(57)【要約】  第１段階の量子化結果を用いて第２段階の量子化用のコードベクトルのベクトル空間を適応的に調整し、量子化精度を向上することができるベクトル量子化装置等を開示する。この装置において、第１量子化部（１０１）は、ＬＳＰベクトルに対して量子化を行い、量子化残差生成部（１０２）は、ＬＳＰベクトルと第１量子化部（１０１）で得られた第１量子化ベクトルとの残差を量子化残差ベクトルとして求め、加法性因子選択部（１０３）は、第１量子化部（１０１）で得られた第１符号に基づいて、加法性因子コードブックの中から１つの加法性因子コードベクトルを加法性因子ベクトルとして選択し、加法性残差生成部（１０４）は、量子化残差ベクトルと加法性因子ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして求め、第２量子化部（１０５）は、加法性残差ベクトルに対して量子化を行う。
2008047795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コードブックを備え、入力されるベクトルを量子化して第１符号および第１量子化ベクトルを生成する第１量子化手段と、
前記ベクトルと、前記第１量子化ベクトルとの残差を量子化残差ベクトルとして生成する量子化残差生成手段と、
加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択する加法性因子選択手段と、
前記第１量子化ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして生成する加法性残差生成手段と、
第２コードブックを備え、前記加法性残差ベクトルを量子化し、第２符号を生成する第２量子化手段と、
を具備するベクトル量子化装置。
【請求項２】
前記第１コードブックは複数の第１コードベクトルからなり、
前記第１量子化手段は、
前記第１コードブックの中から、前記ベクトルにもっとも類似する第１コードベクトルを前記第１量子化ベクトルとして選択し、選択された第１コードベクトルのインデックスを前記第１符号とし、
前記加法性因子コードブックは複数の加法性因子コードベクトルからなり、
前記加法性因子選択手段は、
前記加法性因子コードブックの中から、前記第１量子化残差ベクトルにもっとも類似する加法性因子コードベクトルを前記加法性因子ベクトルとして選択し、
前記第２コードブックは複数の第２コードベクトルからなり、
前記第２量子化手段は、
前記第２コードブックの中から、前記加法性残差ベクトルにもっとも類似する第２コードベクトルを選択し、選択された第２コードベクトルのインデックスを前記第２符号とする、
請求項１記載のベクトル量子化装置。
【請求項３】
複数のスケーリング因子からなるスケーリング因子テーブルを備え、前記第１符号に対応するスケーリング因子を前記スケーリング因子テーブルの中から選択するスケーリング因子選択手段を、さらに具備し、
前記第２量子化手段は、
前記選択されたスケーリング因子を乗じられた前記複数の第２コードベクトルを用いて、前記加法性残差ベクトルとの類似度を求める、
請求項２記載のベクトル量子化装置。
【請求項４】
前記量子化残差ベクトルを第１分割ベクトルと第２分割ベクトルとに分割するベクトル分割手段と、
第１分割コードブックを備え、前記第１分割ベクトルを量子化する第１分割量子化手段と、
第２分割コードブックを備え、前記第２分割ベクトルを量子化する第２分割量子化手段と、
前記第１分割量子化手段の量子化結果を用いて、前記第２分割量子化手段に用いられる加法性因子を選択する分割加法性因子選択手段と、をさらに具備する、
請求項２記載のベクトル量子化装置。
【請求項５】
第１コードブックを備え、受信した量子化ベクトル符号から得られる第１符号を逆量子化し、第１量子化ベクトルを生成する第１逆量子化手段と、
第２コードブックを備え、前記量子化ベクトル符号から得られる第２符号を逆量子化し、量子化加法性残差ベクトルを生成する第２逆量子化手段と、
加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択する加法性因子選択手段と、
前記量子化加法性残差ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとを加算して量子化残差ベクトルを生成する量子化残差生成手段と、
前記第１量子化ベクトルと前記量子化残差ベクトルとを加算して量子化ベクトルを生成する量子化ベクトル生成手段と、
を具備するベクトル逆量子化装置。
【請求項６】
第１コードブックを備え、入力されるベクトルを量子化して第１符号および第１量子化ベクトルを生成するステップと、
前記ベクトルと、前記第１量子化ベクトルとの残差を量子化残差ベクトルとして生成するステップと、
加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択するステップと、
前記第１量子化ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして生成するステップと、
第２コードブックを備え、前記加法性残差ベクトルを量子化し、第２符号を生成するステップと、
を具備するベクトル量子化方法。
【請求項７】
第１コードブックを備え、受信した量子化ベクトル符号から得られる第１符号を逆量子化し、第１量子化ベクトルを生成するステップと、
第２コードブックを備え、前記量子化ベクトル符号から得られる第２符号を逆量子化し、量子化加法性残差ベクトルを生成するステップと、
加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択するステップと、
前記量子化加法性残差ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとを加算して量子化残差ベクトルを生成するステップと、
前記第１量子化ベクトルと前記量子化残差ベクトルとを加算して量子化ベクトルを生成するステップと、
を具備するベクトル逆量子化方法。
【請求項８】
請求項１記載のベクトル量子化装置を具備するＣＥＬＰ符号化装置。
【請求項９】
請求項５記載のベクトル逆量子化装置を具備するＣＥＬＰ復号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＳＰ(Line Spectral Pairs)パラメータのベクトル量子化を行う、ベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法に関し、特にインターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システム等の分野で、音声信号の伝送を行う音声符号化・復号装置に用いられるＬＳＰパラメータのベクトル量子化を行うベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信や、インターネット通信に代表されるパケット通信、あるいは音声蓄積などの分野においては、電波などの伝送路容量や記憶媒体の有効利用を図るため、音声信号の符号化・復号技術が不可欠である。特に、ＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction）方式の音声符号化・復号技術が主流の技術となっている（例えば、非特許文献１参照）。【０００３】
ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、予め記憶された音声モデルに基づいて入力音声を符号化する。具体的には、ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、ディジタル化された音声信号を１０〜２０ｍｓ程度の一定時間間隔のフレームに区切り、各フレーム内の音声信号に対して線形予測分析を行い線形予測係数（ＬＰＣ：Linear Prediction Coefficient）と線形予測残差ベクトルを求め、線形予測係数と線形予測残差ベクトルとをそれぞれ個別に符号化する。ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置においては、線形予測係数を符号化する方法として、線形予測係数をＬＳＰパラメータに変換し、ＬＳＰパラメータを符号化することが一般的である。ＬＳＰパラメータを符号化する方法として、ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置はＬＳＰパラメータに対してベクトル量子化を行うことが多い。ベクトル量子化方法としては、ベクトル量子化の計算量を低減するために、多段ベクトル量子化が用いられることが多い（例えば、非特許文献２参照）。多段ベクトル量子化とは、量子化されるベクトルを複数段階に渡って量子化する方法であって、例えば、前段の量子化の誤差を後段においてさらに量子化することによって、ベクトル量子化の精度を向上することができる。
【非特許文献１】M.R.Schroeder、B.S.Atal著、「IEEE proc. ICASSP」、１９８５、「Code Excited Linear Prediction: High QualitySpeech at Low Bit Rate」、ｐ．９３７−９４０
【非特許文献２】Allen Gersho、Robert M. Gray著、古井、外３名訳、「ベクトル量子化と情報圧縮」、コロナ社、１９９８年１１月１０日、ｐ．５２４−５３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような多段ベクトル量子化は、少ない計算量でより多くのＬＳＰベクトルとコードベクトルとをマッチングすることが出来る効率の良い方法であるが、各段階のマッチングはオープンで行なわれるためにその性能が十分でなかった。性能を上げるために、１段目において複数候補を残して、それぞれの候補について２段目の探索を行なうという方法も考えられるが、それでは計算量が大きくなってしまうという問題がある。【０００５】
本発明の目的は、ベクトル量子化の多段階のうち前段のベクトル量子化結果に適応して、後段のベクトル量子化を行い、より少ない計算量およびビットレートで、量子化精度を向上することができるベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のベクトル量子化装置は、第１コードブックを備え、入力されるベクトルを量子化して第１符号および第１量子化ベクトルを生成する第１量子化手段と、前記ベクトルと、前記第１量子化ベクトルとの残差を量子化残差ベクトルとして生成する量子化残差生成手段と、加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択する加法性因子選択手段と、前記第１量子化ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして生成する加法性残差生成手段と、第２コードブックを備え、前記加法性残差ベクトルを量子化し、第２符号を生成する第２量子化手段と、を具備する構成を採る。【０００７】
本発明のベクトル逆量子化装置は、第１コードブックを備え、受信した量子化ベクトル符号から得られる第１符号を逆量子化し、第１量子化ベクトルを生成する第１逆量子化手段と、第２コードブックを備え、前記量子化ベクトル符号から得られる第２符号を逆量子化し、量子化加法性残差ベクトルを生成する第２逆量子化手段と、加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択する加法性因子選択手段と、前記量子化加法性残差ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとを加算して量子化残差ベクトルを生成する量子化残差生成手段と、前記第１量子化ベクトルと前記量子化残差ベクトルとを加算して量子化ベクトルを生成する量子化ベクトル生成手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ベクトルに対して複数段階の量子化を行い、そのうち前段の量子化結果に基づき、後段の量子化に用いられるコードベクトルのベクトル空間を適応的に調整するため、より少ない計算量およびビットレートで量子化精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るＬＳＰベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る第１量子化部の量子化結果に対応する加法性因子ベクトルを用いて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する様子を模式的に示す図
【図４】実施の形態２に係るＬＳＰベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図５】本実施の形態２に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２に係る第１量子化部の量子化結果に対応する加法性因子ベクトルに加えスケーリング因子を用いて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する様子を模式的に示す図
【図７】実施の形態３のＬＳＰベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図９】実施の形態４に係るＣＥＬＰ符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態４に係るＣＥＬＰ復号装置の主要な構成を示すブロック図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係るベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法として、ＬＳＰベクトル量子化装置、ＬＳＰベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法を例にとって説明する。【００１１】
また、以下において、ＬＳＰ（Line Spectral Pairs）パラメータのベクトルのことを、ＬＳＰベクトルと略称する。また、本発明において、コードブックを構成するコードベクトル全てに対して加算もしくは減算することにより、コードベクトル空間の中心であるセントロイドを移動させるための因子（ベクトル）のことを、加法性因子と称することとする。なお、実際には、加法性因子ベクトルは、コードベクトルに加算して用いるよりも、量子化対象であるベクトルから加法性因子ベクトルを減算して用いることが多い。また、このような、量子化対象であるベクトルから加法性因子ベクトルを減算した結果である残差（ベクトル）のことを、加法性残差と称することとする。【００１２】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル量子化装置１００の主要な構成を示すブロック図である。ここでは、入力されるＬＳＰベクトルを量子化し、得られる量子化結果を用いて、ベクトル量子化の残差を予測し、さらにこの予測の誤差を量子化する場合を例にとって説明する。【００１３】
ＬＳＰベクトル量子化装置１００は、第１量子化部１０１、量子化残差生成部１０２、加法性因子選択部１０３、加法性残差生成部１０４、第２量子化部１０５、および多重化部１０６を備える。【００１４】
第１量子化部１０１は、複数の第１コードベクトルからなる第１コードブックを内蔵しており、入力されるＬＳＰベクトルに対して内蔵の第１コードブックを用いて量子化を行い、第１量子化ベクトルと第１符号とを求め、第１符号を加法性因子選択部１０３および多重化部１０６に出力し、第１量子化ベクトルを量子化残差生成部１０２に出力する。【００１５】
量子化残差生成部１０２は、入力されるＬＳＰベクトルと、第１量子化部１０１から入力される第１量子化ベクトルとの残差を求め、求められた残差を量子化残差ベクトルとして加法性残差生成部１０４に出力する。【００１６】
加法性因子選択部１０３は、複数の加法性因子コードベクトルからなる加法性因子コードブックを内蔵しており、第１量子化部１０１から入力される第１符号に基づき、加法性因子コードブックの中から１つの加法性因子コードベクトルを選択する。加法性因子選択部１０３は、選択された加法性因子コードベクトルを加法性因子ベクトルとして加法性残差生成部１０４に出力する。【００１７】
加法性残差生成部１０４は、量子化残差生成部１０２から入力される量子化残差ベクトルと、加法性因子選択部１０３から入力される加法性因子ベクトルとの残差を求め、求められた残差を加法性残差ベクトルとして第２量子化部１０５に出力する。【００１８】
第２量子化部１０５は、複数の第２コードベクトルからなる第２コードブックを内蔵しており、加法性残差生成部１０４から入力される加法性残差ベクトルに対して内蔵の第２コードブックを用いて量子化を行い、得られる第２符号を多重化部１０６に出力する。【００１９】
多重化部１０６は、第１量子化部１０１から入力される第１符号と、第２量子化部１０５から入力される第２符号とを多重化し、多重化された符号を量子化ベクトル符号として出力する。【００２０】
以下、量子化対象となるＬＳＰベクトルの次数がＲ次である場合を例にとって、ＬＳＰベクトル量子化装置１００の動作を説明する。ＬＳＰベクトルをＬＳＰ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と記す。【００２１】
第１量子化部１０１は、入力されるＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、内蔵の第１コードブックを構成する各第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との２乗誤差を下記の式（１）に従い算出する。
【数１】
2008047795.tif 000003
ここで、ｍは第１コードブックを構成する各第１コードベクトルのインデックスを示し、Ｍは第１コードブックを構成する第１コードベクトルの総数を示す。第１量子化部１０１は、求められたＭ個の第１コードベクトルに対応する２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｐ（ｍ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｐ（ｍ）が最小となる場合のｍの値ｍ＿ｍｉｎを第１符号として加法性因子選択部１０３および多重化部１０６に出力する。また、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｐ（ｍ）が最小となる第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を第１量子化ベクトルとして量子化残差生成部１０２に出力する。すなわち、第１量子化部１０１は、ＬＳＰベクトルとの類似度が最大となる第１コードベクトルを第１コードブックの中から選択する。【００２２】
量子化残差生成部１０２は、入力されるＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、第１量子化部１０１から入力される第１量子化ベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、下記の式（２）に従い求める。
【数２】
2008047795.tif 000004
量子化残差生成部１０２は、求められたＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を量子化残差ベクトルとして加法性残差生成部１０４に出力する。【００２３】
加法性因子選択部１０３は、内蔵の加法性因子コードブックを構成する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）の中から、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を選択する。ここで、加法性因子コードブックはＭ個のコードベクトルからなり、加法性因子コードブックを構成する各加法性因子コードベクトルと、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルとは１対１で対応づけられている。加法性因子コードベクトルとは、第１量子化部１０１の量子化結果である第１符号に基づいて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整するためのスカラまたはベクトルである。具体的には、加法性因子コードベクトルは、第１量子化ベクトルとＬＳＰベクトルとの残差を第１符号に基づき予測したベクトルである。すなわち、加法性因子選択部１０３が加法性因子コードブックの中から選択した加法性因子コードベクトルは、加法性因子コードブックを構成するＭ個の加法性因子コードベクトルのうち、量子化残差生成部１０２で生成される量子化残差ベクトルとの類似度が最も大きい１つの加法性因子コードベクトルである。加法性因子選択部１０３は、選択された加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を加法性因子ベクトルとして加法性残差生成部１０４に出力する。【００２４】
加法性残差生成部１０４は、量子化残差生成部１０２から入力される量子化残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、加法性因子選択部１０３から入力される加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差Ａ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、下記の式（３）に従い求める。
【数３】
2008047795.tif 000005
加法性残差生成部１０４は、求められたＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を加法性残差ベクトルとして第２量子化部１０５に出力する。【００２５】
第２量子化部１０５は、加法性残差生成部１０４から入力される加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、内蔵の第２コードブックを構成する各第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１、ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を下記の式（４）に従い算出する。
【数４】
2008047795.tif 000006
ここで、ｎは第２コードブックを構成する各第２コードベクトルのインデックスを示し、Ｎは第２コードブックを構成する第２コードベクトルの総数を示す。第２量子化部１０５は、求められたＮ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）が最小となる場合のｎの値ｎ＿ｍｉｎを第２符号として多重化部１０６に出力する。すなわち、第２量子化部１０５は、加法性残差ベクトルとの類似度が最大となる第２コードベクトルを第２コードブックの中から選択する。【００２６】
多重化部１０６は、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎと、第２量子化部１０５から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎとを多重化し、得られる量子化ベクトル符号をＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０に伝送する。【００２７】
ＬＳＰベクトル量子化装置１００で用いられる第１コードブック、加法性因子コードブック、および第２コードブックは、予め学習により求めて作成されたものであり、これらのコードブックの学習方法について説明する。【００２８】
第１量子化部１０１が備える第１コードブックを学習により求めるためには、まず多数の学習用の音声データから得られる多数の、例えばＶ個のＬＳＰベクトルを用意し、このＶ個のＬＳＰベクトルを用いて、ＬＢＧ（Linde Buzo Gray）アルゴリズム等の学習アルゴリズムに従いＭ個の第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求め、第１コードブックを生成する。【００２９】
加法性因子選択部１０３が備える加法性因子コードブックを学習により求めるためには、まず多数の学習用の音声データから得られる多数の、例えばＶ’個のＬＳＰベクトルを用意する。次いで、用意されたＶ’個のＬＳＰベクトルのうち任意の１つ、例えば、ＬＳＰ（ｖ'ｓ）（ｉ）（ここでｖ'ｓは、０≦ｖ'ｓ≦Ｖ'−１の整数）に対して、上述の式（１）に従い第１コードブックのうち、ＬＳＰ（ｖ'ｓ）（ｉ）との２乗誤差が最小となる第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）（ここでｍｓは、０≦ｍｓ≦Ｍ−１の整数）のインデックスｍｓを求めて第１符号ｍ＿ｍｉｎとする。同様の処理を繰り返すことにより、すべてのＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ'）（ｉ）（０≦ｖ'≦Ｖ'−１の整数）に対応する第１符号を求めて記憶する。次いで、第１コードブックの第１コードベクトルのうち任意の１つ、例えば、ＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）（ここでｍsは、０≦ｍs≦Ｍ−１の整数）のインデックスｍsを第１符号とする１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ's）（ｉ）を抽出する。次いで、抽出された１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ's）（ｉ）の各各において、上述の式（２）に従いＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ's）（ｉ）と、第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）との残差である残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求める。次いで、求められた１つ以上の残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）の中心（セントロイド）となるベクトルを求めて、求められたセントロイドのベクトルをインデックスｍｓに対応する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍｓ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）とする。同様の処理を繰り返すことにより、すべての第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ）（ｉ）（０≦ｍ≦Ｍ−１）のインデックスｍに対応する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求めて、加法性因子コードブックを生成する。【００３０】
言い換えれば、Ｍ個の第１コードベクトルからなる第１コードブックとＶ'個のＬＳＰベクトルとを用いて第１のベクトル量子化を行い、得られる第１符号が同一となる１つ以上のＬＳＰベクトルを抽出する。次いで、抽出されたＬＳＰベクトル各々から第１符号に対応する第１コードベクトルを減じることにより複数の残差ベクトルを求め、求められた複数の残差ベクトルの中心（セントロイド）を求め、このセントロイドのベクトルを加法性因子コードベクトルとする。こうして、第１コードブックの第１コードベクトル各々のインデックスｍ（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）に対応する加法性因子コードベクトルをすべて求めて加法性因子コードブックを生成する。【００３１】
こうして、第１コードブックおよび加法性因子コードブックが求められると、第２量子化部１０５に用いられる第２コードブックは、求められた第１コードブックおよび加法性因子コードブックを用いて学習により求めることができる。具体的には、まず上述したように第１コードブックおよび加法性因子コードブックを作成し、多数の学習用音声データから多数の、例えばＶ個のＬＳＰベクトルを求める。次いで、求められたＶ個のＬＳＰベクトルに対して、第１のベクトル量子化を行う。例えば、ｖｓ番目（０≦ｖｓ≦Ｖ−１）のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖｓ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）に対して、式（１）に従い第１符号ｍ＿ｍｉｎを求める。次いで、式（２）に従いＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖｓ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差である残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を得る。次いで、式（３）に従い残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差である加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を得る。加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求める処理を繰り返すことにより、Ｖ個のＬＳＰベクトルに各々対応する加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｖ）（ｉ）（ｖ＝０，１，…，Ｖ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）すべてを求める。次いで、得られたＶ個の加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｖ）（ｉ）（ｖ＝０，１，…，Ｖ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を用いてＬＢＧアルゴリズム等の学習アルゴリズムによりＮ個の第２コードベクトルを求め、第２コードブックを生成する。【００３２】
図２は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０の主要な構成を示すブロック図である。【００３３】
ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０は、符号分離部１５１、第２逆量子化部１５２、加法性因子選択部１５３、量子化残差生成部１５４、第１逆量子化部１５５、および量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６を備える。なお、第２逆量子化部１５２は、第２量子化部１０５が備える第２コードブックと同様な第２コードブックを備える。また、加法性因子選択部１５３は、加法性因子選択部１０３が備える加法性因子コードブックと同様な加法性因子コードブックを備える。また、第１逆量子化部１５５は、第１量子化部１０１が備える第１コードブックと同様な第１コードブックを備える。【００３４】
符号分離部１５１は、ＬＳＰベクトル量子化装置１００から伝送された量子化ベクトル符号に対して逆多重化処理を行い、第１符号および第２符号を分離する。符号分離部１５１は、第１符号を加法性因子選択部１５３および第１逆量子化部１５５に出力し、第２符号を第２逆量子化部１５２に出力する。【００３５】
第２逆量子化部１５２は、符号分離部１５１から入力される第２符号に対して、内蔵の第２コードブックを用いて逆量子化を行い、得られる第２コードベクトルを量子化加法性残差ベクトルとして量子化残差生成部１５４に出力する。【００３６】
加法性因子選択部１５３は、符号分離部１５１から入力される第１符号に基づき、内蔵の加法性因子コードブックの中から１つの加法性因子コードベクトルを選択し、加法性因子ベクトルとして量子化残差生成部１５４に出力する。【００３７】
量子化残差生成部１５４は、第２逆量子化部１５２から入力される量子化加法性残差ベクトルと、加法性因子選択部１５３から入力される加法性因子ベクトルとを加算して得られる量子化残差ベクトルを量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。【００３８】
第１逆量子化部１５５は、符号分離部１５１から入力される第１符号に対して、内蔵の第１コードブックを用いて逆量子化を行い、得られる第１量子化ベクトルを量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。【００３９】
量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６は、第１逆量子化部１５５から入力される第１量子化ベクトルと、量子化残差生成部１５４から入力される量子化残差ベクトルとを加算して得られる量子化ＬＳＰベクトルを出力する。【００４０】
以下、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０の動作を説明する。【００４１】
符号分離部１５１は、入力される量子化ベクトル符号に対して逆多重化処理を行って第１符号ｍ＿ｍｉｎおよび第２符号ｎ＿ｍｉｎを分離し、第１符号ｍ＿ｍｉｎを加法性因子選択部１５３および第１逆量子化部１５５に出力し、第２符号ｎ＿ｍｉｎを第２逆量子化部１５２に出力する。【００４２】
第２逆量子化部１５２は、符号分離部１５１から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、内蔵の第２コードブックの中から選択し、下記の式（５）に示すように量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）として量子化残差生成部１５４に出力する。
【数５】
2008047795.tif 000007
【００４３】
加法性因子選択部１５３は、符号分離部１５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、内蔵の加法性因子コードブックの中から選択して、加法性因子ベクトルとして量子化残差生成部１５４に出力する。【００４４】
量子化残差生成部１５４は、第２逆量子化部１５２から入力される量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、加法性因子選択部１５３から入力される加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）とを下記の式（６）に従い加算し、得られるベクトルを量子化残差ベクトルＱ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）として量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。
【数６】
2008047795.tif 000008
【００４５】
第１逆量子化部１５５は、符号分離部１５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、内蔵の第１コードブックの中から選択し、第１量子化ベクトルとして量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。【００４６】
量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６は、量子化残差生成部１５４から入力される量子化残差ベクトルＱ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、第１逆量子化部１５５から入力される第１量子化ベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）とを下記の式（７）に従い加算し、得られるベクトルを量子化ＬＳＰベクトルＱ＿ＬＳＰ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）として出力する。
【数７】
2008047795.tif 000009
【００４７】
図３は、ＬＳＰベクトル量子化装置１００において第１量子化部１０１の量子化結果に対応する加法性因子ベクトルを用いて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する様子を模式的に示す図である。この図においては、説明を簡単にするために、第１コードベクトルおよび第２コードベクトルが２次からなり、何れのベクトル空間も平面上で表される場合を例にとる。【００４８】
図３Ａは、第１量子化部１０１においてＬＳＰベクトルを量子化する様子を模式的に示すための図である。図３Ａは、第１コードブックを構成する第１コードベクトルがベクトル空間に分布している様子を示している。図３Ａにおいて、黒丸は、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルを示す。図３Ａにおいて破線が示すように、ベクトル空間全般は、各第１コードベクトルそれぞれを中心とする複数の領域に区切られ、各領域内に含まれるすべてのベクトルは各領域の中心にある各第１コードベクトルで代表される。すなわち、各領域内に含まれるベクトルに対して式（１）に従い量子化を行う場合、式（１）に示す２乗誤差が最小となる第１コードベクトルは、当該領域の中心にある第１コードベクトルとなる。例えば、第１量子化部１０１において、白丸３１で示されるＬＳＰベクトルを量子化する場合、第１量子化ベクトルとして選択される第１コードベクトルは黒丸３２で示される第１コードベクトルとなる。また、この図において、黒丸３２から白丸３１までの矢印は、第１量子化ベクトルとＬＳＰベクトルとの残差ベクトル、すなわち量子化残差生成部１０２において生成される量子化残差ベクトルを示す。ＬＳＰベクトル量子化装置１００は、加法性因子選択部１０３、加法性残差生成部１０４、および第２量子化部１０５を用いて、この量子化残差ベクトルに対して量子化を行う。具体的には、加法性因子選択部１０３において、量子化残差ベクトルに対する予測として、加法性因子ベクトルが選択され、さらに、加法性残差生成部１０４において、加法性因子ベクトルと量子化残差ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして算出する。【００４９】
図３Ｂは、加法性残差ベクトルの量子化に用いられる第２コードベクトルが加法性因子ベクトルにより適応的に調整される様子を模式的に示す図である。この図は、第１コードブックを構成する第１コードベクトルが分布されるベクトル空間を示すとともに、第２コードブックを構成する第２コードベクトルが分布されるベクトル空間を重ねて示している。ここで、実線円は、第２コードベクトルが分布されるベクトル空間、すなわち第２コードベクトル空間を示し、複数の実線円は、同一の第２コードベクトル空間の中心を移動させて得られるベクトル空間を示し、十字丸は、移動により得られる各ベクトル空間の中心を示す。ＬＳＰベクトル量子化装置１００は、第１量子化ベクトルから加法性因子ベクトルを減算することにより、加法性残差ベクトルを生成する。すなわち、第２コードベクトルは加法性因子ベクトルにより調整され、ベクトル量子化の精度が向上する。このような調整の結果は、図３Ｂにおいて実線円で示される第２コードベクトル空間の移動で表される。次いで、第２量子化部１０５は、移動された第２コードブック領域において、式（４）を用いて加法性残差ベクトルとの２乗誤差が最も小さい第２コードベクトルを選択する。【００５０】
このように、本実施の形態によれば、第１量子化および第２量子化の２段量子化を行うＬＳＰベクトル量子化装置は、第１量子化の量子化結果に対応する加法性因子を用いて、第２量子化用の第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整するため、より少ない計算量およびビットレートでＬＳＰベクトル量子化の精度を向上することができる。【００５１】
なお、本実施の形態では、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルと、加法性因子コードブックを構成する各加法性因子コードベクトルとが１対１で対応づけられている場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、第１コードブック内の第１コードベクトルと、加法性因子コードブック内の加法性因子コードベクトルとがＮ対１（Ｎは、Ｎ≧２の整数である）で対応づけられていても良い。【００５２】
また、本実施の形態では、第１コードブックを構成する第１コードベクトルと、加法性因子コードブックを構成する加法性因子コードベクトルとが１対１で対応づけられている場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、第１コードブックを構成する第１コードベクトルと、加法性因子コードブックを構成する加法性因子コードベクトルとが１対Ｎ（Ｎは、Ｎ≧２の整数である）で対応づけられていても良い。かかる場合、第１符号に対応する２つ以上の加法性因子コードベクトルのうち、式（４）により求められる２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）が最小となる方を、加法性因子ベクトルとして選択すれば良い。かかる場合、ＬＳＰベクトル量子化装置は、どの加法性因子ベクトルを選択したかという情報をＬＳＰベクトル逆量子化装置へ通知する必要がある。例えば、第１符号に対応する加法性因子コードベクトルの数が２Ｘである場合、Ｘビットの情報を送ることにより２Ｘ個の加法性因子コードベクトルの内、どの加法性因子コードベクトルを選択したかということをＬＳＰ逆量子化装置へ通知すれば良い。【００５３】
また、本実施の形態では、ＬＳＰベクトルに対して２段のベクトル量子化を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、３段以上のベクトル量子化を行っても良い。【００５４】
また、本実施の形態では、ＬＳＰベクトルに対して２段のベクトル量子化を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、分割ベクトル量子化と併用してベクトル量子化を行っても良い。例えば、加法性残差ベクトルを２段目でベクトル量子化する場合、加法性残差ベクトルを数分割し、分割後の複数のベクトルを各々ベクトル量子化しても良い。かかる場合、分割後のベクトルの次数に応じて各々異なるコードブックを用意すれば良い。【００５５】
また、本実施の形態では、量子化対象としてＬＳＰベクトルを例にとって説明したが、量子化対象はこれに限定されず、ＬＳＰベクトル以外のベクトルであっても良い。【００５６】
また、本実施の形態では、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０は、ＬＳＰベクトル量子化装置１００から伝送された量子化ベクトル符号を復号するとしたが、これに限らず、量子化ベクトル符号として、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０で復号可能な形式の符号化データであれば、ＬＳＰベクトル量子化装置１００から伝送されたものでなくてもＬＳＰベクトル逆量子化装置で受信して復号することが可能であることは言うまでもない。【００５７】
（実施の形態２）
図４は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル量子化装置２００の主要な構成を示すブロック図である。ＬＳＰベクトル量子化装置２００は、実施の形態１に示したＬＳＰベクトル量子化装置１００（図１参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。ＬＳＰベクトル量子化装置２００は、スケーリング因子選択部２０１をさらに具備する点において、ＬＳＰベクトル量子化装置１００と相違する。なお、ＬＳＰベクトル量子化装置２００の第２量子化部２０５と、ＬＳＰベクトル量子化装置１００の第２量子化部１０５とは処理の一部に相違点があり、それを示すために異なる符号を付す。なお、第２量子化部２０５は、第２量子化部１０５が備える第２コードブックと同様な第２コードブックを備える。【００５８】
スケーリング因子選択部２０１は、複数のスケーリング因子からなるスケーリング因子テーブルを内蔵しており、第１量子化部１０１から入力される第１符号に対応する１つのスケーリング因子を内蔵のスケーリング因子テーブルから選択する。スケーリング因子選択部２０１は、選択されたスケーリング因子を第２量子化部２０５に出力する。【００５９】
第２量子化部２０５は、スケーリング因子選択部２０１から入力されるスケーリング因子を第２コードベクトル各々に乗じ、スケーリング因子が乗じられた第２コードブックを用いて、加法性残差生成部１０４から入力される加法性残差ベクトルに対して量子化を行い、得られる第２符号を多重化部１０６に出力する。【００６０】
上記の構成を有するスケーリング因子選択部２０１および第２量子化部２０５は、具体的に以下の動作を行う。【００６１】
スケーリング因子選択部２０１は、内蔵の加法性因子テーブルを構成する加法性因子ＡＭＰ（ｍ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）の中から、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を選択する。ここで、スケーリング因子テーブルはＭ個のスケーリング因子を備え、スケーリング因子テーブルを構成する各スケーリング因子と、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルとは１対１で対応づけられている。スケーリング因子選択部２０１は、選択されたスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を第２量子化部２０５に出力する。【００６２】
第２量子化部２０５は、内蔵の第２コードブックを構成する各第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１、ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）にスケーリング因子選択部２０１から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を乗じて得られるベクトルと、加法性残差生成部１０４から入力される加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を下記の式（８）に従い算出する。
【数８】
2008047795.tif 000010
ここで、ｎは第２コードブックを構成する各第２コードベクトルのインデックスを示し、Ｎは第２コードブックを構成する第２コードベクトルの総数を示す。第２量子化部２０５は、求められたＮ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）が最小となる場合のｎの値ｎ＿ｍｉｎを第２符号として多重化部１０６に出力する。【００６３】
スケーリング因子選択部２０１で用いられるスケーリング因子テーブルは、予め学習により求めて作成されたものであり、スケーリング因子テーブルの学習方法について説明する。【００６４】
スケーリング因子選択部２０１が備えるスケーリング因子テーブルを学習により求めるためには、実施の形態１に示したように第１コードブック、加法性因子コードブック、および第２コードブックを学習により求めた後、多数の学習用の音声データから得られる多数の、例えば、Ｖ^個のＬＳＰベクトルを用意する。次いで、用意されたＶ^個のＬＳＰベクトルに対応して各々対応する第１符号を求める。例えば、ＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）（ここでｖ^ｓは、０≦ｖ^ｓ≦Ｖ^−１の整数）に対して、上述の式（１）に従い第１コードブックの中から、ＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）との２乗誤差が最小となる第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）（ここで、ｍｓは、０≦ｍｓ≦Ｍ−１の整数）のインデックスｍｓを求めて第１符号ｍ＿ｍｉｎとする。同様の処理を繰り返すことにより、すべてのＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^）（ｉ）（ここでｖ^ｓは、０≦ｖ^ｓ≦Ｖ^−１の整数）に対応する第１符号ｍ＿ｍｉｎ各々を求めて記憶する。次いで、第１コードブックを構成する任意の第１コードベクトル、例えば、ＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）（ここでｍｓは、０≦ｍｓ≦Ｍ−１の整数）のインデックスｍｓを第１符号ｍ＿ｍｉｎとする１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）を抽出する。次いで、抽出された１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）の各各において、上述の式（２）に従いＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）と、第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）との残差である残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求める。次いで、上述の式（３）に従い残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、加法性因子ＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差である加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求める。次いで、上述の式（４）に従い加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１、ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を求め、求められたＮ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）が最小となる場合のｎの値ｎ＿ｍｉｎを第２符号とする。【００６５】
インデックスｍｓを第１符号ｍ＿ｍｉｎとする１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）の各各において同様の処理を繰り返し、各各のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）に対応する第２符号ｎ＿ｍｉｎを求めて記憶する。次いで、下記の式（９）により求められる２乗誤差の総和Ｅｒｒ＿Ｔｏｔａｌが最小となるＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を、第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子とする。
【数９】
2008047795.tif 000011
ここで、Ｗ（ｍｓ）はインデックスｍｓを第１符号ｍ＿ｍｉｎとするＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^s）（ｉ）の総数を示す。Ａ＿ＥＲＲ（ｗ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１、ｗ＝０，１，…，Ｗ（ｍｓ）−１）は、インデックスｍｓを第１符号ｍ＿ｍｉｎとするＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^s）（ｉ）から求められる加法性残差ベクトルを示す。ＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ（ｗ））（ｉ）は、上記の式（４）に従いＡ＿ＥＲＲ（ｗ）（ｉ）との２乗誤差が最小であると決定された第２コードベクトルである。【００６６】
こうして、第１コードブックの第１コードベクトル各々のインデックスｍ（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）に対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）をすべて求めてスケーリング因子テーブルを生成する。【００６７】
図５は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０の主要な構成を示すブロック図である。ＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０は、実施の形態１に示したＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０（図２参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。ＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０は、スケーリング因子選択部２５１をさらに具備する点において、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０と相違する。なお、ＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０の第２逆量子化部２５２と、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０の第２逆量子化部１５２とは処理の一部に相違点があり、それを示すために異なる符号を付す。【００６８】
スケーリング因子選択部２５１は、ＬＳＰベクトル量子化装置２００のスケーリング因子選択部２０１が備えるスケーリング因子テーブルと同様なスケーリング因子テーブルを内蔵しており、符号分離部１５１から入力される第１符号に対応するスケーリング因子を、内蔵のスケーリング因子テーブルの中から選択して第２逆量子化部２５２に出力する。【００６９】
第２逆量子化部２５２は、符号分離部１５１から入力される第２符号に対して、内蔵の第２コードブックを用いて逆量子化を行い、得られる第２コードベクトルにスケーリング因子選択部２５１から入力されるスケーリング因子を乗じ、スケーリング因子が乗算された第２コードベクトルを量子化加法性残差ベクトルとして量子化残差生成部１５４に出力する。【００７０】
上記の構成を有するスケーリング因子選択部２５１および第２逆量子化部２５２は、具体的に以下の動作を行う。【００７１】
スケーリング因子選択部２５１は、符号分離部１５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を、内蔵のスケーリング因子テーブルの中から選択して第２逆量子化部２５２に出力する。【００７２】
第２逆量子化部２５２は、符号分離部１５１から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、内蔵の第２コードブックの中から選択し、スケーリング因子選択部２５１から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を、下記の式（１０）に従い第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）に乗算し、得られるベクトルを量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）として量子化残差生成部１５４に出力する。
【数１０】
2008047795.tif 000012
【００７３】
図６は、ＬＳＰベクトル量子化装置２００の第１量子化部１０１の量子化結果に対応する加法性因子ベクトルに加えスケーリング因子を用いて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する様子を模式的に示す図である。【００７４】
図６Ａは、図３Ａと同様であるため、ここでは詳細は説明を省略する。【００７５】
図６Ｂは、第２コードベクトルが、スケーリング因子により適応的に調整される様子を模式的に示す図である。この図は、第１コードブックを構成する第１コードベクトルが分布されるベクトル空間を示すとともに、第２コードブックを構成する第２コードベクトルが分布されるベクトル空間を重ねて示している。ここで実線円は、第２コードベクトルが分布されるベクトル空間、すなわち、第２コードベクトル空間を示し、内側と外側の２つの実線円は、第２コードベクトル空間の伸縮を示す。このような伸縮は、第２量子化部２０５において第２コードブックを構成する各第２コードベクトルにスケーリング因子を乗じることによって行われる。第２コードベクトル空間を伸縮させるスケーリング因子は、第１量子化ベクトルと１対１で対応づけられており、この伸縮処理により、第２コードベクトルのベクトル空間がさらに適応的に調整され、量子化精度が向上する。【００７６】
図６Ｃは、図３Ｂと基本的に同様であるため、詳細な説明は省略する。ただし、図６Ｃは、実線円で示される第２コードベクトル空間は、すでに図６Ｂに示したようにスケーリング因子による伸縮処理が行われて得られたものである点で、図３Ｂと相違する。【００７７】
このように、本実施の形態によれば、第１量子化および第２量子化の２段量子化を行うＬＳＰベクトル量子化装置は、第１量子化の量子化結果に対応する加法性因子に加えスケーリング因子を用いて、第２量子化用の第２コードベクトルのベクトル空間をさらに適応的に調整するため、より少ない計算量およびビットレートでＬＳＰベクトル量子化の精度をさらに向上することができる。【００７８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ＬＳＰベクトルを２段階の多段ベクトル量子化を行い、更に２段目のベクトル量子化においては、１段目のベクトル量子化結果を用いて２分割の分割ベクトル量子化を行う。【００７９】
図７は、本実施の形態３に係るＬＳＰベクトル量子化装置３００の主要な構成を示すブロック図である。【００８０】
図７において、ＬＳＰベクトル量子化装置３００は、第１量子化部１０１、量子化残差生成部１０２、ベクトル分割部３０１、第１加法性因子選択部３０２、第１加法性残差生成部３０３、スケーリング因子選択部３０４、第２量子化部３０５、第２加法性因子選択部３０６、第２加法性残差生成部３０７、第３量子化部３０８、および多重化部３０９を備える。そのうち、第１量子化部１０１及び量子化残差生成部１０２は、実施の形態２に係る第１量子化部１０１及び量子化残差生成部１０２と同様であるため、その説明を省略する。【００８１】
ベクトル分割部３０１は、量子化残差生成部１０２から入力される量子化残差ベクトルを２分割し、２つの分割ベクトルを生成する。ベクトル分割部３０１は、２つの分割ベクトルのうち、より低い周波数領域に対応する低次の方を第１分割ベクトルとして第１加法性残差生成部３０３に出力し、より高い周波数領域に対応する高次の方を第２分割ベクトルとして第２加法性残差生成部３０７に出力する。【００８２】
第１加法性因子選択部３０２は、複数の第１加法性因子コードベクトルからなる第１加法性因子コードブックを内蔵しており、第１量子化部１０１から入力される第１符号に基づき、第１加法性因子コードブックの中から１つの第１加法性因子コードベクトルを選択する。第１加法性因子選択部３０２は、選択された第１加法性因子コードベクトルを第１加法性因子ベクトルとして第１加法性残差生成部３０３に出力する。【００８３】
第１加法性残差生成部３０３は、ベクトル分割部３０１から入力される第１分割ベクトルと、第１加法性因子選択部３０２から入力される第１加法性因子ベクトルとの残差を求め、求められた残差を第１加法性残差ベクトルとして第２量子化部３０５に出力する。【００８４】
スケーリング因子選択部３０４は、複数のスケーリング因子からなるスケーリング因子テーブルを内蔵しており、第１量子化部１０１から入力される第１符号に基づき、スケーリング因子テーブルの中から１つのスケーリング因子を選択する。スケーリング因子選択部３０４は、選択されたスケーリング因子を第２量子化部３０５および第３量子化部３０８に出力する。【００８５】
第２量子化部３０５は、複数の第１分割コードベクトルからなる第１分割コードブックを内蔵しており、スケーリング因子選択部３０４から入力されるスケーリング因子を各第１分割コードベクトルに乗じる。そして第２量子化部３０５は、第１加法性残差生成部３０３から入力される第１加法性残差ベクトルに対して、スケーリング因子が乗じられた第１分割コードブックを用いて量子化を行い、得られる第２符号を第２加法性因子選択部３０６および多重化部３０９に出力する。【００８６】
第２加法性因子選択部３０６は、複数の第２加法性因子コードベクトルからなる第２加法性因子コードブックを内蔵しており、第２量子化部３０５から入力される第２符号に基づき、第２加法性因子コードブックの中から１つの第２加法性因子コードベクトルを選択する。第２加法性因子選択部３０６は、選択された第２加法性因子コードベクトルを第２加法性因子ベクトルとして第２加法性残差生成部３０７に出力する。【００８７】
第２加法性残差生成部３０７は、ベクトル分割部３０１から入力される第２分割ベクトルと、第２加法性因子選択部３０６から入力される第２加法性因子ベクトルとの残差を求め、求められた残差を第２加法性残差ベクトルとして第３量子化部３０８に出力する。【００８８】
第３量子化部３０８は、複数の第２分割コードベクトルからなる第２分割コードブックを内蔵しており、スケーリング因子選択部３０４から入力されるスケーリング因子を各第２分割コードベクトルに乗じる。そして第３量子化部３０８は、第２加法性残差生成部３０７から入力される第２加法性残差ベクトルに対して、スケーリング因子が乗じられた第２分割コードブックを用いて量子化を行い、得られる第３符号を多重化部３０９に出力する。【００８９】
多重化部３０９は、第１量子化部１０１から入力される第１符号と、第２量子化部３０５から入力される第２符号と、第３量子化部３０８から入力される第３符号とを多重化し、多重化された符号を量子化ベクトル符号として出力する。【００９０】
上記の構成を有するベクトル分割部３０１、第１加法性因子選択部３０２、第１加法性残差生成部３０３、スケーリング因子選択部３０４、第２量子化部３０５、第２加法性因子選択部３０６、第２加法性残差生成部３０７、第３量子化部３０８、および多重化部３０９は、具体的に以下の動作を行う。【００９１】
ベクトル分割部３０１は、量子化残差生成部１０２から入力される量子化残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を下記の式（１１）に従い、Ｒ＿Ｐ次の第１分割ベクトルおよびＲ＿Ｆ次の第２分割ベクトルに分割する。
【数１１】
2008047795.tif 000013
ここで、Ｒ＿ＰとＲ＿Ｆとの総和はＲとなり、Ｒ＿Ｐ＋Ｒ＿Ｆ＝Ｒの関係が満たされる。ベクトル分割部３０１は、ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を第１分割ベクトルとして第１加法性残差生成部３０３に出力し、ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を第２分割ベクトルとして第２加法性残差生成部３０７に出力する。【００９２】
第１加法性因子選択部３０２は、内蔵の第１加法性因子コードブックを構成する第１加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）の中から、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する第１加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を選択する。ここで、第１加法性因子コードブックはＭ個の第１加法性因子コードベクトルからなり、第１加法性因子コードブックを構成する各第１加法性因子コードベクトルと、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルとは１対１で対応づけられている。第１加法性因子選択部３０２は、選択された第１加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を第１加法性因子ベクトルとして第１加法性残差生成部３０３に出力する。【００９３】
第１加法性残差生成部３０３は、ベクトル分割部３０１から入力される第１分割ベクトルＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）と、第１加法性因子選択部３０２から入力される第１加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）との残差Ａ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を、下記の式（１２）に従い求める。
【数１２】
2008047795.tif 000014
第１加法性残差生成部３０３は、求められたＡ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を第１加法性残差ベクトルとして第２量子化部３０５に出力する。【００９４】
スケーリング因子選択部３０４は、内蔵のスケーリング因子テーブルを構成するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）の中から、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を選択する。ここで、スケーリング因子テーブルはＭ個のスケーリング因子からなり、スケーリング因子テーブルを構成する各スケーリング因子と、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルとは１対１で対応づけられている。スケーリング因子選択部３０４は、選択されたスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を第２量子化部３０５および第３量子化部３０８に出力する。【００９５】
第２量子化部３０５は、内蔵の第１分割コードブックを構成する各第１分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１、ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）にスケーリング因子選択部３０４から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を乗じる。そして第２量子化部３０５は、この乗算結果のベクトルと、第１加法性残差生成部３０３から入力される第１加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を下記の式（１３）に従い算出する。
【数１３】
2008047795.tif 000015
ここで、ｎは第１分割コードブックを構成する各第１分割コードベクトルのインデックスを示し、Ｎは第１分割コードブックを構成する第１分割コードベクトルの総数を示す。第２量子化部３０５は、求められたＮ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ）が最小となる場合のｎの値ｎ＿ｍｉｎを第２符号として第２加法性因子選択部３０６および多重化部３０９に出力する。【００９６】
第２加法性因子選択部３０６は、内蔵の第２加法性因子コードブックを構成する第２加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ）（ｉ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）の中から、第２量子化部３０５から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第２加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を選択する。ここで、第２加法性因子コードブックはＮ個の第２加法性因子ベクトルからなり、第２加法性因子コードブックを構成する各第２加法性因子ベクトと、第１分割コードブックを構成する各第１分割コードベクトルとは１対１で対応づけられている。第２加法性因子選択部３０６は、選択された第２加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を第２加法性因子ベクトルとして第２加法性残差生成部３０７に出力する。【００９７】
第２加法性残差生成部３０７は、ベクトル分割部３０１から入力される第２分割ベクトルＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）と、第２加法性因子選択部３０６から入力される第２加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）との残差Ａ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を、下記の式（１４）に従い求める。
【数１４】
2008047795.tif 000016
第２加法性残差生成部３０７は、求められたＡ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を第２加法性残差ベクトルとして第３量子化部３０８に出力する。【００９８】
第３量子化部３０８は、内蔵の第２分割コードブックを構成する各第２分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１、ｏ＝０，１，…，Ｏ−１）にスケーリング因子選択部３０４から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を乗じる。そして第３量子化部３０８は、乗算結果のベクトルと、第２加法性残差生成部３０７から入力される第２加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ）（ｏ＝０，１，…，Ｏ−１）を下記の式（１５）に従い算出する。
【数１５】
2008047795.tif 000017
ここで、ｏは第２分割コードブックを構成する各第２分割コードベクトルのインデックスを示し、Ｏは第２分割コードブックを構成する第２分割コードベクトルの総数を示す。第３量子化部３０８は、求められたＯ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ）（ｏ＝０，１，…，Ｏ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ）が最小となる場合のｏの値ｏ＿ｍｉｎを第３符号として多重化部３０９に出力する。【００９９】
多重化部３０９は、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎと、第２量子化部３０５から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎと、第３量子化部３０８から入力される第３符号ｏ＿ｍｉｎとを多重化し、得られる量子化ベクトル符号をＬＳＰベクトル逆量子化装置３５０に伝送する。【０１００】
図８は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置３５０の主要な構成を示すブロック図である。【０１０１】
ＬＳＰベクトル逆量子化装置３５０は、第１逆量子化部１５５、量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６、符号分離部３５１、スケーリング因子選択部３５２、第２逆量子化部３５３、第３逆量子化部３５４、第１加法性因子選択部３５５、第１量子化分割ベクトル生成部３５６、第２加法性因子選択部３５７、第２量子化分割ベクトル生成部３５８、およびベクトル結合部３５９を備える。ここで、第１逆量子化部１５５、量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６は、実施の形態２に係る第１逆量子化部１５５、量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６と同様であるためその説明を省略する。なお、スケーリング因子選択部３５２は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００のスケーリング因子選択部３０４が備えるスケーリング因子テーブルと同様なスケーリング因子テーブルを備える。また、第２逆量子化部３５３は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００の第２量子化部３０５が備える第１分割コードブックと同様な第１分割コードブックを備える。また、第３逆量子化部３５４は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００の第３量子化部３０８が備える第２分割コードブックと同様な第２分割コードブックを備える。また、第１加法性因子選択部３５５は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００の第１加法性因子選択部３０２が備える第１加法性因子コードブックを備える。また、第２加法性因子選択部３５７は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００の第２加法性因子選択部３０６が備える第２加法性因子コードブックと同様の第２加法性因子コードブックを備える。【０１０２】
符号分離部３５１は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００から伝送される量子化ベクトル符号に対して逆多重化処理を行い、第１符号、第２符号、および第３符号を分離する。符号分離部３５１は、第１符号をスケーリング因子選択部３５２、第１加法性因子選択部３５５、および第１逆量子化部１５５に出力し、第２符号を第２逆量子化部３５３および第２加法性因子選択部３５７に出力し、第３符号を第３逆量子化部３５４に出力する。【０１０３】
スケーリング因子選択部３５２は、符号分離部３５１から入力される第１符号に基づき、内蔵のスケーリング因子テーブルの中から１つのスケーリング因子を選択して第２逆量子化部３５３および第３逆量子化部３５４に出力する。【０１０４】
第２逆量子化部３５３は、符号分離部３５１から入力される第２符号に対して、内蔵の第１分割コードブックを用いて逆量子化を行い、第１分割コードベクトルを得る。第２逆量子化部３５３は、得られる第１分割コードベクトルにスケーリング因子選択部３５２から入力されるスケーリング因子を乗じ、スケーリング因子が乗じられた第１分割コードベクトルを第１量子化加法性残差ベクトルとして第１量子化分割ベクトル生成部３５６に出力する。【０１０５】
第３逆量子化部３５４は、符号分離部３５１から入力される第３符号に対して、内蔵の第２分割コードブックを用いて逆量子化を行い、第２分割コードベクトルを得る。第３逆量子化部３５４は、得られる第２分割コードベクトルにスケーリング因子選択部３５２から入力されるスケーリング因子を乗じ、スケーリング因子乗算後の第２分割コードベクトルを第２量子化加法性残差ベクトルとして第２量子化分割ベクトル生成部３５８に出力する。【０１０６】
第１加法性因子選択部３５５は、符号分離部３５１から入力される第１符号に基づき、内蔵の第１加法性因子コードブックの中から１つの第１加法性因子コードベクトルを選択し、第１加法性因子ベクトルとして第１量子化分割ベクトル生成部３５６に出力する。【０１０７】
第１量子化分割ベクトル生成部３５６は、第２逆量子化部３５３から入力される第１量子化加法性残差ベクトルと、第１加法性因子選択部３５５から入力される第１加法性因子ベクトルとを加算して得られる第１量子化分割ベクトルをベクトル結合部３５９に出力する。【０１０８】
第２加法性因子選択部３５７は、符号分離部３５１から入力される第２符号に基づき、内蔵の第２加法性因子コードブックの中から１つの第２加法性因子コードベクトルを選択し第２加法性因子ベクトルとして第２量子化分割ベクトル生成部３５８に出力する。【０１０９】
第２量子化分割ベクトル生成部３５８は、第３逆量子化部３５４から入力される第２量子化加法性残差ベクトルと、第２加法性因子選択部３５７から入力される第２加法性因子ベクトルとを加算して、得られる第２量子化分割ベクトルをベクトル結合部３５９に出力する。【０１１０】
ベクトル結合部３５９は、第１量子化分割ベクトル生成部３５６から入力される第１量子化分割ベクトルと、第２量子化分割ベクトル生成部３５８から入力される第２量子化分割ベクトルとを結合し、得られる量子化残差ベクトルを量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。【０１１１】
上記の構成を有する符号分離部３５１、スケーリング因子選択部３５２、第２逆量子化部３５３、第３逆量子化部３５４、第１加法性因子選択部３５５、第１量子化分割ベクトル生成部３５６、第２加法性因子選択部３５７、第２量子化分割ベクトル生成部３５８、およびベクトル結合部３５９は、具体的に以下の動作を行う。【０１１２】
符号分離部３５１は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００から伝送される量子化ベクトル符号に対して逆多重化処理を行って第１符号ｍ＿ｍｉｎ、第２符号ｎ＿ｍｉｎ、および第３符号ｏ＿ｍｉｎを分離し、第１符号ｍ＿ｍｉｎをスケーリング因子選択部３５２、第１加法性因子選択部３５５、および第１逆量子化部１５５に出力し、第２符号ｎ＿ｍｉｎを第２逆量子化部３５３および第２加法性因子選択部３５７に出力し、第３符号ｏ＿ｍｉｎを第３逆量子化部３５４に出力する。【０１１３】
スケーリング因子選択部３５２は、符号分離部３５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を、内蔵のスケーリング因子テーブルの中から選択して第２逆量子化部３５３および第３逆量子化部３５４に出力する。【０１１４】
第２逆量子化部３５３は、符号分離部３５１から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第１分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を、内蔵の第１分割コードブックの中から選択する。また、第２逆量子化部３５３は、スケーリング因子選択部３５２から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）と第１分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）とを下記の式（１６）に従い乗算し、得られるベクトルを第１量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）として第１量子化分割ベクトル生成部３５６に出力する。
【数１６】
2008047795.tif 000018
【０１１５】
第３逆量子化部３５４は、符号分離部３５１から入力される第３符号ｏ＿ｍｉｎに対応する第２分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を、内蔵の第２分割コードブックの中から選択する。また、第３逆量子化部３５４は、スケーリング因子選択部３５２から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）と第２分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）とを下記の式（１７）に従い乗算し、得られるベクトルを第２量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）として第２量子化分割ベクトル生成部３５８に出力する。
【数１７】
2008047795.tif 000019
【０１１６】
第１加法性因子選択部３５５は、符号分離部３５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する第１加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を、内蔵の第１加法性因子コードブックの中から選択して、第１加法性因子ベクトルとして第１量子化分割ベクトル生成部３５６に出力する。【０１１７】
第１量子化分割ベクトル生成部３５６は、第２逆量子化部３５３から入力される第１量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）と、第１加法性因子選択部３５５から入力される第１加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ_＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）とを下記の式（１８）に従い加算し、得られるベクトルを第１量子化分割ベクトルＱ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）としてベクトル結合部３５９に出力する。
【数１８】
2008047795.tif 000020
【０１１８】
第２加法性因子選択部３５７は、符号分離部３５１から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第２加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を、内蔵の第２加法性因子コードブックの中から選択して、第２加法性因子ベクトルとして第２量子化分割ベクトル生成部３５８に出力する。【０１１９】
第２量子化分割ベクトル生成部３５８は、第３逆量子化部３５４から入力される第２量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）と、第２加法性因子選択部３５７から入力される第２加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）とを下記の式（１９）に従い加算し、得られるベクトルを第２量子化分割ベクトルＱ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）としてベクトル結合部３５９に出力する。
【数１９】
2008047795.tif 000021
【０１２０】
ベクトル結合部３５９は、第１量子化分割ベクトル生成部３５６から入力される第１量子化分割ベクトルＱ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）と、第２量子化分割ベクトル生成部３５８から入力される第２量子化分割ベクトルＱ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）とを下記の式（２０）に従い結合し、得られる量子化残差ベクトルＱ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。
【数２０】
2008047795.tif 000022
【０１２１】
このように、本実施の形態によれば、第１量子化および第２量子化の２段量子化を行うＬＳＰベクトル量子化装置は、第２量子化において２分割ベクトル量子化を行い、この分割ベクトル量子化において、一方の分割ベクトルの量子化結果に応じて、他方の分割ベクトルの量子化用のコードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する。従って、より少ない計算量およびビットレートでＬＳＰベクトル量子化の精度をさらに向上することができる。【０１２２】
なお、本実施の形態では、２段目の量子化において２分割の分割ベクトル量子化を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、２段目の量子化において３分割以上の分割ベクトル量子化を行っても良い。かかる場合、量子化対象を分割して得られる分割ベクトル間の相関が高いほど量子化精度はより高くなる。【０１２３】
（実施の形態４）
図９は、本実施の形態に係るＣＥＬＰ符号化装置４００の主要な構成を示すブロック図である。【０１２４】
ＣＥＬＰ符号化装置４００は、前処理部４０１、ＬＳＰ分析部４０２、ＬＳＰベクトル量子化部４０３、合成フィルタ４０４、加算器４０５、適応音源符号帳４０６、量子化利得生成部４０７、固定音源符号帳４０８、乗算器４０９、乗算器４１０、加算器４１１、聴覚重み付け部４１２、パラメータ決定部４１３、および多重化部４１４を備え、そのうち、ＬＳＰベクトル量子化部４０３は、実施の形態１に係るＬＳＰベクトル量子化装置１００、実施の形態２に係るＬＳＰベクトル量子化装置２００、または実施の形態３に係るＬＳＰベクトル量子化装置３００からなる。なお、ＣＥＬＰ符号化装置４００は、入力される音声または楽音信号を複数サンプルずつ区切り、複数サンプルを１フレームとしてフレーム毎に符号化を行う。【０１２５】
前処理部４０１は、入力される音声または楽音信号に対して、ＤＣ成分を取り除くハイパスフィルタ処理を行い、また後続する符号化処理の性能改善のための波形整形処理もしくはプリエンファシス処理を行い、これらの処理により得られる信号ＸｉｎをＬＳＰ分析部４０２および加算器４０５に出力する。【０１２６】
ＬＳＰ分析部４０２は、前処理部４０１から入力される信号Ｘｉｎを用いて線形予測分析を行い、得られるＬＰＣをＬＳＰベクトルに変換してＬＳＰベクトル量子化部４０３に出力する。【０１２７】
ＬＳＰベクトル量子化部４０３は、ＬＳＰ分析部４０２から入力されるＬＳＰベクトルに対して量子化を行う。ＬＳＰベクトル量子化部４０３は、得られる量子化ＬＳＰベクトルを合成フィルタ４０４に出力し、量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）を多重化部４１４に出力する。【０１２８】
合成フィルタ４０４は、ＬＳＰベクトル量子化部４０３から入力される量子化ＬＳＰベクトルに基づくフィルタ係数を用いて、後述する加算器４１１から入力される駆動音源に対して合成処理を行い、生成される合成信号を加算器４０５に出力する。【０１２９】
加算器４０５は、合成フィルタ４０４から入力される合成信号の極性を反転させ、前処理部４０１から入力される信号Ｘｉｎに加算することにより誤差信号を算出し、誤差信号を聴覚重み付け部４１２に出力する。【０１３０】
適応音源符号帳４０６は、過去に加算器４１１から入力された駆動音源をバッファに記憶しており、パラメータ決定部４１３から入力される適応音源ラグ符号（Ａ）によって特定される切り出し位置から１フレーム分のサンプルをバッファより切り出し、適応音源ベクトルとして乗算器４０９に出力する。ここで、適応音源符号帳４０６は、加算器４１１から駆動音源が入力されるたびにバッファの内容を更新する。【０１３１】
量子化利得生成部４０７は、パラメータ決定部４１３から入力される量子化音源利得符号（Ｇ）によって、量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを決定し、乗算器４０９と乗算器４１０とそれぞれに出力する。【０１３２】
固定音源符号帳４０８は、パラメータ決定部４１３から入力される固定音源ベクトル符号（Ｆ）によって特定される形状を有するベクトルを固定音源ベクトルとして乗算器４１０に出力する。【０１３３】
乗算器４０９は、量子化利得生成部４０７から入力される量子化適応音源利得を、適応音源符号帳４０６から入力される適応音源ベクトルに乗じて、加算器４１１に出力する。【０１３４】
乗算器４１０は、量子化利得生成部４０７から入力される量子化固定音源利得を、固定音源符号帳４０８から入力される固定音源ベクトルに乗じて、加算器４１１に出力する。【０１３５】
加算器４１１は、乗算器４０９から入力される利得乗算後の適応音源ベクトルと、乗算器４１０から入力される利得乗算後の固定音源ベクトルとを加算し、加算結果を駆動音源として合成フィルタ４０４および適応音源符号帳４０６に出力する。ここで、適応音源符号帳４０６に入力される駆動音源は、適応音源符号帳４０６のバッファに記憶される。【０１３６】
聴覚重み付け部４１２は、加算器４０５から入力される誤差信号に対して聴覚的重み付け処理を行い、符号化歪みとしてパラメータ決定部４１３に出力する。【０１３７】
パラメータ決定部４１３は、聴覚重み付け部４１２から入力される符号化歪みを最小とする適応音源ラグを適応音源符号帳４０６から選択し、選択結果を示す適応音源ラグ符号（Ａ）を適応音源符号帳４０６および多重化部４１４に出力する。ここで、適応音源ラグとは、適応音源ベクトルを切り出す位置を示すパラメータである。また、パラメータ決定部４１３は、聴覚重み付け部４１２から出力される符号化歪みを最小とする固定音源ベクトルを固定音源符号帳４０８から選択し、選択結果を示す固定音源ベクトル符号（Ｆ）を固定音源符号帳４０８および多重化部４１４に出力する。また、パラメータ決定部４１３は、聴覚重み付け部４１２から出力される符号化歪みを最小とする量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを量子化利得生成部４０７から選択し、選択結果を示す量子化音源利得符号（Ｇ）を量子化利得生成部４０７および多重化部４１４に出力する。【０１３８】
多重化部４１４は、ＬＳＰベクトル量子化部４０３から入力される量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）、パラメータ決定部４１３から入力される適応音源ラグ符号（Ａ）、固定音源ベクトル符号（Ｆ）、および量子化音源利得符号（Ｇ）を多重化して符号化情報を出力する。【０１３９】
図１０は、本実施の形態に係るＣＥＬＰ復号装置４５０の主要な構成を示すブロック図である。【０１４０】
ＣＥＬＰ復号装置４５０は、分離部４５１、ＬＳＰベクトル逆量子化部４５２、適応音源符号帳４５３、量子化利得生成部４５４、固定音源符号帳４５５、乗算器４５６、乗算器４５７、加算器４５８、合成フィルタ４５９、および後処理部４６０を備える。そのうち、ＬＳＰベクトル逆量子化部４５２は、実施の形態１に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０、実施の形態２に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０、または実施の形態３に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置３５０からなる。【０１４１】
分離部４５１は、ＣＥＬＰ符号化装置４００から伝送される符号化情報に対して分離処理を行い、量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）、適応音源ラグ符号（Ａ）、量子化音源利得符号（Ｇ）、固定音源ベクトル符号（Ｆ）を得る。分離部４５１は、量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）をＬＳＰベクトル逆量子化部４５２に出力し、適応音源ラグ符号（Ａ）を適応音源符号帳４５３に出力し、量子化音源利得符号（Ｇ）を量子化利得生成部４５４に出力し、固定音源ベクトル符号（Ｆ）を固定音源符号帳４５５に出力する。【０１４２】
ＬＳＰベクトル逆量子化部４５２は、分離部４５１から入力される量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）から量子化ＬＳＰベクトルを復号し、量子化ＬＳＰベクトルを合成フィルタ４５９に出力する。【０１４３】
適応音源符号帳４５３は、分離部４５１から入力される適応音源ラグ符号（Ａ）により特定される切り出し位置から１フレーム分のサンプルをバッファより切り出し、切り出したベクトルを適応音源ベクトルとして乗算器４５６に出力する。ここで、適応音源符号帳４５３は、加算器４５８から駆動音源が入力されるたびにバッファの内容を更新する。【０１４４】
量子化利得生成部４５４は、分離部４５１から入力される量子化音源利得符号（Ｇ）が示す量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを復号し、量子化適応音源利得を乗算器４５６に出力し、量子化固定音源利得を乗算器４５７に出力する。【０１４５】
固定音源符号帳４５５は、分離部４５１から入力される固定音源ベクトル符号（Ｆ）が示す固定音源ベクトルを生成し、乗算器４５７に出力する。【０１４６】
乗算器４５６は、適応音源符号帳４５３から入力される適応音源ベクトルに、量子化利得生成部４５４から入力される量子化適応音源利得を乗じて加算器４５８に出力する。【０１４７】
乗算器４５７は、固定音源符号帳４５５から入力される固定音源ベクトルに、量子化利得生成部４５４から入力される量子化固定音源利得を乗じて加算器４５８に出力する。【０１４８】
加算器４５８は、乗算器４５６から入力される利得乗算後の適応音源ベクトルと、乗算器４５７から入力される利得乗算後の固定音源ベクトルとを加算して駆動音源を生成し、生成される駆動音源を合成フィルタ４５９および適応音源符号帳４５３に出力する。ここで、適応音源符号帳４５３に入力される駆動音源は、適応音源符号帳４５３のバッファに記憶される。【０１４９】
合成フィルタ４５９は、加算器４５８から入力される駆動音源と、ＬＳＰベクトル逆量子化部４５２で復号されたフィルタ係数とを用いて合成処理を行い、生成される合成信号を後処理部４６０に出力する。【０１５０】
後処理部４６０は、合成フィルタ４５９から入力される合成信号に対して、ホルマント強調やピッチ強調などの音声の主観的な品質を改善する処理、および定常雑音の主観的品質を改善する処理を施し、得られる音声信号を出力する。【０１５１】
このように、本実施の形態によれば、第１量子化の量子化結果に対応する加法性因子およびスケーリング因子を用いて、第２量子化用の第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整して、多段階の量子化処理を行うＬＳＰベクトル量子化装置をＣＥＬＰ符号化装置に適用するため、より少ない計算量およびビットレートで音声信号符号化の精度を向上することができる。【０１５２】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。【０１５３】
なお、ＬＳＰは、ＬＳＦ（Lｉne Spectral Frequency）と呼ばれることもあり、ＬＳＰをＬＳＦと読み替えてもよい。また、ＬＳＰの代わりにＩＳＰ（Ｉmmｉttance Spectrum Paｉrs）をスペクトルパラメータとして量子化する場合はＬＳＰをＩＳＰに読み替え、ＩＳＰ量子化／逆量子化装置として本実施の形態を利用することができる。【０１５４】
本発明に係るベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法は、上記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。【０１５５】
たとえば、上記各実施の形態では、ベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法において、音声信号を対象として説明したが、楽音信号等に適用することも可能である。【０１５６】
本発明に係るベクトル量子化装置およびベクトル逆量子化装置は、音声や楽音等の伝送を行う移動体通信システムにおける通信端末装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置を提供することができる。【０１５７】
なお、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係るベクトル量子化方法およびベクトル逆量子化方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係るベクトル量子化装置およびベクトル逆量子化装置と同様の機能を実現することができる。【０１５８】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。【０１５９】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。【０１６０】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Fｉeld Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。【０１６１】
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。【０１６２】
２００６年１０月１７日出願の特願２００６−２８３０９７の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１６３】
本発明に係るベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法は、音声符号化および音声復号等の用途に適用することができる。
【図１】
2008047795.tif 000023
【図２】
2008047795.tif 000024
【図３】
2008047795.tif 000025
【図４】
2008047795.tif 000026
【図５】
2008047795.tif 000027
【図６】
2008047795.tif 000028
【図７】
2008047795.tif 000029
【図８】
2008047795.tif 000030
【図９】
2008047795.tif 000031
【図１０】
2008047795.tif 000032
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月20日(2009.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１コードブックを備え、入力されるベクトルを量子化して第１符号および第１量子化ベクトルを生成する第１量子化手段と、
前記ベクトルと、前記第１量子化ベクトルとの残差を量子化残差ベクトルとして生成する量子化残差生成手段と、
加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択する加法性因子選択手段と、
前記第１量子化ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして生成する加法性残差生成手段と、
第２コードブックを備え、前記加法性残差ベクトルを量子化し、第２符号を生成する第２量子化手段と、
を具備するベクトル量子化装置。
【請求項２】
前記第１コードブックは複数の第１コードベクトルからなり、
前記第１量子化手段は、
前記第１コードブックの中から、前記ベクトルにもっとも類似する第１コードベクトルを前記第１量子化ベクトルとして選択し、選択された第１コードベクトルのインデックスを前記第１符号とし、
前記加法性因子コードブックは複数の加法性因子コードベクトルからなり、
前記加法性因子選択手段は、
前記加法性因子コードブックの中から、前記第１量子化残差ベクトルにもっとも類似する加法性因子コードベクトルを前記加法性因子ベクトルとして選択し、
前記第２コードブックは複数の第２コードベクトルからなり、
前記第２量子化手段は、
前記第２コードブックの中から、前記加法性残差ベクトルにもっとも類似する第２コードベクトルを選択し、選択された第２コードベクトルのインデックスを前記第２符号とする、
請求項１記載のベクトル量子化装置。
【請求項３】
複数のスケーリング因子からなるスケーリング因子テーブルを備え、前記第１符号に対応するスケーリング因子を前記スケーリング因子テーブルの中から選択するスケーリング因子選択手段を、さらに具備し、
前記第２量子化手段は、
前記選択されたスケーリング因子を乗じられた前記複数の第２コードベクトルを用いて、前記加法性残差ベクトルとの類似度を求める、
請求項２記載のベクトル量子化装置。
【請求項４】
前記量子化残差ベクトルを第１分割ベクトルと第２分割ベクトルとに分割するベクトル分割手段と、
第１分割コードブックを備え、前記第１分割ベクトルを量子化する第１分割量子化手段と、
第２分割コードブックを備え、前記第２分割ベクトルを量子化する第２分割量子化手段と、
前記第１分割量子化手段の量子化結果を用いて、前記第２分割量子化手段に用いられる加法性因子を選択する分割加法性因子選択手段と、
をさらに具備する、
請求項２記載のベクトル量子化装置。
【請求項５】
第１コードブックを備え、受信した量子化ベクトル符号から得られる第１符号を逆量子
化し、第１量子化ベクトルを生成する第１逆量子化手段と、
第２コードブックを備え、前記量子化ベクトル符号から得られる第２符号を逆量子化し、量子化加法性残差ベクトルを生成する第２逆量子化手段と、
加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択する加法性因子選択手段と、
前記量子化加法性残差ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとを加算して量子化残差ベクトルを生成する量子化残差生成手段と、
前記第１量子化ベクトルと前記量子化残差ベクトルとを加算して量子化ベクトルを生成する量子化ベクトル生成手段と、
を具備するベクトル逆量子化装置。
【請求項６】
第１コードブックを備え、入力されるベクトルを量子化して第１符号および第１量子化ベクトルを生成するステップと、
前記ベクトルと、前記第１量子化ベクトルとの残差を量子化残差ベクトルとして生成するステップと、
加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択するステップと、
前記第１量子化ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして生成するステップと、
第２コードブックを備え、前記加法性残差ベクトルを量子化し、第２符号を生成するステップと、
を具備するベクトル量子化方法。
【請求項７】
第１コードブックを備え、受信した量子化ベクトル符号から得られる第１符号を逆量子化し、第１量子化ベクトルを生成するステップと、
第２コードブックを備え、前記量子化ベクトル符号から得られる第２符号を逆量子化し、量子化加法性残差ベクトルを生成するステップと、
加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択するステップと、
前記量子化加法性残差ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとを加算して量子化残差ベクトルを生成するステップと、
前記第１量子化ベクトルと前記量子化残差ベクトルとを加算して量子化ベクトルを生成するステップと、
を具備するベクトル逆量子化方法。
【請求項８】
請求項１記載のベクトル量子化装置を具備するＣＥＬＰ符号化装置。
【請求項９】
請求項５記載のベクトル逆量子化装置を具備するＣＥＬＰ復号装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＳＰ(Line Spectral Pairs)パラメータのベクトル量子化を行う、ベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法に関し、特にインターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システム等の分野で、音声信号の伝送を行う音声符号化・復号装置に用いられるＬＳＰパラメータのベクトル量子化を行うベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル無線通信や、インターネット通信に代表されるパケット通信、あるいは音声蓄積などの分野においては、電波などの伝送路容量や記憶媒体の有効利用を図るため、音声信号の符号化・復号技術が不可欠である。特に、ＣＥＬＰ（Code Excited Linear Prediction）方式の音声符号化・復号技術が主流の技術となっている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、予め記憶された音声モデルに基づいて入力音声を符号化する。具体的には、ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置は、ディジタル化された音声信号を１０〜２０ｍｓ程度の一定時間間隔のフレームに区切り、各フレーム内の音声信号に対して線形予測分析を行い線形予測係数（ＬＰＣ：Linear Prediction Coefficient）と線形予測残差ベクトルを求め、線形予測係数と線形予測残差ベクトルとをそれぞれ個別に符号化する。ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置においては、線形予測係数を符号化する方法として、線形予測係数をＬＳＰパラメータに変換し、ＬＳＰパラメータを符号化することが一般的である。ＬＳＰパラメータを符号化する方法として、ＣＥＬＰ方式の音声符号化装置はＬＳＰパラメータに対してベクトル量子化を行うことが多い。ベクトル量子化方法としては、ベクトル量子化の計算量を低減するために、多段ベクトル量子化が用いられることが多い（例えば、非特許文献２参照）。多段ベクトル量子化とは、量子化されるベクトルを複数段階に渡って量子化する方法であって、例えば、前段の量子化の誤差を後段においてさらに量子化することによって、ベクトル量子化の精度を向上することができる。
【非特許文献１】M.R.Schroeder、B.S.Atal著、「IEEE proc. ICASSP」、１９８５、「Code Excited Linear Prediction: High QualitySpeech at Low Bit Rate」、ｐ．９３７−９４０
【非特許文献２】Allen Gersho、Robert M. Gray著、古井、外３名訳、「ベクトル量子化と情報圧縮」、コロナ社、１９９８年１１月１０日、ｐ．５２４−５３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような多段ベクトル量子化は、少ない計算量でより多くのＬＳＰベクトルとコードベクトルとをマッチングすることが出来る効率の良い方法であるが、各段階のマッチングはオープンで行なわれるためにその性能が十分でなかった。性能を上げるために、１段目において複数候補を残して、それぞれの候補について２段目の探索を行なうという方法も考えられるが、それでは計算量が大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、ベクトル量子化の多段階のうち前段のベクトル量子化結果に適応して、後段のベクトル量子化を行い、より少ない計算量およびビットレートで、量子化精度を向上することができるベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のベクトル量子化装置は、第１コードブックを備え、入力されるベクトルを量子化して第１符号および第１量子化ベクトルを生成する第１量子化手段と、前記ベクトルと、前記第１量子化ベクトルとの残差を量子化残差ベクトルとして生成する量子化残差生成手段と、加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択する加法性因子選択手段と、前記第１量子化ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして生成する加法性残差生成手段と、第２コードブックを備え、前記加法性残差ベクトルを量子化し、第２符号を生成する第２量子化手段と、を具備する構成を採る。
【０００７】
本発明のベクトル逆量子化装置は、第１コードブックを備え、受信した量子化ベクトル符号から得られる第１符号を逆量子化し、第１量子化ベクトルを生成する第１逆量子化手段と、第２コードブックを備え、前記量子化ベクトル符号から得られる第２符号を逆量子化し、量子化加法性残差ベクトルを生成する第２逆量子化手段と、加法性因子コードブックを備え、前記第１符号に対応する加法性因子ベクトルを加法性因子コードブックの中から選択する加法性因子選択手段と、前記量子化加法性残差ベクトルと、前記加法性因子ベクトルとを加算して量子化残差ベクトルを生成する量子化残差生成手段と、前記第１量子化ベクトルと前記量子化残差ベクトルとを加算して量子化ベクトルを生成する量子化ベクトル生成手段と、を具備する構成を採る。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ベクトルに対して複数段階の量子化を行い、そのうち前段の量子化結果に基づき、後段の量子化に用いられるコードベクトルのベクトル空間を適応的に調整するため、より少ない計算量およびビットレートで量子化精度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係るベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法として、ＬＳＰベクトル量子化装置、ＬＳＰベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法を例にとって
説明する。
【００１０】
また、以下において、ＬＳＰ（Line Spectral Pairs）パラメータのベクトルのことを、ＬＳＰベクトルと略称する。また、本発明において、コードブックを構成するコードベクトル全てに対して加算もしくは減算することにより、コードベクトル空間の中心であるセントロイドを移動させるための因子（ベクトル）のことを、加法性因子と称することとする。なお、実際には、加法性因子ベクトルは、コードベクトルに加算して用いるよりも、量子化対象であるベクトルから加法性因子ベクトルを減算して用いることが多い。また、このような、量子化対象であるベクトルから加法性因子ベクトルを減算した結果である残差（ベクトル）のことを、加法性残差と称することとする。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル量子化装置１００の主要な構成を示すブロック図である。ここでは、入力されるＬＳＰベクトルを量子化し、得られる量子化結果を用いて、ベクトル量子化の残差を予測し、さらにこの予測の誤差を量子化する場合を例にとって説明する。
【００１２】
ＬＳＰベクトル量子化装置１００は、第１量子化部１０１、量子化残差生成部１０２、加法性因子選択部１０３、加法性残差生成部１０４、第２量子化部１０５、および多重化部１０６を備える。
【００１３】
第１量子化部１０１は、複数の第１コードベクトルからなる第１コードブックを内蔵しており、入力されるＬＳＰベクトルに対して内蔵の第１コードブックを用いて量子化を行い、第１量子化ベクトルと第１符号とを求め、第１符号を加法性因子選択部１０３および多重化部１０６に出力し、第１量子化ベクトルを量子化残差生成部１０２に出力する。
【００１４】
量子化残差生成部１０２は、入力されるＬＳＰベクトルと、第１量子化部１０１から入力される第１量子化ベクトルとの残差を求め、求められた残差を量子化残差ベクトルとして加法性残差生成部１０４に出力する。
【００１５】
加法性因子選択部１０３は、複数の加法性因子コードベクトルからなる加法性因子コードブックを内蔵しており、第１量子化部１０１から入力される第１符号に基づき、加法性因子コードブックの中から１つの加法性因子コードベクトルを選択する。加法性因子選択部１０３は、選択された加法性因子コードベクトルを加法性因子ベクトルとして加法性残差生成部１０４に出力する。
【００１６】
加法性残差生成部１０４は、量子化残差生成部１０２から入力される量子化残差ベクトルと、加法性因子選択部１０３から入力される加法性因子ベクトルとの残差を求め、求められた残差を加法性残差ベクトルとして第２量子化部１０５に出力する。
【００１７】
第２量子化部１０５は、複数の第２コードベクトルからなる第２コードブックを内蔵しており、加法性残差生成部１０４から入力される加法性残差ベクトルに対して内蔵の第２コードブックを用いて量子化を行い、得られる第２符号を多重化部１０６に出力する。
【００１８】
多重化部１０６は、第１量子化部１０１から入力される第１符号と、第２量子化部１０５から入力される第２符号とを多重化し、多重化された符号を量子化ベクトル符号として出力する。
【００１９】
以下、量子化対象となるＬＳＰベクトルの次数がＲ次である場合を例にとって、ＬＳＰベクトル量子化装置１００の動作を説明する。ＬＳＰベクトルをＬＳＰ（ｉ）（ｉ＝０，
１，…，Ｒ−１）と記す。
【００２０】
第１量子化部１０１は、入力されるＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、内蔵の第１コードブックを構成する各第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との２乗誤差を下記の式（１）に従い算出する。
【数１】
2008047795.tif 000033
ここで、ｍは第１コードブックを構成する各第１コードベクトルのインデックスを示し、Ｍは第１コードブックを構成する第１コードベクトルの総数を示す。第１量子化部１０１は、求められたＭ個の第１コードベクトルに対応する２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｐ（ｍ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｐ（ｍ）が最小となる場合のｍの値ｍ＿ｍｉｎを第１符号として加法性因子選択部１０３および多重化部１０６に出力する。また、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｐ（ｍ）が最小となる第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を第１量子化ベクトルとして量子化残差生成部１０２に出力する。すなわち、第１量子化部１０１は、ＬＳＰベクトルとの類似度が最大となる第１コードベクトルを第１コードブックの中から選択する。
【００２１】
量子化残差生成部１０２は、入力されるＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、第１量子化部１０１から入力される第１量子化ベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、下記の式（２）に従い求める。
【数２】
2008047795.tif 000034
量子化残差生成部１０２は、求められたＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を量子化残差ベクトルとして加法性残差生成部１０４に出力する。
【００２２】
加法性因子選択部１０３は、内蔵の加法性因子コードブックを構成する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）の中から、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を選択する。ここで、加法性因子コードブックはＭ個のコードベクトルからなり、加法性因子コードブックを構成する各加法性因子コードベクトルと、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルとは１対１で対応づけられている。加法性因子コードベクトルとは、第１量子化部１０１の量子化結果である第１符号に基づいて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整するためのスカラまたはベクトルである。具体的には、加法性因子コードベクトルは、第１量子化ベクトルとＬＳＰベクトルとの残差を第１符号に基づき予測したベクトルである。すなわち、加法性因子選択部１０３が加法性因子コードブックの中から選択した加法性因子コードベクトルは、加法性因子コードブックを構成するＭ個の加法性因子コードベクトルのうち、量子化残差生成部１０２で生成される量子化残差ベクトルとの類似度が最も大きい１つの加法性因子コードベクトルである。加法性因子選択部１０３は、選択された加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を加法性因子ベクトルとして加法性残差生成部１０４に出力する。
【００２３】
加法性残差生成部１０４は、量子化残差生成部１０２から入力される量子化残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、加法性因子選択部１０３から入力される加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残
差Ａ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、下記の式（３）に従い求める。
【数３】
2008047795.tif 000035
加法性残差生成部１０４は、求められたＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を加法性残差ベクトルとして第２量子化部１０５に出力する。
【００２４】
第２量子化部１０５は、加法性残差生成部１０４から入力される加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、内蔵の第２コードブックを構成する各第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１、ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を下記の式（４）に従い算出する。
【数４】
2008047795.tif 000036
ここで、ｎは第２コードブックを構成する各第２コードベクトルのインデックスを示し、Ｎは第２コードブックを構成する第２コードベクトルの総数を示す。第２量子化部１０５は、求められたＮ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）が最小となる場合のｎの値ｎ＿ｍｉｎを第２符号として多重化部１０６に出力する。すなわち、第２量子化部１０５は、加法性残差ベクトルとの類似度が最大となる第２コードベクトルを第２コードブックの中から選択する。
【００２５】
多重化部１０６は、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎと、第２量子化部１０５から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎとを多重化し、得られる量子化ベクトル符号をＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０に伝送する。
【００２６】
ＬＳＰベクトル量子化装置１００で用いられる第１コードブック、加法性因子コードブック、および第２コードブックは、予め学習により求めて作成されたものであり、これらのコードブックの学習方法について説明する。
【００２７】
第１量子化部１０１が備える第１コードブックを学習により求めるためには、まず多数の学習用の音声データから得られる多数の、例えばＶ個のＬＳＰベクトルを用意し、このＶ個のＬＳＰベクトルを用いて、ＬＢＧ（Linde Buzo Gray）アルゴリズム等の学習アルゴリズムに従いＭ個の第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求め、第１コードブックを生成する。
【００２８】
加法性因子選択部１０３が備える加法性因子コードブックを学習により求めるためには、まず多数の学習用の音声データから得られる多数の、例えばＶ’個のＬＳＰベクトルを用意する。次いで、用意されたＶ’個のＬＳＰベクトルのうち任意の１つ、例えば、ＬＳＰ（ｖ'ｓ）（ｉ）（ここでｖ'ｓは、０≦ｖ'ｓ≦Ｖ'−１の整数）に対して、上述の式（１）に従い第１コードブックのうち、ＬＳＰ（ｖ'ｓ）（ｉ）との２乗誤差が最小となる第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）（ここでｍｓは、０≦ｍｓ≦Ｍ−１の整数）のインデックスｍｓを求めて第１符号ｍ＿ｍｉｎとする。同様の処理を繰り返すことにより、すべてのＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ'）（ｉ）（０≦ｖ'≦Ｖ'−１の整数）に対応する第１符号を求めて記憶する。次いで、第１コードブックの第１コードベクトルのうち任意の１つ、例えば、ＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）（ここでｍsは、０≦ｍs≦Ｍ−１の整数）のインデックスｍsを第１符号とする１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ's）（ｉ）を抽出する。次いで、抽出された１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ's）（ｉ）の各各において、上述の式（２）に従いＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ's）（ｉ）と、第１コー
ドベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）との残差である残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求める。次いで、求められた１つ以上の残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）の中心（セントロイド）となるベクトルを求めて、求められたセントロイドのベクトルをインデックスｍｓに対応する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍｓ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）とする。同様の処理を繰り返すことにより、すべての第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ）（ｉ）（０≦ｍ≦Ｍ−１）のインデックスｍに対応する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求めて、加法性因子コードブックを生成する。
【００２９】
言い換えれば、Ｍ個の第１コードベクトルからなる第１コードブックとＶ'個のＬＳＰベクトルとを用いて第１のベクトル量子化を行い、得られる第１符号が同一となる１つ以上のＬＳＰベクトルを抽出する。次いで、抽出されたＬＳＰベクトル各々から第１符号に対応する第１コードベクトルを減じることにより複数の残差ベクトルを求め、求められた複数の残差ベクトルの中心（セントロイド）を求め、このセントロイドのベクトルを加法性因子コードベクトルとする。こうして、第１コードブックの第１コードベクトル各々のインデックスｍ（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）に対応する加法性因子コードベクトルをすべて求めて加法性因子コードブックを生成する。
【００３０】
こうして、第１コードブックおよび加法性因子コードブックが求められると、第２量子化部１０５に用いられる第２コードブックは、求められた第１コードブックおよび加法性因子コードブックを用いて学習により求めることができる。具体的には、まず上述したように第１コードブックおよび加法性因子コードブックを作成し、多数の学習用音声データから多数の、例えばＶ個のＬＳＰベクトルを求める。次いで、求められたＶ個のＬＳＰベクトルに対して、第１のベクトル量子化を行う。例えば、ｖｓ番目（０≦ｖｓ≦Ｖ−１）のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖｓ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）に対して、式（１）に従い第１符号ｍ＿ｍｉｎを求める。次いで、式（２）に従いＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖｓ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差である残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を得る。次いで、式（３）に従い残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差である加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を得る。加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求める処理を繰り返すことにより、Ｖ個のＬＳＰベクトルに各々対応する加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｖ）（ｉ）（ｖ＝０，１，…，Ｖ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）すべてを求める。次いで、得られたＶ個の加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｖ）（ｉ）（ｖ＝０，１，…，Ｖ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を用いてＬＢＧアルゴリズム等の学習アルゴリズムによりＮ個の第２コードベクトルを求め、第２コードブックを生成する。
【００３１】
図２は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０の主要な構成を示すブロック図である。
【００３２】
ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０は、符号分離部１５１、第２逆量子化部１５２、加法性因子選択部１５３、量子化残差生成部１５４、第１逆量子化部１５５、および量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６を備える。なお、第２逆量子化部１５２は、第２量子化部１０５が備える第２コードブックと同様な第２コードブックを備える。また、加法性因子選択部１５３は、加法性因子選択部１０３が備える加法性因子コードブックと同様な加法性因子コードブックを備える。また、第１逆量子化部１５５は、第１量子化部１０１が備える第１コードブックと同様な第１コードブックを備える。
【００３３】
符号分離部１５１は、ＬＳＰベクトル量子化装置１００から伝送された量子化ベクトル符号に対して逆多重化処理を行い、第１符号および第２符号を分離する。符号分離部１５１は、第１符号を加法性因子選択部１５３および第１逆量子化部１５５に出力し、第２符号を第２逆量子化部１５２に出力する。
【００３４】
第２逆量子化部１５２は、符号分離部１５１から入力される第２符号に対して、内蔵の第２コードブックを用いて逆量子化を行い、得られる第２コードベクトルを量子化加法性残差ベクトルとして量子化残差生成部１５４に出力する。
【００３５】
加法性因子選択部１５３は、符号分離部１５１から入力される第１符号に基づき、内蔵の加法性因子コードブックの中から１つの加法性因子コードベクトルを選択し、加法性因子ベクトルとして量子化残差生成部１５４に出力する。
【００３６】
量子化残差生成部１５４は、第２逆量子化部１５２から入力される量子化加法性残差ベクトルと、加法性因子選択部１５３から入力される加法性因子ベクトルとを加算して得られる量子化残差ベクトルを量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。
【００３７】
第１逆量子化部１５５は、符号分離部１５１から入力される第１符号に対して、内蔵の第１コードブックを用いて逆量子化を行い、得られる第１量子化ベクトルを量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。
【００３８】
量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６は、第１逆量子化部１５５から入力される第１量子化ベクトルと、量子化残差生成部１５４から入力される量子化残差ベクトルとを加算して得られる量子化ＬＳＰベクトルを出力する。
【００３９】
以下、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０の動作を説明する。
【００４０】
符号分離部１５１は、入力される量子化ベクトル符号に対して逆多重化処理を行って第１符号ｍ＿ｍｉｎおよび第２符号ｎ＿ｍｉｎを分離し、第１符号ｍ＿ｍｉｎを加法性因子選択部１５３および第１逆量子化部１５５に出力し、第２符号ｎ＿ｍｉｎを第２逆量子化部１５２に出力する。
【００４１】
第２逆量子化部１５２は、符号分離部１５１から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、内蔵の第２コードブックの中から選択し、下記の式（５）に示すように量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）として量子化残差生成部１５４に出力する。
【数５】
2008047795.tif 000037
【００４２】
加法性因子選択部１５３は、符号分離部１５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、内蔵の加法性因子コードブックの中から選択して、加法性因子ベクトルとして量子化残差生成部１５４に出力する。
【００４３】
量子化残差生成部１５４は、第２逆量子化部１５２から入力される量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、加法性因子選択部１５３から入力される加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ
−１）とを下記の式（６）に従い加算し、得られるベクトルを量子化残差ベクトルＱ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）として量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。
【数６】
2008047795.tif 000038
【００４４】
第１逆量子化部１５５は、符号分離部１５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、内蔵の第１コードブックの中から選択し、第１量子化ベクトルとして量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。
【００４５】
量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６は、量子化残差生成部１５４から入力される量子化残差ベクトルＱ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、第１逆量子化部１５５から入力される第１量子化ベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）とを下記の式（７）に従い加算し、得られるベクトルを量子化ＬＳＰベクトルＱ＿ＬＳＰ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）として出力する。
【数７】
2008047795.tif 000039
【００４６】
図３は、ＬＳＰベクトル量子化装置１００において第１量子化部１０１の量子化結果に対応する加法性因子ベクトルを用いて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する様子を模式的に示す図である。この図においては、説明を簡単にするために、第１コードベクトルおよび第２コードベクトルが２次からなり、何れのベクトル空間も平面上で表される場合を例にとる。
【００４７】
図３Ａは、第１量子化部１０１においてＬＳＰベクトルを量子化する様子を模式的に示すための図である。図３Ａは、第１コードブックを構成する第１コードベクトルがベクトル空間に分布している様子を示している。図３Ａにおいて、黒丸は、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルを示す。図３Ａにおいて破線が示すように、ベクトル空間全般は、各第１コードベクトルそれぞれを中心とする複数の領域に区切られ、各領域内に含まれるすべてのベクトルは各領域の中心にある各第１コードベクトルで代表される。すなわち、各領域内に含まれるベクトルに対して式（１）に従い量子化を行う場合、式（１）に示す２乗誤差が最小となる第１コードベクトルは、当該領域の中心にある第１コードベクトルとなる。例えば、第１量子化部１０１において、白丸３１で示されるＬＳＰベクトルを量子化する場合、第１量子化ベクトルとして選択される第１コードベクトルは黒丸３２で示される第１コードベクトルとなる。また、この図において、黒丸３２から白丸３１までの矢印は、第１量子化ベクトルとＬＳＰベクトルとの残差ベクトル、すなわち量子化残差生成部１０２において生成される量子化残差ベクトルを示す。ＬＳＰベクトル量子化装置１００は、加法性因子選択部１０３、加法性残差生成部１０４、および第２量子化部１０５を用いて、この量子化残差ベクトルに対して量子化を行う。具体的には、加法性因子選択部１０３において、量子化残差ベクトルに対する予測として、加法性因子ベクトルが選択され、さらに、加法性残差生成部１０４において、加法性因子ベクトルと量子化残差ベクトルとの残差を加法性残差ベクトルとして算出する。
【００４８】
図３Ｂは、加法性残差ベクトルの量子化に用いられる第２コードベクトルが加法性因子ベクトルにより適応的に調整される様子を模式的に示す図である。この図は、第１コードブックを構成する第１コードベクトルが分布されるベクトル空間を示すとともに、第２コードブックを構成する第２コードベクトルが分布されるベクトル空間を重ねて示している
。ここで、実線円は、第２コードベクトルが分布されるベクトル空間、すなわち第２コードベクトル空間を示し、複数の実線円は、同一の第２コードベクトル空間の中心を移動させて得られるベクトル空間を示し、十字丸は、移動により得られる各ベクトル空間の中心を示す。ＬＳＰベクトル量子化装置１００は、第１量子化ベクトルから加法性因子ベクトルを減算することにより、加法性残差ベクトルを生成する。すなわち、第２コードベクトルは加法性因子ベクトルにより調整され、ベクトル量子化の精度が向上する。このような調整の結果は、図３Ｂにおいて実線円で示される第２コードベクトル空間の移動で表される。次いで、第２量子化部１０５は、移動された第２コードブック領域において、式（４）を用いて加法性残差ベクトルとの２乗誤差が最も小さい第２コードベクトルを選択する。
【００４９】
このように、本実施の形態によれば、第１量子化および第２量子化の２段量子化を行うＬＳＰベクトル量子化装置は、第１量子化の量子化結果に対応する加法性因子を用いて、第２量子化用の第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整するため、より少ない計算量およびビットレートでＬＳＰベクトル量子化の精度を向上することができる。
【００５０】
なお、本実施の形態では、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルと、加法性因子コードブックを構成する各加法性因子コードベクトルとが１対１で対応づけられている場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、第１コードブック内の第１コードベクトルと、加法性因子コードブック内の加法性因子コードベクトルとがＮ対１（Ｎは、Ｎ≧２の整数である）で対応づけられていても良い。
【００５１】
また、本実施の形態では、第１コードブックを構成する第１コードベクトルと、加法性因子コードブックを構成する加法性因子コードベクトルとが１対１で対応づけられている場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、第１コードブックを構成する第１コードベクトルと、加法性因子コードブックを構成する加法性因子コードベクトルとが１対Ｎ（Ｎは、Ｎ≧２の整数である）で対応づけられていても良い。かかる場合、第１符号に対応する２つ以上の加法性因子コードベクトルのうち、式（４）により求められる２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）が最小となる方を、加法性因子ベクトルとして選択すれば良い。かかる場合、ＬＳＰベクトル量子化装置は、どの加法性因子ベクトルを選択したかという情報をＬＳＰベクトル逆量子化装置へ通知する必要がある。例えば、第１符号に対応する加法性因子コードベクトルの数が２Ｘである場合、Ｘビットの情報を送ることにより２Ｘ個の加法性因子コードベクトルの内、どの加法性因子コードベクトルを選択したかということをＬＳＰ逆量子化装置へ通知すれば良い。
【００５２】
また、本実施の形態では、ＬＳＰベクトルに対して２段のベクトル量子化を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、３段以上のベクトル量子化を行っても良い。
【００５３】
また、本実施の形態では、ＬＳＰベクトルに対して２段のベクトル量子化を行う場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、分割ベクトル量子化と併用してベクトル量子化を行っても良い。例えば、加法性残差ベクトルを２段目でベクトル量子化する場合、加法性残差ベクトルを数分割し、分割後の複数のベクトルを各々ベクトル量子化しても良い。かかる場合、分割後のベクトルの次数に応じて各々異なるコードブックを用意すれば良い。
【００５４】
また、本実施の形態では、量子化対象としてＬＳＰベクトルを例にとって説明したが、量子化対象はこれに限定されず、ＬＳＰベクトル以外のベクトルであっても良い。
【００５５】
また、本実施の形態では、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０は、ＬＳＰベクトル量子
化装置１００から伝送された量子化ベクトル符号を復号するとしたが、これに限らず、量子化ベクトル符号として、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０で復号可能な形式の符号化データであれば、ＬＳＰベクトル量子化装置１００から伝送されたものでなくてもＬＳＰベクトル逆量子化装置で受信して復号することが可能であることは言うまでもない。
【００５６】
（実施の形態２）
図４は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル量子化装置２００の主要な構成を示すブロック図である。ＬＳＰベクトル量子化装置２００は、実施の形態１に示したＬＳＰベクトル量子化装置１００（図１参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。ＬＳＰベクトル量子化装置２００は、スケーリング因子選択部２０１をさらに具備する点において、ＬＳＰベクトル量子化装置１００と相違する。なお、ＬＳＰベクトル量子化装置２００の第２量子化部２０５と、ＬＳＰベクトル量子化装置１００の第２量子化部１０５とは処理の一部に相違点があり、それを示すために異なる符号を付す。なお、第２量子化部２０５は、第２量子化部１０５が備える第２コードブックと同様な第２コードブックを備える。
【００５７】
スケーリング因子選択部２０１は、複数のスケーリング因子からなるスケーリング因子テーブルを内蔵しており、第１量子化部１０１から入力される第１符号に対応する１つのスケーリング因子を内蔵のスケーリング因子テーブルから選択する。スケーリング因子選択部２０１は、選択されたスケーリング因子を第２量子化部２０５に出力する。
【００５８】
第２量子化部２０５は、スケーリング因子選択部２０１から入力されるスケーリング因子を第２コードベクトル各々に乗じ、スケーリング因子が乗じられた第２コードブックを用いて、加法性残差生成部１０４から入力される加法性残差ベクトルに対して量子化を行い、得られる第２符号を多重化部１０６に出力する。
【００５９】
上記の構成を有するスケーリング因子選択部２０１および第２量子化部２０５は、具体的に以下の動作を行う。
【００６０】
スケーリング因子選択部２０１は、内蔵の加法性因子テーブルを構成する加法性因子ＡＭＰ（ｍ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）の中から、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を選択する。ここで、スケーリング因子テーブルはＭ個のスケーリング因子を備え、スケーリング因子テーブルを構成する各スケーリング因子と、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルとは１対１で対応づけられている。スケーリング因子選択部２０１は、選択されたスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を第２量子化部２０５に出力する。
【００６１】
第２量子化部２０５は、内蔵の第２コードブックを構成する各第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１、ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）にスケーリング因子選択部２０１から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を乗じて得られるベクトルと、加法性残差生成部１０４から入力される加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を下記の式（８）に従い算出する。
【数８】
2008047795.tif 000040
ここで、ｎは第２コードブックを構成する各第２コードベクトルのインデックスを示し、Ｎは第２コードブックを構成する第２コードベクトルの総数を示す。第２量子化部２０５は、求められたＮ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）のうち、
２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）が最小となる場合のｎの値ｎ＿ｍｉｎを第２符号として多重化部１０６に出力する。
【００６２】
スケーリング因子選択部２０１で用いられるスケーリング因子テーブルは、予め学習により求めて作成されたものであり、スケーリング因子テーブルの学習方法について説明する。
【００６３】
スケーリング因子選択部２０１が備えるスケーリング因子テーブルを学習により求めるためには、実施の形態１に示したように第１コードブック、加法性因子コードブック、および第２コードブックを学習により求めた後、多数の学習用の音声データから得られる多数の、例えば、Ｖ^個のＬＳＰベクトルを用意する。次いで、用意されたＶ^個のＬＳＰベクトルに対応して各々対応する第１符号を求める。例えば、ＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）（ここでｖ^ｓは、０≦ｖ^ｓ≦Ｖ^−１の整数）に対して、上述の式（１）に従い第１コードブックの中から、ＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）との２乗誤差が最小となる第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）（ここで、ｍｓは、０≦ｍｓ≦Ｍ−１の整数）のインデックスｍｓを求めて第１符号ｍ＿ｍｉｎとする。同様の処理を繰り返すことにより、すべてのＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^）（ｉ）（ここでｖ^ｓは、０≦ｖ^ｓ≦Ｖ^−１の整数）に対応する第１符号ｍ＿ｍｉｎ各々を求めて記憶する。次いで、第１コードブックを構成する任意の第１コードベクトル、例えば、ＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）（ここでｍｓは、０≦ｍｓ≦Ｍ−１の整数）のインデックスｍｓを第１符号ｍ＿ｍｉｎとする１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）を抽出する。次いで、抽出された１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）の各各において、上述の式（２）に従いＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）と、第１コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｐ（ｍｓ）（ｉ）との残差である残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求める。次いで、上述の式（３）に従い残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、加法性因子ＡＤＤ＿Ｆ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）との残差である加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を求める。次いで、上述の式（４）に従い加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）と、第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１、ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を求め、求められたＮ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ（ｎ）が最小となる場合のｎの値ｎ＿ｍｉｎを第２符号とする。
【００６４】
インデックスｍｓを第１符号ｍ＿ｍｉｎとする１つ以上のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）の各各において同様の処理を繰り返し、各各のＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^ｓ）（ｉ）に対応する第２符号ｎ＿ｍｉｎを求めて記憶する。次いで、下記の式（９）により求められる２乗誤差の総和Ｅｒｒ＿Ｔｏｔａｌが最小となるＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を、第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子とする。
【数９】
2008047795.tif 000041
ここで、Ｗ（ｍｓ）はインデックスｍｓを第１符号ｍ＿ｍｉｎとするＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^s）（ｉ）の総数を示す。Ａ＿ＥＲＲ（ｗ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１、ｗ＝０，１，…，Ｗ（ｍｓ）−１）は、インデックスｍｓを第１符号ｍ＿ｍｉｎとするＬＳＰベクトルＬＳＰ（ｖ^s）（ｉ）から求められる加法性残差ベクトルを示す。ＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ（ｗ））（ｉ）は、上記の式（４）に従いＡ＿ＥＲＲ（ｗ）（ｉ）との２乗誤差が最小であると決定された第２コードベクトルである。
【００６５】
こうして、第１コードブックの第１コードベクトル各々のインデックスｍ（ｍ＝０，１
，…，Ｍ−１）に対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）をすべて求めてスケーリング因子テーブルを生成する。
【００６６】
図５は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０の主要な構成を示すブロック図である。ＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０は、実施の形態１に示したＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０（図２参照）と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。ＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０は、スケーリング因子選択部２５１をさらに具備する点において、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０と相違する。なお、ＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０の第２逆量子化部２５２と、ＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０の第２逆量子化部１５２とは処理の一部に相違点があり、それを示すために異なる符号を付す。
【００６７】
スケーリング因子選択部２５１は、ＬＳＰベクトル量子化装置２００のスケーリング因子選択部２０１が備えるスケーリング因子テーブルと同様なスケーリング因子テーブルを内蔵しており、符号分離部１５１から入力される第１符号に対応するスケーリング因子を、内蔵のスケーリング因子テーブルの中から選択して第２逆量子化部２５２に出力する。
【００６８】
第２逆量子化部２５２は、符号分離部１５１から入力される第２符号に対して、内蔵の第２コードブックを用いて逆量子化を行い、得られる第２コードベクトルにスケーリング因子選択部２５１から入力されるスケーリング因子を乗じ、スケーリング因子が乗算された第２コードベクトルを量子化加法性残差ベクトルとして量子化残差生成部１５４に出力する。
【００６９】
上記の構成を有するスケーリング因子選択部２５１および第２逆量子化部２５２は、具体的に以下の動作を行う。
【００７０】
スケーリング因子選択部２５１は、符号分離部１５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を、内蔵のスケーリング因子テーブルの中から選択して第２逆量子化部２５２に出力する。
【００７１】
第２逆量子化部２５２は、符号分離部１５１から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を、内蔵の第２コードブックの中から選択し、スケーリング因子選択部２５１から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を、下記の式（１０）に従い第２コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）に乗算し、得られるベクトルを量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）として量子化残差生成部１５４に出力する。
【数１０】
2008047795.tif 000042
【００７２】
図６は、ＬＳＰベクトル量子化装置２００の第１量子化部１０１の量子化結果に対応する加法性因子ベクトルに加えスケーリング因子を用いて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する様子を模式的に示す図である。
【００７３】
図６Ａは、図３Ａと同様であるため、ここでは詳細は説明を省略する。
【００７４】
図６Ｂは、第２コードベクトルが、スケーリング因子により適応的に調整される様子を模式的に示す図である。この図は、第１コードブックを構成する第１コードベクトルが分布されるベクトル空間を示すとともに、第２コードブックを構成する第２コードベクトル
が分布されるベクトル空間を重ねて示している。ここで実線円は、第２コードベクトルが分布されるベクトル空間、すなわち、第２コードベクトル空間を示し、内側と外側の２つの実線円は、第２コードベクトル空間の伸縮を示す。このような伸縮は、第２量子化部２０５において第２コードブックを構成する各第２コードベクトルにスケーリング因子を乗じることによって行われる。第２コードベクトル空間を伸縮させるスケーリング因子は、第１量子化ベクトルと１対１で対応づけられており、この伸縮処理により、第２コードベクトルのベクトル空間がさらに適応的に調整され、量子化精度が向上する。
【００７５】
図６Ｃは、図３Ｂと基本的に同様であるため、詳細な説明は省略する。ただし、図６Ｃは、実線円で示される第２コードベクトル空間は、すでに図６Ｂに示したようにスケーリング因子による伸縮処理が行われて得られたものである点で、図３Ｂと相違する。
【００７６】
このように、本実施の形態によれば、第１量子化および第２量子化の２段量子化を行うＬＳＰベクトル量子化装置は、第１量子化の量子化結果に対応する加法性因子に加えスケーリング因子を用いて、第２量子化用の第２コードベクトルのベクトル空間をさらに適応的に調整するため、より少ない計算量およびビットレートでＬＳＰベクトル量子化の精度をさらに向上することができる。
【００７７】
（実施の形態３）
本実施の形態では、ＬＳＰベクトルを２段階の多段ベクトル量子化を行い、更に２段目のベクトル量子化においては、１段目のベクトル量子化結果を用いて２分割の分割ベクトル量子化を行う。
【００７８】
図７は、本実施の形態３に係るＬＳＰベクトル量子化装置３００の主要な構成を示すブロック図である。
【００７９】
図７において、ＬＳＰベクトル量子化装置３００は、第１量子化部１０１、量子化残差生成部１０２、ベクトル分割部３０１、第１加法性因子選択部３０２、第１加法性残差生成部３０３、スケーリング因子選択部３０４、第２量子化部３０５、第２加法性因子選択部３０６、第２加法性残差生成部３０７、第３量子化部３０８、および多重化部３０９を備える。そのうち、第１量子化部１０１及び量子化残差生成部１０２は、実施の形態２に係る第１量子化部１０１及び量子化残差生成部１０２と同様であるため、その説明を省略する。
【００８０】
ベクトル分割部３０１は、量子化残差生成部１０２から入力される量子化残差ベクトルを２分割し、２つの分割ベクトルを生成する。ベクトル分割部３０１は、２つの分割ベクトルのうち、より低い周波数領域に対応する低次の方を第１分割ベクトルとして第１加法性残差生成部３０３に出力し、より高い周波数領域に対応する高次の方を第２分割ベクトルとして第２加法性残差生成部３０７に出力する。
【００８１】
第１加法性因子選択部３０２は、複数の第１加法性因子コードベクトルからなる第１加法性因子コードブックを内蔵しており、第１量子化部１０１から入力される第１符号に基づき、第１加法性因子コードブックの中から１つの第１加法性因子コードベクトルを選択する。第１加法性因子選択部３０２は、選択された第１加法性因子コードベクトルを第１加法性因子ベクトルとして第１加法性残差生成部３０３に出力する。
【００８２】
第１加法性残差生成部３０３は、ベクトル分割部３０１から入力される第１分割ベクトルと、第１加法性因子選択部３０２から入力される第１加法性因子ベクトルとの残差を求め、求められた残差を第１加法性残差ベクトルとして第２量子化部３０５に出力する。
【００８３】
スケーリング因子選択部３０４は、複数のスケーリング因子からなるスケーリング因子テーブルを内蔵しており、第１量子化部１０１から入力される第１符号に基づき、スケーリング因子テーブルの中から１つのスケーリング因子を選択する。スケーリング因子選択部３０４は、選択されたスケーリング因子を第２量子化部３０５および第３量子化部３０８に出力する。
【００８４】
第２量子化部３０５は、複数の第１分割コードベクトルからなる第１分割コードブックを内蔵しており、スケーリング因子選択部３０４から入力されるスケーリング因子を各第１分割コードベクトルに乗じる。そして第２量子化部３０５は、第１加法性残差生成部３０３から入力される第１加法性残差ベクトルに対して、スケーリング因子が乗じられた第１分割コードブックを用いて量子化を行い、得られる第２符号を第２加法性因子選択部３０６および多重化部３０９に出力する。
【００８５】
第２加法性因子選択部３０６は、複数の第２加法性因子コードベクトルからなる第２加法性因子コードブックを内蔵しており、第２量子化部３０５から入力される第２符号に基づき、第２加法性因子コードブックの中から１つの第２加法性因子コードベクトルを選択する。第２加法性因子選択部３０６は、選択された第２加法性因子コードベクトルを第２加法性因子ベクトルとして第２加法性残差生成部３０７に出力する。
【００８６】
第２加法性残差生成部３０７は、ベクトル分割部３０１から入力される第２分割ベクトルと、第２加法性因子選択部３０６から入力される第２加法性因子ベクトルとの残差を求め、求められた残差を第２加法性残差ベクトルとして第３量子化部３０８に出力する。
【００８７】
第３量子化部３０８は、複数の第２分割コードベクトルからなる第２分割コードブックを内蔵しており、スケーリング因子選択部３０４から入力されるスケーリング因子を各第２分割コードベクトルに乗じる。そして第３量子化部３０８は、第２加法性残差生成部３０７から入力される第２加法性残差ベクトルに対して、スケーリング因子が乗じられた第２分割コードブックを用いて量子化を行い、得られる第３符号を多重化部３０９に出力する。
【００８８】
多重化部３０９は、第１量子化部１０１から入力される第１符号と、第２量子化部３０５から入力される第２符号と、第３量子化部３０８から入力される第３符号とを多重化し、多重化された符号を量子化ベクトル符号として出力する。
【００８９】
上記の構成を有するベクトル分割部３０１、第１加法性因子選択部３０２、第１加法性残差生成部３０３、スケーリング因子選択部３０４、第２量子化部３０５、第２加法性因子選択部３０６、第２加法性残差生成部３０７、第３量子化部３０８、および多重化部３０９は、具体的に以下の動作を行う。
【００９０】
ベクトル分割部３０１は、量子化残差生成部１０２から入力される量子化残差ベクトルＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を下記の式（１１）に従い、Ｒ＿Ｐ次の第１分割ベクトルおよびＲ＿Ｆ次の第２分割ベクトルに分割する。
【数１１】
2008047795.tif 000043
ここで、Ｒ＿ＰとＲ＿Ｆとの総和はＲとなり、Ｒ＿Ｐ＋Ｒ＿Ｆ＝Ｒの関係が満たされる。ベクトル分割部３０１は、ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を第１分割ベクトルとして第１加法性残差生成部３０３に出力し、ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を第２分割ベクトルとして第２加法性残差生成部３０７に出力する。
【００９１】
第１加法性因子選択部３０２は、内蔵の第１加法性因子コードブックを構成する第１加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ）（ｉ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）の中から、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する第１加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を選択する。ここで、第１加法性因子コードブックはＭ個の第１加法性因子コードベクトルからなり、第１加法性因子コードブックを構成する各第１加法性因子コードベクトルと、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルとは１対１で対応づけられている。第１加法性因子選択部３０２は、選択された第１加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を第１加法性因子ベクトルとして第１加法性残差生成部３０３に出力する。
【００９２】
第１加法性残差生成部３０３は、ベクトル分割部３０１から入力される第１分割ベクトルＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）と、第１加法性因子選択部３０２から入力される第１加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）との残差Ａ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を、下記の式（１２）に従い求める。
【数１２】
2008047795.tif 000044
第１加法性残差生成部３０３は、求められたＡ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を第１加法性残差ベクトルとして第２量子化部３０５に出力する。
【００９３】
スケーリング因子選択部３０４は、内蔵のスケーリング因子テーブルを構成するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ）（ｍ＝０，１，…，Ｍ−１）の中から、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を選択する。ここで、スケーリング因子テーブルはＭ個のスケーリング因子からなり、スケーリング因子テーブルを構成する各スケーリング因子と、第１コードブックを構成する各第１コードベクトルとは１対１で対応づけられている。スケーリング因子選択部３０４は、選択されたスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を第２量子化部３０５および第３量子化部３０８に出力する。
【００９４】
第２量子化部３０５は、内蔵の第１分割コードブックを構成する各第１分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１、ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）にスケーリング因子選択部３０４から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を乗じる。そして第２量子化部３０５は、この乗算結果のベクトルと、第１加法性残差生成部３０３から入力される第１加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）を下記の式（１３）に従い算出する。
【数１３】
2008047795.tif 000045
ここで、ｎは第１分割コードブックを構成する各第１分割コードベクトルのインデックスを示し、Ｎは第１分割コードブックを構成する第１分割コードベクトルの総数を示す。第２量子化部３０５は、求められたＮ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ）が最小となる場合のｎの値ｎ＿ｍｉｎを第２符号として第２加法性因子選択部３０６および多重化部３０９に出力する。
【００９５】
第２加法性因子選択部３０６は、内蔵の第２加法性因子コードブックを構成する第２加
法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ）（ｉ）（ｎ＝０，１，…，Ｎ−１、ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）の中から、第２量子化部３０５から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第２加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を選択する。ここで、第２加法性因子コードブックはＮ個の第２加法性因子ベクトルからなり、第２加法性因子コードブックを構成する各第２加法性因子ベクトと、第１分割コードブックを構成する各第１分割コードベクトルとは１対１で対応づけられている。第２加法性因子選択部３０６は、選択された第２加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を第２加法性因子ベクトルとして第２加法性残差生成部３０７に出力する。
【００９６】
第２加法性残差生成部３０７は、ベクトル分割部３０１から入力される第２分割ベクトルＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）と、第２加法性因子選択部３０６から入力される第２加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）との残差Ａ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を、下記の式（１４）に従い求める。
【数１４】
2008047795.tif 000046
第２加法性残差生成部３０７は、求められたＡ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を第２加法性残差ベクトルとして第３量子化部３０８に出力する。
【００９７】
第３量子化部３０８は、内蔵の第２分割コードブックを構成する各第２分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１、ｏ＝０，１，…，Ｏ−１）にスケーリング因子選択部３０４から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を乗じる。そして第３量子化部３０８は、乗算結果のベクトルと、第２加法性残差生成部３０７から入力される第２加法性残差ベクトルＡ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）との２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ）（ｏ＝０，１，…，Ｏ−１）を下記の式（１５）に従い算出する。
【数１５】
2008047795.tif 000047
ここで、ｏは第２分割コードブックを構成する各第２分割コードベクトルのインデックスを示し、Ｏは第２分割コードブックを構成する第２分割コードベクトルの総数を示す。第３量子化部３０８は、求められたＯ個の２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ）（ｏ＝０，１，…，Ｏ−１）のうち、２乗誤差Ｅｒｒ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ）が最小となる場合のｏの値ｏ＿ｍｉｎを第３符号として多重化部３０９に出力する。
【００９８】
多重化部３０９は、第１量子化部１０１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎと、第２量子化部３０５から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎと、第３量子化部３０８から入力される第３符号ｏ＿ｍｉｎとを多重化し、得られる量子化ベクトル符号をＬＳＰベクトル逆量子化装置３５０に伝送する。
【００９９】
図８は、本実施の形態に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置３５０の主要な構成を示すブロック図である。
【０１００】
ＬＳＰベクトル逆量子化装置３５０は、第１逆量子化部１５５、量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６、符号分離部３５１、スケーリング因子選択部３５２、第２逆量子化部３５３、第３逆量子化部３５４、第１加法性因子選択部３５５、第１量子化分割ベクトル生成部３５６、第２加法性因子選択部３５７、第２量子化分割ベクトル生成部３５８、および
ベクトル結合部３５９を備える。ここで、第１逆量子化部１５５、量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６は、実施の形態２に係る第１逆量子化部１５５、量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６と同様であるためその説明を省略する。なお、スケーリング因子選択部３５２は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００のスケーリング因子選択部３０４が備えるスケーリング因子テーブルと同様なスケーリング因子テーブルを備える。また、第２逆量子化部３５３は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００の第２量子化部３０５が備える第１分割コードブックと同様な第１分割コードブックを備える。また、第３逆量子化部３５４は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００の第３量子化部３０８が備える第２分割コードブックと同様な第２分割コードブックを備える。また、第１加法性因子選択部３５５は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００の第１加法性因子選択部３０２が備える第１加法性因子コードブックを備える。また、第２加法性因子選択部３５７は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００の第２加法性因子選択部３０６が備える第２加法性因子コードブックと同様の第２加法性因子コードブックを備える。
【０１０１】
符号分離部３５１は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００から伝送される量子化ベクトル符号に対して逆多重化処理を行い、第１符号、第２符号、および第３符号を分離する。符号分離部３５１は、第１符号をスケーリング因子選択部３５２、第１加法性因子選択部３５５、および第１逆量子化部１５５に出力し、第２符号を第２逆量子化部３５３および第２加法性因子選択部３５７に出力し、第３符号を第３逆量子化部３５４に出力する。
【０１０２】
スケーリング因子選択部３５２は、符号分離部３５１から入力される第１符号に基づき、内蔵のスケーリング因子テーブルの中から１つのスケーリング因子を選択して第２逆量子化部３５３および第３逆量子化部３５４に出力する。
【０１０３】
第２逆量子化部３５３は、符号分離部３５１から入力される第２符号に対して、内蔵の第１分割コードブックを用いて逆量子化を行い、第１分割コードベクトルを得る。第２逆量子化部３５３は、得られる第１分割コードベクトルにスケーリング因子選択部３５２から入力されるスケーリング因子を乗じ、スケーリング因子が乗じられた第１分割コードベクトルを第１量子化加法性残差ベクトルとして第１量子化分割ベクトル生成部３５６に出力する。
【０１０４】
第３逆量子化部３５４は、符号分離部３５１から入力される第３符号に対して、内蔵の第２分割コードブックを用いて逆量子化を行い、第２分割コードベクトルを得る。第３逆量子化部３５４は、得られる第２分割コードベクトルにスケーリング因子選択部３５２から入力されるスケーリング因子を乗じ、スケーリング因子乗算後の第２分割コードベクトルを第２量子化加法性残差ベクトルとして第２量子化分割ベクトル生成部３５８に出力する。
【０１０５】
第１加法性因子選択部３５５は、符号分離部３５１から入力される第１符号に基づき、内蔵の第１加法性因子コードブックの中から１つの第１加法性因子コードベクトルを選択し、第１加法性因子ベクトルとして第１量子化分割ベクトル生成部３５６に出力する。
【０１０６】
第１量子化分割ベクトル生成部３５６は、第２逆量子化部３５３から入力される第１量子化加法性残差ベクトルと、第１加法性因子選択部３５５から入力される第１加法性因子ベクトルとを加算して得られる第１量子化分割ベクトルをベクトル結合部３５９に出力する。
【０１０７】
第２加法性因子選択部３５７は、符号分離部３５１から入力される第２符号に基づき、内蔵の第２加法性因子コードブックの中から１つの第２加法性因子コードベクトルを選択し第２加法性因子ベクトルとして第２量子化分割ベクトル生成部３５８に出力する。
【０１０８】
第２量子化分割ベクトル生成部３５８は、第３逆量子化部３５４から入力される第２量子化加法性残差ベクトルと、第２加法性因子選択部３５７から入力される第２加法性因子ベクトルとを加算して、得られる第２量子化分割ベクトルをベクトル結合部３５９に出力する。
【０１０９】
ベクトル結合部３５９は、第１量子化分割ベクトル生成部３５６から入力される第１量子化分割ベクトルと、第２量子化分割ベクトル生成部３５８から入力される第２量子化分割ベクトルとを結合し、得られる量子化残差ベクトルを量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。
【０１１０】
上記の構成を有する符号分離部３５１、スケーリング因子選択部３５２、第２逆量子化部３５３、第３逆量子化部３５４、第１加法性因子選択部３５５、第１量子化分割ベクトル生成部３５６、第２加法性因子選択部３５７、第２量子化分割ベクトル生成部３５８、およびベクトル結合部３５９は、具体的に以下の動作を行う。
【０１１１】
符号分離部３５１は、ＬＳＰベクトル量子化装置３００から伝送される量子化ベクトル符号に対して逆多重化処理を行って第１符号ｍ＿ｍｉｎ、第２符号ｎ＿ｍｉｎ、および第３符号ｏ＿ｍｉｎを分離し、第１符号ｍ＿ｍｉｎをスケーリング因子選択部３５２、第１加法性因子選択部３５５、および第１逆量子化部１５５に出力し、第２符号ｎ＿ｍｉｎを第２逆量子化部３５３および第２加法性因子選択部３５７に出力し、第３符号ｏ＿ｍｉｎを第３逆量子化部３５４に出力する。
【０１１２】
スケーリング因子選択部３５２は、符号分離部３５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応するスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）を、内蔵のスケーリング因子テーブルの中から選択して第２逆量子化部３５３および第３逆量子化部３５４に出力する。
【０１１３】
第２逆量子化部３５３は、符号分離部３５１から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第１分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を、内蔵の第１分割コードブックの中から選択する。また、第２逆量子化部３５３は、スケーリング因子選択部３５２から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）と第１分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｐ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）とを下記の式（１６）に従い乗算し、得られるベクトルを第１量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）として第１量子化分割ベクトル生成部３５６に出力する。
【数１６】
2008047795.tif 000048
【０１１４】
第３逆量子化部３５４は、符号分離部３５１から入力される第３符号ｏ＿ｍｉｎに対応する第２分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を、内蔵の第２分割コードブックの中から選択する。また、第３逆量子化部３５４は、スケーリング因子選択部３５２から入力されるスケーリング因子ＡＭＰ（ｍ_ｍｉｎ）と第２分割コードベクトルＣＯＤＥ＿Ｆ＿Ｆ（ｏ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）とを下記の式（１７）に従い乗算し、得られるベクトルを第２量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）として第２量子化分割ベクトル生成部３５８に出力する。
【数１７】
2008047795.tif 000049
【０１１５】
第１加法性因子選択部３５５は、符号分離部３５１から入力される第１符号ｍ＿ｍｉｎに対応する第１加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）を、内蔵の第１加法性因子コードブックの中から選択して、第１加法性因子ベクトルとして第１量子化分割ベクトル生成部３５６に出力する。
【０１１６】
第１量子化分割ベクトル生成部３５６は、第２逆量子化部３５３から入力される第１量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）と、第１加法性因子選択部３５５から入力される第１加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｐ（ｍ_＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）とを下記の式（１８）に従い加算し、得られるベクトルを第１量子化分割ベクトルＱ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）としてベクトル結合部３５９に出力する。
【数１８】
2008047795.tif 000050
【０１１７】
第２加法性因子選択部３５７は、符号分離部３５１から入力される第２符号ｎ＿ｍｉｎに対応する第２加法性因子コードベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）を、内蔵の第２加法性因子コードブックの中から選択して、第２加法性因子ベクトルとして第２量子化分割ベクトル生成部３５８に出力する。
【０１１８】
第２量子化分割ベクトル生成部３５８は、第３逆量子化部３５４から入力される第２量子化加法性残差ベクトルＱ＿Ａ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）と、第２加法性因子選択部３５７から入力される第２加法性因子ベクトルＡＤＤ＿Ｆ＿Ｆ（ｎ_＿ｍｉｎ）（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）とを下記の式（１９）に従い加算し、得られるベクトルを第２量子化分割ベクトルＱ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）としてベクトル結合部３５９に出力する。
【数１９】
2008047795.tif 000051
【０１１９】
ベクトル結合部３５９は、第１量子化分割ベクトル生成部３５６から入力される第１量子化分割ベクトルＱ＿ＥＲＲ＿Ｐ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｐ−１）と、第２量子化分割ベクトル生成部３５８から入力される第２量子化分割ベクトルＱ＿ＥＲＲ＿Ｆ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ＿Ｆ−１）とを下記の式（２０）に従い結合し、得られる量子化残差ベクトルＱ＿ＥＲＲ（ｉ）（ｉ＝０，１，…，Ｒ−１）を量子化ＬＳＰベクトル生成部１５６に出力する。
【数２０】
2008047795.tif 000052
【０１２０】
このように、本実施の形態によれば、第１量子化および第２量子化の２段量子化を行うＬＳＰベクトル量子化装置は、第２量子化において２分割ベクトル量子化を行い、この分割ベクトル量子化において、一方の分割ベクトルの量子化結果に応じて、他方の分割ベクトルの量子化用のコードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する。従って、より少ない計算量およびビットレートでＬＳＰベクトル量子化の精度をさらに向上することができる。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、２段目の量子化において２分割の分割ベクトル量子化を行う
場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されず、２段目の量子化において３分割以上の分割ベクトル量子化を行っても良い。かかる場合、量子化対象を分割して得られる分割ベクトル間の相関が高いほど量子化精度はより高くなる。
【０１２２】
（実施の形態４）
図９は、本実施の形態に係るＣＥＬＰ符号化装置４００の主要な構成を示すブロック図である。
【０１２３】
ＣＥＬＰ符号化装置４００は、前処理部４０１、ＬＳＰ分析部４０２、ＬＳＰベクトル量子化部４０３、合成フィルタ４０４、加算器４０５、適応音源符号帳４０６、量子化利得生成部４０７、固定音源符号帳４０８、乗算器４０９、乗算器４１０、加算器４１１、聴覚重み付け部４１２、パラメータ決定部４１３、および多重化部４１４を備え、そのうち、ＬＳＰベクトル量子化部４０３は、実施の形態１に係るＬＳＰベクトル量子化装置１００、実施の形態２に係るＬＳＰベクトル量子化装置２００、または実施の形態３に係るＬＳＰベクトル量子化装置３００からなる。なお、ＣＥＬＰ符号化装置４００は、入力される音声または楽音信号を複数サンプルずつ区切り、複数サンプルを１フレームとしてフレーム毎に符号化を行う。
【０１２４】
前処理部４０１は、入力される音声または楽音信号に対して、ＤＣ成分を取り除くハイパスフィルタ処理を行い、また後続する符号化処理の性能改善のための波形整形処理もしくはプリエンファシス処理を行い、これらの処理により得られる信号ＸｉｎをＬＳＰ分析部４０２および加算器４０５に出力する。
【０１２５】
ＬＳＰ分析部４０２は、前処理部４０１から入力される信号Ｘｉｎを用いて線形予測分析を行い、得られるＬＰＣをＬＳＰベクトルに変換してＬＳＰベクトル量子化部４０３に出力する。
【０１２６】
ＬＳＰベクトル量子化部４０３は、ＬＳＰ分析部４０２から入力されるＬＳＰベクトルに対して量子化を行う。ＬＳＰベクトル量子化部４０３は、得られる量子化ＬＳＰベクトルを合成フィルタ４０４に出力し、量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）を多重化部４１４に出力する。
【０１２７】
合成フィルタ４０４は、ＬＳＰベクトル量子化部４０３から入力される量子化ＬＳＰベクトルに基づくフィルタ係数を用いて、後述する加算器４１１から入力される駆動音源に対して合成処理を行い、生成される合成信号を加算器４０５に出力する。
【０１２８】
加算器４０５は、合成フィルタ４０４から入力される合成信号の極性を反転させ、前処理部４０１から入力される信号Ｘｉｎに加算することにより誤差信号を算出し、誤差信号を聴覚重み付け部４１２に出力する。
【０１２９】
適応音源符号帳４０６は、過去に加算器４１１から入力された駆動音源をバッファに記憶しており、パラメータ決定部４１３から入力される適応音源ラグ符号（Ａ）によって特定される切り出し位置から１フレーム分のサンプルをバッファより切り出し、適応音源ベクトルとして乗算器４０９に出力する。ここで、適応音源符号帳４０６は、加算器４１１から駆動音源が入力されるたびにバッファの内容を更新する。
【０１３０】
量子化利得生成部４０７は、パラメータ決定部４１３から入力される量子化音源利得符号（Ｇ）によって、量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを決定し、乗算器４０９と乗算器４１０とそれぞれに出力する。
【０１３１】
固定音源符号帳４０８は、パラメータ決定部４１３から入力される固定音源ベクトル符号（Ｆ）によって特定される形状を有するベクトルを固定音源ベクトルとして乗算器４１０に出力する。
【０１３２】
乗算器４０９は、量子化利得生成部４０７から入力される量子化適応音源利得を、適応音源符号帳４０６から入力される適応音源ベクトルに乗じて、加算器４１１に出力する。
【０１３３】
乗算器４１０は、量子化利得生成部４０７から入力される量子化固定音源利得を、固定音源符号帳４０８から入力される固定音源ベクトルに乗じて、加算器４１１に出力する。
【０１３４】
加算器４１１は、乗算器４０９から入力される利得乗算後の適応音源ベクトルと、乗算器４１０から入力される利得乗算後の固定音源ベクトルとを加算し、加算結果を駆動音源として合成フィルタ４０４および適応音源符号帳４０６に出力する。ここで、適応音源符号帳４０６に入力される駆動音源は、適応音源符号帳４０６のバッファに記憶される。
【０１３５】
聴覚重み付け部４１２は、加算器４０５から入力される誤差信号に対して聴覚的重み付け処理を行い、符号化歪みとしてパラメータ決定部４１３に出力する。
【０１３６】
パラメータ決定部４１３は、聴覚重み付け部４１２から入力される符号化歪みを最小とする適応音源ラグを適応音源符号帳４０６から選択し、選択結果を示す適応音源ラグ符号（Ａ）を適応音源符号帳４０６および多重化部４１４に出力する。ここで、適応音源ラグとは、適応音源ベクトルを切り出す位置を示すパラメータである。また、パラメータ決定部４１３は、聴覚重み付け部４１２から出力される符号化歪みを最小とする固定音源ベクトルを固定音源符号帳４０８から選択し、選択結果を示す固定音源ベクトル符号（Ｆ）を固定音源符号帳４０８および多重化部４１４に出力する。また、パラメータ決定部４１３は、聴覚重み付け部４１２から出力される符号化歪みを最小とする量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを量子化利得生成部４０７から選択し、選択結果を示す量子化音源利得符号（Ｇ）を量子化利得生成部４０７および多重化部４１４に出力する。
【０１３７】
多重化部４１４は、ＬＳＰベクトル量子化部４０３から入力される量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）、パラメータ決定部４１３から入力される適応音源ラグ符号（Ａ）、固定音源ベクトル符号（Ｆ）、および量子化音源利得符号（Ｇ）を多重化して符号化情報を出力する。
【０１３８】
図１０は、本実施の形態に係るＣＥＬＰ復号装置４５０の主要な構成を示すブロック図である。
【０１３９】
ＣＥＬＰ復号装置４５０は、分離部４５１、ＬＳＰベクトル逆量子化部４５２、適応音源符号帳４５３、量子化利得生成部４５４、固定音源符号帳４５５、乗算器４５６、乗算器４５７、加算器４５８、合成フィルタ４５９、および後処理部４６０を備える。そのうち、ＬＳＰベクトル逆量子化部４５２は、実施の形態１に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置１５０、実施の形態２に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置２５０、または実施の形態３に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置３５０からなる。
【０１４０】
分離部４５１は、ＣＥＬＰ符号化装置４００から伝送される符号化情報に対して分離処理を行い、量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）、適応音源ラグ符号（Ａ）、量子化音源利得符号（Ｇ）、固定音源ベクトル符号（Ｆ）を得る。分離部４５１は、量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）をＬＳＰベクトル逆量子化部４５２に出力し、適応音源ラグ符号（Ａ）を適応音源符号帳４５３に出力し、量子化音源利得符号（Ｇ）を量子化利得生成部４５４に出力し、固定音源ベクトル符号（Ｆ）を固定音源符号帳４５５に出力する。
【０１４１】
ＬＳＰベクトル逆量子化部４５２は、分離部４５１から入力される量子化ＬＳＰ符号（Ｌ）から量子化ＬＳＰベクトルを復号し、量子化ＬＳＰベクトルを合成フィルタ４５９に出力する。
【０１４２】
適応音源符号帳４５３は、分離部４５１から入力される適応音源ラグ符号（Ａ）により特定される切り出し位置から１フレーム分のサンプルをバッファより切り出し、切り出したベクトルを適応音源ベクトルとして乗算器４５６に出力する。ここで、適応音源符号帳４５３は、加算器４５８から駆動音源が入力されるたびにバッファの内容を更新する。
【０１４３】
量子化利得生成部４５４は、分離部４５１から入力される量子化音源利得符号（Ｇ）が示す量子化適応音源利得と量子化固定音源利得とを復号し、量子化適応音源利得を乗算器４５６に出力し、量子化固定音源利得を乗算器４５７に出力する。
【０１４４】
固定音源符号帳４５５は、分離部４５１から入力される固定音源ベクトル符号（Ｆ）が示す固定音源ベクトルを生成し、乗算器４５７に出力する。
【０１４５】
乗算器４５６は、適応音源符号帳４５３から入力される適応音源ベクトルに、量子化利得生成部４５４から入力される量子化適応音源利得を乗じて加算器４５８に出力する。
【０１４６】
乗算器４５７は、固定音源符号帳４５５から入力される固定音源ベクトルに、量子化利得生成部４５４から入力される量子化固定音源利得を乗じて加算器４５８に出力する。
【０１４７】
加算器４５８は、乗算器４５６から入力される利得乗算後の適応音源ベクトルと、乗算器４５７から入力される利得乗算後の固定音源ベクトルとを加算して駆動音源を生成し、生成される駆動音源を合成フィルタ４５９および適応音源符号帳４５３に出力する。ここで、適応音源符号帳４５３に入力される駆動音源は、適応音源符号帳４５３のバッファに記憶される。
【０１４８】
合成フィルタ４５９は、加算器４５８から入力される駆動音源と、ＬＳＰベクトル逆量子化部４５２で復号されたフィルタ係数とを用いて合成処理を行い、生成される合成信号を後処理部４６０に出力する。
【０１４９】
後処理部４６０は、合成フィルタ４５９から入力される合成信号に対して、ホルマント強調やピッチ強調などの音声の主観的な品質を改善する処理、および定常雑音の主観的品質を改善する処理を施し、得られる音声信号を出力する。
【０１５０】
このように、本実施の形態によれば、第１量子化の量子化結果に対応する加法性因子およびスケーリング因子を用いて、第２量子化用の第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整して、多段階の量子化処理を行うＬＳＰベクトル量子化装置をＣＥＬＰ符号化装置に適用するため、より少ない計算量およびビットレートで音声信号符号化の精度を向上することができる。
【０１５１】
以上、本発明の各実施の形態について説明した。
【０１５２】
なお、ＬＳＰは、ＬＳＦ（Lｉne Spectral Frequency）と呼ばれることもあり、ＬＳＰをＬＳＦと読み替えてもよい。また、ＬＳＰの代わりにＩＳＰ（Ｉmmｉttance Spectrum Paｉrs）をスペクトルパラメータとして量子化する場合はＬＳＰをＩＳＰに読み替え、ＩＳＰ量子化／逆量子化装置として本実施の形態を利用することができる。
【０１５３】
本発明に係るベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法は、上
記各実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。
【０１５４】
たとえば、上記各実施の形態では、ベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法において、音声信号を対象として説明したが、楽音信号等に適用することも可能である。
【０１５５】
本発明に係るベクトル量子化装置およびベクトル逆量子化装置は、音声や楽音等の伝送を行う移動体通信システムにおける通信端末装置に搭載することが可能であり、これにより上記と同様の作用効果を有する通信端末装置を提供することができる。
【０１５６】
なお、ここでは、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明をソフトウェアで実現することも可能である。例えば、本発明に係るベクトル量子化方法およびベクトル逆量子化方法のアルゴリズムをプログラミング言語によって記述し、このプログラムをメモリに記憶しておいて情報処理手段によって実行させることにより、本発明に係るベクトル量子化装置およびベクトル逆量子化装置と同様の機能を実現することができる。
【０１５７】
また、上記各実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されても良いし、一部または全てを含むように１チップ化されても良い。
【０１５８】
また、ここではＬＳＩとしたが、集積度の違いによって、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩ等と呼称されることもある。
【０１５９】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現しても良い。ＬＳＩ製造後に、プログラム化することが可能なＦＰＧＡ（Fｉeld Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続もしくは設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用しても良い。
【０１６０】
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術により、ＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行っても良い。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
【０１６１】
２００６年１０月１７日出願の特願２００６−２８３０９７の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明に係るベクトル量子化装置、ベクトル逆量子化装置、およびこれらの方法は、音声符号化および音声復号等の用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６３】
【図１】実施の形態１に係るＬＳＰベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に係る第１量子化部の量子化結果に対応する加法性因子ベクトルを用いて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する様子を模式的に示す図
【図４】実施の形態２に係るＬＳＰベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図５】本実施の形態２に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２に係る第１量子化部の量子化結果に対応する加法性因子ベクトルに加えスケーリング因子を用いて、第２コードベクトルのベクトル空間を適応的に調整する様子を模式的に示す図
【図７】実施の形態３のＬＳＰベクトル量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３に係るＬＳＰベクトル逆量子化装置の主要な構成を示すブロック図
【図９】実施の形態４に係るＣＥＬＰ符号化装置の主要な構成を示すブロック図
【図１０】実施の形態４に係るＣＥＬＰ復号装置の主要な構成を示すブロック図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008047795.tif 000053
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008047795.tif 000057
【図６】
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【図７】
2008047795.tif 000059
【図８】
2008047795.tif 000060
【図９】
2008047795.tif 000061
【図１０】
2008047795.tif 000062
【国際調査報告】
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2008047795.tif 000064
2008047795.tif 000065
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