JPH0854900A - Coding/encoding system by vector quantization - Google Patents

Coding/encoding system by vector quantization

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JPH0854900A
JPH0854900A JP20801194A JP20801194A JPH0854900A JP H0854900 A JPH0854900 A JP H0854900A JP 20801194 A JP20801194 A JP 20801194A JP 20801194 A JP20801194 A JP 20801194A JP H0854900 A JPH0854900 A JP H0854900A
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Abstract

PURPOSE:To perform high quality vector quantization which produces a small amount of errors while maintaining the amount of information in a code book and between a coding device and an encoding device small. CONSTITUTION:The coding/encoding system performs vector quantization employing a code book which stores a correspondence list of signal patterns within a prescribed segment and indexes. The system is provided with a main code book 7 and an error code book 10. A subtractor 8 computes an error vector between a main code vector and a quantized vector which is vector quantized in a main vector quantizing section 6 by referring to the book 7. The error vector is again vector quantized in an error vector quantizing section 9 by referring to the book 10. If the error vector is detected to be larger than a prescribed value by an error amount detection section 11, a main index IDX as well as an error index EIDX are transmitted. A main code book updating section 13 updates the contents of the book 7 employing a new vector which is produced by modifying the main code vector by the error code vector.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、コートブックを用い
て音声や画像等を高能率に圧縮して伝送又は記録するた
めのベクトル量子化による符号化復号化方式に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an encoding / decoding system by vector quantization for highly efficiently compressing voices, images, etc. using a coatbook for transmission or recording.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、音声や画像を高能率に圧縮し
て伝送又は記録するためのベクトル量子化が知られてい
る。ベクトル量子化では、量子化すべき信号波形を一定
期区間ついて切り出し、この区間の波形パターンを1つ
の符号(インデックス)で表現する。このため予め種々
の波形パターンを蓄えておき、各波形パターンにインデ
ックスを付加しておく。種々の波形パターンは、サンプ
ル数の次元数で表現されたベクトル情報であり、これら
のベクトル情報をコードベクトル、これらのコードベク
トルとインデックスとの対応表をコードブックと呼ぶ。
2. Description of the Related Art Conventionally, vector quantization has been known for compressing voices and images with high efficiency for transmission or recording. In vector quantization, the signal waveform to be quantized is cut out for one regular section, and the waveform pattern in this section is expressed by one code (index). Therefore, various waveform patterns are stored in advance and an index is added to each waveform pattern. Various waveform patterns are vector information expressed by the number of dimensions of the number of samples. These vector information are called code vectors, and the correspondence table between these code vectors and indexes is called a codebook.

【0003】例えば音声の符号化方式の一つとして知ら
れているCELP("Code-ExcitedLinear Prediction :
High Quality Speech at Very low Bit Rate" M.R.Sch
roeder, B.S.Atal ICASSP,1985 )では、音声の予測残
差成分をサブフレームと呼ばれる40サンプル程のデー
タに分割し、この各サブフレームに対してベクトル量子
化を適用している。しかし、このベクトル量子化に使用
されるコードブックは、多数の話者の平均的なものとな
るので、特定の個人向けには最適化されていない。この
ため、量子化されるベクトルとコードブックのベクトル
との誤差が大きく、良質の音声を伝送することができな
い。コードブックとして蓄えられるコードベクトルの数
が多ければ、音質は向上するが、反面、コードブックの
量が大きくなりコストアップになると共に、インデック
スの情報量も増すために伝送量も増す。また、コードブ
ックのサーチに時間がかかるという問題もある。
[0003] For example, CELP ("Code-Excited Linear Prediction:") which is known as one of audio coding systems.
High Quality Speech at Very low Bit Rate "MRSch
Roeder, BSAtal ICASSP, 1985) divides a prediction residual component of speech into data of about 40 samples called subframes, and applies vector quantization to each subframe. However, the codebook used for this vector quantization is not optimized for any particular individual as it will be average of many speakers. For this reason, the error between the quantized vector and the codebook vector is large, and good quality speech cannot be transmitted. If the number of code vectors stored as a codebook is large, the sound quality is improved, but on the other hand, the amount of codebook is large and the cost is increased, and the information amount of the index is also increased, so that the transmission amount is also increased. There is also a problem that it takes time to search the codebook.

【0004】そこで、少ないコードブックの情報量で量
子化歪の発生を極力抑えるようにしたベクトル量子化器
が、特開平2−186836号に開示されている。この
ベクトル量子化器は、ベクトル量子化時の最小歪が所定
値よりも大きい場合に、その被量子化ベクトルを復号装
置側にも送信して、コードブック中の最も過去に選択さ
れた量子化代表ベクトル(コードベクトル)と書き換え
ることにより、コードブックの内容を被量子化ベクトル
の特性に応じて適応的に更新するものである。
Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 186836/1990 discloses a vector quantizer which minimizes the occurrence of quantization distortion with a small amount of codebook information. This vector quantizer also transmits the quantized vector to the decoding device side when the minimum distortion at the time of vector quantization is larger than a predetermined value, and selects the quantized most recently selected in the codebook. By rewriting as a representative vector (code vector), the contents of the codebook are adaptively updated according to the characteristics of the quantized vector.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のベクトル量子化器では、コードブックの書換が
発生した場合に、新しい量子化代表ベクトルそのものを
伝送又は記録しなければならないので、そのための情報
量が増すという問題がある。これは伝送情報容量が制限
されたベクトル量子化を使用した携帯電話装置用の音声
符号化復号化等に適用する場合などに、大きな欠点とな
る。
However, in the above-mentioned conventional vector quantizer, when the rewriting of the codebook occurs, the new quantized representative vector itself has to be transmitted or recorded. There is a problem that the amount increases. This is a major drawback when applied to speech coding / decoding for mobile phone devices using vector quantization with limited transmission information capacity.

【0006】この発明は、このような問題点に鑑みなさ
れたもので、コードブック内及び符号化装置と復号化装
置との間の情報量を少なく抑えつつ、誤差の少ない高品
質のベクトル量子化を実現することができるベクトル量
子化による符号化復号化方式を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to suppress the amount of information in the codebook and between the encoding device and the decoding device to a small amount, and to perform high-quality vector quantization with few errors. It is an object of the present invention to provide an encoding / decoding method by vector quantization capable of realizing the following.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係るベクトル
量子化による符号化復号化方式は、所定区間内のいくつ
かの代表的な信号パターンを示す主コードベクトルとそ
れらの主コードベクトルをそれぞれ特定する主インデッ
クスとの対応表を記憶してなる主コードブックと、量子
化すべき被量子化ベクトルと前記主コードブックから選
択された主コードベクトルとの差分を示す誤差ベクトル
のいくつかの代表的パターンを示す誤差コードベクトル
とそれらの誤差コードベクトルをそれぞれ特定する誤差
インデックスとの対応表を記憶してなる誤差コードブッ
クとを、符号化装置及び復号化装置の双方に設けると共
に、前記符号化装置では、前記被量子化ベクトルと最も
マッチングする前記主コードブック内の主コードベクト
ルを選択しその主インデックスを出力すると共に、前記
被量子化パターンと前記選択された主コードベクトルと
の差分を誤差ベクトルとして算出し、この誤差ベクトル
が所定値よりも大きいときに、前記誤差ベクトルと最も
マッチングする前記誤差コードブック内の誤差コードベ
クトルを選択しその誤差インデックスを出力し、前記復
号化装置では、前記符号化装置側で得られた主インデッ
クスに対応する主コードベクトルを前記主コードブック
を参照して求めると共に、前記誤差ベクトルが所定値よ
りも大きいときに、前記符号化装置側で得られた誤差イ
ンデックスに対応する誤差コードベクトルを前記誤差コ
ードブックを参照して求め、前記求められた主コードベ
クトルと誤差コードベクトルとを合成して前記被量子化
ベクトルを復号化することを特徴とする。
A coding / decoding method by vector quantization according to the present invention specifies main code vectors indicating some typical signal patterns in a predetermined section and the main code vectors respectively. A main codebook storing a correspondence table with a main index, and some typical patterns of error vectors showing the difference between the quantized vector to be quantized and the main code vector selected from the main codebook. And an error codebook that stores a correspondence table between error code vectors that indicate the error code vectors and error indexes that specify the error code vectors respectively, are provided in both the encoding device and the decoding device, and in the encoding device, , Select the main code vector in the main codebook that best matches the quantized vector, While outputting the index, the difference between the quantized pattern and the selected main code vector is calculated as an error vector, and when the error vector is larger than a predetermined value, the error that best matches the error vector. The error code vector in the codebook is selected, the error index is output, and the decoding device obtains the main code vector corresponding to the main index obtained on the encoding device side by referring to the main codebook. Along with, when the error vector is larger than a predetermined value, the error code vector corresponding to the error index obtained on the encoding device side is obtained by referring to the error code book, and the obtained main code vector is Characterized by decoding the quantized vector by synthesizing with an error code vector That.

【0008】なお、前記主コードブック中の主コードベ
クトルを、前記選択された誤差コードベクトルにより適
宜補正する主コードブック書換手段を、前記符号化装置
及び復号化装置に更に備えるようにしてもよい。また、
前記主コードブックと誤差コードブックとを1つのコー
ドブックとして共用し、1つのコードベクトルを主コー
ドベクトルとしても誤差コードベクトルとしても使用可
能とするようにしてもよい。
The encoding device and the decoding device may further include main codebook rewriting means for appropriately correcting the main code vector in the main codebook by the selected error code vector. . Also,
The main codebook and the error codebook may be shared as one codebook, and one code vector may be used as both the main code vector and the error code vector.

【0009】[0009]

【作用】この発明によれば、被量子化ベクトルを主コー
ドブックでベクトル量子化した際に、被量子化ベクトル
と主コードベクトルとの間の誤差量を検出し、この誤差
量が大きい場合には、その誤差ベクトルを更に誤差コー
ドブックによってベクトル量子化するようにしている。
このため、ベクトル量子化における量子化歪成分につい
ても更にベクトル量子化により情報圧縮され、コードブ
ックの情報量及び符号化装置と復号化装置との間に受け
渡す情報量を殆ど増やさずに、誤差の少ない高品質のベ
クトル量子化を実現することができる。
According to the present invention, when the quantized vector is vector quantized by the main codebook, the amount of error between the quantized vector and the main code vector is detected. Further vector-quantizes the error vector by an error codebook.
Therefore, the quantization distortion component in the vector quantization is also information-compressed by the vector quantization, and the error amount is increased without increasing the information amount of the codebook and the information amount passed between the encoding device and the decoding device. It is possible to realize high-quality vector quantization with less number of bits.

【0010】また、ベクトル量子化時の量子化歪量が大
きいときにコードブックの内容を誤差を修正したベクト
ルで更新することにより、コードブックの内容を被量子
化ベクトルの特性に応じて適応的に変更することができ
る。そして、この場合でも、この発明によれば、誤差イ
ンデックス、即ちベクトル量子化された歪成分の情報の
みを符号化装置側から復号化装置側に受け渡せば良いの
で、新しいコードベクトルそのものを伝送又は記録する
従来の方式に比べ、伝送又は記録情報量を大幅に削減す
ることができる。
When the amount of quantization distortion during vector quantization is large, the contents of the codebook are updated with the error-corrected vector so that the contents of the codebook are adaptive according to the characteristics of the quantized vector. Can be changed to Then, even in this case, according to the present invention, since only the error index, that is, the information of the vector-quantized distortion component, is passed from the encoding device side to the decoding device side, the new code vector itself is transmitted or Compared with the conventional method of recording, the amount of information transmitted or recorded can be significantly reduced.

【0011】[0011]

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図1は、この発明の一実施例に係るCELP
方式によるベクトル量子化を含む音声信号の符号化装
置、図2は同じく復号化装置を示すブロック図である。
図1において、符号化装置に入力される音声信号は、A
/D変換器1でA/D変換されたのち、長期予測器2に
供給される。長期予測器2では、入力されたディジタル
音声信号を、例えば160サンプル毎のフレームに分割
し、各フレーム毎に分析して、パーコール係数、ゲイ
ン、ピッチ等の長期予測係数を符号化・多重化器3に出
力する。また、長期予測器2は、入力されたディジタル
音声信号から長期予測係数によって線形予測された信号
を差し引いて長期予測残差成分を求め、これをフレーム
分割部4に出力する。フレーム分割部4では、フレーム
タイマ5を用いて、この160サンプルの長期予測残差
成分を、例えば40サンプル毎のサブフレームに分割
し、40次元の予測残差ベクトルとして主ベクトル量子
化部6に出力する。CELPでは、この予測残差ベクト
ルがベクトル量子化すべき被量子化ベクトルとなる。主
ベクトル量子化部6は、予測残差ベクトルをベクトルの
大きさが1となるように正規化すると共に、正規化後の
予測残差ベクトルと最も距離的に近い主コードベクトル
を主コードブック7から検索し、その主インデックスI
DXと正規化係数とを符号化・多重化部3に出力する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a CELP according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a speech signal coding apparatus including vector quantization according to the method, and FIG. 2 also showing a decoding apparatus.
In FIG. 1, the audio signal input to the encoding device is A
After being A / D converted by the / D converter 1, it is supplied to the long-term predictor 2. The long-term predictor 2 divides the input digital speech signal into frames of, for example, 160 samples, analyzes each frame, and encodes / multiplexes long-term predictive coefficients such as percoll coefficients, gains, and pitches. Output to 3. Further, the long-term predictor 2 subtracts the signal linearly predicted by the long-term prediction coefficient from the input digital audio signal to obtain a long-term prediction residual component, and outputs this to the frame division unit 4. The frame division unit 4 uses the frame timer 5 to divide the long-term prediction residual component of 160 samples into subframes of, for example, 40 samples each, and the main vector quantization unit 6 outputs the 40-dimensional prediction residual vector to the main vector quantization unit 6. Output. In CELP, this prediction residual vector becomes a quantized vector to be vector-quantized. The main vector quantization unit 6 normalizes the prediction residual vector so that the magnitude of the vector is 1, and determines the main code vector closest to the normalized prediction residual vector in distance to the main codebook 7 Search from and its main index I
The DX and the normalization coefficient are output to the encoding / multiplexing unit 3.

【0012】主コードブック7は、例えば図3に示すよ
うな構成となっている。即ち、主コードブック7には、
多種の言語、人種及び性別等から選択された例えば51
2種類の代表的な予測残差成分の主コードベクトルが予
め格納されている。また、主コードブック7には、各主
コードベクトルと対応する形で、その主コードベクトル
を特定する主インデックスIDXが格納されている。主
コードベクトルの数が多ければ、量子化誤差が少なくな
り、高品質の符号化・復号化が実現できるが、反面、メ
モリの記憶容量を増さなくてはならずコストアップとな
ると共に、サーチにも時間がかかる。また、例えば51
2種類の主コードベクトルであれば、主インデックスI
DXとして9ビットの情報を伝送すれば良いが、主コー
ドベクトルの種類が増えると、伝送すべきビット数も増
える。
The main codebook 7 has a structure as shown in FIG. 3, for example. That is, in the main codebook 7,
For example, 51 selected from various languages, races and genders
Main code vectors of two representative prediction residual components are stored in advance. Further, the main codebook 7 stores a main index IDX that identifies each main code vector in a form corresponding to each main code vector. If the number of main code vectors is large, the quantization error will be small, and high-quality encoding / decoding can be realized, but on the other hand, the memory capacity must be increased and the cost will increase, and the search It also takes time. Also, for example, 51
If there are two types of main code vectors, the main index I
Although 9-bit information may be transmitted as DX, the number of bits to be transmitted increases as the types of main code vectors increase.

【0013】主コードブック7を構成するパターンベク
トルを簡単のために2次元のベクトルとして2次元平面
に表現すると、図4(a)の黒丸のようになる。ここ
で、黒丸に併記された数値は各主コードベクトルの主イ
ンデックスである。いま、量子化すべき予測残差ベクト
ルとして図中×で示すベクトルVi がベクトル量子化部
6に入力されると、このベクトルVi はベクトルV12に
最も近いので、主インデックス12が主ベクトル量子化
部6での量子化結果として選択されることになる。
When the pattern vector forming the main codebook 7 is expressed as a two-dimensional vector on a two-dimensional plane for simplicity, it becomes like a black circle in FIG. 4 (a). Here, the numerical value written in black circles is the main index of each main code vector. Now, when a vector Vi indicated by x in the figure as a prediction residual vector to be quantized is input to the vector quantizing unit 6, since this vector Vi is the closest to the vector V12, the main index 12 is the main vector quantizing unit 6. Will be selected as the quantization result in.

【0014】このときの予測残差ベクトルと選択された
主コードベクトルとの誤差(×とV12との誤差)は、減
算器8によって計算される。減算器8の出力は誤差ベク
トルとして誤差ベクトル量子化部9に与えられる。誤差
ベクトル量子化部9は、誤差ベクトルをベクトルの大き
さが1となるように正規化すると共に、正規化後の誤差
ベクトルと最も距離的に近い誤差コードベクトルを誤差
コードブック10から検索し、その誤差インデックスE
IDXと正規化係数とを符号化・多重化部3に出力す
る。誤差コードブック10も主コードブック7と同様の
構成となっている。補正の効率を上げるには、大きなコ
ードブックが有効であるが、このシステムでは主コード
ブック7を適応的に書き換えるので、それほど多種の誤
差コードベクトルを用意しておく必要はなく、40次元
(サンプル)のベクトル量子化であれば、40個の誤差
コードベクトルを用意しておけば良い。この場合、主コ
ードブック7と誤差コードブック10との組み合わせに
より表現可能なパターン数は、512×40=2048
0通りとなるので、552通りのパターンで従来のコー
ドブックにして20480通りのパターンを記憶したの
と等価になる。
At this time, the error between the prediction residual vector and the selected main code vector (error between X and V12) is calculated by the subtractor 8. The output of the subtractor 8 is given to the error vector quantizer 9 as an error vector. The error vector quantization unit 9 normalizes the error vector so that the magnitude of the vector becomes 1, and searches the error code book 10 for an error code vector that is closest in distance to the normalized error vector. Its error index E
The IDX and the normalization coefficient are output to the encoding / multiplexing unit 3. The error codebook 10 has the same structure as the main codebook 7. A large codebook is effective for improving the correction efficiency, but since the main codebook 7 is adaptively rewritten in this system, it is not necessary to prepare so many different error code vectors, and 40-dimensional (sample 40), it is sufficient to prepare 40 error code vectors. In this case, the number of patterns that can be represented by the combination of the main codebook 7 and the error codebook 10 is 512 × 40 = 2048.
Since there are 0 patterns, it is equivalent to storing 20480 patterns in the conventional codebook with 552 patterns.

【0015】減算器8からの誤差ベクトルは、誤差量検
出部11にも与えられている。誤差量検出部11は、誤
差ベクトルの大きさが所定値よりも大きいときに、誤差
成分を伝送又は記録するための誤差送信フラグを“1”
にする。符号化・多重化部3は、誤差送信フラグが
“0”のとき、即ち誤差成分が所定値より少ない場合、
長期予測係数、IDX、その正規化係数及び誤差送信フ
ラグを符号化及び多重化して伝送路に送信又は記録媒体
に記録し、誤差送信フラグが“1”のとき、これらの情
報にEIDX及びその正規化係数を加えて符号化及び多
重化して伝送路に送信又は記録媒体に記録する。
The error vector from the subtractor 8 is also given to the error amount detector 11. When the magnitude of the error vector is larger than a predetermined value, the error amount detection unit 11 sets the error transmission flag for transmitting or recording the error component to “1”.
To When the error transmission flag is “0”, that is, when the error component is less than the predetermined value, the encoding / multiplexing unit 3
The long-term prediction coefficient, IDX, its normalization coefficient, and the error transmission flag are encoded and multiplexed and transmitted to the transmission line or recorded on a recording medium. When the error transmission flag is "1", EIDX and its normalization are added to these information. A coding coefficient is added and encoded and multiplexed to be transmitted to a transmission line or recorded in a recording medium.

【0016】一方、復号化装置側では、図2に示すよう
に、受信又は読み出した信号は、逆符号化・逆多重化部
21に供給され、逆符号化・逆多重化されることによ
り、長期予測係数及び正規化係数と、主インデックスI
DXと、誤差インデックスEIDXと、誤差送信フラグ
とに分割される。長期予測係数及び正規化係数は、長期
予測合成部22に供給される。また、復号化装置側にも
符号化装置と同一内容の主コードブック24及び誤差コ
ードブック26が備えられており、主ベクトル逆量子化
部23は、供給された主インデックスIDXから主コー
ドブック24を参照することにより、主コードベクトル
を選択し、誤差ベクトル逆量子化部25は、供給された
誤差インデックスEIDXから誤差コードブック26を
参照することにより、誤差コードベクトルを選択する。
これにより主コードブック24及び誤差コードブック2
6からそれぞれ出力される主コードベクトル及び誤差コ
ードベクトルは、加算器27で加算され、長期予測合成
部22に供給される。長期予測合成部22は、加算器2
7から供給された主コードベクトルと誤差コードベクト
ルとの加算値を正規化係数によって元の信号レベルに戻
し、この信号と長期予測係数から線形予測して求められ
た信号とを合成する。この合成信号がD/A変換器28
でD/A変換されて音声信号として出力される。
On the other hand, on the decoding device side, as shown in FIG. 2, the received or read signal is supplied to the de-encoding / de-multiplexing unit 21 and de-encoded / de-multiplexed to Long-term prediction coefficient and normalization coefficient, and the main index I
It is divided into DX, error index EIDX, and error transmission flag. The long-term prediction coefficient and the normalization coefficient are supplied to the long-term prediction synthesis unit 22. Further, the decoding device side is also provided with the main codebook 24 and the error codebook 26 having the same contents as the encoding device, and the main vector dequantization unit 23 uses the supplied main index IDX to the main codebook 24. , The error vector dequantization unit 25 selects the error code vector by referring to the error code book 26 from the supplied error index EIDX.
As a result, the main codebook 24 and the error codebook 2
The main code vector and the error code vector respectively output from 6 are added by the adder 27 and supplied to the long-term prediction synthesis unit 22. The long-term prediction synthesis unit 22 uses the adder 2
The added value of the main code vector and the error code vector supplied from 7 is returned to the original signal level by the normalization coefficient, and this signal and the signal obtained by linear prediction from the long-term prediction coefficient are combined. This combined signal is the D / A converter 28.
Is D / A converted by and output as an audio signal.

【0017】次に、主コードブック7,24の更新処理
について説明する。符号化装置において、主コードブッ
ク7で選択された主コードベクトルと、誤差コードブッ
ク10で選択された誤差コードブックとは、加算器12
によって加算される。加算器12の出力は、主ベクトル
量子化部6で選択された主コードベクトルよりも、主ベ
クトル量子化部6に入力される予測残差ベクトルにより
近い値となる。一方、復号化装置においては、加算器2
7の出力が、符号化装置の加算器12の出力と同じにな
る。そして、これらの加算器12,27の出力を、誤差
送信フラグが“1”のときに新たな主コードベクトルと
して主コードブック7,24内の選択された主コードベ
クトルと置き換える。図4(b)は、同図(a)の主コ
ードベクトルV12とその誤差コードベクトルとから新た
に生成された主コードベクトルとを置き換えた例を示し
ている。また、新たな主コードベクトルと所定時間当た
りの最も選択頻度の低い主コードベクトルとを置き換え
るようにしてもよい。
Next, the updating process of the main codebooks 7 and 24 will be described. In the encoding device, the main code vector selected by the main codebook 7 and the error codebook selected by the error codebook 10 are added by an adder 12
Is added by The output of the adder 12 has a value closer to the prediction residual vector input to the main vector quantization unit 6 than the main code vector selected by the main vector quantization unit 6. On the other hand, in the decoding device, the adder 2
The output of 7 is the same as the output of the adder 12 of the encoder. Then, the outputs of these adders 12 and 27 are replaced with the selected main code vector in the main codebooks 7 and 24 as a new main code vector when the error transmission flag is "1". FIG. 4B shows an example in which the main code vector V12 in FIG. 4A and the main code vector newly generated from the error code vector are replaced. Further, a new main code vector may be replaced with a main code vector having the lowest selection frequency per predetermined time.

【0018】なお、このような主コードブック7の更新
によってコードブックの内容を話者の特性に応じて適応
的に変化させることができるが、電源投入時や、話者が
変わって音声入力の特性が急変したような場合には、学
習されたコードブックの内容では、かえって都合が悪い
場合がある。この場合には、初期化信号等によってコー
ドブック7,24の内容を当初の内容にリセットするよ
うにしても良い。コードブックの初期データは、他のR
OM等に保存しておいても良いが、書き換えられたベク
トル情報のみを主コードブック7,24の空き領域に保
存しておいて、初期化信号に基づいて、その内容を復活
させるようにしても良い。
The contents of the codebook can be adaptively changed according to the characteristics of the speaker by updating the main codebook 7 as described above. When the characteristics change suddenly, the content of the learned codebook may be rather inconvenient. In this case, the contents of the codebooks 7 and 24 may be reset to the initial contents by an initialization signal or the like. The initial data of the codebook is other R
Although it may be stored in the OM or the like, only the rewritten vector information is stored in the empty areas of the main codebooks 7 and 24, and the contents are restored based on the initialization signal. Is also good.

【0019】図5及び図6は、この発明の他の実施例に
係る符号化復号化方式を説明するための図で、図5は符
号化装置、図6は復号化装置をそれぞれ示すブロック図
である。この実施例のシステムが前述した実施例のシス
テムと異なる点は、主コードブックと誤差コードブック
とが1つのコードブック14,30として共用されてい
る点と、コードブック書換部15,31によるコードブ
ック更新時に書換可否についての重み付けを付与する書
換重み付け部16,32を付加している点である。
5 and 6 are diagrams for explaining an encoding / decoding system according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing an encoding device and FIG. 6 is a block diagram showing a decoding device. Is. The system of this embodiment is different from the system of the above-described embodiment in that the main codebook and the error codebook are shared as one codebook 14 and 30, and the code by the codebook rewriting units 15 and 31. The point is that rewriting weighting units 16 and 32 that give weighting regarding whether or not rewriting is possible are added when the book is updated.

【0020】この実施例では、主コードベクトルと誤差
コードベクトルとが共用され、1つのコードベクトルを
主コードベクトル及び誤差コードベクトルのいずれとし
ても使用することができるので、例えば512通りのコ
ードベクトルであれば、従来のコードベクトルにして5
12×512=262144通りのコードベクトルを記
憶したのと等価になる。このコードブック14,30に
は、プリミティブなベクトル、例えは3次元のベクトル
であれば、X,Y,Zの各方向へのベクトル等を含むこ
とが望ましい。このようなベクトルは、誤差を修正する
ための誤差コードベクトルとして必要だからである。換
言すると、このような誤差コードベクトルとして利用可
能なコードベクトルは、コードブック書換部15,31
で書き換えない方がよい。このため、書換重み付け部1
6,32は、このようなプリミティブなコードベクトル
の書換を抑制するように、各コードベクトルに重み付け
をする。また、プリミティブなコードベクトルは、極
力、コードブック14の先頭の方に書き込んでおくと、
誤差コードベクトルの検索時間を短くすることができ
る。
In this embodiment, the main code vector and the error code vector are shared, and one code vector can be used as both the main code vector and the error code vector. If so, it becomes 5 with the conventional code vector.
This is equivalent to storing 12 × 512 = 262144 code vectors. It is desirable that the codebooks 14 and 30 include primitive vectors, such as vectors in the X, Y, and Z directions, if they are three-dimensional vectors. This is because such a vector is necessary as an error code vector for correcting the error. In other words, the code vector usable as such an error code vector is the code book rewriting unit 15, 31.
It is better not to rewrite. Therefore, the rewriting weighting unit 1
6 and 32 weight each code vector so as to suppress the rewriting of such a primitive code vector. In addition, if the primitive code vector is written to the beginning of the code book 14 as much as possible,
The search time for the error code vector can be shortened.

【0021】なお、以上の実施例では、音声信号の予測
残差ベクトルのベクトル量子化を例にとったが、音声信
号そのもの、又は画像信号等のベクトル量子化にも同様
に適用可能であることはいうまでもない。
In the above embodiments, the vector quantization of the prediction residual vector of the voice signal is taken as an example, but the same applies to the vector quantization of the voice signal itself or the image signal. Needless to say.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
被量子化ベクトルを主コードブックでベクトル量子化し
た際に、被量子化ベクトルと主コードベクトルとの間の
誤差量を検出し、この誤差量が大きい場合には、その誤
差ベクトルを更に誤差コードブックによってベクトル量
子化するようにしているので、ベクトル量子化における
量子化歪成分についても更にベクトル量子化により情報
圧縮され、コードブックの情報量及び符号化装置と復号
化装置との間に受け渡す情報量を殆ど増やさずに、誤差
の少ない高品質のベクトル量子化を実現することができ
る。
As described above, according to the present invention,
When the quantized vector is vector quantized by the main codebook, the amount of error between the quantized vector and the main code vector is detected. Since the vector is quantized by the book, the information about the quantized distortion component in the vector quantization is further compressed by the vector quantization, and is transferred between the codebook information amount and the coding device and the decoding device. It is possible to realize high-quality vector quantization with a small error without increasing the amount of information.

【0023】また、ベクトル量子化時の量子化歪量が大
きいときにコードブックの内容を誤差を修正したベクト
ルに更新する場合でも、誤差インデックス、即ちベクト
ル量子化された歪成分の情報のみを符号化装置側から復
号化装置側に受け渡せば良いので、新しいコードベクト
ルそのものを伝送又は記録する従来の方式に比べ、伝送
又は記録情報量を大幅に削減することができる。
Further, even when the contents of the codebook are updated to the error-corrected vector when the amount of quantization distortion during vector quantization is large, only the error index, that is, the information on the vector-quantized distortion component, is encoded. Since it suffices to pass the information from the encoding device side to the decoding device side, the amount of information transmitted or recorded can be greatly reduced as compared with the conventional method of transmitting or recording the new code vector itself.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の一実施例に係るベクトル量子化に
よる符号化装置のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an encoding device by vector quantization according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同ベクトル量子化による復号化装置のブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram of a decoding device using the same vector quantization.

【図3】 同符号化装置及び復号化装置におけるコード
ブックの内容を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the contents of a codebook in the encoding device and the decoding device.

【図4】 同コードブックの更新前及び更新後のコード
ベクトルの内容を模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the contents of code vectors before and after updating the codebook.

【図5】 この発明の他の実施例に係るベクトル量子化
による符号化装置のブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of an encoding device by vector quantization according to another embodiment of the present invention.

【図6】 同ベクトル量子化による復号化装置のブロッ
ク図である。
FIG. 6 is a block diagram of a decoding device using the same vector quantization.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…A/D変換器、2…長期予測部、3…符号化・多重
化部、4…フレーム分割部、5…フレームタイマ、6…
主ベクトル量子化部、7,24…主コードブック、8…
減算器、9…誤差ベクトル量子化部、10,26…誤差
コードブック、11…誤差量検出部、12,27…加算
器、13,29…主コードブック書換部、14,30…
コードブック、15,31…コードブック書換部、1
6,32…書換重み付け部、21…逆符号化・逆多重化
部、22…長期予測合成部、23…主ベクトル逆量子化
部、25…誤差ベクトル逆量子化部、28…D/A変換
器。
1 ... A / D converter, 2 ... Long-term prediction unit, 3 ... Encoding / multiplexing unit, 4 ... Frame division unit, 5 ... Frame timer, 6 ...
Main vector quantizer, 7, 24 ... Main codebook, 8 ...
Subtractor, 9 ... Error vector quantizer, 10, 26 ... Error codebook, 11 ... Error amount detector, 12, 27 ... Adder, 13, 29 ... Main codebook rewrite unit, 14, 30 ...
Code book, 15, 31 ... Code book rewriting section, 1
6, 32 ... Rewriting weighting section, 21 ... Decoding / demultiplexing section, 22 ... Long-term prediction combining section, 23 ... Main vector dequantizing section, 25 ... Error vector dequantizing section, 28 ... D / A conversion vessel.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G10L 9/14 G H03M 7/30 B 9382−5K H04N 7/32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication location G10L 9/14 GH03M 7/30 B 9382-5K H04N 7/32

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定区間内のいくつかの代表的な信号パ
ターンを示す主コードベクトルとそれらの主コードベク
トルをそれぞれ特定する主インデックスとの対応表を記
憶してなる主コードブックと、 量子化すべき被量子化ベクトルと前記主コードブックか
ら選択された主コードベクトルとの差分を示す誤差ベク
トルのいくつかの代表的パターンを示す誤差コードベク
トルと,それらの誤差コードベクトルをそれぞれ特定す
る誤差インデックスとの対応表を記憶してなる誤差コー
ドブックとを、 符号化装置及び復号化装置の双方に設けると共に、 前記符号化装置では、前記被量子化ベクトルと最もマッ
チングする前記主コードブック内の主コードベクトルを
選択しその主インデックスを出力すると共に、前記被量
子化ベクトルと前記選択された主コードベクトルとの差
分を誤差ベクトルとして算出し、この誤差ベクトルが所
定値よりも大きいときに、前記誤差ベクトルと最もマッ
チングする前記誤差コードブック内の誤差コードベクト
ルを選択しその誤差インデックスを出力し、 前記復号化装置では、前記符号化装置側で得られた主イ
ンデックスに対応する主コードベクトルを前記主コード
ブックを参照して求めると共に、前記誤差ベクトルが所
定値よりも大きいときに、前記符号化装置側で得られた
誤差インデックスに対応する誤差コードベクトルを前記
誤差コードブックを参照して求め、前記求められた主コ
ードベクトルと誤差コードベクトルとを合成して前記被
量子化ベクトルを復号化することを特徴とするベクトル
量子化による符号化復号化方式。
1. A main codebook, which stores a correspondence table of main code vectors showing some typical signal patterns in a predetermined section and main indexes specifying the respective main code vectors, and An error code vector showing some typical patterns of error vectors showing the difference between the power-quantized vector and the main code vector selected from the main codebook, and an error index specifying each of these error code vectors. And an error codebook storing a correspondence table of, both the encoding device and the decoding device are provided, and in the encoding device, the main code in the main codebook that most matches the quantized vector. The vector is selected and its main index is output, and the quantized vector and the selected The difference from the main code vector is calculated as an error vector, and when this error vector is larger than a predetermined value, the error code vector in the error code book that most matches the error vector is selected and its error index is output. In the decoding device, the main code vector corresponding to the main index obtained on the encoding device side is obtained with reference to the main codebook, and when the error vector is larger than a predetermined value, the code The error code vector corresponding to the error index obtained on the digitizer side is obtained by referring to the error code book, and the obtained main code vector and error code vector are combined to decode the quantized vector. A coding / decoding method by vector quantization characterized by the following.
【請求項2】 所定区間内のいくつかの代表的な信号パ
ターンを示す主コードベクトルとそれらの主コードベク
トルをそれぞれ特定する主インデックスとの対応表を記
憶してなるコードブックと、 量子化すべき被量子化ベクトルと前記主コードブックの
各主コードベクトルとを比較して両者が最もマッチング
する主コードベクトルを選択しその主インデックスを出
力する主ベクトル量子化手段と、 前記被量子化ベクトルと前記主ベクトル量子化手段で選
択された主コードベクトルとの差分を誤差ベクトルとし
て算出する演算手段と、 この誤差ベクトルのいくつかの代表的パターンを示す誤
差コードベクトルとそれらの誤差コードベクトルをそれ
ぞれ特定する誤差インデックスとの対応表を記憶してな
る誤差コードブックと、 前記演算手段で算出された誤差ベクトルが所定値よりも
大きいことを検出する誤差量検出手段と、 この誤差量検出手段で前記誤差ベクトルが所定値よりも
大きいことが検出されたときに前記誤差ベクトルと前記
誤差コードブックの各誤差コードベクトルとを比較し両
者が最もマッチングする誤差コードベクトルを選択しそ
の誤差インデックスを出力する誤差ベクトル量子化手段
とを備えたことを特徴とするベクトル量子化による符号
化装置。
2. A codebook, which stores a correspondence table of main code vectors showing some typical signal patterns in a predetermined section and main indexes specifying the respective main code vectors, and to be quantized. Main vector quantizing means for comparing the quantized vector and each main code vector of the main codebook and selecting the main code vector that best matches them, and outputting the main index, the quantized vector and the An arithmetic means for calculating a difference from the main code vector selected by the main vector quantization means as an error vector, an error code vector showing some typical patterns of this error vector, and those error code vectors are respectively specified. An error codebook that stores a correspondence table with error indexes, and Error amount detecting means for detecting that the issued error vector is larger than a predetermined value; and the error vector and the error code when the error vector detecting means detects that the error vector is larger than a predetermined value. An encoding device by vector quantization, comprising: an error vector quantization means for comparing each error code vector of a book, selecting an error code vector that best matches them, and outputting the error index thereof.
【請求項3】 所定区間内のいくつかの代表的な信号パ
ターンを示す主コードベクトルとそれらの主コードベク
トルをそれぞれ特定する主インデックスとの対応表を記
憶してなるコードブックと、 量子化すべき被量子化ベクトルと前記主コードブックか
ら選択された主コードベクトルとの差分を示す誤差ベク
トルのいくつかの代表的パターンを示す誤差コードベク
トルと,それらの誤差コードベクトルをそれぞれ特定す
る誤差インデックスとの対応表を記憶してなる誤差コー
ドブックと、 与えられた主インデックスに対応する主コードベクトル
を前記主コードブックを参照して求める主ベクトル逆量
子化手段と、 前記被量子化ベクトルと主コードベクトルとの誤差量が
大きいときに与えられる誤差インデックスに対応する誤
差コードベクトルを前記誤差コードブックを参照して求
める誤差ベクトル逆量子化手段と、 前記主ベクトル逆量子化手段で求められた主コードベク
トルと前記誤差ベクトル逆量子化手段で求められた誤差
コードベクトルとを合成して被量子化ベクトルの逆量子
化結果として出力する演算手段とを備えたことを特徴と
するベクトル量子化による復号化装置。
3. A codebook, which stores a correspondence table of main code vectors showing some typical signal patterns in a predetermined section and main indexes specifying the respective main code vectors, and to be quantized. An error code vector showing some typical patterns of error vectors showing the difference between the quantized vector and the main code vector selected from the main codebook, and an error index specifying each of these error code vectors An error codebook storing a correspondence table, a main vector dequantization means for obtaining a main code vector corresponding to a given main index by referring to the main codebook, the quantized vector and the main code vector Error code vector corresponding to the error index given when the error amount between and is large Error vector dequantization means for obtaining the error codebook with reference to the error codebook, and a main code vector obtained by the main vector dequantization means and an error code vector obtained by the error vector dequantization means And a calculation means for outputting the result of the inverse quantization of the quantized vector.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2004097796A1 (en) * 2003-04-30 2004-11-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Audio encoding device, audio decoding device, audio encoding method, and audio decoding method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997047140A1 (en) * 1996-06-07 1997-12-11 Dome Inc. Device and method for encoding animations data and device and method for decoding animations data
WO2004097796A1 (en) * 2003-04-30 2004-11-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Audio encoding device, audio decoding device, audio encoding method, and audio decoding method

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