專利名稱：矢量量化裝置、矢量反量化裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及進(jìn)行LSP (Line Spectral Pairs，線譜對)參數(shù)的矢量量化的矢量量化 裝置、矢量反量化裝置及其方法，特別涉及在以因特網(wǎng)通信為代表的分組通信系統(tǒng)或移動 通信系統(tǒng)等領(lǐng)域內(nèi)，進(jìn)行語音信號的傳輸?shù)恼Z音編碼/解碼裝置所使用的、進(jìn)行LSP參數(shù)的 矢量量化的矢量量化裝置、矢量反量化裝置及其方法。
背景技術(shù)：
在數(shù)字無線通信、以因特網(wǎng)通信為代表的分組通信或語音存儲等領(lǐng)域中，為了實(shí) 現(xiàn)電波等的傳輸路徑容量或存儲媒體的有效利用，語音信號的編碼和解碼技術(shù)必不可少。 其中，特別是CELP (Code Excited Linear Prediction，碼激勵線性預(yù)測)方式的語音編碼 /解碼技術(shù)正在成為主流技術(shù)。CELP方式的語音編碼裝置基于預(yù)先存儲的語音模型，對輸入語音進(jìn)行編碼。具 體而言，CELP方式的語音編碼裝置將數(shù)字化后的語音信號劃分為10至20ms左右的一定 時(shí)間間隔的幀，對各個(gè)幀內(nèi)的語音信號進(jìn)行線性預(yù)測分析來求線性預(yù)測系數(shù)(LPC =Linear Prediction Coefficient)和線性預(yù)測殘差矢量，并分別單獨(dú)地對線性預(yù)測系數(shù)和線性 預(yù)測殘差矢量進(jìn)行編碼。作為線性預(yù)測系數(shù)的編碼方法，通常將線性預(yù)測系數(shù)變換為 LSP (Line Spectral Pairs)參數(shù)，對LSP參數(shù)進(jìn)行編碼。另外，作為LSP參數(shù)的編碼方法， 對LSP參數(shù)進(jìn)行矢量量化的情況較多。所謂矢量量化，是指從具有多個(gè)代表性矢量(代碼矢 量)的碼本(codebook)中選擇最接近量化對象的矢量的代碼矢量，輸出被附加在選擇出的 代碼矢量上的索引(代碼)作為量化結(jié)果的方法。在矢量量化中，根據(jù)可使用的信息量決 定碼本的大小。例如，在以8比特的信息量進(jìn)行矢量量化時(shí)，碼本能夠構(gòu)成為使用256 (= 28)種代碼矢量。另外，為了減少矢量量化中的信息量和計(jì)算量，使用了多級矢量量化(MSVQ Multi-Stage Vector Quantization)或分裂矢量量化(SVQ :Split VectorQuantization) 等各種技術(shù)(參照非專利文獻(xiàn)1)。所謂多級矢量量化，是指對矢量進(jìn)行一次矢量量化之后， 進(jìn)一步對量化誤差進(jìn)行矢量量化的方法，所謂分裂矢量量化，是指分別對將矢量分割為多 個(gè)所得的分割矢量進(jìn)行量化的方法。另外，存在以下的技術(shù)，即根據(jù)具有與作為量化對象的LSP相關(guān)的語音性特征(例 如，語音的有聲性、無聲性、模式等信息)，適當(dāng)?shù)厍袚Q在矢量量化中使用的碼本，從而進(jìn)行 適合于LSP的特征的矢量量化，進(jìn)一步提高LSP編碼性能。例如，在可擴(kuò)展編碼中，利用寬 帶LSP (根據(jù)寬帶信號求得的LSP)與窄帶LSP (根據(jù)窄帶信號求得的LSP)之間的相互關(guān)系， 并根據(jù)特征對窄帶LSP進(jìn)行分類，根據(jù)窄帶LSP的特征的種類(以下簡稱為“窄帶LSP的種 類”)切換多級矢量量化的第一級碼本，對寬帶LSP進(jìn)行矢量量化。非專利文獻(xiàn)Allen Gersho,Robert Μ. Gray著、古井、外3名訳、「 夕卜 >量子化 i情報(bào)壓縮」、二 口少社、1998年11月10日、p. 506,524-53
發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明需要解決的問題在上述的多級矢量量化中，由于使用與窄帶LPS種類對應(yīng)的碼本進(jìn)行第一級矢量 量化，所以第一級矢量量化的量化誤差的分布因窄帶LSP的種類而不同。但是，由于在第二 級以后的矢量量化中無論窄帶LSP的種類如何都使用共同的一個(gè)碼本，所以存在第二級以 后的矢量量化精度不充分的問題。圖1是用于說明上述的多級矢量量化中的問題點(diǎn)的圖。在圖1中，黑圓點(diǎn)表示二 維的矢量，虛線的圓示意地表示矢量集合的分布的大小，圓的中心表示矢量集合的平均。另
外，在圖1中，CBal、CBa2.....CBan與各種窄帶LSP對應(yīng)，并表示用于第一級矢量量化的多
個(gè)碼本的各個(gè)碼本。CBb表示用于第二級矢量量化的碼本。如圖1所示，作為使用各個(gè)碼本CBal、CBa2、…、CBan進(jìn)行第一級矢量量化的結(jié) 果，量化誤差矢量的平均(表示分布的虛線圓的中心)分別不同。若對這樣的平均不同的 量化誤差矢量使用共同的第二代碼矢量進(jìn)行第二級矢量量化，則第二級的量化精度劣化。本發(fā)明的目的在于，提供能夠在根據(jù)具有與量化對象矢量相關(guān)的特征的種類來切 換第一級的碼本的多級矢量量化中，能夠提高第二級以后的矢量量化的量化精度的矢量量 化裝置、矢量反量化裝置及其方法。解決問題的方案本發(fā)明的矢量量化裝置采用的結(jié)構(gòu)包括第一選擇單元，從多個(gè)分類用代碼矢量 中，選擇表示具有與量化對象矢量相關(guān)的特征的種類的分類用代碼矢量；第二選擇單元，從 多個(gè)第一碼本中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一碼本；第一量化單元，使 用構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量，對量化對象矢量進(jìn)行量化，獲得第一 代碼；第三選擇單元，從多個(gè)加法因子矢量中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的 加法因子矢量；以及第二量化單元，使用多個(gè)第二代碼矢量和所述選擇出的加法因子矢量， 對與所述第一代碼表示的所述第一代碼矢量和所述量化對象矢量之間的殘差矢量有關(guān)的 矢量進(jìn)行量化而獲得第二代碼。另外，本發(fā)明的矢量量化裝置采用的結(jié)構(gòu)包括第一選擇單元，從多個(gè)分類用代碼 矢量中選擇表示具有與量化對象矢量相關(guān)的特征的種類的分類用代碼矢量；第二選擇單 元，從多個(gè)第一碼本中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一碼本；第一量化單 元，使用構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量，對量化對象矢量進(jìn)行量化而獲 得第一代碼；第二量化單元，使用多個(gè)第二代碼矢量和第一加法因子矢量，對所述第一代碼 所表示的所述第一代碼矢量和所述量化對象矢量之間的第一殘差矢量進(jìn)行量化而獲得第 二代碼；第三量化單元，使用多個(gè)第三代碼矢量和第二加法因子矢量，對所述第一殘差矢量 和所述第二代碼矢量之間的第二殘差矢量進(jìn)行量化而獲得第三代碼；以及第三選擇單元， 從多個(gè)加法因子矢量中，分別選擇所述第一加法因子矢量和所述第二加法因子矢量。本發(fā)明的矢量反量化裝置采用的結(jié)構(gòu)包括接收單元，接收在矢量量化裝置中對 量化對象矢量進(jìn)行量化而獲得的第一代碼以及對所述量化的量化誤差進(jìn)一步進(jìn)行量化而 獲得的第二代碼；第一選擇單元，從多個(gè)分類用代碼矢量中，選擇表示具有與所述量化對象 矢量相關(guān)性的特征的種類的分類用代碼矢量；第二選擇單元，從多個(gè)第一碼本中，選擇與所 述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一碼本；第一反量化單元，從構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量中，指定與所述第一代碼對應(yīng)的第一代碼矢量；第三選擇單元，從 多個(gè)加法因子矢量中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的加法因子矢量；以及第 二反量化單元，從多個(gè)第二代碼矢量中指定與所述第二代碼對應(yīng)的第二代碼矢量，使用所 述指定了的第二代碼矢量、所述選擇出的加法因子矢量以及所述指定了的第一代碼矢量，
獲得量化矢量。本發(fā)明的矢量量化方法包括以下步驟從多個(gè)分類用代碼矢量中，選擇表示具有 與量化對象矢量相關(guān)的特征的種類的分類用代碼矢量；從多個(gè)第一碼本中，選擇與所述選 擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一碼本；使用構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼 矢量，對量化對象矢量進(jìn)行量化而獲得第一代碼；從多個(gè)加法因子矢量中，選擇與所述選擇 出的分類用代碼矢量對應(yīng)的加法因子矢量；以及使用多個(gè)第二代碼矢量和所述選擇出的加 法因子矢量，對與所述第一代碼表示的所述第一代碼矢量和所述量化對象矢量之間的殘差 矢量有關(guān)的矢量進(jìn)行量化而獲得第二代碼。本發(fā)明的矢量反量化方法包括以下步驟接收在矢量量化裝置中對量化對象矢量 進(jìn)行量化而獲得的第一代碼以及對所述量化的量化誤差進(jìn)一步進(jìn)行量化而獲得的第二代 碼；從多個(gè)分類用代碼矢量中，選擇表示具有與所述量化對象矢量相關(guān)性的特征的種類的 分類用代碼矢量；從多個(gè)第一碼本中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一碼 本；從構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量中，選擇與所述第一代碼對應(yīng)的第 一代碼矢量；從多個(gè)加法因子矢量中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的加法因 子矢量；以及從多個(gè)第二代碼矢量中選擇與所述第二代碼對應(yīng)的第二代碼矢量，使用所述 選擇出的第二代碼矢量、所述選擇出的加法因子矢量以及所述選擇出的第一代碼矢量，獲 得所述量化對象矢量。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，在根據(jù)具有與量化對象矢量相關(guān)的特征的種類來切換第一級的碼本 的多級矢量量化中，使用與上述種類對應(yīng)的加法因子進(jìn)行第二級以后的矢量量化，由此能 夠提高第二級以后的矢量量化的量化精度。另外，在解碼時(shí)，能夠使用量化精度高的編碼信 息來進(jìn)行矢量反量化，所以能夠生成高質(zhì)量的解碼信號。


圖1是用于說明現(xiàn)有技術(shù)的多級矢量量化中的問題點(diǎn)的圖。圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的LSP矢量量化裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的LSP矢量反量化裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。圖4是用于概念性說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的LSP矢量量化的效果的圖。圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的LSP矢量量化裝置的變形例的主要結(jié)構(gòu)的方框 圖。圖6是用于概念性說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的LSP矢量量化裝置的變形例中的 LSP矢量量化的效果的圖。圖7是表示具備本發(fā)明實(shí)施方式1的LSP矢量量化裝置的CELP編碼裝置的主要 結(jié)構(gòu)的方框圖。圖8是表示具備本發(fā)明實(shí)施方式1的LSP矢量反量化裝置的CELP解碼裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的LSP矢量量化裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的LSP矢量反量化裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的LSP矢量量化裝置的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。圖12A是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施方式3的碼本506的代碼矢量的集合的圖。圖12B是表示構(gòu)成本發(fā)明實(shí)施方式3的碼本507的代碼矢量的集合的圖。圖12C是用于概念性說明本發(fā)明的實(shí)施方式3的LSP矢量量化的效果的圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，作為本發(fā)明的矢量量化裝 置、矢量反量化裝置及其方法，以LSP矢量量化裝置、LSP矢量反量化裝置及其方法為例進(jìn) 行說明。另外，在本發(fā)明的實(shí)施方式中以下述情況為例進(jìn)行說明，即在可擴(kuò)展編碼的寬帶 LSP量化器中，將寬帶LSP作為矢量量化對象，使用具有與矢量量化對象相關(guān)的窄帶LSP的 種類，切換用于第一級量化的碼本。另外，也可以取代窄帶LSP而使用量化窄帶LSP (通過 未圖示的窄帶LSP量化器預(yù)先進(jìn)行了量化的窄帶LSP)，切換用于第一級量化的碼本。而且， 也可以將量化窄帶LSP變換為寬帶形態(tài)，利用變換后的量化窄帶LSP而切換用于第一級量 化的碼本。另外，在本發(fā)明實(shí)施方式中，將通過對構(gòu)成碼本的所有代碼矢量進(jìn)行加法運(yùn)算和 減法運(yùn)算而使代碼矢量空間的中心即形心(平均)移動的因子(矢量)稱為加法因子。另 外，實(shí)際上，加法因子矢量，如本發(fā)明的實(shí)施方式所示，用于從作為量化對象的矢量中減去 加法因子矢量的情況多于用于與代碼矢量進(jìn)行相加的情況。(實(shí)施方式1)圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的LSP矢量量化裝置100的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。這 里以下述情況為例進(jìn)行說明，在LSP矢量量化裝置100中，通過三級的多級矢量量化對輸入 的LSP矢量進(jìn)行量化。在圖2中，LSP矢量量化裝置100包括分類器101、開關(guān)102、第一碼本103、加法器 104、誤差最小化單元105、加法因子決定單元106、加法器107、第二碼本108、加法器109、第 三碼本110以及加法器111。分類器101預(yù)先存儲有由分別表示窄帶LSP矢量的多個(gè)種類的多個(gè)分類信息構(gòu)成 的分類用碼本，從分類用碼本中選擇表示作為矢量量化對象的寬帶LSP矢量的種類的分類 信息，并將其輸出到開關(guān)102和加法因子決定單元106。具體而言，分類器101內(nèi)置由對應(yīng) 于各種窄帶LSP矢量的代碼矢量構(gòu)成的分類用碼本，通過對分類用碼本進(jìn)行搜索，求與輸 入的窄帶LSP矢量之間的平方誤差為最小的代碼矢量。分類器101將通過搜索求出的代碼 矢量的索引作為表示LSP矢量的種類的分類信息。開關(guān)102從第一碼本103中選擇一個(gè)與分類器101輸入的分類信息對應(yīng)的子碼 本，并將該子碼本的輸出端子連接到加法器104。第一碼本103預(yù)先存儲與各種窄帶LSP對應(yīng)的子碼本(CBal CBan)。也就是說， 例如，在窄帶LSP的種類的總數(shù)為η時(shí)，構(gòu)成第一碼本103的子碼本的數(shù)也為η。第一碼本103從構(gòu)成第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量中，將由來自誤差最小化單元105的指示所指示 的第一代碼矢量輸出到開關(guān)102。加法器104求作為矢量量化對象輸入的寬帶LSP矢量與開關(guān)102輸入的代碼矢量 之差，并將該差輸出到誤差最小化單元105作為第一殘差矢量。而且，加法器104將與所有 第一代碼矢量的各個(gè)代碼矢量對應(yīng)的第一殘差矢量中的、通過誤差最小化單元105的搜索 而已知為最小的一個(gè)第一殘差矢量輸出到加法器107。誤差最小化單元105將對加法器104輸入的第一殘差矢量進(jìn)行平方所得的結(jié)果作 為寬帶LSP矢量與第一代碼矢量之間的平方誤差，并通過搜索第一碼本求使該平方誤差為 最小的第一代碼矢量。同樣，誤差最小化單元105將對加法器109輸入的第二殘差矢量進(jìn)行 平方所得的結(jié)果作為第一殘差矢量與第二代碼矢量之間的平方誤差，并通過搜索第二碼本 求使該平方誤差為最小的第二代碼矢量。同樣，誤差最小化單元105將對加法器111輸入 的第三殘差矢量進(jìn)行平方所得的結(jié)果作為第三殘差矢量與第三代碼矢量之間的平方誤差， 并通過搜索第三碼本求使該平方誤差為最小的第三代碼矢量。誤差最小化單元105對附加 給通過搜索獲得的三個(gè)代碼矢量的索引集中編碼，并將其作為編碼數(shù)據(jù)輸出。加法因子決定單元106預(yù)先存儲由與各種窄帶LSP矢量對應(yīng)的加法因子矢量構(gòu)成 的加法因子碼本。加法因子決定單元106從加法因子碼本中選擇與分類器101輸入的分類 信息對應(yīng)的加法因子矢量，并將其輸出到加法器107。加法器107求從加法器104輸入的第一殘差矢量和從加法因子決定單元106輸入 的加法因子矢量之差，并將其輸出到加法器109。第二碼本(CBb) 108由多個(gè)第二代碼矢量構(gòu)成，并將由來自誤差最小化單元105的 指示所指示的第二代碼矢量輸出到加法器109。加法器109求從加法器107輸入的、減去加法因子矢量后的第一殘差矢量與從第 二碼本108輸入的第二代碼矢量之差，并將該差輸出到誤差最小化單元105作為第二殘差 矢量。而且，加法器109將與所有第二代碼矢量的各個(gè)代碼矢量對應(yīng)的第二殘差矢量中的、 通過誤差最小化單元105的搜索而已知為最小的一個(gè)第二殘差矢量輸出到加法器111。第三碼本IlO(CBc)由多個(gè)第三代碼矢量構(gòu)成，并將由來自誤差最小化單元105的 指示所指示的第三代碼矢量輸出到加法器111。加法器111求從加法器109輸入的第二殘差矢量與從第三碼本110輸入的第三代 碼矢量之差，并將該差輸出到誤差最小化單元105作為第三殘差矢量。接著，以作為量化對象的寬帶LSP矢量的階數(shù)為R階的情況為例，說明LSP矢量量 化裝置100進(jìn)行的動作。另外，在以下的說明中，將寬帶LSP矢量記為LSP(i) (i = 0，l，...， R-1)。分類器101內(nèi)置由分別對應(yīng)于窄帶LSP矢量的η個(gè)種類的η個(gè)代碼矢量構(gòu)成的分 類用碼本，通過對代碼矢量進(jìn)行搜索，求與輸入的窄帶LSP矢量之間的平方誤差最小的第m 代碼矢量。分類器101將m(l < m < η)輸出到開關(guān)102以及加法因子決定單元106作為 分類信息。開關(guān)102從第一碼本103中選擇與分類信息m對應(yīng)的子碼本CBam，并將該子碼本 的輸出端子連接到加法器104。第一碼本103從構(gòu)成η個(gè)子碼本CBal CBan中的CBam的各個(gè)第一代碼矢量C0DE_l(dl)(i) (dl = 0，1，. . .，Dl-I、i = 0，1，. . .，R-1)中，將由來自誤差最小化單元 105 的指示dl，所指示的第一代碼矢量C0DE_l(dl’)⑴(i =0,1,... ,R-1)輸出到開關(guān)102。這 里，Dl是第一碼本的代碼矢量的總數(shù)，dl是第一代碼矢量的索引。這里，從誤差最小化單元 105對第一碼本103依次指示從dl，= 0至dl，= Dl-I為止的dl，的值。加法器104根據(jù)下式(1)求作為矢量量化對象輸入的寬帶LSP矢量LSP(i) (i = 0, 1，· · ·，R-1)和從第一碼本103輸入的第一代碼矢量C0DE_1 (dl，)⑴(i = 0，1，· · ·，R-1) 之差，并將該差輸出到誤差最小化單元105作為第一殘差矢量Err_l(dn (i) (i =0,1,..., R-1)。另外，加法器104將對應(yīng)于從dl，= 0至dl，= Dl-I為止的各個(gè)dl，的第一殘差矢 量Err_l(d1’)⑴(i = 0，1，…，R-1)中的、通過誤差最小化單元105的搜索而已知為最小 的第一殘差矢量Err_l(dLmin)⑴(i =0,1,..., R-1)輸出到加法器107。Err_l(dl’)(i) = LSP (i) _C0DE_l(dl’)(i) (i = 0，1，···, R-1). . . (1)誤差最小化單元105對第一代碼本103依次指示從dl，= 0至dl，= Dl-I為止的 dl，的值，并且對于從dl，= 0至dl，= Dl-I為止的各個(gè)dl，，根據(jù)下述的式(2)對從加法 器104輸入的第一殘差矢量Err_l(d1’)(i) (i = 0，1，· · ·，R-1)進(jìn)行平方，求平方誤差Err0Err = Jj(ErrJd^ii))2
'=O(2)誤差最小化單元105存儲使平方誤差Err為最小的第一代碼矢量的索引dl’作為 第一索引dl_min。加法因子決定單元106從加法因子碼本中選擇與分類信息m對應(yīng)的加法因子矢量 Add(m) (i) (i = 0，1，· · ·，R-1)，并將其輸出到加法器 107。加法器107根據(jù)下式(3)，從加法器104輸入的第一殘差矢量Err_l(dl-min)⑴(i =0，1，...，R-1)中減去從加法因子決定單元106輸入的加法因子矢量Addw (i) (i =0， 1，. . .，R-1)，將所獲得的Add_Err_l(dl-min)⑴輸出到加法器109。Add_Err_l(dl-min) (i) = Err_l(dl-min) (i)-Addw (i) (i = 0，1，…，R-1). . . (3)第二碼本108從構(gòu)成碼本的各個(gè)第二代碼矢量C0DE_2(d2)⑴(d2 = 0，1，...， D2-1、i = 0,l,..., R-1)中，將由來自誤差最小化單元105的指示d2’所指示的代碼矢量 C0DE_2(d2’)(i) (i = 0，1，. . .，R-1)輸出到加法器109。這里，D2是第二碼本的代碼矢量的 總數(shù)，d2是代碼矢量的索引。從誤差最小化單元105對第二碼本108依次指示從d2’ = 0 至d2，= D2-1為止的d2，的值。加法器109根據(jù)下式(4)求從加法器107輸入的、減去加法因子矢量后的第一殘 差矢量Add_Err_l(dl-min)(i) (i = 0，1，...，R-1)和從第二碼本108輸入的第二代碼矢量 C0DE_2(d2’)(i) (i = 0，1，. . .，R-1)之差，并將該差輸出到誤差最小化單元105作為第二殘 差矢量Err_2(d2’)(i) (i = 0，1，. . .，R-1)。另外，加法器109將對應(yīng)于從d2，= 0至d2，= Dl-I為止的各個(gè)d2，的第二殘差矢量Err_2(d2’)(i) (i =0，1，...，R-1)中的、通過誤差最 小化單元105的搜索而已知為最小的第二殘差矢量Err_2(d2-min) (i) (i = 0，1，. . .，R-1)輸 出到加法器111。Err_2(d2’)(i) = Sca_Err_l(dl—min) (i)_C0DE_2(d2’)(i) (i = 0，1，…，R-1). . . (4)這里，誤差最小化單元105對第二碼本108依次指示從d2，= 0至d2，= D2_l為 止的d2’的值，并且對于從d2’ = 0至d2’ = D2-1為止的各個(gè)d2’，根據(jù)下式(5)對從加法器109輸入的第二殘差矢量Err_2(d2’)(i) (i = 0，1，. . .，R-1)進(jìn)行平方，求平方誤差Err。 誤差最小化單元105存儲使平方誤差Err為最小的第二代碼矢量的索引d2’作為 第二索引d2_min。第三碼本110從構(gòu)成碼本的各個(gè)第三代碼矢量C0DE_3(d3)⑴(d3 = 0，1，...， D3-1、i = 0,l,..., R-1)中，將由來自誤差最小化單元105的指示d3，所指示的第三代碼 矢量C0DE_3(d3’)(i) (i = 0,1,...,R-1)輸出到加法器111。這里，D3是第三碼本的代碼矢 量的總數(shù)，d3是代碼矢量的索引。從誤差最小化單元105對第三碼本110依次指示從d3’ =0至d3，= D3-1為止的d3，的值。加法器111根據(jù)下式(6)求從加法器109輸入的第二殘差矢量Err_2(d2-min)⑴(i =0,1,... ,R-1)和從第三碼本 110 輸入的代碼矢量 C0DE_3(d3’)(i) (i = 0,1,... ,R-1)之 差，并將該差輸出到誤差最小化單元105作為第三殘差矢量Err_3(d3’)(i) (i = 0，1，...， R-1)。Err_3(d3’)(i) = Err_2(d2-min) (i)_C0DE_3(d3’)(i) (i = 0，1，…，R-1). . . (6)這里，誤差最小化單元105對第三碼本110依次指示從d3，= 0至d3，= D3_l為 止的d3’的值，并且對于從d3’ = 0至d3’ = D3-1為止的各個(gè)d3’，根據(jù)下式(7)對從加法 器111輸入的第三殘差矢量Err_3(d3’)(i) (i = 0，1，· · ·，R-1)進(jìn)行平方，求平方誤差Err。E 接著，誤差最小化單元105存儲使平方誤差Err為最小的第三代碼矢量的索引d3’ 作為第三索引d3_min。然后，誤差最小化單元105對第一索引dl_min、第二索引d2_min以 及第三索引d3_min集中進(jìn)行編碼，并將其作為編碼數(shù)據(jù)輸出。圖3是表示本實(shí)施方式的LSP矢量反量化裝置200的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。LSP矢 量反量化裝置200對在LSP矢量量化裝置100中輸出的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，生成量化LSP矢量。LSP矢量反量化裝置200包括分類器201、代碼分離單元202、開關(guān)203、第一 碼本204、加法因子決定單元205、加法器206、第二碼本(CBb)207、加法器208、第三碼 本(CBc) 209以及加法器210。另外，第一碼本204具有與第一碼本103所具有的子碼本 (CBal CBan)相同內(nèi)容的子碼本，加法因子決定單元205具有與加法因子決定單元106所 具有的加法因子碼本相同內(nèi)容的加法因子碼本。另外，第二碼本207具有與第二碼本108 所具有的碼本相同內(nèi)容的碼本，第三碼本209具有與第三碼本110所具有的碼本相同內(nèi)容 的碼本。分類器201預(yù)先存儲有由分別表示窄帶LSP矢量的多個(gè)種類的多個(gè)分類信息構(gòu)成 的分類用碼本，從分類用碼本中選擇表示作為矢量量化對象的寬帶LSP矢量的種類的分類 信息，并將其輸出到開關(guān)203和加法因子決定單元205。具體而言，分類器201內(nèi)置由對應(yīng) 于各種窄帶LSP矢量的代碼矢量構(gòu)成的分類用碼本，通過對分類用碼本進(jìn)行搜索，求與從 未圖示的窄帶LSP量化器輸入的量化窄帶LSP矢量之間的平方誤差最小的代碼矢量。分類 器201將通過搜索求出的代碼矢量的索引作為表示LSP矢量的種類的分 類信息。
代碼分離單元202將從LSP矢量量化裝置100發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)分離為第一索引、 第二索引以及第三索引。代碼分離單元202對第一碼本204指示第一索引，對第二碼本207 指示第二索引，并對第三碼本209指示第三索引。開關(guān)203從第一碼本204中選擇一個(gè)與從分類器201輸入的分類信息對應(yīng)的子碼 本(CBam)，并將該子碼本的輸出端子與加法器206連接。第一碼本204從構(gòu)成第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量中，將與代碼分離單元202所 指示的第一索引對應(yīng)的一個(gè)第一代碼矢量輸出到開關(guān)203。加法因子決定單元205從加法因子碼本中選擇與從分類器201輸入的分類信息對 應(yīng)的加法因子矢量，并將其輸出到加法器206。加法器206將從開關(guān)203輸入的第一代碼矢量和從加法因子決定單元205輸入的 加法因子矢量相加，并將獲得的相加結(jié)果輸出到加法器208。第二碼本207將與代碼分離單元202指示的第二索引對應(yīng)的一個(gè)第二代碼矢量輸 出到加法器208。加法器208對從加法器206輸入的相加結(jié)果相加從第二碼本207輸入的第二代碼 矢量，并將獲得的相加結(jié)果輸出到加法器210。第三碼本209將與代碼分離單元202指示的第三索引對應(yīng)的一個(gè)第三代碼矢量輸 出到加法器210。加法器210對從加法器208輸入的相加結(jié)果相加從第三碼本209輸入的第三代碼 矢量，并將獲得的相加結(jié)果作為量化寬帶LSP矢量輸出。接著，說明LSP矢量反量化裝置200的動作。分類器201內(nèi)置由分別對應(yīng)于窄帶LSP矢量的η個(gè)種類的η個(gè)代碼矢量構(gòu)成的分 類用碼本，通過對代碼矢量進(jìn)行搜索，求與從未圖示的窄帶LSP量化器輸入的量化窄帶LSP 矢量之間的平方誤差最小的第m代碼矢量。分類器201將m(l < m < η)輸出到開關(guān)203 以及加法因子決定單元205作為分類信息。代碼分離單元202將從LSP矢量量化裝置100發(fā)送的編碼數(shù)據(jù)分離為第一索引 dl_min、第二索引d2_min以及第三索引d3_min。代碼分離單元202對第一碼本204指示 第一索引dl_min，對第二碼本207指示第二索引d2_min，并對第三碼本209指示第三索引 d3_min。開關(guān)203從第一碼本204中選擇與從分類器201輸入的分類信息m對應(yīng)的子碼本 CBam,并將該子碼本的輸出端子連接到加法器206。第一碼本204從構(gòu)成子碼本CBam的各個(gè)第一代碼矢量C0DE_l(dl) (i) (dl = 0， 1，...，Dl-I、i = 0，1，...，R-1)中，將由來自代碼分離單元202的指示dl_min指示的第 一代碼矢量 C0DE_l(dl-min) (i) (i =0,1,..., R-1)輸出到開關(guān) 203。加法因子決定單元205從加法因子碼本中，選擇與從分類器201輸入的分類信息 m對應(yīng)的加法因子矢量Addw⑴(i = 0，1，...，R-1)，并將其輸出到加法器206。加法器206根據(jù)下式⑶，將從第一碼本204輸入的第一代碼矢量C0DE_1 (dl_min) ⑴(i = 0，1，. . . ,R-1)和從加法因子決定單元205輸入的加法因子矢量Addw (i) (i = 0， 1，. . .，R-1)相加，并將獲得的相加結(jié)果TMP_l(i) (i = 0,1,... , R-1)輸出到加法器208。TMP_1 (i) = C0DE_l(dLmin) (i)+Add(m) (i) (i = 0，1，…，R-1). . . (8)
第二碼本207從構(gòu)成第二碼本的各個(gè)第二代碼矢量C0DE_2(d2) (i) (d2 = 0，1，...， D2-l、i = 0，1，. . .，R-1)中，將由來自代碼分離單元202的指示d2_min指示的第二代碼矢 量 C0DE_2(d2-min) (i) (i = 0，1，· · ·，R-1)輸出到加法器 208。加法器208根據(jù)下式(9)，對從加法器206輸入的相加結(jié)果TMP_1 (i)相加從第二 碼本207輸入的第二代碼矢量C0DE_2(d2-min) (i) (i = 0，1，. . .，R-1)，并將獲得的相加結(jié)果 TMP_2(i) (i = 0，1，. . .，R-1)輸出到加法器 210。TMP_2(i) = TMP_1 (i)+C0DE_2(d2-min) (i) (i = 0，1，…，R-1). . . (9)第三碼本209從構(gòu)成第三碼本的各個(gè)第三代碼矢量C0DE_3(d3) (i) (d3 = 0，1，...， D3-l、i = 0，1，...，R-1)中，將由來自代碼分離單元202的指示d3_min指示的第三代碼矢 量 C0DE_3(d3-min) (i) (i = 0，1，· · ·，R-1)輸出到加法器 210。加法器210根據(jù)下式(10)，對從加法器208輸入的相加結(jié)果TMP_2(i)(i = 0， 1，. . .，R-1)相加從第三碼本209輸入的第三代碼矢量C0DE_3(d3-min) (i) (i = 0，1，. . .，R-1)， 并將相加結(jié)果即Q_LSP(i) (i = 0,1, ... , R-1)作為量化寬帶LSP矢量輸出。Q_LSP(i) = TMP_2(i)+C0DE_3(d3-min) (i) (i = 0，1，…，R-1). . · (10)在LSP矢量量化裝置100和LSP矢量反量化裝置200中使用的第一碼本、加法因 子碼本、第二碼本以及第三碼本是預(yù)先通過學(xué)習(xí)求得并生成的，說明這些碼本的學(xué)習(xí)方法。為了通過學(xué)習(xí)求第一碼本103和第一碼本204所具有的第一碼本，首先準(zhǔn)備從大 量的學(xué)習(xí)用的語音數(shù)據(jù)獲得的多個(gè)例如V個(gè)的LSP矢量。接著，按照種類(η種)對V個(gè) LSP矢量進(jìn)行分組，使用屬于各個(gè)組的LSP矢量，根據(jù)LBG(Linde Buzo Gray)算法等學(xué)習(xí)算 法，求 Dl 個(gè)的第一代碼矢量 C0DE_l(dl) (i) (dl = 0,1, ... , Dl-I、i = 0,1, ... , R-1)，并生 成各個(gè)子碼本。為了通過學(xué)習(xí)求加法因子決定單元106和加法因子決定單元205具有的加法因子 碼本，使用上述V個(gè)LSP矢量，進(jìn)行基于以上述方法求得的第一碼本的第一級矢量量化，求 V個(gè)加法器104輸出的第一殘差矢量Err_l(dl-min)⑴(i = 0，1，...，R-1)。接著，按照種類 對求得的V個(gè)第一殘差矢量進(jìn)行分組，求屬于各個(gè)組的第一殘差矢量集合的形心。然后，通 過將各個(gè)形心的矢量設(shè)為與該種類對應(yīng)的加法因子矢量，生成加法因子碼本。為了通過學(xué)習(xí)求第二碼本108和第二碼本207所具有的第二碼本，使用上述V個(gè) LSP矢量，進(jìn)行基于以上述方法求得的第一碼本的第一級矢量量化。接著，使用以上述方法 求得的加法因子碼本，求V個(gè)加法器107輸出的減去加法因子矢量后的第一殘差矢量Add_ Err_l(dLmin)⑴(i = 0，1，. . .，R-1)。接著，使用V個(gè)減去加法因子矢量后的第一殘差矢量 Add_Err_l(dl-min) (i) (i = 0，1，. . .，R-1)，根據(jù) LBG(Linde Buzo Gray)算法等學(xué)習(xí)算法，求 D2 個(gè)第二代碼矢量 C0DE_2(d2)(i) (d2 = 0，1，. . . ,Dl-Ui = 0,1,. . .，R-1)，生成第二碼本。為了通過學(xué)習(xí)求第三碼本110和第三碼本209具有的第三碼本，使用上述V個(gè)LSP 矢量，進(jìn)行基于以上述方法求得的第一碼本的第一級矢量量化。接著，使用以上述方法求得 的加法因子碼本，求V個(gè)減去加法因子矢量后的第一殘差矢量Add_Err_l(dl-min)(i) (i = 0， 1，. ..，R-1)。接著，進(jìn)行基于以上述方法求得的第二碼本的第二級矢量量化，求V個(gè)加法器 109輸出的第二殘差矢量Err_2(d2-min) (i) (i = 0，1，…，R-1)。接著，使用V個(gè)第二殘差矢 量 Err_2(d2-min)⑴(i = 0，1，...，R-1))，根據(jù) LBG (Linde BuzoGray)算法等學(xué)習(xí)算法，求 D3 個(gè)第三代碼矢量 C0DE_3(d3) (i) (d3 = 0，1，· · ·，Dl-U i = 0,1,... , R-1)，生成第三碼本。
這些學(xué)習(xí)方法是一個(gè)例子，也可以通過上述方法以外的方法生成各個(gè)碼本。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，根據(jù)具有與寬帶LSP矢量相關(guān)的窄帶LSP矢量的種類來切 換第一級矢量量化的碼本，在第一級的矢量量化誤差(第一殘差矢量)的統(tǒng)計(jì)分布對每個(gè) 種類不同的多級矢量量化中，從第一殘差矢量減去與窄帶LSP矢量的分類結(jié)果對應(yīng)的加法 因子矢量。由此，能夠根據(jù)第一級的矢量量化誤差的統(tǒng)計(jì)平均來變更第二級的矢量量化對 象的矢量的平均，因此能夠提高寬帶LSP矢量的量化精度。另外，在解碼時(shí)，能夠使用量化 精度高的編碼信息進(jìn)行矢量反量化，所以能夠生成高質(zhì)量的解碼信號。圖4是用于概念性說明本實(shí)施方式的LSP矢量量化的效果的圖。在圖4中，寫有 “-Add”的箭頭表示從量化誤差矢量減去加法因子矢量的處理。如圖4所示，在本實(shí)施方式 中，從使用與窄帶LSP的種類對應(yīng)的第一碼本CBam(m ( η)進(jìn)行矢量量化而獲得的量化誤 差矢量中，減去與該種類對應(yīng)的加法因子矢量。由此，能夠使減去加法因子矢量的量化誤差 矢量的集合的平均與構(gòu)成用于第二級矢量量化的共同的第二碼本CBb的第二代碼矢量的 集合的平均一致。因此，能夠提高第二級矢量量化的量化精度。另外，在本實(shí)施方式中，以根據(jù)第一級的矢量量化誤差的統(tǒng)計(jì)平均來變更第二級 的矢量量化對象的矢量的平均的情況為例進(jìn)行了說明。但是，本發(fā)明并不限于此，也可以根 據(jù)第一級的矢量量化誤差的統(tǒng)計(jì)平均來變更用于第二級的矢量量化對象的代碼矢量的平 均。為了實(shí)現(xiàn)該變更，如圖5的LSP矢量量化裝置300所示，通過加法器307將包含于第二 碼本的第二代碼矢量和對應(yīng)于窄帶LSP矢量的分類結(jié)果的加法因子矢量相加。由此也與本 實(shí)施方式同樣，獲得提高寬帶LSP矢量的量化精度的效果。圖6是用于概念性表示圖5所示的LSP矢量量化裝置300中的LSP矢量量化的效 果的圖。在圖6中，寫有“+Add”的箭頭表示對構(gòu)成第二碼本的第二代碼矢量相加加法因子 矢量的處理。如圖6所示，在本實(shí)施方式中，將與窄帶LSP的種類m對應(yīng)的加法因子矢量和 構(gòu)成第二碼本的第二代碼矢量相加。由此，能夠使相加加法因子矢量后的第二代碼矢量的 集合的平均與使用第一碼本CBam (m Sn)進(jìn)行矢量量化而獲得的量化誤差矢量的集合的平 均一致。因此，能夠提高第二級矢量量化的量化精度。另外，在本實(shí)施方式中，以構(gòu)成加法因子決定單元106和加法因子決定單元205具 備的加法因子碼本的加法因子矢量對應(yīng)于窄帶LSP矢量的種類的情況為例進(jìn)行了說明。但 是，本發(fā)明并不限于此，也可以為構(gòu)成加法因子決定單元106和加法因子決定單元205具備 的加法因子碼本的加法因子矢量對應(yīng)于將語音的特征分類所得的各個(gè)種類。在此情況下， 分類器101輸入表示語音特征的參數(shù)而不是窄帶LSP矢量作為語音特征信息，并將對應(yīng)于 所輸入的語音特征信息的語音特征的種類輸出到開關(guān)102和加法因子決定單元106作為分 類信息。例如，在將本發(fā)明適用于如 VMR-WB (Variable-Rate Multimodeffideband Speech Codec，可變速率多模式寬帶語音編解碼器)那樣，根據(jù)語音的有聲性、噪聲性等特征來切 換編碼器的類型的編碼裝置時(shí)，可以將編碼器的類型的信息直接用作語音特征量。另外，在本實(shí)施方式中，以對LSP矢量進(jìn)行三級的矢量量化的情況為例進(jìn)行了說 明，但本發(fā)明并不限于此，也能夠適用于二級的矢量量化或四級以上的矢量量化的情況。另外，在本實(shí)施方式中，以對LSP矢量進(jìn)行三級的多級矢量量化的情況為例進(jìn)行 了說明，但本發(fā)明并不限于此，也能夠適用于同時(shí)使用分裂矢量量化而進(jìn)行矢量量化的情 況。
另外，在本實(shí)施方式中，作為量化對象，以寬帶LSP矢量為例進(jìn)行了說明，但量化 對象并不限定于此，也可以是寬帶LSP矢量以外的矢量。另外，在本實(shí)施方式中，LSP矢量反量化裝置200對在LSP矢量量化裝置100中輸 出的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，但本發(fā)明并不限于此，不言而喻，只要是能夠通過LSP矢量反量化 裝置200進(jìn)行解碼的形式的編碼數(shù)據(jù)，就能夠通過LSP矢量反量化裝置進(jìn)行接收并解碼。另外，本實(shí)施方式的矢量量化裝置和矢量反量化裝置能夠用于對語音信號或音樂 信號等進(jìn)行編碼/解碼的CELP編碼裝置/CELP解碼裝置。在CELP編碼裝置中，輸入從線 性預(yù)測系數(shù)變換所得的LSP并對其進(jìn)行量化處理，將進(jìn)行了量化的量化LSP輸出到合成濾 波器，所述線性預(yù)測系數(shù)為對輸入信號進(jìn)行線性預(yù)測分析所得的系數(shù)。例如在將本實(shí)施方 式的LSP矢量量化裝置100適用于CELP型語音編碼裝置時(shí)，在將表示量化LSP的量化LSP 代碼作為編碼數(shù)據(jù)輸出的LSP量化單元的部分配置本實(shí)施方式的LSP矢量量化裝置100。 由此，能夠提高矢量量化精度，所以解碼時(shí)的語音質(zhì)量也提高。另一方面，在CELP解碼裝 置中，從分離接收到的復(fù)用代碼數(shù)據(jù)所得的量化LSP代碼，將量化LSP解碼。在將本發(fā)明的 LSP矢量反量化裝置適用于CELP型語音解碼裝置時(shí)，在將進(jìn)行了解碼的量化LSP輸出到合 成濾波器的LSP反量化單元的部分配置本實(shí)施方式的LSP矢量反量化裝置200即可，能夠 獲得與上述同樣的作用效果。以下，使用圖7和圖8說明具有本實(shí)施方式的LSP矢量量化 裝置100和LSP矢量反量化裝置200的CELP編碼裝置400和CELP解碼裝置450。圖7是表示具有本實(shí)施方式的LSP矢量量化裝置100的CELP編碼裝置400的主 要結(jié)構(gòu)的方框圖。CELP編碼裝置400以相同的多個(gè)樣本劃分所輸入的語音/音樂信號，并 將多個(gè)樣本作為1幀而對每幀進(jìn)行編碼。預(yù)處理單元401對所輸入的語音信號或音樂信號進(jìn)行除去DC分量的高通濾波處 理并進(jìn)行用于改善后續(xù)的編碼處理的性能的波形整形處理或預(yù)加強(qiáng)(加重？)處理，將通 過這些處理所獲得的信號Xin輸出到LSP分析單元402和加法器405。LSP分析單元402使用從預(yù)處理單元401輸入的信號Xin進(jìn)行線性預(yù)測分析，將獲 得的LPC變換為LSP矢量而將其輸出到LSP矢量量化403。LSP矢量量化單元403對從LSP分析單元402輸入的LSP矢量進(jìn)行量化。LSP矢 量量化單元403將所獲得的量化LSP矢量輸出到合成濾波器404作為濾波系數(shù)，并將量化 LSP代碼(L)輸出到復(fù)用單元414。這里，作為LSP矢量量化單元403，適用本實(shí)施方式的 LSP矢量量化裝置100。也就是說，LSP矢量量化單元403的具體結(jié)構(gòu)和動作與LSP矢量量 化裝置100相同。此時(shí)，輸入到LSP矢量量化裝置100的寬帶LSP矢量與輸入到LSP矢量 量化單元403的LSP矢量對應(yīng)。另外，LSP矢量量化裝置100輸出的編碼數(shù)據(jù)與LSP矢量 量化單元403輸出的量化LSP代碼(L)對應(yīng)。輸入到合成濾波器404的濾波系數(shù)是在LSP 矢量量化單元403內(nèi)使用量化LSP代碼(L)進(jìn)行反量化而獲得的量化LSP矢量。另外，輸 入到LSP矢量量化裝置100的窄帶LSP矢量例如從CELP編碼裝置400的外部被輸入。例 如，在將該LSP矢量量化裝置100適用于具有寬帶CELP編碼單元(與CELP編碼裝置400 對應(yīng))和窄帶CELP編碼單元的可擴(kuò)展編碼裝置(未圖示)時(shí)，從窄帶CELP編碼單元輸出 的窄帶LSP矢量被輸入到LSP矢量量化裝置100。合成濾波器404使用基于從LSP矢量量化單元403輸入的量化LSP矢量的濾波系 數(shù)，對從后述的加法器411輸入的驅(qū)動激勵進(jìn)行合成處理，并將所生成的合成信號輸出到加法器405。加法器405通過使從合成濾波器404輸入的合成信號的極性反轉(zhuǎn)并將其與從預(yù) 處理單元401輸入的信號Xin相加而計(jì)算誤差信號，并且將誤差信號輸出到聽覺加權(quán)單元 412。自適應(yīng)激勵碼本406將以往從加法器411輸入的驅(qū)動激勵存儲在緩沖器，從根據(jù) 參數(shù)決定單元413輸入的自適應(yīng)激勵延遲代碼(A)確定的取出位置開始自存儲器取出相當(dāng) 于1幀的樣本，并將其輸出到乘法器409作為自適應(yīng)音源矢量。這里，自適應(yīng)激勵碼本406 在每次從加法器411輸入驅(qū)動激勵時(shí)更新緩沖器的內(nèi)容。量化增益生成單元407通過從參數(shù)決定單元413輸入的量化激勵增益代碼(G)，決 定量化自適應(yīng)激勵增益和量化固定激勵增益，并將其分別輸出到乘法器409和乘法器410。固定激勵碼本408將具有由從參數(shù)決定單元413輸入的固定激勵矢量代碼(F)確 定的形狀的矢量輸出到乘法器410作為固定激勵矢量。乘法器409將從量化增益生成單元407輸入的量化自適應(yīng)激勵增益乘以從自適應(yīng) 激勵碼本406輸入的自適應(yīng)激勵矢量，并將其輸出到加法器411。乘法器410將從量化增益生成單元407輸入的量化固定激勵增益乘以從固定激勵 碼本408輸入的固定激勵矢量，并將其輸出到加法器411。加法器411將從乘法器409輸入的乘以增益后的自適應(yīng)激勵矢量和從乘法器410 輸入的乘以增益后的固定激勵矢量相加，并將相加結(jié)果輸出到合成濾波器404和自適應(yīng)激 勵碼本406作為驅(qū)動激勵。這里，輸入到自適應(yīng)激勵碼本406的驅(qū)動激勵被存儲于自適應(yīng) 激勵碼本406的緩沖器。聽覺加權(quán)單元412對從加法器405輸入的誤差信號進(jìn)行聽覺性加權(quán)處理，并將其 輸出到參數(shù)決定單元413作為編碼失真。參數(shù)決定單元413從自適應(yīng)激勵碼本406中選擇使從聽覺加權(quán)單元412輸入的編 碼失真為最小的自適應(yīng)激勵延遲，并將表示選擇結(jié)果的自適應(yīng)激勵延遲代碼(A)輸出到自 適應(yīng)激勵碼本406和復(fù)用單元414。這里，自適應(yīng)激勵延遲是表示取出自適應(yīng)激勵矢量的位 置的參數(shù)。另外，參數(shù)決定單元413從固定激勵碼本408中選擇使從聽覺加權(quán)單元412輸 出的編碼失真為最小的固定激勵矢量，并將表示選擇結(jié)果的固定激勵矢量代碼(F)輸出到 固定激勵碼本408和復(fù)用單元414。另外，參數(shù)決定單元413從量化增益生成單元407中選 擇使從聽覺加權(quán)單元412輸出的編碼失真為最小的量化自適應(yīng)激勵增益和量化固定激勵 增益，并將表示選擇結(jié)果的量化激勵增益代碼(G)輸出到量化增益生成單元407和復(fù)用單 元 414。 復(fù)用單元414將從LSP矢量量化單元403輸入的量化LSP代碼(L)、從參數(shù)決定單 元413輸入的自適應(yīng)激勵延遲代碼(A)、固定激勵矢量代碼(F)以及量化激勵增益代碼(G) 進(jìn)行復(fù)用而輸出編碼信息。圖8是表示具有本實(shí)施方式的LSP矢量反量化裝置200的CELP解碼裝置450的 主要結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖8中，分離單元451對從CELP編碼裝置400傳輸?shù)木幋a信息進(jìn)行分離處理， 獲得量化LSP代碼(L)、自適應(yīng)激勵延遲代碼(A)、量化激勵增益代碼(G)以及固定激勵矢 量代碼(F)。分離單元451將量化LSP代碼(L)輸出到LSP矢量反量化單元452，將自適應(yīng)激勵延遲代碼(A)輸出到自適應(yīng)激勵碼本453，將量化激勵增益代碼(G)輸出到量化增益生 成單元454，并將固定激勵矢量代碼(F)輸出到固定激勵碼本455。LSP矢量反量化單元452根據(jù)從分離單元451輸入的量化LSP代碼(L)對量化LSP 矢量進(jìn)行解碼，將量化LSP矢量輸出到合成濾波器459作為濾波系數(shù)。這里，作為LSP矢量 反量化單元452，適用本實(shí)施方式的LSP矢量反量化裝置200。也就是說，LSP矢量反量化單 元452的具體結(jié)構(gòu)和動作與LSP矢量反量化裝置200相同。此時(shí)，輸入到LSP矢量反量化 裝置200的編碼數(shù)據(jù)與輸入到LSP矢量反量化單元452的量化LSP代碼(L)對應(yīng)。另外， LSP矢量反量化裝置200輸出的量化寬帶LSP矢量與LSP矢量反量化單元452輸出的量化 LSP矢量對應(yīng)。另外，輸入到LSP矢量反量化裝置200的窄帶LSP矢量例如從CELP解碼裝 置450的外部被輸入。例如，在將該LSP矢量反量化裝置200適用于具有寬帶CELP解碼單 元(與CELP解碼裝置450對應(yīng))和窄帶CELP解碼單元的可擴(kuò)展解碼裝置(未圖示)時(shí)， 從窄帶CELP解碼單元輸出的窄帶LSP矢量被輸入LSP矢量反量化裝置200。自適應(yīng)激勵碼本453從由分離單元451輸入的自適應(yīng)激勵延遲代碼(A)確定的取 出位置開始，從緩沖器取出相當(dāng)于1幀的樣本，并將取出的矢量輸出到乘法器456作為自適 應(yīng)激勵矢量。這里，自適應(yīng)激勵碼本453在每次從加法器458輸入驅(qū)動激勵時(shí)更新緩沖器 的內(nèi)容。量化增益生成單元454對從分離單元451輸入的量化激勵增益代碼(G)所表示的 量化自適應(yīng)激勵增益和量化固定激勵增益進(jìn)行解碼，將量化自適應(yīng)激勵增益輸出到乘法器 456，將量化固定激勵增益輸出到乘法器457。固定激勵碼本455生成從分離單元451輸入的固定激勵矢量代碼(F)所表示的固 定激勵矢量，并將其輸出到乘法器457。乘法器456對從自適應(yīng)激勵碼本453輸入的自適應(yīng)激勵矢量乘以從量化增益生成 單元454輸入的量化自適應(yīng)激勵增益，并將其輸出到加法器458。乘法器457對從固定激勵碼本455輸入的固定激勵矢量乘以從量化增益生成單元 454輸入的量化固定激勵增益，并將其輸出到加法器458。加法器458將從乘法器456輸入的乘以增益后的自適應(yīng)激勵矢量和從乘法器457 輸入的乘以增益后的固定激勵矢量相加而生成驅(qū)動激勵，并將所生成的驅(qū)動激勵輸出到合 成濾波器459和自適應(yīng)激勵碼本453。這里，輸入到自適應(yīng)激勵碼本453的驅(qū)動激勵被存儲 于自適應(yīng)激勵碼本453的緩沖器。合成濾波器459使用從加法器458輸入的驅(qū)動激勵和由LSP矢量反量化單元452 解碼出的濾波系數(shù)，進(jìn)行合成處理，并將生成的合成信號輸出到后處理單元460。后處理單元460對從合成濾波器459輸入的合成信號，進(jìn)行共振峰增強(qiáng)或音調(diào)增 強(qiáng)等改善語音主觀質(zhì)量的處理以及改善靜態(tài)噪聲的主觀質(zhì)量的處理，并將所獲得的語音信 號或音樂信號輸出。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的CELP編碼裝置/CELP解碼裝置，通過使用本實(shí)施方式的 矢量量化裝置/矢量反量化裝置，能夠提高編碼時(shí)矢量量化精度，所以能夠提高解碼時(shí)的 語音質(zhì)量。另外，在本實(shí)施方式中，CELP解碼裝置450對在CELP編碼裝置400中輸出的編碼 數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，但本發(fā)明并不限于此，不言而喻，只要是能夠通過CELP解碼裝置450進(jìn)行解碼的形式的編碼數(shù)據(jù)，就能夠通過CELP解碼裝置進(jìn)行接收并解碼。(實(shí)施方式2)圖9是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的LSP矢量量化裝置800的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。另 外，LSP矢量量化裝置800具有與實(shí)施方式1中示出的LSP矢量量化裝置100 (參照圖2)相 同的基本結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的標(biāo)號，并省略其說明。LSP矢量量化裝置800包括分類器101、開關(guān)102、第一碼本103、加法器104、誤 差最小化單元105、加法器107、第二碼本108、加法器109、第三碼本110、加法器111、加法 因子決定單元801以及加法器802。這里，在對輸入的LSP矢量通過三級的多級矢量量化進(jìn)行矢量量化時(shí)，使用表示 窄帶LSP矢量的種類的分類信息來決定用于第一級矢量量化的碼本進(jìn)行第一級矢量量化， 求第一量化誤差矢量，進(jìn)而決定對應(yīng)于上述分類信息的加法因子矢量。這里，加法因子矢量 由與加法器104輸出的第一殘差矢量相加的加法因子矢量(第一加法因子矢量)和與加法 器109輸出的第二殘差矢量相加的加法因子矢量(第二加法因子矢量)構(gòu)成。接著，加法 因子決定單元801將第一加法因子矢量輸出到加法器107，并將第二加法因子矢量輸出到 加法器802。這樣，通過預(yù)先準(zhǔn)備適合于多級矢量量化的各級的加法因子矢量，能夠更細(xì)致 地對碼本進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。加法因子決定單元801預(yù)先存儲由與窄帶LSP矢量的各個(gè)種類(η種)對應(yīng)的、η 種的第一加法因子矢量和η種的第二加法因子矢量構(gòu)成的加法因子碼本。另外，加法因子 決定單元801從加法因子碼本中選擇與分類器101輸入的分類信息對應(yīng)的第一加法因子矢 量和第二加法因子矢量，將選擇出的第一加法因子矢量輸出到加法器107，并將選擇出的第 二加法因子矢量輸出到加法器802。加法器107求從加法器104輸入的第一殘差矢量和從加法因子決定單元801輸入 的第一加法因子矢量之差，并將其輸出到加法器109。加法器109求從加法器107輸入的、減去了第一加法因子矢量后的第一殘差矢量 和從第二碼本108輸入的第二代碼矢量之差，并將求得的差輸出到加法器802和誤差最小 化單元105作為第二殘差矢量。加法器802求從加法器109輸入的第二殘差矢量和從加法因子決定單元801輸入 的第二加法因子矢量之差，并將求得的差的矢量輸出到加法器111。加法器111求從加法器802輸入的減去第二加法因子矢量后的第二殘差矢量和從 第三碼本110輸入的第三代碼矢量之差，并將求得的差的矢量輸出到誤差最小化單元105 作為第三殘差矢量。接著，說明LSP矢量量化裝置800的動作。以下，以作為量化對象的LSP矢量的階數(shù)為R階的情況為例進(jìn)行說明。將LSP矢 量記為 LSP (i) (i = 0，1，. . .，R-1)。加法因子決定單元801從加法因子碼本中選擇與分類信息m關(guān)聯(lián)對應(yīng)了的第一加 法因子矢量Addlw⑴(i = 0,1,... ,R-1)和第二加法因子矢量Add2w(i) (i = 0，1，...， R-1)，將第一加法因子矢量輸出到加法器107，并將第二加法因子矢量輸出到加法器802。加法器107根據(jù)下式(11)，從在第一級矢量量化中平方誤差Err為最小的第一殘 差矢量Err_l(dl-min)⑴(i = 0，1，...，R-1)中減去從加法因子決定單元801輸入的第一加
17法因子矢量Addlw (i) (i =0,1,..., R-1)，并將其輸出到加法器109。Add_Err_l(dl-min)⑴=Err_l(dl-min)⑴-Addlw ⑴(i = 0，1，…，R-I).. . (11)加法器109根據(jù)下式(12)，求從加法器107輸入的、減去第一加法因子矢量后的第 一殘差矢量Add_Err_l(dl-min) (i) (i = 0，1，. . .，R-1)和從第二碼本108輸入的第二代碼矢 量C0DE_2(d2’)(i) (i = 0,1,..., R-1)之差，并將該差的矢量輸出到加法器802和誤差最小 化單元 105 作為第二殘差矢量 Err_2(d2’)(i) (i = 0，1，. . .，R-1)。Err_2(d2’)(i) = Add_Err_l(dl-min) (i)_C0DE_2(d2’)(i) (i = 0，1，…，R-1). . . (12)加法器802根據(jù)下式(13)，從在第二級矢量量化中平方誤差Err為最小的第二殘 差矢量Err_2(d2-min)⑴(i = 0，1，...，R-1)中減去從加法因子決定單元801輸入的第二加 法因子矢量Add2(m) (i) (i =0,1,..., R-1)，并將其輸出到加法器111。Add_Err_2(d2-min)⑴=Err_2(d2-min) (i)_Add2(m) (i) (i = 0，1，…，R-1)…(13)加法器111根據(jù)下式(14)求從加法器802輸入的減去第二加法因子矢量后的第 二殘差矢量Add_Err_2(d2-min) (i) (i = 0，1，. . .，R-1)和從第三碼本110輸入的第三代碼矢 量C0DE_3(d3’)(i) (i = 0,1,..., R-1)之差，并將差的矢量輸出到誤差最小化單元105作為 第三殘差矢量 Err_3(d3’)(i) (i = 0，1，. . .，R-1)。Err_3(d3’)(i) = Add_Err_2(d2-min) (i)_C0DE_3(d3’)(i) (i = 0，1，…，R-1). . . (14)圖10是表示本發(fā)明實(shí)施方式2的LSP矢量反量化裝置900的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。 另外，LSP矢量反量化裝置900具有與實(shí)施方式1中示出的LSP矢量反量化裝置200 (參照 圖3)相同的基本結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的標(biāo)號，并省略其說明。這里，以下述情況為例進(jìn)行說明，在LSP矢量反量化裝置900中對LSP矢量量化裝 置800輸出的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，并生成量化LSP矢量。LSP矢量反量化裝置900包括分類器201、代碼分離單元202、開關(guān)203、第一碼本 204、加法器206、第二碼本207、加法器208、第三碼本209、加法器210、加法因子決定單元 901以及加法器902。加法因子決定單元901預(yù)先存儲由η種的第一加法因子矢量和η種的第二加法因 子矢量構(gòu)成的加法因子碼本，從加法因子碼本中選擇與分類器201輸入的分類信息對應(yīng)的 第一加法因子矢量和第二加法因子矢量，將選擇出的第一加法因子矢量輸出到加法器206， 并將選擇出的第二加法因子矢量輸出到加法器902。加法器206將從加法因子決定單元901輸入的第一加法因子矢量和經(jīng)由開關(guān)203 從第一碼本204輸入的第一代碼矢量相加，并將相加后的矢量輸出到加法器208。加法器208將從加法器206輸入的、相加了第一加法因子矢量后的第一代碼矢量 和從第二碼本207輸入的第二代碼矢量相加，并將相加后的矢量輸出到加法器902。加法器902將從加法因子決定單元901輸入的第二加法因子矢量和從加法器208 輸入的矢量相加，并將相加后的矢量輸出到加法器210。加法器210將從加法器902輸入的矢量和從第三碼本209輸入的第三代碼矢量相 加，并將相加后的矢量作為量化寬帶LSP矢量輸出。接著，說明LSP矢量反量化裝置900的動作。加法因子決定單元901從加法因子碼本中選擇與分類信息m關(guān)聯(lián)對應(yīng)了的第一加 法因子矢量Addlw⑴(i = 0,1,... ,R-1)和第二加法因子矢量Add2w(i) (i = 0，1，...，R-1)，將第一加法因子矢量輸出到加法器206，并將第二加法因子矢量輸出到加法器902。加法器206根據(jù)下式(15)，將經(jīng)由開關(guān)203從第一碼本204輸入的第一代碼矢量 C0DE_l(dLmin) (i) (i =0,1,..., R-1)和從加法因子決定單元901輸入的第一加法因子矢量 Addlw⑴(i = 0,1,..., R-1)相加，并將相加后的矢量輸出到加法器208。TMP_l(i) = C0DE_l(dl-min)(i)+Addlw ⑴(i = 0，1，...，R_1)…(15)加法器208根據(jù)下式(16)，將從加法器206輸入的矢量TMP_1 (i) (i = 0,1,..., R-1)和從第二碼本207輸入的第二代碼矢量C0DE_2(d2-min) (i) (i = 0，1，. . .，R-1)相加，并 將相加后的矢量輸出到加法器902。TMP_2(i) = TMP_l(i)+C0DE_2(d2-min) (i) (i = 0，1，—, R-1). . . (16)加法器902根據(jù)下式(17)，將從加法器208輸入的矢量TMP_2(i) (i = 0,1,..., R-1)和從加法因子決定單元901輸入的第二加法因子矢量Add2(m) (i) (i = 0,1, ... , R-1) 相加，并將相加后的矢量輸出到加法器210。TMP_3(i) = TMP_2(i)+Add2(m) (i) (i = 0,1, —, R-1). . . (17)加法器210根據(jù)下式(18)，將從加法器902輸入的矢量TMP_3(i) (i = 0,1,..., R-1)和從第三碼本209輸入的第三代碼矢量C0DE_3(d3-min) (i) (i = 0，1，· · ·，R-1)相加，并 將相加后的矢量作為量化寬帶LSP矢量輸出。Q_LSP(i) = TMP_3(i)+C0DE_3(d3-min) (i) (i = 0，1，…，R-1). . · (18)這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，除了上述實(shí)施方式1的效果以外，通過對每級量化決定加 法因子矢量，能夠比實(shí)施方式1更進(jìn)一步提高量化精度。另外，在解碼時(shí)，能夠使用量化精 度更高的編碼信息進(jìn)行矢量反量化，所以能夠生成更高質(zhì)量的解碼信號。另外，在本實(shí)施方式中，LSP矢量反量化裝置900對在LSP矢量量化裝置800中輸 出的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行了解碼，但本發(fā)明并不限于此，不言而喻只要是能夠通過LSP矢量反量 化裝置900進(jìn)行解碼的形式的編碼數(shù)據(jù)，就能夠通過LSP矢量反量化裝置進(jìn)行接收并解碼。另外，不言而喻，與實(shí)施方式1同樣，本實(shí)施方式的LSP矢量量化裝置和LSP矢量 反量化裝置能夠用于對語音信號或音樂信號等進(jìn)行編碼/解碼的CELP編碼裝置/CELP解 碼裝置。(實(shí)施方式3)圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式3的LSP矢量量化裝置500的主要結(jié)構(gòu)的方框圖。 另外，LSP矢量量化裝置500具有與實(shí)施方式1中示出的LSP矢量量化裝置100 (參照圖2) 相同的基本結(jié)構(gòu)，對相同的結(jié)構(gòu)要素附加相同的標(biāo)號，并省略其說明。LSP矢量量化裝置500包括分類器101、開關(guān)102、第一碼本103、加法器104、誤 差最小化單元501、順序決定單元502、加法因子決定單元503、加法器504、開關(guān)505、碼本 506、碼本507、加法器508、加法器509以及加法器510。這里，在通過三級的多級矢量量化對輸入的LSP矢量進(jìn)行矢量量化時(shí)，使用表示 窄帶LSP矢量的種類的分類信息來決定用于第一級矢量量化的碼本，進(jìn)行第一級矢量量化 而求第一量化誤差矢量(第一殘差矢量)，而且決定與分類信息對應(yīng)的加法因子矢量。這 里，加法因子矢量由與加法器104輸出的第一殘差矢量相加的加法因子矢量(第一加法因 子矢量)和與加法器508輸出的第二殘差矢量相加的加法因子矢量(第二加法因子矢量) 構(gòu)成。接著，順序決定單元502根據(jù)分類信息，決定用于第二級以后的矢量量化的碼本的使用順序，并根據(jù)決定了的使用順序來排列更換碼本。另外，加法因子決定單元503根據(jù)由順 序決定單元502決定了的碼本的使用順序，調(diào)換第一加法因子矢量和第二加法因子矢量的 輸出順序。這樣，通過調(diào)換用于第二級以后的矢量量化的碼本的使用順序，在對每級決定最 合適的代碼矢量的多級矢量量化中，能夠使用適合于前級的量化誤差的統(tǒng)計(jì)分布的碼本。誤差最小化單元501將對加法器104所輸入的第一殘差矢量進(jìn)行平方所得的結(jié)果 作為寬帶LSP矢量與第一代碼矢量之間的平方誤差，通過搜索第一碼本，獲得使該平方誤 差為最小的第一代碼矢量。同樣，誤差最小化單元501將對加法器508所輸入的第二殘差 矢量進(jìn)行平方所得的結(jié)果作為第一殘差矢量與第二代碼矢量之間的平方誤差，并通過搜索 第二碼本，獲得使該平方誤差為最小的代碼矢量。這里，第二碼本是指下述碼本，即碼本506 和碼本507中的、由后述的順序決定單元502決定為“用于第二級矢量量化的碼本”。另外， 將構(gòu)成第二碼本的多個(gè)代碼矢量設(shè)為多個(gè)第二代碼矢量。接著，誤差最小化單元501將對 加法器510所輸入的第三殘差矢量進(jìn)行平方所得的結(jié)果作為第三殘差矢量與第三代碼矢 量之間的平方誤差，并通過搜索第三碼本，獲得使該平方誤差為最小的代碼矢量。這里，第 三碼本是指下述碼本，即碼本506和碼本507中的、由后述的順序決定單元502決定為“用 于第三級的矢量量化的碼本”。另外，將構(gòu)成第三碼本的多個(gè)代碼矢量設(shè)為多個(gè)第三代碼矢 量。誤差最小化單元501對附加給通過搜索獲得的三個(gè)代碼矢量的索引集中進(jìn)行編碼，并 將其作為編碼數(shù)據(jù)輸出。順序決定單元502預(yù)先存儲由與窄帶LSP矢量的各個(gè)種類(η種)對應(yīng)的、η種的 順序信息構(gòu)成的順序信息碼本。順序決定單元502從順序信息碼本中選擇與分類器101輸 入的分類信息對應(yīng)的順序信息，并將選擇出的順序信息輸出到加法因子決定單元503和開 關(guān)505。這里，順序信息是表示用于第二級以后的矢量量化的碼本的使用順序的信息。例 如，將在第二級矢量量化中使用碼本506、在第三級矢量量化中使用碼本507時(shí)的順序信息 表示為“0”，將在第二級矢量量化中使用碼本507、在第三級矢量量化中使用碼本506時(shí)的 順序信息表示為“ 1 ”。此時(shí)，順序決定單元502通過輸出“0”或“ 1，，作為順序信息，能夠?qū)?用于第二級以后的矢量量化的碼本的順序指示給加法因子決定單元503和開關(guān)505。加法因子決定單元503預(yù)先存儲由與窄帶LSP矢量的各個(gè)種類(η種)對應(yīng)的、 η種的加法因子矢量(對應(yīng)于碼本506)和η種的加法因子矢量(對應(yīng)于碼本507)構(gòu)成的 加法因子碼本。加法因子決定單元503從加法因子碼本中分別選擇與分類器101輸入的 分類信息對應(yīng)的加法因子矢量(對應(yīng)于碼本506)和加法因子矢量(對應(yīng)于碼本507)。接 著，加法因子決定單元503根據(jù)從順序決定單元502輸入的順序信息，將選擇出的多個(gè)加法 因子矢量中的、用于第二級矢量量化的加法因子矢量輸出到加法器504作為第一加法因子 矢量、以及用于第三級的矢量量化的加法因子矢量輸出到加法器509作為第二加法因子矢 量。換言之，加法因子決定單元503根據(jù)用于第二級和第三級的矢量量化的碼本(碼本506 或碼本507)的使用順序，將對應(yīng)于各個(gè)碼本的加法因子矢量分別輸出到加法器504和加法 器 509。加法器504求從加法器104輸入的第一殘差矢量和從加法因子決定單元503輸入 的第一加法因子矢量之差，并將求得的差的矢量輸出到加法器508。開關(guān)505根據(jù)從順序決定單元502輸入的順序信息，在碼本506和碼本507中，分 別選擇在第二級矢量量化中使用的碼本(第二碼本)和在第三級矢量量化中使用的碼本
20(第三碼本)，并將選擇出的碼本的輸出端子連接到加法器508或加法器510中的一方。碼本506根據(jù)來自誤差最小化單元501的指示，將指示的代碼矢量輸出到開關(guān) 505。碼本507根據(jù)來自誤差最小化單元501的指示，將指示的代碼矢量輸出到開關(guān) 505。加法器508求從加法器504輸入的、減去了第一加法因子矢量后的第一殘差矢量 和從開關(guān)505輸入的第二代碼矢量之差，并將求得的差輸出到加法器509和誤差最小化單 元501作為第二殘差矢量。加法器509求從加法器508輸入的第二殘差矢量和從加法因子決定單元503輸入 的第二加法因子矢量之差，并將求得的差的矢量輸出到加法器510。加法器510求從加法器509輸入的減去第二加法因子矢量后的第二殘差矢量和從 開關(guān)505輸入的第三代碼矢量之差，并將求得的差的矢量輸出到誤差最小化單元510作為
第三殘差矢量。接著，以作為量化對象的寬帶LSP矢量的階數(shù)為R階的情況為例，說明LSP矢量量 化裝置500進(jìn)行的動作。另外，在以下的說明中，將寬帶LSP矢量記為LSP(i) (i = 0，l，...， R-1)。誤差最小化單元501對第一代碼本103依次指示從dl，= 0至dl，= Dl-I為止 的dl，的值，并且對于從dl，=0至dl，=Dl-I為止的各個(gè)dl，，根據(jù)下式(19)對從加法 器104輸入的第一殘差矢量Err_l(d1’)(i) (i = 0，1，. . .，R-1)進(jìn)行平方，求平方誤差Err。Err=∑({Err-1(dr)…(19)誤差最小化單元501存儲使平方誤差Err為最小的第一代碼矢量的索引dl’作為 第一索引dl_min。順序決定單元502從順序信息碼本中選擇與分類信息m對應(yīng)的順序信息Ordw，并 將其輸出到加法因子決定單元503和開關(guān)505。這里，在順序信息Ordw的值為“0”時(shí)，在第 二級矢量量化中使用碼本506，在第三級矢量量化中使用碼本507。另外，在順序信息Ordw 的值為“1”時(shí)，在第二級矢量量化中使用碼本507，在第三級矢量量化中使用碼本506。加法因子決定單元503從加法因子碼本中選擇與分類信息m對應(yīng)的加法因子矢 量(對應(yīng)于碼本506)Addlw (i) (i = 0，1，. . .，R-1)以及加法因子矢量(對應(yīng)于碼本507) Add2(m) (i) (i = 0,1, ... , R-1)。另外，加法因子決定單元503在從順序決定單元502輸入 的順序信息Ordw的值為“0”時(shí)，將加法因子矢量Addlw⑴輸出到加法器504作為第一加 法因子矢量，并將加法因子矢量Add2w(i)輸出到加法器509作為第二加法因子矢量。另一 方面，加法因子決定單元503在從順序決定單元502輸入的順序信息Ordw的值為“1”時(shí)， 將加法因子矢量Add2(m) (i)輸出到加法器504作為第一加法因子矢量，并將加法因子矢量 Addlw (i)輸出到加法器509作為第二加法因子矢量。加法器504根據(jù)下式(20)，從加法器104輸入的第一殘差矢量Err_l(dl-min)⑴(i =0,1,... ,R-1)中減去從加法因子決定單元503輸入的第一加法因子矢量Addw (i) (i = 0,1,... , R-1)，將獲得的Add_Err_l(dl-min)⑴輸出到加法器508。這里，第一加法因子矢量 Addw⑴(i = 0，1，...，R-1)為加法因子矢量Addlw⑴(i = 0，1，...，R-1)和加法因子矢量 Add2w(i) (i =0,1,..., R-1)中的任一個(gè)。Add_Err_l(dl-min)⑴=Err_l(dl-min) (i)-Addw ⑴(i = 0，1，…，R-I).. . (20)開關(guān)505根據(jù)從順序決定單元502輸入的順序信息Ordw，將碼本的輸出端子和加 法器的輸入端子連接。例如，開關(guān)505在順序信息Ordw的值為“0”時(shí)，在連接了碼本506 的輸出端子與加法器508的輸入端子之后，將碼本507的輸出端子連接到加法器510的輸 入端子。由此，開關(guān)505將構(gòu)成碼本506的代碼矢量輸出到加法器508作為第二代碼矢量， 并將構(gòu)成碼本507的代碼矢量輸出到加法器510作為第三代碼矢量。另一方面，開關(guān)505 在順序信息Ordw的值為“1”時(shí)，在連接了碼本507的輸出端子與加法器508的輸入端子之 后，將碼本506的輸出端子連接到加法器510的輸入端子。由此，開關(guān)505將構(gòu)成碼本507 的代碼矢量輸出到加法器508作為第二代碼矢量，并將構(gòu)成碼本506的代碼矢量輸出到加 法器510作為第三代碼矢量。碼本506 從構(gòu)成碼本的各個(gè)代碼矢量 C0DE_2(d2) (i) (d2 = 0，1，· · ·，D2-1、i = 0， 1，...，R-1)中，將由來自誤差最小化單元501的指示d2’所指示的代碼矢量CODE-Zit^ (i) (i = 0，1，. . .，R-1)輸出到開關(guān)505。這里，D2是碼本506的代碼矢量的總數(shù)，d2是代碼 矢量的索引。誤差最小化單元501對碼本506依次指示從d2’ =0至(12’ = D2-1為止的 d2，的值。碼本507 從構(gòu)成碼本的各個(gè)代碼矢量 C0DE_3(d3) (i) (d3 = 0，1，. . .，D3_l、i = 0， 1，·.·，R-1)中，將由來自誤差最小化單元501的指示d3’所指示的代碼矢量CODE-S(d3^i) (i = 0，1，. . .，R-1)輸出到開關(guān)505。這里，D3是碼本507的代碼矢量的總數(shù)，d3是代碼 矢量的索引。誤差最小化單元501對碼本507依次指示從d3’ =0至(13’ = D3-1為止的 d3，的值。加法器508根據(jù)下式(21)，求從加法器504輸入的、減去第一加法因子矢量后的 第一殘差矢量Add_Err_l(dl-min) (i) (i = 0，1，. . .，R-1)和從開關(guān)505輸入的第二代碼矢量 C0DE_2nd(i) (i = 0，1，· · ·，R-1)之差，并將該差輸出到誤差最小化單元501作為第二殘差 矢量 Err_2(i) (i = 0，1，· · ·，R-1)。另外，加法器 508 將與從 d2，= 0 至 d2，= D2-1 為止 的各個(gè)d2’、或者從d3’ = 0至d3’ = D3-1為止的各個(gè)d3’對應(yīng)的第二殘差矢量Err_2 (i) (i = 0，1，. . .，R-1)中的、通過誤差最小化單元501的搜索而已知為最小的第二殘差矢量 輸出到加法器509。這里，式(21)所示的C0DE_2nd(i) (i = 0，1，...，R-1)為代碼矢量 C0DE_2(d2’)(i) (i = 0,1, ... , R-1)和代碼矢量 C0DE_3(d3’)⑴(i = 0,1, ... , R-1)中的任 一個(gè)。Err_2 (i) = Add_Err_l(dl-min) (i) _C0DE_2nd (i) (i = 0，1，…，R-1). . . (21)這里，誤差最小化單元501對碼本506依次指示從d2’ = 0至d2’ = D2_l為止的 d2’的值，或者對碼本507依次指示從d3’ = 0至d3’ = D3-1為止的d3’的值。另外，誤差 最小化單元501對于從d2，= 0至d2，= D2-1為止的各個(gè)d2，或者從d3，= 0至d3，= D3-1為止的各個(gè)d3，，將從加法器508輸入的第二殘差矢量Err_2(i) (i = 0，1，...，R-1) 根據(jù)下式(22)進(jìn)行平方，求平方誤差Err。 誤差最小化單元501存儲使平方誤差Err為最小的代碼矢量C0DE_2(d2’)的索引d2’作為第二索引d2_min，或者存儲使平方誤差Err為最小的代碼矢量C0DE_3(d3’)的索引 d3，作為第三索引d3_min。加法器509根據(jù)下式(23)，從加法器508輸入的第二殘差矢量Err_2(i) (i = 0， 1，...，R-1)中減去從加法因子決定單元503輸入的第二加法因子矢量Addw (i) (i =0， 1，...，R-1)，將獲得的Add_Err_2(i)輸出到加法器510。這里，第二加法因子矢量Addw (i) (i = 0,1, ... , R-1)為加法因子矢量Addlw (i) (i = 0,1, ... , R-1)和加法因子矢量 Add2(m) (i) (i = 0，1，· · ·，R-1)中的任一個(gè)。Add_Err_2(i) = Err_2 (i)-Addw (i) (i = 0,1, —, R-1). . . (23)加法器510根據(jù)下式(24)，求從加法器509輸入的、減去了第二加法因子矢量后 的第二殘差矢量Add_Err_2(i) (i = 0，1，...，R-1)和從開關(guān)505輸入的第三代碼矢量 C0DE_3rd(i) (i =0,1,...,R-1)之差，并將該差輸出到誤差最小化單元501作為第三殘差 矢量 Err_3(i) (i = 0，1，···，R-1)。這里，式(24)所示的 C0DE_3nd(i) (i = 0，1，···，R-1) 為代碼矢量 C0DE_2(d2’)(i) (i = 0，1，...，R-1)和代碼矢量 C0DE_3(d3’)(i) (i = 0，1，...， R-1)中的任一個(gè)。Err_3(i) = Add_Err_2 (i) -C0DE_3rd (i) (i = 0，1，…，R-1). . · (24)這里，誤差最小化單元501對碼本506依次指示從d2’ = 0至d2’ = D2_l為止的 d2’的值，或者對碼本507依次指示從d3’ = 0至d3’ = D3-1為止的d3’的值。另外，誤差 最小化單元501對于從d2，= 0至d2，= D2-1為止的各個(gè)d2，或者從d3，= 0至d3，= D3-1為止的各個(gè)d3，，將從加法器510輸入的第三殘差矢量Err_3(i) (i = 0，1，...，R-1) 根據(jù)下式(25)進(jìn)行平方，并求平方誤差Err。 誤差最小化單元501存儲使平方誤差Err為最小的代碼矢量C0DE_2(d2’)的索引 d2’作為索引d2_min，或者存儲使平方誤差Err為最小的代碼矢量C0DE_3(d3’)的索引d3’ 作為索引d3_min。圖12A 圖12C是用于概念性說明本實(shí)施方式的LSP矢量量化的效果的圖。這里， 圖12A表示構(gòu)成碼本506 (圖11)的代碼矢量的集合，圖12B表示構(gòu)成碼本507 (圖11)的代 碼矢量的集合。在本實(shí)施方式中，決定在第二級以后的矢量量化中使用的碼本的使用順序 以與窄帶LSP的種類對應(yīng)。例如，根據(jù)窄帶LSP的種類，選擇圖12A所示的碼本506以及圖 12B所示的碼本507中的、碼本507作為用于第二級矢量量化的碼本。這里，圖12C的左側(cè) 所示的第一級的矢量量化誤差(第一殘差矢量)的分布因窄帶LSP的種類而不同。因此，根 據(jù)本實(shí)施方式，如圖12C所示，能夠使第一殘差矢量的集合的分布與構(gòu)成根據(jù)窄帶LSP的種 類所選擇的碼本(碼本507)的代碼矢量的集合的分布一致。這樣，在第二級矢量量化中， 由于使用適應(yīng)于第一殘差矢量的分布的代碼矢量，所以能夠提高第二級矢量量化的性能。這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，LSP矢量量化裝置根據(jù)與寬帶LSP矢量具有相關(guān)性的窄帶 LSP矢量的種類，決定用于第二級以后的矢量量化的碼本的使用順序，并使用基于使用順序 的碼本進(jìn)行第二級以后的矢量量化。由此，在第二級以后的矢量量化中，能夠使用對應(yīng)于前 級的矢量量化誤差(第一殘差矢量)的統(tǒng)計(jì)性分布的碼本。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，與實(shí)施 方式2同樣，能夠提高量化精度，進(jìn)而能夠在各級矢量量化中加快殘差矢量的收斂，從而能夠提高矢量量化整體的性能。另外，在本實(shí)施方式中，說明了基于從存儲在順序決定單元502所包含的順序信 息碼本中的多個(gè)順序信息中選擇出的順序信息，決定用于第二級以后的矢量量化的碼本的 使用順序的情況。但是，在本發(fā)明中，可以從LSP矢量量化裝置500的外部輸入順序決定用 的信息來決定碼本的使用順序，或者也可以使用在LSP矢量量化裝置500內(nèi)(例如，順序決 定單元502的內(nèi)部)中通過計(jì)算等而生成的信息來決定碼本的使用順序。另外，也能夠構(gòu)成與本實(shí)施方式的LSP矢量量化裝置500對應(yīng)的LSP矢量反量化 裝置(未圖示)。此時(shí)的LSP矢量量化裝置和LSP矢量反量化裝置在結(jié)構(gòu)上對應(yīng)，與實(shí)施方 式1或?qū)嵤┓绞?相同。也就是說，此時(shí)的LSP矢量反量化裝置采用的結(jié)構(gòu)為，輸入由LSP 矢量量化裝置500生成的編碼數(shù)據(jù)而且通過代碼分離單元進(jìn)行分離，并將各個(gè)索引輸入到 分別對應(yīng)的碼本。由此，在解碼時(shí)，能夠使用量化精度較高的編碼信息來進(jìn)行矢量反量化， 所以能夠生成高質(zhì)量的解碼信號。另外，此時(shí)的LSP矢量反量化裝置對在LSP矢量量化裝置 500中輸出的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，但本發(fā)明并不限于此，不言而喻，只要是能夠通過該LSP 矢量反量化裝置進(jìn)行解碼的形式的編碼數(shù)據(jù)，就能夠通過該LSP矢量反量化裝置進(jìn)行接收 并解碼。另外，不言而喻，與實(shí)施方式1同樣，本實(shí)施方式的LSP矢量量化裝置和LSP矢量 反量化裝置能夠用于對語音信號或音樂信號等進(jìn)行編碼/解碼的CELP編碼裝置/CELP解 碼裝置。以上，對本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明。另外，本發(fā)明的矢量量化裝置、矢量反量化裝置及其方法，并不限于上述各個(gè)實(shí)施 方式，可以進(jìn)行各種變更后實(shí)施。例如，在上述實(shí)施方式中，在矢量量化裝置、矢量反量化裝置及其方法中，以語音 信號或音樂信息為對象進(jìn)行了說明，但也適用于其他可能的信號。另外，LSP有時(shí)也稱為LSF (Line Spectral Frequency，線譜頻率)，而且也可以將 LSP改稱為LSF。另外，在代替LSP將ISP (Immittance Spectrum Pairs，導(dǎo)航頻譜對)作為 頻譜參數(shù)進(jìn)行量化的情況下，可以將LSP改稱為ISP，并利用本實(shí)施方式作為ISP量化/反 量化裝置。另外，在代替LSP將ISF (ImmittanceSpectrum Frequency，導(dǎo)航譜頻率)作為頻 譜參數(shù)進(jìn)行量化的情況下，可以將LSP改稱為ISF，并利用本實(shí)施方式作為ISF量化/反量
直 ο另外，本發(fā)明的矢量量化裝置和矢量反量化裝置能夠裝載于進(jìn)行語音或音樂等的 傳輸?shù)囊苿油ㄐ畔到y(tǒng)的通信終端裝置或基站裝置，由此能夠提供具有與上述同樣的作用效 果的通信終端裝置或基站裝置。另外，雖然這里以用硬件構(gòu)成本發(fā)明的情況為例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明也可以 用軟件實(shí)現(xiàn)。例如，通過利用編程語言(programming language)記述本發(fā)明的矢量量化方 法和矢量反量化方法的算法，將該程序存儲在存儲器后使信息處理單元執(zhí)行該程序，從而 能夠?qū)崿F(xiàn)與本發(fā)明的矢量量化裝置和矢量反量化裝置同樣的功能。另外，用于上述各個(gè)實(shí)施方式的說明中的各個(gè)功能塊通常被作為集成電路的LSI 來實(shí)現(xiàn)。這些功能塊既可以被單獨(dú)地集成為一個(gè)芯片，也可以包含一部分或全部地被集成 為一個(gè)芯片。
雖然這里稱為LSI，但根據(jù)集成程度，可以被稱為IC、系統(tǒng)LSI、超大LSI (Super LSI)、或特大 LSI (Ultra LSI)等。另外，實(shí)現(xiàn)集成電路化的方法不僅限于LSI，也可使用專用電路或通用處理器來實(shí) 現(xiàn)。也可以使用可在制造LSI后編程的FPGA(Field ProgrammableGate Array，現(xiàn)場可編程 門陣列)，或者可重構(gòu)LSI內(nèi)部的電路單元的連接和設(shè)定的可重構(gòu)處理器(Reconfigurable Processor)0再者，隨著半導(dǎo)體的技術(shù)進(jìn)步或隨之派生的其它技術(shù)的出現(xiàn)，如果出現(xiàn)能夠替代 LSI的集成電路化的新技術(shù)，當(dāng)然可利用該新技術(shù)進(jìn)行功能塊的集成化。還存在適用生物技 術(shù)等的可能性。2008年1月16日提交的日本專利申請第2008-007255號、2008年5月30日 提交的日本專利申請第2008-142442號以及2008年11月28日提交的日本專利申請第 2008-304660號所包含的說明書、附圖以及說明書摘要的公開內(nèi)容全部被引用于本申請。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的矢量量化裝置、矢量反量化裝置及其方法能夠適用于語音編碼和語音解 碼等的用途。
2權(quán)利要求
矢量量化裝置，包括第一選擇單元，從多個(gè)分類用代碼矢量中，選擇表示具有與量化對象矢量相關(guān)的特征的種類的分類用代碼矢量；第二選擇單元，從多個(gè)第一碼本中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一碼本；第一量化單元，使用構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量，對量化對象矢量進(jìn)行量化，獲得第一代碼；第三選擇單元，從多個(gè)加法因子矢量中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一加法因子矢量；以及第二量化單元，使用多個(gè)第二代碼矢量和所述選擇出的第一加法因子矢量，對與所述第一代碼表示的所述第一代碼矢量和所述量化對象矢量之間的第一殘差矢量有關(guān)的矢量進(jìn)行量化而獲得第二代碼。
2.如權(quán)利要求1所述的矢量量化裝置，所述第二量化單元從所述第一殘差矢量中減去所述選擇出的第一加法因子矢量而生 成減法矢量，使用所述多個(gè)第二代碼矢量，對所述減法矢量進(jìn)行量化。
3.如權(quán)利要求1所述的矢量量化裝置，所述第二量化單元將所述多個(gè)第二代碼矢量的各個(gè)代碼矢量和所述選擇出的第一加 法因子矢量相加而生成多個(gè)加法矢量，使用所述多個(gè)加法矢量，對所述第一殘差矢量進(jìn)行量化。
4.如權(quán)利要求1所述的矢量量化裝置，還包括第三量化單元，使用多個(gè)第三代碼矢量和第二加法因子矢量，對所述第一殘差 矢量和所述第二代碼矢量之間的第二殘差矢量進(jìn)行量化而獲得第三代碼，所述第三選擇單元從多個(gè)加法因子矢量中分別選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量 對應(yīng)的所述第一加法因子矢量和所述第二加法因子矢量。
5.如權(quán)利要求4所述的矢量量化裝置，所述第二量化單元將所述多個(gè)第二代碼矢量的各個(gè)代碼矢量和所述第一加法因子矢 量相加而生成多個(gè)第一加法矢量，使用所述多個(gè)第一加法矢量，對所述第一殘差矢量進(jìn)行 量化，所述第三量化單元將所述多個(gè)第三代碼矢量的各個(gè)代碼矢量和所述第二加法因子矢 量相加而生成多個(gè)第二加法矢量，使用所述多個(gè)第二加法矢量，對所述第二殘差矢量進(jìn)行量化。
6.如權(quán)利要求4所述的矢量量化裝置，還包括第四選擇單元，從多個(gè)順序信息中選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng) 的順序信息；以及第五選擇單元，根據(jù)所述順序信息，從分別構(gòu)成多個(gè)代碼矢量的多個(gè)碼本中，分別選擇 用來構(gòu)成由所述第二量化單元使用的所述多個(gè)第二代碼矢量的碼本和構(gòu)成由所述第三量 化單元使用的所述多個(gè)第三代碼矢量的碼本，所述第三選擇單元根據(jù)所述順序信息，從所述多個(gè)加法因子矢量中分別選擇所述第一 加法因子矢量和所述第二加法因子矢量。
7.矢量反量化裝置，包括接收單元，接收在矢量量化裝置中對量化對象矢量進(jìn)行量化而獲得的第一代碼以及對 所述量化的量化誤差進(jìn)一步進(jìn)行量化而獲得的第二代碼；第一選擇單元，從多個(gè)分類用代碼矢量中，選擇表示具有與所述量化對象矢量相關(guān)的 特征的種類的分類用代碼矢量；第二選擇單元，從多個(gè)第一碼本中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一 碼本；第一反量化單元，從構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量中，指定與所述 第一代碼對應(yīng)的第一代碼矢量；第三選擇單元，從多個(gè)加法因子矢量中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的 第一加法因子矢量；以及第二反量化單元，從多個(gè)第二代碼矢量中指定與所述第二代碼對應(yīng)的第二代碼矢量， 使用所述指定了的第二代碼矢量、所述選擇出的第一加法因子矢量以及所述指定了的第一 代碼矢量，獲得量化矢量。
8.矢量量化方法，包括以下步驟從多個(gè)分類用代碼矢量中，選擇表示具有與量化對象矢量相關(guān)的特征的種類的分類用 代碼矢量；從多個(gè)第一碼本中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一碼本； 使用構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量，對量化對象矢量進(jìn)行量化，獲 得第一代碼；從多個(gè)加法因子矢量中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一加法因子矢 量；以及使用多個(gè)第二代碼矢量和所述選擇出的第一加法因子矢量，對與所述第一代碼表示的 所述第一代碼矢量和所述量化對象矢量之間的第一殘差矢量有關(guān)的矢量進(jìn)行量化而獲得 第二代碼。
9.矢量反量化方法，包括以下步驟接收在矢量量化裝置中對量化對象矢量進(jìn)行量化而獲得的第一代碼以及對所述量化 的量化誤差進(jìn)一步進(jìn)行量化而獲得的第二代碼；從多個(gè)分類用代碼矢量中，選擇表示具有與所述量化對象矢量相關(guān)的特征的種類的分 類用代碼矢量；從多個(gè)第一碼本中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一碼本； 從構(gòu)成所述選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量中，選擇與所述第一代碼對應(yīng)的第一代碼矢量；從多個(gè)加法因子矢量中，選擇與所述選擇出的分類用代碼矢量對應(yīng)的第一加法因子矢 量；以及從多個(gè)第二代碼矢量中選擇與所述第二代碼對應(yīng)的第二代碼矢量，使用所述選擇出的 第二代碼矢量、所述選擇出的第一加法因子矢量以及所述選擇出的第一代碼矢量，獲得所 述量化對象矢量。
全文摘要
公開了能夠根據(jù)具有與量化對象矢量相關(guān)的特征的種類來切換第一級矢量量化的碼本而提高矢量量化的量化精度的矢量量化裝置。在該裝置中，分類器(101)從多個(gè)分類用代碼矢量中選擇表示與量化對象矢量具有相關(guān)性的特征的種類的分類用代碼矢量，開關(guān)(102)從多個(gè)第一碼本中選擇與上述種類對應(yīng)的第一碼本，誤差最小化單元(105)從構(gòu)成選擇出的第一碼本的多個(gè)第一代碼矢量中選擇最接近量化對象矢量的第一代碼矢量，加法因子決定單元(106)從多個(gè)加法因子矢量中選擇與上述種類對應(yīng)的加法因子矢量，誤差最小化單元(105)使用選擇出的加法因子矢量，從多個(gè)第二代碼矢量中選擇最接近選擇出的第一代碼矢量和量化對象矢量之間的殘差矢量的第二代碼矢量。
文檔編號G10L19/14GK101911185SQ20098010190
公開日2010年12月8日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者佐藤薰 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社