KR100215709B1

KR100215709B1 - 벡터부호화 방법 및 그것을 사용한 부호화기 및복호화기

Info

Publication number: KR100215709B1
Application number: KR1019970702269A
Authority: KR
Inventors: 아키토시 가타오카; 죠타로 이케도
Original assignee: 미야즈 쥰이치로; 니뽄 덴신 덴와 가부시키가이샤
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1999-09-01
Also published as: EP0786762A4; EP0786762B1; JPH08110799A; US5825311A; MY116640A; FI971373A0; HK1001636A1; CN1158665A; FI971373A; TW294870B; DE69527078D1; AU3578295A; DE69527078T2; FI118104B; AU682128B2; JP3273455B2; CN1167046C; WO1996011468A1; USRE38279E1; EP0786762A1

Abstract

부호장 CB1, CB2 로부터 각각 대표벡터z _1i,z _2j를 선택하고, 승산기(21,22)로, 대표벡터와 동일한 차원수의 가중계수벡터w ₁,w ₂를 승산하여 가중된 대표벡터z _1i w ₁,z _2j w ₂를 생성하고, 이들을 합성부(3)로 벡터 합성하고, 그 합성 벡터y _ij와 입력신호벡터X와의 거리가 가장 작게 되도록 제어부에 의하여z _1i,z _2j의 조합의 선택을 행한다. 가중계수벡터w ₁,w ₂는, 서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 가지고 있고, 그들의 벡터의 요소를 대각요소로 하는 대각행렬W ₁,W ₂의 합이 단위행렬의 정수배로 되도록w ₁,w ₂가 선정되어 있다.

Description

벡터부호화방법 및 그것을 사용한 부호화기 및 복호화기{VECTOR CODING METHOD, ENCODER USING THE SAME AND DECODER THEREFOR}

이 발명은 음성, 화상, 기타의 각종 정보의 부호화에 이용되고, 특히, 이동무선 전송로와 같이 전송부호오류가 생기기 쉬운 전송로를 사용하여 정보를 전송하는 경우의 부호화에 적합하고, 입력벡터를 복수의 대표벡터로 이루어지는 복수의 부호장(符號帳)을 사용하여 부호화하는 벡터 부호화 방법 및 그것을 사용한 부호화기와 그 벡터부호화된 부호를 복호화(復號化)하는 복호화기에 관한 것이다.

전송로 부호오류가 많은 전송로를 통하여 벡터를 전송하는 방법으로서는, 대표벡터를 부호호류를 고려하여 설정하는 방법이나, 대표벡터에 라벨을 부여할때에 부호오류를 고려하는 방법등이 있다. 이들의 방법은, Kumazawa, Kasahara, Namekawa: A communication of Vector Quantizers for Noisy Channels, 신학론. Vol. J67-B, No.1, pp.1-8, 1984, 및 Zeger, Gersho: Pseudo-Gray Coding IEEE Trans. on Comm., Vol. 38, No. 12, pp.2147-2158, 1990, 기타의 문헌에 개시되어 있다. 이들 방법은 모두 대표벡터를 하나의 부호장에 직접 갖기 때문에 부호장을 격납하기 위하여 큰 격납용량을 필요로 한다.

큰 격납용량을 필요로 하지 않고, 전송로 부호오류가 많은 전송로를 사용하여 벡터를 전송하는 방법으로서, 구조화된 2개의 부호장을 사용하여 벡터를 양자화하여 전송하는 방법이 있다. 이 방법은, 모리타니, Two-channel Vector Quantiz- er Applied to Speech Coding, 신학기법 IT87-106, pp.25-30, 1987 기타의 문헌에 개시되어 있다. 이 방법은, 규모가 작은 부호장을 2개 갖고, 2개의 대표벡터를 조합하여 사용하는 것으로 격납용량의 저감을 도모하고, 또한 그들 2개의 대표벡터를 나타내는 2개의 라벨을 전송하는 것으로 부호오류의 영향을 경감하는 것이다. 이 방법을 도 1a와 도 1b를 참조하여 설명한다. 부호장의 대표벡터는 예를들면 학습법에 의하여 미리 생성된다. 도 1a에 도시하는 부호화기에서는, 부호장(CB1)으로부터 하나의 대표벡터(z _1i)를, 부호장(CB2)으로부터 하나의 대표벡터(z _2j)를 각각 취출하고 이들 대표벡터(z _1i z _2j)를 합성부(3)에서 가산하여 벡터합(y _ij=z _1j+z _2j)을 만들고, 이 합성대표벡터(y _ij)와 입력단자(4)로부터의 입력벡터(X)와의 거리(d(X,y _ij))를 왜곡시켜 거리산출부(5)에서 산출한다. 제어부(6)는, 부호장(CB1,CB2)에 대한 각 대표벡터 선택스위치(7,8)를 각각 제어하여, 거리산출부(5)의 출력(d(X,y _ij))이 최소로 되도록 대표벡터(z _1i,z _2j)를 탐색한다. 거리가 최소일때의 대표벡터(z _1i,z _2j)의 각 라벨(i,j)을 출력단자(9)에 부호화 출력으로서 출력한다.

도 1b에 도시하는 복호화기에서는 입력단자(11)로부터의 입력부호중의 라벨(i,j)에 따라서 제어부(12)는 대표벡터 선택스위치(13,14)를 각각 제어하여 부호장(CB3,CB4)으로부터 대표벡터(z _1i,z _2j)를 각각 취출하고, 이들 취출된 대표벡터(z _1i,z _2j)를 합성부(17)에서 벡터합성하여 재생벡터y _ij=z _1i+z _2j로서 출력단자(18)로 출력한다. 또한, 부호장(CB3,CB4)은 부호장(CB1,CB2)과 각각 동일한 것이 사용된다.

도 1a와 도 1b에 도시한 방법에 의하면, 대표벡터를 격납하는 부호장의 격납용량을 절약할 수 있고, 또한 전송로 부호오류가 많은 전송로에 적용한 경우, 복호화기로 2개의 라벨을 사용하여 벡터합성하기 때문에 부호오류의 영향을 적게받는 이점이 있다.

그러나 이 방법에 의하더라도, 개개의 벡터의 요소에 대하여 보면, 전송로에서 라벨이 부호오류를 일으켰을 경우, 수신한 벡터의 전체의 요소에 왜곡이 생긴 것으로 된다. 또 그 오류가, 그 상태에 의해서 복호출력에 비정상적으로 큰 왜곡을 생기게 하는 문제가 있었다.

또 거리가 최소로 되는 합성대표벡터를 탐색하는 경우에, 종래에 있어서는 2개의 부호장의 대표벡터의 전체의 조합에 대하여 거리 d(X,y _ij)를 계산하기 때문에, 계산량이 매우 많다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은, 복호화기에 대한 입력부호에 오류가 생기더라도, 복호결과에 큰 왜곡이 생기지 않는 벡터부호화방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 또 하나의 목적은 입력부호에 오류가 생기더라도 복호결과에 큰 왜곡이 생기지 않고, 또한 계산량(처리량)이 적은 벡터부호화방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상술한 목적을 만족한 벡터부호화방법을 사용한 부호화기를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 더욱 다른 목적은 상기 목적을 만족한 벡터부호화방법에 의하여부호화하는 벡터복호화기를 제공하는 것에 있다.

도 1a는 종래의 벡터부호와를 사용한 부호화기의 구성을 도시하는 블록도,

도 1b는 도 1a의 부호화기에 대한 종래의 복호화기를 도시하는 블록도,

도 2a는 본 발명을 적용한 부호화기의 예를 도시하는 블록도,

도 2b는 본 발명에 의한 복호화기의 실시예를 도시하는 블록도,

도 3a는 부호장(CB1)의 각 대표벡터(z _1i)를 도시하는 도면,

도 3b는 대표벡터(z _1i)에 가중계수벡터(w ₁)를 승산한 벡터를 도시하는 도면,

도 3c는 부호장(CB2)의 각 대표벡터(z _2j)를 도시하는 도면,

도 3d는 각 대표벡터(z _2j)에 가중계수벡터(w ₂)를 승산한 벡터를 도시하는 도면,

도 3e는 본 발명에 있어서 합성벡터와 오류합성벡터의 예를 도시하는 도면,

도 3f는 종래의 방법에 있어서 합성벡터와 오류합성벡터의 예를 도시하는 도면,

도 4는 이 발명의 벡터부호화법을 설명하기 위한 가중된 대표벡터의 집합과 그 근사 직선을 도시하는 도면,

도 5는 본 발명을 CELP에 적용한 부호화기의 예를 도시하는 블록도,

도 6a는 가중된 이득벡터를 격납한 제1의 부호장을 표로서 도시하는 도면,

도 6b는 가중된 이득벡터를 격납한 제2의 부호장을 표로서 도시하는 도면,

도 7은 도 6a와 도 6b의 가중된 이득벡터를 좌표상에 도시하는 도면,

도 8은 본 발명을 피치 여진 벡터의 양자화에 적용한 부호화기를 도시하는 블록도,

도 9는 본 발명을 피치 여진 벡터의 양자화에 적용한 부호화기를 도시하는 블록도,

도 10은 본 발명을 VSELP 적용한 부호화기를 도시하는 블록도,

도 11은 도 5에 있어서 이득(g_p,g_c)의 벡터부호화에 하나의 이득부호장을 사용하는 경우와 2개의 이득부호장을 사용하는 경우의 전송로 오류율에 대한 복호합성음성의 세그멘탈 S/N를 도시하는 그래프,

도 12는 제11의 2개의 경우에 대하여 전송로 오류율에 대한 복호합성음성의 MOS를 등가 Q값으로 도시하는 그래프,

도 13은 도 5에 있어서 이득(g_p,g_c)의 벡터부호화에, 2개의 이득부호장에 가중을 부가하여 사용하는 본 발명의 경우의 전송로 오류율에 대한 복호합성음성의 세그멘탈 S/N를 도시하는 그래프이다.

발명의 개시

본 발명의 제1 관점의 부호화방법 및 부호화기에 의하면, 각 부호장으로부터의 대표벡터가 가산되고, 그 가산된 대표벡터와 입력벡터와의 거리가 계산되는데, 이 때, 상기 가산되는 각각의 대표벡터는, 미리 결정된 서로 다른 가중계수벡터가 승산(곱셈)된 것이다. 이들 가중계수벡터는, 하기와 같이 표시되며,

w ₁=(w₁₁,w₁₂, ... , w_1L)

w ₂=(w₂₁,w₂₂, ... , w_2L)

....................

w _M=(w_M1,w_M2, ... , w_ML)

이들 M 개의 가중계수벡터는, (1) 서로 다른 요소위치(1~L)에 각각 최대의 계수를 갖고 있으며, 또한, (2) 각 가중계수벡터의 L 개의 요소(즉, 계수치) 중, 적어도 1개의 요소는 다른 적어도 1 개의 요소와 다르게 되어 있다. 가중계수벡터의 승산은 부호장으로부터 취출한 대표벡터에 대하여 수행하든가, 가중계수벡터를 미리 승산하여 가중된 대표벡터를 부호장에 기억하여 둔다.

이 발명의 제2관점의 부호화방법 및 부호화기에 의하면, 제1관점에 있어서, 각 부호장마다 가중계수벡터를 승산하여 가중된 대표벡터의 집합을 각각 직선근사하고, 입력벡터를 각 근사직선에 사영(射影)하고, 그 사영주변에 존재하는 가중된 대표벡터를 부호장마다에서 복수개 선택하고, 이들 선택한 복수개의 가중계수가 승산된 대표벡터중에서 합성대표벡터를 만들고, 입력벡터와의 거리가 최소의 것을 구한다.

이 발명의 제3의 관점에 의하여, 제1 또는 제2의 관점에 의하여 벡터부호화된 부호의 복호화기로서, 각 부호장으로부터 취출된 대표벡터에 대하여 승산수단에 의하여 가중계수벡터가 승산되어, 그 승산되어 가중된 대표벡터가 가산합성되어 재생벡터로 되지만, 이들 가중계수벡터는 제2의 관점에 있어서 그것과 동일하게 선정되어 있다.

도 2a, 도 2b에 이 발명의 실시예를 도시하고, 도 1a, 도 1b와 대응하는 부분에 동일부호를 붙인다. 도 2a의 부호화기에 있어서, 이 발명에 의하면 대표벡터 선택스위치(7,8)와 벡터합성부(3)와의 사이에 각각 승산기(21,22)가 삽입되고, 부호장(CB1,CB2)으로부터 각각 선택된 각 L차원 (L는 2이상의 정수)의 대표벡터(z _1i= (z_1i1,z_1i2,…,z_1iL),z _2j= (z_2j1,z_2j2,…,z_2jL))에 L차원의 가중계수벡터(w ₁=(w₁₁,w₁₂,…,w_1L),w ₂=(w₂₁,w₂₂,…,w_2L))가 각 대응요소마다 승산기(21,22)로 각각 승산되어 벡터합성부(3)로 공급된다. 각 가중계수벡터(w ₁,w ₂)를 구성하는 L개의 요소중, 적어도 하나는 다른 요소의 적어도 하나와 다른 값으로 되어 있다. 또 부호장(CB1, CB2)마다 가중계수벡터(w ₁,w ₂)는 서로 다르게 되어 있다. 더욱 바람직하게는 각 가중계수벡터(w ₁및w ₂)의, 대표벡터의 각각의 요소에 승산되어야 할 요소의 값(w₁₁, w₁₂,…,w_1L)을

상기와 같이 대각요소를 갖는 가중계수행렬(W ₁,W ₂)로 표시하면, 각 부호장(CB1,CB2)의 가중계수행렬(W ₁,W ₂)의 합은

같이 단위 행렬의 정수배로 되도록 각 가중계수벡터(w ₁,w ₂)가 선정된다. k는 미리 정한 상수이다. 이와 같이 각 대표벡터(z _1i,z _2j)에 각각 가중계수벡터(w ₁,w ₂)가 승산된 벡터(w ₁ z _1j와w ₂ z _2j)가 벡터합성부(3)에서 벡터합성되어, 그 합성벡터(y _ij)와 입력벡터(X)와의 거리가 최소로 되도록 부호장(CB1,CB2)의 대표벡터(z _1i,z _2j)가 탐색된다

이와 같이 구성되어 있기 때문에, 예를들면 L=2의 경우, 대표벡터(z _1i,z _2j)를 각각 2차원 벡터(z _1i= (z_1i1z_1i2),z _2j= (z_2j1,z_2j2))로 표시한다. k=2로 하고, 식(3)을 만족하는 가중계수의 예를 들면w ₁=(w₁₁=1.8, w₁₂=0.2),w ₂=(w₂₁=0.2, w₂₂=1.8)로 한다. 이때, 부호장(CB1)의 대표벡터(z ₁₁,z ₁₂…)가 도 3a에 도시하는 바와 같이z _1i1을 제1차원 방향으로 하고,z _1i2를 제2차원 방향으로 하여 규정되는 2차원의 어떤 범위의 평면내에 대략 균일하게 분포하고 있다고 하면 그 각 대표벡터(z _1i=(z _1i1,z _1i2))에 각각 가중계수벡터(w ₁=(1.8,0.2))를 승산하여 가중된 대표벡터(z ₁₁’,z ₁₂’)는 도 3b에 도시하는 바와 같이 제1차원축에 치우친 분포로 된다. 마찬가지로 부호장(CB2)의 대표벡터(z ₂₁,z ₂₂…)가 도 3c에 도시하는 바와 같이 2개의 축에 의하여 규정되는 2차원의 어떤 범위의 평면내에 대략 균일하게 분포하고 있다고 하면, 이들 대표벡터(z ₂₁,z ₂₂…)에 가중계수벡터(w ₂=(0.2,1,8))가 승산되어 도 3d에 도시하는 바와 같이 제2차원축에 치우친 분포로 된다.

예를들면 송신측에 있어서 대표벡터(z _2j와z _1i)와 가중되어 합성된 벡터(y _ij)가 입력신호(X)에 대하여 최소왜곡으로 된다고 판정된 경우, 이들의 라벨이 송신될 것으로 하고, 도 3e에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 가중된 대표벡터z _1i의 라벨이 전송로 오류을 받아 가중된 대표벡터(z _1i’)로 되었다고 한다. 그결과, 수신측에 있어서, 다른쪽의 가중된 대표벡터(z _2j)와의 합성벡터는 (y _ij)로부터 (y _ij’)로 변화한다. 가중된 대표벡터(z _1i)는 다른 어느 가중된 대표벡터(z _1i’)로도 변화할 가능성이 있지만,z _1i가 치우친 분포로 되어 있기 때문에, 합성벡터(y _ij와y _ij’)와의 오차벡터(△y=y _ij-y _ij’)의 2차원 성분의 값은 어떻게z _ij가 변화하더라도 비교적 작다. 이에 대하여 가중계수를 승산하지 않는 경우는 도 3f에 도시하는 바와 같이, 한쪽의 대표벡터(z _1i)가 대표벡터(z _1i’)로 변화하면, 이들 (z _1i,z _1i’)과 다른쪽의 대표벡터(z ₂j)와의 각 합성벡터는 각각y _ij와y _ij’로 된다. 대표벡터(z _1i)는 부호장(CB1)의 어느 대표벡터로도 변화할 가능성이 있고, 또한 대표벡터(z ₁₁,z ₁₂…)는 광범위하게분포하여 있기 때문에, 합성벡터(y _ij)와 변화한 합성벡터(y _ij’)와의 오차 벡터(△y)는 제1차원성분, 제2차원성분 모두 상당히 크게될 가능성이 있다.

즉 도 3e의 예에서는 가중된 대표벡터w ₁ z _1i=(w₁₁z_1i1,w₁₂z_1i2)에 오류가 생기고,w ₁ z _1i’=(w₁₁z_1i1’, w₁₂z_1i2’)로 된 경우에 제1차원요소(w₁₁z_1i1’)에 왜곡을 집중시키고, 제2차원요소(w₁₂z_1i2’)의 왜곡을 작게 억제하여 전체로서의 왜곡을 작게하고 있다고 할 수 있다.

도 2b는 복호화기의 실시예이고, 도 2a의 부호화기로부터 라벨(i,j)과 가중계수벡터(w ₁,w ₂)가 부여되고 부호(y _ij)를 복합한다. 도 2a에 있어서 부호장(CB1, CB2)과 각각 같은 부호장(CB3,CB4)이 설치되어 있고, 도 1b의 경우와 마찬가지로 입력보호의 라벨(i,j)의 대표벡터를 부호장(CB3,CB4)로부터 각각 취출하여 합성하지만, 이 실시예에서는 스위치(13,14)와 벡터합성부(17)와의 사이에 각각 승산기(24,25)가 삽입되고, 도 2a의 부호화기에서의 대응하는 승산기(21,22)로 각각 승산한 것과 동일한 가중계수벡터(w ₁ w ₂)를 부호장(CB3,CB4)로부터 각각 취출한 대표벡터(z _1i,z _2j)에 승산하고, 이 승산된 대표벡터(w ₁ z _1i,w ₂ z _2j)를 벡터합성부(17)에서 합성하여 재생벡터(y _ij)로 한다. 상술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 도 2a와 도 2b중의 부호장(CB1, CB3 및 CB2, CB4)에는 미리 각 대표벡터(z _1i및z _2j)에 가중계수벡터(w ₁및w ₂)을 각각 승산하여 얻은 가중계수 대표벡터를 격납하여 두고, 승산기(21 ,22,24,25)를 생략하여도 좋다.

도 2a의 설명에서는 입력신호벡터(X)에 대하여, 부호장(CB1,CB2)내의 모든 대표벡터(z _1i,z _2j)의 조합에 대하여 각각 합성벡터(y _ij)를 구하고, 왜곡을 계산하고, 최소의 왜곡을 부여하는 대표벡터의 조(z _1i,z _2j)을 결정하는 경우에 대하여 설명하였다. 이 방법은 부호장(CB1,CB2)의 크기가 큰 경우 필요한 연산회수가 급격히 증가해 버린다. 여기서, 소수의 대표벡터(z _1i,z _2j)를 미리 선택하여 두고, 그들 중에서 왜곡이 최소로 되는 대표벡터를 결정함으로써 연산량을 삭감하고, 따라서 연산시간을 단축하는 방법을 다음에 설명한다.

도 2a에 있어서 예를들면 부호장(CB1)은 8개의 대표벡터를 갖고, 부호장 (CB2)은 16개의 대표벡터를 갖고, 각 대표벡터(z _1i,z _2j)를 각각 2차원 벡터로 한다. 부호장(CB1)의 8개의 대표벡터(z _1i)에 가중계수벡터(w ₁=(w₁₁=1.8, w₁₂=0.2))를 각각 승산하여 얻어진 8개의 가중된 대표벡터를 ×표로 도 4에 표시하고, 마찬가지로 부호장(CB2)의 16개의 대표벡터(z _2j)에 가중계수벡터(w ₂=(w₂₁=0.2, w₂₂=1.8))를 각각 승산하여 얻은 16개의 가중된 대표벡터를 ○표로 도 4에 표시하고, 입력신호벡터를X로 표시하고 있다. 입력신호벡터(X)는 프레임 마다의 미리 정한 수의 심호샘플, 여기서는 2개의 샘플로 구성되어 있다.

2차원 벡터(z _1i,z _2j)에 대한 2차원 가중계수벡터(w ₁,w ₂)는 수학식 3을 만족하도록 결정되고, 이 예에서는 w₁₁+w₂₁=w₁₂+w₂₂=2로 되어 있다. 이 때문에, 도 4에 도시하는 바와 같이, ○표의 가중된 대표벡터의 그룹과 ×표의 가중된 대표벡터의 그룹은 원점(0,0)를 지나는 기울기 1의 직선의 서로 반대측에 대략 분포하고 있다. 이하에서는 도 2a에 있어서 부호장(CB1,CB2) 및 도 2b에 있어서 CB3,CB4에는 이와 같은 가중된 대표벡터가 격납되어 있는 것으로 하고, 따라서 승산기(21,22,24,25)는 생략되는 것으로서 설명한다.

이 방법에서는 부호장(CB1)의 가중된 대표벡터의 집합(×표의 집합)을 직선(27)으로 조사한다. 즉 직선(27)은 이것과 각 ×표와의 거리 (또는 제2차원 축방향에서의 거리) D₁₁,D₁₂,…,D₁₈의 합이 최소로 되도록 결정되어 있다. 동일하게 부호장(CB2)의 가중된 대표벡터의 그룹(○표의 집합)을 직선(28)으로 근사한다. 직선(28)은 이것과 각 ○표와의 거리(또는 제1차원 축방향에서의 거리) D₂₁,D₂₂,…,D₂₁₆의 합이 최소로 되도록 결정된다.

입력신호벡터(X)를 근사직선(27,28)에 각각 사영하고, 그 사영주변에 존재하는 가중된 대표벡터를 각각 복수개 선택한다. 즉, 입력신호벡터(X)를 지나, 근사직선(28)과 평행한 직선(29)과 근사직선(27)과의 교점(P₁)의 가로축의 값, 즉, 제1차원의 값(p_1x)를 구하고, 이 값(p_1x)와, 제1차원(제1번째의 요소)에 넓은 분포를 갖는 ×표의 가중된 대표벡터의 제1차원치(제1번째의 요소의 값)와를 비교하고, 그차가 작은 것부터, 소정수, 예를들면 3개의 가중된 대표벡터의 서브그룹(H₁)을 선택한다. 이와 같이하여 부호장(CB1)에 관한 예비선택을 행한다. 동일하게 입력신호벡터(X)를 지나 근사직선(27)과 평행한 직선(31)과 근사직선(28)와의 교점(P₂)의 세로축의 값, 제2차원의 값(p_2y)을 구하고, 이값(p_2y)과, 제2차원(제2번째의 요소)에 넓은 분포를 갖는 ○표의 가중된 대표벡터의 제2차원치(제2번째의 요소의 값)를 비교하고, 그 차가 작은 것에서부터,소정수, 예를들면 3개의 가중된 대표벡터의 서브그룹(H₂)을 선택하여, 부호장(CB2)에 관한 예비선택을 행한다.

이들 부호장(CB1,CB2)으로부터 각각 예비선택된 것에 대하여만, 그의 합성벡터와 입력신호벡터(X)와의 거리가 최소로 되는 가중된 대표벡터의 조를 찾는다. 이예에서는 예비선택에 의하여 가중된 대표벡터가 부호장(CB1,CB2)으로부터 3개씩 취출되므로 이들의 조합은 9조 있고, 따라서 합성벡터의 수는 9이지만, 이와 같은 예비선택을 행하지 않는 경우는 가중된 대표벡터의 조합수(합성대표벡터의 수)는 8×16=128로 되고, 입력신호벡터(X)와의 거리계산이, 예비선택을 행하는 경우는 행하지 않는 경우의 9/128로 감소한다. 이 선택방법에서는, 일반으로 M개의 부호장을 사용하는 경우, 대표벡터의 차원수도 M으로 한다. M개의 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치(즉 차원)에 각각 최대의 계수를 갖고, 대표벡터와 승산함으로써 그 차원이 다른 차원에 비하여 강조된다.

이 발명의 부호화방법을 CELP(Code-Excited Linear Prediction Coding)방식의 음성부호화에 적용한 실시예를 도 5에 도시하다. CELP 방식에서는, 예를들면, M.R.Schroeder 및 B.S.Atal의 문헌 Code-Excited Linear Prediction(CELP): High-Quality Speech at Very Low Bits Tates, Proc. ICASSP’85, pp.937-940, 1985에 표시되어 있는 바와 같이, 피치여진원부호장으로부터 선택한 피치여진벡터와 잡음여진원부호장으로부터 선택한 잡음여진벡터의 각각에 이득을 부여하여 합성하고, 그 합성벡터를 여진신호로서 합성필터에 부여하여 얻은 합성음성의 입력음성에 대한 왜곡이 최소로 되는 2개의 벡터 및 이들에 대한 2개의 이득을 결정하고, 이들 벡터의 라벨과 이득의 부호를 합성필터의 필터계수와 함께, 입력음성의 부호화결과로서 출력한다. 이와 같은 CELP 방식에 있어서의 2개의 벡터에 대한 이득의 부호화에 이 발명의 벡터부호화 방법을 적용함으로써, 이득을 표시하는 부호가 전송 오류가 생기더라도, 복호음성에 비정상적으로 큰 왜곡이 생기는 것을 경감할 수가 있다.

입력단자(34)로부터의 입력음성신호(X)는 일정주기로 샘플링되어, 각 프레임 기간에 일정수로 이루어지는 일련의 디지털 샘플값으로서 부여되는 벡터로서 표시되어 있다. 이 프레임마다의 입력신호벡터(X)는 필터계수결정부(35)에서 예를들면 선형예측분석되어 선형예측계수가 구해진다. 이 선형예측계수로부터 스펙트럼 형성 파라미터가 구해지고, 이것이 필터계수양자화부(36)에서 예를들면 양자화되고, 이 양자화값이 합성필터(37)의 필터계수로서 설정된다. 피치여진원부호장(39)에는 다른 피치주기성분을 각각 포함하는 파형의 일련의 샘플값이 각각 피치여진벡터로서 라벨이 붙여져서 격납되어 있다. 잡음여진원부호장(43)에는 여러 가지 잡음파형의 일련의 샘플값이 각각 잡음여진벡터로서 라벨이 붙여져서 격납되어 있다. 피치여진원부호장(39) 및 잡음여진원부호장(43)에 격납되어 있는 각 피치여진벡터 및 각 잡음여진벡터는 각각 1프레임의 샘플수와 같은 요소로 구성되어 있다. 제어부(6)에 의하여 선택스위치(38)가 제어되고, 피치여진원부호장(39)으로부터 복수의 피치여진벡터의 하나가 선택되어 이득 부여부(41)에 공급되어, 임의의 이득이 승산되어, 합성필터(37)에 부여된다. 이것에 의해 합성된 음성(

)과 입력음성신호(X)와의 차를 감산기(48)로 구하고, 그 차로부터 왜곡산출부(5)로 왜곡(D)을 예를 들면 D=∥X-

∥²로서 계산한다. 마찬가지로, 스위치(38)를 제어하여 피치여진원부호장(39)의 다른 피치여진벡터에 대하여도 각각 왜곡을 구하고, 최소의 왜곡을 부여한 피치여진벡터를 결정한다. 다음에, 그 최소왜곡을 부여한 피치여진벡터를 선택상태에서, 스위치(42)에 의하여 잡음여진원부호장(43)으로부터 잡음여진벡터를 하나 선택하여 이득부여부(46)에서 임의의 이득을 부여하여 가산기(47)에 부여하고, 이미 결정되어 있는 피치여진벡터를 가산하여 여진신호벡터(E)를 생성한다. 이 여진신호벡터(E)를 합성필터(37)에 부여하여 합성한 음성의 입력음성신호에 왜곡을 마찬가지로 계산한다. 마찬가지로, 잡음여진원부호장(43)의 다른 잡음여진벡터에 대하여도 각각 왜곡을 계산하고, 최소왜곡을 부여한 잡음여진벡터를 결정한다.

이와 같이 하여 결정된 피치여진벡터와 잡음여진벡터를 선택한 상태에서, 다음에 이득부여부(41,46)의 이득(g_p,g_c)을 왜곡이 최소로 되도록 이하와 같이 결정한다. 이득 부호장(CB1,CB2)에는 각각 이득벡터(z _1i(i=1,…,a)z _2j(j=1,…,b)가 격납되어 있고, 각 이득벡터(z _1i,z _2j)는 각각 2개의 요소로 이루어지고, 각각z _1i= (z _1i1,_1i2)과z _2j=(z _2j1,z _2j2)로 표시하다. 이득부호장(CB1,CB2)으로부터 선택된 이득벡터(z _1i,z _2j)는 각각 승산기(21,22)에서 가중계수벡터(w ₁=(w₁₁,w₁₂),w ₂=(w₂₁,w₂₂))와 승산되고, 가중된 이득벡터(y _i=(y_i1,y_i2),y _j=(y_j1,y_j2))로 된다.

y_i1=z_1i1w₁₁, y_i2=z_1i2w₁₂, y_j1=z_2j1w₂₁, y_j2=z_2j2w₂₂

이다. 가중된 이득벡터(y _i,y _j)는, 벡터합성부(3)에서 서로 가산되고,

g_p=y_i1+y_j1g_c=y_i2+y_j2

를 요소로 합성이득벡터 G=(g_p,g_c)를 얻는다. 합성이득벡터(G)의 이들의 제1 및 제2요소(g_p,g_c)은 각각 이득부여부(41,46)에 제1 및 제2이득으로 부여되고, 피치여진원부호장(39) 및 잡음여진원부호장(43)으로부터 각각 앞서 결정된 피치여진벡터(C_p) 및 잡음여진벡터(C_R)와 각각 승산된다.

이득부여부(41,46)에서 이득(g_p,g_c)이 부여된 피치여진벡터(g_pC_p)와 잡음여진벡터(g_cC_R)이 가산기(47)에서 가산되어 합성필터(37)로 여진벡터 E=g_pC_p+g_cC_R로서 공급되어, 합성필터(37)에서 음성(X)이 합성된다. 이 합성음성(

)과 입력단자(34)로 부터의 입력음성신호(X)와의 차가 감산기(48)에서 잡히고, 그 차가 왜곡산출부(5)에서 합성음성(

)의 입력신호(X)에 대한 왜곡으로서 D=∥X-

∥²가 계산된다. 제어부(6)에 의하여 선택스위치(7,8)을 제어하여 이득부호장(CB1,CB2)의 각 이득벡터의 선택을 제어하고, 그 선택한 각 이득벡터(z _1i,z _2j)에 대하여 승산기(21,22)에서 서로 다른 가중계수벡터(w ₁,w ₂)를 각각 승산하여 벡터합성부(3)로 공급한다. 가중계수벡터(w ₁,w ₂)는 수학식 3을 만족하는 2차원벡터이고, 각 벡터의 2개의 요소은 서로 다르다. 왜곡산출부(5)에서의 산출왜곡이 최소로 되도록 부호장(CB1,CB2)의 이득벡터의 선택을 행한다. 왜곡이 최소로 되는 이득벡터가 얻어지면, 그때의 부호장(CB1,CB2)의 선택된 이득벡터를 표시하는 이득라벨과, 앞서 결정한 피치여진원부호장(39) 및 잡음여진원부호장(43)의 피치여진벡터 및 잡음여진벡터를 각각 표시하는 라벨과 합성필터(37)에 설정한 필터계수를 나타내는 라벨을 입력음성신호(X)에 대한 부호화결과로서 부호출력부(49)로부터 출력한다.

상술에서는 이득부호장(CB1,CB2)으로부터 선택하는 이득벡터의 모든 조합에 대하여 왜곡을 계산하고, 최소의 왜곡을 부여하는 이득벡터의 조를 결정하는 경우를 설명하였지만 도 4에서 설명한 것과 동일하게, 미리 이득벡터(z _1i,z _2j)의 후보를 각각 복수로 선택하고, 이들 예비선택된 이득벡터의 모든 조합에서만 앞서 결정한 피치여진벡터(C_p) 및 잡음여진벡터(C_R)와의 조합에서의 왜곡을 계산하고, 최소왜곡을 부여하는 이득벡터의 조를 결정하여도 좋다. 이 경우 도 4의 경우와 마찬가지로, 이득부호장(CB1,CB2)의 각각의 이득벡터(z _1i,z _2j)와 가중계수벡터(w ₁=(w₁₁,w₁₂),w ₂= (w₂₁,w₂₂))와의 곱인 가중된 이득벡터

y _1i=z _1i w ₁=(z_1i1w₁₁, z_1i2w₁₂)=(y_1i1,y_1i2)

y _2j=z _2j w ₂=(z_2j1w₂₁, z_2j2w₂₂)=(y_2j1,y_2j2)

를 미리 계산하여 구한 가중된 이득부호장(CB1’,CB2’)를 예를들면 도 6a, 도 6b에 도시하는 표 I 및 표 Ⅱ와 같이 작성하여 두고, 도 5에 있어서 이득부호장(CB1, CB2)의 대신에 사용하고, 승산기(21,22)는 생략된다. 전술한 바와 같이, 가중된 이득부호장(CB1’)의 전부의 2차원 가중된 벡터(y _1i)를 도 7에서 검은 동그라미로 표시하는 2차원 좌표상의 점으로서 플롯하고, 이들 점의 그룹에 가장 가까운 직선(L₁)을 최소자승법으로 미리 구하여 둔다. 마찬가지로 가중된 이득부호장(CB2’)의 모든 2차원 가중된 벡터(y _2j)가 2차원좌표상의 점으로서 각각 도 7에 흰 동그라미로 표시되도록 플롯하고, 이들 점의 그룹에 가장 가까운 직선(L₂)을 최소자승법으로 미리 결정해 둔다.

전술한 것과 동일하게 이득부여부(41,46)의 이득은 임의로 하여, 우선 왜곡이 최소로 되는 피치여진벡터를 결정하고, 다음에 왜곡이 최소로 되는 잡음여진벡터를 걸정한다. 다음에 이득 g_p=1, g_c=0로 하여 앞서 결정한 피치여진벡터(C_p)만을

여진신호로서 합성필터(37)에 부여한 경우의 합성필터(37)의 출력(

)을 구한다. 더욱이, 이득 g_p=0, g_c=1로 하여 앞서 결정한 잡음여진벡터(C_R)만을 여진신호로서 합성필터(37)에 부여한 경우의 합성필터의 출력(

)을 구한다. 부호장(39,43)으로부터 벡터(C_p,C_R)가 선택되고, 각각 이득(g_p,g_c)이 부여되었을 경우의 합성필터(37)의 음성합성출력 (

)는

로 표시되므로, 그때의 음성(

)의 입력신호(X)에 대한 왜곡(D)은 다음식

수학식 6으로 표시된다. 다만^t는 전치(轉置)를 나타낸다. 왜곡(D)이 최소로 되는 (g_p,g_c)를 구하기 위하여 수학식 6을 각각 (g_p,g_c)로 편미분하면 수학식 7과 수학식 8이 얻어진다.

왜곡(D)은 수학식 6으로부터 명백한 바와 같이, g_p,g_c의 각각에 관하여 아래에 볼록한 함수(꺽기 표시가 위에 붙어 있는 함수)로 되므로 왜곡(D)을 최소로 하는 g_p,g_c는 각각 ∂D/∂g_p=0, ∂D/∂g_c=0로 될 때의 값이다.

따라서 수학식 7과 수학식 8로부터 각각

이 얻어진다. 이들 수학식 9와 수학식 10을 동시에 만족하는 (g_p,g_c)는 다음식

로부터 다음과 같이 표시된다.

수학식 12을 전개하면 g_p,g_c는 각각 다음식

다만 k=1/

로 표시된다. 여기서 얻어진 이득의 조{g_p,g_c}가 왜곡(D)을 최소로 하는 조합이다. 이 조를 최적이득벡터로서 도 7중에 점 P₀로서 도시하고, 이 점(P₀)으로부터 각각 직선(L₂,L₁)와 평행한 직선을 긋고, 직선(L₁,L₂)와의 교점(P₁,P₂)을 구한다. 종축방향의 값이 점(P₁)의 근방에 있는 가중된 이득벡터y _1i=(y_1i1,y_1i2)를 부호장(CB1’(도 6a 표 I))으로부터 복수로 선택하여, 제1서브그룹으로한다. 마찬가지로 횡축방향의 값이 점(P₂)의 근방에 있는 가중된 이득벡터(y _2i=(y_2i1,y_2i2))를 부호장(CB2’도 6b 표Ⅱ))로부터 복수로 선택하여, 제2서브그룹으로 한다.

선택방법으로서는, 점(P₁,P₂)에 가까운 순으로 각각 소정의 수(예를들면 점(P₁)에 대하여 표 I로부터 4개, 점(P₂)에 대하여 표 Ⅱ로부터 8개)의 가중된 이득벡터를 선택한다. 또는, 점(P₁,P₂)을 중심으로 각각 미리 정한 거리(d₁,d₂)의 범위내에 있는 가중된 이득벡터를 선택한다. 혹은, 부호장(CB1’)의 벡터는 8개 있으므로, 이득요소(y_1i2)의 i=n번째와 I=n+4번째의 평균치를 n=1,2,3,4의 각각에 대하여 구하고, 이들의 값을 역치(Th₁,Th₂,Th₃,Th₄)로 한다. 교점(P₁)의 종축방향의 값(p_1c)이 p_1c≤Th₁이면 I=1,…,4번째의 가중된 이득벡터를 선택하고, Th_np_1c≤Th_n+1, n=1,2,3,4이면 i=n+1,…,n+4번째의 4개의 벡터를 선택한다. 마찬가지로, 부호장(CB2’)의 벡터(y_2j)는 16개가 있으므로, 이득요소(y_2j1)의 j=m번째와 j=m+8번째의 평균값을 m=1,...,8의 각각에 대하여 구하고, 이들 값을 임계값 Th₁,…,Th₈로 한다.교점(P₂)의 횡축방향의 값(p_2P)이 p_2P≤Th₁이면 j=1,…,8번째의 가중된 이득벡터를 선택하고, Th_m＜p_2P≤Th_m+1, m=1,…,8이면 j=m+1,…, m+8번째의 8개의 벡터를 선택한다. 기타 여러 가지 선택방법을 생각할 수 있다.

혹은 부호장으로부터의 벡터후보의 예비선택에 대한 다른 방법으로서, 전술한 최소 자승법에 의한 근사직선(L1, L2)을 사용하지 않고, 다음과 같이 수행하여도 좋다. 우선, g_p=1, g_c=0으로서 피치여진원 부호장(39)으로부터의 피치여진벡터(C_p)만을 여진신호벡터(E)로서 합성필터(39)에 부여한 경우의 합성음성신호를

로 하고, 다음에 g_p=0, g_c=1로서 잡음여진원 부호장(43)으로부터의 잡음여진벡터만을 여진신호벡터(E)로서 합성필터(37)에 부여한 경우의 합성음성신호를

로 한다. 이득 부호장(CB1)에 관한 벡터의 예비선택으로서, 모든 i에 대하여,

을 구하고, 이 값의 작은 것으로부터 소정수, 예를들면 3개와 대응하는 이득벡터를 이득 부호장(CB1)으로부터 예비선택하고, 마찬가지로 이득부호장(CB2)에 관한 예비선택으로 하고, 모든 j에 대하여

을 구하고, 이 값의 작은 것으로부터 소정수, 예를들면 3개와 대응하는 이득벡터를 이득 부호장(CB2)으로부터 예비선택한다. 이들 양 예비선택된 각 3개의 이득벡터(z _1i,z _2j)에 대하여만

를 구하고, 이것이 최소로 되는i,j를 부호화 출력으로 하여도 좋다. 이와 같이하여 계산량을 감소시킬 수도 있다.

이와 같이하여 선택된 제1 및 제2 서브그룹의 가중된 이득벡터에 대하여만, 각각의 그룹으로부터 하나씩 선택되는 모든 조에 대하여 각각 입력음성신호(X)에 대한 왜곡이 최소로 되는 조를 각각 탐색하여 최적한 제1 및 제2 이득(g_p, g_c)의 조를 결정하고, 앞서 결정한 피치여진벡터와 잡음여진벡터의 조와, 합성이득벡터(g_p, g_c)를 각각 나타내는 라벨, 즉 피치여진원 부호장(39)중의 피치여진벡터의 라벨과, 잡음여진원 부호장(43)중의 잡음여진벡터를 나타내는 라벨과, 가중된 이득 부호장(CB1’, CB2’)(또는 이득 부호장(CB1,CB2))중의 이득벡터의 라벨 및 필터계수를 양자화한 라벨을 입력음성벡터(X)에 대한 부호화 결과로서 출력한다.

어느 경우에도, 승산기(21,22)로 승산하는 가중계수벡터(w ₁,w ₂)는 이들의 대응요소, 예를들면 w₁₁,와 w₂₁의 비가 2:1보다 크게 되면, 복호결과의 왜곡에의 전송로 오류에 의한 영향이 비교적 크게 되지 않는 효과가 나타나기 시작하지만, 10:1 이상으로 하더라도, 전송로 오류에 의한 왜곡의 개선의 효과는 크게 되지 않는다. 대신에 전송로 오류가 없는 경우에 있어서, 즉 정상시에 있어서의 복호결과의 왜곡이 크게 된다.

도 5의 구성에 있어서 잡음여진원부호장(43)을 복수의 부호장으로 구성하고, 이 발명의 벡터부호화법을 적용하여도 좋다. 예를들면, 도 8에 도시하는 바와 같이, 잡음여진원부호장을 2개의 부호장(43a,43b)으로 구성하고, 이들 부호장(43a, 43b)으로부터 각각 각 하나의 잡음여진벡터를 선택하고, 이들 선택한 잡음여진벡터에 대하여, 가중계수승산기(51a,51b)로 각각 가중계수벡터(w _Ra,w _Rb)를 승산한다. 이들 가중계수벡터(w _Ra,w _Rb)는 도 2a에서 설명한 가중계수벡터(w ₁,w ₂)와 동일한 관계로 선정되어 있다. 승산기(51a,51b)의 각 출력은 잡음벡터합성부(52)에서 가산되고, 도 5중의 잡음여진원부호장(43)로부터 선택한 잡음여진벡터로서 이득부여부(46)로 공급된다. 도 5에 대하여 설명한 바와 같이 제어부(6)의 제어에 의하여 합성필터(37)로부터의 합성음성신호(X)의 입력음성신호(X)에 대한 왜곡이 최소로 되도록, 잡음여진원부호장(43a,43b)으로부터 각각 잡음여진벡터를 선택한다.

잡음여진벡터의 부호화와 마찬가지로 도 5의 구성에 있어서 피치여진벡터의 부호화에도 이 발명을 적용할 수 있다. 즉, 도 9에 도시하는 바와 같이 피치여진원부호장을 2개의 부호장(39a,39b)으로 구성하고, 이들의 부호장(39a,39b)으로부터 각각 각 하나의 피치여진벡터를 선택하고, 가중계수승산기(53a,53b)로 각각 가중계수벡터(w _pa,w _pb)를 승산하고, 이들 승산출력을 피치여진벡터합성부(54)에서 가산하여, 도 5중의 피치여진원벡터부호장(43)으로부터 선택한 피치여진벡터로서 승산기(41)에 공급한다. 승산기(51a,51b)에 부여하는 가중계수벡터(w _pa,w _pb)는 도 2a의 가중계수(w ₁,w ₂)와 마찬가지로 결정되어 있다.

도 5중의 필터계수 양자화부(36)의 양자화에 이 발명을 적용하는 경우는, 필터계수 양자화부(36)를 도 2a와 같이 구성하면 되므로 도 2a를 사용하여 설명하면, 부호장(CB1,CB2)에 각각 대표스펙트럼 파형벡터를 각각 격납하여 두고, 이들로부터 각각 하나 선택한 대표스펙트럼 파형벡터에 가중계수벡터(w ₁,w ₂)을 승산하여 벡터합성부(3)에서 합성하고, 그 합성대표 스펙트럼 파형벡터와 필터계수결정부(35)(도 5)로부터의 입력스펙트럼 파형벡터와의 거리가 최소로 되도록 부호장(CB1,CB2)으로부터 선택하는 대표스펙트럼 파형벡터를 탐색하면 좋다.

이 발명의 벡터부호화 방법을 소위 VSELP에 적용할 수도 있어, 그 실시예의 요부를 도 10에 도시한다. 이 경우는 도 5에 있어서 부호장여진원(43)으로서 다수의 기저벡터부호장(43₁∼43_n)이 설치되어, 각 규정벡터부호장에는 하나의 잡음벡터가 격납되어 있다. 이들 모든 기저벡터부호장(43₁∼43_n)의 각각의 잡음여진벡터는 극성제어부(56₁∼56_n)에서 각각 양 또는 음의 극성이 붙여지고, 이들 극성제어된 잡음여진벡터는, 이 발명에서는 가중계수승산기(56₁∼56_n)로 가중계수가 각각 승산된다. 이들 승산기의 출력은 가산회로(58)에서 가산되어, 이 가산출력은 잡음여진벡터로서 도 5중의 승산기(46)로 공급된다. 극성제어부(56₁∼56_n)는 도 5중의 제어부(6)로부터 합성음성신호의 입력음성신호에 대한 왜곡이 최소로 되도록 각각 별개로 선택제어된다. 즉, 각 기저벡터부호장(43_i(i=1,2,…,n))과 극성제어부(56 _i )와의 조는 하나의 잡음여진원부호장을 구성하고, 양, 음의 2개의 잡음여진벡터의 한쪽이 제어부(6)에 의하여 선택되어 있다고 할 수 있다. 가중계수승산기(57₁∼57_n)의 각 가중계수벡터(w _R1∼w _Rn)는 도 2a에서 설명한 가중계수벡터(w ₁,w ₂)와 동일한 관계로 되어 있다.

이 도 10의 설명에서 이해되는 바와 같이, 도 5의 잡음여진원부호장(43) 대신에 도 10중의 기저벡터부호장(43₁∼43_n) 및 극성제어부(56₁∼56_n)을 사용하여도 좋다. 이 사실은 도 8중의 부호장(43a,43b)에 대하여도 마찬가지이다. 또 도 5중의 피치여진원부호장(39)으로서는 입력음성신호를 분석하여 얻은 피치주기와 전 프레임의 여진신호벡터(E)로부터 적절히 대응하도록 피치여진벡터를 생성하는, 소위 적응부호장도 좋다. 이 적응부호장은, 도 5의 잡음여진원부호장(43) 대신에 도 9 도는 도 10에 도시한 구성을 사용하는 경우에 있어서도, 피치여진원부호장(39)으로서 사용하여도 좋다. 또한, 음성신호의 파워의 벡터부호화, 스펙트럼 파형파라미터의 벡터부호화, 피치여진원부호장의 벡터부호화, 잡음여진원부호장의 벡터부호화의 임의의 조합에 대하여 동시에 이 발명을 적용할 수도 있다.

전술한 바와 같이 도 2a에 있어서 부호장(CB1,CB2)내의 각각의 대표벡터에 각각 가중계수벡터(w ₁,w ₂)를 미리 승산한 가중된 대표벡터(w ₁ z _1i,w ₂ z _2j)를 각각 격납하여 두고, 승산기(21,22)를 생략하여도 좋다. 동일하게, 도 2b에 있어서, 부호장(CB3,CB4)에 각각 가중된 대표벡터(w ₁ z _1i,w ₂ z _2j)를 격납하여 두고, 승산기(24,25)를 생략하여도 좋다. 마찬가지로 도 5의 실시예에 있어서, 이득부호장(CB1,CB2)에 미리 가중된 이득벡터를 격납하여 두고, 승산기(21,22)를 생략하여도 좋다. 또한, 도 8 및 도 9에 있어서도 마찬가지로 부호장(43a,43b) 및 (39a,39b)에 각각 가중된 벡터를 격납하여 놓고, 승산기(51a,51b) 및 (53a,53b)를 생략하여도 좋다.

또한 상술한 예에서는 2개의 부호장으로부터 각각 대표벡터를 취출하여 벡터합성하였지만 3이상의 부호장으로부터 각각 대표벡터를 취출하여 벡터합성하는 경우에도 이 발명을 적응할 수 있다. 도 5의 CELP방식의 실시예에서는 입력음성신호의 부호화에 대하여 설명하였지만, 음성신호에 한하지 않고, 일반의 음향신호의 부호화에도 적용될 수 있다.

다음에 도 5에 도시하는 CELP를 사용한 음성부호화에 있어서의 이득(g_p,g_c)의 벡터부호화에 종래기술을 적용한 경우와 이 발명을 적용한 경우의 특성에 대하여 설명한다.

(A) 적용하는 제1의 종래기술로서는, 도 5중의 2개의 이득부호장(CB1,CB2) 대신에 7비트의 각 라벨이 하나의 2차원 이득벡터를 지정하고, 2⁷=128개의 라벨을 갖는 하나의 이득부호장을 사용하는 경우이다. 이득부호장으로부터 판독된 2차원 벡터의 한쪽의 요소은 피치여진벡터에 대한 이득(g_p)으로서 사용하고, 다른쪽의 요소는 잡음여진벡터에 대한 이득(g_c)으로서 사용한다.

(B) 적용하는 제2의 종래기술로서, 도 5와 마찬가지로 2개의 이득부호장(CB1,CB2)을 사용하지만, 가중계수벡터는 사용하지 않는다. 부호장(CB1)에는 3비트의 라벨에 의하여 지정되는 2³개의 2차원벡터가 설치되고, 부호장(CB2)에는 4비트의 라벨에 의하여 지정되는 2⁴개의 2차원벡터가 설치되고, 각각에서 선택된 벡터가 가산되어 하나의 2차원 합성벡터로 되고, 그 합성벡터의 한쪽의 요소가 이득(g_p)으로서 사용되어, 다른쪽의 요소가 이득(g_c)으로서 사용된다.

(C) 도 5의 이득의 벡터부호화에 적용한 이 발명의 예에서는, 상기 (B)의 케이스에 있어서 각각 이득부호장(CB1,CB2)으로부터 판독한 이득벡터에 각각 가중계수벡터(w ₁=(1.8, 0.2),w ₂=(0.2, 1.8))를 승산한후 가산하여 합성벡터를 얻은 경우이다. 2개의 부호장(CB1,CB2)에 대하여 미리 이들 가중계수벡터(w ₁,w ₂)를 승산하여 얻은 가중된 이득부호장(CB1’,CB2’)은 도 6a와 도 6b에 도시하는 것과 같다.

도 11은 도 5에 있어서 케이스(A)와 (B)을 적용하여 음성을 부호화하고, 그의 부호화출력중의 이득라벨에 전송로 오류가 생긴 경우가 오류율에 대한 수신복호음성의 세그멘탈 S/N의 측정결과를 각각 곡선(A11,B11)으로 도시한다. 세그멘탈 S/N은, 프레임마다의 S/N을 예를들면 수분간에 걸쳐서 구하고, 이들을 평균한 것이다. 이득부호장을 하나 사용하는 경우(곡선 A11)보다 부호장을 2개 사용하는 경우(곡선 B11)가 전송로오류율에 대한 세그멘탈 S/N이 우수하다.

도 12는 도 11의 경우의 이득라벨의 전송로 오류율에 대한 복호합성음성의 일반인 24인 의한 주관평가(MOS: mean opinion scores)를 등가 Q 값으로 변환하여 각각 곡선(A12,B12)으로 도시한다. 이 도면에서, 부호장을 2개 사용하는 편이 전송로오류율에 대하여 우수하고, 도 11에 도시한 2개의 케이스의 S/N 특성의 차이가 그다지 크지 않더라도, 실제의 청감상의 차이는 크다.

도 13은 이 발명을 적용한 케이스(C)에 대하여 도 1과 마찬가지로 전송로 오류율에 대하여 구한 복호음성의 측정한 세그멘탈 S/N을 곡선(C13)에 케이스(B)의 곡선(B11)와 비교하여 도시한다. 명백히, 이 발명을 적용한 경우가 전송로 오류율에 대한 복호합성음성의 S/N은 우수하고, 도 11과 도 12가 도시하는 S/N의 차이가 등가 Q값에 크게 영향준다는 사실로부터 2개의 부호장에 가중을 부가하는 이 발명을 적용한 경우, 가중을 부가하지 않는 2개의 부호장을 사용한 경우보다 등가 Q값을 크게 개선할 수 있다는 것이 추정된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 이 발명에 의하면, L차원의 벡터를 각각 갖는 복수(M개)의 부호장을 사용하여 벡터 부호화를 수행하는 경우에 이들 부호장에 대한 L차원의 가중계수벡터(w ₁…,w _M)를, 그들 가중계수벡터의 요소(w₁₁,w₁₂,…,w_1L)를 대각요소로 갖는 가중계수행렬(W₁…,W_M)의 합이 단위행렬의 정수배로 되도록 선정함으로써, 각각의 부호장의 벡터를 L개의 가중계수벡터에 의하여 L차원 좌표의 각각에 다른 좌표축에 접근하도록(즉 다른 차원의 요소값을 압축하는)분포를 편위시킨다. 이와 같이 각각의 부호장마다 가중된 벡터의 조에 의하여 왜곡이 최소로 되도록 신호를 부호화하여, 각각의 가중된 벡터에 대응하는 M개의 부호장의 라벨을 송신한 경우, 전송로에서, 예를들면 하나의 라벨에 오류가 생겼다 하더라도, 하나의 차원의 좌표축 방향에 있어서 오류가 클 가능성이 있지만, 다른 모든 차원의 좌표축방향의 오류는 압축되어 있기 때문에 전체의 합성벡터의 절대치의 에러의 크기는 그다지 크게 되지 않는다. 따라서, 이 발명을 음성신호의 부호화에 적용한 경우, 전송로 오류에 의하여 생기는 이상을 완화하는 효과가 있다.

또, 입력신호벡터에 대하여, 각 부호장의 가중된 벡터를 미리 복수로 예비 선택하여 두고, 이들 선택된 가중된 벡터에 대하여만 부호화에 의한 왜곡을 구함으로써, 부호화처리에 있어서 계산량을 현저히 감소시키고, 또한 단시간에 부호화할 수 있다.

이 발명은 소위 CELP나 VSELP 방식의 음성부호화방법에도 적용할 수 있고, 그 경우는, 스펙트럼 파형 파라미터의 벡터부호화, 파워의 벡터부호화, 각 부호장의 벡터부호화에 각각 단독 또는 복수로 동시에 적용할 수 있다.

Claims

각각이 라벨이 붙여진 동일한 차원수L(L은 2이상의 정수)의 복수의 대표벡터로 이루어진 M개(M은 2이상의 정수)의 부호장을 사용하여 입력신호벡터를 부호화하는 방법으로서,

다음 단계:

(a) M개의 상기 부호장으로부터 하나씩 대표벡터를 선택하는 단계,

(b) M개의 상기 부호장으로부터 선택된 상기 대표벡터에, 상기 대표벡터와 동일한 차원수 L의 M개의 미리 결정된 가중계수벡터w ₁ ,w _{2, ...,} w _M 을 각각 승산하여 M개의 가중된 대표벡터를 생성하는 단계로서, 상기 M개의 가중 계수벡터w ₁ ,w _{2, ...,} w _M 는 하기와 같이 표시되고,

w ₁=(w₁₁,w₁₂, ... , w_1L)

w ₂=(w₂₁,w₂₂, ... , w_2L)

.....................

w _M=(w_M1,w_M2, ... , w_ML)

서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 갖고 있고, 또한, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 단계,

(c) 상기 M개의 가중된 대표벡터를 모두 가산하여 합성대표벡터를 생성하는 단계,

(d) 상기 입력신호벡터와 상기 합성대표벡터와의 사이의 거리를 구하는 단계,

(e) 상기 단계(a),(b),(c),(d)를 반복하여 상기 입력신호벡터와의 사이의 거리가 최소인 상기 합성대표벡터를 탐색하는 단계,

(f) 상기 최소의 거리를 부여한 상기 합성대표벡터를 만들기 위하여 사용한 각 상기 부호장의 대표벡터에 부여된 각 라벨을 부호화 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
각각이 라벨이 붙여진 동일한 차원수L(L은 2이상의 정수)의 복수의 대표벡터로 이루어지는 M개(M은 2이상의 정수)의 부호장을 사용하여 입력신호벡터를 부호화하는 방법으로서, 다음 단계:

(a) 상기 M개의 부호장의 각각 차원수 L의 대표벡터와, 상기 M개의 부호장에 대하여 미리 결정된 상기 대표벡터와 동일한 차원수 L의 M개의 가중계수벡터w ₁ ,w _{2, ...,} w _M 를 승산하여, M개의 그룹의 가중된 대표벡터를 얻고, 상기 M개의 그룹의 가중된 대표벡터를 각각 근사하는 M개의 직선을 결정하는 단계로서, 상기 M개의 가중계수벡터w ₁ ,w _{2, ...,} w _M 는 하기와 같이 표시되고,

w ₁=(w₁₁,w₁₂, ... , w_1L)

w ₂=(w₂₁,w₂₂, ... , w_2L)

....................

w _M=(w_M1,w_M2, ... , w_ML)

서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 갖고 있는 단계,

(b) M차원 좌표상에 있어서 입력신호벡터를 상기 M개의 직선에 사영하고, 사영근방에 각각 존재하는 복수의 가중된 대표벡터를 각각 예비선택하여 M개의 서브그룹을 결정하는 단계,

(c) 상기 M개의 서브그룹의 각각으로부터 가중된 대표벡터를 선택하여 가산하고, 이것에 의해 합성대표벡터를 얻는 단계,

(d) 상기 합성대표백터와 상기 입력신호벡터와의 사이의 거리를 구하는 단계,

(e) 상기 단계(c),(d)를 상기 M개의 서브그룹의 가중된 대표벡터의 모든 조합에 대하여 반복하여 각각의 경우의 거리를 구하는 단계,

(f) 최소의 거리를 부여한 조의 가중된 대표벡터에 대응하는 상기 M개의 부호장에 있어서의 라벨을 각각 결정하고, 상기 입력신호벡터에 대한 부호화 결과로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
각각이 라벨이 붙여진 동일한 차원수의 복수의 대표벡터로 이루어지는 M개 (M은 2이상의 정수임)의 부호장을 사용하여 입력신호벡터를 부호화하는 방법으로서,

다음 단계:

(a) 상기 M개의 부호장의 대표벡터에 대하여 각각 미리 결정한 상기 대표벡터와 같은 차원수의 M개의 가중계수벡터를 승산하여 얻은 가중된 대표벡터로 이루어지는 M개의 가중된 부호장을 미리 생성하는 단계로서, M개의 상기 가중계수벡터는 서로 다른 요소 위치에 각각 최대의 계수를 갖고 있고, 또한, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 단계,

(b) M개의 상기 가중된 부호장으로부터 하나씩 대표벡터를 선택하는 단계,

(c) 상기 M개의 가중된 대표벡터를 모두 가산하여 합성대표벡터를 생성하는 단계,

(d) 상기 입력신호벡터와 상기 합성대표벡터와의 사이의 거리를 구하는 단계,

(e) 상기 단계(b),(c),(d)를 반복하여 상기 입력신호벡터와의 사이의 거리가 가장 작은 상기 합성대표벡터를 탐색하는 단계,

(f) 상기 최소의 거리를 부여한 상기 합성대표벡터를 만들기 위하여 사용한 각 상기 부호장의 대표벡터에 부여된 각 라벨을 부호화출력으로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
각각이 라벨이 붙여진 동일한 차원수 L(L은 2이상의 정수)의 복수의 대표벡터로 이루어지는 M개(M은 2이상의 정수)의 부호장을 사용하여 입력신호벡터를 부호화하는 방법으로서, 다음 단계:

(a) 상기 M개의 부호장의 차원수 L의 대표벡터에 대하여, 각각 미리 결정한 상기 대표벡터와 같은 차원수 L의 M개의 가중계수벡터w ₁ ,w _{2, ...,} w _M 를 승산하여 얻은 가중된 대표벡터로 이루어지는 M개의 그룹의 가중된 대표벡터를 얻는 단계로서, 상기 M개의 가중계수벡터w ₁ ,w _{2, ...,} w _M 는 하기와 같이 표시되고,

w ₁=(w₁₁,w₁₂, ... , w_1L)

w ₂=(w₂₁,w₂₂, ... , w_2L)

....................

w _M=(w_M1,w_M2, ... , w_ML)

서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 갖고 있는 단계,

(b) M개의 상기 그룹의 가중된 대표벡터를 각각 근사하는 M개의 직선을 결정하는 단계,

(c) M차원 좌표상에 있어서 입력신호벡터를 상기 M개의 직선에 사영하고, 사영근방에 각각 존재하는 복수의 가중된 대표벡터를 각각 예비선택하여 M개의 서브그룹을 결정하는 단계,

(d) 상기 M개의 서브그룹의 각각으로부터 가중된 대표벡터를 선택하여 가산하고, 이것에 의해 합성대표벡터를 얻는 단계,

(e) 상기 합성대표백터와 상기 입력신호벡터와의 사이의 거리를 구하는 단계,

(f) 상기 단계(d),(e)를 상기 M개의 서브그룹의 가중된 대표벡터의 모든 조합에 대하여 반복하여 각각의 경우의 거리를 구하는 단계,

(g) 최소거리를 부여한 조의 가중된 대표벡터에 대응하는 상기 M개의 부호장에 있어서의 라벨을 각각 결정하고, 상기 입력신호벡터에 대한 부호화 결과로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 대표벡터에 승산되어 있는 각 가중계수벡터의 요소를 대각요소로 하는 행렬로 하였을 때, 상기 각 부호장마다의 상기 가중계수행렬의 합이 단위행렬의 정수배로 되도록 상기 가중계수가 선정되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 서브그룹을 결정하는 단계는 상기 입력신호벡터가 상기 M개의 직선상에 각각 사영된 위치로부터 가장 가까운 미리 결정한 수의 상기 가중된 대표벡터를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항 또는 제4항에 있어서, 상기 서브그룹을 결정하는 단계는 상기 입력신호벡터가 상기 M개의 직선상에 각각 사영된 위치로부터 미리 정한 거리의 범위내에 있는 상기 가중된 대표벡터를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항 또는 제4항에 있어서, 각각의 상기 대표벡터 및 각각의 상기 가중계수벡터는 M차원 벡터이고, 상기 M개의 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 최대의 계수를 가짐으로써 상기 요소위치를 강조차원으로 하고, 각 상기 부호장에 대응하는 모든 상기 가중된 대표벡터의 상기 강조차원의 요소의 최대값과 최소값 사이에 있어서, 상기 강조차원의 요소의 값에 의거하여 F개의 역치를 미리 결정하고, 이것에 의해 강조차원의 요소의 값을 F+1개(F는 1이상의 정수임)의 영역으로 분할하고, 각각의 상기 영역에 상기 가중된 대표벡터를 복수씩 귀속시키고, 상기 서브그룹을 결정하는 단계는 상기 M개의 직선에 사영된 상기 입력신호벡터의 상기 강조차원에 있어서의 값을 상기 역치와 비교함으로써 상기 위치가 상기 영역의 어느 것에 속하는가를 판정하고, 상기 판정한 영역에 귀속하는 상기 가중된 대표벡터를 상기 서브그룹으로 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
라벨이 붙여진 복수의 여진벡터를 갖는 M개(M은 2이상의 정수임)의 여진원부호장을 사용하여 입력음향신호를 벡터부호화하는 방법으로서, 다음단계:

(a) 상기 입력음향신호의 벡터의 스펙트럼형상 파라미터를 구하고, 이 스펙트럼형상 파라미터를 양자화하고, 그 양자화 파라미터를 합성필터의 필터계수로서 설정하는 단계,

(b) 상기 합성필터에 의한 합성음의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡이 최소로 되도록 상기 M개의 여진원 부호장으로부터 M개의 여진벡터를 결정하는 단계,

(c) 각각이 라벨이 붙여진 복수의 M차원의 이득벡터로 이루어진 M개의 이득부호장으로부터 하나씩 이득벡터를 선택하는 단계,

(d) M개의 상기 이득부호장으로부터 선택된 상기 이득벡터에 M개의 미리 결정한 M차원 가중계수벡터를 각각 승산하여 M개의 가중된 이득벡터를 생성하는 단계로서, M개의 상기 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 최대의 계수를 갖고 있고, 또한, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 단계,

(e) 상기 M개의 가중된 이득벡터를 모두 가산하여 합성이득벡터를 생성하고, 상기 합성이득벡터의 제1∼제M의 요소를 각각 제1∼제M이득으로 하는 단계,

(f) 상기 결정한 M개의 여진벡터에 상기 제1∼제M이득을 각각 부여하는 단계,

(g) 상기 이득이 부여된 M개의 여진벡터를 가산하고, 그 가산출력으로 상기 합성필터를 여진하여 합성음향신호를 생성하는 단계,

(h) 상기 합성필터로 부터의 상기 합성음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡을 구하는 단계,

(i) 상기 M개의 이득부호장의 각각의 이득벡터의 모든 조합에 대하여 상기 단계(c)∼(h)를 반복하여 최소의 왜곡을 부여하는 M개의 이득벡터를 결정하고, 이들에 대응하는 M개의 이득라벨을 구하는 단계,

(j) 상기 단계(i)에서 구한 상기 M개의 이득라벨 및 상기 단계(b)에서 구한 상기 여진부호장의 라벨을 상기 입력음향신호에 대한 부호화 결과의 적어도 일부로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
라벨이 붙여진 복수의 여진벡터를 갖는 M개의 여진원 부호장을 사용하여 입력음향신호를 벡터부호화하는 방법으로서, 다음 단계:

(a) 상기 입력음향벡터의 스펙트럼형상 파라미터를 구하고, 이 스펙트럼형상 파라미터를 양자화하고, 그 양자화 파라미터를 합성필터의 필터계수로서 설정하는 단계,

(b) 상기 합성필터에 의한 합성음의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡이 최소로 되도록 상기 M개의 여진원 부호장으로부터 각각 하나의 여진벡터를 결정하는 단계,

(c) 상기 결정된 M개의 여진벡터에 각각 제1∼제M 이득을 부여하여 서로 가산하여 여진신호벡터를 생성하고, 상기 합성필터에 부여하여 합성한 음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡이 최소로 되도록 최적인 상기 제1∼제M 이득을 구하는 단계,

(d) 각각이 라벨이 붙여진 복수의 M차원 이득벡터로 이루어진 M개의 이득부호장의 각각의 이득벡터와, 상기 M개의 이득부호장에 대하여 미리 결정한 M개의 M차원 가중계수벡터를 승산하여 M개의 그룹의 가중된 이득벡터를 얻고, M개의 상기 그룹의 가중된 이득벡터를 각각 근사하는 M개의 직선을 결정하는 단계로서, M개의 상기 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 최대의 계수를 각각 갖고 있는 단계,

(e) M차원 좌표상에 있어서 상기 최적인 제1∼제M 이득을 요소로 하는 벡터를 상기 M개의 직선에 사영하고, 사영근방에 각각 존재하는 복수의 가중된 이득벡터를 상기 M개의 그룹으로부터 각각 예비선택하여 M개의 서브그룹을 결정하는 단계,

(f) 상기 M개의 서브그룹의 각각으로부터 가중된 대표벡터를 하나씩 선택하여 가산하고, 이것에 의해 M차원 합성이득벡터를 얻어, 상기 합성이득벡터의 제1∼제M 이득요소를 제1∼제M 이득으로 규정하는 단계;

(g) 상기 단계(b)에서 결정된 상기 M개의 여진벡터에 상기 합성이득벡터의 제1∼제M 이득요소를 각각 승산하고, 서로 가산하여 여진신호벡터를 생성하는 단계,

(h) 상기 단계(g)에서 생성한 여진신호벡터를 상기 합성필터에 부여하여 합성한 음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡을 구하는 단계,

(i) 상기 단계(f),(g),(h)를 상기 M개의 서브그룹의 가중된 대표벡터의 모든 조합에 대하여 반복하여 각각의 경우의 왜곡을 구하고, 최소 왜곡을 부여한 조의 가중된 이득벡터에 대응하는 상기 M개의 부호장에 있어서의 이득라벨을 각각 결정하는 단계,

(j) 상기 결정한 M개의 여진벡터의 라벨과 상기 결정한 이득라벨을 상기 입력신호벡터에 대한 부호화 결과의 적어도 일부로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
라벨이 붙여진 복수의 여진벡터를 갖는 M개의 여진원 부호장을 사용하여 입력음향신호를 벡터부호화하는 방법으로서, 다음 단계:

(a) 상기 입력음향신호벡터의 스펙트럼형상 파라미터를 구하고 이 스펙트럼형상 파라미터를 양자화하고, 그 양자화 파라미터를 합성필터의 필터계수로서 설정하는 단계,

(b) 상기 합성필터에 의한 합성음의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡이 최소로 되도록 상기 M개의 여진원 부호장으로부터 각각 하나의 여진벡터를 결정하는 단계,

(c) M개의 이득부호장의 M차원 이득벡터에 대하여, 각각 미리 결정한 M개의 M차원 가중계수벡터를 승산하여 얻은 M개의 그룹의 라벨이 붙여진 가중된 이득벡터로 이루어진 M개의 가중된 부호장을 미리 생성하는 단계로서, M은 2이상의 정수이고, M개의 상기 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 갖고 있고, 또한, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 단계;

(d) M개의 상기 가중된 부호장으로부터 하나씩 대표벡터를 선택하는 단계,

(e) 선택된 상기 M개의 가중된 이득벡터를 모두 가산하여 합성이득벡터를 생성하고, 상기 합성이득벡터의 제1∼제M 요소를 각각 제1∼제M 이득으로 하는 단계,

(f) 상기 결정한 M개의 여진벡터에 상기 제1∼제M 이득을 각각 부여하는 단계,

(g) 상기 제1∼제M 이득이 부여된 M개의 여진벡터를 가산하고, 그 가산출력으로 상기 합성필터를 여진하여 합성음향신호를 생성하는 단계,

(h) 상기 합성필터로부터의 상기 합성음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡을 구하는 단계,

(i) M개의 가중된 부호장의 각각의 가중된 이득벡터의 모든 조합에 대하여 상기 단계(d)∼(h)를 반복하여 최소의 왜곡을 부여하는 M개의 가중된 이득벡터를 결정하고, 이들에 대응하는 M개의 라벨을 구하는 단계,

(j) 상기 단계(i)에서 구한 M개의 상기 가중된 이득부호장의 M개의 라벨과 상기 단계(b)에서 구한 상기 M개의 여진원 부호장의 라벨을 상기 입력음향신호의 부호화 결과의 적어도 일부로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
라벨이 붙여진 복수의 여진벡터를 갖는 M개의 여진원 부호장을 사용하여 입력음향신호를 벡터부호화하는 방법으로서, 다음 단계:

(a) 상기 입력음향신호벡터의 스펙트럼형상 파라미터를 구하고, 이 스펙트럼형상 파라미터를 양자화하고, 그 양자화 파라미터를 합성필터의 필터계수로서 설정하는 단계,

(b) 상기 합성필터에 의한 합성음의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡이 최소로 되도록 상기 M개의 여진원 부호장으로부터 각각 하나의 여진벡터를 결정하는 단계,

(c) 상기 결정된 M개의 여진벡터에 각각 제1∼제M 이득을 부여하여 서로 가산하여 여진신호벡터를 생성하고, 상기 합성필터에 부여하여 합성한 음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡이 최소로 되도록 최적인 상기 제1∼제M 이득을 구하는 단계;

(d) M개의 이득부호장의 M차원 이득벡터에 대하여, 각각 미리 결정한 M개의 M차원 가중계수벡터를 승산하여 얻은 M개의 그룹의 라벨이 붙여진 가중된 이득벡터로 이루어진 M의 가중된 부호장을 미리 생성하고, M개의 상기 그룹의 가중된 이득벡터를 각각 근사하는 M개의 직선을 결정하는 단계로서, M개(M은 2이상의 정수임)의 상기 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 갖고 있는 단계,

(e) M차원 좌표상에 있어서 상기 최적인 제1∼제M 이득을 요소로 하는 벡터를 상기 M개의 직선에 사영하고, 사영근방에 각각 존재하는 복수의 가중된 이득벡터를 상기 M개의 그룹으로부터 각각 예비선택하여 M개의 서브그룹을 결정하는 단계,

(f) 상기 M개의 서브그룹의 각각으로부터 가중된 이득벡터를 하나씩 선택하여 가산하고, 이것에 의해 M차원 합성이득벡터를 얻어 상기 합성이득벡터의 제1∼제M 이득요소를 제1∼제M 이득으로 규정하는 단계,

(g) 상기 단계(b)에서 결정된 상기 M개의 여진벡터에 상기 합성이득벡터의 제1∼제M 이득요소를 각각 승산하고, 서로 가산하여 여진신호벡터를 생성하는 단계,

(h) 상기 단계(g)에서 생성한 여진신호벡터를 상기 합성필터에 부여하여 합성한 음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡을 구하는 단계,

(i) 상기 단계(f),(g),(h)을 상기 M개의 서브그룹의 가중된 대표벡터의 모든 조합에 대하여 반복하여 각각의 경우의 왜곡을 구하고, 최소 왜곡을 부여한 조의 가중된 이득벡터에 대응하는 상기 M개의 부호장에 있어서의 이득라벨을 각각 결정하는 단계,

(j) 상기 결정한 M개의 여진벡터의 라벨과 상기 결정한 이득라벨을 상기 입력신호벡터에 대한 부호화결과의 적어도 일부로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 9 항, 제 10 항, 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 이득벡터에 승산되어 있는 각 가중계수벡터의 요소를 대각요소로 하는 행렬로 하였을 때, 상기 각 부호장마다의 상기 가중계수행렬의 합이 단위행렬의 정수배로 되도록 상기 가중계수가 선정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 서브그룹을 결정하는 단계는 상기 제1∼제M 이득을 요소로 하는 벡터가 상기 M개의 직선상에 각각 사영된 위치로부터 가장 가까운 미리 결정한 수의 상기 가중된 이득벡터를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 서브그룹을 결정하는 단계는 상기 제1∼제M 이득을 요소로 하는 벡터가 상기 M개의 직선상에 각각 사영된 위치로부터 미리 정한 거리의 범위내에 있는 상기 가중된 이득벡터를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 10 항 또는 제 12 항에 있어서, 각 상기 가중계수벡터가 최대의 계수를 갖는 상기 요소위치를 강조차원으로 규정하면, 각 상기 이득부호장에 대응하는 모든 상기 가중된 이득벡터의 상기 강조차원의 요소의 최대값과 최소값 사이에 있어서, 상기 강조차원의 요소값에 의거하여 F개(F는 1이상의 정수임)의 역치를 미리 결정하고, 이것에 의해 강조차원의 요소의 값을 F+1개의 영역으로 분할하고, 각각의 상기 영역에 상기 가중된 이득벡터를 복수씩 귀속시키고, 상기 서브그룹을 결정하는 단계는 상기 M개의 직선에 사영된 상기 최적인 제1∼제M 이득을 요소로 하는 벡터의 상기 강조차원의 위치를 상기 역치와 비교함으로써 상기 위치가 상기 영역의 어느것에 속하는가를 판정하고, 상기 판정한 영역에 귀속하는 상기 가중된 이득벡터를 상기 서브그룹으로 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
복수의 부호장을 사용하여 입력신호벡터를 벡터부호화하는 부호화기에 있어서,

각각이 라벨이 붙여진 복수의 대표벡터를 갖는 M개의 부호장,

상기 M개의 부호장으로부터 각각 선택된 대표벡터에 미리 결정한 M개의 가중계수벡터를 각각 승산하여 가중된 대표벡터를 생성하는 승산수단으로서, 상기 M개(M은 2이상의 정수임)의 가중계수벡터는 서로 다르고, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 승산수단,

상기 M개의 가중된 벡터를 가산하여 합성대표벡터를 생성하는 벡터합성부,

상기 벡터합성부로부터의 상기 합성대표벡터와 입력신호벡터와의 거리를 산출하는 거리산출부, 및

상기 M개의 가중된 부호장으로부터의 가중된 대표벡터의 선택을 바꾸어 상기 벡터합성부 및 상기 거리 산출부의 동작을 실행시켜, 상기 거리가 최소로 되는 상기 M개의 부호장의 가중된 대표벡터의 조를 결정하고, 각각의 대응하는 라벨을 상기 입력신호벡터에 대한 부호화 결과로서 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
복수의 부호장을 사용하여 입력신호벡터를 벡터 부호화하는 부호화기에 있어서,

M개의 그룹의 대표벡터에 각각 가중계수벡터를 승산하여 생성한 M개의 그룹의 가중된 대표벡터를 갖는 M개의 가중된 대표부호장으로서, 상기 M개(M은 2이상의 정수임)의 가중계수벡터는 서로 다르고, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 대표부호장,

상기 M개의 가중된 부호장으로부터 각각 선택된 M개의 가중된 벡터를 가산하여 합성대표벡터를 생성하는 벡터합성부,

상기 벡터합성부로부터의 상기 합성대표벡터와 입력신호벡터와의 거리를 산출하는 거리 산출부, 및

상기 M개의 가중된 부호장으로부터의 가중된 대표벡터의 선택을 바꾸어 상기 벡터합성부 및 상기 거리산출부의 동작을 실행시켜, 상기 거리가 최소로 되는 상기 M개의 가중된 부호장의 가중된 대표벡터의 조를 결정하고, 각각의 대응하는 라벨을 상기 입력신호벡터에 대한 부호화 결과로서 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 M개의 가중계수벡터는, 이들의 요소를 대각요소로 하는 M개의 대각행렬의 합이 단위행렬의 정수배로 되도록 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 부호화기.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 M개의 그룹의 가중된 대표벡터와 각각 가장 가까운 M개의 직선을 결정하고, 상기 입력신호벡터를 상기 M개의 직선상에 사영한 점의 근방의 복수의 가중된 대표벡터를 각각 서브그룹으로서 상기 M개의 가중된 대표부호장으로부터 예비선택하고, 상기 M개의 서브그룹으로부터 각각 선택한 M개의 가중된 대표벡터의 모든 조에 대하여 상기 거리 산출부에 의하여 거리를 산출시켜 상기 최소의 거리를 부여하는 조의 가중된 대표벡터를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
복수의 여진벡터를 갖는 M개(M은 2이상의 정수임)의 여진원 부호장,

상기 M개의 여진원 부호장으로부터의 상기 M개의 여진벡터에 각각 제1∼제M 이득을 부여하는 제1∼제M 이득부여부,

상기 제1∼제M 이득부여부로부터의 상기 이득이 부여된 M개의 여진벡터를 가산하여 여진신호벡터를 생성하는 가산부,

입력음향신호를 분석하여 스펙트럼 형상을 나타내는 파라미터를 얻어, 상기 파라미터를 양자화하여 필터계수를 생성하는 필터계수 생성수단,

상기 필터계수가 설정되고, 상기 여진신호벡터에 의하여 여진되어 음향신호를 합성하는 합성필터,

상기 입력음향신호와 상기 합성된 음향신호의 차를 구하고, 그 차로부터 상기 합성된 음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡을 산출하는 왜곡산출수단,

각각이 라벨이 붙여진 복수의 M차원 이득벡터를 갖는 M개의 이득부호장,

상기 M개의 이득부호장으로부터 각각 선택된 이득벡터에 미리 정한 M개의 M차원 가중계수벡터를 각각 승산하여 가중된 이득벡터를 생성하는 승산수단으로서, 상기 M개의 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 갖고 있고, 또한, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 승산수단,

상기 M개의 가중된 이득벡터를 가산하여 M차원의 합성이득벡터를 생성하고, 상기 합성이득벡터의 제1∼제M 요소를 각각 제1∼제M 이득으로 하여 상기 제1∼제M 이득부여부에 설정하는 벡터합성부, 및

상기 M개의 여진원 부호장으로부터의 상기 M개의 여진벡터의 선택을 제어하여, 상기 합성음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡을 최소로 하는 상기 M개의 여진벡터의 조를 결정하고, 그 상태에서 상기 M개의 이득부호장으로부터 각각 선택하는 이득벡터의 조마다에, 상기 합성필터에 의하여 합성되는 음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 상기 왜곡을 산출수단에 의하여 얻고, 최소의 왜곡을 부여한 조의 M개의 이득벡터를 결정하고, 상기 결정된 M개의 이득벡터에 대응하는 상기 M개의 이득부호장의 라벨과 상기 결정된 M개의 여진벡터에 대응하는 라벨을 상기 입력음향신호에 대한 부호화 결과의 적어도 일부로서 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
복수의 여진벡터를 갖는 M개(M은 2이상의 정수임)의 여진원 부호장,

상기 M개의 여진원 부호장으로부터의 상기 M개의 여진벡터에 각각 제1∼제M 이득을 부여하는 제1∼제M 이득부여부,

상기 제1∼제M 이득부여부로부터의 상기 이득이 부여된 M개의 여진백터를 가산하여 여진신호벡터를 생성하는 가산부,

입력음향신호를 분석하여 스펙트럼 형상을 나타내는 파라미터를 얻고, 상기 파라미터를 양자화하여 필터계수를 생성하는 필터계수 생성수단,

상기 필터계수가 설정되고, 상기 여진신호벡터에 의하여 여진되어 음향신호를 합성하는 합성필터,

상기 입력음향신호와 상기 합성된 음향신호의 차를 구하고, 그 차로부터 상기 합성된 음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡을 산출하는 왜곡산출수단,

M개의 그룹의 M차원의 이득벡터에 각각 M차원의 가중계수벡터를 승산하여 생성한 M개의 그룹의 가중된 이득벡터를 갖는 M개의 가중된 이득부호장으로서, 상기 M개의 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 갖고 있고, 또한, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 이득부호장;

상기 M개의 가중된 부호장으로부터 각각 선택된 M개의 가중된 벡터를 가산하여 합성대표벡터를 생성하고, 상기 합성이득벡터의 제1∼제M 요소를 각각 제1∼제M이득으로서 상기 제1∼제M 이득부여부에 설정하는 벡터합성부; 및

상기 M개의 여진원 부호장으로부터의 상기 M개의 여진벡터의 선택을 제어하여,상기 합성음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 왜곡을 최소로 하는 상기 M개의 여진벡터의 조를 결정하고, 그 상태에서 상기 M개의 가중된 이득 부호장으로부터 각각 선택하는 가중된 이득벡터의 조마다에 상기 합성필터에 의하여 합성되는 음향신호의 상기 입력음향신호에 대한 상기 왜곡을 산출수단에 의하여 얻고, 최소의 왜곡을 부여한 조의 M개의 가중된 이득벡터를 결정하고, 상기 결정된 M개의 가중된 이득벡터에 대응하는 상기 M개의 가중된 이득 부호장의 라벨과 상기 결정된 M개의 여진벡터에 대응하는 라벨을 상기 음향신호에 대한 부호화 결과의 적어도 일부로서 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
제 21 항 또는 제22 항에 있어서, 상기 M개의 가중계수벡터는 이들 요소를 대각요소로 하는 M개의 대각행렬의 합이 단위행렬의 정수배로 되도록 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 부호화기.
제 21 항 또는 제 22 항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 M개의 그룹의 가중된 이득벡터와 각각 가장 가까운 M개의 직선을 결정하고, 상기 M개의 여진벡터가 결정되어 있는 상태에서, 상기 제1∼제M 이득을 제어하여 왜곡이 최소로 되는 최적인 제1∼제M 이득을 결정하고, 상기 최적인 제1∼제M 이득을 벡터로서 상기 M개의 직선 상에 사영한 점의 근방의 복수의 가중된 이득벡터를 각각 서브그룹으로서 상기 M개의 그룹의 가중된 이득벡터로부터 예비선택하고, 상기 M개의 서브그룹으로부터 각각 선택한 M개의 가중된 이득벡터의 모든 조에 대하여 상기 왜곡산출수단에 의하여 왜곡을 산출시켜 상기 최소의 왜곡을 부여하는 조의 가중된 이득벡터를 결정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
입력된 부호를 복수의 부호장을 참조하여 복호하는 복호화기로서,

각각이 라벨이 붙여진 복수의 대표벡터를 갖는 M개(M은 2이상의 정수임)의 부호장,

입력부호중의 각 라벨에 따른 대표벡터를 대응하는 부호장으로부터 각각 취출하고, 그것에 상기 M개의 부호장에 대하여 미리 결정한 M개의 가중계수벡터를 승산하여 M개의 가중된 대표벡터를 생성하는 승산수단, 및

상기 M개의 가중된 대표벡터를 합성하여 재생벡터를 출력하는 벡터합성부를 포함하고,

상기 M개의 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 가지고 있고 또한, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 것을 특징으로 하는 복호화기.
입력된 부호를 복수의 부호장을 참조하여 복호하는 복호화기로서,

각각이 라벨이 붙여진 복수의 가중된 대표벡터를 갖는 M개(M은 2이상의 정수임)의 가중된 부호장, 및

입력부호중의 각각 M개의 라벨에 대응하는 가중된 대표벡터를 상기 M개의 가중된 부호장으로부터 각각 취출하여 합성하고, 재생벡터를 얻는 벡터합성부를 포함하고,

상기 M개의 가중계수벡터는 서로 다른 요소위치에 각각 최대의 계수를 가지고 있고 또한, 각 상기 가중계수벡터의 적어도 하나의 요소는 그 가중계수벡터의 다른 적어도 하나의 요소와 다른 것을 특징으로 하는 복호화기.
제 25 항 또는 제 26 항에 있어서, 상기 M개의 가중계수벡터의 각각의 요소를 대각요소로 하는 M개의 대각행렬의 합이 단위행렬의 정수배로 되도록 상기 M개의 가중계수벡터가 선정되어 있는 것을 특징으로 하는 복호화기.

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