JPH05502117A - サンプリングされた音声信号ベクトルのコーディングの方法 - Google Patents
サンプリングされた音声信号ベクトルのコーディングの方法Info
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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】
サンプリングされた音声信号へ
クトルのコーディングの方法
技術分野
本発明は、適応コードブック内の最適励振ベクトルの選択による、サンプリング
された音声信号ベクトルのコーディングの方法に関する。
従来技術
例えば、ディジタル化された音声の無線送信においては、音声の品質を顕著に低
下せしめることなく、単位時間あたりに伝送されるべき情報量を減少させること
か所望される。IEEE ICASSP−85,1985に所載の論文である、
M、 5chroederおよびB、 Atal著rCode−excited
1inear prediction (CBLP) : High−qua
lity 5peech at very low bit ratesJから
、そのような情報削減を行なうための、送信機内にいわゆるCELP形の音声コ
ーグを用いる方法が知られている。
そのコーグは、合成部と解析部とを含む。そのコーグは、合成部内に3つの主要
成分、すなわちLPGフィルタ(線形予測コーディングフィルタ)と、送信され
るへきフレームにおいてサンプリングされた音声信号ベクトルをできるだけ正確
に近似する信号を合成発生するための該フィルタを励振する励振ベクトルを含む
固定および適応コードブックと、である。音声信号ベクトルそのものを伝送する
代わりに、コートブック内の励振ベクトルのインデックスかその時他のパラメー
タと共に無線接続を経て伝送される。受信機は、送信機側におけると同様にして
、選択された音声信号ベクトルの近似を再生する、対応する合成部を含む。
コードブックから可能な最良の励振ベクトルを選択するために、送信機部分は解
析部を含み、その解析部内においてコードブックか探索される。適応コードブッ
ク内における最適インデックスをめての探索は、そのコートブック内の全てのイ
ンデックスにわたっての8皆探索によって行なわれることか多い。適応コードブ
ック内のそれぞれのインデックスに対し、対応する励振ベクトルはLPCフィル
タによってフィルタされ、その出力信号はコーティングされるへきサンプリング
された音声信号ベクトルと比較される。誤差信号か計算され、加重フィルタによ
ってフィルタされる。その後、加重誤差ベクトルは2乗され、加算されて2乗加
重誤差が形成される。
次に、最低2乗加重誤差を与えるインデックスが、最適インデックスとして選択
される。r E E E ICASSP−86,1986に記載の論文である。
t、 M、 TrancosoおよびB、 S、 Atal著rEfficie
nt procedure for findingthe optimum
1nnovation in 5tochastic coders Jから知
られている最適インデックスを見出すための同等の方法は、合成音声ベクトルと
サンプリングされた音声信号ベクトルとの間のエネルギー正規化された相互相関
の最大化に基づいている。
これら2つの8皆探索方法は、ディジタル信号プロセッサにおいて必要な命令サ
イクルの数のために極めて経費のかかるものとなるか、それらはまた高品質の音
声を保持する上では基本的なものである。
適応フードブックにおける探索は、本来米国特許明細置部3.899.38号お
よびI E E E Workshop onspeech coding f
or telecommunications、Vancouver。
5ept、5−8. 1989の論文であるに、 SWaminathanおよ
びR,V、 Cox著rDesign、implementation and
evaluation of a 8. Okbps CELP coder
on a single AT& T DSP 32 Cdigital si
gnal processor Jがら知られている。
整数構成に関連する問題は、適応コートブックか帰還(長期メモリ)を存するこ
とである。このコートブックは、前のフレームの合計励振ベクトル(固定および
適応コードブックからの最適励振ベクトルの1次結合)によって更新される。適
応コートブックのこの適応は、音声信号の動的変化に追随することを可能ならし
め、これは高品質の音声を得るためには本質的に重要なことである。
しかし、音声信号は大きい動的領域上において変化し、これはその信号を、整数
表示によって動作するディンタル信号プロセッサにおいて、単精度では保持され
た品質をもって表わすことか困難であることを意味する。そのわけは、これらの
プロセッサは通常16ビツトのワード長を存し、これては不十分であるからであ
る。その場合には、信号は、整数ディジタル信号プロセッサ内のソフトウェアに
組込まれた倍精度(2ワード)または浮動小数点表示のいずれかによって表示さ
れなくてはならない。
しかし、これらの方法は双方とも複雑性のために多くの経費を要する。
発明の要約
本発明は、整数ディジタル信号プロセッサにおける適応コートブックの解析に関
連する大きい動的音声信号範囲を、従来周知の方法の複雑性に関する欠点なしに
得る方法を提供することを目的とする。適応コードブック内の最適励振ベクトル
を選択することによる、サンプリングされた音声ベクトルのコーティング方法に
おいては、(a) 所定の励振ベクトルが前記適応コードブックから順次読取ら
れ、
(b) それぞれの読取られた励振ベクトルが線形フィルタのインパルス応答に
よってたたみこまれ、(C) それぞれのフィルタ出力信号が、(cl) 一方
ではサンプリングされた音声信号ベクトルとの相互相関の2乗の測度C1と、
(C2) 他方では該フィルタ出力信号のエネルギーの測度E1と、
を形成するのに用いられ、
(d) それぞれの測度CIは、前記フィルタ出力信号と前記サンプリングされ
た音声信号のベクトルとの間の相互相関の2乗の測度と、前記フィルタ出力信号
のエネルギーの測度と、の間の比の最大値を今までに与えた励振ベクトルの測度
EMを乗算され、(e) それぞれの測度E1は、前記フィルタ出力信号と前記
サンプリングされた音声信号ベクトルとの間の相互相関の2乗の測度と、前記フ
ィルタ出力信号のエネルギーの測度と、の間の比の最大値を今までに与えた励振
ベクトルの測度C14を乗算され、(f) ステップ(d)および(e)におけ
る積か互いに比較され、もしステップ(d)における積がステップ(e)におけ
る積よりも大ならば、測度C8,E、1はそれぞれ測度CIおよびE、によって
置換され、(g) 前記フィルタ出力信号と前記サンプリングされた音声信号ベ
クトルとの間の相互相関の2乗の測度と、前記フィルタ出力信号のエネルギーの
測度と、の間の比の最大値に対応する励振ベクトルか前記適応コードブック内の
最適励振ベクトルとして選択され、前記目的か、
(A) ステップ(b)におけるたたみこみの前に前記適応コードブックの所定
の励振ベクトルを、該適応コードブックからの励振ベクトルの集合内における最
大絶対値を有する成分に関してブロック正規化し、(B) ステップ(C1)に
おいて測度C1を形成する前に前記サンプリングされた音声信号ベクトルを、最
大絶対値を有するその成分のそれに関してブロック正規化し、
(C) ステップ(C1)からの測度C1および測度CMを、それぞれの仮数と
、所定の第1最大レベル数を有するそれぞれの第1倍率とに分割し、
(D) ステップ(C2)からの測度E1および測度E、を、それぞれの仮数と
、所定の第2最大レベル数を有するそれぞれの第2倍率とに分割し、
(E) それぞれの仮数を乗算し、かつ別個の倍率計算を行なうことによって、
ステップ(d)および(e)における前記積を形成することによって、
達成される。
図面の簡単な説明
本発明、前述以外の諸口的、および本発明によって得られる諸利点は、以下の説
明および添付図面を参照することにより、最もよく理解される。添付図面におい
て、第11Nは、適応コードブック内の最適の励振ベクトルの選択により、音声
ベクトルのコーディングを行なう、従来技術による装置のブロック図を示し、
第2図は、本発明の方法を行なう装置の第1実施例のブロック図を示し、
第3図は、本発明の方法を行なう装置の第2の好適な実施例のブロック図を示し
、
第4図は、本発明の方法を行なう装置の第3実施例のブロック図を示す。
実施例
異なる図において、同じ参照符号は対応する要素に対して用いられる。
第1図は、適応コードブック内の最適の励振ベクトルの選択により、音声ベクト
ルのコーディングを行なう、従来技術による装置のブロック図を示す。例えば4
0サンプルを含むサンプリングされた音声信号ベクトルs w(n)と、たたみ
こみユニット102内の線形フィルタのインパルス応答11w(n)による、適
応コードブック100からの励振ベクトルのたたみこみによって得られた合成信
号含w(n)と、か相関器104において互いに相関せしめられる。相関器10
4の出力信号は、信号s w(n)およびsw(n)の間の相互相関の2乗の測
度C1を形成する。この相互相関の測度は、例えば入力信号s w(n)および
g w(n)の対応成分の積を加算することによって計算されつる。さらに、エ
ネルギー計算器106において、合成信号sw(n)のエネルギーの測度E1か
、例えばこの信号の成分の2乗を加算することにより計算される。これらの計算
は、適応コートブックのそれぞれの励振ベクトルに対して行なわれる。
それぞれの計算された対C,、E、に対して、今までに最大比C,/E、を与え
た励振ベクトルの2乗相互相関およびエネルギーのそれぞれの値をC,4および
EMとするとき、WIC,・EMおよびEl ・CMか形成される。
値CMおよびEMはメモリ108および110内にそれぞれ記憶され、積はそれ
ぞれ乗算器112および114において形成される。その後、これらの積は比較
器+16において比較される。もし積C1・EMか積E1・CMより大ならば、
CM、EMはC,、E、によって更新され、そうでなければCM、EMの古い値
か保持される。C2およびEMの更新と同時に、適応コートブック100内の対
応ベクトルのインデックスを記憶している図示されていないメモリも更新される
。適応コードブック100内の全ての励振ベクトルがこのようにして検査され終
ると、最適の励振ベクトルは、メモリ108および110にそれぞれ記憶されて
いる値C,,E、に対応するベクトルとして得られる。コートブック100内の
このベクトルのインデックスは、図示されていない前記メモリに記憶され、サン
プリングされた音声信号ベクトルのコードの本質的部分を形成する。
第2図は、本発明の方法を行なう装置の第1実施例のブロック図を示す。第1図
の既知装置におけると同しパラメータ、すなわち2乗された相互相関およびエネ
ルギーか、第2図の装置においても計算される。しかし、たたみこみユニット1
02におけるたたみこみの前に、適応コードブック100の励振ベクトルはブロ
ック正規化ユニット200において、コードブック内の全励振ベクトルの最大の
絶対値を有する成分に関してブロック正規化される。これは、コードブック内の
全てのベクトル成分を探索して最大絶対値を存する成分を決定することによって
行なわれる。その後、この成分は、選択されたワード長において可能な限り左方
ヘシフトされる。本明細書においては、16ビツトのワード長か仮定される。し
かし、本発明はこのワード長に制限されるわけてはなく、他のワード長も可能で
ある。最後に、残余のベクトル成分か、同じシフトステップ数だけ左方ヘシフト
される。
同様にして、音声信号ベクトルはブロック正規化ユニット202において、その
諸成分の最大絶対値を存するもの関してブロック正規化される。
ブロック正規化の後、相関器104およびエネルギー計算器106において、2
乗された相互相関およびエネルギーがそれぞれ計算される。これらの結果は、倍
精度によって、すなわち、もしワード長か16ビツトならば32ビツトで、記憶
される。相互相関およびエネルギーの計算においては、積の加算が行なわれる。
これらの積の加算は通常32ビツトより多くを必要とするので、この加算には3
2ビツトより多くの長さを有するアキュムレータの使用が可能であり、その後、
その結果は、32ビツト内に記憶されるように右方ヘシフトされる。32ビツト
アキユムレータに関しては、それぞれの積を加算の前に例えば6ビツト右方ヘシ
フトさせる別の方法もある。これらのシフトは実際的な意味はもたないので、以
下の説明においては考察されない。
得られた結果は、16ビツトの仮数と倍率とに分割される。倍率は、好ましくは
制限された数のスケーリングレベルを存する。相互相関に対するスケーリングレ
ベルの適切な最大数は9てあり、エネルギーに対するスケーリングレベルの適切
な最大数は7である。しかし、これらの値は決定的なものではない。しかし、8
付近の値が適切であることはわかっている。倍率は好ましくは指数として記憶さ
れるか、倍率が26として形成されるとき、Eが指数であることを理解すべきで
ある。上述のスケーリングレベルの最大数の場合、相互相関における倍率は4ビ
ツトで記憶可能てあり、エネルギーにおける倍率は3ヒツトを要する。倍率2ゝ
として表わされるので、スケーリングは仮数の単純なシフトによって行なわれう
る。
仮数と倍率とへの分割を説明するために、ベクトル長か40サンプルであること
と、ワード長が16ビ・ソトであることとを仮定する。この場合におけるサンプ
ルの最大値の絶対値は211−1である。相互相関の最大値は、CC,、、=4
0・21+1@−11= (5・212)・2!1である。この最大の場合にお
ける倍率221は1、すなわち2°として考えられ、一方仮数は5・212であ
る。
ここで、合成出力信号ベクトルの全ての成分は最大値の半分、すなわち21g−
2に等しく、一方サンプリングされた信号ベクトルのみがなお最大成分を有して
いるものと仮定する。この場合には、相互相関は、CCI=40・215・2”
=(5・21す・220となる。この場合における倍率は21、すなわち2であ
ると考えられ、一方仮数は依然として5・212である。
従って、倍率は、結果が何倍CC□、より小さくなったかを示す。
ベクトル成分の他の値によって相互相関が計算され、その後、その結果は、それ
かCcmlより小である限り左方へシフトせしめられる。シフト数は倍率の指数
を与え、一方、結果の絶対値の15の最上位ビットは仮数の絶対値を与える。
倍率のレベル数が制限されうるので、行なわれるシフト数もまた制限されうる。
従って、相互相関か小さい時は、仮数の最上位ビットか、最大数のシフトの後に
おいてさえゼロのみから成ることが起こりうる。
次に、相互相関を2乗して、その結果を1ヒツト左方ヘシフトし、倍率の指数を
2倍して、得られた指数を1だけ増加せしめることによって、clか計算される
。
El も同様にして分割される。しかし、この場合には、最後の2乗の必要はな
い。
同様にして、今までに最適励振ベクトルのために記憶された値CM、E、は、1
6ビツトの仮数と倍率とに分割される。
C1およびEMにおける仮数は乗算器+12において乗算され、一方E、および
CMにおける仮数は乗算器114において乗算される。これらのパラメータにお
ける倍率は倍率計算ユニット204へ転送され、この計算ユニットは、対C,,
E、およびE、、CMのそれぞれにおける倍率の指数を加算することにより、そ
れぞれの倍率S1およびS2を計算する。スケーリングユニット206.208
においては、倍率Sl、S2か次に乗算器112および114からの積にそれぞ
れ適用され、比較器116において比較されるへきスケーリングされた量か形成
される。それぞれの倍率は、対応する積を、倍率の指数か指示するステップ数だ
け右方ヘシフトすることによって適用される。倍率はスケーリングレベルの最大
数に制限されうるので、シフI・数は、良い品質の音声をなお生しうる最小値に
制限されうる。相互相関およびエネルギーのそれぞれに対し、上記において選択
された値9および7は、音声の良い品質を保持しつつシフト数を最小化するのに
最適であることか立証されている。
第2図の構成の欠点は、シフトか双方の入力信号に対して必要であることである
。これは、双方の入力信号に精度の損失を生せしめ、それは後の比較かより不確
実になることを意味する。もう1つの欠点は、双方の入力信号のソフトに不必要
に長い時間を要することである。
第3図は、本発明の方法を行なう装置の第2の好適な実施例のブロック図を示し
、この実施例においては上述の欠点が解消されている。2つの倍率を計算する代
わりに、倍率計算ユニット304は有効倍率を計算する。これは、対C,,E、
における倍率の指数から、対E l +0Mにおける倍率の指数を減算すること
によって計算される。もし、得られた指数か正であれば、乗算器112からの積
か、その計算された指数か指示するステップ数だけ右方ヘソフトされる。そうで
ない場合は、乗算器114からの積か、その計算された指数の絶対値が指示する
ステップ数だけ右方ヘシフトされる。この構成の利点は、一方の有効なシフトの
みを必要とすることである。
これは、シフトステップか少なくてよいことを意味し、それはまた速度の増大を
意味する。さらに、一方の信号のみのソフトか必要なので、比較の確実性か改善
される。
第3図の実施例の構成は、本特許請求の範囲の前に記載されているパスカルプロ
グラムによって、詳細に示されている。
第4図は、本発明の方法を行なう装置の第3実施例のブロック図を示す。第3図
の実施例におけるように、倍率計算ユニット404は有効倍率を計算するか、こ
の実施例においては有効倍率は常に乗算器112.114からの積の一方のみに
適用される。第4図においては、有効倍率は乗算器112からの積に対し、スケ
ーリングレベルl−406において適用される。従って、この実施例においては
、有効倍率の指数が正であるか、負であるかにより、ソフトか右方および左方の
双方へ行なわれつる。
従って、比較器116への入力信号は1ワードよりも多くを必要とする。
以下には、第1図に示されているコーディング方法に対する、MrPS (百方
命令毎秒)で表わされた複雑性の比較をあげる。相互相関、エネルギー、および
比較の計算の複雑性のみが推定されているか、そのわけは、複雑性の主要部はこ
れらの部分において発生するからである。下記の諸方法か比較された。
1、 ハードウェアにおける浮動小数点構成。
2、 整数ディジタル信号プロセッサに対するソフトウェアにおける浮動小数点
構成。
3、 整数ディジタル信号プロセッサにおける倍精度での構成。
4、 整数ディジタル信号プロセッサにおいて具体化される本発明の方法。
以下の計算においては、それぞれのサンプリングされた音声ベクトルが40サン
プル(40成分)から構成されることと、それぞれの音声ベクトルが5msの時
間フレーム上に広がりを有することと、適応フードブックか128の励振ベクト
ルを含有して、そのそれぞれが40成分を有することと、が仮定される。整数デ
ィジタル信号プロセッサにおける異なる演算のために必要な命令サイクル数の推
定は、Texas Knstrumentsから発行されているrTMs320
c25 USER’S GUIDEJによって調査された。
■、 ハードウェアにおける浮動小数点構成。
浮動小数点演算(FLOP)は複雑であるがハードウェア内に構成される。この
理由により、それらの演算はここては、比較を容易ならしめるためにそれぞれI
命令として数えることにする。
相互相関 40乗算−加算
エネルギー 40乗算−加算
比較 4乗算
1減算
合 計 85演算
これは12g・85/(CO05=2.2M I PSを与える。
2、 ソフトウェアにおける浮動少数点構成。
演算は簡単な命令によって構成される。必要な命令数はほぼ、
浮動小数点乗算 10命令
浮動小数点加算 20命令
であり、これは、
相互相関 40・10命令
40・20命令
エネルギー 40・1o命令
40・20命令
比較 4・10命令
■・20命令
合 計 2460命令
を与える。
これは128−246010.005=63MIPSを与える。
3、 倍精度での構成。
演算は簡単な命令によって構成される。
必要な命令数はほぼ、
単精度ての乗算−加算 l命令
倍精度での乗算 5o命令
倍精度での2減算 10命令
倍精度での2正規化 3o命令
であり、これは、
相互相関 40・l命令
エネルギー 40・1命令
比較 4・50命令
■・工0命令
2・30命令
合計 350命令
を与える。
これ+1128−35010.005=9.0MIPSを与える。
4、 本発明の方法。
演算は簡単な命令によって構成される。
必要な命令数はほぼ、
単精度での乗算−加算 1命令
倍精度での正規化 8命令
単精度での乗算 3命令
単精度での減算 3命令
てあり、これは、
相互相関 40・1命令
9命令(スケーリングレベルの
数)
エネルギー 40・1命令
7命令(スケーリングレベルの
数)
比較 4・3命令
5+2命令(スケーリング)
合計 118命令
を与える。
これは128・11810.005=3.0MIPSを与える。
以上の推定は近似的なものであり、異なる諸方法における複雑性の大きさの程度
を示すものであることを認識すべきである。これらの推定は、本発明の方法か、
必要な命令数に関し、ハードウェアにおける浮動小数点構成とほとんど同様に有
効であることを示す。しかし、本方法は、整数ディジタル信号プロセッサにおい
て著しく経済的に構成されつるので、音声の品質を保持しつつ経費をかなり削減
することがてきる。整数ディジタル信号プロセッサに対する、ソフトウェアにお
ける浮動小数点構成および倍精度での構成との比較は、本発明の方法が音声の品
質を保持しつつ複雑性(必要なMIPS数)をかなり減少させることを示す。
本技術分野に習熟した者ならば、添付された特許請求の範囲によって定めれた本
発明の範囲から逸脱することなく、本発明のさまざまな変更および改変か可能で
あることを認めうる。例えば、本発明は、いわゆる仮想ベクトルに関連しても、
また再帰的エネルギー計算にも使用されうる。本発明はまた、適応コートブック
内の励振ベクトルの全てではなく所定のもののみか検査される選択的探索方法に
関連しても使用されつる。この場合には、ブロック正規化は、適応コードブック
全体に関して、または選択されたベクトルのみに関して、のいずれによりでも行
なわれうる。
PROGRAM fixed point:に
のプログラムは、適応コードブックのための最適ピッチ予測を計算する。この最
適ピッチ予測はまた、加重合成フィルタによりフィルタされる。
入カニ
alphalVeight m K直接形式フィルタ係数pWeight 合成
フィルタ後の信号1Response 切捨てのあるインパルス応答rLTP
ピッチ予測器フィルタ状態ヒストリ出カニ
capGMax 最大ピッチ予測電力
capcMax 最大相関
IagX 最適ラグに対するコードワードbt、opt 最適ピッチ予測
bPrimeLOpt 最適フィルタ済みピッチ予測USES MATHL[B
MATHL[Bは、TeXaS Instrumentsのディジタル信号プロ
セッサTMSC5Xの基本命令をシミュレートするモジュールであり、これらの
基本命令によって拡張命令(マクロ)を定義する。以下の命令か使用される。
基本命令:
ILADD 算術的加算。
lLMtJL 32ビツトの結果を存する乗算。
IM[Jl 16ビツトにスケーリングされる切捨て乗算。
+MIJLR16ビノトにスケーリングされる丸め乗算。
ILsHFT 論理nビット左シフト。
[R3HFT 論理nビット右シフト。
拡張命令:
ISORM 32ビツトの入力値を正規化して丸められた16ビツトの正規形結
果を
与える。
IBNORM 入力アレイをブロック正規化して入力アレイ内の最大絶対値によ
る全ア
レイ要素の正規化を与える。
ILssQR入力アレイの要素の2乗を加算して32ビツトの結果を与える。
rsMUL 2つの入力アレイの要素の積を加算して丸められた16ビツトの結
果を
与える。
ILSMUL 2つの入力アレイの要素の積を加算して32ビットの結果を与え
る。
0NST
capGuすrmMax −7;
capcgorrnMax−9;
セl■↓叩り比 −20;
maxLag −1166;
江ピカεff 菖10;
飢山frameEangth −40;1mgoffset −39;
intagu1α1巾カ℃−AlυnY [0−,1] oF Xntegex
;intagarpowartype −ARRAY [0,,2,0−−1]
OF工ntagar;intagarimpulsarasponsetyp
e −ん妊nY[0−truncLangth−1] OF釦セ1帽
integarMs+torytype −ARRAY [−圓創通g、 、−
1] OF−七喫一「;
intagarsubframtype ’e ARRAY [0,、狙山h1
障1angth−1]OF工ntagar ;
integarparametartype −Alυtxy [1−nrco
effl 0FXnt@g釘;
integergtatetype −ARRAY [0,、nrCosff]
ofxntager
capo4aLx: Xnttwgerpawextype:ピッチ遅延=40
に対するピッチ予測を計算する。計算されたピッチ予測と加重サブフレームとの
間の相関を計算する。最後に、ピッチ予測の電力を計算する。
入力
rLPT r(n) =長期フィルタ状態、1<01Response h(n
) =インパルス応答pWeight p(n ) =加重入力マイナスH(z
)のセbPrimeL ピッチ予測b’ L(n)= bL(n)抽(n)ca
pGLMax GL ;ピッチ予測開始値の電力capcLMax CL ;最
大相関開始値IagMax 最大相関開始値に対するピッチ遅延k :工nta
gar;
rxesult :工nteqex: (32bit)BEG工N
FORk ニー OTo (subfr―山■セpIV 2) −1n。
ZbPrmeL[k]ニー 工SMU’L(ZiRasponsa、O,に、Z
rLTP、に−40,−40゜1、′P工O′);
FORk ニー OTo (gubframeLangeh D工V2)−2D
OBEG工N
Lrasult:一工澹肌(ZiRasponse、に+l、truncLan
gth−1゜ZrLTP、−1,に−(truncIangth−1)、 l、
’ P工11);Lras己t:言工詰叩(k弱己t、32768. ’PI
2’ );ZbPrimaL[k+(subframaLangth D工V2
)]ニー 工R5HFT(Iaresult、16゜″P工31);
1!ND;
ZbPrimeL[gubfralllaL釦(itll−1] : q O;
Lresrult:−工LSMUL(ZpWtight、0.gubframa
Langth−1゜ZbPrimaL、O,gubframaLangth−1
,−6,’ M7 ’ );ZcapCLMax [1] ニー1 ffffO
RM(Lragult、eapcLNormMax 。
ZeapGLMax[1]−工NORM(Lr5sult、cnpGu4orm
Max 。
ZcapGLMax[O]、 ’P工10’); 。
ff ZcapCZJ4ax[O] <−OTHENEGAN
ZcapC−[0] :冒 0;
ZcapCIJ4ax[l] ニー CapCLNOrmMax;ZlagMa
x ニー Lagoffsat;ID
LSE
BEG工N
ZlagMax :* 5ubfr回コ直す吐;END;
END;
PROCEDtJRE nanl■−α「si面(pitchDalay :
Integar;ZxLTP : integarhigtoryt7pa);
ピッチ予測の再帰的更新を行なう。
入力。
pitchDelay 現在のピッチ予測子ラグ値(41、、maxLag )
rLTP r(n) =長期フィルタ状態、n<0iResponse h(n
) =インノくルス応答bPrimeL ピッチ予測、b’ L(n)= b
L(n戸h(n)出カニ
bPrimeL 更新されたbPrimeLk :工ntegsr;
Lr@5ult H工ntag@r; (32bit)BEG工N
FORk ニー tubframaLangth−I DOWN?Otrunc
Langth D。
ZbPrimaL[k] ニー ZbPrimL[k−1];FORk ニー
truncLangth−I DO%fNTOI D。
BEG工N
Lratuコ、tニー 工TJruL(ZiRasponsa[k]、ZrLT
P[−pitchDelay]、’NR4’);Lr5sult= −XjJD
(XLi![F’T(La;1■itピLt、 1.1NR50’ )、327
6B、’NR5’ );ZbPrimaL[k]ニー L限■「フ(uaoo(
zr、5ityテ(ThPrimsL[k−1]。
16、 ’NR6’ )、 Lragult、 ’NR7’ )、16. ’N
R8’ );閃;
Lxagult=−ILMtJL(ZiRsspoava[0]、ZrLτp[
LpitchDalay]、’NR9’ );ZbPri!aaL[0]ニー
XRm)τ[!Llllj)D(工L5’J[Fテ(Lrms−ユt、!、’N
R100’)。
3276B、 ’NRIO’ )、16. ’NRII’ );ENID;
VARZcapGL : integarnolq−;V顛Zealα :蝕t
■C薗mq−);最大相関およびピッチ予測電力の更新を行なう。
人力
pWeight p(n) =加重入力マイナスH(z)のセ゛ロ人力応答
bPrimeL ピッチ予測b’ L(n)=bL(n)本h(n)出カニ
capGL GL ;一時的最大ビ・ソチ予測電力capCL CL ;一時的
最大相関
BEG工N
END;
PR−切ハ関−鳴C1飄m(
pi−凪ay:蝦t■er;
CL*CL/GLを最大化することにより合計加重誤差を最小化する
入力
pitchDelay 現在のピッチ予測ラグ値(41、、maxLag )
capGL GL ;一時的最大ピッチ予測電力capCL CL ;一時的最
大相関
capGLMax GL ;最大ピッチ予測電力capCLMax CL ;最
大相関
IagMax 最大相関に対するピッチ遅延出力。
capGLMax GL ;更新された最大ピッチ予測電力capCLMax
CL ;更新された最大相関Iagf+lax 更新された最大相関に対するピ
ッチ遅延
ff (ZcapCL(OJ > O) ’NEWlCatlJIp2ニー 1
LMUL(ロー心ひ旬αSqr、zcapGL[0]、’FJCMP4’);5
hiftニー 2☆ZcapCL[1l−ZcapGL[l]−2☆ZcapC
LMaz[1]+Zc21pGLMILlc[1] ;
工F 5Mft > OTHEN
Ltampl =−IR6HFT(r、tampl、 5hift、 ’ NC
MP5 ’ )工F Ltampl > Ltamp2 ’!’HENZ ca
pGLMax [0] : −−ZcapGL [○]:zcI!lpcLMa
jc[oコニ−ZcapCL[O];ZcapGLMax[1]ニー Zcap
GL[1];Zcapα凡I[1] ニー ZcapCL [1] ;Zlag
Maxニー pitchDalay;END;
ZlagMax : 工nteg@r;ZrLTPScala : 工nteg
ar;ピッチ遅延エンコーディングを行なう。
入力
capGLMax GL ;最大ピッチ予測電力capcLMax CL :最
大相関
IagMax 最大相関に対するピッチ遅延rLTPscale ピッチヒスト
リバッファに対する固定小数点倍率
pWe i gh tSca I e 入力音声バッファに対する固定小数点倍
率
出力・
capGMax 最大ピッチ予測電力
capCMax 最大相関
IagX コード化されたラグ
2工agX ニー ZlagMsuc −ユagoffset;IF zlag
Max−工agoffs@t THENzcapGMax[o、O] ニー 0
;ZcapCMax[0,03ニー 05zcapGMaxCOtlゴ ニー
0;ZcapCMax[0,1ゴ ニー 01ZcapCMax[0,1] ニ
ー ZcapCLMuc[l];Zla釧勿x : 工ntagar;
ピッチ予測に関しサブフレームを更新する。
入カニ
lagMax 最大相関に対するピッチ遅延rLTP r(n) =長期フィル
タ状態、ne。
alphaWeight 加重フィルタ係数アルフy(i)出カニ
bPromeLOpt 最適フィルタ済みピッチ予測bLOpt 最適ピッチ子
側
テンポラリ・
5tate ピッチ予測計算における一時的状態vAR
k、+n : Xr′″t■−2
LsignaL 、 Ltamp 、 Lsave : 工ntegar; (
32bit)BE(JN
工F ZlagMax −1agoffs@t ′r)IEINBEG工N
FORk :w OTo subframaLength−L D。
ZbLOpt[kl ニー 0;
ND
LSE
EGmN
FORk ニー OTo subframaLanqth−より。
ZbLOpt(kl =−ZrLTP[k−ZlagMax];END;
FORk ニー 0 τOnrcoaff D。
5tata[kl ニー 02
FORk ニー OTo subframaLangth−I D。
BEG工N
Lgignal :w 工LSHFT(ZbLOpt[kl、13.’PPL’
);FORm ニー nrco@ff DCNwrO−I D。
EEG工N
Ltemp :−工LMUL(ZalphaWeight[m]、+tate[
m]、 ’PP2’ );LgignaL:璽 工LADD(Lgignal、
−工LSHFτ(LtampJ、’PP30’)。
1pP31)。
5tata[m]ニー 5tate[m−1];m;
rl、5iynalニー 11,5HFT(u工gnal、2.’PP40’
);Lsavaニー Lsignal;
Lsignalニー エムADD(Lgignal、Lsave、’PP4ユ1
];ZbPriMLOpt[kl −正鵠n(ILAI)D(Liignal
、 32768 、 ’ PP4 ’ ) 。
16、’FP5’);
5tata [l ] ニー ZhPri飄−乍t [k ] ;END;
END;
m℃IN (叫り酊
Xri七1alize:
alphaWeight。
pWeight。
土、RIMpOn5@。
rL丁P
]
pW+1ightscalaニーよりNORM(p−工ght、pWaight
、 ’IQINI’ );rLTPscaユaニー IBNORM(rL丁P、
rLτPNarm、’M^工)Q’l;rLT費−1,(In )
c1!lpG―、(伽をン
capc−、(Out )
lagMax、 (Out )
bPrimL); (Out )
FORpitchDalay ニー (subf1組−町址+L) ?OIIl
aXLag Do BEG工NbPrimL、 (工H10ut )
rLTPNona); (工0 )
END; (冗R工■p)
ca〆i驕、 (らt )
口〆xu、 (Out )
1mgK); (Out )
ル?P、(工n )
b吻t、 (Out )
bPr:LmLOpt); (Out )END。
要 約 書
本発明は、適応コードブック(100)内の最適励振ベクトルの選択による、サ
ンプリングされた音声信号ベクトルのコーディングの方法に関する。この最適励
振ベクトルは、線形フィルタのインパルス応答(h、 (n))による励振ベク
トルのたたみこみ(102)と、音声信号ベクトルとの間の相互相関のエネルギ
ー正規化された2乗を最大化することによって得られる。たたみこみの前にコー
トブック(100)のベクトルは、大きさか最大であるベクトル成分に関してブ
ロック正規化される(200)。同様にして、音声信号ベクトル(5(n) )
は、大きさか最大であるその成分に関してブロック正規化される(202)。2
乗された相互相関C5およびエネルギーE1の計算された値と、それまでの最良
の励振ベクトルの対応する値C,,EMとは、仮数と、制限された数のスケーリ
ングレベルを有する倍率とに分割される。該レベル数は、2乗された相互′M1
51と、エネルギーとに対して異なりつる。最適励振ベクトルの決定に用いられ
る積C1・E、およびE、−C,の計算においては、それぞれの仮数か乗算され
、別個の倍率計算か行なわれる。
国際調査報告
、M+−−m。−+ am+ea −N −PCT/SE 91100495国
際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.適応コードブック内の最適励振ベクトルを選択することによる、サンプリン グされた音声ベクトルのコーディング方法であって、 (a)所定の励振ベクトルが前記適応コードブックから順次読取られ、 (b)それぞれの読取られた励振ベクトルが線形フィルタのインパルス応答によ ってたたみこまれ、(c)それぞれのフィルタ出力信号が、(cl)一方ではサ ンプリングされた音再信号ベクトルとの相互相関の2乗の測度Clと、 (c2)他方では該フィルタ出力信号のエネルギーの測度Elと、 を形成するのに用いられ、 (d)それぞれの測度Clは、前記フィルタ出力信号と前記サンプリングされた 音声信号ベクトルとの間の相互相関の2乗の測度と、前記フィルタ出力信号のエ ネルギーの測度と、の間の比の最大値を今までに与えた励振ベクトルの測度EM を乗算され、(e)それぞれの測度Elは、前記フィルタ出力信号と前記サンプ リングされた音声信号ベクトルとの間の相互相関の2乗の測度と、前記フィルタ 出力信号のエネルギーの測度と、の間の比の最大値を今までに与えた励振ベクト ルの測度CMを乗算され、(f)ステップ(d)および(e)における積が互い に比較され、もしステップ(d)における積がステップ(e)における積よりも 大ならば、測度CM、EMはそれぞれ測度ClおよびElによって置換され、( g)前記フィルタ出力信号と前記サンプリングされた音声信号ベクトルとの間の 相互相関の2乗の測度と、前記フィルタ出力信号のエネルギーの測度と、の間の 比の最大値に対応する励振ベクトルが前記適応コードブック内の最適励振ベクト ルとして選択され、前記方法が、 (A)ステップ(b)におけるたたみこみの前に前記適応コードブックの所定の 励振ベクトルを、該適応コードブックからの励振ベクトルの集合内における最大 絶対値を有する成分に関してブロック正規化し、(B)ステップ(cl)におい て測度Clを形成する前に前記サンプリングされた音声信号ベクトルを、最大絶 対値を有するその成分のそれに関してブロック正規化し、 (C)ステップ(cl)からの測度Clおよび測度CMを、それぞれの仮数と、 所定の第1最大レベル数を有するそれぞれの第1倍率とに分割し、 (D)ステップ(c2)からの測度Elおよび測度EMを、それぞれの仮数と、 所定の第2最大レベル数を有するそれぞれの第2倍率とに分割し、 (E)それぞれの仮数を乗算し、かつ別個の倍率計算を行なうことによって、ス テップ(d)および(e)における前記積を形成すること、 を特徴とする、サンプリングされた音声ベクトルのコーデイング方法。 2.ステップ(A)における前記励振ベクトルの集合が、前記適応コードブック 内の全ての励振ベクトルを含むことを特徴とする、請求項1記載の方法。 3.ステップ(A)における前記励振ベクトルの集合が、前記適応コードブック からの前記所定の励振ベクトルのみを含むことを特徴とする、請求項1記載の方 法。 4.前記所定の励振ベクトルが、前記適応コードブック内の全ての励振ベクトル を含むことを特徴とする、請求項2記載の方法。 5.前記倍率が底2の指数として記憶されることを特徴とする、以上の請求項の いずれかに記載の方法。 6、それぞれの前記積における全倍率が前記第1および第2倍率における対応指 数の加算によって形成されることを特徴とする、請求項5記載の方法。 7.前記積Cl・EMの前記全倍率における指数と、前記積El・CMの前記全 倍率における指数との差を形成することによって有効倍率が計算されることを特 徴とする、請求項6記載の方法。 8.前記有効倍率の指数がもしゼロよりも大ならば、前記測度ClおよびEMの それぞれの仮数の積が該指数によって指示されるステップ数だけ右方へシフトさ れ、もし前記有効倍率の該指数がゼロより小であるか、またはゼロに等しければ 、前記測度ElおよびCMのそれぞれの仮数の積が、該指数の絶対値によって指 示されるステップ数だけ右方へシフトされることを特徴とする、請求項7記載の 方法。 9.前記仮数が16ビットの分解を有することを特徴とする、以上の請求項のい ずれかに記載の方法。 10.前記第1最大レベル数が前記第2最大レベル数に等しいことを特徴とする 、以上の請求項のいずれかに記載の方法。 11.前記第1最大レベル数が前記第2最大レベル数と異なることを特徴とする 、請求項1から請求項9までのいずれかに記載の方法。 12.前記第1最大レベル数が9であることを特徴とする、請求項10または請 求項11記載の方法。 13.前記第2最大レベル数が7であることを特徴とする、請求項12記載の方 法。
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1998
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