JPH04264500A - 音声信号伝送方法および音声信号伝送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＣＥＬＰコーディン
グによる音声信号の低スループット送信方法および関連
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＥＬＰ（Ｃｏｄｅ　Ｅｘｃｉｔｅｄ　
Ｌｉｎｅａｒ　Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，線形予測コード
発生）方式による音声信号のコーディング技術は、今日
実用化されており、各種の用途がある。この技術を音声
信号に対応するデジタル信号のサンプルをコーディング
するのに用いられる場合には、ハイブリッド・コーディ
ング技術が使用される。このハイブリッド・コーディン
グ技術によれば、音声信号は線形予測フィルタおよびこ
の線形予測に基づく剰余分によってモデル化される。

【０００３】一般的には、図１（ａ）、（ｂ）に示すよ
うなＣＥＬＰコーダ１００は、波形リストに含まれる全
ての要素を余すところなくテストする。そして、その信
号を最も良く合成する波形が選択され、その索引番号あ
るいは特徴アドレスがデコーダ１０１に供給される。こ
のテスト方法は、合成分析方法と呼ばれる。上述した波
形リストは、ＣＥＬＰコーダ１００およびデコーダ１０
１に記憶されており、「辞書」と呼ばれる。

【０００４】ＣＥＬＰコーダ１００の性能は、採用され
た辞書と、使用される線形予測フィルタの分析方法／モ
デリング方法とに大きく左右され、これら二つのパラメ
ータが二つの従属自由度の構成要素となる。この従属自
由度により、所望の用途に対して、ＣＥＬＰコーダを最
適に適応させることが可能となる。

【０００５】上述したＣＥＬＰコーディング技術は、低
スループット（４〜２４　ｋｂｉｔ／ｓｅｃ）のコーデ
ィング装置に用いて好適である。なお、上述した技術の
詳細については、例えば、「”Ａ　ｒｏｂｕｓｔ　ａｎ
ｄ　ｆａｓｔ　ＣＥＬＰ　ｃｏｄｅｒ　ａｔ　１６　ｋ
ｂｉｔ／ｓ”，　ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ　ｂｙ　Ａ．ｌｅ
　Ｇｕｙａｄｅｒ，　Ｄ．　Ｍａｓｓａｌｏｕｘ　ａｎ
ｄ　Ｆ．　Ｚｕｒｃｈｅｒ　Ｃｎｅｔ　Ｌａｎｎｉｏｎ
　Ｆｒａｎｃｅ，　ｉｎ　ｔｈｅ　ｊｕｒｎａｌ　Ｓｐ
ｅｅｃｈ　ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＮｏ．　７，　
１９８８」等の文献に述べられている。

【０００６】一般的に、上述したようなコーダおよびデ
コーダにあっては、分析、伝送および再現されるデジタ
ル信号は、複数のブロックあるいはフレームに分割され
る。各ブロックはＬ個の値を有しており、Ｌ次元空間に
おけるベクトルとして扱われる。ここで、ベクトルｖか
ら構成される励起信号が、上述した波形辞書から読み出
されて出力された場合を考えると、このベクトルｖは、
以下述べる方法によって、知覚される歪が最小化される
必要がある。

【０００７】まず、｜｜ｘ−Ｈ・ｖ｜｜２の最小値を求
める。ここで、ｘは目標信号であり、元々の信号Ｏに知
覚力重み付け（ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ　ｗｅｉｇｈｔｉ
ｎｇ）を施して成るものである。また、Ｈは、Ｌ×Ｌの
パルス応答行列であり、合成フィルタの伝達関数および
上述した知覚力重み付けにより求められる。詳細は後述
するが、この重み付けを行うことにより、周波数帯域内
のコーディングノイズおよびホワイトノイズを減少させ
るという効果が得られる。ここで、行列Ｈは、以下の形
式による三角行列である。

【０００８】

【数２】 ＠

【０００９】上述したコーディング手順では、各基準ベ
クトルｖｉが、ゲイン量辞書Ｇから与えられたゲイン量
ｇｋに結びつけられる。すなわち、詳細は以下述べるが
、ベクトルｖｉと適合ゲインｇｋとによって、ベクトル
ｖｋ，ｉが形成され、これによって上述した歪の削減基
準が満足される。

【００１０】Ｌ次元のベクトルに基づく数多くの数値演
算および音声信号スループットによる複雑化を減少させ
るために、基準ベクトルを用いて一定の処理を行うこと
が提案されている。まず、励振信号を出力する場合、そ
のベクトルの各成分の値を「−１」，「０」または「１
」に限定する。これにより、ベクトルの辞書を三値論理
値の辞書として構成することが可能になる。このように
、ＣＥＬＰ型のコーディング手順において三値論理ベク
トルを使用すること自体は、ヨーロッパ特許出願（１９
８９年１２月２０日出願のＥＰ０，３４７，３０７）に
開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなコ
ーディング技術によれば、全ての基準ベクトルが必然的
に同じエネルギー量を含むことになる。さらに、自動修
正によってそれ自体を標準化しその位置が基準ベクトル
またはシーケンスが「０」でないコンポーネントに対応
する「０」の項を列挙するような場合を除いては、最適
な基準ベクトルまたはシーケンスをサーチすることによ
って純粋なスカラ積の計算を減少させることができない
。

【００１２】従って、このような動作モードは基準ベク
トルとして考慮に入れることが不可能である。すなわち
、基準ベクトルとしては、三値論理の全ての組合せを採
り得るのであるから、かかる技術によれば、最適化され
た歪基準を全ての場合について小さくできるわけではな
いからである。

【００１３】本発明の目的の一つは、上述した不具合を
解決すること、すなわち、基準ベクトルに係る演算を単
純化することにある。ここで、基準ベクトルの辞書ある
いは指令値は、ｎ項のベクトルについて実質的に全ての
組合せを想定している。なお、ここで「ｎ」は奇数であ
る。

【００１４】本発明の他の目的は、各基準ベクトルに所
定のゲインを印加する従来の手順よりも速く、倍率デー
タを出力することによって修正手順を実行することであ
る。また、後述する周波数スペクトラム関数によって励
振信号のエネルギーを拡散することとし、これによって
周波数帯域内でエネルギーが一様でない歪をも考慮に入
れることができる。

【００１５】本発明のさらに他の目的は、低いスループ
ットでの音声信号伝送を最終的に実行することである。 ここで、音声信号においては、励振信号を構成する各基
準ベクトルをデコーダ・レベル、すなわち索引番号ある
いはアドレスで出力することを可能としている。この索
引番号あるいはアドレスは、コーダ・レベルにおいて最
小の歪基準を満足する最適な基準ベクトルを示すもので
あり、これによって上述したデコーダの構成を簡略化し
、製造コストを低減する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
この発明にあっては、音声をデジタル化したサンプルを
線形予測法によってコード化してコード信号を発生する
コード化過程と、発生したコード信号を伝送する伝送過
程と、コード信号をデコードするデコード過程とを有し
、前記コード化過程においては、サンプル量Ｌを有する
サンプルブロックによって波形が表され、各々が基準ベ
クトル（ｖ）を構成する複数の基準波形の中から選択さ
れた一の基準波形に基づいて合成フィルタによってＬ次
元の初期ベクトル（ｏ）を形成する初期ベクトル形成過
程を有し、前記初期ベクトル形成過程においては、前記
初期ベクトル（ｏ）によって知覚力重み付けの施された
目標ベクトルをｘとし、前記合成フィルタおよび前記知
覚力重み付けによる応答を示すＬ行Ｌ列のパルス応答行
列をＨとし、前記初期ベクトル（ｏ）と、前記基準ベク
トル（ｖ）または前記基準波形とについての最小二乗偏
差法に基づいて、｜｜ｘ−Ｈ・ｖ｜｜２が最小値となる
基準ベクトル（ｖ）を選択する、低スループットの音声
信号伝送方法であって、前記コード化過程は、ｎ項形式
｛−ｎ／２，・・・，０，・・・，ｎ／２｝（ただしｎ
は奇数であってｎ／２はｎを２で除算したときの整数部
である）の基礎ベクトルｙｉから成るＬ次元の初期辞書
Ｙに基づいて辞書を形成する過程であって、出力される
信号の周波数帯域内における励振エネルギーの分散と適
合ゲインｇｋから成る第２の辞書Ｇ（ｙ）とに基づくス
ケールファクタγｉによって前記基礎ベクトルｙｉが修
正され、これによって、各基準ベクトルｖｋ，ｉがｖｋ
，ｉ＝ｇｋ・γｉ・ｙｉなる条件を満足する基準ベクト
ルまたは波形の辞書を形成する過程と、全てのスカラ積
＜ｘ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞および全ての知覚エネルギー｜
｜Ｈ・ｙ｜｜２を求めることによってＣ（ｇｋ，γｉ・
ｙｉ）＝２ｇｋ＜ｘ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞−ｇｋ２｜｜Ｈ
・γｉ・ｙｉ｜｜２の最大値を求め、これによって｜｜
ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２の最小値を求め、さら
に前記初期ベクトル（ｏ）を、ｖｋ＊，ｉ＊＝ｇｋ＊・
γｉ＊・ｙｉ＊なる最適基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊に割
当て、｜｜ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２が最小とな
る条件を満たす最適基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊を索引番
号（ｋ＊，ｉ＊）で表示する過程と、を有することを特
徴としている。

【００１７】

【作用】本発明において、低スループットで音声信号を
送信する方法は、コード信号を出力するために線形予測
法によって音声のデジタル・サンプルをコーディングす
るコーディング過程と、このコード信号を伝送する伝送
過程と、受信したコード信号をデコードする受信過程と
を含む。

【００１８】上記コーディング過程は、Ｌ個のサンプル
値を含むサンプルブロックに表示されるとともにＬ次元
の初期ベクトル（ｏ）を構成する波形を表示する表示過
程に基づいて実行される。この表示過程は、合成フィル
タに基づいて、基準波形によって行われる。

【００１９】ここで、基準波形とは基準波形辞書から選
択された波形であり、この基準波形辞書においては、各
基準波形は基準ベクトル（ｖ）を構成する。各基準ベク
トル（ｖ）は上記初期ベクトル（ｏ）の最小二乗偏差の
基準値と対応している。すなわち、上述した波形または
基準ベクトル（ｖ）と、｜｜ｘ−Ｈ・ｖ｜｜２の最小値
（なお、ここでｘは、初期ベクトル（ｏ）に知覚力重み
付けをすることによって求められる目標ベクトルであり
、Ｈは知覚力重み付けおよび合成フィルタの出力結果に
よって求められるＬ×Ｌのパルス応答行列である）とが
対応している。

【００２０】この過程においては、選択基準は、初期辞
書Ｙを修正することによって辞書を確立することに留意
する必要がある。すなわち、初期辞書Ｙは、ｎ項形式｛
−ｎ／２，・・・，０，・・・，ｎ／２｝のＬ次元のベ
クトルｙｉによって構成されている。ここでｎは奇数で
ある。これら基本ベクトルは、各々スケール・ファクタ
γｉによって修正される。

【００２１】ここでスケール・ファクタγｉは、信号の
周波数帯域内における励振エネルギーの分散と、複数の
ゲインｇｋを有する第２の辞書Ｇ（ｙ）とを考慮して設
定する。このようにして、波形または基準ベクトルの辞
書が形成される。各基準ベクトルは、ｖｋ，ｉ＝ｇｋ・
γｉ・ｙｉなる関係を満足する。なお、「ｎ／２」なる
値は、ｎを「２」で除算した整数部である。

【００２２】次に、＜ｘ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞の全てのス
カラ積と、全ての知覚エネルギー（ｐｅｒｃｅｐｔｕａ
ｌ　ｅｎｅｒｇｙ）｜｜Ｈ・ｙ｜｜２とを計算すること
によってＣ（ｇｋ，γｉ・ｙｉ） 　　＝２ｇｋ＜ｘ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞−ｇｋ２｜｜Ｈ・
γｉ・ｙｉ｜｜２の最大値を計算を行い、これによって
、最小二乗偏差値ｍｉｎ｜｜ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ
｜｜２が求まる。これにより、対応する最適基準ベクト
ルｖｋ＊，ｉ＊を初期ベクトル（ｏ）に割当てることが
可能となる。ここで、 ｖｋ＊，ｉ＊＝ｇｋ＊・γｉ＊・ｙｉ＊である。この最
適基準ベクトルは、ｍｉｎ｜｜ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙ
ｉ｜｜２の判断基準を満足する索引番号ｋ＊，ｉ＊によ
って表される。

【００２３】本発明の構成要件のうち、低スループット
で音声信号を伝送する過程は、各最適基準ベクトルｖｋ
＊，ｉ＊を、索引番号ｋ＊，ｉ＊によるコード信号とし
て送信する。

【００２４】本発明の構成要件のうち、コード信号によ
って低スループットで送信された音声信号をデコードす
る過程にあっては、コード信号のデコードを確実にする
ために、コード信号を構成する索引番号ｋ＊，ｉ＊を判
別する点に特徴がある。まず、対応する基礎ベクトルｙ
ｉ＊を得るために、ｎ基底から最適基準ベクトルを表示
する最適索引番号ｉ＊を分離する。

【００２５】この実行過程においては、基準ベクトルｖ
ｋ＊，ｉ＊を再現して構成するために、対応するスケー
ルファクタγｉ＊および対応する適合ゲインｇｋ＊の索
引番号ｉ＊に基づいて、再現された対応する基礎ベクト
ルの修正が実行される。そして、音声信号を再構成する
ために、再現された基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊に対して
合成フィルタ動作が行われる。

【００２６】このように、コーディング、伝送、デコー
ディングの各過程を含む本発明による動作によれば、低
スループットで音声信号を伝送することが可能であるか
ら、特に、移動体相互間の通信等の用途に用いてきわめ
て好適である。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例による音声信号の低
スループット送信方法を図２（ａ）、（ｂ）を参照して
説明する。図２において、本実施例の方法は、線形予測
法によって音声のデジタルサンプルをコード化するコー
ディング過程を含む。この過程により、コード信号を出
力することが可能になる。本実施例の方法は、さらに、
このコード信号を伝送する伝送過程と、受信したコード
信号をデコードするデコーディング過程とを含む。

【００２８】図２においては、コーディング過程は、Ｌ
個のサンプルを有するサンプルブロックあるいはフレー
ムで示された波形に基づいてＬ次元の初期ベクトル（ｏ
）を生成する処理を有している。この初期ベクトル（ｏ
）は、基準波形によって、合成フィルタに基づいて、対
応する波形を表示するようになり、ベクトルｖとなる。 このベクトルｖは、基準波形辞書から選択されたもので
あり、この辞書内の各波形は上記基準ベクトルを構成し
ている。この選択動作は、上記基準波形または基準ベク
トル（ｖ）に関係させつつ、初期ベクトル（ｏ）に対す
る最小二乗偏差法によって行われる。すなわち、｜｜ｘ
−Ｈ・ｖ｜｜２の最小値が求められる。

【００２９】ここで、ｘは目標ベクトルであり、初期ベ
クトル（ｏ）に知覚力重み付けを施すことによって得ら
れる。また、Ｈは知覚力重み付けおよび合成フィルタの
出力結果によって求められるＬ×Ｌのパルス応答行列で
ある。本実施例による方法においては、コーディング過
程は以下のように設定される。すなわち、選択の判断基
準は、基礎ベクトルｙｉから成る初期辞書Ｙを変更して
ゆくことにより、辞書を確立する。

【００３０】各基礎ベクトルは、ｎ項形式である。すな
わち、これら基礎ベクトルの要素ａｊ（ここでｊは［０
，Ｌ−１］に含まれる）は、ｎ種類の離散的な値を取り
得る。一般的には、各要素ａｊは、「１」づつインクリ
メントされた［−ｎ／２，・・・，０，・・・，ｎ／２
］なる集合に属する値を取り得る。ここで、ｎは奇数で
あり、「ｎ／２」なる値は、ｎを「２」で除算した整数
部である。

【００３１】本実施例による方法の特徴によれば、各基
礎ベクトルｙｉは、信号の周波数帯域内における励振エ
ネルギーの拡散を考慮に入れながら、スケールファクタ
γｉによって修正される。

【００３２】ここで、ほとんどの場合においては、スケ
ールファクタγｉはデータベースに基づいて経験的に決
定される。このデータベースは、例えば、同一言語を話
す数人の発音者の意味のある長さの音声サンプルを数時
間に渡って記録することによって構成される。勿論、言
語は複数存在しても良い。経験的には、種々の言語に渡
る表現の多様性は、上述したスケールファクタγｉの２
段目までによって決定できる。なお、次数Ｌ＝５の三値
論理ベクトルのスケールファクタγｉを記憶したテーブ
ルについて、詳細は後述する。

【００３３】また、この原理によれば、連続的に繰返す
「Ｌ」の音声サンプルをデータベースから取り出す過程
が実行され、この中で各基礎ベクトルγｉを識別する手
順が実行される。次に、対応する各基礎ベクトルｙｉに
対してスケールファクタγｉが決定される。そして、上
述した基礎ベクトルｙｉに関連して対応するスケールフ
ァクタγｉを得るために、最もマッチングの小さな係数
を検索し、識別された係数あるいはマッチングの取れた
係数の平均値ｕを求める。

【００３４】上記処理の結果に基づいて第２の辞書が構
成され、先に述べた改定された辞書についても、この第
２の辞書を介して、同様に作成される。以下、この第２
の辞書をＧ（ｙ）と表記する。この第２の辞書Ｇ（ｙ）
は、ゲインｇｋの辞書によって形成される。このように
して、改定された辞書は、基準ベクトルまたは波形辞書
を構成するようになる。そして、各基準ベクトルは、ｖ
ｋ，ｉ＝ｇｋ・γｉ・ｙｉ なる関係を満たすようになる。

【００３５】言うまでもないことであるが、以下の点に
留意する必要がある。すなわち、図２（ａ）に示すよう
に、スケールファクタγｉを供給することによって行わ
れる修正動作は、各基礎ベクトルｙｉの要素ａｊに単な
る重み付けを施すことではない。すなわち、各スケール
ファクタ係数γｉは、音声信号の周波数帯域における励
振エネルギーの拡散の度合いを示している。

【００３６】図２（ａ）に例示するように、本実施例の
方法は、全てのスカラ成分＜ｘ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞と、
全ての知覚エネルギー（ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ　ｅｎｅ
ｒｇｙ）｜｜Ｈ・ｙ｜｜２とについて Ｃ（ｇｋ，γｉ・ｙｉ） 　　＝２ｇｋ＜ｘ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞−ｇｋ２｜｜Ｈ・
γｉ・ｙｉ｜｜２なる関数を求めることによって ｍｉｎ｜｜ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２なる最小二
乗偏差を求めることに特徴がある。

【００３７】上述した演算により、初期ベクトル（ｏ）
に対して、対応する最適基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊すな
わちｇｋ＊・γｉ＊・ｙｉ＊を割当てることが可能とな
る。 そして、かかる本実施例の手法によれば、この最適基準
ベクトルが、上述した ｍｉｎ｜｜ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２の基準を満
たすｋ＊，ｉ＊なる索引番号によって表示されることが
判る。

【００３８】次に、基礎ベクトルｙｉのレベルにおける
さらに詳細な動作説明を行う。これらの基礎ベクトルは
、ｎ項Ｌ次元のベクトルであり、その要素ａｊの取り得
る値は、「−ｎ／２」〜「ｎ／２」の範囲の「１」きざ
みの整数である。次に、図２（ｂ）において、基礎ベク
トル（Ｂａｓｉｓ　ｖｅｃｔｏｒｓ）をｙ０，ｙ１，ｙ
ｉ，ｙｋとする。 ここで、Ｋ＝（ｎＬ−３）／２であり、「０」〜「Ｋ」
は連続番号である。

【００３９】各要素の値は、ｎ項形式のうちの何れか一
つである。次に、スケールファクタγｉを用いて修正が
行われる。ここで、スケールファクタγｉは、ゲインｇ
ｋと同様に単に重み付けを行うものではない。この理由
は先に述べた通りである。そして、対応するスケールフ
ァクタγｉが上述したように決定され、基礎ベクトルｙ
ｉの各要素ａｊに印加される。図２（ｂ）にあっては、
適合ゲインｇｋの適用例が示されている。すなわち、基
礎ベクトルｙｉの各要素ａｊは、ｇｋ・γｉで乗算され
る。

【００４０】これにより、図２（ａ）、（ｂ）に示すコ
ーディング過程の実行において、最小二乗偏差値ｍｉｎ
｜｜ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２は対応するゲイン
・エレメントｇｋを第２の辞書Ｇ（ｙ）選択されること
によって求められ、これによって偏差｜ｇ−ｇｋ＊｜が
最小化されることが明らかに判る。ここに、ｇは以下の
関係を満たす。

【数３】 ＠

【００４１】次に、辞書またはＬ次元の基礎ベクトルｙ
ｉの初期辞書Ｙを構成するための基礎ベクトルｙｉの配
列について、より詳細な説明を図３（ａ）、（ｂ）を参
照して行う。まず、辞書Ｙは、ｎ次形式［−ｎ／２，・
・・，０，・・・，ｎ／２］Ｌ次の基礎ベクトルｙｉに
よって構成されている。 そして、辞書Ｙは、「０」ベクトルを除いて、そのＬ成
分がｎ次形式である全ての基礎ベクトルを含む。一般的
に基礎ベクトルの索引番号ｉは、値［−ｎ／２，・・・
，０，・・・，ｎ／２］がそれぞれ対応する値（０，１
，２，・・・，ｎ）に変換された後に、各基礎ベクトル
の基底ｎの値と等しくされる。 すなわち、ｎ次形式の基礎ベクトルｙｉが、その索引番
号ｉに基づいて配列され、この索引番号ｉの値が各ベク
トルの基底ｎとして設定される。

【００４２】また、換言すれば、辞書Ｙを構成する一群
の基礎ベクトルｙｉが、ｎ／２・Ｌパルスベクトルから
定義される。ここに、パルスベクトルはシングルコンポ
ーネントの要素ａｊ（ここでｊは［０，Ｌ−１］に含ま
れる）から成り、「−１」，「−２」，・・・「−ｎ／
２」に等しい。各パルスベクトルは対応する基礎ベクト
ルと関係付けられる。すなわち、各基礎ベクトルはｑ≦
ｊなる同一数の複数の要素を有し、各ベクトルがランク
ｑのパルスベクトルと関係付けられる。ここで、ａｊが
「０」でない場合にはｑ＝ｊである。このように、ｊ＝
ｑなるパルスベクトルとパルス、あるいは、より高いラ
ンクのｊ＝ｑ’なるベクトルによる線形な関係がパルス
ベクトルに付される。

【００４３】以下、三値論理を例として、基礎ベクトル
ｙｉの辞書を出力する場合の動作、および、これら基礎
ベクトルを出力する動作のより詳細な説明を図３（ａ）
および（ｂ）を参照して行う。なお、本発明の範囲を逸
脱することなく、同様の方法によってｎ項Ｌ次元形式の
ベクトルを発生させることができることは勿論である。 図３（ａ）および（ｂ）において、オペレータ・セルは
、それぞれ対応する符号が付されており、対応するパル
スベクトルと関連するベクトルとから構成された副辞書
と、上述したパルスベクトルとに基づいて、全ての副辞
書を結合して完全な辞書を出力することが可能である。

【００４４】図３（ａ）における各演算回路は、“Ｒ”
の符号が付された遅延回路を含む。この遅延回路の伝達
関数は、一般のＺ変換の表記方法に従って、「Ｚ＋１」
と示される。また、各オペレータは、“Ｓｙ”の符号を
付した対称化演算子を含む。この演算子の関数は、入力
されたベクトルの全ての要素に対して、「＋１」，「０
」および「−１」を乗算する。そして、“Ｓ”の符号が
付された回路は加算器であり、遅延回路Ｒの出力信号が
供給されるとともに、“Ｆ”の位置にあるスイッチＩを
介してと対称化演算子Ｓｙの出力信号が供給される。一
方、スイッチＩが“Ｏ”の位置にある場合には、Ｌ次元
の「０」ベクトル［０，０，０，０］が供給される。図
３（ａ）（１），（２），（３）における各演算回路は
、辞書Ｙの各基礎ベクトルｙｉを出力する一連の処理手
順のうち、各々異なるステップにおける動作を示してい
る。

【００４５】以下、それぞれの図について説明するが、
本明細書においては、文字の上にオーバーラインを付す
べきところを、例えば“￣（ａ）”のように表示し、ま
た、文字の上に“＾”マークを付すべきところを、例え
ば“＾（ａ）”のように表示することがある。

【００４６】図３（ａ）（１）に、基礎ベクトルｙｉを
出力する初期段階における動作を示す。図において初期
パルスあるいはパルスベクトルδＬ−１は、遅延回路Ｒ
の入力端に供給される。次に、対称化演算子Ｓｙに対し
て、副辞書￣（ＤＯ）が供給される。この副辞書￣（Ｄ
Ｏ）は、初期状態においては、上述したパルスベクトル
δＬ−１から構成されている。これにより、対称化演算
子Ｓｙは、対称化された副辞書￣（ＤＯ）を出力する。 この様子を図３（ｂ）に示す。次に、加算器Ｓには、遅
延回路Ｒからランクｑ＝Ｌ−２のパルスベクトルδＬ−
２が供給され、あるいは「０」ベクトルが供給される。 また、加算器Ｓには、対称化された副辞書￣（ＤＯ）が
供給される。これにより、加算器Ｓは、基礎ベクトルｙ
１，ｙ２，ｙ３から成る辞書Ｄ１を出力する。

【００４７】言うまでもないことであるが、図３（ｂ）
に示すように、パルスベクトルδＬ−２は基礎ベクトル
ｙ１，ｙ２，ｙ３から成る副辞書Ｄ１と結合する。そし
て、パルスベクトルδＬ−１は、基礎ベクトルｙ０は勿
論のこと、「０」ベクトルをも形成する。

【００４８】また、同図（２）に示すような帰還動作を
行う場合にあっては、演算回路は基礎ベクトルｙｉを出
力することが可能になっている。すなわち、遅延回路Ｒ
の出力レベルでパルスベクトルδＬ−ｍを受信し、対称
化演算子Ｓｙのレベルで辞書Ｄｍ−１を受信する。この
辞書Ｄｍ−１は、辞書Ｄ１と同様に帰還動作によって得
られるものである。次に、同図（２）における加算器Ｓ
は、遅延回路Ｒから出力されたパルスベクトルδＬ−ｍ
−１あるいは「０」ベクトルと、副辞書￣（Ｄｍ−１）
とから副辞書Ｄｍを出力する。

【００４９】このように、上述した動作によれば、パル
スベクトルが供給されると、配列されたベクトルと対応
した副辞書とに基づいて帰還動作あるいは反復動作が繰
返され、最終的に完全な辞書を出力することが可能とな
る。なお、図３（ｂ）において、“＊”マークは「−ｎ
／２」ないし「ｎ／２］の値を取り得る。この値につい
てのその他の条件は既に述べた通りである。

【００５０】ここで、三値論理辞書の全体について、以
下の点に留意する必要がある。すなわち、中間レベルｍ
〜Ｌの全ての副辞書を結合した結果により、各要素ａｊ
が正値または負値に設定されるのであるが、この状態に
至って初めて対称化演算子Ｓｙにおける対称化処理に辞
書全体を使用することが可能となる。

【００５１】これは、ｔ＝Ｌ−１の瞬間における一部の
応答の演算についても同様である。すなわち、パルスベ
クトルδＬ−１が発生する瞬間においては、システムＨ
は合成フィルタおよび知覚力ウエイティング・フィルタ
において、上述した動作に沿って、三値論理基礎ベクト
ルｙｉに基づいて作成されている途中である。なお、ｔ
＝Ｌ−１の瞬間における一部の応答の演算については、
以下ＳＬ−１（ｙｉ）と表示する。

【００５２】次に、図４において、初期状態における演
算レベルを「１」と表示する。この図におけるオペレー
タは、時刻０，１，２，Ｌ−１におけるシステムＨのパ
ルス応答を表示している。すなわち、値ｈ０，ｈ１，ｈ
Ｌ−２，ｈＬ−１が、上述したオペレータに供給されて
いる。

【００５３】ここで、オペレータＳＬ−１は、ｔ＝Ｌ−
１における全てのベクトルの部分応答についての各エレ
メントｈＬ−ｍ−１または「０」値の合計も表示してい
る。なお、各ベクトルは、レベルｍ（ｓｉｃ）の対称化
演算子Ｓｙによって対称化された辞書に含まれるもので
ある。

【００５４】このようにして、ｔ＝Ｌ−１における複数
のベクトルＤｍの応答の集合たるＳＬ−１（Ｄｍ）が得
られる。対称化演算子Ｓｙは、ＳＬ−１（Ｄｍ−１）の
各要素を「＋１」，「０」，「−１」で乗算して出力す
る。これにより、離散的な要素の集合が得られる。最終
的には、図４（３）に示すように、元々「−１」に設定
されていた三値論理ベクトルｙｉのｔ＝Ｌ−１における
応答を、最後のオペレータが供給することとなる。

【００５５】なお、供給される三値論理値の行列Ｈによ
る線形システムにおける応答は、上述した構成と同様に
、この構成の各ノードについて線形変換Ｈが施されて出
力される。

【００５６】これにより、三値論理ベクトルの知覚エネ
ルギーは、上述したｔ＝Ｌ−１における一部の応答に基
づいて推測される。すなわち、ベクトルｙｉによって励
起される行列Ｈは、以下のように表記することができる
。

【００５７】

【数４】 ＠

【００５８】このようにして、ｔ＝Ｌ−１における応答
ＳＬ−１（ｙｉ）が決定される。これはＨｙｉの「Ｌ−
１」次の座標である。しかしながら、

【数５】 ＠および

【数６】 ＠のように表記することが可能である。

【００５９】ここで、ｙ’ｉとｙ”ｉとは同一のノルム
を有しており、Ｚ−１なる基本的な遅延作用素を表示し
ている。この関係式は、以下のようにして証明すること
ができる。

【数７】 ＠

【００６０】しかしながら、仮にｙｉがＤｍに属するな
らば、Ｚ−１・ｙｉはＤｍ−１に属することになる。従
って、反復処理を行うことにより、Ｄ０，Ｄ１，……，
ＤＬ−１の順で、知覚エネルギーを計算することが可能
になる。Ｄ０＝δＬ−１についての初期値、すなわち図
３に示されたパルスベクトルは、ｈ０２である。

【００６１】種々の選択判断基準から供給された実体物
に対する番号付けおよび計算処理の、本実施例に基づく
基本図を図５（ａ）、（ｂ）に示す。一般的には、図５
（ａ）に示すように、上述した基礎ベクトルｙｉは、３
０＝１のレートを有するベクトルの全体出力チャートか
らレベル「０」において出力される。また、ベクトルｙ
０，３１はレベル１において出力され、ベクトルｙ１，
ｙ２，ｙ３……のように３Ｌ−１に基づいたベクトルは
レベルＬ−１において出力される。

【００６２】パルスベクトルθ−１，θ０およびθ１に
基づいた、三重化されていない単一のセルを図５（ｂ）
に示す。ここでは、入力された基礎ベクトルの最終座標
を更新するために、これらパルスベクトルθ−１，θ０
およびθ１の値を加算する。なお、基礎ベクトルは、＋
１，０，−１の値を持つ要素から構成されている。ここ
で、図５（ａ）、（ｂ）に示された構成は、三値論理チ
ャートの線形構造である。従って、ｎ項形式に対しては
、ｎ値論理のチャートを用いるべきであることに留意す
る必要がある。

【００６３】同様に、以下説明するアナログ的な構成に
よって、 ｜｜Ｈ・ｙｉ｜｜２＝ＳＬ−１（ｙｉ）２＋｜｜Ｈ・Ｚ
−１ｙｉ｜｜なる式を演算する実施例を提供することも
可能である。 この構成を図１０（ａ）（ｂ）を参照して説明する。な
お、これらの図においてＥ（ｉ）＝｜｜Ｈ・ｙｉ｜｜２
である。

【００６４】図１０（ａ）に示すように、エネルギーを
得るための全体出力チャートは、右から左に向って流れ
るするようになっている。また、初期エネルギーＥ（０
）はＳＬ−１（０）２に等しい。図１０（ａ）に示され
たエレメンタリーセルを同図（ｂ）に示す。

【００６５】ここで、ベクトルのナンバリング、すなわ
ち基礎ベクトルの番号「ｉ」は、前進三値ナンバリング
あるいは後退三値ナンバリングに基づいている。三値論
理ベクトルの前進ナンバリングに属する全ての番号ｐは
、後退ナンバリングｐ’（但しｐ’＝３Ｌ／ｐ−１）と
の対応関係を満足している。このことから、全ての計算
が、前進ナンバリングまたは後退ナンバリングに基づい
て行われるが、後者の方が好適であることが判る。

【００６６】これにより、伝送路を介して、例えば後退
番号あるいは前進番号の索引番号を伝送することが可能
になる。なお、その詳細は後述する。ここで、さらに以
下の点について留意する必要がある。すなわち、事前に
合成フィルタリングを基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊に施す
従来のＣＥＬＰ型コーディング技術は、予測レベルファ
クタ（以下、σという）によって重み付けされている点
に利点がある。この予測レベルファクタσは、励振信号
の平均エネルギーを示す。この励振信号とは、少なくと
も三の、一連の早期の励振ベクトルに基づいて予測され
たものである。

【００６７】各基準ベクトルの要素ａｊに対してこのよ
うな演算を施す技術については、当業者に周知のことで
あるから、ここでは詳述しない。次に、＜２ｘ｜Ｈ・ｙ
ｉ＞の形式におけるスカラ成分を計算する手順の詳細を
図６を参照して説明する。ここで、全ての基礎ベクトル
ｙｉに対してｘ＝ｘ／σである。ここで、予測レベルフ
ァクタσは、実際に本実施例に基づくコーディング手順
に導入され、全ての三値ベクトルｙｉについて＜２ｘ／
σ｜Ｈ・ｙｉ＞形式の解が求められる。

【００６８】次に、上述した解は、行列Ｈの転置行列（
以下ｔＨという）で解２ｘ／σをフィルタリングするに
よって計算される。この解は、下式で表すことができる
。

【数８】 ＠

【００６９】ここで、ｘ’を以下のように設定する。

【数９】 ＠

【００７０】次に、三値論理ベクトルｙｉについての解
＜ｘ’｜ｙｉ＞は、以下のようにして得られる。先ず、
下式に基づく計算を行う。

【数１０】 ＠

【００７１】この計算手順は、先に述べた部分応答ＳＬ
−１（ｙｉ）の計算と同様の手順によって、図６に示す
オペレータを用いることによって行うことが可能である
。そして、ｘ’０，ｘ’Ｌ−ｍ−１，ｘ’Ｌ−２の値が
求まり、これによって上記スカラ成分が求まる。ここで
、「０」ベクトルの場合は、「０」値に変換される。

【００７２】先に述べたように、スケールファクタγｉ
が各基礎ベクトルｙｉに対して決定されて割当てられる
と、複数Ｎのフレームと、音声信号データベースとから
スケールファクタγｉが決定される。

【００７３】この基礎ベクトルｙｉについてのスケール
ファクタγｉは、対応するフレームについてフィルタリ
ングした結果が最も小となるように選択される。ここで
、各スケールファクタγｉを決定する方法としては、数
種類のものが考えられる。制限が無い例において、基礎
ベクトルが次元Ｌ＝５の三値論理型であったとすると、
スケールファクタγｉのリストは、以下列挙する１２１
個の値を有するテーブルとして与えられる。最初の値は
（−１，−１，−１，−１，−１，）を乗算するもので
あり、最後の値は（０，０，０，０，−１）を乗算する
ものである。

【００７４】 １．５０，１．６６，１．７７，１．２８，１．４６，
１．３６，０．８６，２．４７，１．６８，１．５１，
１．１２，１．０４，１．３８，１．８６，１．５１，
４．２３，３．４７，１．９６，１．２５，２．２８，
０．７７，２．５０，３．５１，０．８７，１．１１，
１．１６，０．９５，１．２９，１．２３，１．８５，
１．３４，１．５５，１．６０，１．５１，１．４４，
１．２１，１．４５，１．９５，１．４５，１．７３，
４．０６，１．７３，１．３２，１．３９，２．４３，
１．３８，４．６２，１．３５，１．９２，２．１５，
１．４４，２．２０，１．９５，１．０７，０．８８，
１．５６，１．４８，１．３３，１．６４，１．７０，
１．４４，３．３３，１．１０，１．８９，０．８０，
２．０７，１．２７，１．５７，３．８２，１．２８，
１．３１，１．３４，１．９４，１．８６，１．２５，
１．０６，２．１５，１．３９，０．８９，１．２４，
１．３２，１．１７，１．４５，０．５７，１．２８，
２．００，４．８８，２．１４，２．９８，２．２４，
１．２３，１．６６，１．４１，１．８２，３．４４，
１．１４，３．１５，３．９１，１．６０，０．９５，
１．７４，１．５０，１．１２，２．９８，１．１６，
１．２３，１．３４，１．００，２．０６，２．５２，
４．５２，１．９３，２．８９，３．２１，１．３９，
２．４４，２．３８，４．５５，３．００，２．４９，
３．１７

【００７５】索引番号ｋ＊，ｉ＊の最適値は、先に述べ
た後退番号あるいは前進番号が付与されつつ、決定され
る。また、特にコード信号たる索引番号ｉに関係して、
音声信号の低スループット伝送が可能となる。ここで、
各索引番号ｋ＊，ｉ＊の値は、各基準ベクトルｖｋ＊，
ｉ＊を表すものとなる。

【００７６】ここで、上述した索引番号ｋ＊，ｉ＊を伝
送する限りにおいては従来の伝送技術水準においても可
能なことであり、また、伝送する信号にある程度の冗長
性を持たせ、ほとんどエラーの発生しない程度にするこ
とも知られている。ここで、索引番号ｉ＊は、前進番号
であっても後退番号であっても良いことが判る。すなわ
ち、ナンバリングを変更した場合において、その変換テ
ーブルはコーダおよびデコーダ等において既知だからで
ある。

【００７７】次に、伝送された信号、すなわち上述した
方法によって生成されるコード信号をデコードする手順
の詳細を図７を参照して説明する。図７において、デコ
ーディング過程は、ステップ１０００において、コード
信号に含まれる索引番号ｋ＊とｉ＊を分離する。次に、
処理がステップ１００１に進むと、索引番号ｉ＊に基づ
いて、対応する基礎ベクトルｙｉ＊を再現するために最
適基準ベクトルの基底ｎを求める。次に、処理がステッ
プ１００２に進むと、索引番号ｉ＊に基づいて、基礎ベ
クトルｙｉ＊と、対応するスケールファクタγｉ＊とが
再現される。また、基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊＝γｉ＊
・ｙｉ＊を構成するために、再現された基礎ベクトルに
対して修正が施される。

【００７８】上記処理に引き続いて、デコーディング過
程の処理はステップ１００３に進み、基準ベクトルを合
成するために、ここでフィルタリング動作が行われる。 ここで、当然、以下の点に留意する必要がある。すなわ
ち、本実施例によるコーデイング手順においては、合成
フィルタリングが行われる前に、予測レベルファクタσ
によって各基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊が重み付けさる。 ここで、予測レベルファクタσは、少なくとも三の、一
連の早期の励振ベクトルに基づいて予測されたものであ
る。

【００７９】なお、デコーディング過程における予測レ
ベルファクタσの決定方法については、当業者に周知の
ことであるからここでは詳述しない。低スループットで
音声信号を伝送する本実施例によるシステムのさらに詳
細を図８および図９を参照して説明する。図８によれば
、コーデイング回路は、ｎ項形式のＬ次行列の基礎ベク
トルｙｉの初期辞書Ｙを出力するジェネレータ１を有し
ている。これらベクトルのコンポーネントは、上述した
通り、「−ｎ／２」ないし「ｎ／２」の値を取り得る。 ここで、初期辞書Ｙを出力するジェネレータ１は、例え
ば図３（ａ）（ｂ）に示した演算回路を有する計算手段
、および／または、記憶回路から構成される。この記憶
回路は、読出し／書込みメモリであってもよく、読出し
専用メモリであってもよい。この場合、読出し専用メモ
リには、上述した前進番号または後退番号に基づいて連
続的に基礎ベクトルｙｉの読出しを可能とする高速シー
ケンサを設けるとよい。

【００８０】さらに、図８に示すコーディング回路にあ
っては、基礎ベクトルｙｉとスケールファクタγｉとを
修正する修正回路２を有している。この修正回路２は、
例えば読出し専用メモリから成るテーブルによって構成
される。この修正回路２は、各基礎ベクトルｙｉに対し
て、修正された基礎ベクトル￣（ｙｉ）＝γｉ・ｙｉを
出力する。

【００８１】また、図においてＭＵＸは高速マルチプレ
クサであり、修正された基礎ベクトル￣（ｙｉ）に関す
る値を連続して読み出し、適合ゲインｇｋについての第
２の辞書を出力する回路３に供給することが可能である
。適合ゲインｇｋについての第２の辞書Ｇ（ｙ）を出力
する回路３は、増幅回路３０を有している。増幅回路３
０は、上述した第２の辞書を構成するゲインｇｋのテー
ブルに接続されている。これにより、第２の辞書Ｇ（ｙ
）を出力する回路３は、ｖｋ，ｉ＝ｇｋ・γｉ・ｙｉな
る基準ベクトルを出力する。

【００８２】ここで、本実施例に基づくコーディング回
路は、さらに増幅回路４を有している。増幅回路４は、
各基準ベクトルｖｋ，ｉに対して、上述した予測レベル
ファクタσを適用する。さらに、本コーディング回路に
あっては、カスケード接続された合成フィルタ５と知覚
力ウエイティング・フィルタ６とを有し、ここでの伝達
関数は上述したＨになる。７は加算器であり、その一入
力端において、同一構成の知覚力ウエイティング・フィ
ルタ６を介して、反転された原信号を受信する。これに
より、代数加算器たる加算器７は、入力された両信号の
差を出力する。すなわち、加算器７は、供給された信号
（ｓｉｃ）に対する最小歪基準を出力することが可能に
なる。

【００８３】このため、このコーディング回路にあって
は、最小歪演算回路８を有している。この最小歪演算回
路８は、２ｇｋ＜ｘ／σ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞なる積を計
算する第１演算回路８０を有している。ここに、式＜ｘ
／σ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞は、目標ベクトルｘと、行列Ｈ
を介して再構成されるとともに知覚力重み付けの施され
たベクトルと、修正された基礎ベクトルγｉｙｉとのス
カラ積である。そして、第１演算回路８０は、第１の演
算結果ｒ１を出力する。

【００８４】次に、８１は第２演算回路であり、再構成
されるとともに知覚力重み付けの施されたベクトルに基
づいて、ｇｋ２｜｜Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２の形式を有す
るエネルギーを計算することが可能である。ここで、第
１演算回路８０と第２演算回路８１はプログラムモジュ
ールで構成することも可能である。このプログラムにお
ける処理の流れは、図５（ａ）（ｂ）およびず１０（ａ
）（ｂ）に示した通りである。第２演算回路８１は、第
２の演算結果ｒ２を出力する。また、比較器８３は、第
１の演算結果ｒ１と第２の演算結果ｒ２とを比較し、索
引番号ｋ，ｉを判別することによって、最小二乗偏差基
準を満足する索引番号ｋ＊，ｉ＊を決定することを可能
としている。これら索引番号値ｋ＊，ｉ＊は、例えば図
８における検索プログラム８４を実行することにより決
定可能である。

【００８５】図８においては、本実施例に基づく伝送回
路（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｃｉｒｃｕｉｔ）も示
されている。この伝送回路は、音声信号を表す索引番号
ｋ＊，ｉ＊のコード信号を出力することが可能である。 この伝送回路は、従来技術に基づくＣＥＬＰコーディン
グ方式に用いられていた物と同様であり、特筆すべき相
違点は無い。

【００８６】次に、本実施例におけるデコーディング回
路の詳細を図９を参照して説明する。図においてデコー
ディング回路は、受信したコード信号から索引番号ｋ＊
，ｉ＊を判別するためのモジュールたる判別回路１０を
有している。このコード信号は、当然のことながら、所
定の規約（これは本願発明の範囲外である）に基づいて
伝送される。さらに、判別回路１０は、索引番号ｉ＊，
ｋ＊に対応する情報の直列・並列変換を施す。また、デ
コーディング回路は、索引番号ｉ＊の基底ｎを再構成す
る回路を有している。

【００８７】ここで、索引番号ｋ＊は並列形式で処理さ
れることが判る。このため、図９のデコーディング回路
にあっては、索引番号ｋ＊が入力されることによって対
応する適合ゲインｇｋ＊を出力する、適合ゲインｇｋ＊
のテーブル回路１１を有している。このテーブル回路１
１は、例えば適合ゲインｇｋを格納した読出し専用メモ
リで構成すると好適である。

【００８８】また、スケールファクタγｉ＊を出力する
回路１２が設けられている。この回路は、索引番号ｉ＊
とスケールファクタγｉ＊とを対応させる検索テーブル
を記憶した読出し専用メモリで構成すると好適である。 また、１２ａは乗算回路であり、上記γｉ＊、ｇｋ＊、
および予測レベルファクタσに基づいて、係数Ａ＝σ・
ｇｋ＊・γｉ＊を出力する。

【００８９】また、図９において回路１３は、索引番号
ｉ＊の基底ｎに基づいて、再構成された基礎ベクトル＾
（ｙｉ＊）を出力する。これにより、回路１４が、索引
番号ｉ＊に基づいて、｛−ｎ／２，・・・，０，・・・
，ｎ／２｝なる値を出力する。すなわち、索引番号ｉ＊
を、基底ｎの索引番号ｉ＊の値に変換する。これにより
、再構成された基礎ベクトル＾（ｙｉ＊）と、係数Ａと
に基づいて、再構成された基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊を
出力することが可能になる。

【００９０】次に、合成フィルタ１５は、この再構成さ
れた基準ベクトル＾（ｖｋ＊，ｉ＊）に基づいて、音声
信号を再構成する。図９に示されたデコーディング回路
の機能は、以下のようにまとめることができる。すなわ
ち、回路１２の出力信号に乗算が２回施されることによ
り、Ａ＝σ・ｇｋ＊・γｉ＊なる乗算係数が出力される
。

【００９１】仮に、後退ナンバリングに基づいて三値論
理ベクトルの索引番号ｉ＊が伝送される場合には、ｉ’
＝｛（３Ｌ−３）／２｝−ｉ＊　として、励振ベクトル
あるいは基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊の合成は以下のよう
にして行われる。

【００９２】■現時点でのステップを（ｊ，ｔ）とする
。 ■ｊを「３」で除算した場合の余りが「０」であれば、
ｖｋ＊，ｉ＊（Ｌ−１−ｔ）＝−Ａとする。 ■ｊを「３」で除算した場合の余りが「１」であれば、
ｖｋ＊，ｉ＊（Ｌ−１−ｔ）＝０とする。 ■ｊを「３」で除算した場合の余りが「２」であれば、
ｖｋ＊，ｉ＊（Ｌ−１−ｔ）＝Ａとする。

【００９３】ここで、ｖｋ＊，ｉ＊（Ｌ−１−ｔ）は、
ｖｋ＊，ｉ＊の（Ｌ−１−ｔ）次の要素である。また、
「３」で除算されるｊは整数部であり、ｔは「１」単位
で増加する。すなわち、整数に「１」が加算される。こ
こで、ｊおよびｔは、ｊ＝ｉ’、ｔ＝０にイニシャライ
ズされる。そして、上述したステップは、ｔ＝Ｌ−１に
至るまでの全ての数について行われる。また、仮に、索
引番号ｉ＊のナンバリングが前進番号に基づいている場
合には、ｉ’＝ｉとして、上述のステップと同様にして
、ｊを「３」で除算した場合の余りを求めるとよい。

【００９４】以上、本実施例による低スループットで音
声信号を伝送する方法およびシステムについて説明した
が、これは、辞書Ｙをデコーダ段に記憶しておく必要が
無くなるという顕著な効果を呈する。すなわち、単に基
準ベクトルの索引番号がデコーダに伝送され、対応する
基準ベクトルを再構成するための計算がリアルタイムで
行われる。これにより、使用される各デコーダにおいて
、記憶装置の容量が大幅に削減される。

【００９５】さらに、コーダ段において基礎ベクトルを
発生させる過程と、知覚エネルギーとのスカラ積を計算
する過程においては、基礎ベクトルを記憶しておく必要
が無いから、ハードウエア構成をきわめて簡略化するこ
とが可能である。

【００９６】ここで、本実施例における計算アルゴリズ
ムは、演算回路によってきわめて高速に実行されるから
、特にハードウエアの簡略化が重要であることは言うま
でもない。

【００９７】また、本実施例によるコード化された信号
を低スループットで音声信号を伝送する方法およびシス
テムは、ｎ項形式の基礎ベクトルを採用したＣＥＬＰ型
のものであるが、「ｎ」の値は原理上なんら限定される
ものでないことは言うまでもない。勿論、実施例におい
ては、ｎ＝３とし、基礎ベクトルは三値論理ベクトルと
して説明した。

【００９８】しかしながら、上記実施例と同一の原理に
よって、ｎを例えば「５」にすることも可能である。こ
の場合、５種類のアルファベット符号が付されて出力さ
れ、この出力値としては、例えば「０」，「０．５」，
「１」，「−０．５」，「−１」とすることができる。 また、これらの出力値はスケールを変更することにより
、整数値にしてもよい。また、５種類の符号を付して辞
書が出力される場合においては、伝送方法およびシステ
ムは、最大２４ｋｂｉｔ／秒程度の可変スループット型
として構成することができる。

【００９９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
、基準ベクトルに係る演算を単純化し、修正手順を速や
かに実行することができるとともに、デコーダの構成を
簡略化でき、その製造コストを低減することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の音声信号伝送装置のブロック図である。

【図２】図２（ａ）は、本発明に基づくコーディング・
プロセスの処理ステップを示す図、同図（ｂ）は、同図
（ａ）の処理によって基礎ベクトルに施される演算を示
す図である。

【図３】図３（ａ）（１）、（２）、（３）は、与えら
れた基礎ベクトルを構成するパルスベクトルの処理を行
うモジュールを示す図であり、帰還型演算処理により基
礎ベクトルの初期辞書を作成する。同図（ｂ）は、基礎
ベクトルの初期辞書を繰返し出力するために、における
上記基礎ベクトルに対して施される一連の処理を示す図
である。特に、一例としてｎ＝３とし、基礎ベクトルは
三値論理値になる。

【図４】図４は図３（ａ）、（ｂ）と同様の手法により
、全ての三値論理ベクトルｙｉに対してパルス応答を計
算する処理を示す図である。ここに、三値論理ベクトル
ｙｉは、合成フィルタおよびカスケード接続されＨなる
伝達関数を有する知覚力ウエイティング・フィルタ（重
み付けフィルタ）を励起する。

【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、伝達関数Ｈの一部のパ
ルス応答から三値論理ベクトルの知覚エネルギー（ｐｅ
ｒｃｅｐｔｕａｌ　ｅｎｅｒｇｙ）を計算する処理を示
す図である。

【図６】図６はスカラ成分を計算する過程を示す図であ
る。

【図７】図７は、デコーディング過程の実行中において
、最適な索引番号ｋ＊，ｉ＊を処理するフローチャート
である。

【図８】図８は、本発明に基づく低スループット音声信
号伝送システムのコーディング回路の全体ブロック図で
ある。

【図９】図９は、本発明に基づく低スループット音声信
号伝送システムのデコーディング回路の全体ブロック図
である。

【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、伝達関数Ｈの一部
のパルス応答から三値論理ベクトルの知覚エネルギーを
計算する処理を示す図である。

【符号の説明】

１　　ジェネレータ ２　　補正回路 ３　　回路 ４　　増幅回路 ５　　合成フィルタ ６　　知覚力ウエイティング・フィルタ７　　加算器 ８　　最小歪演算回路 １０　　判別回路 １１　　テーブル回路 １２　　回路 １２ａ　　乗算回路 １５　　合成フィルタ ３０　　増幅回路 ８０　　第１演算回路 ８１　　第２演算回路 ８３　　比較器 ８４　　検索プログラム １００　　ＣＥＬＰコーダ １０１　　デコーダ

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　音声をデジタル化したサンプルを線形
   予測法によってコード化してコード信号を発生するコー
   ド化過程と、発生したコード信号を伝送する伝送過程と
   、コード信号をデコードするデコード過程とを有し、前
   記コード化過程においては、サンプル量Ｌを有するサン
   プルブロックによって波形が表され、各々が基準ベクト
   ル（ｖ）を構成する複数の基準波形の中から選択された
   一の基準波形に基づいて合成フィルタによってＬ次元の
   初期ベクトル（ｏ）を形成する初期ベクトル形成過程を
   有し、前記初期ベクトル形成過程においては、前記初期
   ベクトル（ｏ）によって知覚力重み付けの施された目標
   ベクトルをｘとし、前記合成フィルタおよび前記知覚力
   重み付けによる応答を示すＬ行Ｌ列のパルス応答行列を
   Ｈとし、前記初期ベクトル（ｏ）と、前記基準ベクトル
   （ｖ）または前記基準波形とについての最小二乗偏差法
   に基づいて、｜｜ｘ−Ｈ・ｖ｜｜２が最小値となる基準
   ベクトル（ｖ）を選択する、低スループットの音声信号
   伝送方法であって、前記コード化過程は、ｎ項形式｛−
   ｎ／２，・・・，０，・・・，ｎ／２｝（ただしｎは奇
   数であってｎ／２はｎを２で除算したときの整数部であ
   る）の基礎ベクトルｙｉから成るＬ次元の初期辞書Ｙに
   基づいて辞書を形成する過程であって、出力される信号
   の周波数帯域内における励振エネルギーの分散と適合ゲ
   インｇｋから成る第２の辞書Ｇ（ｙ）とに基づくスケー
   ルファクタγｉによって前記基礎ベクトルｙｉが修正さ
   れ、これによって、各基準ベクトルｖｋ，ｉがｖｋ，ｉ
   ＝ｇｋ・γｉ・ｙｉなる条件を満足する基準ベクトルま
   たは波形の辞書を形成する過程と、全てのスカラ積＜ｘ
   ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞および全ての知覚エネルギー｜｜Ｈ
   ・ｙ｜｜２を求めることによってＣ（ｇｋ，γｉ・ｙｉ
   ）＝２ｇｋ＜ｘ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞−ｇｋ２｜｜Ｈ・γ
   ｉ・ｙｉ｜｜２の最大値を求め、これによって｜｜ｘ−
   ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２の最小値を求め、さらに前
   記初期ベクトル（ｏ）を、ｖｋ＊，ｉ＊＝ｇｋ＊・γｉ
   ＊・ｙｉ＊なる最適基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊に割当て
   、｜｜ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２が最小となる条
   件を満たす最適基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊を索引番号（
   ｋ＊，ｉ＊）で表示する過程と、を有することを特徴と
   する音声信号伝送方法。
2. 【請求項２】　　前記｜｜ｘ−ｇｋ・Ｈ・γｉ・ｙｉ｜
   ｜２の最小値は、前記第２の辞書Ｇ（ｙ）の対応する適
   合ゲインｇｋを選択することによって行われ、これによ
   って、【数１】 ＠なる条件を満たすｇに対してｇ−ｇｋ＊なる偏差を最
   小にすることを特徴とする請求項１に記載の音声信号伝
   送方法。
3. 【請求項３】　　ｎ項形式｛−ｎ／２，・・・，０，・
   ・・，ｎ／２｝の基礎ベクトルｙｉについてのＬ次元の
   前記初期辞書Ｙは、そのＬ個の要素が、「０」ベクトル
   を除いて｛−ｎ／２，・・・，０，・・・，ｎ／２｝の
   うち一つを有する全ての基礎ベクトルを含み、各基礎ベ
   クトルについての索引番号ｉ＊は、｛−ｎ／２，・・・
   ，０，・・・，ｎ／２｝の値を｛０，１，２，．．．，
   ｎ｝なる値に変換した後の各基礎ベクトルの基底ｎの値
   に等しいことを特徴とする請求項１に記載の音声信号伝
   送方法。
4. 【請求項４】　　前記初期辞書Ｙを構成する基礎ベクト
   ルｙｉは、（ｎ／２）・Ｌ形式のパルスベクトルであり
   、ｊが［０，Ｌ−１］に含まれる前記パルスベクトルの
   単一要素ａｊは、「−１」，「−２」，．．．「−ｎ／
   ２」なる値を有するとともにｑ次元の各パルスベクトル
   は各基礎ベクトルに対して関係付けられ、ｑ≦ｊである
   場合には各パルスベクトルと各基礎ベクトルの要素値は
   同一になり、ａｊ≠０であってｑ＝ｊの場合には、ｑ次
   元以上のパルスベクトルと基礎ベクトルとに直線的な関
   係が付与されることを特徴とする請求項３に記載の音声
   信号伝送方法。
5. 【請求項５】　　Ｌ個の音声信号値を有する複数のＮフ
   レームによってデータベースを作成し、このデータベー
   スに基づく経験的判断によって前記各基礎ベクトルｙｉ
   に対してスケールファクタγｉを対応付ける音声信号伝
   送方法であって、フィルタリングを施した後の剰余分が
   最小となるように前記各基礎ベクトルｙｉと各スケール
   ファクタγｉとを対応付けることを特徴とする請求項１
   に記載の音声信号伝送方法。
6. 【請求項６】　　音声信号を伝送する際のスループット
   を最小にするために、前記伝送過程においては、前記基
   準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊を示す索引番号ｋ＊，ｉ＊を伝
   送することを特徴とする請求項１に記載の音声信号伝送
   方法。
7. 【請求項７】　　コード信号のデコーディングを行うた
   めに、コード信号に含まれる索引番号ｋ＊，ｉ＊を検出
   する過程と、対応する基礎ベクトルｙｉ＊を再出力する
   ために、最適基準ベクトルの基底ｎを示す索引番号ｉ＊
   を再構成する過程と、前記索引番号ｉ＊と、これに対応
   するスケールファクタγｉ＊とによって再出力された基
   礎ベクトルに修正を施し、これによって基準ベクトルｖ
   ｋ＊，ｉ＊を再現する過程と、前記基準ベクトルに合成
   フィルタリングを施して前記音声信号を再現する過程と
   を有するを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   音声信号伝送方法。
8. 【請求項８】　　合成フィルタリングを行う前に、少な
   くとも三の、一連の早期の励振ベクトルに基づいて予測
   された励振信号の予測レベルファクタσによって、各基
   準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊に重み付けが施されることを特
   徴とする請求項１に記載の音声信号伝送方法。
9. 【請求項９】　　線形予測法に基づいて音声のデジタル
   サンプルをコード化してなるコード信号を出力するコー
   ド化回路と、前記コード信号を伝送する伝送回路と、伝
   送された信号をデコードするデコード回路とを有し、前
   記コード化回路は、基準波形辞書に記憶され各々が基準
   ベクトル（ｖ）を構成するとともに各初期ベクトル（ｏ
   ）に最小二乗偏差法を施した結果に各々が対応する複数
   の基準波形から選択された基準波形を用いて初期ベクト
   ル（ｏ）を有するサンプルブロックから成る波形を再構
   成する合成フィルタと、前記初期ベクトル（ｏ）から目
   標ベクトルｘを出力するために前記初期ベクトル（ｏ）
   に知覚力重み付けを施す手段とを有し、基準ベクトル（
   ｖ）または波形に対応する初期ベクトル（ｏ）について
   の前記最小二乗偏差法は、前記合成フィルタおよび前記
   知覚力重み付けによる応答を示すＬ行Ｌ列のパルス応答
   行列をＨとし、｜｜ｘ−Ｈ・ｖ｜｜２が最小値となる基
   準ベクトル（ｖ）を設定するものである、低スループッ
   トの音声信号伝送装置であって、前記選択を実行するた
   めに前記コード化回路は、ｎ項形式｛−ｎ／２，・・・
   ，０，・・・，ｎ／２｝の基礎ベクトルｙｉから成るＬ
   次元の初期辞書Ｙを出力する手段と、スケールファクタ
   γｉによって前記基礎ベクトルｙｉを修正する手段であ
   って、前記スケールファクタγｉは信号の周波数帯域に
   おける励振エネルギーの拡散の度合いに基づいて設定さ
   れたものであり、これによって各基礎ベクトルｙｉにつ
   いて修正された基礎ベクトル￣（ｙｉ）＝γｉ・ｙｉを
   出力する修正手段と、適合ゲインｇｋについての第２の
   辞書Ｇ（ｙ）を出力する手段であって、乗算手段を含み
   、これによって前記修正された基礎ベクトルｙｉと適合
   ゲインｇｋとに基づいて、ｖｋ，ｉ＝ｇｋ・γｉ・ｙｉ
   なる基準ベクトルを出力する手段と、＜ｘ｜Ｈ・γｉ・
   ｙｉ＞が、前記パルス応答行列Ｈと修正された基礎ベク
   トルγｉ・ｙｉとの積に基づく出力結果であって知覚力
   重み付けが施され再構成されたベクトルと、前記目標ベ
   クトルｘとのスカラ積を表示するものである場合に、積
   ２ｇｋ＜ｘ｜Ｈ・γｉ・ｙｉ＞を第１の演算結果として
   出力する第１の演算手段と、知覚的重み付けが施され再
   構成されたベクトルｇｋ２｜｜Ｈ・γｉ・ｙｉ｜｜２の
   エネルギーを計算して第２の演算結果として出力する第
   ２の演算手段と、上記第１および第２の演算結果を比較
   し、これによって、索引番号ｉ＊，ｋ＊が上記最小二乗
   偏差法の条件を満足する索引番号ｉ，ｋを判別し、索引
   番号ｉ＊，ｋ＊によって示されたｖ＝ｇｋ＊・γｉ＊・
   ｙｉ＊なる対応する基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊を判別す
   ることが可能に構成された比較手段と、を含むことを特
   徴とする音声信号伝送装置。
10. 【請求項１０】　　前記伝送回路は、音声信号を示すコ
    ード信号たる索引番号ｉ＊およびｋ＊を送信することが
    可能であることを特徴とする請求項９に記載の音声信号
    伝送装置。
11. 【請求項１１】　　前記デコード回路は、受信したコー
    ド信号の索引番号ｉ＊，ｋ＊を識別する手段と、索引番
    号ｋ＊に基づいて、適合ゲインｇｋ＊についての辞書Ｇ
    （ｙ）を出力する手段と、対応するスカラー成分たるγ
    ｉ＊を出力する手段と、ｉ＊とｇｋ＊と予測レベルファ
    クタσとに基づいて、乗算定数σ・ｇｋ＊・γｉ＊を出
    力する乗算手段と、索引番号ｉ＊の基底ｎを再構成する
    手段と、索引番号ｉ＊の基底ｎを変換することによって
    索引番号ｉ＊に基づいて再構成された基礎ベクトル＾（
    ｙｉ＊）を出力する手段であって、索引番号ｉ＊の基底
    ｎの各表示値ｎ，．．．，２，１，０は、｛−ｎ／２，
    ・・・，０，・・・，ｎ／２｝の各値に対応し、これに
    よって再構成された基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊を出力し
    、前記合成フィルタが再構成された基準ベクトルｖｋ＊
    ，ｉ＊に基づいて音声信号を再構成することを可能にす
    る手段と、を具備することを特徴とする請求項９に記載
    の音声信号伝送装置。
12. 【請求項１２】　　前記コード化回路は、少なくとも三
    の一連の早期の励振ベクトルに基づいて予測された励振
    信号の予測レベルファクタに基づいて前記合成フィルタ
    の前段に基準ベクトルｖｋ＊，ｉ＊を修正する手段を有
    し、前記デコード回路は、前記合成フィルタの前段に、
    少なくとも三の一連の早期の励振ベクトルに基づいて予
    測された励振信号の予測レベルファクタに基づいて再構
    成された基準ベクトル＾（ｖｋ＊，ｉ＊）を修正する手
    段を有することを特徴とする請求項９に記載の音声信号
    伝送装置。