＸｓ＝（ｘｓ＿０，ｘｓ＿１，…，ｘｓ＿Ｎｐｘ−１）として、第二距離尺度計算部５と最小距離決定部７に送られる。ここで、ｘｓ＿ｕ（ｕ＝０，・・・，Ｎｐｘ−１）は、候補代表出力ベクトルを表すインデックスである。また、各候補代表出力ベクトルについての第一距離尺度のリストＤｘｓ＝（Ｄｘｓ＿０，Ｄｘｓ＿１，…，Ｄｘｓ＿Ｎｐｘ−１）も、第二距離尺度計算部５に送られる。ここで、Ｄｘｓ＿ｕ（ｕ＝０，…，Ｎｐｘ−１）は、インデックスｘｓ＿ｕで表される候補代表出力ベクトルについての第一距離尺度である。
候補代表ベクトルを選択する具体的な方法について説明をする。ここでは、２つの方法を例示するが、これら以外の方法によって候補代表ベクトルを選択してもよい。

＊第一の方法＊
小コードブックインデックス作成部４１は、Ｎｘ個の代表出力ベクトルｘ＿ｊを、第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）が小さい順に並び替えて、第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）が小さい方から順にＮｐｘ個の代表出力ベクトルを候補代表出力ベクトルとして選択する。具体的には、図４に示す処理を行う。ＭＡＸＶＡＬは、ｌｅ＋２０（＝１０＾２０）のように十分大きな数である。

＊第二の方法＊
図５を参照して、候補代表ベクトルを選択するための第二の方法について説明をする。小コードブックインデックス作成部４１は、Ｎｘ個の代表出力ベクトルｘ＿ｊを、Ｎｘ／Ｎｐｘ個ずつまとめてＮｐｘ個のグループを生成する。そして、各グループごとに第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）が最も小さい代表出力ベクトルｘ＿ｊを選択することにより、Ｎｐｘ個の代表出力ベクトルを候補代表出力ベクトルとして選択する。具体的には、図６に例示する処理を行う。

この第二の方法により候補代表出力ベクトルを選択する場合には、Ｎｓｕｂ＝Ｎｘ／Ｎｐｘが整数になるように、換言すればＮｘがＮｐｘで割り切れるように、ＮｘとＮｐｘを予め設定しておく。
なお、この例では、すべてのグループがＮｐｘ個の代表出力ベクトルから構成されているが、各グループに含まれる代表出力ベクトルの数がグループごとに異なっていてもよい。

候補代表出力ベクトル決定部４の小コードブックインデックス作成部４２は、コードブックＹ記憶部３２から、距離計算部２２が計算した第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）を用いて、予め定められた数Ｎｐｙ個の代表出力ベクトルを選択する（ステップＳ３２）。代表出力ベクトルの選択の方法は、上記説明した小コードブックインデックス作成部４１の選択の方法と同様であるため説明を省略する。

選択された代表出力ベクトルである候補代表出力ベクトルについての情報は、第二距離尺度計算部５に送られる。具体的には、小コードブックインデックスリストＹｓ＝（ｙｓ＿０，ｙｓ＿１，…，ｙｓ＿Ｎｐｙ−１）が第二距離尺度計算部５と最小距離決定部７に送られる。ここで、ｙｓ＿ｖ（ｖ＝０，…，Ｎｐｙ−１）は、候補代表出力ベクトルを表すインデックスである。また、各候補代表出力ベクトルについての第一距離尺度のリストＤｙｓ＝（Ｄｙｓ＿０，Ｄｙｓ＿１，…，Ｄｙｓ＿Ｎｐｙ−１）が、第二距離尺度計算部５に送られる。ここで、Ｄｙｓ＿ｖ（ｖ＝０，…，Ｎｐｙ−１）は、インデックスｙｓ＿ｖで表される候補代表出力ベクトルについての第一距離尺度である。

＜ステップＳ４＞
クロステーブル記憶部６１には、異なる２つのコードブック記憶部からそれぞれ１つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表ベクトルのペアについてそれぞれ予め計算されて記憶されている。クロステーブル記憶部に記憶された代表出力ベクトルのペアについてのクロス項の値の集合をクロステーブルと呼ぶ。クロステーブルはクロステーブル記憶部に対応している。この例では、コードブックＸ記憶部３１に記憶された各代表出力ベクトルｘ＿ｊと，コードブックＹ記憶部３２に記憶された各代表出力ベクトルｙ＿ｍとのすべてのペアについて、下記式（１４）により定義されるクロス項の値が予め計算されて記憶されている。

第二距離尺度計算部５１１は、各コードブック記憶部（この例では、コードブックＸ記憶部３１，コードブックＹ記憶部３２）からそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する。計算された第二距離尺度は、最小距離決定部７に送られる。ここで、あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標である。例えば、代表出力ベクトルｘ＿ｊと代表出力ベクトルｙ＿ｍとから構成されるベクトルの組についての第二距離尺度ｄ（ｊ，ｍ）は下記式（１５）のように、上記式（１２）（１３）に示したそのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、上記式（１４）に示したそのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項と、を用いて定義することができる。

したがって、第二距離尺度計算部５１１は、小コードブックインデックスリストＸｓ中の各ｘｓ＿ｕと小コードブックインデックスリストＹｓ中の各ｙｓ＿ｖとのすべてのペアについて、下記式（１６）に基づいて第二距離尺度ｄ（ｕ，ｖ）をそれぞれ計算する（ステップＳ４２）。

その際、第二距離尺度計算部５１１のクロス項参照手段５１１ａが、クロス項ｃｒｏｓｓ（ｘｓ＿ｕ，ｙｓ＿ｖ）の値を、クロステーブル記憶部６１に記憶された対応する代表出力ベクトルのペア（ｘｓ＿ｕ，ｙｓ＿ｖ）のクロス項の値を参照して求める（ステップＳ４１）。この例では、加算のみで第二距離尺度ｄ（ｕ，ｖ）を計算することができ、計算効率が良い。
なお、上記式（１５）（１６）においてクロス項を２倍にして加算しているが、上記式（１４）で右辺を予め２倍しておき、上記式（１５）（１６）では２倍せずに加算するように構成しても構わない。

＜ステップＳ５＞
最小距離決定部７は、距離計算部が計算した第二距離尺度ｄ（ｕ，ｖ）を最小にする候補代表出力ベクトルの組（ｘｓ＿ｕ，ｙｓ＿ｖ）を選択して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を表すインデックスを出力する。具体的には、図７に例示する処理を行う。

このように、クロステーブル記憶部６１にクロス項の値を予め計算して記憶しておけば、クロステーブル記憶部６１を参照するだけでクロス項の値を求めることができる。このため、クロス項の値を再度計算する必要がなく演算量を少なくすることができるため、高速に演算を行うことが可能となる。

＜復号化処理について＞
本発明の各実施例においては、入力信号に重み付け手段９１で重み付けを行い、続いてゲイン正規化手段９２で正規化を行い、更にインターリーブ手段９３で等間隔でサンプルを間引くことにより入力ベクトルを生成し、そのように生成した入力ベクトルに対しベクトル量子化処理を行っている。このため、復号側では出力信号を得るために、その逆の処理をする必要がある。具体的には、以下のような処理を行う。

(1)ベクトル逆量子化処理を行って入力ベクトルを復元する。
(2)逆インターリーブ手段で、復元したベクトルに逆インターリーブ処理を行って正規化出力信号を生成する。
(3)ゲイン逆正規化手段で、ゲイン正規化手段９２から出力されたパワー平均値Ｇを正規化出力信号に乗ずることにより、重み付き出力信号を生成する。
(4)逆重み付け部で、重み付き出力信号Ｏ_ｗ（ｎ）を重みｗ（ｎ）で割ることにより出力信号Ｏ（ｎ）を得る。

［第二実施例］
図８を参照して、第二実施例による多重ベクトル量子化装置１０４について説明をする。図８は、多重ベクトル量子化装置１０４の機能構成を例示する図である。
第二実施例による多重ベクトル量子化装置１０４は、第一距離尺度計算部２が第一距離尺度を計算する際に、第一距離尺度の定義式の中の入力ベクトルｕ_ｐに関係なく計算することができる部分である二乗和（パワー項ともいう。）をパワーテーブル記憶部８１１，８２１を参照して求める点で、第一実施例による多重ベクトル量子化装置１０３とは異なる。以下では、第一実施例と異なる部分である距離計算部２５１，２６１、パワーテーブル記憶部８１１，８２１を中心に説明する。他の点については、第一実施例による多重ベクトル量子化装置と同様であるため説明を省略する。

パワーテーブル記憶部８１１には、コードブックＸ記憶部３１に記憶された各代表出力ベクトルｘ＿ｊの要素の重み付き二乗和がそれぞれ予め計算されて記憶されている。具体的には、下記式（１７）により定義される重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）（ｊ＝０，１，…，Ｎｘ−１）がそれぞれ計算されて記憶される。ここでは、パワーテーブル記憶部に記憶された代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和の集合をパワーテーブルと呼ぶ。パワーテーブルはパワーテーブル記憶部に対応している。

同様に、パワーテーブル記憶部８２１には、コードブックＹ記憶部３２に記憶された各代表出力ベクトルｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和がそれぞれ予め計算されて記憶されている。具体的には、下記式（１８）により定義される重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）（ｍ＝０，１，…，Ｎｙ−１）がそれぞれ計算されて記憶される。

第一距離尺度計算部２の距離計算部２５１は、コードブックＸ記憶部３１に記憶された各代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）を、下記式（１９）により計算する。その際、距離計算部２５１の二乗和参照手段２５１ａが、パワーテーブル記憶部８１１を参照して重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）の値を求める。距離計算部２５１は、計算して求まったΣ_ｉ＝０ ^Ｄ−１（−４ｕ（ｉ）・ｘ（ｉ，ｊ））と、二乗和参照手段２５１ａが参照して求めた重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）とを加算することにより、第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）を計算する。

同様に、第一距離尺度計算部２の距離計算部２６１は、コードブックＹ記憶部３２に記憶された各代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）を、下記式（２０）により計算する。その際、距離計算部２６１の二乗和参照手段２６１ａが、パワーテーブル記憶部８２１を参照して重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）の値を求める。距離計算部２６１は、計算して求まったΣ_ｉ＝０ ^Ｄ−１（−４ｕ（ｉ）・ｙ（ｉ，ｍ））と、二乗和参照手段２６１ａが参照して求めた重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）とを加算することにより、第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）を計算する。

このように、第一距離尺度の定義式の中の入力ベクトルｕ_ｐとは無関係に、代表出力ベクトルのみから計算することができる部分の値を予め計算してパワーテーブル記憶部８１１，８２１に記憶しておくことで、パワーテーブル記憶部８１１，８２１を参照するだけでその部分の値を求めることができる。このため、重み付き二乗和を再度計算する必要がなくなり、演算量をさらに削減することができる。

なお、パワーテーブル記憶部８１１，８２１は分かれていなくてもよい。すなわち、重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）と重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）とを図示していない同じパワーテーブル記憶部に記憶しておき、各二乗和参照手段２５１ａ，２６１ａが、この同じパワーテーブル記憶部を参照して重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ），ｐｏｗｙ（ｍ）を求めてもよい。

［第三実施例］
第一、第二実施例では、クロステーブル記憶部が設けられ、第二距離尺度計算部はクロステーブル記憶部を参照してクロス項の値を求めることにより第二距離尺度を計算していた。しかし、クロステーブル記憶部が設けられていなくても、パワーテーブル記憶部が設けられていれば、演算量を削減するという本発明の効果を得ることができる。そこで、第三実施例による多重ベクトル量子化装置１０５は、クロステーブル記憶部を設けない代わりにパワーテーブル記憶部を設ける構成としたものであり、第二実施例の多重ベクトル量子化装置１０４からクロステーブル記憶部６１を削除した構成にあたる。従って、構成が共通する部分については同じ符号を付けて説明を省略する。

図９を参照して第三実施例による多重ベクトル量子化装置１０５について説明をする。図９は、多重ベクトル量子化装置１０５の機能構成を例示する図である。
多重ベクトル量子化装置１０５は、クロステーブル記憶部を有しない。したがって、第二距離尺度計算部５２１は、クロス項の値を上記式（１４）を用いて自ら計算して求めることにより第二距離尺度を計算する。

一方、パワーテーブル記憶部８１１，８２１には、各コードブック記憶部（コードブックＸ記憶部３１，コードブック記憶部３２）に記憶された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和の値がそれぞれ予め計算されて、記憶されている。そして、第一距離尺度計算部２の距離計算部２５１、２６１は、第二実施例と同様に、パワーテーブル記憶部８１１，８２１を参照して候補代表ベクトルの要素の重み付き二乗和を求めることにより、第一距離尺度を計算する。つまり、距離計算部２５１、２６１は、代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和を再度計算する必要はない。そのため、第三実施例の多重ベクトル量子化装置１０５も演算量を削減することができ、高速に演算を行うことができるという有利な効果を奏する。

［変形例等］
上記各実施例は何れも２つのコードブックを用いて多重ベクトル量子化を行っているが、２つのコードブックではなく３つ以上のコードブックに基づいて多重ベクトル量子化をしても良い。
第一実施例において、３つのコードブックに基づいて多重ベクトル量子化をする場合を例に挙げて説明をする。ｚ（ｉ，ｔ）を図示していないコードブックＺ記憶部の第ｔ番目のベクトルｚ＿ｔの第ｉ番目の要素として、代表出力ベクトルのペア（ｘ＿ｊ，ｙ＿ｍ）についてのクロス項ｃｒｏｓｓ（ｊ，ｍ）、代表出力ベクトルのペア（ｙ＿ｍ，ｚ＿ｔ）についてのクロス項ｃｒｏｓｓ_１（ｍ，ｔ）及び代表出力ベクトルのペア（ｚ＿ｔ，ｘ＿ｊ）についてのクロス項ｃｒｏｓｓ_２（ｔ，ｊ）を、それぞれ

とする。また、ｄ＿ｐｒｅｚ（ｔ）を代表出力ベクトルｚ＿ｔについての第一距離尺度とすると、代表出力ベクトルｘ＿ｊ、代表出力ベクトルｙ＿ｍ及び代表出力ベクトルｚ＿ｔから構成されるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度ｄ（ｊ，ｍ，ｔ）は例えば下記式（１６）のように定義される。

ここで、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）及び代表出力ベクトルｚ＿ｔについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｚ（ｔ）は、例えば次のように定義される。

この場合、各クロス項ｃｒｏｓｓ（ｊ，ｍ）（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１、ｍ＝０，…，Ｎｙ−１），ｃｒｏｓｓ_１（ｍ，ｔ）（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１、ｔ＝０，…，Ｎｚ−１），ｃｒｏｓｓ_２（ｔ，ｊ）（ｔ＝０，…，Ｎｚ−１、ｊ＝０，…，Ｎｘ−１）の値がそれぞれ予め計算されて、クロステーブル記憶部６に記憶されている。
すなわち、異なる２つのコードブック記憶部からそれぞれ１つずつ選択した代表出力ベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項ｃｒｏｓｓ（ｊ，ｍ），ｃｒｏｓｓ_１（ｍ，ｔ），ｃｒｏｓｓ_２（ｔ，ｊ）の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め計算されて、記憶されている。

第二距離尺度計算部５のクロス項参照手段５ａは、クロステーブル記憶部６を参照して、クロス項ｃｒｏｓｓ（ｊ，ｍ），ｃｒｏｓｓ_１（ｍ，ｔ），ｃｒｏｓｓ_２（ｔ，ｊ）の値を求める。そして、この求めたクロス項の値を用いて、各コードブック記憶部からそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組（ｘｓ＿ｕ，ｙｓ＿ｖ，ｚｓ＿ｒ）の平均ベクトルについての第二距離尺度ｄ（ｘｓ＿ｕ，ｙｓ＿ｖ，ｚｓ＿ｒ）を計算する。ｚｓ＿ｒは、コードブックＺ記憶部から選択された候補代表出力ベクトルである。

このように、第一実施例におけるコードブックの数（コードブック記憶部の数）を３以上にすることができる。他の実施例についても同様である。
上述の各実施例の多重ベクトル量子化装置の構成をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよいが、具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ
−Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magneto-Optical disc）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ−ＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

また、上述した実施形態とは別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接このプログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、本装置を構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
また、上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

第一実施例による多重ベクトル量子化装置１０３の機能構成を例示する図。 入力ベクトル生成部９の機能構成を例示する図。 第一実施例による多重ベクトル量子化装置１０３の処理の流れを例示するフローチャート。 小コードブックインデックス作成部４１の第一の処理の流れを例示するフローチャート。 候補選択ベクトルの選択の第２の方法を例示した概念図。 小コードブックインデックス作成部４１の第二の処理の流れを例示するフローチャート。 最小距離決定部７の処理の流れを例示するフローチャート。 第二実施例による多重ベクトル量子化装置１０４の機能構成を例示する図。 第三実施例による多重ベクトル量子化装置１０５の機能構成を例示する図。 背景技術による多重ベクトル量子化装置の機能構成を例示する図。

Claims (12)

1. 第一コードブックＸにＤ次元の代表出力ベクトルｘ＿ｊ（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１（Ｎｘは任意の自然数））が、第二コードブックＹにＤ次元の代表出力ベクトルｙ＿ｍ（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１（Ｎｙは任意の自然数））が、それぞれ登録され、
   第一コードブックＸに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素がｘ（ｉ，ｊ）、第二コードブックＹに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素がｙ（ｉ，ｍ）であり、
   入力信号Ｉのサンプルの数がＤ _Ｌ 、そこから切り出す入力ベクトルｕの数がｓ（ただしｓは、１≦ｓ＜Ｄ _Ｌ かつ（Ｄ _Ｌ ｍｏｄ ｓ）＝０を満たす整数）、入力ベクトルｕがＤ次元（Ｄ＝Ｄ _Ｌ ／ｓ）であるとき、
   パワーテーブルには、上記各コードブックに登録された各代表出力ベクトルｘ＿ｊ及びｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和
   

   

   
   及び
   

   

   
   が予め登録され、
   入力信号Ｉのｎ番目のサンプルＩ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｄ _Ｌ −１）に対する重みがｗ（ｎ）であるとして、所定の０以上の重み値Ｗ _ｉ （ｉ＝０、１、・・・、Ｄ−１）を割り当てるｎの範囲を、
   Ｄ _Ｌ −ｓ（ｉ＋１）≦ｎ＜Ｄ _Ｌ −ｓ・ｉ
   により決定し、重み付き入力信号Ｉ _ｗ （ｎ）を、
   Ｉ _ｗ （ｎ）＝Ｉ（ｎ）・ｗ（ｎ）
   により求め、重み付き入力信号のパワー平均値Ｇ及び正規化入力信号Ｉ _w,norm （ｎ）を、
   

   

   
   

   

   
   により求め、ｐ（０≦ｐ＜ｓ）番目の入力ベクトルｕ _ｐ を、
   ｕ _ｐ （ｉ）＝Ｉ _w,norm （（Ｄ _Ｌ −１）−ｐ−ｓ・ｉ）
   によってＤ個の要素を正規化入力信号からｓサンプルごとに間引くことにより生成する入力ベクトル生成ステップと、
   上記パワーテーブルに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）を参照して、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）を、
   

   

   
   により計算し、上記パワーテーブルに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）を参照して、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）を、
   

   

   
   により計算する第一距離尺度計算ステップと、
   各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル（以下、候補代表出力ベクトルとする。）をそれぞれ決定する候補ベクトル決定ステップと、
   各上記コードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての、当該各候補代表出力ベクトルの第一距離尺度と当該各候補代表出力ベクトル間の重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義される第二距離尺度を、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算ステップと、
   上記第二距離尺度計算ステップで計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定ステップと、
   を実行する多重ベクトル量子化方法。
2. 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
   あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
   あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
   クロステーブルには、異なる２つのコードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録され、
   複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成する入力ベクトル生成ステップと、
   各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度をそれぞれ計算する第一距離尺度計算ステップと、
   各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル（以下、候補代表出力ベクトルとする。）をそれぞれ決定する候補ベクトル決定ステップと、
   各上記コードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値について上記クロステーブルを参照することにより、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算ステップと、
   上記第二距離尺度計算ステップで計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定ステップと、
   を実行する多重ベクトル量子化方法。
3. 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
   あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
   あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
   パワーテーブルには、各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和がそれぞれ予め登録され、
   クロステーブルには、異なる２つのコードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録され、
   複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成する入力ベクトル生成ステップと、
   各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和について上記パワーテーブルを参照することにより、それぞれ計算する第一距離尺度計算ステップと、
   各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル（以下、候補代表出力ベクトルとする。）をそれぞれ決定する候補ベクトル決定ステップと、
   各上記コードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値について上記クロステーブルを参照することにより、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算ステップと、
   上記第二距離尺度計算ステップで計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定ステップと、
   を実行する多重ベクトル量子化方法。
4. 請求項３に記載の多重ベクトル量子化方法において、
   上記複数のコードブックとして第一コードブックＸと第二コードブックＹが設けられ、第一コードブックＸにはＤ次元の代表出力ベクトルｘ＿ｊ（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１（Ｎｘは任意の自然数））が、第二コードブックＹにはＤ次元の代表出力ベクトルｙ＿ｍ（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１（Ｎｙは任意の自然数））がそれぞれ登録され、
   第一コードブックＸに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素をｘ（ｉ，ｊ）とし、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度をｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）とし、
   第二コードブックＹに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素をｙ（ｉ，ｍ）とし、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度をｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）とし、
   入力信号Ｉのサンプルの数がＤ_Ｌ、そこから切り出す入力ベクトルｕの数がｓ（ただしｓは、１≦ｓ＜Ｄ_Ｌかつ（Ｄ_Ｌ ｍｏｄ ｓ）＝０を満たす整数）、入力ベクトルｕがＤ次元（Ｄ＝Ｄ_Ｌ／ｓ）であって、
   入力信号Ｉのｎ番目のサンプルＩ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｄ_Ｌ−１）に対する重みｗ（ｎ）として、所定の０以上の値Ｗ_ｉ（ｉ＝０、１、・・・、Ｄ−１）を割り当てるｎの範囲を、
   Ｄ_Ｌ−ｓ（ｉ＋１）≦ｎ＜Ｄ_Ｌ−ｓ・ｉ
   により決定し、
   重み付き入力信号Ｉ_ｗ（ｎ）を、
   Ｉ_ｗ（ｎ）＝Ｉ（ｎ）・ｗ（ｎ）
   により求め、
   重み付き入力信号のパワー平均値Ｇ及び正規化入力信号Ｉ_w,norm（ｎ）を、
   

   

   
   

   

   
   により求め、
   ｐ（０≦ｐ＜ｓ）番目の入力ベクトルｕ_ｐを、
   ｕ_ｐ（ｉ）＝Ｉ_w,norm（（Ｄ_Ｌ−１）−ｐ−ｓ・ｉ）
   によってＤ個の要素を正規化入力信号からｓサンプルごとに間引くことにより生成し、
   代表出力ベクトルｘ＿ｊの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）は
   

   

   
   により求め、
   代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）は、
   

   

   
   により求め、
   代表出力ベクトルｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）は
   

   

   
   により求め、
   代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）は、
   

   

   
   により求める
   ことを特徴とする多重ベクトル量子化方法。
5. 請求項２又は３に記載の多重ベクトル量子化方法において、
   上記複数のコードブックとして第一コードブックＸと第二コードブックＹが設けられ、第一コードブックＸにはＤ次元の代表出力ベクトルｘ＿ｊ（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１（Ｎｘは任意の自然数））が、第二コードブックＹにはＤ次元の代表出力ベクトルｙ＿ｍ（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１（Ｎｙは任意の自然数））がそれぞれ登録され、
   第一コードブックＸに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素をｘ（ｉ，ｊ）とし、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度をｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）とし、
   第二コードブックＹに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素をｙ（ｉ，ｍ）とし、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度をｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）とし、
   入力信号Ｉのサンプルの数がＤ_Ｌ、そこから切り出す入力ベクトルｕの数がｓ（ただしｓは、１≦ｓ＜Ｄ_Ｌかつ（Ｄ_Ｌ ｍｏｄ ｓ）＝０を満たす整数）、入力ベクトルｕがＤ次元（Ｄ＝Ｄ_Ｌ／ｓ）であって、
   入力信号Ｉのｎ番目のサンプルＩ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｄ_Ｌ−１）に対する重みｗ（ｎ）として、所定の０以上の値Ｗ_ｉ（ｉ＝０、１、・・・、Ｄ−１）を割り当てるｎの範囲を、
   Ｄ_Ｌ−ｓ（ｉ＋１）≦ｎ＜Ｄ_Ｌ−ｓ・ｉ
   により決定し、
   重み付き入力信号Ｉ_ｗ（ｎ）を、
   Ｉ_ｗ（ｎ）＝Ｉ（ｎ）・ｗ（ｎ）
   により求め、
   重み付き入力信号のパワー平均値Ｇ及び正規化入力信号Ｉ_w,norm（ｎ）を、
   

   

   
   

   

   
   により求め、
   ｐ（０≦ｐ＜ｓ）番目の入力ベクトルｕ_ｐを、
   ｕ_ｐ（ｉ）＝Ｉ_w,norm（（Ｄ_Ｌ−１）−ｐ−ｓ・ｉ）
   によってＤ個の要素を正規化入力信号からｓサンプルごとに間引くことにより生成し、
   代表出力ベクトルのペア（ｘ＿ｊ，ｙ＿ｍ）の重み付き内積を用いて定義されるクロス項ｃｒｏｓｓ（ｊ，ｍ）の値は、
   

   

   
   により求め、
   代表出力ベクトルｘ＿ｊと代表出力ベクトルｙ＿ｍとから構成されるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度ｄ（ｊ，ｍ）は、
   

   

   
   により求める
   ことを特徴とする多重ベクトル量子化方法。
6. 第一コードブックＸにＤ次元の代表出力ベクトルｘ＿ｊ（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１（Ｎｘは任意の自然数））が、第二コードブックＹにＤ次元の代表出力ベクトルｙ＿ｍ（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１（Ｎｙは任意の自然数））が、それぞれ登録され、
   第一コードブックＸに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素がｘ（ｉ，ｊ）、第二コードブックＹに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素がｙ（ｉ，ｍ）であり、
   入力信号Ｉのサンプルの数がＤ _Ｌ 、そこから切り出す入力ベクトルｕの数がｓ（ただしｓは、１≦ｓ＜Ｄ _Ｌ かつ（Ｄ _Ｌ ｍｏｄ ｓ）＝０を満たす整数）、入力ベクトルｕがＤ次元（Ｄ＝Ｄ _Ｌ ／ｓ）であるとき、
   入力信号Ｉのｎ番目のサンプルＩ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｄ _Ｌ −１）に対する重みがｗ（ｎ）であるとして、所定の０以上の重み値Ｗ _ｉ （ｉ＝０、１、・・・、Ｄ−１）を割り当てるｎの範囲を、
   Ｄ _Ｌ −ｓ（ｉ＋１）≦ｎ＜Ｄ _Ｌ −ｓ・ｉ
   により決定し、重み付き入力信号Ｉ _ｗ （ｎ）を、
   Ｉ _ｗ （ｎ）＝Ｉ（ｎ）・ｗ（ｎ）
   により求め、重み付き入力信号のパワー平均値Ｇ及び正規化入力信号Ｉ _w,norm （ｎ）を、
   

   

   
   

   

   
   により求め、ｐ（０≦ｐ＜ｓ）番目の入力ベクトルｕ _ｐ を、
   ｕ _ｐ （ｉ）＝Ｉ _w,norm （（Ｄ _Ｌ −１）−ｐ−ｓ・ｉ）
   によってＤ個の要素を正規化入力信号からｓサンプルごとに間引くことにより生成する入力ベクトル生成部と、
   代表出力ベクトルｘ＿ｊの要素の重み付き二乗和
   

   

   
   と、代表出力ベクトルｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和
   

   

   
   と、が予め登録されたパワーテーブル記憶部と、
   パワーテーブル記憶部に登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）を参照して、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）を、
   

   

   
   により計算し、パワーテーブル記憶部に登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）を参照して、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）を、
   

   

   
   により計算する第一距離尺度計算部と、
   各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル（以下、候補代表出力ベクトルとする。）をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
   各上記コードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての、当該各候補代表出力ベクトルの第一距離尺度と当該各候補代表出力ベクトル間の重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義される第二距離尺度を、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
   上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
   を備える多重ベクトル量子化装置。
7. 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
   あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
   あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
   異なる２つのコードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録されているクロステーブル記憶部と、
   複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成する入力ベクトル生成部と、
   各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度をそれぞれ計算する第一距離尺度計算部と、
   各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル（以下、候補代表出力ベクトルとする。）をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
   各上記コードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値について上記クロステーブル記憶部を参照することにより、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
   上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
   を備える多重ベクトル量子化装置。
8. 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
   あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
   あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
   各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和がそれぞれ予め登録されているパワーテーブル記憶部と、
   異なる２つのコードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録されているクロステーブル記憶部と、
   複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成する入力ベクトル生成部と、
   各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和について上記パワーテーブル記憶部を参照することにより、それぞれ計算する第一距離尺度計算部と、
   各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル（以下、候補代表出力ベクトルとする。）をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
   各上記コードブックからそれぞれ１つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値について上記クロステーブル記憶部を参照することにより、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
   上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
   を実行する多重ベクトル量子化装置。
9. 請求項８に記載の多重ベクトル量子化装置において、
   上記複数のコードブックとして第一コードブックＸと第二コードブックＹが設けられ、第一コードブックＸにはＤ次元の代表出力ベクトルｘ＿ｊ（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１（Ｎｘは任意の自然数））が、第二コードブックＹにはＤ次元の代表出力ベクトルｙ＿ｍ（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１（Ｎｙは任意の自然数））がそれぞれ登録され、
   第一コードブックＸに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素をｘ（ｉ，ｊ）とし、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度をｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）とし、
   第二コードブックＹに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素をｙ（ｉ，ｍ）とし、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度をｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）とし、
   入力信号Ｉのサンプルの数がＤ_Ｌ、そこから切り出す入力ベクトルｕの数がｓ（ただしｓは、１≦ｓ＜Ｄ_Ｌかつ（Ｄ_Ｌ ｍｏｄ ｓ）＝０を満たす整数）、入力ベクトルｕがＤ次元（Ｄ＝Ｄ_Ｌ／ｓ）であって、入力信号Ｉのｎ番目のサンプルＩ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｄ_Ｌ−１）に対する重みｗ（ｎ）として所定の０以上の値Ｗ_ｉ（ｉ＝０、１、・・・、Ｄ−１）を割り当てるｎの範囲を、
   Ｄ_Ｌ−ｓ（ｉ＋１）≦ｎ＜Ｄ_Ｌ−ｓ・ｉ
   により決定し、重み付き入力信号Ｉ_ｗ（ｎ）を、
   Ｉ_ｗ（ｎ）＝Ｉ（ｎ）・ｗ（ｎ）
   により求める重み付け手段と、
   重み付き入力信号のパワー平均値Ｇ及び正規化入力信号Ｉ_w,norm（ｎ）を、
   

   

   
   

   

   
   により求めるゲイン正規化手段と、
   ｐ（０≦ｐ＜ｓ）番目の入力ベクトルｕ_ｐを、
   ｕ_ｐ（ｉ）＝Ｉ_w,norm（（Ｄ_Ｌ−１）−ｐ−ｓ・ｉ）
   によってＤ個の要素を正規化入力信号からｓサンプルごとに間引くことにより生成するインターリーブ手段と、
   を含む入力ベクトル生成部を更に備え、
   代表出力ベクトルｘ＿ｊの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｘ（ｊ）を
   

   

   
   により求め、
   代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）を、
   

   

   
   により求め、
   代表出力ベクトルｙ＿ｍの要素の重み付き二乗和ｐｏｗｙ（ｍ）を、
   

   

   
   により求め、
   代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度ｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）を、
   

   

   
   により求める
   ことを特徴とする多重ベクトル量子化装置。
10. 請求項７又は８に記載の多重ベクトル量子化装置において、
    上記複数のコードブックとして第一コードブックＸと第二コードブックＹが設けられ、第一コードブックＸにはＤ次元の代表出力ベクトルｘ＿ｊ（ｊ＝０，…，Ｎｘ−１（Ｎｘは任意の自然数））が、第二コードブックＹにはＤ次元の代表出力ベクトルｙ＿ｍ（ｍ＝０，…，Ｎｙ−１（Ｎｙは任意の自然数））がそれぞれ登録され、
    第一コードブックＸに登録された代表出力ベクトルｘ＿ｊの第ｉ番目の要素をｘ（ｉ，ｊ）とし、代表出力ベクトルｘ＿ｊについての第一距離尺度をｄ＿ｐｒｅｘ（ｊ）とし、
    第二コードブックＹに登録された代表出力ベクトルｙ＿ｍの第ｉ番目の要素をｙ（ｉ，ｍ）とし、代表出力ベクトルｙ＿ｍについての第一距離尺度をｄ＿ｐｒｅｙ（ｍ）とし、
    入力信号Ｉのサンプルの数がＤ_Ｌ、そこから切り出す入力ベクトルｕの数がｓ（ただしｓは、１≦ｓ＜Ｄ_Ｌかつ（Ｄ_Ｌ ｍｏｄ ｓ）＝０を満たす整数）、入力ベクトルｕがＤ次元（Ｄ＝Ｄ_Ｌ／ｓ）であって、入力信号Ｉのｎ番目のサンプルＩ（ｎ）（ｎ＝０、１、・・・、Ｄ_Ｌ−１）に対する重みｗ（ｎ）として、所定の０以上の値Ｗ_ｉ（ｉ＝０、１、・・・、Ｄ−１）を割り当てるｎの範囲を、
    Ｄ_Ｌ−ｓ（ｉ＋１）≦ｎ＜Ｄ_Ｌ−ｓ・ｉ
    により決定し、重み付き入力信号Ｉ_ｗ（ｎ）を、
    Ｉ_ｗ（ｎ）＝Ｉ（ｎ）・ｗ（ｎ）
    により求める重み付け手段と、
    重み付き入力信号のパワー平均値Ｇ及び正規化入力信号Ｉ_w,norm（ｎ）を、
    

    

    
    

    

    
    により求めるゲイン正規化手段と、
    ｐ（０≦ｐ＜ｓ）番目の入力ベクトルｕ_ｐを、
    ｕ_ｐ（ｉ）＝Ｉ_w,norm（（Ｄ_Ｌ−１）−ｐ−ｓ・ｉ）
    によってＤ個の要素を正規化入力信号からｓサンプルごとに間引くことにより生成するインターリーブ手段と、
    を含む入力ベクトル生成部を更に備え、
    代表出力ベクトルのペア（ｘ＿ｊ，ｙ＿ｍ）の重み付き内積を用いて定義されるクロス項ｃｒｏｓｓ（ｊ，ｍ）の値を、
    

    

    
    により求め、
    代表出力ベクトルｘ＿ｊと代表出力ベクトルｙ＿ｍとから構成されるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度ｄ（ｊ，ｍ）を、
    

    

    
    により求める
    ことを特徴とする多重ベクトル量子化装置。
11. 請求項１から５の何れかに記載の多重ベクトル量子化方法の各ステップをコンピュータに実行させるための多重ベクトル量子化プログラム。
12. 請求項１１に記載の多重ベクトル量子化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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