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JP3154781B2 - Vector quantizer - Google Patents
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JP3154781B2 - Vector quantizer - Google Patents

Vector quantizer

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JP3154781B2
JP3154781B2 JP01117792A JP1117792A JP3154781B2 JP 3154781 B2 JP3154781 B2 JP 3154781B2 JP 01117792 A JP01117792 A JP 01117792A JP 1117792 A JP1117792 A JP 1117792A JP 3154781 B2 JP3154781 B2 JP 3154781B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、入力信号を複数個まと
めてベクトル化するとともに、これを多次元信号空間で
量子化するベクトル量子化装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vector quantization apparatus for vectorizing a plurality of input signals collectively and quantizing the input signals in a multidimensional signal space.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、ベクトル量子化装置では、K次
元ベクトル空間に属するベクトルx=(x1 ,x2
…,xK )の全集合Xから、L個のK次元代表ベクト
ルyl =(yl1,yl2,…,ylK)の集合Y=
{yl ;l=1,…,L}への写像Q Q:X→Y (式1) と表すことができる。ここで、Xの有限領域分割S
(i=1,…,L)は、
2. Description of the Related Art Generally, in a vector quantization apparatus, a vector x = (x 1 , x 2 ,
..., from the total set X of x K), L pieces of K-dimensional representative vector y l = (y l1, y l2, ..., a set of y lK) Y =
{Y l ; l = 1,..., L} can be expressed as Q Q: X → Y (Equation 1). Here, the finite area division S i of X
(I = 1,..., L)

【数1】 を満たすものとする。(Equation 1) Shall be satisfied.

【0003】従って、入力ベクトルxは、写像Qによ
りyに写され、下式により表される。
Accordingly, an input vector x is mapped to y by a mapping Q and is represented by the following equation.

【0004】[0004]

【数2】 以下に、従来のベクトル量子化装置の具体的な構成例を
説明する。
(Equation 2) Hereinafter, a specific configuration example of the conventional vector quantization device will be described.

【0005】図8および図9は、それぞれ符号化部およ
び復号化部の該略構成を示している。そして、図8に示
す符号化部は、ベクトル構成回路81、歪計算回路8
2、代表ベクトル辞書83、最小歪探索回路84、符号
語抽出回路85により構成し、図9に示す復号化装置
は、代表ベクトル辞書91により構成している。
FIGS. 8 and 9 show the schematic configurations of an encoding unit and a decoding unit, respectively. The encoding unit shown in FIG. 8 includes a vector configuration circuit 81, a distortion calculation circuit 8
2. It is composed of a representative vector dictionary 83, a minimum distortion search circuit 84, and a code word extraction circuit 85, and the decoding device shown in FIG.

【0006】しかして、図8に示す符号化部において、
入力端子80から入力信号がベクトル構成回路81に順
次入力されると、K個の入力信号が得られた時点でK次
元入力ベクトルx={xk ;k=1,…,K}(K=
1のときはスカラー)が構成され、この入力ベクトル
xが歪計算回路82に供給される。
Thus, in the encoding unit shown in FIG.
When the input signals are sequentially input from the input terminal 80 to the vector configuration circuit 81, the K-dimensional input vector x = {x k ; k = 1,..., K} (K =
When the value is 1, a scalar is formed, and the input vector x is supplied to the distortion calculation circuit 82.

【0007】歪計算回路82では、最初に入力ベクトル
xと、代表ベクトル辞書83の第1番目の代表ベクト
ルyl との歪dl を求める。ここでの歪尺度として
は、2乗歪を用いている。
The distortion calculation circuit 82 first obtains a distortion d l between the input vector x and the first representative vector y l of the representative vector dictionary 83. Here, a square distortion is used as a distortion measure.

【0008】以下、同様にして歪計算回路82では、入
力ベクトルxと、代表ベクトル辞書83の第2番目以
降の各代表ベクトルyl …との歪dl を求めるように
なる。そして、最小歪探索回路84により、歪計算回路
82で求められたdl の中で最小となる歪dl * が探索
され、これに該当する代表ベクトルyl * が符号語抽
出回路85に出力される。符号語抽出回路85では、代
表ベクトルyl * から符号語l* を抽出し、これが出
力端子86から出力される。
In the same manner, the distortion calculation circuit 82 calculates the distortion d l between the input vector x and the second and subsequent representative vectors y l ... Of the representative vector dictionary 83. Then, the minimum distortion search circuit 84 searches for the minimum distortion d l * among the d l obtained by the distortion calculation circuit 82, and outputs a corresponding representative vector y l * to the codeword extraction circuit 85. Is done. The codeword extraction circuit 85 extracts a codeword l * from the representative vector yl *, and outputs this from an output terminal 86.

【0009】一方、図9に示す復号化部では、図8に示
す符号化部より送られ、入力端子90より入力される符
号語l* を用いて、これに対応する代表ベクトルyl
* を代表ベクトル辞書91より探索し、この代表ベクト
ルyl * が出力信号として出力端子92から出力され
ることになる。
On the other hand, in the decoding unit shown in FIG. 9, is sent from the encoding unit shown in FIG. 8, using a codeword l * inputted from the input terminal 90, the representative vector y l corresponding thereto
* The searched from the representative vector dictionary 91, so that this representative vector y l * is output from the output terminal 92 as an output signal.

【0010】ところで、ベクトル量子化装置の性能は、
代表ベクトル辞書83、91で決定されるものであり、
これら代表ベクトル辞書83、91の設計アルゴリズム
が重要な問題になっている。
By the way, the performance of the vector quantizer is as follows.
It is determined by the representative vector dictionaries 83 and 91,
The design algorithm of these representative vector dictionaries 83 and 91 is an important problem.

【0011】このような問題に対し、一般に、Lind
eらにより報告されているLBG−アルゴリズムが用い
られる。なお、かかる設計アルゴリズムの詳細は、Y.
Linde,A.Buzo and R.M.Gra
y,“An Algorithm for Vecto
r Quantizer Design”,IEEET
rans.Comm.,COM−28−1,PP84−
95,1980に述べられているので、ここでは、簡単
に説明する。
In order to solve such a problem, generally, Lind
The LBG-algorithm reported by E et al. is used. The details of the design algorithm are described in Y.
Linde, A .; Buzou and R.S. M. Gra
y, “An Algorithm for Vecto
r Quantizer Design ”, IEEE
rans. Comm. , COM-28-1, PP84-
95, 1980, and will be briefly described here.

【0012】この場合、量子化対象データの統計的性質
を反映した十分大きなトレーニング系列T=
{tn ;n=1,2,…,N}を用意し、トレーニン
グ系統Tと代表ベクトルyl の集合Y=
{yl ;l=1,2,…,L}との下式で表わされる
全歪値D
In this case, a sufficiently large training sequence T = T that reflects the statistical properties of the data to be quantized
{T n ; n = 1, 2,..., N} is prepared, and the training system T and the representative vector yl set Y =
{Y l ; l = 1, 2,..., L}

【数3】 を最小とするような代表ベクトル辞書Yを繰返し演算
的に求める。そして、第m回目における全歪値をDm
したとき、
(Equation 3) Is iteratively calculated to find a representative vector dictionary Y that minimizes. When the total distortion value at the m-th time is D m ,

【数4】 なる条件を満足したときのYの集合を代表ベクトル辞
書とする。
(Equation 4) A set of Y when the following condition is satisfied is defined as a representative vector dictionary.

【0013】一方、このようなLBG−アルゴリズムと
別に、自己組識化ニューラルネットアルゴリズム(Se
lf−Organization Neural Ne
twork;SONN−アルゴリズム)を利用した代表
ベクトル辞書設計アルゴリズムが、次の2つの文献で報
告されている。
On the other hand, separately from such an LBG-algorithm, a self-organizing neural network algorithm (Se
If-Organization Neutral Ne
A representative vector dictionary design algorithm using a Twork (SONN-algorithm) has been reported in the following two documents.

【0014】ここで、一方の文献は、T.Kohone
n,“Self−Organization and
Associative Memory,”secon
dedition,Springer−Verlagで
あり、また、他方の文献は、F.H.Wu and
K.Ganesan,“Comparative St
udy of Algorithms for VQ
Design using Conventional
and Neural−Net basedAppr
oaches”Proc.ICASSP;1989,p
p751−754である。
Here, one of the documents is described by T.W. Kohone
n, "Self-Organization and
Associative Memory, "secon
detion, Springer-Verlag, and the other reference is F.S. H. Wu and
K. Ganesan, "Comparative St.
udy of Algorithms for VQ
Design using Conventional
and Neural-Net basedAppr
oaches "Proc. ICASPS; 1989, p.
p751-754.

【0015】そして、SONN−アルゴリズムの詳細に
ついては、これらの文献に載っているので、ここでは簡
単に説明する。
Since the details of the SONN-algorithm are described in these documents, they will be briefly described here.

【0016】この場合、K個の重みwl ={wlk;k
=1,2,…,K}をもち、K個の入力ベクトルx=
{xk ;k=1,2,…,K}に対して重みwl と積
和した結果を下式の出力ηl とするようなニューロンを
考える(図10)。
In this case, K weights w l = {w lk ; k
= 1, 2,..., K}, and K input vectors x =
Consider a neuron in which the product sum of {x k ; k = 1, 2,..., K} and the weight w l is used as the output η l of the following equation (FIG. 10).

【0017】[0017]

【数5】 そして、このときの全ての入力ベクトルxに対して、
ある特定のニューロンが大きく反応するような重みベク
トルの集合W={wl ;l=1,2,…,L}を求
めるアルゴリズムが、SONN−アルゴリズムであり、
以下の手続きに従って実現される。
(Equation 5) Then, for all input vectors x at this time,
An algorithm for obtaining a set of weight vectors W = {w l ; l = 1, 2,..., L} such that a particular neuron responds greatly is a SONN-algorithm.
It is realized according to the following procedure.

【0018】この場合、前述したニューロンが規則正し
く従って並べられる状況を考える。また、ここでは、簡
単のため図11に示す二次元平面を例に説明する。
In this case, consider a situation in which the above-mentioned neurons are regularly arranged. Further, here, for simplicity, a two-dimensional plane shown in FIG. 11 will be described as an example.

【0019】量子化対象データの統計的性質を反映した
トレーニング系列T={tn ;n=1,2,…,
N}を用意し、WとTとの全歪値Dを下式より求め
る。
A training sequence T = {t n reflecting the statistical properties of the data to be quantized; n = 1, 2,...
N} is prepared, and the total distortion value D of W and T is obtained from the following equation.

【0020】[0020]

【数6】 そして、時間iにおける全歪値Di の変化率である (Di-1 −Di )/Di <ε (式8) (ただし、ε:定数、i≧1、D0 =∞) を満足したとき、この時のWを、求めるべき重みベク
トルとして終了する。一方、満足しないときは、 i=i+1 (式9) とし、
(Equation 6) Then, the change rate of the total distortion values D i at time i (D i-1 -D i ) / D i <ε ( Equation 8) (where, epsilon: constant, i ≧ 1, D 0 = ∞) the When satisfied, W at this time ends as a weight vector to be obtained. On the other hand, if not satisfied, i = i + 1 (Equation 9)

【数7】 となるwl * とwl (l:近傍領域NE(i)に含
まれる代表ベクトルの符号語)を
(Equation 7) Let w l * and w l (l: codeword of a representative vector included in the neighborhood area NE (i)) be

【数8】 に従い更新する。このような手続きは、トレーニング系
列Tの全てに対して行なわれ、新たに全歪値Di およ
び全歪値の変化率が求められる。そして、全歪値の変化
率が上述した(式8)を満足したところで手続きは終了
される。
(Equation 8) Update according to. Such procedure is performed for all the training sequence T, freshly Zen'ibitsuchi D i and Zen'ibitsuchi rate of change is determined. Then, when the rate of change of the total distortion value satisfies the above (Equation 8), the procedure ends.

【0021】ここで、NE(i)およびα(i)には、Here, NE (i) and α (i) include:

【数9】 なる性質がある。(Equation 9) There is a property.

【0022】そして、このようにして求められた重みベ
クトルの集合Wを代表ベクトル辞書Yと見なすよう
にする。つまり、 Y=W (式14) を考えれば、SONN−アルゴリズムは、代表ベクトル
辞書を設計するアルゴリズムと見なすことができる。
The set W of weight vectors obtained in this manner is regarded as a representative vector dictionary Y. That is, considering Y = W (Equation 14), the SONN-algorithm can be regarded as an algorithm for designing a representative vector dictionary.

【0023】このように従来では、代表ベクトル辞書を
設計する方法として、LBG−アルゴリズムやSONN
−アルゴリズムなどが考えられており、LBG−アルゴ
リズムで設計された代表ベクトル辞書によれば、設計に
用いたトレーニング系列の統計的な分布の偏りに対し準
最適な性能を持つことが保証され、また、SONN−ア
ルゴリズムで設計された代表ベクトル辞書によれば、L
BG−アルゴリズムで設計された代表ベクトル辞書と近
い性能が得られるようになる。
As described above, conventionally, as a method of designing a representative vector dictionary, an LBG-algorithm or a SONN
Algorithm is considered, and according to the representative vector dictionary designed by the LBG-algorithm, it is guaranteed that the training sequence used in the design has a sub-optimal performance with respect to the bias of the statistical distribution. , According to the representative vector dictionary designed by the SONN-algorithm,
Performance similar to that of the representative vector dictionary designed by the BG-algorithm can be obtained.

【0024】従って、入力信号系列の統計的な分布の偏
りがトレーニング系列の統計的な分布の偏りに近いもの
であり、その偏りに時間的な変動がないならば、これら
アルゴリズムで設計された固定の代表ベクトル辞書は優
れた量子化性能を持つことが可能になる。
Accordingly, if the bias of the statistical distribution of the input signal sequence is close to the bias of the statistical distribution of the training sequence, and if the bias does not fluctuate over time, the fixed values designed by these algorithms are used. Can have excellent quantization performance.

【0025】[0025]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
LBG−アルゴリズムやSONN−アルゴリズムにより
設計された固定の代表ベクトル辞書を上述した図8およ
び図9に示す符号化部および復号化部に適用したような
場合、符号化部の入力信号として音声信号のスペクトル
が与えられると、かかる音声信号のスペクトルは、その
性質上から信号系列の統計的な分布の偏りに時間的な変
動が生じることがあり、このため、代表ベクトル辞書に
よる優れた量子化性能を発揮できないばかりか、かえっ
て量子化誤差が大きなものになる欠点があった。
However, a fixed representative vector dictionary designed by such an LBG-algorithm or a SONN-algorithm is applied to the encoding unit and the decoding unit shown in FIGS. In such a case, when the spectrum of the audio signal is given as the input signal of the encoding unit, the spectrum of the audio signal may have a temporal variation due to the bias of the statistical distribution of the signal sequence due to its property. For this reason, there is a disadvantage that not only the excellent quantization performance by the representative vector dictionary cannot be exhibited, but also a quantization error becomes large.

【0026】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、量子化誤差の少ない高性能なベクトル量子化を実現
できるベクトル量子化装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a vector quantization apparatus capable of realizing high-performance vector quantization with a small quantization error.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の代表ベ
クトルを格納した代表ベクトル辞書、入力信号から入力
ベクトルを構成するベクトル構成手段、このベクトル構
成手段により構成された入力ベクトルと前記代表ベクト
ル辞書に格納された各代表ベクトルとのそれぞれの歪か
ら最小歪を探索する最小歪探索手段、この最小歪探索手
段より検索された最小歪に対応する前記代表ベクトル辞
書の代表ベクトルの符号語を抽出する符号語抽出手段、
前記ベクトル構成手段で構成された入力ベクトルを教師
信号に設定する教師信号設定手段、前記符号語抽出手段
により抽出された符号語に対応する代表ベクトルに基づ
いて前記代表ベクトル辞書の更新領域を決定する更新領
域決定手段、この更新領域決定手段により決定された更
新領域に含まれる代表ベクトルを前記教師信号設定手段
より設定された教師信号を用いて更新する更新手段とを
備えた符号化部より構成されている。
According to the present invention, there is provided a representative vector dictionary storing a plurality of representative vectors, a vector constructing means for constructing an input vector from an input signal, an input vector constituted by the vector constructing means and the representative vector. A minimum distortion search means for searching for a minimum distortion from each distortion with each representative vector stored in the dictionary; extracting a code word of a representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion search means; Codeword extracting means,
A teacher signal setting unit that sets an input vector configured by the vector configuration unit as a teacher signal, and determines an update area of the representative vector dictionary based on a representative vector corresponding to a codeword extracted by the codeword extraction unit. An encoding unit comprising: an update region determining unit; and an updating unit that updates a representative vector included in the update region determined by the update region determining unit using the teacher signal set by the teacher signal setting unit. ing.

【0028】また、本発明は、複数の代表ベクトルを格
納した代表ベクトル辞書、入力信号から入力ベクトルを
構成するベクトル構成手段、このベクトル構成手段によ
り構成された入力ベクトルと前記代表ベクトル辞書に格
納された各代表ベクトルとのそれぞれの歪から最小歪を
探索する最小歪探索手段、この最小歪探索手段より検索
された最小歪に対応する前記代表ベクトル辞書の代表ベ
クトルの符号語を抽出する符号語抽出手段、前記最小歪
探索手段より検索された最小歪に対応する前記代表ベク
トル辞書の代表ベクトルを教師信号に設定する教師信号
設定手段と、前記符号語抽出手段により抽出された符号
語に対応する代表ベクトルに基づいて前記代表ベクトル
辞書の更新領域を決定する更新領域決定手段、この更新
領域決定手段により決定された更新領域に含まれる代表
ベクトルを前記教師信号設定手段より設定された教師信
号を用いて更新する更新手段とを備えた符号化部より構
成されている。
Further, the present invention provides a representative vector dictionary storing a plurality of representative vectors, vector constructing means for constructing an input vector from input signals, and an input vector constructed by the vector constructing means and the representative vector dictionary. Minimum distortion search means for searching for the minimum distortion from the respective distortions with each representative vector, and codeword extraction for extracting the codeword of the representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion search means Means, a teacher signal setting means for setting a representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion searching means as a teacher signal, and a representative corresponding to the codeword extracted by the codeword extracting means. Update area determining means for determining an update area of the representative vector dictionary based on the vector; Representative vectors included in the determined update region is configured from the encoding unit provided with an update means for updating with the teacher signal set from the teacher signal setting means.

【0029】さらに本発明は、複数の代表ベクトルを格
納した代表ベクトル辞書、入力信号から入力ベクトルを
構成するベクトル構成手段、このベクトル構成手段によ
り構成された入力ベクトルと前記代表ベクトル辞書に格
納された各代表ベクトルとのそれぞれの歪から最小歪を
探索する最小歪探索手段、この最小歪探索手段より検索
された最小歪に対応する前記代表ベクトル辞書の代表ベ
クトルの符号語を抽出する符号語抽出手段、前記代表ベ
クトル辞書の更新、初期化、現状態での継続のいずれか
ひとつを決定する更新/初期化/継続決定手段、この更
新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞書の更
新の決定により前記最小歪探索手段より検索された最小
歪に対応する前記代表ベクトル辞書の代表ベクトルを教
師信号に設定する教師信号設定手段、前記更新/初期化
/継続決定手段による代表ベクトル辞書の更新の決定に
より前記符号語抽出手段により抽出された符号語に対応
する代表ベクトルに基づいて前記代表ベクトル辞書の更
新領域を決定する更新領域決定手段、この更新領域決定
手段により決定された更新領域に含まれる代表ベクトル
を前記教師信号設定手段より設定された教師信号を用い
て更新する更新手段、前記更新/初期化/継続決定手段
による代表ベクトル辞書の初期化の決定により前記代表
ベクトル辞書を初期化する代表ベクトル辞書初期化手
段、前記更新/初期化/継続決定手段による代表ベクト
ル辞書の継続の決定により代表ベクトル辞書の現状態を
維持する手段とを備えた符号化部により構成されてい
る。
Further, according to the present invention, a representative vector dictionary storing a plurality of representative vectors, vector constructing means for constructing an input vector from an input signal, an input vector constructed by the vector constructing means and the representative vector dictionary stored in the representative vector dictionary. Minimum distortion search means for searching for a minimum distortion from each distortion with each representative vector, codeword extraction means for extracting a codeword of a representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion search means Update / initialization / continuation determining means for determining any one of updating, initialization, and continuation in the current state of the representative vector dictionary, and determining the update of the representative vector dictionary by the update / initialization / continuation determining means. A representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion search means is set as a teacher signal. The update area of the representative vector dictionary is updated based on the representative vector corresponding to the codeword extracted by the codeword extracting means by the determination of the representative vector dictionary by the master signal setting means and the update / initialization / continuation determining means. Update area determining means for determining; updating means for updating a representative vector included in the update area determined by the update area determining means using the teacher signal set by the teacher signal setting means; A representative vector dictionary initializing means for initializing the representative vector dictionary by determining the initialization of the representative vector dictionary by the determining means; and a current state of the representative vector dictionary by determining the continuation of the representative vector dictionary by the updating / initializing / continuation determining means. And a means for maintaining the state.

【0030】[0030]

【作用】この結果、本発明によれば、入力信号から構成
される入力ベクトルまたは入力ベクトルに対して歪が最
小となる代表ベクトル辞書の代表ベクトルにより教師信
号が設定されるとともに、入力ベクトルに対して歪が最
小となる代表ベクトル辞書より探索される最小歪代表ベ
クトルの符号語に対応する代表ベクトルにより代表ベク
トル辞書の更新領域が決定され、この更新領域に含まれ
る代表ベクトルを教師信号を用いて更新するようにでき
るので、入力信号系列の統計的な分布の偏りの時間的な
変動に対して代表ベクトル辞書の内容を追随できるよう
な状態に常に維持することができる。
As a result, according to the present invention, the teacher signal is set by the input vector composed of the input signal or the representative vector of the representative vector dictionary which minimizes the distortion with respect to the input vector. An update region of the representative vector dictionary is determined by a representative vector corresponding to the code word of the minimum distortion representative vector searched from the representative vector dictionary with the smallest distortion, and the representative vector included in this update region is determined using a teacher signal. Since the update can be performed, it is possible to always maintain a state in which the contents of the representative vector dictionary can follow the temporal change of the bias of the statistical distribution of the input signal sequence.

【0031】また、代表ベクトル辞書を更新する、初期
状態へ初期化する、もしくは現状態のまま継続するのい
ずれかを決定するだけで、この決定に基づいて代表ベク
トル辞書の更新を始め周期的なリセットを行うこともで
きる。
Further, merely determining whether to update the representative vector dictionary, initialize the initial state to the initial state, or continue the present state, the updating of the representative vector dictionary is started based on this determination. A reset can also be performed.

【0032】[0032]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例を図面に従い説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0033】図1は、同実施例が適用される符号化部の
概略構成を示している。この場合、符号化部は、ベクト
ル構成回路11、歪計算回路12、代表ベクトル辞書1
3、最小歪探索回路14、符号語抽出回路15、教師信
号設定回路17、更新領域決定回路18、代表ベクトル
辞書更新回路19により構成されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an encoding section to which the embodiment is applied. In this case, the encoding unit includes the vector configuration circuit 11, the distortion calculation circuit 12, the representative vector dictionary 1
3, a minimum distortion search circuit 14, a code word extraction circuit 15, a teacher signal setting circuit 17, an update area determination circuit 18, and a representative vector dictionary update circuit 19.

【0034】そして、入力信号が、入力端子10よりベ
クトル構成回路11に順次入力されると、K個の入力信
号が得られた時点で、K次元ベクトルx={xk ;k
=1,…,K}(K=1のときはスカラー)を構成し、
歪計算回路12および教師信号設定回路17に供給され
る。
When the input signals are sequentially input from the input terminal 10 to the vector configuration circuit 11, the K-dimensional vector x = {x k ; k when K input signals are obtained.
= 1,..., K} (scalar when K = 1)
It is supplied to the distortion calculation circuit 12 and the teacher signal setting circuit 17.

【0035】歪計算回路12では、ベクトル構成回路1
1より得た入力ベクトルxと代表ベクトル辞書13の
各代表ベクトルyl との歪dl を求める。ここでの代
表ベクトル辞書13は#1〜#Lまでの代表ベクトル
l を持ち、それぞれの代表ベクトルyl はK個の
要素を持っている。また、歪尺度としては、下式で示す
2乗歪を用いている。
In the distortion calculation circuit 12, the vector configuration circuit 1
Then, a distortion d l between the input vector x obtained from 1 and each representative vector y l of the representative vector dictionary 13 is obtained. Here representative vector dictionary 13 in has a representative vector y l to # 1~ # L, each representative vector y l has a K number of elements. Further, as a distortion measure, a square distortion shown by the following equation is used.

【0036】[0036]

【数10】 そして、歪計算回路12により代表ベクトル辞書13の
#1〜#Lの代表ベクトルyl 全てについて歪dl
求めると、最小歪探索回路14により歪計算回路12で
求められた歪dl の中で最小となる歪dl * を探索し、
これに対応する代表ベクトルyl * を代表ベクトル辞
書13より符号語抽出回路15に出力する。
(Equation 10) When the distortion calculation circuit 12 obtains the distortion d l for all the representative vectors y l of # 1 to #L of the representative vector dictionary 13, the minimum distortion search circuit 14 calculates the distortion d l in the distortion calculation circuit 12. Search for the minimum distortion d l * at
The corresponding representative vector yl * is output from the representative vector dictionary 13 to the codeword extraction circuit 15.

【0037】符号語抽出回路15では、与えられた代表
ベクトルyl * に対応する符号語l* を抽出し、これ
を出力端子16より出力するとともに、更新領域決定回
路18に与えるようになる。なお、この場合の出力符号
語l*
The codeword extraction circuit 15 extracts a codeword l * corresponding to the given representative vector y l * , outputs the extracted code word l * from the output terminal 16, and supplies the code word l * to the update area determination circuit 18. Note that the output codeword l * in this case is

【数11】 で表される。[Equation 11] It is represented by

【0038】一方、ベクトル構成回路11より教師信号
設定回路17に入力ベクトルxが与えられると、教師
信号設定回路17では、教師信号τ={τk ;k=
1,…,K}に入力ベクトルxを代入して、 τ=x (式17) を求める。
On the other hand, when the input vector x is given from the vector construction circuit 11 to the teacher signal setting circuit 17, the teacher signal setting circuit 17 outputs the teacher signal τ = {τ k ;
By substituting the input vector x into 1,..., K}, τ = x (Equation 17) is obtained.

【0039】そして、この教師信号τを代表ベクトル
辞書更新回路19に与える。一方、更新領域決定回路1
8では、符号語抽出回路15から供給された出力符号語
*を用いて更新領域を決定する。
Then, the teacher signal τ is supplied to the representative vector dictionary updating circuit 19. On the other hand, the update area determination circuit 1
In 8, the update area is determined using the output codeword l * supplied from the codeword extraction circuit 15.

【0040】この状態で、代表ベクトル辞書更新回路1
9により、更新領域決定回路18より決定された更新領
域について、教師信号設定回路17より供給された教師
信号τを用いて更新するようになる。
In this state, the representative vector dictionary updating circuit 1
9, the update area determined by the update area determination circuit 18 is updated using the teacher signal τ supplied from the teacher signal setting circuit 17.

【0041】そして、更新終了条件が満足されれば、代
表ベクトル辞書更新手続きは終了し、次の入力信号に対
する処理を始め、条件が満足されなければ、代表ベクト
ル辞書更新手続きをさらに継続する。
If the update end condition is satisfied, the representative vector dictionary update procedure ends, and the process for the next input signal is started. If the condition is not satisfied, the representative vector dictionary update procedure is further continued.

【0042】この場合、上述した更新領域の決定は、例
えば代表ベクトル辞書13に含まれる#1〜#Lの各代
表ベクトルyl を、図2に示すように2次元平面上に
並べたときに、出力符号語l* を符号語に持つ代表ベク
トルyl * に対して、該yl * の近傍領域NEに含
まれる代表ベクトルyl を更新領域として決定するよ
うにしている。
[0042] In this case, the determination of the above-mentioned update region, for example the respective representative vector y l of #. 1 to # L contained in the representative vector dictionary 13, when arranged on a two-dimensional plane as shown in FIG. 2 , the representative vector y l * having an output codeword l * to the code word, and so as to determine a representative vector y l included in the y l * area near NE as update region.

【0043】なお、更新領域を決定するための手段とし
ては、K次元ベクトル空間において出力符号語l* を符
号語にもつ代表ベクトルyl * を中心とした超球を考
え、その内部に含まれる他の代表ベクトルyl を更新
領域とする方法や、K次元ベクトル空間において、出力
符号語l* を符号語にもつ代表ベクトルyl * から距
離的に近い、ある個数の代表ベクトルyl を更新領域
とする方法も考えられる。
As a means for determining the update area, a hypersphere centered on a representative vector y l * having an output code word l * as a code word in a K-dimensional vector space is considered, and is included therein. a method of the other representative vector y l and update region, updated in K-dimensional vector space, the output codeword l * representative vector y l distantly close to the * with the code word, the representative vector y l a certain number A method of setting the area is also conceivable.

【0044】そして、このような更新領域決定の時間i
における関数をNE(i)とすると、NE(i)は、次
のような性質を持つ。
The time i for determining such an update area is
Assuming that the function in is NE (i), NE (i) has the following properties.

【0045】[0045]

【数12】 また、時間iにおける更新領域に含まれる代表ベクトル
l (i)の更新は、かかる更新に用いる教師信号を
τとするとき、更新後のyl (i+1)を下式のよ
うにしている。
(Equation 12) The update of the representative vector y l (i) included in the update area at time i is represented by the following equation, where y 1 (i + 1) after the update is set assuming that the teacher signal used for the update is τ.

【0046】[0046]

【数13】 ここで、α(i)は、時間iにおけるyl (i)と
τ間の内分点の比率を与える関数であり、次のような
性質がある。
(Equation 13) Here, alpha (i) is a function that gives the ratio of the interior division point between y l (i) and τ in time i, there are the following properties:.

【0047】[0047]

【数14】 そして、このような代表ベクトル辞書更新手続きの終了
は、次の2つ条件のいずれかが満たされたときに終了す
ることになる。
[Equation 14] The representative vector dictionary update procedure ends when one of the following two conditions is satisfied.

【0048】[0048]

【数15】 従って、このようにすれば入力信号に応じて代表ベクト
ル辞書13の内容が逐次的に更新されるようになるの
で、音声信号スペクトルのように入力信号系列の統計的
な分布の偏りに時間的な変動が生じる場合にも、この変
動に応じて代表ベクトル辞書13の内容が更新されるこ
とから、量子化誤差の少ない優れた量子化性能を得られ
ることになる。
(Equation 15) Therefore, in this case, the contents of the representative vector dictionary 13 are sequentially updated in accordance with the input signal. Even when a change occurs, the contents of the representative vector dictionary 13 are updated according to the change, so that excellent quantization performance with a small quantization error can be obtained.

【0049】次に、本発明の第2の実施例を図3および
図4に従い説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0050】図3および図4は、同第2の実施例が適用
される符号化部および復号化部の概略構成を示してい
る。
FIGS. 3 and 4 show schematic configurations of an encoding unit and a decoding unit to which the second embodiment is applied.

【0051】この場合、図3に示す符号化部は、入力端
子30、ベクトル構成回路31、歪計算回路32、代表
ベクトル辞書33、最小歪探索回路34、符号語抽出回
路35、出力端子36、教師信号設定回路37、更新領
域決定回路38、代表ベクトル辞書更新回路39により
構成され、また、図4に示す復号化部は、入力端子4
0、代表ベクトル辞書41、教師信号設定回路42、更
新領域決定回路43、代表ベクトル辞書更新回路44、
出力端子45により構成されている。なお、これら各回
路は、図1と同一の名称のものについては、上述したと
同じ機能を有するものなので、ここでの繰り返しの説明
は省略する。
In this case, the encoding unit shown in FIG. 3 includes an input terminal 30, a vector configuration circuit 31, a distortion calculation circuit 32, a representative vector dictionary 33, a minimum distortion search circuit 34, a code word extraction circuit 35, an output terminal 36, The decoding unit shown in FIG. 4 includes a teacher signal setting circuit 37, an update area determination circuit 38, and a representative vector dictionary update circuit 39.
0, a representative vector dictionary 41, a teacher signal setting circuit 42, an update area determination circuit 43, a representative vector dictionary update circuit 44,
An output terminal 45 is provided. The circuits having the same names as those in FIG. 1 have the same functions as those described above, and thus the description thereof will not be repeated.

【0052】ここで、図3に示す符号化部について図1
で述べた第1の実施例との違いは、教師信号τの設定
に用いる信号が異なることである。つまり、上述した第
1の実施例では、教師信号τの設定に入力ベクトル信
号xを用いるのに対し、同第2の実施例では、最小歪
探索回路34より出力される最小歪代表ベクトルyl
* を用いている。これにより、符号化部での教師信号と
共通な教師信号を復号化部でも用いることができるよう
にしている。
Here, the encoding unit shown in FIG.
The difference from the first embodiment described above is that the signal used for setting the teacher signal τ is different. That is, in the first embodiment described above, the input vector signal x is used for setting the teacher signal τ, whereas in the second embodiment, the minimum distortion representative vector y l output from the minimum distortion search circuit 34 is used.
* Is used. Thus, a teacher signal common to the teacher signal in the encoder can be used in the decoder.

【0053】この場合、教師信号設定回路37での機能
は次式で表現されるようになる。
In this case, the function of the teacher signal setting circuit 37 is expressed by the following equation.

【0054】 τ=yl * (式22) このようにしても、図1で述べたと同様に、代表ベクト
ル辞書33は、入力信号に応じてその内容が逐次的に更
新されるようになる。
Τ = yl * (Equation 22) Even in this case, the contents of the representative vector dictionary 33 are sequentially updated according to the input signal, as described with reference to FIG.

【0055】一方、図4に示す復号化部については、入
力端子40に上述の最小歪代表ベクトルyl * に対応
する符号語l* が与えられ、この符号語l* を用いて代
表ベクトル辞書41の#1〜#Lの代表ベクトルyl
の中から最小歪代表ベクトルyl * が選択される。そ
して、この最小歪代表ベクトルyl * は出力信号とし
て出力端子45より出力されるとともに、教師信号設定
回路42に与えられる。すると、教師信号設定回路42
は、最小歪代表ベクトルyl * を教師信号τに設定
し、これを代表ベクトル辞書更新回路44に与える。ま
た、更新領域決定回路43では、上述の更新領域決定回
路18と同様にして入力端子40より入力され.入力符
号語l* を用いて、更新領域を決定し、その領域を代表
ベクトル辞書更新回路44に与える。
[0055] On the other hand, the decoding unit shown in FIG. 4, the codeword l * is given corresponding to the minimum distortion above representative vectors y l * to the input terminal 40, the representative vector dictionary by using the code word l * 41 representative vectors yl of # 1 to #L
Are selected from the minimum distortion representative vectors yl * . Then, the minimum distortion representative vector yl * is output from the output terminal 45 as an output signal, and is also provided to the teacher signal setting circuit 42. Then, the teacher signal setting circuit 42
Sets the minimum distortion representative vector y l * to the teacher signal τ, and provides this to the representative vector dictionary updating circuit 44. Also, in the update area determination circuit 43, the data is input from the input terminal 40 in the same manner as the update area determination circuit 18 described above. An update area is determined using the input codeword l * , and the updated area is provided to the representative vector dictionary update circuit 44.

【0056】これにより代表ベクトル辞書更新回路44
も、上述の代表ベクトル辞書更新回路19と同様にして
終了条件を満足するまで、代表ベクトル辞書41を更新
するようになる。
Thus, the representative vector dictionary updating circuit 44
Also, the representative vector dictionary 41 is updated until the end condition is satisfied in the same manner as the representative vector dictionary updating circuit 19 described above.

【0057】次に、本発明の第3の実施例を図5および
図6に従い説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0058】図5および図6は、同第3の実施例が適用
される符号化部および復号化部の概略構成を示してい
る。
FIGS. 5 and 6 show a schematic configuration of an encoding unit and a decoding unit to which the third embodiment is applied.

【0059】この場合、図5に示す符号化部は、入力端
子50、ベクトル構成回路51、歪計算回路52、代表
ベクトル辞書53、最小歪探索回路54、符号語抽出回
路55、出力符号語変換回路56、出力端子57、フレ
ームカウンタ58、スイッチ回路59、教師信号設定回
路60、更新領域決定回路61、代表ベクトル辞書更新
回路62、代表ベクトル辞書リセット回路63により構
成され、また、図6に示す復号化部は、入力端子62
1、入力符号語逆変換回路631、代表ベクトル辞書6
4、フレームカウンタ65、スイッチ回路66、教師信
号設定回路67、更新領域決定回路68、代表ベクトル
辞書更新回路69、代表ベクトル辞書リセット回路70
により構成されている。なお、これら各回路は、図3お
よび図4と同一の名称のものについては、上述したと同
じ機能を有するものなので、ここでの繰り返しの説明は
省略する。
In this case, the encoding unit shown in FIG. 5 includes an input terminal 50, a vector configuration circuit 51, a distortion calculation circuit 52, a representative vector dictionary 53, a minimum distortion search circuit 54, a codeword extraction circuit 55, and an output codeword conversion. It is composed of a circuit 56, an output terminal 57, a frame counter 58, a switch circuit 59, a teacher signal setting circuit 60, an update area determination circuit 61, a representative vector dictionary update circuit 62, and a representative vector dictionary reset circuit 63, as shown in FIG. The decryption unit includes an input terminal 62
1, input code word inverse conversion circuit 631, representative vector dictionary 6
4. Frame counter 65, switch circuit 66, teacher signal setting circuit 67, update area determination circuit 68, representative vector dictionary update circuit 69, representative vector dictionary reset circuit 70
It consists of. The circuits having the same names as those in FIGS. 3 and 4 have the same functions as those described above, and thus the repeated description will be omitted.

【0060】ここで、図5に示す符号化部について図3
で述べた第2の実施例との違いは、符号語抽出回路55
より出力される出力符号語を別の符号語に変換する出力
符号語変換回路56を設けるとともに、代表ベクトル辞
書53を更新する代表ベクトル辞書更新回路62、代表
ベクトル辞書53をリセット(初期化)する代表ベクト
ル辞書リセット回路63を有し、代表ベクトル辞書53
を更新するか、初期化するか、現状態を保ったまま継続
使用するかを決定する更新/初期化/継続決定機能を付
加した点である。
Here, the encoding unit shown in FIG.
The difference from the second embodiment described in
An output codeword conversion circuit 56 for converting an output codeword output from the output codeword into another codeword is provided, a representative vector dictionary update circuit 62 for updating the representative vector dictionary 53, and the representative vector dictionary 53 are reset (initialized). A representative vector dictionary reset circuit 63;
The update / initialization / continuation determination function for determining whether to update, initialize, or continue using the current state is added.

【0061】しかし、この場合、最小歪探索回路54よ
り出力される最小歪代表ベクトルyl * が符号語抽出
回路55に与えられると、最小歪代表ベクトルyl *
の符号語l* が出力される。すると、この符号語l
* は、出力符号語変換回路56に与えられ、出力符号語
変換回路56にて、変換関数Hにより変換され、出力符
号語h* として出力端子57より出力される。
However, in this case, when the minimum distortion representative vector y l * output from the minimum distortion search circuit 54 is given to the code word extraction circuit 55, the minimum distortion representative vector y l *
* Code word l is output. Then, this code word l
The * is given to the output codeword conversion circuit 56, converted by the conversion function H in the output codeword conversion circuit 56, and output from the output terminal 57 as an output codeword h * .

【0062】 h* =H(l* ) (式23) 一方、最小歪探索回路54より出力される最小歪代表ベ
クトルyl * は、フレームカウンタ回路58に送られ
る。フレームカウンタ回路58は、最小歪代表ベクトル
l * が与えられると、カウンタを1だけインクリメ
ントするとともに、そのカウンタ値が設定値の整数倍で
あるか否かの出力を発生するようにしている。
H * = H (l * ) (Equation 23) On the other hand, the minimum distortion representative vector yl * output from the minimum distortion search circuit 54 is sent to the frame counter circuit 58. When the minimum distortion representative vector yl * is given, the frame counter circuit 58 increments the counter by 1 and generates an output indicating whether or not the counter value is an integral multiple of the set value.

【0063】ここで、フレームカウンタ回路58のカウ
ンタ値が設定値の整数倍でなければ、教師信号設定回路
60に対して最小歪探索回路54より出力される最小歪
代表ベクトルyl * が与えられ、また、スイッチ回路
59にオン信号が与えられる。これにより、スイッチ回
路59を介して符号語抽出回路55からの出力符号語l
* が更新領域決定回路61に供給され、図1で述べたと
同様に代表ベクトル辞書53は、入力信号に応じてその
内容が逐次的に更新されるようになる。つまり、フレー
ムカウンタ回路58のカウンタ値が設定値の整数倍でな
い期間は、教師信号設定回路60、更新領域決定回路6
1、代表ベクトル辞書更新回路62がそれぞれ作動さ
れ、代表ベクトル辞書53を更新することになる。
If the counter value of the frame counter circuit 58 is not an integral multiple of the set value, the minimum distortion representative vector y l * output from the minimum distortion search circuit 54 is given to the teacher signal setting circuit 60. Also, an ON signal is supplied to the switch circuit 59. As a result, the output code word l from the code word extraction circuit 55 via the switch circuit 59
* It is supplied to the update area determination circuit 61, similarly representative vector dictionary 53 as described in Figure 1, so that its contents are updated sequentially according to the input signal. That is, during a period when the counter value of the frame counter circuit 58 is not an integral multiple of the set value, the teacher signal setting circuit 60 and the update area determination circuit 6
1. The representative vector dictionary update circuit 62 is operated, and the representative vector dictionary 53 is updated.

【0064】なお、フレームカウンタ回路58のカウン
タ値が設定値の整数倍でない期間に、スイッチ回路59
に対してオフ信号を与えるようにすれば更新領域決定回
路61には出力符号語l* が与えられることがなくな
り、代表ベクトル辞書53は、現状態を保ったままの継
続使用が可能になる。
Note that, during a period in which the counter value of the frame counter circuit 58 is not an integral multiple of the set value, the switch circuit 59
, The output code word l * is not supplied to the update area determination circuit 61, and the representative vector dictionary 53 can be continuously used while maintaining the current state.

【0065】一方、フレームカウンタ回路58のカウン
タ値が設定値の整数倍になると、代表ベクトル辞書リセ
ット回路63にオン信号が与えられ、また、スイッチ回
路59に対してオフ信号が与えられる。これにより符号
語抽出回路55からの出力符号語l* の更新領域決定回
路61への供給が停止され、この状態で代表ベクトル辞
書リセット回路63により代表ベクトル辞書53が初期
状態にリセットされることになる。
On the other hand, when the count value of the frame counter circuit 58 becomes an integral multiple of the set value, an ON signal is given to the representative vector dictionary reset circuit 63 and an OFF signal is given to the switch circuit 59. As a result, the supply of the output code word l * from the code word extraction circuit 55 to the update area determination circuit 61 is stopped, and in this state, the representative vector dictionary 53 is reset to the initial state by the representative vector dictionary reset circuit 63. Become.

【0066】ここで、出力符号語変換回路56について
図7を用いて説明する。この場合、変換前の出力符号語
は、例えば4ビット長の場合、代表ベクトル辞書53に
含まれる#1〜#Lの代表ベクトルを、同図(a)に示
すように二次元平面上に並べたとき、左上から右下に向
けて順に4ビットで番号をつける符号語の与え方であ
り、これに対して変換後の出力符号語は、同図(b)に
示す4ビット符号語の場合、最初の2ビットで同図
(c)に示すように2次元平面を4分割して各領域を表
現し、次の2ビットで同図(d)に示すように各領域を
さらに4分割して各領域を表現し、同図(e)に示す変
換後の出力符号語を得るようにしている。
Here, the output code word conversion circuit 56 will be described with reference to FIG. In this case, if the output codeword before conversion has a 4-bit length, for example, the representative vectors # 1 to #L included in the representative vector dictionary 53 are arranged on a two-dimensional plane as shown in FIG. In this case, the codewords are numbered with 4 bits in order from the upper left to the lower right. On the other hand, the output codeword after the conversion is the case of the 4-bit codeword shown in FIG. The first two bits divide the two-dimensional plane into four parts as shown in FIG. 3C to represent each area, and the next two bits further divide each area into four parts as shown in FIG. Thus, each area is expressed by using the above-described method, and an output codeword after conversion shown in FIG.

【0067】一方、図6に示す復号化部については、入
力端子621に上述の入力符号語h* が与えられると、
入力符号語逆変換回路631によって符号語の逆変換を
行ないl* が求められる。
On the other hand, in the decoding section shown in FIG. 6, when the input code word h * is given to the input terminal 621,
The input codeword inverse conversion circuit 631 performs an inverse conversion of the codeword to obtain l * .

【0068】 l* =H-1(h* ) (式24) そして、この符号語l* を用いて代表ベクトル辞書64
から最小歪代表ベクトルyl * が選択され、出力信号
として出力端子71より出力される。また、これと同時
に、最小歪ベクトルyl * がフレームカウンタ回路6
5に与えられる。
L * = H −1 (h * ) (Equation 24) Then, using this code word l * , the representative vector dictionary 64
, The minimum distortion representative vector yl * is selected and output from the output terminal 71 as an output signal. At the same time, the minimum distortion vector y l * is
5 given.

【0069】この場合、フレームカウンタ回路65は、
最小歪代表ベクトルyl * が与えられると、カウンタ
を1だけインクリメントするが、このフレームカウンタ
回路65のカウンタ値が設定値の整数倍に等しくなけれ
ば、スイッチ回路66にオン信号が与えられ、教師信号
設定回路67に最小歪代表ベクトルyl * が与えられ
る。スイッチ回路66は、フレームカウンタ回路65か
らオン信号を与えられると、出力符号語l* を更新領域
決定回路68に与えられるようになり、その結果とし
て、代表ベクトル辞書64の内容が逐次的に更新される
ようになる。つまり、フレームカウンタ回路65のカウ
ンタ値が設定値の整数倍でない間は、教師信号設定回路
67、更新領域決定回路68、代表ベクトル辞書更新回
路69がそれぞれ作動され、代表ベクトル辞書64を更
新することになる。
In this case, the frame counter circuit 65
When the minimum distortion representative vector yl * is given, the counter is incremented by 1. If the counter value of the frame counter circuit 65 is not equal to an integral multiple of the set value, an ON signal is given to the switch circuit 66, and the The minimum distortion representative vector yl * is given to the signal setting circuit 67. When receiving an ON signal from the frame counter circuit 65, the switch circuit 66 supplies the output code word l * to the update area determination circuit 68. As a result, the contents of the representative vector dictionary 64 are sequentially updated. Will be done. That is, while the counter value of the frame counter circuit 65 is not an integral multiple of the set value, the teacher signal setting circuit 67, the update area determination circuit 68, and the representative vector dictionary update circuit 69 are operated to update the representative vector dictionary 64. become.

【0070】なお、フレームカウンタ回路65のカウン
タ値が設定値の整数倍でない期間に、スイッチ回路66
に対してオフ信号を与えるようにすれば更新領域決定回
路68には符号語l* が与えられることがなくなり、代
表ベクトル辞書64は、現状態を保ったままの継続使用
が可能になる。
During a period in which the counter value of the frame counter circuit 65 is not an integral multiple of the set value, the switch circuit 66
, The code word l * is not supplied to the update area determination circuit 68, and the representative vector dictionary 64 can be continuously used while maintaining the current state.

【0071】一方、フレームカウンタ回路65のカウン
タ値が設定値の整数倍になると、代表ベクトル辞書リセ
ット回路70にオン信号が与えられ、また、スイッチ回
路66に対してオフ信号が与えられる。これにより出力
符号語l* の更新領域決定回路68への供給が停止さ
れ、この状態で代表ベクトル辞書リセット回路70によ
り代表ベクトル辞書64が初期状態にリセットされるこ
とになる。
On the other hand, when the counter value of the frame counter circuit 65 becomes an integral multiple of the set value, an ON signal is given to the representative vector dictionary reset circuit 70 and an OFF signal is given to the switch circuit 66. As a result, the supply of the output code word l * to the update area determination circuit 68 is stopped, and in this state, the representative vector dictionary 64 is reset to the initial state by the representative vector dictionary reset circuit 70.

【0072】なお、本発明は、上記実施例にのみ限定さ
れず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、代表ベクトル辞書を逐
次的に更新することができるので、音声信号のスペクト
ルように信号系列の統計的な分布の偏りに時間的な変動
が生じるものの場合にも、代表ベクトル辞書の内容をこ
れらの変動に対して追随できるように常に維持すること
ができるようになり、量子化誤差の少ない高性能なベク
トル量子化を実現することができる。また、符号化部と
復号化部で共通の教師信号を用いることで、通信分野に
適用することもできるようになる。さらに、代表ベクト
ル辞書を更新する、初期状態へ初期化する、もしくは現
状態のまま継続するのいずれかを決定するだけで、この
決定に基づいて代表ベクトル辞書の更新を始めリセット
を行うことができ、特に周期的に代表ベクトル辞書のリ
セットを行なうことで、通信路誤りによる量子化性能の
劣化を防止することもできる。
According to the present invention, the representative vector dictionary can be updated successively. Therefore, in a case where the bias of the statistical distribution of the signal sequence has a temporal variation such as the spectrum of a voice signal. Also, the contents of the representative vector dictionary can be constantly maintained so as to follow these changes, and high-performance vector quantization with a small quantization error can be realized. In addition, by using a common teacher signal for the encoding unit and the decoding unit, the present invention can be applied to the communication field. Furthermore, by simply determining whether to update the representative vector dictionary, initialize to the initial state, or continue in the current state, the representative vector dictionary can be updated and reset based on this determination. In particular, by periodically resetting the representative vector dictionary, it is possible to prevent the quantization performance from deteriorating due to a communication path error.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の概略構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1の実施例での更新領域決定を説明するため
の図。
FIG. 2 is a diagram for explaining update area determination in the first embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例の概略構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例の概略構成を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例の概略構成を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施例の概略構成を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention.

【図7】第3の実施例で用いられる入力符号語変換を説
明するための図。
FIG. 7 is a diagram for explaining input codeword conversion used in the third embodiment.

【図8】従来の量子化装置の一例を説明するための図。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a conventional quantization device.

【図9】従来の量子化装置の一例を説明するための図。FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a conventional quantization device.

【図10】代表ベクトル辞書の設計アルゴリズムを説明
するための図。
FIG. 10 is a diagram for explaining a design algorithm of a representative vector dictionary.

【図11】代表ベクトル辞書の設計アルゴリズムを説明
するための図。
FIG. 11 is a diagram for explaining a design algorithm of a representative vector dictionary.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、31、51…ベクトル構成回路。12、32、5
2…歪計算回路、13、33、41、53、64…代表
ベクトル辞書、14、34、54…最小歪探索回路、1
5、35、55…符号語抽出回路、17、37、42、
60、67…教師信号設定回路、18、38、43、6
1、68…更新領域決定回路、19、39、44、6
2、69…代表ベクトル辞書更新回路、56…出力符号
語変換回路、58、65…フレームカウンタ回路、5
9、66…スイッチ回路、63、70…代表ベクトルリ
セット回路、631…出力符号語逆変換回路。
11, 31, 51... Vector configuration circuits. 12, 32, 5
2 ... distortion calculation circuit, 13, 33, 41, 53, 64 ... representative vector dictionary, 14, 34, 54 ... minimum distortion search circuit, 1
5, 35, 55 ... code word extraction circuit, 17, 37, 42,
60, 67: teacher signal setting circuit, 18, 38, 43, 6
1, 68... Update area determination circuit, 19, 39, 44, 6
2, 69 ... representative vector dictionary update circuit, 56 ... output code word conversion circuit, 58, 65 ... frame counter circuit, 5
9, 66 ... switch circuit, 63, 70 ... representative vector reset circuit, 631 ... output code word inverse conversion circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−183542(JP,A) 特開 昭62−166655(JP,A) 特開 平2−186836(JP,A) 特開 平1−232829(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03M 7/30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-59-183542 (JP, A) JP-A-62-166655 (JP, A) JP-A-2-186836 (JP, A) JP-A-1- 232829 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03M 7/30

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の代表ベクトルを格納した代表ベク
トル辞書と、 入力信号から入力ベクトルを構成するベクトル構成手段
と、 このベクトル構成手段により構成された入力ベクトルと
前記代表ベクトル辞書に格納された各代表ベクトルとの
それぞれの歪から最小歪を探索する最小歪探索手段と、 この最小歪探索手段より検索された最小歪に対応する前
記代表ベクトル辞書の代表ベクトルの符号語を抽出する
符号語抽出手段と、 前記ベクトル構成手段で構成された入力ベクトルを教師
信号に設定する教師信号設定手段と、 前記符号語抽出手段により抽出された符号語に対応する
代表ベクトルに基づいて前記代表ベクトル辞書の更新領
域を決定する更新領域決定手段と、 この更新領域決定手段により決定された更新領域に含ま
れる代表ベクトルを前記教師信号設定手段より設定され
た教師信号を用いて更新する更新手段とを具備した符号
化部を有することを特徴とするベクトル量子化装置。
1. A representative vector dictionary storing a plurality of representative vectors, vector constructing means for constructing an input vector from an input signal, and an input vector constructed by the vector constructing means and each of the representative vectors stored in the representative vector dictionary. Minimum distortion search means for searching for the minimum distortion from the respective distortions with the representative vector; codeword extraction means for extracting the codeword of the representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion search means A teacher signal setting unit that sets an input vector configured by the vector configuration unit as a teacher signal; and an update area of the representative vector dictionary based on a representative vector corresponding to a codeword extracted by the codeword extraction unit. Update area determining means for determining the update time, and a representative vector included in the update area determined by the update area determination means. A coding unit comprising: an updating unit that updates a file using a teacher signal set by the teacher signal setting unit.
【請求項2】 複数の代表ベクトルを格納した代表ベク
トル辞書と、 入力信号から入力ベクトルを構成するベクトル構成手段
と、 このベクトル構成手段により構成された入力ベクトルと
前記代表ベクトル辞書に格納された各代表ベクトルとの
それぞれの歪から最小歪を探索する最小歪探索手段と、 この最小歪探索手段より検索された最小歪に対応する前
記代表ベクトル辞書の代表ベクトルの符号語を抽出する
符号語抽出手段と、 前記最小歪探索手段より検索された最小歪に対応する前
記代表ベクトル辞書の代表ベクトルを教師信号に設定す
る教師信号設定手段と、 前記符号語抽出手段により抽出された符号語に対応する
代表ベクトルに基づいて前記代表ベクトル辞書の更新領
域を決定する更新領域決定手段と、 この更新領域決定手段により決定された更新領域に含ま
れる代表ベクトルを前記教師信号設定手段より設定され
た教師信号を用いて更新する更新手段とを具備した符号
化部を有することを特徴とするベクトル量子化装置。
2. A representative vector dictionary storing a plurality of representative vectors, vector constructing means for constructing an input vector from an input signal, and an input vector constituted by the vector constructing means and each of the representative vectors stored in the representative vector dictionary. Minimum distortion search means for searching for the minimum distortion from the respective distortions with the representative vector; codeword extraction means for extracting the codeword of the representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion search means Teacher signal setting means for setting a representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion search means to a teacher signal; and a representative corresponding to the codeword extracted by the codeword extracting means. Update area determining means for determining an update area of the representative vector dictionary based on a vector; An encoding unit comprising: an updating unit that updates a representative vector included in the determined update area using the teacher signal set by the teacher signal setting unit.
【請求項3】 複数の代表ベクトルを格納した代表ベク
トル辞書と、 前記符号化部の符号語抽出手段より抽出された符号語に
対応する前記代表ベクトル辞書の代表ベクトルを教師信
号に設定する教師信号設定手段と、 前記符号化部の符号語抽出手段より抽出された符号語に
対応する代表ベクトルに基づいて前記代表ベクトル辞書
の更新領域を決定する更新領域決定手段と、 この更新領域決定手段により決定された更新領域に含ま
れる代表ベクトルを前記教師信号設定手段より設定され
た教師信号を用いて更新する更新手段とを具備した復号
部を有することを特徴とする請求項2記載のベクトル量
子化装置。
A representative vector dictionary storing a plurality of representative vectors; and a teacher signal for setting a representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the codeword extracted by the codeword extracting means of the encoding unit as a teacher signal. Setting means; updating area determining means for determining an updating area of the representative vector dictionary based on a representative vector corresponding to a codeword extracted by the codeword extracting means of the encoding section; and determining by the updating area determining means. 3. The vector quantization apparatus according to claim 2, further comprising: a decoding unit including: an updating unit configured to update the representative vector included in the updated update region using the teacher signal set by the teacher signal setting unit. .
【請求項4】 複数の代表ベクトルを格納した代表ベク
トル辞書と、 入力信号から入力ベクトルを構成するベクトル構成手段
と、 このベクトル構成手段により構成された入力ベクトルと
前記代表ベクトル辞書に格納された各代表ベクトルとの
それぞれの歪から最小歪を探索する最小歪探索手段と、 この最小歪探索手段より検索された最小歪に対応する前
記代表ベクトル辞書の代表ベクトルの符号語を抽出する
符号語抽出手段と、 前記代表ベクトル辞書の更新、初期化、現状態での継続
のいずれかひとつを決定する更新/初期化/継続決定手
段と、 この更新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞
書の更新の決定により前記最小歪探索手段より検索され
た最小歪に対応する前記代表ベクトル辞書の代表ベクト
ルを教師信号に設定する教師信号設定手段と、 前記更新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞
書の更新の決定により前記符号語抽出手段により抽出さ
れた符号語に対応する代表ベクトルに基づいて前記代表
ベクトル辞書の更新領域を決定する更新領域決定手段
と、 この更新領域決定手段により決定された更新領域に含ま
れる代表ベクトルを前記教師信号設定手段より設定され
た教師信号を用いて更新する更新手段と、 前記更新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞
書の初期化の決定により前記代表ベクトル辞書を初期化
する代表ベクトル辞書初期化手段と、 前記更新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞
書の継続の決定により代表ベクトル辞書の現状態を維持
する手段とを具備する符号化部を有することを特徴とす
るベクトル量子化装置。
4. A representative vector dictionary storing a plurality of representative vectors, vector constructing means for constructing an input vector from an input signal, and an input vector constructed by the vector constructing means and each of the representative vectors stored in the representative vector dictionary. Minimum distortion search means for searching for the minimum distortion from the respective distortions with the representative vector; codeword extraction means for extracting the codeword of the representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion search means Update / initialization / continuation determination means for determining any one of update, initialization, and continuation in the current state of the representative vector dictionary; and updating of the representative vector dictionary by the update / initialization / continuation determination means. The instruction for setting the representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the minimum distortion searched by the minimum distortion searching means to the teacher signal by the determination. A signal setting unit, and an update area of the representative vector dictionary is updated based on a representative vector corresponding to a codeword extracted by the codeword extracting unit by the update / initialization / continuation determining unit. Updating area determining means for determining; updating means for updating a representative vector included in the updating area determined by the updating area determining means using a teacher signal set by the teacher signal setting means; A representative vector dictionary initializing means for initializing the representative vector dictionary by determining the initialization of the representative vector dictionary by the / continuation determining means; and a representative vector by determining the continuation of the representative vector dictionary by the update / initialization / continuation determining means. A vector quantization apparatus, comprising: an encoding unit including means for maintaining a current state of a dictionary.
【請求項5】 複数の代表ベクトルを格納した代表ベク
トル辞書と、 この代表ベクトル辞書の更新、初期化、現状態での継続
のいずれかひとつを決定する更新/初期化/継続決定手
段と、 この更新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞
書の更新の決定により前記符号化部の符号語抽出手段よ
り抽出された符号語に対応する前記代表ベクトル辞書の
代表ベクトルを教師信号に設定する教師信号設定手段
と、 前記更新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞
書の更新の決定により前記符号化部の符号語抽出手段よ
り抽出された符号語に対応する代表ベクトルに基づいて
前記代表ベクトル辞書の更新領域を決定する更新領域決
定手段と、 この更新領域決定手段により決定された更新領域に含ま
れる代表ベクトルを前記教師信号設定手段より設定され
た教師信号を用いて更新する更新手段と、 前記更新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞
書の初期化の決定により前記代表ベクトル辞書を初期化
する代表ベクトル辞書初期化手段と、 前記更新/初期化/継続決定手段による代表ベクトル辞
書の継続の決定により代表ベクトル辞書の現状態を維持
する手段とを具備する復号化部を有することを特徴とす
る請求項4記載のベクトル量子化装置。
5. A representative vector dictionary storing a plurality of representative vectors, update / initialization / continuation determining means for determining any one of update, initialization, and continuation in the current state of the representative vector dictionary; A teacher signal for setting a representative vector of the representative vector dictionary corresponding to the codeword extracted by the codeword extracting means of the encoding unit as a teacher signal by the update / initialization / continuation determining means determining the update of the representative vector dictionary. Setting means; and determination of updating of the representative vector dictionary by the update / initialization / continuation determining means, based on the representative vector corresponding to the codeword extracted by the codeword extracting means of the encoding unit. Update area determining means for determining an update area; and a representative vector included in the update area determined by the update area determining means is set to the teacher signal setting. Updating means for updating using a teacher signal set by a stage; and a representative vector dictionary initializing means for initializing the representative vector dictionary by determining the initialization of the representative vector dictionary by the updating / initializing / continuation determining means. 5. The vector quantum according to claim 4, further comprising: means for maintaining the current state of the representative vector dictionary by determining the continuation of the representative vector dictionary by the update / initialization / continuation determining means. Device.
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