JPH08110799A - ベクトル量子化方法及びその復号化器 - Google Patents

ベクトル量子化方法及びその復号化器

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JPH08110799A
JPH08110799A JP6244128A JP24412894A JPH08110799A JP H08110799 A JPH08110799 A JP H08110799A JP 6244128 A JP6244128 A JP 6244128A JP 24412894 A JP24412894 A JP 24412894A JP H08110799 A JPH08110799 A JP H08110799A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 伝送路誤りを受けても大きな歪が生じ難い。 【構成】 符号帳1,2からそれぞれ代表ベクトル
1i,z2jを選択し、乗算器21,22で、重み係数w
1 ,w2 を乗算し、その乗算ベクトルz1i1 ,z2j
2 を合成部でベクトル合成し、その合成ベクトルyi,j
と入力ベクトルxとの距離(歪)が最も小さくなるよう
に制御部6としてz1i,z2jの組合せの選択を行う。w
1 ,w2 は、z1iの要素数と同数の要素を持ち、これを
対角要素とする重み係数行列とする時、w1 ,w2 の両
対角行列の和が単位行列の定数倍になるようにw1 ,w
2 が選定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は音声、画像との他の各
種情報の符号化に利用され、特に移動無線伝送路のよう
に伝送符号誤りが生じ易い伝送路を用いて伝送する場合
の符号化に適し、入力ベクトルを複数の代表ベクトルか
らなる符号帳の複数を用いて符号化するベクトル量子化
方法及びそのベクトル量子化された符号を復号化する復
号化器に関する。
【0002】
【従来の技術】伝送路符号誤りの多い伝送路を用いてベ
クトルを伝送する方法としては、代表ベクトルを符号誤
りを考慮して設定する方法や、代表ベクトルにラベルを
付与する際に符号誤りを考慮する方法等がある。これら
の方法は、熊沢、笠原、滑川:“通信路誤りを考慮した
ベクトル量子化器の構成”、信学論、Vol.J67−
B、No.1、pp.1−8、1984、Kennet
h Zeger、Allen Gersho:“Pse
udo−Gray Coding”、IEEETran
s.on Comm.、Vol.38、No.12、p
p.2147−2158、1990その他の文献で開示
されている。これらの方法は、代表ベクトルを符号帳に
直接持つため、符号帳を記憶するために大きな記憶容量
を必要とする。
【0003】大きな記憶容量を必要とせずに、伝送路符
号誤りの多い伝送路を用いてベクトルを伝送する方法と
して、構造化された2つの符号帳を用いてベクトルを量
子化して伝送する方法がある。この方法は、守谷、“2
チャンネルベクトル量子化の音声符号化への応用”、信
学技法、IT87−106、pp.25−30、198
7その他の文献に開示されている。この方法は、規模の
小さな符号帳を2つ持ち、2つの代表ベクトルを組合わ
せて用いることで記憶容量の低減を計り、かつラベルを
2つ伝送することで符号誤りの影響を軽減するものであ
る。この方法を図5を参照して説明する。符号化器で
は、符号帳1から1つの代表ベクトルz1iを、符号帳2
から1つの代表ベクトルz2jをそれぞれ取出し、これら
代表ベクトルz1i,z2jを合成部3で加算してベクトル
和yi,j =z1i+z2jを作り、この合成代表ベクトルy
i,j と入力端子4からの入力ベクトルxとの距離d
(x,y ij)を距離算出部5で算出する。制御部6は、
符号帳1,2に対する各代表ベクトル選択スイッチ7,
8をそれぞれ制御して、距離算出部5の出力d(x,y
ij)が最小となるように代表ベクトルz1i,z2jを探索
する。距離最小のときの代表ベクトルz1i,z2jの各ラ
ベルi,jを出力端子9に符号化出力として出力する。
【0004】復号化器では入力端子11からの入力符号
中のラベルi,jに応じて制御部12は代表ベクトル選
択スイッチ13,14をそれぞれ制御して符号帳15,
16から代表ベクトルz1i,z2jをそれぞれ取出し、こ
れら取出した代表ベクトルz 1i,z2jを合成部17でベ
クトル合成して再生ベクトルyi,j =z1i+z2jとして
出力端子18へ出力する。なお符号帳15,16は符号
帳1,2とそれぞれ同一のものが用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図7に示した方法によ
れば、代表ベクトルを記憶する符号帳の記憶容量を節約
でき、かつ伝送路符号誤りの多い伝送路に適用した場
合、復号化器で2つのラベルを用いてベクトル合成する
ため符号誤りの影響を受けにくいという利点がある。
【0006】しかしこの方法によっても、個々のベクト
ルの要素について見た場合、ラベルが符号誤りを起した
場合、受信したベクトルの全ての要素に歪が生じること
になる。またその誤りに状態によっては大きな歪みとな
る問題があった。また距離最小となる合成代表ベクトル
を探索する際に従来においては2つの符号帳の代表ベク
トルの全ての組合せについて距離d(x,yij)を計算
しているため、計算量が非常に多いという問題もあっ
た。
【0007】従ってこの発明の1つの目的は入力符号に
誤りが生じても大きな歪みが生じ難いベクトル量子化方
法を提供することにある。この発明の他の目的は入力符
号に誤りが生じても大きな歪みが生じ難く、かつ計算量
(処理量)が少ないベクトル量子化方法を提供すること
にある。この発明の更に他の目的は前記目的を満足した
ベクトル量子化方法により量子化された符号を復号化す
るベクトル量子化復号化器を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明によれ
ば、各符号帳からの代表ベクトルが加算され、その加算
された合成代表ベクトルと入力ベクトルとの距離が計算
されるが、前記加算される各代表ベクトルにはそれぞれ
その各要素に少くとも1つが異なっている重み係数が乗
算されたものであって、その重み係数は符号帳ごとに互
いに異なっている。重み係数の乗算は符号帳から取出し
た代表ベクトルに対して行うか、重み係数を予め乗算し
た代表ベクトルを符号帳に記憶しておく。
【0009】請求項2の発明では請求項1の発明におい
て代表ベクトルに乗算されている重み係数を対角要素と
する行列とした時、各符号帳ごとの重み係数行列の和が
単位行列の定数倍になるように重み係数が選定されてい
る。請求項3の発明によれば、請求項1又は2の発明に
おいて、各符号帳ごとに重み係数を乗算した代表ベクト
ルの集合をそれぞれ直線近似し、入力ベクトルを各近似
直線に射影し、その射影周辺に存在する重み係数を乗じ
た代表ベクトルを符号帳ごとに複数個選択し、これら選
択した複数個の重み係数が乗算された代表ベクトルの中
から合成代表ベクトルを作り、入力ベクトルとの距離が
最小のものを求める。
【0010】請求項4の発明は請求項1乃至3の何れか
の発明によりベクトル量子化された符号の復号化器であ
って、各符号帳から取出された代表ベクトルに対して乗
算手段により重み係数が乗算され、その乗算された代表
ベクトルが加算合成されて再生ベクトルとされるが、こ
れら重み係数は請求項1又は2の発明におけるそれと同
様に選定されている。
【0011】請求項4の発明で重み係数を乗算手段によ
り乗算したが、請求項5の発明では重み係数を予め乗算
した代表ベクトルを符号帳にもつ。更にこの発明はいわ
ゆるCELPやVSELP方式の音声符号化方法にも適
用でき、その場合は、スペクトル波形パラメータのベク
トル量子化、パワのベクトル量子化、各符号帳のベクト
ル量子化にそれぞれ単独または複数同時に適用される。
この場合は入力音声信号に対する合成音声信号の歪が最
小となるように制御される。
【0012】
【実施例】図1に請求項1、2、4の各発明の実施例を
示し、図7と対応する部分に同一符号を付けてある。図
1Aの符号化器において、この発明によれば代表ベクト
ル選択スイッチ7,8とベクトル合成部3との間にそれ
ぞれ乗算器21,22が挿入され、符号帳1,2からそ
れぞれ選択された各代表ベクトルz1i,z2jに重み係数
1 ,w2 が各要素ごとに乗算器21,22でそれぞれ
乗算されてベクトル合成部3へ供給される。重み係数w
1 ,w2 はそれぞれ乗算される代表ベクトルの各要素に
ついて少なくとも1つは異った値とされている。また符
号帳1,2ごとに重み係数w1 ,w2 は互いに異なって
いる。更に好ましくは重み係数w1 の代表ベクトルの各
要素に乗算されるべき値w11,w12…wn を下記のよう
に対角要素に持つ重み係数行列w1 で表わすと、
【0013】
【数1】
【0014】各符号帳1,2の重み係数行列w1 ,w2
の和は下記のように単位行列の定数倍となるように各重
み係数w1 ,w2 が選定される。
【0015】
【数2】
【0016】このように各代表ベクトルz1i,z2jにそ
れぞれ重み係数w1 ,w2 が乗算されたベクトルw1
1j,w2 2jとがベクトル合成され、その合成ベクトル
と入力ベクトルxとの距離が最小となるように、符号帳
1,2の代表ベクトルz1i,z2jが探索される。このよ
うに構成されているため、代表ベクトルz1i,z2jがそ
れぞれ例えば2次元ベクトルz1i=(z11i
12i )、z2j=(z21j ,z22j )とし、重み係数w
1 =(w11=1.8,w12=0.2)、w2 =(w21
0.2,w22=1.8)とする。この時符号帳1の代表
ベクトルにz11,z12…が図2Aに示すように1次元
値、2次元値面に2次元にほぼ一様に分布していたとす
ると、この各代表ベクトルにそれぞれ重み係数w1 を乗
算した重み付け代表ベクトルz11′,z12′…は図2B
に示すように1次元値軸に片寄った分布となる。同様に
図2Cに示すように2次元にほぼ一様に分布していた符
号帳2の代表ベクトルz21,z 22…に重み係数w2 が乗
算されて図2Dに示すように2次元値軸に片寄った分布
となる。
【0017】従って例えば図2Eに示すように、一方の
重み付け代表ベクトルz1iのラベルが伝送路誤りを受け
重み付け代表ベクトルz1i′になったとしても、他方の
重み付け代表ベクトルz2jとの合成ベクトルはyijかy
ij′に変化する。重み付け代表ベクトルz1i、他の何れ
の重み付け代表ベクトルz1i′にも変化する可能性があ
るが、z1iが片寄った分布となっているため、合成ベク
トルyi,j とyi,j ′との誤差ベクトルΔyはどのよう
にz1iが変化しても比較的小さい。これに対し、重み係
数を乗算しない場合は、図2Fに示すように、一方の代
表ベクトルz1iが代表ベクトルz1i′に変化するとこれ
らと、他方の代表ベクトルz2jとの各合成ベクトル
ij,yij′となり、代表ベクトルz1iは符号帳1のど
の代表ベクトルにも変化する可能性があり、かつ代表ベ
クトルz11,z12…は広範囲に分布しているため、合成
ベクトルyijと変化した合成ベクトルyij′との誤差ベ
クトルΔyは可成り大きなものとなる可能性がある。
【0018】つまり図2の例では重み付け代表ベクトル
1 1i=(w1111i ,w1212 i )に誤りが生じ、
1 1i′=(w1111i ′,w1212i ′)となった
場合に第1次元目の要素w11,z11i ′に歪を集中さ
せ、第2次元目の要素w1212 i ′の歪を小さく抑え、
全体としての歪を小さくしているとも云える。図1Bは
請求項4の発明の実施例を示す復号化器である。図7B
の場合と同様に、入力符号のラベルi,jの代表ベクト
ルを符号帳15,16からそれぞれ取出して合成する
が、この実施例ではスイッチ13,14とベクトル合成
部17との間にそれぞれ乗算器24,25が挿入され、
図1Aの符号化器での対応する乗算器21,22でそれ
ぞれ乗算したと同一の重み係数w1 ,w2 を、符号帳1
5,16からそれぞれ取出した代表ベクトルz1i,z2j
に乗算し、この乗算された代表ベクトルw1 1i,w2
2jをベクトル合成部17で合成して再生ベクトルとす
る。
【0019】次に図3を参照して請求項3の発明の実施
例を説明する。図3はこの発明を二つの符号帳1,2の
各代表ベクトルz1i,z2jがそれぞれ2次元であって、
各代表ベクトルz1iには重み係数w1 =(w11=1.
8、w12=0.2)を乗算し、各代表ベクトルz2jには
重み係数w2 =(w21=0.2、w22=1.8)を乗算
し、符号帳1は8個の代表ベクトルを、符号帳2は16
個の代表ベクトルを持つ場合の符号帳1の各代表ベクト
ルに重み係数w1 を乗算したベクトルを×印で、符号帳
2の各代表ベクトルに重み係数w2 を乗算したベクトル
を○印で示し、入力ベクトルxを示している。
【0020】この発明では符号帳1の各代表ベクトルに
重み係数w1 を乗算した代表ベクトルの集合(×印の集
合)を直線27で近似する。つまり直線27はこれと各
×印との距離(又は第2次元軸方向での距離D11
12,D13…)の和が最小となるように選定されてい
る。同様に符号帳2の各代表ベクトルに重み係数w2
乗算した代表ベクトルの集合(○印の集合)を直線28
で近似する。直線28はこれと各○印との距離(又は第
1次元軸方向での距離D21,D22,D23…)の和が最小
となるように選定される。
【0021】入力ベクトルxを近似直線27,28にそ
れぞれ射影し、その射影周辺に存在する重み係数を乗じ
た代表ベクトルをそれぞれ複数個選択する。つまり入力
ベクトルxを通り近似直線28と平行な直線29と近似
直線27との交点p1 の横軸の値、即ち第1次元の値p
1xを求め、この値p1xと、第1次元(第1番目の要素)
に大きな重み係数をもつ符号帳1の各代表ベクトルの第
1次元値(第1番目の要素の値)とを比較し、その差が
小さいものから、所定値、例えば3つを選択する。この
ようにして符号帳1に関する予備選択を行う。同様にし
て入力ベクトルxを通り近似直線27と平行な直線31
と近似直線28との交点p2 の縦軸の値、即ち第2次元
の値p2yを求め、この値p2yと、第2次元(第2番目の
要素)に大きな重み係数をもつ符号帳2の各代表ベクト
ルの第2次元値(第2番目の要素の値)とを比較し、そ
の差が小さいものから、所定数、例えば3つを選択し
て、符号帳2に関する予備選択を行う。
【0022】これら符号帳1,2からそれぞれ予備選択
されたものについてのみ、重み係数の乗算とベクトル合
成とを行い、その合成ベクトルと入力ベクトルxとの距
離が最小となる代表ベクトルの組を探す。この例では予
備選択により代表ベクトルが3つずつ取出されるから合
成代表ベクトルの数は9つであるが、このような予備選
択を行わない場合は代表ベクトルの組合せ数(合成代表
ベクトルの数)は128となり、入力ベクトルとの距離
計算が、予備選択を行う場合は行わない場合の9/12
8に減少する。
【0023】請求項7の発明の符号化方法をCELP方
式の音声符号化に適用した実施例を図4に示す。入力端
子34からの入力音声信号は一定周期でサンプリングさ
れ、それぞれデジタル値とされたもので、これはフィル
タ係数決定部35で例えば線形予測分析して、線形予測
係数が求められ、これよりスペクトル形状パラメータが
求められ、これがフィルタ係数量子化部36で例えば量
子化され、その量子化値が合成フィルタ37のフィルタ
係数として設定される。制御部6により選択スイッチ3
8が制御され、ピッチ励振源39から予め用意された複
数のピッチ周期をもつパルスのような励振信号の1つが
選択されて利得付与部41へ供給され、また選択スイッ
チ42が制御され、符号帳励振源43から予め用意され
た複数の雑音信号の1つが選択され、予測利得部44へ
供給され、利得予測部45で予測された利得が付与され
る。予測利得部44の出力は利得付与部46で利得が付
与される。
【0024】利得付与部41,46で与える各利得はベ
クトル合成部3の出力合成代表ベクトルyi,j の第1番
目、第2番目の各要素の値yiy1 ,yiy2 である。利得
付与部41,46で利得付与されたピッチ励振信号と雑
音信号とが加算回路47で加算されて合成フィルタ37
へ駆動信号として供給され、合成フィルタ37で音声合
成される。この合成音声信号と入力端子34からの入力
音声信号との差が差回路48でとられ、差出力により歪
算出部5で合成音声信号の入力信号に対する歪が計算さ
れる。この制御部6により選択スイッチ7,8を制御し
て符号帳1,2の各代表ベクトルの選択を制御して、そ
の選択した各代表ベクトルに対し乗算器21,22で重
み係数を乗算してベクトル合成部3へ供給する。歪算出
部5での算出歪が最小となるように符号帳1,2の代表
ベクトルの選択を行う。歪最小が得られると、ピッチ励
振源39からのピッチ周期信号と、符号帳励振源43か
らの雑音信号と組合せを変更して、歪算出部5での算出
歪が最小になるように符号帳1,2の代表ベクトルの選
択を行う。以下同様のことを繰返し、得られた各歪最小
結果のなかから歪最小のものを選択し、その時の符号帳
1,2の選択代表ベクトルを示すラベル、ピッチ励振源
39の選択ピッチ周期信号を示すラベル、符号帳励振源
43の選択雑音信号を示すラベルと、フィルタ係数量子
化部36のスペクトル波形パラメータの量子化した符号
とを符号出力部49から出力する。
【0025】この例の場合乗算器21,22で乗算する
重み係数w1 ,w2 は対応要素、例えばw11とw21との
値が2:1の割合から、伝送路誤りに対し、その影響が
比較的大きくならない効果が出初め、10:1以上とし
ても、伝送路誤りに対する歪改善の効果は大とならず、
返って、伝送路誤りがない場合、つまり正常時における
歪が大きくなる。またこのように代表ベクトルにz1i
2jが2次元でz1i=(z11i ,z12i ),z2j=(z
21j ,z22j )の場合は、重み係数w1 =(w 11
12),w2 =(w21,w22)の要素をw11=w22,w
12=w21とし、w11>w12の場合は、ピッチ励振源39
からのピッチ周期信号の合成音声信号yp 、符号帳励振
源43からの雑音信号の合成音声信号yc とすると符号
帳1に関する予備選択として、すべてのiについて、 D1(i)=‖x−w1111i p 2 を求め、この値の小さいものから所定数、例えば3個と
対応する代表ベクトルを符号帳1から予備選択し、同様
に符号帳2に関する予備選択とし、すべてのjについ
て、 D2(j)=‖x−w1122j c 2 を求め、この値の小さいものから所定数、例えば3個と
対応する代表ベクトルを符号帳2から予備選択する。こ
れら両予備選択された各3つの代表ベクトルz1i,z2j
についてのみ、 D(i,j) =‖x−(w1111i +w1212i )yp
(w1221j +w1122j )yc 2 を求め、これが最小となるi,jを符号化出力としても
よい。このようにして計算量を減少することもできる。
【0026】図4の構成において符号帳励振源43から
選択した雑音信号のベクトル量子化に請求項8の発明を
適用した実施例の要部を図5Aに示す。この例では2つ
の符号帳励振源43a,43bを設け、これら符号帳励
振源43a,43bからそれぞれ各1つの雑音ベクトル
を選択し、これら選択した雑音ベクトルに対し、重み係
数乗算器51a,51bとでそれぞれ重み係数を乗算す
る。これら重み係数は図1Aで説明した重み係数w1
2 と同様な関係に選定されている。乗算器51a,5
1bの各出力は符号帳励振源合成部52で加算され、図
4中の符号帳励振源43から選択した雑音信号として予
測利得部44へ供給される。図4について説明したよう
に制御部6の制御により、合成フィルタ37からの合成
音声信号が入力音声信号に対する歪が最小となるように
符号帳励振源43a,43bからそれぞれ雑音ベクトル
を選択する。
【0027】ピッチ励振源34から選択したピッチ周期
信号のベクトル量子化も同様に行うことができ、その要
部(請求項9の発明)を図5Bに示す。この例では2つ
のピッチ励振源34a,34bからそれぞれ各1つのピ
ッチ周期ベクトルを重み係数乗算器53a,53bでそ
れぞれ重み係数w1 ,w2 を乗算し、これら乗算出力を
ピッチ励振源合成部54で加算して、図4中のピッチ励
振源43からの選択したピッチ周期信号として乗算器4
1へ供給する。重み係数w1 ,w2 は図1Aのそれと同
様に決められている。
【0028】図4中のフィルタ係数量子化部36の量子
化にこの発明を適用する場合は、図1Aにおいて、符号
帳1,2にそれぞれ代表スペクトル波形ベクトルをそれ
ぞれ記憶しておき、これらからそれぞれ選択した各1つ
の代表スペクトル波形ベクトルに重み係数w1 ,w2
乗算してベクトル合成部3で合成し、その合成代表スペ
クトル波形ベクトルとフィルタ係数決定部35(図4)
からの入力スペクトル波形ベクトルとの距離が最小とな
るように符号帳1,2から選択する代表スペクトル波形
ベクトルを探索すればよい。
【0029】請求項11の発明のベクトル量子化方法を
いわゆるVSELPに適用した実施例の要部を図6に示
す。この場合は符号帳励振源43として多数の基底ベク
トル符号帳431 〜43n が設けられ、これら基底ベク
トル符号帳431 〜43n の各雑音ベクトルは極性制御
手段561 〜56n でそれぞれ正または負の極性が付け
られ、これら極性制御された雑音ベクトルは、この発明
では重み係数乗算器571 〜57n で重み係数がそれぞ
れ乗算され、これら乗算出力は加算回路58で加算さ
れ、この加算出力は図4中の予測利得部44へ供給され
る。極性制御手段561 〜56n は図4中の制御部6か
ら合成音声信号の入力音声信号に対する歪が最小になる
ように各別に選択制御される。つまり、各基底ベクトル
符号帳43 i (i=1,2,…,n)と極性制御手段5
i との組は1つの符号帳励振源を構成し、2つの正、
負の2つの雑音ベクトルの一方が制御部6により選択さ
れていると言える。重み係数乗算器571 〜57n の各
重み係数w1 ,wn は図1Aで説明した重み係数w1
2 と同様な関係とされている。
【0030】この図6の説明から理解されるように、図
4の符号帳励振源43の代わりに図6中の基底ベクトル
符号帳431 〜43n 及び極性制御手段561 〜56n
を用いてもよい。このことは図5A中の符号帳励振源4
3a,43bについても同様である。また図4中のピッ
チ励振源39としては入力音声信号中の過去の信号から
得られたピッチ周期信号を用いるいわゆる適応符号帳と
してもよい。この適応符号帳は図5A,図6に示した実
施例のピッチ励振源として用いてもよい。更に前記パワ
のベクトル量子化、スペクトル波形パラメータのベクト
ル量子化、ピッチ励振源のベクトル量子化、符号帳励振
源のベクトル量子化の複数について同時にこの発明を適
用することもできる。
【0031】図1Aにおいて符号帳1,2内にその各代
表ベクトルにそれぞれ重み係数w1,w2 を乗算した代
表ベクトルw1 1i,w2 2jをそれぞれ記憶してお
き、乗算器21,22を省略してもよい。同様に図1B
において、符号帳15,16にそれぞれ代表ベクトルw
1 1i,w2 2jを記憶しておき、乗算器24,25を
省略してもよい。
【0032】更に上述では2つの符号帳からそれぞれ代
表ベクトルを取出してベクトル合成したが、3以上の符
号帳からそれぞれ代表ベクトルを取出してベクトル合成
する場合にもこの発明を適応することができる。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように請求項1,2,7〜1
1の各発明によれば、伝送路誤りなどにより符号誤りが
生じても、復号化出力の歪が比較的小さくて済む。請求
項3の発明によれば符号誤りが生じて復号化出力の歪が
比較的小さく、しかも符号化処理における計算量を著し
く減少し、かつ短時間で符号化することができる。
【0034】請求項4乃至6の発明によれば、請求項1
乃至3の発明の符号化法により符号化された符号を再生
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Aは請求項1、2の各発明を適用した符号化器
の例を示すブロック図、Bは請求項4の発明による復号
化器の実施例を示すブロック図である。
【図2】A、Cはそれぞれ符号帳1,2の各代表ベクト
ルz1i,z2jを示す図、B、Dはそれぞれ代表ベクトル
1i,z2jにそれぞれ重み係数w1 ,w2 を乗算したベ
クトルを示す図、Eはこの発明における合成ベクトルと
誤り合成ベクトルの例を示す図、Fは従来法における合
成ベクトルと誤り合成ベクトルの例を示す図である。
【図3】請求項3の発明の要部を説明するための重み係
数を乗じた代表ベクトルの集合と、その近似直線とを示
す図。
【図4】請求項7の発明方法を適用した符号化器の例を
示すブロック図。
【図5】Aは請求項8の発明を適用した符号化器の例の
要部を示すブロック図、Bは請求項9の発明を適用した
符号化器の例の要部を示すブロック図である。
【図6】請求項11の発明を適用した符号化器の例の要
部を示すブロック図。
【図7】従来のベクトル量子化器と復号化器を示すブロ
ック図。
【手続補正書】
【提出日】平成7年11月17日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0003
【補正方法】変更
【補正内容】
【0003】大きな記憶容量を必要とせずに、伝送路符
号誤りの多い伝送路を用いてベクトルを伝送する方法と
して、構造化された2つの符号帳を用いてベクトルを量
子化して伝送する方法がある。この方法は、守谷、“2
チャンネルベクトル量子化の音声符号化への応用”、信
学技法、IT87−106、pp.25−30、198
7その他の文献に開示されている。この方法は、規模の
小さな符号帳を2つ持ち、2つの代表ベクトルを組合わ
せて用いることで記憶容量の低減を計り、かつラベルを
2つ伝送することで符号誤りの影響を軽減するものであ
る。この方法を図を参照して説明する。符号化器で
は、符号帳1から1つの代表ベクトルz1iを、符号帳2
から1つの代表ベクトルz2jをそれぞれ取出し、これら
代表ベクトルz1i,z2jを合成部3で加算してベクトル
和y ij =z1i+z2jを作り、この合成代表ベクトルy ij
と入力端子4からの入力ベクトルxとの距離d(x,y
ij)を距離算出部5で算出する。制御部6は、符号帳
1,2に対する各代表ベクトル選択スイッチ7,8をそ
れぞれ制御して、距離算出部5の出力d(x,yij)が
最小となるように代表ベクトルz1i,z2jを探索する。
距離最小のときの代表ベクトルz1i,z2jの各ラベル
i,jを出力端子9に符号化出力として出力する。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】復号化器では入力端子11からの入力符号
中のラベルi,jに応じて制御部12は代表ベクトル選
択スイッチ13,14をそれぞれ制御して符号帳15,
16から代表ベクトルz1i,z2jをそれぞれ取出し、こ
れら取出した代表ベクトルz 1i,z2jを合成部17でベ
クトル合成して再生ベクトルy ij =z1i+z2jとして出
力端子18へ出力する。なお符号帳15,16は符号帳
1,2とそれぞれ同一のものが用いられている。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】従って例えば図2Eに示すように、一方の
重み付け代表ベクトルz1iのラベルが伝送路誤りを受け
重み付け代表ベクトルz1i′になったとしても、他方の
重み付け代表ベクトルz2jとの合成ベクトルはyij
ij′に変化する。重み付け代表ベクトルz1i、他の何
れの重み付け代表ベクトルz1i′にも変化する可能性が
あるが、z1iが片寄った分布となっているため、合成ベ
クトルyi,j とyi,j′との誤差ベクトルΔyはどのよ
うにz1iが変化しても比較的小さい。これに対し、重み
係数を乗算しない場合は、図2Fに示すように、一方の
代表ベクトルz 1iが代表ベクトルz1i′に変化するとこ
れらと、他方の代表ベクトルz2jとの各合成ベクトルy
ij,yij′となり、代表ベクトルz1iは符号帳1のどの
代表ベクトルにも変化する可能性があり、かつ代表ベク
トルz11,z12…は広範囲に分布しているため、合成ベ
クトルyijと変化した合成ベクトルyij′との誤差ベク
トルΔyは可成り大きなものとなる可能性がある。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】利得付与部41,46で与える各利得はベ
クトル合成部3の出力合成代表ベクトルy ij の第1番
目、第2番目の各要素の値yiy1 ,yiy2 である。利得
付与部41,46で利得付与されたピッチ励振信号と雑
音信号とが加算回路47で加算されて合成フィルタ37
へ駆動信号として供給され、合成フィルタ37で音声合
成される。この合成音声信号と入力端子34からの入力
音声信号との差が差回路48でとられ、差出力により歪
算出部5で合成音声信号の入力信号に対する歪が計算さ
れる。この制御部6により選択スイッチ7,8を制御し
て符号帳1,2の各代表ベクトルの選択を制御して、そ
の選択した各代表ベクトルに対し乗算器21,22で重
み係数を乗算してベクトル合成部3へ供給する。歪算出
部5での算出歪が最小となるように符号帳1,2の代表
ベクトルの選択を行う。歪最小が得られると、ピッチ励
振源39からのピッチ周期信号と、符号帳励振源43か
らの雑音信号と組合せを変更して、歪算出部5での算出
歪が最小になるように符号帳1,2の代表ベクトルの選
択を行う。以下同様のことを繰返し、得られた各歪最小
結果のなかから歪最小のものを選択し、その時の符号帳
1,2の選択代表ベクトルを示すラベル、ピッチ励振源
39の選択ピッチ周期信号を示すラベル、符号帳励振源
43の選択雑音信号を示すラベルと、フィルタ係数量子
化部36のスペクトル波形パラメータの量子化した符号
とを符号出力部49から出力する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0027
【補正方法】変更
【補正内容】
【0027】ピッチ励振源3から選択したピッチ周期
信号のベクトル量子化も同様に行うことができ、その要
部(請求項9の発明)を図5Bに示す。この例では2つ
のピッチ励振源34a,34bからそれぞれ各1つのピ
ッチ周期ベクトルを重み係数乗算器53a,53bでそ
れぞれ重み係数w1 ,w2 を乗算し、これら乗算出力を
ピッチ励振源合成部54で加算して、図4中のピッチ励
振源39からの選択したピッチ周期信号として乗算器4
1へ供給する。重み係数w1 ,w2 は図1Aのそれと同
様に決められている。
【手続補正7】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有限個のラベル付けされた代表ベクトル
    からなる符号帳を複数備え、 それぞれの符号帳からひとつずつ代表ベクトルを選んで
    加算した合成代表ベクトルを作り、 入力ベクトルとの間の距離が最も小さい合成代表ベクト
    ルを探索し、 この合成代表ベクトルを作るために用いた各符号帳の代
    表ベクトルに与えられた各ラベルを符号化出力とするベ
    クトル量子化方法において、 上記加算される各代表ベクトルにはそれぞれその各要素
    に対して少くとも1つが異なっている重み係数が乗算さ
    れたものであり、 かつ上記重み係数は上記符号帳ごとに互いに異なってい
    ることを特徴とするベクトル量子化方法。
  2. 【請求項2】 上記代表ベクトルに乗算されている重み
    係数を対角要素とする行列とした時、上記各符号帳ごと
    の上記重み係数行列の和が単位行列の定数倍になるよう
    に上記重み係数が選定されていることを特徴とする請求
    項1記載のベクトル量子化方法。
  3. 【請求項3】 上記各符号帳ごとに上記重み係数が乗算
    された代表ベクトルの集合をそれぞれ直線近似し、上記
    入力ベクトルを上記各近似直線へ射影し、その射影周辺
    に存在する重み係数を乗じた代表ベクトルを上記符号帳
    ごとに複数個選択し、これら選択した複数個の重み係数
    が乗算された代表ベクトルの中から上記入力ベクトルと
    の間の距離が最も小さい合成代表ベクトルを探して上記
    探索を行うことを特徴とする請求項1又は2記載のベク
    トル量子化方法。
  4. 【請求項4】 有限個のラベル付けされた代表ベクトル
    からなる符号帳を複数備え、 入力符号中の各ラベルに応じた代表ベクトルを対応する
    符号帳からそれぞれ取出し、 これら取出した代表ベクトルを合成して再生ベクトルを
    得るベクトル量子化復号化器において、 上記取出された代表ベクトルにそれぞれ上記合成前に予
    め決められた重み係数を乗算する乗算手段が設けられ、 上記重み係数は乗算すべき代表ベクトルの各要素のうち
    少くとも1は異った値であり、 かつ上記符号帳ごとに互いに異っていることを特徴とす
    るベクトル量子化復号化器。
  5. 【請求項5】 有限個のラベル付けされた代表ベクトル
    からなる符号帳を備え、 入力符号中の各ラベルに応じた代表ベクトルを対応する
    符号帳からそれぞれ取出し、 これら取出した代表ベクトルを合成して再生ベクトルを
    得るベクトル量子化復号化器において、 上記各符号帳の代表ベクトルはそれぞれその各要素に対
    し、少くとも1つが異なった重み係数が乗算されたもの
    であり、 かつ上記重み係数は上記符号帳ごとに互いに異っている
    ことを特徴とするベクトル量子化復号化器。
  6. 【請求項6】 上記重み係数を対角要素とする行列とし
    た時、上記各符号帳ごとの重み係数行の和が単位行列の
    定数倍になるように上記重み係数が選定されていること
    を特徴とする請求項4又は5記載のベクトル量子化復号
    化器。
  7. 【請求項7】 入力音声信号のスペクトル形状パラメー
    タを求め、このスペクトル形状パラメータを量子化し、
    その量子化出力に応じて音声合成フィルタのフィルタ係
    数を設定し、 ピッチ励振源から各種ピッチ周期をもつピッチ周期信号
    の1つを選択し、その選択したピッチ周期信号に利得を
    与え、 符号帳励振源から複数の雑音信号の1つを選択し、その
    選択した雑音信号に利得を与え、 上記利得付与されたピッチ周期信号と、上記利得付与さ
    れた雑音信号とを加算し、その加算出力で上記音声合成
    フィルタを駆動し、 上記各利得付与を符号帳から選択して行い、 上記音声合成フィルタの合成音声信号の上記入力音声信
    号に対する歪が最小になるように、上記ピッチ励振源の
    選択と上記符号帳励振源の選択と、上記符号帳の選択と
    を行うベクトル量子化方法において、 上記符号帳を複数設け、これら符号帳からそれぞれ選択
    した利得ベクトルを加算し、その加算した合成ベクトル
    の対応する要素により上記ピッチ周期信号及び上記雑音
    信号に対する利得付与をそれぞれ行い、 上記加算した合成ベクトルにはそれぞれその各要素が互
    いに異なっている重み係数が乗算されたものであり、 かつ上記重み係数は上記符号帳ごとに互いに異なってい
    ることを特徴とするベクトル量子化方法。
  8. 【請求項8】 入力音声信号のスペクトル形状パラメー
    タを求め、このスペクトル形状パラメータを量子化し、
    その量子化出力に応じて音声合成フィルタのフィルタ係
    数を設定し、 ピッチ励振源から各種ピッチ周期をもつピッチ周期信号
    の1つを選択し、その選択したピッチ周期信号に利得を
    与え、 符号帳励振源から複数の雑音信号の1つを選択し、その
    選択した雑音信号に利得を与え、 上記利得付与されたピッチ周期信号と、上記利得付与さ
    れた雑音信号とを加算し、その加算出力で上記音声合成
    フィルタを駆動し、 上記各利得付与を符号帳から選択して行い、 上記音声合成フィルタの合成音声信号の上記入力音声信
    号に対する歪が最小になるように、上記ピッチ励振源の
    選択と上記符号帳励振源の選択と、上記符号帳の選択と
    を行うベクトル量子化方法において、 上記符号帳励振源からの選択した雑音信号として、複数
    の符号帳励振源からそれぞれ選択した雑音ベクトルを加
    算したものを用い、 上記加算した各雑音ベクトルにはそれぞれの各要素に対
    して少なくとも1つが異なっている重み係数が乗算され
    たものであり、 かつ上記重み係数は上記符号帳励振源ごとに異なってい
    ることを特徴とするベクトル量子化方法。
  9. 【請求項9】 入力音声信号のスペクトル形状パラメー
    タを求め、このスペクトル形状パラメータを量子化し、
    その量子化出力に応じて音声合成フィルタのフィルタ係
    数を設定し、 ピッチ励振源から各種ピッチ周期をもつピッチ周期信号
    の1つを選択し、その選択したピッチ周期信号に利得を
    与え、 符号帳励振源から複数の雑音信号の1つを選択し、その
    選択した雑音信号に利得を与え、 上記利得付与されたピッチ周期信号と、上記利得付与さ
    れた雑音信号とを加算し、その加算出力で上記音声合成
    フィルタを駆動し、 上記各利得付与を符号帳から選択して行い、 上記音声合成フィルタの合成音声信号の上記入力音声信
    号に対する歪が最小になるように、上記ピッチ励振源の
    選択と上記符号帳励振源の選択と、上記符号帳の選択と
    を行うベクトル量子化方法において、 上記ピッチ励振源からの選択したピッチ周期信号とし
    て、複数のピッチ励振源からそれぞれ選択したピッチ周
    期ベクトルを加算したものを用い、 上記加算した各ピッチ周期ベクトルはそれぞれ各要素に
    対して少なくとも1つが異なっている重み係数が乗算さ
    れたものであり、 かつ上記重み係数は上記ピッチ励振源ごとに異なってい
    ることを特徴とするベクトル量子化方法。
  10. 【請求項10】 上記符号帳励振源は各1つの雑音ベク
    トルを記憶した多数の基底ベクトル符号帳と、その各雑
    音ベクトルの極性を選択する極性制御手段とよりなるこ
    とを特徴とする請求項7乃至9に記載のベクトル量子化
    方法。
  11. 【請求項11】 入力音声信号のスペクトル形状パラメ
    ータを求め、このスペクトル形状パラメータを量子化
    し、その量子化出力に応じて音声合成フィルタのフィル
    タ係数を設定し、 ピッチ励振源から各種ピッチ周期をもつピッチ周期信号
    の1つを選択し、その選択したピッチ周期信号に利得を
    与え、 各1つの雑音ベクトルが記憶された基底ベクトル符号帳
    からの雑音ベクトルにそれぞれ正または負の極性を極性
    制御手段で与え、これら各極性が与えられた雑音ベクト
    ルを加算し、その加算出力に利得を付与し、 その利得付与された加算雑音ベクトルと上記利得付与さ
    れたピッチ周期信号とを加算して上記音声合成フィルタ
    を駆動し、 上記音声合成フィルタの合成音声信号の上記入力音声信
    号に対する歪が最小になるように、上記各極性制御手段
    の極性選択と、上記ピッチ励振源の選択と、上記付与す
    る利得の選択とを行うベクトル量子化方法において、 上記加算された各雑音ベクトルにはそれぞれその少なく
    とも1つの要素が異なった重み係数が乗算されたもので
    あり、 かつ上記重み係数は上記基底ベクトル符号帳ごとに互い
    に異なっていることを特徴とするベクトル量子化方法。
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