JP5264913B2 - 話声およびオーディオの符号化における、代数符号帳の高速検索のための方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、代数構造を有する固定符号帳の検索のための方法および装置に関する。本発明に従う符号帳検索方法および装置は、音声信号(話声およびオーディオ信号を含む)を符号化および復号化するための技術に使用可能である。

オーディオ／映像による電話会議、マルチメディア、およびワイヤレスアプリケーション等の多数の用途や、インターネットおよびパケットネットワークアプリケーションのために、良好な主観的品質／ビットレートのトレードオフを備える、効率的なデジタル広帯域話声／オーディオ符号化技術への需要が高まっている。最近まで、２００〜３４００Ｈｚの範囲でフィルタされた電話帯域幅は、主に音声符号化の用途で使用されていた。しかし、音声信号の了解度および自然らしさを向上させるために、広帯域音声の用途への受容が高まっている。５０〜７０００Ｈｚの範囲の帯域幅が、一対一の話声の質を提供するために十分であることがわかっている。オーディオ信号の場合、この範囲で、十分な音質が得られるが、それでも、２０〜２００００Ｈｚの範囲で動作するＣＤ(コンパクトディスク)の音質よりも低い。

音声符号化器は、音声信号を、通信チャネル上を伝送される(または記憶媒体に格納される)デジタルビットストリームに変換する。音声信号はデジタル化され(サンプル当たり通常１６ビットで抽出および量子化され)、音声符号化器は、良好な主観的音質を維持しながら、より少ないビット数で、これらのデジタルサンプルを表現する役割を有する。音声復号化器または合成装置は、伝送または格納されたビットストリームで動作し、これを音声信号に再び変換する。

良好な品質／ビットレートのトレードオフを実現可能な最良の先行技術の１つに、いわゆる、ＣＥＬＰ(符号励起線形予測)技術がある。この技術によると、抽出された音声信号は、通常、フレームと呼ばれるＬ個のサンプルの連続ブロックで処理される(ここで、Ｌは、ある既定の数である(１０〜３０ｍｓの話声に対応))。ＣＥＬＰにおいて、ＬＰ(線形予測)合成フィルタが、フレーム毎に算出および伝送される。Ｌ個のサンプルフレームは、次に、Ｎ個のサンプルの、サブフレームと呼ばれるより小さなブロックに分割される(ここで、Ｌ＝ｋＮであり、ｋは、フレーム内のサブフレーム数である(Ｎは通常、４〜１０ｍｓの話声に対応))。各サブフレームで励起信号が決定され、これは、通常、２つのコンポーネントから構成される。１つは過去の励起によるものであり(ピッチの寄与分または適応符号帳とも呼ばれる)、もう１つは、革新的符号帳(固定符号帳とも呼ばれる)によるものである。この励起信号は伝送され、合成音声を得るために、ＬＰ合成フィルタの入力として復号化器で使用される。

ＣＥＬＰ技術によって話声を合成するために、話声信号のスペクトル特性をモデリングする時間依存性フィルタによって、革新的符号帳から適切な符号ベクトルをフィルタすることで、Ｎ個のサンプルの各ブロックが合成される。これらのフィルタは、ピッチ合成フィルタ(通常、過去の励起信号を含む適応符号帳として実施される)およびＬＰ合成フィルタで構成される。符号化器側において、合成出力は、革新的符号帳(符号帳検索)からの符号ベクトルの全て、またはサブセットについて、算出される。この保持される革新的符号ベクトルは、知覚的に重み付けされた歪み測度による、元の話声信号に最も近い合成出力を生成する符号ベクトルである。この知覚的重み付けは、通常、ＬＰ合成フィルタから得られる、いわゆる知覚的重み付けフィルタを用いて実行される。

ＣＥＬＰのコンテクストにおいて、革新的符号帳は、Ｎ次元の符号ベクトルとして参照される、インデックス付けされた一組のＮサンプル長のシーケンスである。各符号帳シーケンスは、０乃至Ｍ_ｃ−１の範囲の整数ｋによってインデックス付けされ、ここで、Ｍ_ｃは、ビット数ｂとして表されることが多い、革新的符号帳のサイズを表し、ここで、Ｍ_ｃ＝２^ｂである。

符号帳は、物理メモリ、例えば、ルックアップテーブル(確率的符号帳)に格納可能であり、または、インデックスを対応する符号ベクトルに関連付けるためのメカニズム、例えば、式(代数符号帳)を指し得る。

第１の種類の符号帳である、確率的符号帳の難点は、これらが多くの場合、相当な物理的ストレージを伴なうということである。これらは、確率的、すなわち、インデックスから関連付けられた符号ベクトルへのパスが、大きな話声トレーニングセットに適用されるランダムに生成された数または統計的技術の結果であるルックアップテーブルを伴なうという意味で、ランダムである。確率的符号帳のサイズは、ストレージおよび／または検索の複雑性によって制限される傾向がある。

第２の種類の符号帳は、代数符号帳である。確率的符号帳とは対照的に、代数符号帳は、ランダムではなく、大きなストレージは不要である。代数符号帳は、物理的ストレージを全くまたは最小限しか必要としない規則によって、ｋ番目の符号ベクトルのパルスの振幅および位置を、対応するインデックスｋから得ることができる、一組のインデックスされた符号ベクトルである。したがって、代数符号帳のサイズは、ストレージ要件に制限されない。代数符号帳は、さらに、効率的な検索を行うように設計できる。

ＣＥＬＰモデルは、電話帯域音声信号の符号化において非常に役立っており、広範囲の用途において、特にデジタル携帯電話の用途において、いくつかのＣＥＬＰベース標準が存在する。電話帯域において、音声信号は２００〜３４００Ｈｚに帯域制限され、８０００サンプル／秒で抽出される。広帯域話声／オーディオの用途において、音声信号は５０〜７０００Ｈｚに帯域制限され、１６００サンプル／秒で抽出される。

広帯域信号の符号化において生じる重要な課題に、非常に大きな励起符号帳の使用の必要性がある。したがって、最小限のストレージのみを必要とする、高速検索が可能な効率的な符号帳構成が非常に重要になる。代数符号帳はその効率性で知られており、現在、様々な話声符号化標準に広く使用されている。より多数のビットを有する代数符号帳は、非全数検索方法を使用して、効率的な検索が可能である。この例には、入れ子ループ検索［４］、パルスのサブセットにおいてパルスを検索する深さ優先ツリー検索［５］、および全体パルス置換［６］がある。ＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７２３．１［７］ではマルチパルス逐次検索［３］に類似した単純検索が使用された。参考文献［７］において、励起は、全パルスの固定利得を有する、(ＡＣＥＬＰと同様、トラック構成を持たない)フレーム内のいくつかの符号付きのパルスで構成される。パルスは、いわゆる逆フィルタされた標的信号ｄ(ｎ)を更新し、信号ｄ(ｎ)の絶対最大値に新規パルスを設定することにより、逐次的に検索される。いくつかの利得値で検索を繰り返すが、利得は、各反復中、一定であると想定される。

より具体的には、本発明に従い、音声信号の符号化中に代数符号帳を検索する方法を提供し、代数符号帳は、多数のパルス位置と、それぞれ符号を有し、パルス位置にわたって分布される多数のパルスとで形成される一組の符号ベクトルを含む。代数符号帳の検索方法は、代数符号帳の検索で使用するための参照信号の計算と、第１の段階における、(ａ)参照信号に関連する、かつ多数のパルス位置の中での、第１のパルスの位置決定と、第１の段階以降の多数の段階のそれぞれにおける、(ａ)代数符号帳利得の再算出と、(ｂ)再算出した代数符号帳利得を用いた、参照信号の更新と、(ｃ)更新された参照信号に関連する、かつ多数のパルス位置の中での、別のパルスの位置の決定と、第１およびそれ以降の段階で決定されるパルスの符号および位置を用いた、代数符号帳の符号ベクトルの算出とを含み、第１およびそれ以降の段階の数は、代数符号帳の符号ベクトルのパルスの数に対応する。

本発明はさらに、音声信号の符号化中に代数符号帳を検索するための装置に関し、代数符号帳は、多数のパルス位置と、それぞれ符号を有し、かつパルス位置にわたって分布される多数のパルスとで形成される一組の符号ベクトルを含み、代数符号帳の検索装置は、代数符号帳の検索で使用するための参照信号を計算するための手段と、第１の段階において、参照信号に関連して、かつ多数のパルス位置の中で、第１のパルスの位置を決定する手段と、第１の段階以降の多数の段階のそれぞれで、代数符号帳利得を再算出するための手段と、以降の段階のそれぞれにおいて、再算出した代数符号帳利得を用いて参照信号を更新するための手段と、以降の段階のそれぞれにおいて、更新された参照信号に関連して、かつ多数のパルス位置の中で、別のパルスの位置を決定するための手段と、第１およびそれ以降の段階で決定されるパルスの符号と位置とを用いて、代数符号帳の符号ベクトルを算出するための手段とを含み、第１およびそれ以降の段階の数は、代数符号帳の符号ベクトル内のパルスの数に対応する。

本発明はさらに、音声信号の符号化中に代数符号帳を検索するための装置に関し、代数符号帳は、多数のパルス位置と、それぞれ符号を有し、かつ前記パルス位置にわたって分布される多数のパルスとで形成される一組の符号ベクトルを含み、代数符号帳検索装置は、代数符号帳の検索で使用するための参照信号の第１の計算器と、第１の段階において、参照信号に関して、かつ多数のパルス位置の中で、第１のパルス位置を決定するための第２の計算器と、第１の段階以降の多数の段階のそれぞれにおいて、代数符号帳利得を再算出するための第３の計算器と、以降の段階のそれぞれにおいて、再算出した代数符号帳利得を用いて参照信号を更新するための第４の計算器と、以降の段階のそれぞれにおいて、更新された参照信号に関して、かつ多数のパルス位置の中で、別のパルスの位置を決定するための第５の計算器と、第１およびそれ以降の段階で決定される符号とパルス位置とを用いる、代数符号帳の符号ベクトルの第６の計算器とを含み、第１およびそれ以降の段階の数は、代数符号帳の符号ベクトル内のパルス数に対応する。

添付の図面を参照しながら、例示のためにのみ示される、以下のその例示的実施形態の非制限的な説明を一読することにより、本発明の上記および他の目的、利点および特徴がより明らかになるであろう。

音声符号化および復号化装置の使用を示す、通信システムの略ブロック図である。 ＣＥＬＰベースの符号化器および復号化器の構成を示す、略ブロック図である。 ＣＥＬＰベースの符号化器および復号化器の構成を示す、略ブロック図である。 本発明に従う、代数固定符号帳の検索方法および装置の実施形態を示すブロック図である。 本発明に従う、代数固定符号帳の検索方法および装置の別の実施形態を示すブロック図である。

本発明の非制限的な例示的実施形態は、ＣＥＬＰベースの符号化器における高速符号帳検索のための方法および装置に関する。符号帳検索方法および装置は、話声およびオーディオ信号を含む、任意の音声信号と共に使用可能である。符号帳検索方法および装置は、さらに、任意のレートで抽出された狭帯域、広帯域、または全帯域信号に適用可能である。

図１は、音声符号化および復号化の使用例を表す、音声通信システム１００の略ブロック図である。音声通信システム１００は、通信チャネル１０１上の音声信号の伝送および再生をサポートする。これは、例えば、ワイヤ、光またはファイバーリンクを含む場合もあるが、通信チャネル１０１は典型的には、少なくとも一部分は、高周波リンクを含む。高周波リンクは、多くの場合、携帯電話通信で見ることができる、共有帯域幅リソースを必要とする、複数の、話声同時通信をサポートする。図示されていないが、通信チャネル１０１は、後で再生するために、符号化された音声信号を記録および格納する通信システム１０１の単一装置実施形態における格納装置で代用してもよい。

図１を再び参照すると、例えば、マイクロフォン１０２は、固定デジタル音声信号１０５に変換するために、アナログ／デジタル(Ａ／Ｄ)変換器１０４に送られるアナログ音声信号１０３を生成する。音声符号化器１０６はデジタル音声信号１０５を符号化し、これにより、２進数形式に符号化され、チャネル符号化器１０８に配信される一組の符号化パラメータ１０７を生成する。オプションのチャネル符号化器１０８は、通信チャネル１０１上で伝送される前に、符号化パラメータの２進数表現に冗長を追加する。受信機側では、チャネル復号化器１０９は、通信チャネル１０１上の伝送の際に生じたチャネル誤差を検知および修正するために、受信したビットストリーム内の上記の冗長情報を利用する。音声復号化器１１０は、合成されたデジタル音声信号１１３を作成するために、チャネル復号化器１１０から受信したビットストリームを、一組の符号化パラメータに再び変換する。音声復号化器１１０内で再構成される合成されたデジタル音声信号１１３は、デジタル／アナログ(Ｄ／Ａ)変換器１１５でアナログ音声信号１１４に変換され、ラウドスピーカユニット１１６で再生される。

図２ａおよび図２ｂに図示されるように、音声コーデックは、２つの基本的な部分、音声符号化器２１０および音声復号化器２１２で構成される。符号化器２１０は音声信号をデジタル化し、音声信号を表す制限された数のパラメータを選択し、これらのパラメータを、通信チャネル、例えば、図１の通信チャネル１０１を用いて、復号化器２１２へ伝送されるデジタルビットストリームに変換する。音声復号化器２１２は、元の音声信号と可能な限り同様になるよう、音声信号を再構成する。

現在、最も普及している話声符号化技術は、線形予測(ＬＰ)、特にＣＥＬＰを基にしている。ＬＰベースの符号化において、音声信号２３０は、伝達関数１／Ａ(ｚ)を有するＬＰ合成フィルタ２１６により、励起２１４をフィルタすることで合成される。ＣＥＬＰにおいて、励起２１４は、典型的には２つの部分から構成される。つまり、適応符号帳２１８から選択され、適応符号帳利得ｇ_ｐ２２６によって増幅される第１段階の適応符号帳の寄与分２２２、および、固定符号帳２２０から選択され、固定符号帳利得ｇ_ｃ２２８で増幅される、第２段階の符号帳の寄与分２２４である。概して、適応符号帳の寄与分２２２は、励起の周期的部分をモデリングし、固定符号帳の寄与分２２４は、音声信号の展開をモデリングするために追加される。

音声信号は、典型的には２０ｍｓのフレームで処理され、ＬＰフィルタ係数はフレーム毎に一度伝送される。ＣＥＬＰにおいて、フレームはさらに、励起を符号化するために、いくつかのサブフレームに分割される。サブフレーム長は典型的には、５ｍｓである。

ＣＥＬＰの基礎となる主な原理は、Ａｎａｌｙｓｉｓ−ｂｙ−Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ(合成による分析)と呼ばれ、考えられる復号化器出力が符号化プロセス中に既に試行(合成)され、次に元の音声信号と比較される。検索は、知覚的に重み付けされたドメインにおいて、入力音声信号ｓ(ｎ)２１１および合成された音声ｓ’(ｎ)２３０の間の平均２乗誤差２３２を最小にさせる(離散時間インデックスｎ＝０，１，．．．，Ｎ−１であり、Ｎはサブフレーム長である)。知覚的重み付けフィルタ２３３は周波数マスク効果を活用し、典型的には、ＬＰフィルタＡ(ｚ)から得られる。知覚的重み付けフィルタ２３３の例は、式(１)に示される。

式中、因数γ_１およびγ_２は知覚的重み付けの大きさを制御し、０＜γ_２＜γ_１≦１である。式(１)の従来の知覚的重み付けフィルタは、ＮＢ(狭帯域、２００〜３４００Ｈｚの帯域幅)信号で有用である。ＷＢ(広帯域、５０〜７０００Ｈｚの帯域幅)信号の知覚的重み付けフィルタの例は、参考文献［２］に見ることができる。

ＬＰ合成フィルタ１／Ａ(ｚ)および重み付けフィルタＷ(ｚ)のメモリは検索された符号ベクトルに依存しないため、このメモリは、固定符号帳検索の前に、入力音声信号ｓ(ｎ)から差し引くことができるできる。候補符号ベクトルのフィルタは、図１のＨ(ｚ)で表されるフィルタ１／Ａ(ｚ)およびＷ(ｚ)のカスケードのインパルス応答との畳み込みによって実行できる。

符号化器２１０から復号化器２１２へ伝送されたビットストリームは、典型的には以下のパラメータ、つまり、ＬＰ合成フィルタＡ(ｚ)の量子化されたパラメータ、適応および固定符号帳インデックス、ならびに適応および固定符号帳の利得ｇ_ｐおよびｇ_ｃを含む。記載したパラメータを含む符号化器２１０および復号化器２１２のブロック図を、図２ａおよび図２ｂに示す。

§適応符号帳検索
適応符号帳検索は当業者に公知であると考えられるため、ＣＥＬＰベースのコーデック内の適応符号帳検索については、以下の段落で簡単に記載する。

ＣＥＬＰベースのコーデック内の適応符号帳検索は、遅延(ピッチ期間)ｔおよびピッチ利得(または適応符号帳利得)ｇ_ｐを決定し、励起の適応符号帳の寄与分を構成するために、重み付けされた話声ドメインで実行される。ピッチ期間ｔは特定の話者に大幅に依存し、その正確な決定は、合成された話声の品質に大きく影響する。

昨今のＣＥＬＰコーデックにおいて、ピッチ期間ｔを決定するために３段階の手順を使用する。第１の段階では、開ループピッチ期間の推定Ｔ_ｏｐが、各フレームで算出される。開ループピッチ期間は、典型的には、重み付けされた音声信号ｓ_ｗ(ｎ)および正規化された相関関係演算処理を用いて検索され、重み付けされた音声信号ｓ_ｗ(ｎ)は、重み付けフィルタＷ(ｚ)２３３による入力音声信号ｓ(ｎ)２１１の重み付けによって、図２に示されるように、計算される。第２の段階において、各サブフレーム５ｍｓで、推定された開ループピッチ期間Ｔ_ｏｐの整数ピッチ期間で、閉ループピッチ検索が実行される。最適整数ピッチ期間が見つかると、第３の段階は、その最適整数ピッチ期間の前後の分数に対して実行される。閉ループピッチ検索は、元の音声信号および合成された音声信号の間の平均２乗重み付けされた誤差２３２を最小化することにより実行される。これは、以下の項を最大化することで実行できる。

式中、ｘ_１(ｎ)は標的信号であり、ｙ_１(ｎ)はフィルタされた適応符号ベクトルである。図２ａに示されるように、フィルタされた適応符号ベクトルｙ_１(ｎ)は、重み付けされた合成フィルタＨ(ｚ)２３８のインパルス応答ｈ(ｎ)により、ピッチ期間ｔの、適応符号帳２４２からの過去の励起信号ｖ(ｎ)を畳み込むことで、算出される。

フィルタＨ(ｚ)２３８は、ＬＰ合成フィルタ１／Ａ(ｚ)および知覚的重み付けフィルタＷ(ｚ)のカスケードによって形成される。標的信号ｘ_１(ｎ)は、フィルタＨ(ｚ)のゼロ入力応答を減算した後の、知覚的に重み付けされた入力音声信号ｓ_ｗ(ｎ)に対応する(減算器２３６を参照)。

ピッチ利得ｇ_ｐ２４０は、信号ｘ_１(ｎ)およびｙ_１(ｎ)の間の平均２乗誤差を最小化することで求められ、以下の関係で与えられる。

ピッチ利得ｇ_ｐは通常、０≦ｇ_ｐ≦１．２で境界される。ほとんどのＣＥＬＰ実施例において、ピッチ利得ｇ_ｐは、革新的符号ベクトルが見つかると、固定符号帳利得で量子化される。

適応符号帳の寄与分２５０は、フィルタされた適応符号ベクトルｙ_１(ｎ)をピッチ利得ｇ_ｐで乗算することで計算される。

§固定符号帳検索
ＣＥＬＰベースのコーデック内の固定(革新的)符号帳(ＦＣＢ)の寄与分の検索の目的は、適応符号帳の利用後の残差を最小化することである。残差は、以下の関係(図２ａの減算器２５６を参照)で与えられる。

式中、ｇ_ｃは固定符号帳利得であり、ｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)は、フィルタされた革新的符号ベクトルである。ｋは、固定符号帳インデックスであり、フィルタされた革新的符号ベクトルｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)は、重み付けされた合成フィルタＨ(ｚ)２４６のインパルス応答ｈ(ｎ)によって畳み込まれたインデックスｋにおける、固定符号帳２４４からの符号ベクトルｃ_ｋ(ｎ)である。

固定符号帳の寄与分２５２は、フィルタされた革新的符号ベクトルｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)を固定符号帳利得ｇ_ｃ２４８で乗算することによって算出される。

代数固定符号帳の標的信号ｘ_２(ｎ)は、適応符号帳の標的信号ｘ_１(ｎ)から適応符号帳の寄与分２５０を減算することで算出される(減算器２５４を参照)。

式(５)からＥを最小化することにより、固定符号帳利得ｇ_ｃが最適化され、

式(５)からの最小誤差は、以下のようになる。

したがって、以下の項を最大化することで検索が実行される。

固定符号帳は、いくつかの方法で実施できる。最もよく使われる例の１つは、一組のパルスが各サブフレームに配置される代数符号帳［１］の使用で構成される。かかる代数符号帳の効率性は、パルスの数、その符号、位置および振幅に依存する。符号化の高い主観的な質を保証するために、大きな符号帳が使用されるため、効率的な符号帳検索も実行される。

代数ＣＥＬＰ(ＡＣＥＬＰ(代数符号励起線形予測))コーデックにおいて、代数固定符号帳ベクトル(以降、固定符号ベクトルと称する)ｃ_ｋ(ｎ)は、符号ｓ_ｊおよび位置ｍ_ｊのそれぞれを有するＭ個のユニットパルスを含み、これは以下の関係で与えられる。

ここで、ｎ＝０の場合、ｓ_ｊ＝±１およびδ(ｎ)＝１であり、ｎ≠０の場合、δ(ｎ)＝０である。フィルタ２４６によってフィルタした後の固定符号ベクトルは、以下の形式で表し得る。

概して、パルスＭの数は、ビットレート可用性によって制限される。固定符号帳インデックス(または符号語)ｋは、各サブフレームにおけるパルスの位置および符号を表す。したがって、ルックアップテーブルなしでインデックスｋそのものに含まれる情報によって、選択された符号ベクトルは復号化器において再構成可能であるため、符号帳の格納が不要である。マルチパルス手法［３］とは異なり、代数固定符号帳利得ｇ_ｃは、全てのパルスで同じである。

符号帳インデックスｋにおける代数符号ベクトルをｃ_ｋ、フィルタＨ(ｚ)２４６によってフィルタされた対応する符号ベクトルをｙ_２ ^(ｋ)と表す(図２ａ)。式(９)の代数符号帳検索は、次に、以下の基準の最大化として、行列表記を用いて記述可能である［１］。

式中、Ｔはベクトル転置を示し、Ｈは、対角ｈ(０)および下対角ｈ(１)，．．．，ｈ(Ｎ−１)を持つ下三角テプリッツ（Toeplitz）畳み込み行列である。

ベクトルｄ＝Ｈ^Ｔｘ_２は、ｘ_２(ｎ)およびｈ(ｎ)の相関関係であり、逆フィルタされた標的ベクトルとしても知られる。それは、以下の重み付けされた合成フィルタによる、ｘ_２(ｎ)の時間反転フィルタを用いて算出可能であり、

行列Φ＝Ｈ^ＴＨは、ｈ(ｎ)の相関行列であるからである。ｄおよびΦは共に、通常、符号帳検索の前に算出される。代数符号帳が非ゼロのパルスを少数のみ含む場合、全ての考えられるインデックスｋの最大化基準の算出は非常に高速である［１］。

より多数のビットを有する代数符号帳は、非全数検索方法を用いて効率的に検索可能である。例えば、入れ子ループ検索［４］、パルスのサブセット内のパルスを検索する深さ優先ツリー検索［５］、および全体パルス置換［６］がある。ＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７２３．１［７］では、マルチパルス逐次検索［３］と類似した、単純検索が使用されていた。参考文献［７］において、励起は、全てのパルスの固定利得を有するフレーム(ＡＣＥＬＰと同様、トラック構成は存在しない)内のいくつかの符号付きパルスで構成される。パルスは、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)を更新し、新規パルスをｄ(ｎ)の絶対最大値に設定することによって、逐次的に検索される。いくつかの利得値で検索を繰り返すが、各反復中に利得は一定であると仮定する。本明細書中に開示される本発明の実施形態は、フレームをパルス位置のインターリーブされたトラックに分割可能であり、各トラックにいくつかのパルスを配置する、代数符号帳の検索のための方法および装置に関する。開示される符号帳検索方法および装置は、最大の尤度信号に基づく一定の基準を最大化することで、パルスの逐次検索の利用を実施する。次に固定符号帳利得を各段階で再算出する。検索されるトラックの順序を変更することで、いくつかの反復を使用可能である。

符号帳検索方法および装置のいくつかの非制限的な実施形態を、本発明の説明のために、以下に開示する。

§代数固定符号帳の構造
符号帳の構造は、インターリーブされた単一パルス置換(ＩＳＰＰ)の設計に基づいてもよい。この構造において、パルス位置は、インターリーブされた位置のいくつかのトラックに分割される。例えば、インターリーブされた位置の４つのトラック、Ｔ_０、Ｔ_１、Ｔ_２およびＴ_３に分割される６４位置符号ベクトルは、以下の表Ｉで示されるように、各トラックで１６個の位置が生じる。以下の例にこの構造を使用する。

単一の符号付きのパルスを各トラック(Ｍ＝４)に配置する場合、パルス位置は４ビットで符号化され、その符号は１ビットで符号化されて、２０ビットの符号帳となる。２つの符号付きのパルスを各トラックに配置する場合、この２つのパルス位置は８ビットで符号化され、その対応する符号は、パルスの順序付けを活用することで、１ビットのみで符号化できる。つまり、この特定の代数符号帳構造のためにパルス位置および符号を特定するには、合計、４×(４＋４＋１)＝３６ビットが必要である。他の符号帳構造は、例えば、各トラックＴ_０、Ｔ_１、Ｔ_２およびＴ_３において、３、４、５または６個のパルスを配置することで、設計できる。各トラックのパルスの符号化は、参考文献［８］に記載されている。

符号帳構造の別の例には、インターリーブされた位置の２つのトラックＴ_０およびＴ_１に分割される６４位置の符号ベクトルがあり、これにより、表ＩＩに示されるように、各トラックで３２位置が生じる。単一の符号付きのパルスを各トラックに配置する場合、パルス位置は５ビットで符号化され、その符号は１ビットで符号化され、１２ビットの符号帳となる。さらに、各トラックにより多くのパルスを配置する、またはいくつかのパルスの符号を固定することによって、他の符号帳構造も設計可能である。

トラック数およびトラック毎のパルス数の他の組み合わせも使用可能である。ＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７１８コーデック実施例フレームワークで使用されるため(本明細書中、以下に概説される)、上記の１２ビットおよび２０ビット符号帳について詳細に示されている。

前述したように、表Ｉで示される構成を有する２０ビット符号帳において、１つのトラックの各パルス位置を４ビットで符号化し、パルスの符号を１ビットで符号化する。位置インデックスは、サブフレーム内のパルス位置をトラック数で除する(整数分割)ことによって求められる。剰余により、トラックインデックスが求められる。例えば、位置３１におけるパルスは、３１／４＝７の位置インデックスを有し、インデックス３を有するトラック(第４のトラック)に属する。この例示的実施形態において、符号インデックスは、正の符号について０、負の符号について１に設定される。したがって、符号付きのパルスのインデックスは、以下の関係で示される。

式中、ｍは位置インデックス、ｓは符号インデックス、Ｐ＝４は、トラック毎のビット数である。

§自己相関の手法
ＦＣＢ(固定符号帳)検索手順を簡略化するための通常の手法は、自己相関法［９］を使用することである。この手法に従い、以下の要素を有する式(１２)からの相関関係Φの行列は、

式(１６)で総和の上限、下限を修正することにより、

となるようにテプリッツ形式に誘導され、ここで、以下のようになる。

自己相関の手法により、ＮｘＮ(１３)の畳み込み行列式の修正から、以下の形式の(２Ｎ−１)ｘＮの行列になる。

この行列を用いるＨｃ_ｋの畳み込みにより、それぞれ長さＮの２つのセグメントを畳み込む際に取得される、２Ｎ−１の長さの符号ベクトルが生じる。共分散手法では、畳み込みの最初のＮ個のサンプルのみが考慮され、このサブフレーム限度を越えるサンプルは考慮されない。この手法は、本発明の技術で使用可能である。

自己相関手法を用いるということは、平均２乗重み付けされた誤差が、２Ｎ−１個のサンプルで最小化されるということを意味する。これは、Ｎ個の音声サンプルの後のゼロ値サンプルを重み付けされた合成フィルタＨ(ｚ)２４６へ入力することで、２Ｎ−１個のサンプルで標的信号ｘ_２(ｎ)を算出することを必要とする。この結果、ｄ＝Ｈ^Ｔｘ_２で与えられる信号ｘ_２(ｎ)の演算処理は、新規行列の次元を考慮するように修正される。近似として、信号ｘ_２(ｎ)およびｄ(ｎ)の演算処理は従来の手法で実行可能であるが、フィルタされた固定符号ベクトルｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)のエネルギーの演算処理は、自己相関手法を用いて実行可能である。

式(１０)〜(１２)から、Ｍ個のパルスを有する代数固定符号帳では、最大化される基準は以下のように表すことができる。

自己相関手法を使うと、これは以下の式で表される。

式(７)から、代数符号帳利得は、以下の式で表すことができる。

自己相関手法の場合は、以下の式になる。

単一のパルスに対して、ｄ(ｎ)の絶対最大値にパルスが設定されるように検索基準が下がるため、自己相手法は、逐次マルチパルス検索［３］で使用されている。

§高速代数固定符号帳検索
例えば、固定符号帳において高速代数符号帳検索を実行するための方法および装置について、次に説明する。高速代数符号帳検索を実行するための方法および装置の一般的な概念は、いくつかの反復においてパルスを逐次的に検索するということである。以下の非制限的な例示的実施形態では、自己相関手法が使用される。しかし、より普通の共分散手法［８］も使用可能である。該方法および装置の根本的な原理は、各新規パルス決定後の固定符号帳利得ｇ_ｃおよび逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の更新ということである。基本的な検索を、以下のステップで概説する。

１．式(１４)および(１７)を使用して、事前に(つまり、検索手順の反復部分が入力される前に)、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)(この実施形態では、代数固定符号帳の検索に使用される参照信号)およびベクトルα(ｎ)(または共分散手法の場合には行列Φ)の両方を算出する。
２．各反復の第１の段階において、第１のパルス位置ｍ_０は、典型的に、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の絶対最大値に設定され、ｎは、長さＮのサブフレーム内のサンプルインデックスである(または共分散手法の場合、ｄ^２(ｍ_０)／φ(ｍ_０、ｍ_０)を最大化することで設定される)。パルス符号は、ｄ(ｍ_０)の符号で与えられる。
３．以降の段階(各新規パルスの決定後)において、代数固定符号帳利得ｇ_ｃが再び算出され、次に、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)を更新するために利得ｇ_ｃを使用する。
４．各新規パルスｍ_ｊの位置は、更新された逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の絶対最大値として求められ、パルス符号は、サンプルｄ(ｍ_ｊ)の符号によって与えられる。
５．より高い符号化の効率性を得るために、ｍ_０の異なる位置から始めて、上記のステップ２〜４を反復することが可能である(例えば、２回目の反復において、ｄ(ｎ)の２番目に大きい絶対最大値、３回目の反復において、ｄ(ｎ)の３番目に大きい絶対最大値、等)。式(１２)の検索基準を最大化する反復が、最終的に、パルス位置選択のために使用される。

以下の説明は、インターリーブされた位置のいくつかのトラックで構成される固定符号帳で高速代数符号帳検索を実行するための方法および装置の使用について説明する。ここで、Ｍはパルス数、Ｌはトラック数、Ｎはサブフレーム長である。まず、Ｍ＝Ｌ＝４である特定の状況の説明について示す。次に、Ｍ個のパルス(これもＭ＝Ｌである場合)の場合の手順が一般化され、さらに、Ｍ≠Ｌである場合に拡張される。

§開示された検索方法および装置の一般的な手順
高速代数符号帳検索を実行するため、４つのパルストラック位置を有し、トラック毎に１つのパルスを有する固定符号帳を検索するための、方法および装置の実施例を次に説明する。

ＦＣＢ検索手順は、式(１４)で定義される逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)(この実施形態においては、代数固定符号帳の検索のために使用される参照信号)および式(１７)で定義されるベクトルα(ｋ)(または式(１６)で定義される行列φ(ｉ，ｊ))の算出で開始される。以下の説明において、インデックスｉは、トラック内のパルスの位置を示し(表Ｉまたは表ＩＩを参照)、インデックスｎは、サブフレーム内のサンプルの数を示す(ここで、ｎ＝０，．．．，Ｎ−１)。

第１の反復において、ｍ_０は、トラックＴ_０で決定されるパルス位置、ｍ_１はトラックＴ_１で決定されるパルス位置、ｍ_２はトラックＴ_２で決定されるパルス位置、およびｍ_３はトラックＴ_３で決定されるパルス位置を指定する。

単一のパルスの場合、式(１９)の基準は、以下のように誘導される。

かつ、自己相関手法の場合、式(２０)は、以下のように誘導される。

式(２４)に示され得るように、第１のパルス位置は、

について、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｉ)の最大絶対値のインデックスとして求められる。すなわち、

である。かつ、その符号は、ｄ(ｍ_０)の符号によって求められる。すなわち、

である。

式(２２)から、第１のパルスの利得は、以下の関係により与えられる。

または、自己相関手法の場合、以下の関係により与えられる。

第２の段階(第２のパルス検索)において、標的信号は、以下の式のように、標的信号ｘ_２(ｎ)から第１のパルスの寄与分を減算することで更新される。

上で使用される括弧内の上位インデックスは、［０，．．．，Ｍ-１］の範囲からのものであり、検索されたパルス番号ｊに対応する。なお、符号帳インデックスｋは、信号ｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)を表すために、便宜上、省略している。

式(１１)を使うと、式(２９)は以下のように表すことができる。

第２のパルス位置および利得を見出すには、

について、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｉ)が、以下のように更新される。

自己相関手法の場合、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)は、以下のように更新される。

式(２５)および(２６)と同様に、第２のパルスの位置および符号は、

について、以下の関係式を用いて求められる。

第３段階は、第２段階と同様に実行される。唯一の違いは、第３のパルスの位置および符号を見出すために、第１および第２のパルスの両方の寄与分を考慮するということである。

式(２１)から、２つのパルスの後の利得ｇ_ｃが、以下の関係式を用いて再び算出される。

かつ、自己相関手法の式(２２)から、次のように計算できる。

標的信号の更新は、以下の関係式を用いて行われる。

かつ、

について、ベクトルｄ(ｉ)の更新が、以下の関係式を用いて行われる。

以下の関係による自己相関手法を用いると、次のようになる。

式(２５)および(２６)と同様に、第３のパルスの位置および符号は、

について、以下のように求められる。

同様に、第４段階において、自己相関手法を用いて、以下のように、

について、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の更新を行う。

ここで、第３のパルスの固定符号帳利得ｇ_ｃ ^(２)は、以下の式で与えられる。

第４のパルスの位置および符号は、以下の関係式を用いて、

について与えられる。

上記の手順を用いて、４パルス全ての位置および符号を求める。

上記の手順を、異なるトラックで各反復を開始することで、Ｌ＝４回繰り返す。例えば、第２の反復において、パルス位置ｍ_０は、トラックＴ_１へ割り当てられ、パルス位置ｍ_１はトラックＴ_２へ割り当てられ、パルス位置ｍ_２は、トラックＴ_３へ割り当てられ、パルス位置ｍ_３は、トラックＴ_０に割り当てられる。最終的に、平均２乗重み付けされた誤差を最小化する反復の選択されたパルス位置および符号を選択し、最終的な固定符号ベクトルおよびフィルタされた固定符号ベクトルを形成する。より具体的には、全ての反復後、最良の一組のパルス位置および符号を、以下の基準を最大化するものとして選択する。

式中、ｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)は、最適な符号帳インデックスｋについて、式(１１)によって与えられる。

この手順は、４を超えるパルスに対して、および反復を実行する異なる方法に対して、容易に拡張できる。さらに、この手順は、いくつかのパルスが各パルストラック位置に配置される場合にも拡張できる。

４つのトラック内の４つのパルスの場合、以下の前提を用いて、以下のように手順を概説することができる。パルスは逐次的に検索され、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)(この実施形態では、代数固定符号帳の検索のために使用される参照信号)が各段階で更新される。段階の数は、パルスＭの数と等しい。反復の数は、トラックＬの数と等しい。また、自己相関手法が使用される。

１．各反復において異なるトラックで開始して、Ｌ(パルス位置トラックの数に対応)回の反復において、手順を繰り返す。
２．各反復は、Ｍ(パルス数に対応)段階で構成される。パルスは、１つずつ、一回につき１つのトラックで検索される。
３．逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)およびベクトルα(ｎ)は、共に、検索手順の反復部分に入る前に、式(１４)および(１７)を用いて、事前に算出される。
４．各反復中に、第１段階は、第１のパルス位置ｍ_０の決定より成る。これは、典型的には、最初のトラックで逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の絶対最大値に設定される。パルス符号は、ｄ(ｍ_０)の符号で与えられる。
５．以下の段階において、固定符号帳利得ｇ_ｃは、各新規パルスの決定後に再び算出され、さらに、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)を更新するために用いられる。
６．新規パルスｍ_ｊの位置は、更新された逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の絶対最大値として求められ、パルス符号は、ｄ(ｍ_ｊ)の符号によって求められる。
７．手順の上記の演算４〜６はそれぞれ、異なるトラックで開始され、Ｌ回繰り返される。式(１２)の検索基準を最大化する反復が、最終的にパルス位置および符号の選択として使用される。

§Ｍ個のトラックにおけるＭ個のパルスの検索のための手順
上で記載されるように、高速代数符号帳検索を実行するための方法および装置は、さらに、以下のように、Ｍ個のパルスについて一般化できる。この例において、トラック数は検索するパルス数と等しく、すなわちＭ＝Ｌである。

手順は、以下の工程に要約できる。
１．逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)(この実施形態では、代数固定符号帳の検索のために使用される参照信号)および相関ベクトルα(ｎ)を算出する。
２．第１の反復を実行する。パルス位置ｍ_０をトラックＴ_０に、パルス位置ｍ_１をトラックＴ_１に、パルス位置ｍ_２をトラックＴ_２に、パルス位置ｍ_３をトラックＴ_３に、．．．、パルス位置ｍ_Ｍ−_１をトラックＴ_Ｍ−１に割り当てる(トラック毎に１つのパルスと仮定する)。
３．

について以下の式を算出することにより、第１のパルスの位置および符号を決定する。

４．

について以下の式を算出することにより、第２のパルスの位置および符号を決定する。

５．ｊ＝２からＭ−１について算出することにより、他のパルスの位置および符号を決定する。

ここで、

である。
６．それぞれ、式(１０)および(１１)を用いて、固定符号ベクトルｃ_ｋ(ｎ)およびフィルタされた固定符号ベクトルｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)を算出する。
７．異なるトラックにパルスを割り当てることで、工程２から手順を繰り返す。反復数はＬと等しい。
８．式(４６)の基準を最大化する反復に対応する一組のパルスを選択する。

§Ｌ個のトラック内のＭ個のパルスの検索手順
上記の手順を、多数のＭ個のパルスを多数のＬ個のトラックで検索する状況に、さらに拡張可能である。ＭはＬを整数で乗じた数である。この例において、トラック毎にいくつかのパルスが存在する。この状況は、１つのトラックのみが使用される場合(つまり、ＩＳＰＰ手法が使用されない一般的なケース)のケースを含む。

同じトラック内のパルスを、式(４７)から(６０)を用いて、逐次的に検索する。トラックのパルスは、全てのトラック位置で検索される。２つ以上のパルスが同じ位置を占める、いくつかの状況が考えられる。これらのパルスが同じ符号を有する場合、これらは、この位置における符号帳の寄与分を追加および強化する。パルスが反対の符号を有することは許されない。

トラック毎の複数パルスの逐次検索では、検索パルスの順序に影響を受ける。利用可能な２つの基本的な逐次検索手法が存在する。第１の手法は、他のトラックを検索する前に、１つのトラック内のその全パルスを検索すると想定するものである。第２の手法は、トラックＴ_０において第１のパルスを、トラックＴ_１において第２のパルスを、というように検索することを想定するものである。必要な場合、パルスは、以下のトラックにおいて、トラックＴ_Ｌ−１まで、１トラックにつき１つのパルスで、等のように、再び検索される。これらの２つの手法の例を、表ＩＩＩに示す。実験で観察すると、第２の手法は、より良い結果をもたらす。したがって、第２の方法が以下の実施例で使用される。さらなる複雑な設定が可能な場合には、両方の手法を使用することが可能であるが、さらなる反復が生じることになる。

さらに別の手法は、パルスを次に検索するトラックを選択するために、いくつかの基準に基づいてもよい。こうした基準は、例えば、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の絶対最大値、または更新値とすることができる。この基準は、全てのパルスがまだ割り当てられていないトラックを選択するためにのみ、使用可能である。

§参照信号内の検索
検索手順の効率性をさらに高めるために、パルスの振幅および符号を、固定参照信号ｂ(ｎ)を基にして決定できる。例えばＡＭＲ−ＷＢ［８］において使用された信号選択されたパルス振幅手法において、位置ｎにおける固定パルスの符号は、その位置の参照信号の符号と等しくなるよう設定される。さらに、参照信号ｂ(ｎ)は、非常に大きい代数符号帳の場合、いくつかのパルス位置を設定するように使用可能である。示された手順における、信号選択されたパルス振幅手法の応用例を以下に示す。この非制限的な例示的実施形態において、参照信号ｂ(ｎ)は、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)および理想的な励起信号ｒ(ｎ)の組み合わせとして定義される。

参照信号は、以下の式で表し得る。

これは、正規化された逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)および理想的な励起信号ｒ(ｎ)の固定重み付けされた和である。Ｅ_ｄ＝ｄ^Ｔｄは、逆フィルタされた標的ベクトルのエネルギーであり、Ｅ_ｒ＝ｒ^Ｔｒは、理想的な励起信号のエネルギーである。δの値は、少数のパルスでは１に近く、多数のパルスでは０に近い。参照信号は、以下の式でも表すことができる。

式中、スケーリング係数β＝δ／(１−δ)である。典型的な実施形態において、２パルス(δ＝０．８)ではβ＝４、４パルス(δ＝０．６６)ではδ＝２、８パルス(δ＝０．５)ではδ＝１である。

理想的な励起信号ｒ(ｎ)は、ゼロ状態で重み付けされた合成フィルタＨ(ｚ)の逆フィルタに通すことによって、標的信号ｘ_２(ｎ)をフィルタすることで得られる。これは、ゼロの状態のフィルタＨ(ｚ)の逆フィルタに通すことによって、標的信号ｘ_１(ｎ)をまずフィルタし、ｒ_０(ｎ)を得ることでも行うことができる。次に、信号ｒ_０(ｎ)を、選択された適応ベクトルの寄与分を減算することにより更新する。すなわち、ｎ＝０，・・・，Ｎ−１について、ｒ(ｎ)＝ｒ_０(ｎ)−ｇ_ｐｖ(ｎ)である。

信号ｒ_０(ｎ)またはこの信号の一部分は、複雑さを軽減するために、ＬＰ残差信号によって近似できる。例示的な本実施例において、信号ｒ_０(ｎ)は、サブフレーム前半においてのみ、フィルタＨ(ｚ)の逆フィルタに通すことによって、標的信号ｘ_１(ｎ)をフィルタすることにより算出される。ＬＰ残差信号は、サブフレームの後半で使用される。このＬＰ残差信号は、以下の関係式で計算される。

式中、

は量子化されたＬＰフィルタ係数であり、ｓ(ｎ)は入力音声信号である。

上述のように、式(６２)のスケーリング係数βは、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)に対する参照信号ｂ(ｎ)の依存を制御し、さらに、パルス数が増加するにつれて、一般的に低くなる。この手法は、考えられる位置について、知的に推定を行う。パルス位置を決定するために、式(６２)で定義される参照信号ｂ(ｎ)が使用される。

図３に関し、参照信号ｂ(ｎ)を用いた検索パルスの手順は、以下の工程によって要約できる。ＩＳＳＰ手法はここでは使用されていないと仮定する。前の節の式とは異なる式のみを示す。
１．工程３０１で、計算器は、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)、相関ベクトルα(ｎ)および参照信号ｂ(ｎ)を算出する。
２．工程３０２で、計算器は、以下の関係式を用いて、第１のパルスの位置および符号を計算する。

参照信号ｂ(ｎ)は、全てのＮ値のサブフレーム全体で算出されるエネルギーＥ_ｄおよびＥ_ｒにより、式(６２)を用いて算出される。
３．工程３０３では、パルスインデックスｊは、１に設定される。
４．計算器は、式(４９)から(５２)を計算して、第１のパルス(演算３０４)の固定符号帳利得ｇ_ｃを決定し、工程３０５において、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)および参照信号ｂ(ｎ)を更新し、最終的に第２のパルスの位置および符号を計算する(工程３０６)。

５．演算３０４〜３０６において、式(５５)〜(５８)を使用して、ｊ＝２からＭ−１の他のパルスの位置を決定する(演算３０７および３０８)。

６．工程３０９では、計算器は、式(１０)および(１１)をそれぞれ使い、代数符号ベクトルｃ_ｋ(ｎ)およびフィルタされた代数符号ベクトルｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)を算出する。

ＩＳＳＰ手法を使用する場合、上記の手順は以下のように変わる。上記のステップ１の後、反復プロセスを開始する。第１の反復において、パルス位置ｍ_０はトラックＴ_０に対して、パルス位置ｍ_１はトラックＴ_１に対して、パルス位置ｍ_２はトラックＴ_２に対して、パルス位置ｍ_３はトラックＴ_３に対して、．．．、パルス位置ｍ_Ｍ−１はトラックＴ_Ｍ−１に対して割り当てられ、ここで、トラック毎に１つのパルス(Ｍ＝Ｌ)が仮定される。手順は、ステップ６まで継続される。次に、パルスを異なるトラックに割り当てることで、工程３０２から３０９へ手順を繰り返す。この反復数はＬと等しい。最後に、式(４６)の基準を最大化する一組のパルス位置および符号を選択する。

全ての検索手順中で、Ｅ_ｒの値は一定であり、したがって、検索手順の最初において、一度のみで算出可能である。Ｅ_ｄの値は、更新された逆フィルタされた標的ベクトルｄ^(１)(ｉ)の値を使用するため、各反復の各段階で再算出する必要がある。さらに、ステップ４に関して、全Ｎ値でのエネルギーＥ_ｄおよびＥ_ｒを算出可能であるが、複雑さを軽減するために、対応するトラックの値のみで、これらをさらに算出可能である。次に、Ｅ_ｄは更新された信号ｄ^(１)(ｉ)のエネルギーを示し、同様に、Ｅ_ｒは、対応するトラックのみのｉの信号ｒ^(ｉ)のエネルギーを表す。ステップ５と同様に、エネルギーＥ_ｄおよびＥ_ｒは、ｄ^(１)(ｉ)およびｒ(ｉ)のみのＮ／Ｌサンプルに、再び対応する。

前の式で使用されるスケーリング係数βの値は、全ての段階で一定である。しかし、その値は、検索段階によって、変化可能であり、スケーリング係数の値を適応可能にさせる。この概念は、その後の段階でその値を増加させるということである。これは、決定するべきパルスの数が低下している後の段階で、参照信号ｂ(ｎ)における、更新された逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の寄与分を強調する。実際に、後の段階では、参照信号ｂ(ｎ)は、更新された逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)のみによって近似することができ、前のセクションからの手順を、後の段階で利用可能である。例を、さらに式(８７)および(８８)に示す。適応スケーリング係数は、図３では、β_ｊ、ｊ＝０、．．．，Ｍ−１によって示される。

§符号の事前選択
検索をさらに簡略化するために、参考文献［１０］に記載される信号選択されたパルス振幅方法を使用可能である。次に、特定の位置のパルス符号を、その位置における式(６２)からの参照信号ｂ(ｎ)の符号に設定する。その目的のために、元の参照信号ｂ(ｎ)の符号を含むベクトルｚ_ｂ(ｎ)が構成される。ベクトルｚ_ｂ(ｎ)は、符号帳検索プロセスの開始時、つまり、反復ループに入る前に、算出される。このようにして、検索されるパルスの符号が事前選択され、式(６４)および(６５)は、以下の式に変更される。

他の段階では、同じ原則が使用され、以下の関係式を用いて、ｊ＝１からＭ−１について、パルスの位置および符号が決定される。

符号事前選択の同じ原則を、ベクトルｚ_ｂ(ｎ)が元の逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)の符号を含む、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)を使用した検索に関して使用可能である。

§トラック順序の決定
上述のとおり、検索手順は、トラック毎に、逐次的にパルスを検索する。トラックの順序は、トラック番号に従って逐次的に選択可能である、つまり、２０ビットの代数固定符号帳では、第１の反復では、トラックをＴ_０−Ｔ_１−Ｔ_２−Ｔ_３の順序で、第２の反復はＴ_１−Ｔ_２−Ｔ_３−Ｔ_０等の順序等で検索する。しかし、トラックの逐次的な順序は最適ではなく、別のトラックの順序が有用である可能性がある。考えられる解決法として、各トラックにおける参照信号ｂ(ｎ)の絶対最大値に従って、トラックの順序を決定することである。

トラックの順序付けの例として、２０ビットの代数固定符号帳を考える。さらに、

は、トラックＴ_０内の参照信号ｂ(ｎ)の絶対最大値、

は、トラックＴ_１のｂ(ｎ)の絶対最大値、

は、トラックＴ_２のｂ(ｎ)の絶対最大値、および

は、トラックＴ_３のｂ(ｎ)の絶対最大値として定義される。検索手順において反復ループに入る前に、各トラックのｂ(ｎ)の絶対最大値が、降順に編成される。上記の例では

とする。次に、第１の反復は、Ｔ_０-Ｔ_１−Ｔ_３−Ｔ_２の順序で、第２の反復はＴ_１−Ｔ_３−Ｔ_２−Ｔ_０の順序で、第３の反復はＴ_２-Ｔ_１-Ｔ_３−Ｔ_０の順序で、および第４の反復はＴ_３-Ｔ_１−Ｔ_２−Ｔ_０の順序で、トラックを検索する。

上記の例のトラックの順序の決定は、パルスの考えられる位置をより正確に推定するために役立つ。このトラックの順序の決定は、ＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７１８コーデックで実施される。逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)を用いて検索を実行する場合、トラックの順序を編成するために同じ原則を使用可能である。

§検索手順の概要

高速代数符号帳検索方法および装置は、参照信号ｂ(ｎ)、自己相関手法、トラックの順序付けおよびパルスの符号の事前選択で検索を用いる場合、図４を参照して、以下のように概説できる。ここではＩＳＰＰ手法を使用する。

１．工程４０１では、計算器は、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)、相関ベクトルα(ｎ)、参照信号ｂ(ｎ)、および符号ベクトルｚ_ｂ(ｎ)を算出する。
２．工程４０２では、計算器は、トラックの順序を決定する。
３．工程４０３では、反復インデックスｉは、１に設定される。
４．工程４０４では、各反復において、計算器は、異なるトラックで各反復を開始し、ステップ２からのトラック決定に関して、残りのトラックの順序を決定し、トラックへパルスの割り当てを決定する。
５．工程４０５では、第１段階において、計算器は、参照信号ｂ(ｉ)の最大絶対値のインデックスとして、第１のパルスの位置を決定する。ｉは適切なトラックに対応する。第１のパルスの符号は、符号ベクトルｚ_ｂ(ｉ)によって求めることができる。所定のトラックにおいてｉについて、

なお、式(７６)において、さらなる演算的に複雑な絶対値の代わりに符号ベクトルを使用して、参照信号ｂ(ｉ)の最大値を求める。
６．工程４０６では、パルスインデックスは、ｊ＝１に設定される。
７．工程４０７では、計算器は、第１のパルスの固定符号帳利得ｇ_ｃを算出する。以前に見出されたパルス(パルスｍ_０、．．．、ｍ_ｊ−１)の固定符号帳利得は、以下の関係で与えられる。

ここで、分子および分母を以下のように表す。

によって初期化を行う。
８．工程４０８において、トラックが変更される。
９．工程４０９において、計算器は、元の標的信号ｘ_２(ｎ)から見出されたパルスの寄与分を減算することで、標的信号を更新する。式(１１)を使うと、これは、適切なトラックに対応するｉについて、以下のように示され得る。

次に、式(８１)からの

を、式(１４)に代入し、式(１７)を用いて、計算器は、逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｉ)の更新を以下のように決定する。

次に、参照信号ｂ(ｉ)は、以下の関係式を用いて更新される。

式(８３)におけるβ_ｊは、適応スケーリング係数値である。
１０．工程４１０において、計算器は、以下のように、式(７６)および(７７)と同様に、第２のパルスの位置および符号を算出する。

１１．工程４１１において、パルスのインデックスｊがＭ−１未満である場合、インデックスｊは、次のパルスの位置および符号を決定するために、演算４０７〜４１０に戻る前に、工程４１２において１が加算される。反復ｉ＝１の全ての段階が完了するまで、つまり、全てのパルスの位置および符号が見つかるまで、これを繰り返す。
１２．工程４１１では、パルスのインデックスｊがＭ−１と等しい場合、計算器は、演算４１３において、それぞれ、式(１０)および(１１)を用いて固定符号ベクトルｃ_ｋ(ｎ)およびフィルタされた固定符号ベクトル

を計算する。
１３．工程４１４では、反復のインデックスｉが反復数Ｌよりも小さい場合、インデックスｉは、演算４１５で１増加され、工程４０４〜４１３に戻ることで、次の反復を行う。全ての反復が完了するまでこれを繰り返す。
１４．工程４１４では、反復のインデックスｉがＬと等しい場合、セレクタは、検索された(最良の)符号ベクトルｃ_ｋ(ｎ)およびフィルタされた固定符号ベクトルｙ_２ ^(ｋ)(ｎ)として、演算４１６の式(４６)の基準を最大化する、異なるＬ回の反復のうちの１回で計算された、一組のパルス位置および符号を選択する。

§Ｇ．７１８コーデックにおける高速符号帳検索の実施例
上記の高速代数固定符号帳検索方法および装置は、最近標準化されたＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７１８(以前はＧ．ＥＶ−ＶＢＲとして公知であった)コーデックのベースラインで実施および試験された。Ｇ．７１８コーデックの高速代数固定符号帳検索の実施例は、図４を参照する、上記の実施例に対応している。Ｇ．７１８コーデックは、低位の層の復号化に影響を与えずに高位の層ビットストリームを破棄できる、５つの層を含む、埋め込みコーデックである。第１の層(Ｌ１)は、分類ベースのＡＣＥＬＰ技術を使用し、第２の層(Ｌ２)は第１の層からの誤差信号を符号化するための代数符号帳技術を使用し、これより上位の層は、下位層から誤差信号をさらに符号化するためのＭＤＣＴ技術を使用する。コーデックはさらに、１２．６５ｋｂｉｔ／ｓでのＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７２２．２コーデックによる相互運用性を可能にするためのオプションを備えている。符号化器で呼び出される場合、このオプションは、第１および第２の層Ｌ１およびＬ２を置換するために、Ｇ．７２２．２モード２(１２．６５ｋｂｉｔ／ｓ)の使用を有効化する。代数ＦＣＢ検索は、第１の２つの層、または、Ｇ．７２２．２オプションの場合、Ｇ．７２２．２コア層で使用される。これら全ては、狭帯域および広帯域入力信号の両方で内部サンプリング周波数１２．８ｋＨｚ、および２０ｍｓのフレーム長を使用する。各フレームは、Ｎ＝６４サンプルで４つのサブフレームに分割される。

第１の層Ｌ１の符号化は、信号分類ベースの符号化を利用する。４つの異なる信号分類は、各フレームの異なる符号化、つまり、無声符号化、有声符号化、移行符号化、および標準的符号化のために、ＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７１８コーデックで考慮される。Ｌ１内の代数ＦＣＢ検索は、２０ビットおよび１２ビット符号帳を利用する。異なるサブフレームでのその使用は、符号化モードに依存する。層Ｌ２におけるＦＣＢ検索は、２つのサブフレームで２０ビット符号帳、標準的及び有声符号化フレーム内の他の２つのサブフレームで１２ビット符号帳、３つのサブフレーム内で２０ビット符号帳、および移行および無声符号化フレーム内の１つのサブフレームで１２ビット符号帳を利用する。Ｇ．７２２．２オプション内のＦＣＢ検索は、４つ全てのサブフレーム内の３６ビット符号帳を使用する。これらの符号帳設定を表ＩＶに示す。

スケーリング係数βの値は、以下のように、一定(全段階で同じ)として設定できる。

しかしながら、上述のように、スケーリング係数βの値は、各段階で異なってもよい。実施例において、スケーリング係数βのその最適値は、２０ビット代数固定符号帳では、以下のようであることが見出された。

および、１２ビット符号帳の場合、

値β＝∞は、その更新された参照信号ｂ(ｎ)は、この段階において、更新された逆フィルタされた標的ベクトルｄ(ｎ)と等しいことを意味する。

式(１２)の基準を、上述のようにコーデックで使用可能である。しかし、２つの候補値の間で比較する際に除算を避けるために、基準は、乗算を使用するのみで実行される。詳細については、例えば、参考文献［８］を参照されたい。

§高速符号帳検索の性能

上記の高速代数固定符号帳検索方法および装置の性能は、元のＦＣＢ検索［８］を上記のものに代えたＧ．７１８コーデックで試験された。この目的は、複雑性を低減させて、同様の合成音声品質を実現させることであった。

表Ｖ〜Ｘは、セグメント信号対雑音比(セグメントＳＮＲ)値を用いて測定された新規高速ＦＣＢ検索性能を示す。表において、「ＦＣＢ１」は参考文献［８］で示される技術を表し、「ＦＣＢ２」は、参考文献［６］で示される技術を表し、このレポートに示される技術は「新規ＦＣＢ」と呼ばれる。男性および女性の英語話者の両方を含む、公称レベルでのはっきりした音声文のデータベースが、話声材料として使用された。データベースの長さは約４５６秒であった。Ｇ．７１８コーデック内の方法の性能は、代数固定符号帳検索が使用される層、つまり、層Ｌ１、Ｌ２およびＧ．７２２．２オプションコア層で評価された。これによって、３グループの試験を行った。すなわち、８ｋｂｐｓの試験(層Ｌ１のみ)、１２ｋｂｐｓの試験(層Ｌ１およびＬ２を使用する)、および１２．６５ｋｂｐｓでの、Ｇ．７２２．２オプションの試験である。上記のアルゴリズムを用いて、１２ビットＦＣＢおよび２０ビットＦＣＢで、上記の技術を共に実行した。Ｇ．７２２．２のオプションでは、上記の技術を３６ビットＦＣＢで実行した。

ＦＣＢ検索の複雑性および全Ｇ．７１８符号化器複雑性を、表ＶＩＩおよび表ＩＸに示す。最悪の場合について、ｗＭＯＰＳ(ｗｅｉｇｈｔｅｄ Ｍｉｌｌｉｏｎ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ)で複雑性が示される。

表Ｖ−ＶＩＩから分かるように、表されるアルゴリズムは、参考文献［８］で提示される技術と比較して、わずかにセグメントＳＮＲが低下するという犠牲が伴うが、演算処理の要件を大幅に低減させる。したがって、ＳＮＲ低下がわずかであるＧ．７１８での第２の層(Ｌ２)においてのみ、提示されたアルゴリズムを使用することが決定された。したがって、推奨Ｇ．７１８は、層２で高速代数固定符号帳検索を使用する。実施例は、図４を参照する上記の実施例と対応している。

元のＦＣＢ検索［６］を高速代数固定符号帳検索方法および上記の装置に代えた、８ｋｂｐｓでのＩＴＵ−Ｔ推奨Ｇ．７２９．１コーデック［６］で、性能をさらに試験した。Ｇ．７２９．１コーデックは、４０サンプルの４つのサブフレームを使用する。パルスｍ_０、ｍ_１およびｍ_２の位置はそれぞれ３ビットで符号化され、一方で、パルスｍ_３の位置は４ビットで符号化される。各パルス符号の符号は１ビットで符号化される。これにより、４パルスでは合計１７ビットとなる。

本発明を、その非制限的な例示の実施形態に関連して、上述の明細書内に記載するが、これらの実施形態は、本発明の精神および本質から逸脱することなく、添付の請求項の範囲内において、随意に修正が可能である。

§参考文献
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［２］ Ｂ． Ｂｅｓｓｅｔｔｅ， Ｒ． Ｓａｌａｍｉ， Ｒ． Ｌｅｆｅｂｖｒｅ， Ｍ． Ｊｅｌｉｎｅｋ， Ｊ． Ｒｏｔｏｌａ−Ｐｕｋｋｉｌａ， Ｊ． Ｖａｉｎｉｏ Ｈ． Ｍｉｋｋｏｌａ， ａｎｄ Ｋ． Ｊａｒｖｉｎｅｎ， ”Ｔｈｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｔｅ Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｓｐｅｅｃｈ Ｃｏｄｅｃ (ＡＭＲ−ＷＢ)”， Ｓｐｅｃｉａｌ Ｉｓｓｕｅ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｐｅｅｃｈ ａｎｄ Ａｕｄｉｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， Ｖｏｌ． １０， Ｎｏ． ８， ｐｐ． ６２０−６３６， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ２００２．
［３］ Ｓ． Ｓｉｎｇｈａｌ ａｎｄ Ｂ． Ｓ． Ａｔａｌ， ”Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｉｔｃｈ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｉｎ ｍｕｌｔｉｐｕｌｓｅ ｃｏｄｅｒｓ”． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ＡＳＳＰ， ｖｏｌ．３７， ｎｏ．３， ｐｐ． ３１７−３２７， Ｍａｒｃｈ １９８９
［４］ ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２９ (１／２００７)， ”Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｓｐｅｅｃｈ ａｔ ８ ｋｂｉｔ／ｓ ｕｓｉｎｇ Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ−Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ａｌｇｅｂｒａｉｃ−Ｃｏｄｅ−Ｅｘｃｉｔｅｄ Ｌｉｎｅａｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ (ＣＳ− ＡＣＥＬＰ)，” Ｊａｎｕａｒｙ ２００７．
［５］ ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２９ Ａｎｎｅｘ Ａ (１１／９６)， ”Ｒｅｄｕｃｅｄ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ８ ｋｂｉｔ／ｓ ＣＳ−ＡＣＥＬＰ ｓｐｅｅｃｈ ｃｏｄｅｃ”， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９９６．
［６］ ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２９．１ (０５／２００６)， ”Ｇ．７２９ ｂａｓｅｄ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｖａｒｉａｂｌｅ ｂｉｔ−ｒａｔｅ ｃｏｄｅｒ： Ａｎ ８−３２ ｋｂｉｔ／ｓ ｓｃａｌａｂｌｅ ｗｉｄｅｂａｎｄ ｃｏｄｅｒ ｂｉｔｓｔｒｅａｍ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｌｅ ｗｉｔｈ Ｇ．７２９，” Ｍａｙ ２００６．
［７］ ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７２３．１ (０５／２００６)， ”Ｄｕａｌ ｒａｔｅ ｓｐｅｅｃｈ ｃｏｄｅｒ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｉｎｇ ａｔ ５．３ ａｎｄ ６．３ ｋｂｉｔ／ｓ”， Ｍａｙ ２００６．
［８］ ３ＧＰＰ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ２６．１９０， ”Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｍｕｌｔｉ−Ｒａｔｅ − Ｗｉｄｅｂａｎｄ (ＡＭＲ−ＷＢ) ｓｐｅｅｃｈ ｃｏｄｅｃ； Ｔｒａｎｓｃｏｄｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，” Ｊｕｌｙ ２００５； ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．３ｑｐｐ．ｏｒｇ．
［９］ Ｉ． Ｍ． Ｔｒａｎｃｏｓｏ ａｎｄ Ｂ． Ｓ． Ａｔａｌ， ”Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｆｏｒ ｆｉｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｃｏｄｅｒｓ”． Ｐｒｏｃ． ＩＣＡＳＳＰ’８６， ｐｐ． ２３７５−２３７８， １９８６．
［１０］ ＵＳ Ｐａｔｅｎｔ ５７５４９７６： Ａｌｇｅｂｒａｉｃ ｃｏｄｅｂｏｏｋ ｗｉｔｈ ｓｉｇｎａｌ−ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｐｕｌｓｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ／ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｆａｓｔ ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ ｓｐｅｅｃｈ．
［１１］ ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｇ．７１８ ”Ｆｒａｍｅ ｅｒｒｏｒ ｒｏｂｕｓｔ ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ａｎｄ ｗｉｄｅｂａｎｄ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ ｂｉｔ−ｒａｔｅ ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ ｓｐｅｅｃｈ ａｎｄ ａｕｄｉｏ ｆｒｏｍ ８− ３２ ｋｂｉｔ／ｓ”Ａｐｐｒｏｖｅｄ ｉｎ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００８．

１００ 音声通信システム
１０１ 通信チャネル
１０２ マイクロフォン
１０３，１１４ アナログ音声信号
１０４ アナログ／デジタル(Ａ／Ｄ)変換器
１０５，１１３ デジタル音声信号
１０６ 音声符号化器
１０７ 符号化パラメータ
１０８ チャネル符号化器
１０９ チャネル復号化器
１１０ 音声復号化器
１１５ デジタル／アナログ(Ｄ／Ａ)変換器
１１６ ラウドスピーカユニット

Claims (33)

1. 音声信号の符号化中に代数符号帳を検索する方法であって、
   前記代数符号帳は、多数のパルス位置と、それぞれ符号を有し、かつ前記パルス位置にわたって分布される多数のパルスとで形成される一組の符号ベクトルを含み、
   前記代数符号帳の検索方法は、
   前記代数符号帳の検索で使用するための参照信号を計算するステップと、
   第１の段階において、(ａ)前記参照信号に関連して、かつ前記多数のパルス位置の中で、第１のパルスの位置を決定するステップと、
   前記第１の段階以降の多数の段階のそれぞれにおいて、(ａ)代数符号帳利得を再算出するステップと、(ｂ)前記再算出した代数符号帳利得を用いて、前記参照信号を更新するステップと、(ｃ)前記更新された参照信号に関連して、かつ前記多数のパルス位置の中で、別のパルス位置を決定するステップと、
   前記第１およびそれ以降の段階で決定される前記パルスの符号および位置を用いて、前記代数符号帳の符号ベクトルを算出するステップであって、前記第１およびそれ以降の段階の数は、前記代数符号帳の前記符号ベクトルの前記パルスの数に対応する、ステップとを含む、方法。
2. 前記多数のパルス位置は、一組のパルス位置のトラックに分割される、請求項１に記載の代数符号帳の検索方法。
3. 第１の反復で、(ａ)前記第１およびそれ以降の段階のために、前記第１および他のパルスの位置の、前記パルス位置トラックへの第１の割り当てを決定するステップと、(ｂ)前記第１の段階および前記多数の以降の段階と、この第１の割り当てを用いた、前記代数符号帳の前記符号ベクトルの算出とを実行するステップと、
   前記第１の反復以降の多数の反復のそれぞれで、(ａ)前記第１およびそれ以降の段階のために、前記第１および他のパルスの前記位置の、前記パルス位置トラックへの別の割り当てを決定するステップと、(ｂ)前記第１の段階および前記多数の以降の段階と、前記他の割り当てを用いた、前記代数符号帳の前記符号ベクトルの前記算出とを実行するステップとを含む、請求項２に記載の代数符号帳の検索方法。
4. 前記パルス位置は前記パルス位置トラックでインターリーブされる、請求項２に記載の代数符号帳の検索方法。
5. 所定の選択基準を用いて、前記第１およびそれ以降の反復で算出される前記符号ベクトルのうちの１つを選択するステップを含む、請求項３に記載の代数符号帳の検索方法。
6. 前記第１の段階において、前記参照信号に関連して、前記第１のパルスの符号を決定するステップと、
   前記第１の段階以降の前記多数の段階のそれぞれにおいて、前記更新された参照信号に関連して、前記他のパルスの符号を決定するステップと、を含む、請求項１に記載の代数符号帳の検索方法。
7. 前記参照信号の計算は、逆フィルタされた標的ベクトルを計算するステップを含む、請求項１に記載の代数符号帳の検索方法。
8. 前記参照信号の計算は、逆フィルタされた標的ベクトルと理想的な励起信号との組み合わせとして前記参照信号を計算するステップを含む、請求項１に記載の代数符号帳の検索方法。
9. スケーリング係数によって、逆フィルタされた標的ベクトルへの前記参照信号の依存性を制御するステップを含む、請求項１に記載の代数符号帳の検索方法。
10. 前記以降の段階のそれぞれにおいて、前記スケーリング係数を変更するステップを含む、請求項９に記載の代数符号帳の検索方法。
11. 前記第１の段階において、前記第１のパルスの位置を決定するステップは、前記第１のパルスの位置を、前記参照信号の最大値に設定するステップを含み、
    前記多数の以降の段階のそれぞれにおいて、前記他のパルスの位置を決定するステップは、前記他のパルスの位置を、前記更新された参照信号の最大値に設定するステップを含む、請求項１に記載の代数符号帳の検索方法。
12. 異なるトラックで各反復を開始するステップを含む、請求項３に記載の代数符号帳の検索方法。
13. 前記第１および他のパルスの符号を事前選択するステップを含む、請求項１に記載の代数符号帳の検索方法。
14. 各反復について、前記パルス位置トラックの順序を決定するステップを含む、請求項３に記載の代数符号帳の検索方法。
15. 前記第１および他のパルスの符号の事前選択は、前記最初に計算された更新されていない参照信号の符号を含むベクトルを構成するステップを含む、請求項１３に記載の代数符号帳の検索方法。
16. 前記他のパルスの位置を決定するステップは、前記他のパルスの位置を、前記更新された参照信号と前記符号を含む前記ベクトルとの積の最大値に設定するステップを含む、請求項１５に記載の代数符号帳の検索方法。
17. 音声信号の符号化中に代数符号帳を検索するための装置であって、
    前記代数符号帳は、多数のパルス位置と、それぞれ符号を有し、かつ前記パルス位置にわたって分布される多数のパルスとで形成される一組の符号ベクトルを含み、
    前記代数符号帳の検索装置は、
    前記代数符号帳の検索で使用するための参照信号を計算するための手段と、
    第１の段階において、前記参照信号に関連して、かつ前記多数のパルス位置の中で、第１のパルスの位置を決定する手段と、
    前記第１の段階以降の多数の段階のそれぞれで、代数符号帳利得を再算出するための手段と、前記以降の段階のそれぞれにおいて、前記再算出した代数符号帳利得を用いて前記参照信号を更新するための手段と、前記以降の段階のそれぞれにおいて、前記更新された参照信号に関連して、かつ前記多数のパルス位置の中で、別のパルスの位置を決定するための手段と、
    前記第１およびそれ以降の段階で決定される前記パルスの符号と位置とを用いて、前記代数符号帳の符号ベクトルを算出するための手段であって、前記第１およびそれ以降の段階の数は、前記代数符号帳の前記符号ベクトル内の前記パルスの数に対応する、手段と、を含む、装置。
18. 音声信号の符号化中に代数符号帳を検索するための装置であって、
    前記代数符号帳は、多数のパルス位置と、それぞれ符号を有し、かつ前記パルス位置にわたって分布される多数のパルスとで形成される一組の符号ベクトルを含み、
    前記代数符号帳の検索装置は、
    前記代数符号帳の検索で使用するための参照信号の第１の計算器と、
    第１の段階において、前記参照信号に関して、かつ前記多数のパルス位置の中で、第１のパルス位置を決定するための第２の計算器と、
    前記第１の段階以降の多数の段階のそれぞれにおいて、代数符号帳利得を再算出するための第３の計算器と、前記以降の段階のそれぞれにおいて、前記再算出した代数符号帳利得を用いて前記参照信号を更新するための第４の計算器と、前記以降の段階のそれぞれにおいて、前記更新された参照信号に関して、かつ前記多数のパルス位置の中で、別のパルス位置を決定するための第５の計算器と、
    前記第１およびそれ以降の段階で決定される前記パルスの符号と位置とを用いる、前記代数符号帳の符号ベクトルの第６の計算器と、を含み、前記第１およびそれ以降の段階の数は、前記代数符号帳の前記符号ベクトル内の前記パルス数に対応する、装置。
19. 前記多数のパルス位置は、一組のパルス位置トラックに分割される、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
20. 第１の反復において、(ａ)第７の計算器は、前記第１およびそれ以降の段階のために、前記第１および他のパルスの位置の、前記パルス位置トラックへの第１の割り当てを決定し、(ｂ)前記第２、第３、第４および第５の計算器は、前記第１の段階および前記多数の以降の段階を実行し、前記第６の計算器は、この第１の割り当てを用いて、前記代数符号帳の前記符号ベクトルを算出し、
    前記第１の反復以降の多数の反復のそれぞれにおいて、(ａ)第８の計算器は、前記第１およびそれ以降の段階のために、前記第１および他のパルスの位置の、前記パルス位置トラックへの別の割り当てを決定し、(ｂ)前記第２の、第３、第４および第５の計算器は、前記第１の段階と、前記多数の以降の段階とを実行し、前記第５の計算器は、前記他の割り当てを用いて、前記代数符号帳の前記符号ベクトルを算出する、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
21. 前記パルス位置は、前記パルス位置トラックでインターリーブされる、請求項１９に記載の代数符号帳の検索装置。
22. 所定の選択基準を用いる、前記第１およびそれ以降の反復で算出される前記符号ベクトルのうちの１つの選択器を含む、請求項２０に記載の代数符号帳の検索装置。
23. 前記第１の段階において、前記第２の計算器は、前記参照信号に関して、前記第１のパルスの符号を決定し、
    前記第１の段階以降の前記多数の段階のそれぞれにおいて、前記第５の計算器は、前記更新された参照信号に関して、前記他のパルスの符号を決定する、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
24. 前記第１の計算器は、逆フィルタされた標的ベクトルを前記参照信号として計算する、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
25. 前記第１の計算器は、逆フィルタされた標的ベクトルと理想的な励起信号との組み合わせとして前記参照信号を計算する、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
26. 前記第１の計算器は、スケーリング係数によって、逆フィルタされた標的ベクトルへの前記参照信号の依存性を制御する、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
27. 前記第１の計算器は、前記以降の段階のそれぞれにおいて、前記スケーリング係数を変更する、請求項２６に記載の代数符号帳の検索装置。
28. 前記第１の段階において、前記第２の計算器は、前記第１のパルス位置を、前記参照信号の最大値に設定することで、前記第１のパルスの位置を決定し、
    前記以降の段階数のそれぞれにおいて、前記第５の計算器は、前記他のパルスの位置を、前記更新された参照信号の最大値に設定することで、前記他のパルスの位置を決定する、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
29. 異なるトラックで各反復を開始するための手段を含む、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
30. 前記第１および他のパルスの符号を事前選択するための第９の計算器を含む、請求項１８に記載の代数符号帳の検索装置。
31. 各反復について、前記パルス位置トラックの順序を決定するための第９の計算器を含む、請求項２０に記載の代数符号帳の検索装置。
32. 前記第９の計算器は、前記最初に算出された更新されていない参照信号の符号を含むベクトルを構成することで、前記第１および他のパルスの符号を事前選択する、請求項３０に記載の代数符号帳の検索装置。
33. 前記第５の計算器は、前記他のパルスの位置を、前記更新された参照信号および前記符号を含む前記ベクトルの積の最大値に設定する、請求項３２に記載の代数符号帳の検索装置。

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