JPH04312000A - ベクトル量子化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ａ／Ｄ変換された音声
信号等のディジタル信号を量子化するベクトル量子化方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のベクトル量子化方法は図４
に示すように、符号器側に入力ベクトル計算手段１０１
、代表ベクトル選択手段１０２、送信手段１０３、およ
びＮ個のコードベクトルから成るコードブック１０７を
設け、復号器側には受信手段１０４、代表ベクトル読み
出し手段１０５、音声合成手段１０６、および符号器側
と同じコードブック１０８を備えている。ここで用いら
れているコードブックはすべての音声の状態に適応でき
るようなコードベクトルから構成されている。

【０００３】以下に従来のベクトル量子化方法を図４の
ブロック図を用いて説明する。まず符号器側ではＡ／Ｄ
変換された音声をある一定時間（以下フレームという）
ごとに入力すると、入力ベクトル計算手段１０１でベク
トル量子化する入力信号の入力ベクトルＸ＝（Ｘ１，Ｘ
２，　　〜　　，Ｘｎ）を計算する。そして代表ベクト
ル選択手段１０２では、入力ベクトルＸに対してコード
ブック１０７のコードベクトルＹ１，Ｙ２，‥‥，Ｙｎ
の中から（数１）で与えられる歪ｄｉが一番小さいコー
ドベクトルＹｉ＝（ｙ１，ｙ２，‥‥，ｙｎ）を求め、
そのコードベクトルのインデックスｉを送信手段１０３
で送信する。

【０００４】

【数１】

【０００５】復号器側においては、受信手段１０４で受
信した代表ベクトルのインデックス情報に基づいて代表
ベクトル読み出し手段１０５で該当代表ベクトルのイン
デックス情報に相当する代表ベクトルを、符号器側と同
じコードベクトルで構成されているコードブック１０８
の中から読み出し、読み出したコードベクトルを用いて
音声合成手段１０６で音声信号を合成（復号）して出力
する。

【０００６】このように上記従来のベクトル量子化方法
では、入力ベクトルに対してコードブックすべてのコー
ドベクトルについて代表ベクトルを検索し選択していた
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来のベクトル量子化方法では、ベクトル量子化に用いる
コードブックは、すべての音声の状態に適用できるよう
なコードベクトルで構成されているため、いろいろな状
態のコードベクトルをコードブックに格納しておかねば
ならないので、量子化精度を向上させるためには、コー
ドベクトルの数を多くする必要がある。しかしながら、
コードベクトルの数を多くすると量子化値を表すために
必要なビット数（量子化ビット数）も多くなり、また、
すべての代表ベクトルとの歪を計算するために演算量も
多くなるという問題がある。

【０００８】本発明は上記従来の問題を解決するもので
、限られた量子化ビット数，演算量で量子化精度を向上
させることができるベクトル量子化方法を提供すること
を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためには、音声の状態（例えば、母音，有声子音，
無声子音，無音等）ごとにグループ化された複数のコー
ドブックを備え、過去のフレームの音声の状態から現在
のフレームの音声の状態を予測し、グループ化された複
数のコードブックから該当するコードブックを選択し、
選択したコードブックを用いて量子化を行う構成を有す
る。

【００１０】また、ベクトル量子化する入力音声信号の
ベクトル量を計算する入力ベクトル計算手段、音声の状
態に対応してグループ化した複数の第１のコードブック
手段、後記第１のコードブック選択手段で選択された第
１のコードブック手段のコードベクトルから代表ベクト
ルを選択する代表ベクトル選択手段、選択された代表ベ
クトルから音声を復号する音声局部復号手段、復号され
た音声を参照しての第１のコードブックから次のフレー
ムで用いるコードブックを予測し選択する第１のコード
ブック選択手段を含む符号化手段と、音声の状態に対応
してグループ化した複数の第２のコードブック手段、受
信データに該当する代表ベクトルを後記第２のコードブ
ック選択手段で選択したコードブックの中から読み出す
代表ベクトル読み出し手段、前記読み出された代表ベク
トルを用いて音声を復号する音声復号手段、復号された
音声を参照して第２のコードブックから次のフレームで
用いるコードブックを予測し選択する第２のコードブッ
ク選択手段を含む復号化手段を備えている。

【００１１】

【作用】本発明は上記した構成により、過去のフレーム
音声の状態から現在のフレームの音声に対し、どのグル
ープのコードブックを使用するかを選択し、そのコード
ブックを用いて量子化するように配してあるから、限ら
れた量子化ビットおよび演算量で量子化精度を向上させ
ることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１３】図１は本発明の一実施例のベクトル量子化
方法を示す機能ブロック図である。本実施例は図に示す
ように、符号器側と復号器側に音声の状態によりグルー
プ化した複数のコードブック１０と１１を備え、符号器
側に、入力ベクトル計算手段１、代表ベクトル選択手段
２、選択された代表ベクトルで復号器側と同じ音声を合
成する局部復号手段３、局部復号した音声で次の状態を
予測し次のフレームの音声をどのグループのコードブッ
クを用いて量子化するかを判断するコードブック選択手
段４、コードベクトルのインデックスを復号器側へ送信
する送信手段５を備え、復号器側に、送信されたインデ
ックスを受信する受信手段６、受信したインデックスに
該当する代表ベクトルをコードブック選択手段９で選択
されたコードブック１１から読み出す代表ベクトル読み
出し手段７、読み出した代表ベクトルを用いて音声を合
成（復号）する音声合成（復号）手段８、復号した音声
から符号器側と同じ方法で次の状態を予測し次のフレー
ムの音声をどのグループのコードブックを用いて量子化
するかを判断するコードブック選択手段９を備えている
。

【００１４】図２は本発明のベクトル量子化方法一実施
例のハードウェアの構成を示すブロック図である。２１
は音声信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、
２２は入力音声信号をベクトル量子化に適する入力ベク
トルに変換し、後述する図３に示すような動作を行う中
央処理装置（ＣＰＵ）、２３はＣＰＵ２２の実行プログ
ラムや、音声の状態によりグループ化されたコードブッ
クが格納されたリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、２４は
ベクトル量子化で用いるデータが格納されるランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）である。

【００１５】次に上記ベクトル量子化方法一実施例の動
作を図３の図２のＣＰＵの動作を説明するフローチャー
トと図１の機能ブロック図を参照しながら説明する。ま
ず音声が入力されると（ステップ１）、入力ベクトル計
算手段１でベクトル量子化する入力信号の入力ベクトル
Ｘ＝（Ｘ１，Ｘ２，　　〜，Ｘｎ）を計算する（ステッ
プ２）。そして代表ベクトル選択手段２では、コードブ
ック選択手段４で選択されたコードブックｍのコードベ
クトルＹ１，Ｙ２，‥‥，Ｙｎの中から（数２）で与え
られる歪ｄｍｉが一番小さいコードベクトルＹｍｉ＝（
ｙ１，ｙ２，‥‥，ｙｎ）ただし、（ｍ＝１，２，‥‥
，Ｍ）を選択し、それを代表ベクトルとする。（ステッ
プ３）。

【００１６】

【数２】

【００１７】音声の局部復号手段３では、選択された代
表ベクトルＹｍｉを用いて音声を復号器側と同じように
復号し（ステップ４）、コードブック選択手段４で復号
した音声を用いて、例えば、次に示すような方法で、次
のフレームで用いるコードブックをＭ個のコードブック
の中から選択する（ステップ５）。

【００１８】１．復号化した音声が無音の場合は、次の
フレームの音声は無音である可能性が大きいので無音の
コードブックを選択する。無音のコードブックには無音
のコードベクトルはもちろん、次のフレームの音声が音
声の立ち上がりの状態である可能性もあるので、音声の
立ち上がりのコードベクトルも含んでいる。

【００１９】２．復号化した音声が子音の場合は、次の
フレームの音声は母音である可能性が大きいので母音の
コードブックを選択する。母音のコードブックには母音
のコードベクトルはもちろん、次のフレームの音声が子
音である可能性もあるので、子音のコードベクトルも含
んでいる。

【００２０】３．また子音がある一定以上続いた場合、
次のフレームの音声は無音である可能性が大きいので無
音のコードブックを選択する。

【００２１】４．復号化した音声が母音の場合は、次の
フレームの音声は母音である可能性が大きいので母音の
コードブックを選択する。母音のコードブックには母音
のコードベクトルはもちろん、次のフレームの音声が子
音の可能性もあるので、子音のコードベクトルも含んで
いる。

【００２２】このような方法で、前の音声の状態から、
次の音声の状態を予測することによって、次の量子化に
用いるコードブックｍを選択していく。

【００２３】ところで選択された代表ベクトルＹｍｉの
インデックスは、送信手段５で復号器側へ送る（ステッ
プ６）。

【００２４】復号器側では、受信手段６で代表ベクトル
のインデックスを受信し（ステップ１１）、代表ベクト
ル読み出し手段７で受信したインデックス・データに該
当する代表ベクトルを、コードブック選択手段９で選択
したコードブックｍの中から読み出し（ステップ１２）
、読み出された代表ベクトルを用いて音声合成（復号）
手段８で音声を復号し出力する（ステップ１３）。 さらにコードブック選択手段９では、符号器側と同じ方
法で次のフレームで用いるコードブックをＭ個のグルー
プの中から選択する（ステップ１４）。

【００２５】以上のように本発明の実施例のベクトル量
子化方法によれば、音声の性質によりグループ化された
複数のコードブックを設けることによって、入力された
音声の性質によってどのコードブックを用いてベクトル
量子化するかを選択できるように配してあるので、限ら
れた量子化ビット数，演算量で量子化精度を向上させる
ことができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、上記実施例の説明から
明らかなように、Ａ／Ｄ変換された音声信号等のディジ
タル信号を量子化するベクトル量子化方法において、音
声の状態によりグループ化された複数のコードブックを
設け、過去のフレーム音声の状態から、現在のフレーム
の音声の状態を予測し、どのグループのコードブックを
使用するかを判定し、そのコードブックを用いて量子化
を行うようにすることによって、限られた量子化ビット
数および、演算量でも量子化精度を向上させることがで
きるベクトル量子化方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のベクトル量子化方法を示す
機能ブロック図

【図２】同方法のハードウェアの構成を示すブロック図

【図３】（Ａ）は同方法の符号器処理を表すフローチャ
ート（Ｂ）は同方法の復号器処理を表すフローチャート

【図４】従来のベクトル量子化方法を示す機能ブロック
図

【符号の説明】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　音声の状態ごとにグループ化された複
   数のコードブックを備え、過去のフレームの音声の状態
   から現在のフレームの音声の状態を予測し、前記グルー
   プ化された複数のコードブックから該当するコードブッ
   クを選択し、前記選択したコードブックを用いて量子化
   を行うベクトル量子化方法。
2. 【請求項２】　　ベクトル量子化する入力音声信号のベ
   クトル量を計算する入力ベクトル計算手段、音声の状態
   に対応してグループ化した複数の第１のコードブック手
   段、後記第１のコードブック選択手段で選択された前記
   第１のコードブック手段のコードベクトルから代表ベク
   トルを選択する代表ベクトル選択手段、前記選択された
   代表ベクトルから音声を復号する音声局部復号手段、前
   記復号された音声を参照して前記複数の第１のコードブ
   ックから次のフレームで用いるコードブックを予測し選
   択する第１のコードブック選択手段を含む符号化手段と
   、音声の状態に対応してグループ化した複数の第２のコ
   ードブック手段、受信データに該当する代表ベクトルを
   後記第２のコードブック選択手段で選択したコードブッ
   クの中から読み出す代表ベクトル読み出し手段、前記読
   み出された代表ベクトルを用いて音声を復号する音声復
   号手段、前記復号された音声を参照して前記第２のコー
   ドブックから次のフレームで用いるコードブックを予測
   し選択する第２のコードブック選択手段を含む復号化手
   段を備えたベクトル量子化方法。