JPWO2009096538A1 - 極性付多重ベクトル量子化方法、装置、プログラム及びその記録媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
X,Y:コードブック
u:入力ベクトル
x_j:コードブックX中の第j番目の代表出力ベクトル
y_m:コードブックY中の第m番目の代表出力ベクトル
K:コードブックX,Y中の代表出力ベクトルの次元数(要素の数)
N:各コードブックX,Yに記憶される代表出力ベクトルの数
x(i,j):コードブックXの代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素
y(i,m):コードブックYの代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素
u(i):入力ベクトルuの第i番目の要素
コードブックXはコードブックX記憶部1020に、コードブックYはコードブックY記憶部1030にそれぞれ記憶されている。
なお、上記式(1)の第2項を
この発明は、予備選択と本選択を行う方法の演算量をさらに削減する極性付多重ベクトル量子化方法、装置、プログラム及び記録媒体を提供することを目的とする。
図1、2を参照して本発明の第一実施例による極性付多重ベクトル量子化装置100について説明をする。図1は、極性付多重ベクトル量子化装置100の機能構成を例示する図である。図2は、極性付多重ベクトル量子化装置100の処理例を示すフローチャートである。
X、Y:コードブック
u:入力ベクトル
x_j:コードブックX中の第j番目の代表出力ベクトル
y_m:コードブックY中のベクトル番号mの代表出力ベクトル
D:コードブックX,Y中の代表出力ベクトルの次元数(要素の数)
Nx:コードブックXに記憶される代表出力ベクトルの数
Ny:コードブックXに記憶される代表出力ベクトルの数
x(i,j):コードブックXの代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素
y(i,m):コードブックYの代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素
u(i):入力ベクトルuの第i番目の要素
sgn(α):αの値の極性を求める関数(αが正の時→+1を出力、αが負の時→−1を出力)
(参考文献1) N. Iwakami, T. Moriya and S. Miki, "High-quality audio-coding at less than 64 kbit/s by using transform-domain weighted interleave vector quantization (twinvq)," in Proc. ICASSP '95, 1995, pp.937-940.
L個の入力サンプルは、1つのL次元の入力ベクトルuを構成する。この場合、入力ベクトルuの要素は、L個の入力サンプルである。入力ベクトルuの観点から、入力ベクトルuが入力端子1から入力されると考えることもできる。
コードブックX記憶部31には、Nx個のD次元代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1)が記憶されている。この例では、L=Dであり、入力ベクトルuと代表出力ベクトルの次元数は同じである。Nxは、任意の予め定められた自然数である。
同様に、コードブックY記憶部32には、Ny個のD次元代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1)が記憶されている。Nyは、任意の予め定められた自然数である。
第一距離尺度計算部2の距離計算部21は、コードブックX記憶部31に記憶されたNx個の各代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度d_prex(j)を計算する(ステップS11)。ある代表出力ベクトルについての第一距離尺度とは、その代表出力ベクトルと入力ベクトルuとの距離を表す第一の指標である。例えば、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度d_prex(j)はその代表出力ベクトルと入力ベクトルuとの二乗距離を求める式を変形して、下記式(5)のように、その代表出力ベクトルx_jと入力ベクトルとの内積と、下記式(4)により定義されるその代表出力ベクトルの極性符号px(j)と、その代表出力ベクトルの要素の二乗和とを用いて定義することができる。ここで、u(i)・x(i,j)は極性符号px(j)を乗算することにより常に0以上の値をとることになるため、u(i)・x(i,j)・px(j)は、|u(i)・x(i,j)|と表記することが可能である。なお、距離尺度の計算は極性符号を乗算しなくても可能ではあるが、極性符号を乗算することにより、代表出力ベクトルの探索範囲を正負対称な範囲まで拡大できる。つまり実質的に2倍の個数の代表出力ベクトルから探索することができるようになるため、ベクトル量子化により生じる歪みをより小さくすることができる。
同様に、第一距離尺度計算部2の距離計算部22は、コードブックY記憶部32に記憶されたNy個の各代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度d_prey(m)を計算する(ステップS12)。例えば、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度d_prey(m)は、下記式(6)(7)のように定義することができる。
候補代表出力ベクトル決定部4の小コードブックインデックス作成部41は、コードブックX記憶部31から、距離計算部21が計算した第一距離尺度d_prex(j)を用いて、予め定められた数Npx個の代表出力ベクトルを選択する(ステップS21)。選択された代表出力ベクトルを、候補代表出力ベクトルと呼ぶ。
小コードブックインデックス作成部41は、Nx個の代表出力ベクトルx_jを、第一距離尺度d_prex(j)が小さい順に並び替えて、第一距離尺度d_prex(j)が小さい方から順にNpx個の代表出力ベクトルを候補代表出力ベクトルとして選択する。具体的には、図3に示す処理を行う。
図4を参照して、候補代表出力ベクトルを選択するための第二の方法について説明をする。小コードブックインデックス作成部41は、Nx個の代表出力ベクトルx_jを、Nx/Npx個ずつまとめてNpx個のグループを生成する。そして、各グループごとに第一距離尺度d_prex(j)が最も小さい代表出力ベクトルx_jを選択することにより、Npx個の代表出力ベクトルを候補代表出力ベクトルとして選択する。具体的には、図5に例示する処理を行う。
なお、この例では、すべてのグループがNpx個の代表出力ベクトルから構成されているが、各グループに含まれる代表出力ベクトルの数がグループごとに異なっていてもよい。
クロステーブル記憶部6には、異なる2つのコードブック記憶部からそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表ベクトルのペアについてそれぞれ予め計算されて、記憶されている。クロステーブル記憶部に記憶された代表出力ベクトルのペアについてのクロス項の値の集合をクロステーブルと呼ぶ。クロステーブルはクロステーブル記憶部に記憶されている。
なお、上記式(9)(10)においてクロス項を2倍にして加算しているが、上記式(8)で右辺を予め2倍しておき、上記式(9)(10)では2倍せずに加算するように構成しても構わない。
最小距離決定部7は、第二距離尺度計算部5が計算した第二距離尺度d(u,v)を最小にする候補代表出力ベクトルの組のインデックス(xs_u,ys_v)を選択して、このインデックスとこのxs_u,ys_vで特定される候補代表出力ベクトルに対応する極性符号の組(px(xs_u),py(ys_v))を出力する。第二距離尺度d(u,v)を最小にする候補代表出力ベクトルの組(xs_u,ys_v)を選択する処理を図6に例示する。
図7を参照して、第二実施例による極性付多重ベクトル量子化装置101について説明をする。図7は、極性付多重ベクトル量子化装置101の機能構成を例示する図である。
上記各実施例では、クロステーブル記憶部が設けられ、第二距離尺度計算部はクロステーブル記憶部を参照してクロス項の値を取得することにより第二距離尺度を計算していた。しかし、クロステーブル記憶部が設けられていなくても、パワーテーブル記憶部が設けられていれば、演算量を削減するという本発明の効果を得ることができる。そこで、第三実施例による極性付多重ベクトル量子化装置102は、クロステーブル記憶部を設けない代わりにパワーテーブル記憶部を設ける構成としたものであり、第二実施例の極性付多重ベクトル量子化装置101からクロステーブル記憶部6を削除した構成にあたる。そこで、構成が共通する部分については同じ符号を付けて説明を省略する。
極性付多重ベクトル量子化装置102は、クロステーブル記憶部を有しない。したがって、第二距離尺度計算部51は、クロス項の値を上記式(8)を用いて自ら計算して求めることにより第二距離尺度を計算する。
本発明における極性付多重ベクトル量子化装置への入力サンプルは任意のサンプルであり、例えば時間領域のサンプルや周波数領域の係数を用いることができる。そして、時間領域のサンプルや周波数領域の係数を用いる場合、上記参考文献1に記載されるように、領域の範囲に応じてサンプルや係数に重み係数を乗ずることで強弱をつけることができれば、重み係数を乗じずにベクトル量子化を行う場合に比べて、特に音声信号のように周波数領域のパワーの偏りの大きいときに、量子化雑音耐性の向上などの効果を期待できる。そこで第四実施例では、第一実施例の構成を基礎として、重み付け処理を可能とする構成を明らかにする。
例えば周波数領域の入力信号の場合、ある周波数範囲(複数サンプル)ごとに重み付けを行った上で、単純にサンプル番号の若い方から一定数ずつ順次サンプルを切り出すことにより第一距離尺度計算部への入力ベクトルを構成することによっても、ある程度は雑音耐性の向上を図ることができる。しかし、このように信号サンプル番号の若い方から一定数ずつ順次サンプルを切り出して入力ベクトルを構成すると、重み付けの大きい周波数領域のサンプルを多く含む入力ベクトルに情報量が過度に集中し、この結果、距離尺度計算等の際に歪みが生じて量子化効率が悪くなる場合がある。そこで、第四実施例においては第一距離尺度計算部の前段に、以下に説明する入力ベクトル生成部9を配置し、そこで事前に、情報量が平準化された重み付きの入力ベクトルを生成して、これを第一距離尺度計算部以降の量子化処理(ステップS1以降の処理)に用いることで、処理における歪みの発生を抑制し、効率的な重み付き量子化処理を実現する。
i・D≦n<(i+1)・D ・・・(16)
の関係を満たすD個のサンプルごとに、同じ値Wi(>0、i=0、1、・・・、D−1)が割り当てられる。
例えば、DL=36、s=6、D=6の場合、次のように割り当てられる。
up(i)=Iw,norm(s・i+p) ・・・(20)
の関係式によって、正規化入力信号Iw,normからD個の要素をsサンプルごとに順次間引くことにより生成する(ステップS53)。このような抽出処理により、s個のいずれの入力ベクトルupもW0〜WD−1の別々の重み付けがされたD個の要素により構成されることとなり、信号の正規化ともあいまって、ベクトルごとの情報量の平準化を図ることができる。
DL−D(i+1)≦n<DL−D・i ・・・(21)
とし、Wiの値の割り当てを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i) ・・・(23)
の関係式によって抽出するようにしても構わない。
第一距離尺度計算部2の距離計算部231は、コードブックX記憶部31に記憶されたNx個の各代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度d_prex(j)を計算する(ステップS11)。あるベクトルについての第一距離尺度とは、そのベクトルと入力ベクトルupとの距離を表す第一の指標である。例えば、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度d_prex(j)は、そのベクトルと入力ベクトルupとの二乗距離を求める式を変形して、下記式(25)のように、その代表出力ベクトルx_jと入力ベクトルとの内積と、下記式(24)により定義されるその代表出力ベクトルの極性符号px(j)と、その代表出力ベクトルの要素の重みと、その代表出力ベクトルの要素の二乗和とを用いて定義することができる。ここで、u(i)・Wi・x(i,j)は極性符号px(j)を乗算することにより常に0以上の値をとることになるため、u(i)・Wi・x(i,j)・px(j)は、|u(i)・Wi・x(i,j)|と表記することが可能である。なお、距離尺度の計算は、第一実施例のところでも説明したように極性符号を乗算しなくても可能ではあるが、極性符号を乗算することにより、代表出力ベクトルの探索範囲を正負対称な範囲まで拡大できる。つまり実質的に2倍の個数の代表出力ベクトルから探索することができるようになるため、ベクトル量子化により生じる歪みをより小さくすることができる。
同様に、第一距離尺度計算部2の距離計算部241は、コードブックY記憶部32に記憶されたNy個の各代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度d_prey(m)を計算する(ステップS12)。例えば、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度d_prey(m)は、下記式(26)(27)のように定義することができる。
クロステーブル記憶部61には、異なる2つのコードブック記憶部からそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表ベクトルのペアについてそれぞれ予め計算されて記憶されている。クロステーブル記憶部に記憶された代表出力ベクトルのペアについてのクロス項の値の集合をクロステーブルと呼ぶ。クロステーブルはクロステーブル記憶部に対応している。この例では、コードブックX記憶部31に記憶された各代表出力ベクトルx_jと,コードブックY記憶部32に記憶された各代表出力ベクトルy_mとのすべてのペアについて、下記式(28)により定義されるクロス項の値が予め計算されて記憶されている。なお、各コードブック記憶部に重み付けされた代表出力ベクトルWi・x(i,j)、Wi・y(i,m)を記憶しておいてもよい。
第四(及び第五、第六)実施例においては、入力信号に重み付け手段91で重み付けを行い、続いてゲイン正規化手段92で正規化を行い、更にインターリーブ手段93で等間隔でサンプルを抽出することにより入力ベクトルを生成し、そのように生成した入力ベクトルに対しベクトル量子化処理を行っている。このため、復号側では出力信号を得るために、その逆の処理をする必要がある。具体的には、以下のような処理を行う(図17参照)。
逆重み付け部956は、重み付き信号Ow(i)を、極性付多重ベクトル量子化装置で用いられた重みWi(式(16a)参照)で除することによって、信号O(入力信号Iに相当する)を出力する。具体的には、ベクトルUpの次元数がDのとき、式(16)を満たすnについて、逆重み付け部956は、O(n)=Ow(n)/Wiを出力する。
図12を参照して、第五実施例による極性付多重ベクトル量子化装置104について説明をする。図12は、極性付多重ベクトル量子化装置104の機能構成を例示する図である。
第四、第五実施例では、クロステーブル記憶部が設けられ、第二距離尺度計算部はクロステーブル記憶部を参照してクロス項の値を取得することにより第二距離尺度を計算していた。しかし、クロステーブル記憶部が設けられていなくても、パワーテーブル記憶部が設けられていれば、演算量を削減するという本発明の効果を得ることができる。そこで、第六実施例による極性付多重ベクトル量子化装置105は、クロステーブル記憶部を設けない代わりにパワーテーブル記憶部を設ける構成としたものであり、第五実施例の極性付多重ベクトル量子化装置104からクロステーブル記憶部61を削除した構成にあたる。従って、構成が共通する部分については同じ符号を付けて説明を省略する。
極性付多重ベクトル量子化装置105は、クロステーブル記憶部を有しない。したがって、第二距離尺度計算部521は、クロス項の値を上記式(28)を用いて自ら計算して求めることにより第二距離尺度を計算する。
第七実施例による極性付多重ベクトル量子化装置106は、入力される度ごとに次元数Lが次元数Dと必ずしも一致しない入力ベクトルuを多重ベクトル量子化するものである。すなわち、この例では、入力ベクトルuの次元数Lは、代表出力ベクトルx_j,y_mの次元数Dとは必ずしも一致しない。ただし、入力ベクトルuの次元数Lは、代表出力ベクトルx_j,y_mの次元数D以下であるとする。
小コードブックインデックス作成部41は、距離計算部212が計算した第一距離尺度d_prex(j)を小さくするNpx個の候補代表出力ベクトルを選択する。同様に、小コードブックインデックス作成部42は、距離計算部222が計算した第一距離尺度d_prey(m)を小さくするNpy個の候補代表出力ベクトルを選択する。候補代表出力ベクトル選択の仕方及びその他の小コードブックインデックス作成部41,42の処理は、第一実施例と同様である。
(A)Kc=Lの場合
Kc=Lの場合、第二距離尺度計算部51は下記式(41)に基づいて、第二距離尺度d(u,v)を計算する。その際、クロス項参照部5aは、クロス項cross(xs_u,ys_v)の値を、クロステーブル記憶部61を参照して取得する。
Kc>Lの場合、第二距離尺度計算部51は下記式(42)に基づいて、第二距離尺度d(u,v)を計算する。Kc>Lであるため、クロステーブル記憶部61に記憶されたクロス項には余計に加算された次元の成分があるため減算する必要がある。
Kc<Lの場合、第二距離尺度計算部51は下記式(43)に基づいて、第二距離尺度d(u,v)を計算する。Kc<Lであるため、クロステーブル記憶部61に記憶されたクロス項には含まれない次元の成分があるため加算する必要がある。
このように、入力ベクトルuの次元数が可変であっても多重ベクトル量子化の処理が可能である。
第八実施例による極性付多重ベクトル量子化装置107は、第一距離尺度計算部2が第一距離尺度を計算する際に、第一距離尺度の定義式中の入力ベクトルuとは無関係に計算することができる部分である二乗和をパワーテーブル記憶部83,84を参照して取得する点で、第七実施例による極性付多重ベクトル量子化装置106と異なる。
Kc=Lの場合には、距離計算部212は下記式(46)に基づいて、第一距離尺度d_prex(j)の値を計算する。その際、二乗和参照部212aが、パワーテーブル記憶部83を参照して二乗和powx(j)の値を取得する。
Kc>Lの場合には、距離計算部212は下記式(47)に基づいて、第一距離尺度d_prex(j)の値を計算する。Kc>Lであるため、powx(j)に余計に加算された次元の成分があるため減算する必要がある。
Kc<Lの場合には、距離計算部212は下記式(48)に基づいて、第一距離尺度d_prex(j)の値を計算する。Kc<Lであるため、パワーテーブル記憶部83に記憶された二乗和に含まれない次元の成分があるため加算する必要がある。
第七実施例においては、第一縮小ベクトルはL次元以上(この例ではD次元)のベクトルの成分のうち要素番号が小さいL個の成分(具体的にはi=0,…,L−1の成分)を抽出したベクトルであり、第二縮小ベクトルはL次元以上(この例ではD次元)のベクトルの成分のうち要素番号が小さいKc個の成分(具体的にはi=0,…,Kc−1の成分)を抽出したベクトルであった。第九実施例においては、第一縮小ベクトルはL次元以上(この例ではD次元)のベクトルの成分のうち要素番号が大きいL個の成分(具体的にはi=D−L,…,D−1の成分)を抽出したベクトルであり、第二縮小ベクトルはL次元以上(この例ではD次元)のベクトルの成分のうち要素番号が大きいKc個の成分(具体的にはi=D−Kc,…,D−1の成分)を抽出したベクトルである。この点で、第九実施例は、第七実施例とは異なり、他の点については第七実施例と同様である。第七実施例との相違点は以下の通りである。
第八実施例においては、第一縮小ベクトルはL次元以上(この例ではD次元)のベクトルの成分のうち要素番号が小さいL個の成分(具体的にはi=0,…,L−1の成分)を抽出したベクトルであり、第二縮小ベクトルはL次元以上(この例ではD次元)のベクトルの成分のうち要素番号が小さいKc個の成分(具体的にはi=0,…,Kc−1の成分)を抽出したベクトルであった。第十実施例においては、第一縮小ベクトルはL次元以上(この例ではD次元)のベクトルの成分のうち要素番号が大きいL個の成分(具体的にはi=D−L,…,D−1の成分)を抽出したベクトルであり、第二縮小ベクトルはL次元以上(この例ではD次元)のベクトルの成分のうち要素番号が大きいKc個の成分(具体的にはi=D−Kc,…,D−1の成分)を抽出したベクトルである。この点で、第十実施例は、第八実施例とは異なり、他の点については第八実施例と同様である。第八実施例との相違点は以下の通りである。
上記各実施例は何れも2つのコードブックを用いて多重ベクトル量子化を行っているが、2つのコードブックではなく3つ以上のコードブックに基づいて多重ベクトル量子化をしても良い。
X、Y:コードブック
u:入力ベクトル
x_j:コードブックX中の第j番目の代表出力ベクトル
y_m:コードブックY中の第m番目の代表出力ベクトル
D:コードブックX,Y中の代表出力ベクトルの次元数(要素の数)
Nx:コードブックXに記憶される代表出力ベクトルの数
Ny:コードブックYに記憶される代表出力ベクトルの数
x(i,j):コードブックXの代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素
y(i,m):コードブックYの代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素
u(i):入力ベクトルuの第i番目の要素
sgn(α):αの値の極性を求める関数(αが正の時→+1を出力、αが負の時→−1を出力)
小コードブックインデックス作成部41は、Nx個の代表出力ベクトルx_jを、第一距離尺度d_prex(j)の小さい順に並び替えて、第一距離尺度d_prex(j)が小さい方から順にNpx個の代表出力ベクトルを候補代表出力ベクトルとして選択する。具体的には、図3に示す処理を行う。
Claims (26)
- 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
パワーテーブルには、各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の二乗和がそれぞれ予め登録され、
a1)各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、上記パワーテーブルに登録された各代表出力ベクトルの要素の二乗和を用いて計算し、
a2)各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定し、
a3)各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算し、
a4)上記第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する
極性付多重ベクトル量子化方法。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
クロステーブルには、異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録され、
a1)各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度をそれぞれ計算し、
a2)各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定し、
a3)各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算し、
a4)上記第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する
極性付多重ベクトル量子化方法。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
パワーテーブルには、各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の二乗和がそれぞれ予め登録され、
クロステーブルには、異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録され、
a1)各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、上記パワーテーブルに登録された各代表出力ベクトルの要素の二乗和を用いて計算し、
a2)各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定し、
a3)各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算し、
a4)上記第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する
極性付多重ベクトル量子化方法。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
パワーテーブルには、各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和がそれぞれ予め登録され、
a0)複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成し、
a1)各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、上記パワーテーブルに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和を用いて計算し、
a2)各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定し、
a3)各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算し、
a4)上記第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する
極性付多重ベクトル量子化方法。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度についての上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
クロステーブルには、異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録され、
a0)複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成し、
a1)各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度をそれぞれ計算し、
a2)各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定し、
a3)各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算し、
a4)上記第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する
極性付多重ベクトル量子化方法。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
パワーテーブルには、各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和がそれぞれ予め登録され、
クロステーブルには、異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録され、
a0)複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成し、
a1)各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、上記パワーテーブルに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和を用いて計算し、
a2)各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定し、
a3)各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算し、
a4)上記第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する
極性付多重ベクトル量子化方法。 - 請求項1、3、4、6のいずれかに記載の極性付多重ベクトル量子化方法において、
上記入力ベクトルの次元数Lは、各コードブックに登録されている各代表出力ベクトルの次元数以下であり、Kcを、各コードブックに登録されている各代表出力ベクトルの次元数以下の自然数として、
L次元以上のベクトルからL個の成分を抽出して得られるL次元ベクトルを第一縮小ベクトルとし、L次元以上のベクトルからKc個の成分を抽出して得られるKc次元ベクトルを第二縮小ベクトルとして、
上記パワーテーブルには、各上記コードブックに登録されている各代表出力ベクトルに対応する第二縮小ベクトルの成分の二乗和の値がそれぞれ登録されており、
上記ステップa1)は、各上記コードブックに登録されている各代表出力ベクトルに対応する第一縮小ベクトルの第一距離尺度を計算し、
上記ステップa3)は、各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組に対応する第一縮小ベクトルの組の平均ベクトルの第二距離尺度を、全ての組の平均ベクトルについて求め、
上記ステップa1)は、
a11)代表出力ベクトルに対応する第二縮小ベクトルの成分の二乗和の値を、上記パワーテーブルを参照して取得し、
a12)LとKcが異なる場合には、代表出力ベクトルに対応する第一縮小ベクトルの成分の二乗和と、この代表出力ベクトルに対応する第二縮小ベクトルの成分の二乗和の差分の値を計算し、
a13)上記ステップa11)で得られた二乗和の値に対して上記ステップa12)で得られた二乗和の差分の値を加算または減算することにより、この代表出力ベクトルに対応する第一縮小ベクトルの二乗和の値を求めることを含む
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化方法。 - 請求項2、3、5、6のいずれかに記載の極性付多重ベクトル量子化方法において、
上記入力ベクトルの次元数Lは、各コードブックに登録されている各代表出力ベクトルの次元数以下であり、Kcを、各コードブックに登録されている各代表出力ベクトルの次元数以下の自然数として、
L次元以上のベクトルからL個の成分を抽出して得られるL次元ベクトルを第一縮小ベクトルとし、L次元以上のベクトルからKc個の成分を抽出して得られるKc次元ベクトルを第二縮小ベクトルとして、
上記クロステーブルには、異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアに対応する第二縮小ベクトルのペアについてのクロス項の値が、全てのペアについて登録されており、
上記ステップa1)は、各上記コードブックに登録されている各代表出力ベクトルに対応する第一縮小ベクトルの第一距離尺度を計算し、
上記ステップa3)は、各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組に対応する第一縮小ベクトルの組の平均ベクトルの第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに対応する第二縮小ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、全ての組の平均ベクトルについて求め、
上記ステップa3)は、
a31)LとKcが異なる場合には、候補代表出力ベクトルのペアに対応する第一縮小ベクトルのペアのクロス項と、その候補代表出力ベクトルのペアに対応する第二縮小ベクトルのペアのクロス項の差分の値を計算し、
a32)上記計算された差分の値を加算または減算することにより、この候補代表出力ベクトルの組に対応する第一縮小ベクトルの組の平均ベクトルの第二距離尺度を求めることを含む
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化方法。 - 請求項4又は6に記載の極性付多重ベクトル量子化方法において、
上記複数のコードブックとして第一コードブックXと第二コードブックYが設けられ、第一コードブックXにはD次元の代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1(Nxは任意の自然数))が、第二コードブックYにはD次元の代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1(Nyは任意の自然数))がそれぞれ登録され、
第一コードブックXに登録された代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素をx(i,j)とし、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度をd_prex(j)とし、
第二コードブックYに登録された代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素をy(i,m)とし、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度をd_prey(m)とし、
入力信号Iのサンプルの数がDL、そこから切り出す入力ベクトルuの数がs(ただしsは、1≦s<DLかつ(DL mod s)=0を満たす整数)、入力ベクトルuがD
次元(D=DL/s)であって、
入力信号Iのn番目のサンプルI(n)(n=0、1、・・・、DL−1)に対する重みw(n)として、所定の0以上の値Wi(i=0、1、・・・、D−1)を割り当てるnの範囲を、
DL−D(i+1)≦n<DL−D・i
により決定し、
重み付き入力信号Iw(n)を、
Iw(n)=I(n)・w(n)
により求め、
重み付き入力信号のパワー平均値G及び正規化入力信号Iw,norm(n)を、
により求め、
p(0≦p<s)番目の入力ベクトルupを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i)
によってD個の要素を正規化入力信号からsサンプルごとに間引くことにより生成し、
代表出力ベクトルx_jの要素の重み付き二乗和powx(j)は
により求め、
代表出力ベクトルx_jについての極性符号px(j)は、
(sgn(α)はαの値の極性(+1または−1)を求める関数)により求め、
代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度d_prex(j)は、
により求め、
代表出力ベクトルy_mの要素の重み付き二乗和powy(m)は
により求め、
代表出力ベクトルy_mについての極性符号py(m)は、
により求め、
代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度d_prey(m)は、
により求める
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化方法。 - 請求項5又は6に記載の極性付多重ベクトル量子化方法において、
上記複数のコードブックとして第一コードブックXと第二コードブックYが設けられ、第一コードブックXにはD次元の代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1(Nxは任意の自然数))が、第二コードブックYにはD次元の代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1(Nyは任意の自然数))がそれぞれ登録され、
第一コードブックXに登録された代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素をx(i,j)とし、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度をd_prex(j)とし、
第二コードブックYに登録された代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素をy(i,m)とし、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度をd_prey(m)とし、
入力信号Iのサンプルの数がDL、そこから切り出す入力ベクトルuの数がs(ただしsは、1≦s<DLかつ(DL mod s)=0を満たす整数)、入力ベクトルuがD
次元(D=DL/s)であって、
入力信号Iのn番目のサンプルI(n)(n=0、1、・・・、DL−1)に対する重みw(n)として、所定の0以上の値Wi(i=0、1、・・・、D−1)を割り当てるnの範囲を、
DL−D(i+1)≦n<DL−D・i
により決定し、
重み付き入力信号Iw(n)を、
Iw(n)=I(n)・w(n)
により求め、
重み付き入力信号のパワー平均値G及び正規化入力信号Iw,norm(n)を、
により求め、
p(0≦p<s)番目の入力ベクトルupを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i)
によってD個の要素を正規化入力信号からsサンプルごとに間引くことにより生成し、
代表出力ベクトルのペア(x_j,y_m)の重み付き内積を用いて定義されるクロス項cross(j,m)の値は、
により求め、
代表出力ベクトルx_jについての極性符号px(j)は、
(sgn(α)はαの値の極性(+1または−1)を求める関数)により求め、
代表出力ベクトルy_mについての極性符号py(m)は、
により求め、
代表出力ベクトルx_jと代表出力ベクトルy_mとから構成されるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度d(j,m)は、
により求める
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化方法。 - 請求項4又は6に記載の極性付多重ベクトル量子化方法において、
上記複数のコードブックとして第一コードブックXと第二コードブックYが設けられ、第一コードブックXにはD次元の代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1(Nxは任意の自然数))が、第二コードブックYにはD次元の代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1(Nyは任意の自然数))がそれぞれ登録され、
第一コードブックXに登録された代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素をx(i,j)とし、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度をd_prex(j)とし、
第二コードブックYに登録された代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素をy(i,m)とし、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度をd_prey(m)とし、
入力信号Iのサンプルの数がDL(DL=36)、そこから切り出す入力ベクトルuの数がs(s=6)、入力ベクトルuがD次元(D=6)であって、
入力信号Iのn番目のサンプルI(n)(n=0、1、・・・、DL−1)に対する重みw(n)として、所定の0以上の値Wi(i=0、1、・・・、D−1)を
(但し、W0=1、W1=1、W2=4/3、W3=5/3、W4=2、W5=1)とし、
重み付き入力信号Iw(n)を、
Iw(n)=I(n)・w(n)
により求め、
重み付き入力信号のパワー平均値G及び正規化入力信号Iw,norm(n)を、
により求め、
p(0≦p<s)番目の入力ベクトルupを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i)
によってD個の要素を正規化入力信号からsサンプルごとに間引くことにより生成し、
代表出力ベクトルx_jの要素の重み付き二乗和powx(j)は
により求め、
代表出力ベクトルx_jについての極性符号px(j)は、
(sgn(α)はαの値の極性(+1または−1)を求める関数)により求め、
代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度d_prex(j)は、
により求め、
代表出力ベクトルy_mの要素の重み付き二乗和powy(m)は
により求め、
代表出力ベクトルy_mについての極性符号py(m)は、
により求め、
代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度d_prey(m)は、
により求める
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化方法。 - 請求項5又は6に記載の極性付多重ベクトル量子化方法において、
上記複数のコードブックとして第一コードブックXと第二コードブックYが設けられ、第一コードブックXにはD次元の代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1(Nxは任意の自然数))が、第二コードブックYにはD次元の代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1(Nyは任意の自然数))がそれぞれ登録され、
第一コードブックXに登録された代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素をx(i,j)とし、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度をd_prex(j)とし、
第二コードブックYに登録された代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素をy(i,m)とし、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度をd_prey(m)とし、
入力信号Iのサンプルの数がDL(D=36)、そこから切り出す入力ベクトルuの数がs(s=6)、入力ベクトルuがD次元(D=6)であって、
入力信号Iのn番目のサンプルI(n)(n=0、1、・・・、DL−1)に対する重みw(n)として、所定の0以上の値Wi(i=0、1、・・・、D−1)を
(但し、W0=1、W1=1、W2=4/3、W3=5/3、W4=2、W5=1)とし、
重み付き入力信号Iw(n)を、
Iw(n)=I(n)・w(n)
により求め、
重み付き入力信号のパワー平均値G及び正規化入力信号Iw,norm(n)を、
により求め、
p(0≦p<s)番目の入力ベクトルupを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i)
によってD個の要素を正規化入力信号からsサンプルごとに間引くことにより生成し、
代表出力ベクトルのペア(x_j,y_m)の重み付き内積を用いて定義されるクロス項cross(j,m)の値は、
により求め、
代表出力ベクトルx_jについての極性符号px(j)は、
(sgn(α)はαの値の極性(+1または−1)を求める関数)により求め、
代表出力ベクトルy_mについての極性符号py(m)は、
により求め、
代表出力ベクトルx_jと代表出力ベクトルy_mとから構成されるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度d(j,m)は、
により求める
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化方法。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の二乗和がそれぞれ予め登録されているパワーテーブルと、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、上記パワーテーブルに登録された各代表出力ベクトルの要素の二乗和を用いて計算する第一距離尺度計算部と、
各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
を備える極性付多重ベクトル量子化装置。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録されているクロステーブルと、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度をそれぞれ計算する第一距離尺度計算部と、
各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
を備える極性付多重ベクトル量子化装置。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の二乗和がそれぞれ予め登録されているパワーテーブルと、
異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録されているクロステーブルと、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、上記パワーテーブルに登録された各代表出力ベクトルの要素の二乗和を用いて計算する第一距離尺度計算部と、
各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
を備える極性付多重ベクトル量子化装置。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和がそれぞれ予め登録されているパワーテーブルと、
複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成する入力ベクトル生成部と、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、上記パワーテーブルに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和を用いて計算する第一距離尺度計算部と、
各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
を備える極性付多重ベクトル量子化装置。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度についての上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録されているクロステーブルと、
複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成する入力ベクトル生成部と、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度をそれぞれ計算する第一距離尺度計算部と、
各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
を備える極性付多重ベクトル量子化装置。 - 複数のコードブックには、予め定められた数の代表出力ベクトルがそれぞれ登録され、
あるベクトルについての第一距離尺度は、そのベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第一の指標であり、そのベクトルと入力ベクトルとの内積と、そのベクトルの極性符号と、そのベクトルの要素の重みと、そのベクトルの要素の重み付き二乗和とを用いて定義されており、
あるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度は、そのベクトルの組の平均ベクトルと入力ベクトルとの距離を表す第二の指標であり、そのベクトルの組を構成する各ベクトルについてのそれぞれの第一距離尺度と、それぞれの第一距離尺度に対応する上記極性符号と、そのベクトルの組を構成するベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項とを用いて定義されており、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和がそれぞれ予め登録されているパワーテーブルと、
異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアの重み付き内積を用いて定義されるクロス項の値が、複数の異なる代表出力ベクトルのペアについてそれぞれ予め登録されているクロステーブルと、
複数サンプルからなる入力信号に対して、各サンプルに所定の重み付けを行い、所定のサンプル数ごとに順次束ねることにより複数の上記入力ベクトルを生成する入力ベクトル生成部と、
各上記コードブックに登録された各代表出力ベクトルについての第一距離尺度を、上記パワーテーブルに登録された各代表出力ベクトルの要素の重み付き二乗和を用いて計算する第一距離尺度計算部と、
各上記コードブックごとに、上記第一距離尺度が小さい順に、又は、複数の代表出力ベクトルからなる複数のグループのそれぞれから上記第一距離尺度を最小にする代表出力ベクトルを選択することにより、予め定められた数の代表出力ベクトル(以下、候補代表出力ベクトルとする。)をそれぞれ決定する候補ベクトル決定部と、
各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、複数の異なる候補代表出力ベクトルの組についてそれぞれ計算する第二距離尺度計算部と、
上記第二距離尺度計算部で計算される第二距離尺度を最小にする候補代表出力ベクトルの組を決定して、その候補代表出力ベクトルの組に対応する代表出力ベクトルの組を示すインデックスを出力する最小距離決定部と、
を実行する極性付多重ベクトル量子化装置。 - 請求項13、15、16、18のいずれかに記載の極性付多重ベクトル量子化装置であって、
上記入力ベクトルの次元数Lは、各コードブックに登録されている各代表出力ベクトルの次元数以下であり、Kcを、各コードブックに登録されている各代表出力ベクトルの次元数以下の自然数として、
L次元以上のベクトルからL個の成分を抽出して得られるL次元ベクトルを第一縮小ベクトルとし、L次元以上のベクトルからKc個の成分を抽出して得られるKc次元ベクトルを第二縮小ベクトルとして、
上記第一距離尺度計算部は、各上記コードブックに登録されている各代表出力ベクトルに対応する第一縮小ベクトルの第一距離尺度を計算するものであり、
上記第二距離尺度計算部は、各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組に対応する第一縮小ベクトルの組の平均ベクトルの第二距離尺度を、全ての組の平均ベクトルについて求めるものであり、
上記パワーテーブルには、各上記コードブックに登録されている各代表出力ベクトルに対応する第二縮小ベクトルの成分の二乗和の値がそれぞれ登録されており、
上記第一距離尺度計算部は、
代表出力ベクトルに対応する第二縮小ベクトルの成分の二乗和の値を、上記パワーテーブルを参照して取得する二乗和参照部と、
LとKcが異なる場合には、代表出力ベクトルに対応する第一縮小ベクトルの成分の二乗和と、この代表出力ベクトルに対応する第二縮小ベクトルの成分の二乗和の差分の値を計算する二乗和差分計算部と、
上記二乗和参照部によって得られた二乗和の値に対して上記二乗和差分計算部によって得られた二乗和の差分の値を加算または減算することにより、この代表出力ベクトルに対応する第一縮小ベクトルの二乗和の値を求める二乗和加算部とを含む
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化装置。 - 請求項14、15、17、18のいずれかに記載の極性付多重ベクトル量子化装置であって、
上記入力ベクトルの次元数Lは、各コードブックに登録されている各代表出力ベクトルの次元数以下であり、Kcを、各コードブックに登録されている各代表出力ベクトルの次元数以下の自然数として、
L次元以上のベクトルからL個の成分を抽出して得られるL次元ベクトルを第一縮小ベクトルとし、L次元以上のベクトルからKc個の成分を抽出して得られるKc次元ベクトルを第二縮小ベクトルとして、
上記クロステーブルには、異なる2つのコードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた代表出力ベクトルのペアに対応する第二縮小ベクトルのペアについてのクロス項の値が、全てのペアについて登録されており、
上記第一距離尺度計算部は、各上記コードブックに登録されている各代表出力ベクトルに対応する第一縮小ベクトルの第一距離尺度を計算するものであり、
上記第二距離尺度計算部は、各上記コードブックからそれぞれ1つずつ選ばれた候補代表出力ベクトルの組に対応する第一縮小ベクトルの組の平均ベクトルの第二距離尺度を、上記クロステーブルに登録された候補代表出力ベクトルのペアに対応する第二縮小ベクトルのペアに係るクロス項の値を用いて、全ての組の平均ベクトルについて求めるものであり、
上記第二距離尺度計算部は、
LとKcが異なる場合には、候補代表出力ベクトルのペアに対応する第一縮小ベクトルのペアのクロス項と、その候補代表出力ベクトルのペアに対応する第二縮小ベクトルのペアのクロス項の差分の値を計算するクロス項差分計算部と、
上記計算された差分の値を加算または減算することにより、この候補代表出力ベクトルの組に対応する第一縮小ベクトルの組の平均ベクトルの第二距離尺度を求める加算分とを含む
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化装置。 - 請求項16又は18に記載の極性付多重ベクトル量子化装置において、
上記複数のコードブックとして第一コードブックXと第二コードブックYが設けられ、第一コードブックXにはD次元の代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1(Nxは任意の自然数))が、第二コードブックYにはD次元の代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1(Nyは任意の自然数))がそれぞれ登録され、
第一コードブックXに登録された代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素をx(i,j)とし、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度をd_prex(j)とし、
第二コードブックYに登録された代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素をy(i,m)とし、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度をd_prey(m)とし、
入力信号Iのサンプルの数がDL、そこから切り出す入力ベクトルuの数がs(ただしsは、1≦s<DLかつ(DL mod s)=0を満たす整数)、入力ベクトルuがD
次元(D=DL/s)であって、入力信号Iのn番目のサンプルI(n)(n=0、1、・・・、DL−1)に対する重みw(n)として所定の0以上の値Wi(i=0、1、・・・、D−1)を割り当てるnの範囲を、
DL−D(i+1)≦n<DL−D・i
により決定し、重み付き入力信号Iw(n)を、
Iw(n)=I(n)・w(n)
により求める重み付け手段と、
重み付き入力信号のパワー平均値G及び正規化入力信号Iw,norm(n)を、
により求めるゲイン正規化手段と、
p(0≦p<s)番目の入力ベクトルupを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i)
によってD個の要素を正規化入力信号からsサンプルごとに間引くことにより生成するインターリーブ手段と、
を含む入力ベクトル生成部を更に備え、
代表出力ベクトルx_jの要素の重み付き二乗和powx(j)を
により求め、
代表出力ベクトルx_jについての極性符号px(j)を、
(sgn(α)はαの値の極性(+1または−1)を求める関数)により求め、
代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度d_prex(j)を、
により求め、
代表出力ベクトルy_mの要素の重み付き二乗和powy(m)を、
により求め、
代表出力ベクトルy_mについての極性符号py(m)を、
により求め、
代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度d_prey(m)を、
により求める
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化装置。 - 請求項17又は18に記載の極性付多重ベクトル量子化装置において、
上記複数のコードブックとして第一コードブックXと第二コードブックYが設けられ、第一コードブックXにはD次元の代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1(Nxは任意の自然数))が、第二コードブックYにはD次元の代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1(Nyは任意の自然数))がそれぞれ登録され、
第一コードブックXに登録された代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素をx(i,j)とし、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度をd_prex(j)とし、
第二コードブックYに登録された代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素をy(i,m)とし、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度をd_prey(m)とし、
入力信号Iのサンプルの数がDL、そこから切り出す入力ベクトルuの数がs(ただしsは、1≦s<DLかつ(DL mod s)=0を満たす整数)、入力ベクトルuがD
次元(D=DL/s)であって、入力信号Iのn番目のサンプルI(n)(n=0、1、・・・、DL−1)に対する重みw(n)として、所定の0以上の値Wi(i=0、1、・・・、D−1)を割り当てるnの範囲を、
DL−D(i+1)≦n<DL−D・i
により決定し、重み付き入力信号Iw(n)を、
Iw(n)=I(n)・w(n)
により求める重み付け手段と、
重み付き入力信号のパワー平均値G及び正規化入力信号Iw,norm(n)を、
により求めるゲイン正規化手段と、
p(0≦p<s)番目の入力ベクトルupを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i)
によってD個の要素を正規化入力信号からsサンプルごとに間引くことにより生成するインターリーブ手段と、
を含む入力ベクトル生成部を更に備え、
代表出力ベクトルのペア(x_j,y_m)の重み付き内積を用いて定義されるクロス項cross(j,m)の値を、
により求め、
代表出力ベクトルx_jについての極性符号px(j)を、
(sgn(α)はαの値の極性(+1または−1)を求める関数)により求め、
代表出力ベクトルy_mについての極性符号py(m)を、
により求め、
代表出力ベクトルx_jと代表出力ベクトルy_mとから構成されるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度d(j,m)を、
により求める
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化装置。 - 請求項16又は18に記載の極性付多重ベクトル量子化装置において、
上記複数のコードブックとして第一コードブックXと第二コードブックYが設けられ、第一コードブックXにはD次元の代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1(Nxは任意の自然数))が、第二コードブックYにはD次元の代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1(Nyは任意の自然数))がそれぞれ登録され、
第一コードブックXに登録された代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素をx(i,j)とし、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度をd_prex(j)とし、
第二コードブックYに登録された代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素をy(i,m)とし、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度をd_prey(m)とし、
入力信号Iのサンプルの数がDL(DL=36)、そこから切り出す入力ベクトルuの数がs(s=6)、入力ベクトルuがD次元(D=6)であって、入力信号Iのn番目のサンプルI(n)(n=0、1、・・・、DL−1)に対する重みw(n)として所定の0以上の値Wi(i=0、1、・・・、D−1)を
(但し、W0=1、W1=1、W2=4/3、W3=5/3、W4=2、W5=1)とし、
重み付き入力信号Iw(n)を、
Iw(n)=I(n)・w(n)
により求める重み付け手段と、
重み付き入力信号のパワー平均値G及び正規化入力信号Iw,norm(n)を、
により求めるゲイン正規化手段と、
p(0≦p<s)番目の入力ベクトルupを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i)
によってD個の要素を正規化入力信号からsサンプルごとに間引くことにより生成するインターリーブ手段と、
を含む入力ベクトル生成部を更に備え、
代表出力ベクトルx_jの要素の重み付き二乗和powx(j)を
により求め、
代表出力ベクトルx_jについての極性符号px(j)を、
(sgn(α)はαの値の極性(+1または−1)を求める関数)により求め、
代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度d_prex(j)を、
により求め、
代表出力ベクトルy_mの要素の重み付き二乗和powy(m)を、
により求め、
代表出力ベクトルy_mについての極性符号py(m)を、
により求め、
代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度d_prey(m)を、
により求める
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化装置。 - 請求項17又は18に記載の極性付多重ベクトル量子化装置において、
上記複数のコードブックとして第一コードブックXと第二コードブックYが設けられ、第一コードブックXにはD次元の代表出力ベクトルx_j(j=0,…,Nx−1(Nxは任意の自然数))が、第二コードブックYにはD次元の代表出力ベクトルy_m(m=0,…,Ny−1(Nyは任意の自然数))がそれぞれ登録され、
第一コードブックXに登録された代表出力ベクトルx_jの第i番目の要素をx(i,j)とし、代表出力ベクトルx_jについての第一距離尺度をd_prex(j)とし、
第二コードブックYに登録された代表出力ベクトルy_mの第i番目の要素をy(i,m)とし、代表出力ベクトルy_mについての第一距離尺度をd_prey(m)とし、
入力信号Iのサンプルの数がDL(DL=36)、そこから切り出す入力ベクトルuの数がs(s=6)、入力ベクトルuがD次元(D=6)であって、入力信号Iのn番目のサンプルI(n)(n=0、1、・・・、DL−1)に対する重みw(n)として、所定の0以上の値Wi(i=0、1、・・・、D−1)を
(但し、W0=1、W1=1、W2=4/3、W3=5/3、W4=2、W5=1)とし、
重み付き入力信号Iw(n)を、
Iw(n)=I(n)・w(n)
により求める重み付け手段と、
重み付き入力信号のパワー平均値G及び正規化入力信号Iw,norm(n)を、
により求めるゲイン正規化手段と、
p(0≦p<s)番目の入力ベクトルupを、
up(i)=Iw,norm((DL−1)−p−s・i)
によってD個の要素を正規化入力信号からsサンプルごとに間引くことにより生成するインターリーブ手段と、
を含む入力ベクトル生成部を更に備え、
代表出力ベクトルのペア(x_j,y_m)の重み付き内積を用いて定義されるクロス項cross(j,m)の値を、
により求め、
代表出力ベクトルx_jについての極性符号px(j)を、
(sgn(α)はαの値の極性(+1または−1)を求める関数)により求め、
代表出力ベクトルy_mについての極性符号py(m)を、
により求め、
代表出力ベクトルx_jと代表出力ベクトルy_mとから構成されるベクトルの組の平均ベクトルについての第二距離尺度d(j,m)を、
により求める
ことを特徴とする極性付多重ベクトル量子化装置。 - 請求項1から12の何れかに記載の極性付多重ベクトル量子化方法の各処理をコンピュータに実行させるための極性付多重ベクトル量子化プログラム。
- 請求項25に記載の極性付多重ベクトル量子化プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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