DE69023963T2

DE69023963T2 - Gerät zur Verstärkungs/Form-Vektorquantifizierung.

Info

Publication number: DE69023963T2
Application number: DE69023963T
Authority: DE
Inventors: Fumio Amano; Yasuji Ohta; Yoshinori Tanaka; Tomohiko Taniguchi; Shigeyuki Unagami
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2010-06-30
Also published as: CA2019804A1; US5086471A; JPH0332228A; EP0405584A2; DE69023963D1; EP0405584B1; EP0405584A3; CA2019804C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verstärkungsgestalt- Vektorquantisierungsvorrichtung und insbesondere eine Verstärkungsgestalt-Vektoquanitisierungsvorrichtung zum Komprimieren der Daten von Sprachsignalen.
In den letzten Jahren wurde ein Vektorquantisierungssystem zum Komprimieren der Daten von Sprachsignalen bereits unter Aufrechterhaltung der Qualität davon verwendet für Kommunikationssysteme innerhalb von Firmen und für digitale mobile drahtlose Systeme oder dergleichen. Wie wohlbekannt ist, umfaßt das Vektorquantisierungssystem Durchtretenlassen von Signalvektoren eines Codebuches durch einen Synthesefilter zum Reproduzieren von Signalen und Entwickeln von elektrischer Fehlerleistungen zwischen den reproduzierten Signalen und den Eignabesprachsignalen zum Bestimmen des Index eines Signalvektors mit dem kleinsten Fehler. Unter einer Vielzahl solcher Vektorquantisierungssysteme wurde nun Aufmerksamkeit insbesondere einem Verstärkungsgestalt (Amplituden-Phasen)- Vektorquansitisierungssystem gewidmet, das benutzt wird als ein Hochqualitätssprechcodierverfahren.
Figur 1 illustriert die Konstellation einer herkömmlichen Verstärkungsgestalt-Vektorquantisierungsvorrichtung, gemäß welcher ein Gestaltvektor (Phase) ausgewählt wird aus Gestaltvektoren, und zwar erhalten durch Normalisieren elektrischer Leistung einer Vielzahl von Vektoren, welche ein Codebuch 11 mit einer Größe 5 und einer Dimension (oder Ordnung) L darstellen, und wird multipliziert mit der Verstärkung (Amplitude) über eine variable Verstärkungsschaltung 12 zum Separieren einer Amplitudenkomponente von einer Phasenkomponente. Dann wird ein Signal X reproduziert über einen Synthesefilter 13, der einen Abstandssynthesefilter 13a und einen LPC- (Linearvorhersagungscodierungs)-Synthesefilter 13b beinhaltet, und der eine Transferfunktion H(Z) hat, und ein Fehler E zwischen dem reproduzierten Signal X und dem Eignabesignal A wird entwickelt durch eine Entwicklungseinheit 14, wodurch ein Gestaltvektor Ck im Codebuch 11 neu ausgewählt wird, so daß der Fehler E der kleinste wird gemäß den folgenden Gleichungen (1) und (2):
Ek ² = (A - Xk)² (1)
Xk = H x (g x Ck) (2)
(k = 1, 2, 3..., 5)
Weiterhin wird die Verstärkung g für einen Gestaltvektor bestimmt basierend auf der elektrischen Fehlerleistung von E, wobei die Verstärkung für jeden Gestaltvektor berechnet wird.
Dann werden der Index des Gestaltvektors des Codebuchs 11, die Verstärkung der variablen Verstärkungsschaltung 12, die Abstandsverzögerung und die Abstandsvorhersagekoeffizienten des Abstandssynthesefilters 13a und der LPC-Koeffizient von der Zeit, wenn die Eingabestimme analysiert wird über einen LPC-Analysator 15, welche wie oben beschrieben erhalten werden, übertragen zum Kompromieren der Sprachdaten. Gemäß einem solch herkömmlichen Verstärkungsgestalt- Vektorquantisierungsystem gibt es jedoch nur ein Codebuch, und nur einen Gestaltsvektor wird ausgewählt aus dem Codebuch durch die Entwicklungseinheit, was in einem Anstieg in der Quantisierungsverzerrung (Quantisierungsfehler) resultiert und es schwierig macht, eine Qualität der reproduzierten Sprache aufrecht zu erhalten.
Solch eine Quantisierungsverzerrüng kann abgesenkt werden durch Erhöhen der Anzahl von Codevektoren (Gestaltvektoren), die in das Codebuch eingeschlossen sind, und durch Erhöhen der Dimension des Codebuchs. Jedoch steigt ebenfalls der Arbeitsbetrag zum Finden eines optimalen Gestaltvektors mit dem Anstieg in der Größe des Codebuchs, und erhöhter Speicher ist erforderlich zum Speichern der Gestaltvektoren, was ein ernsthaftes Hindernis zum Realisieren der Hardware auferlegt und verursacht, daß die Menge von Gestaltsvektor- Indexübertragung ansteigt.
Wenn die Größe des Codebuches abgesenkt wird, um die Operationsgeschwindigkeit zu erhöhen, verliert andererseits die reproduzierte Sprache Qualität aufgrund des Quantisierungsfehlers.
Die EP-A-0 314 018 offenbart ein Verfahren einer Vorrichtung zur gemultiplexten Vektorquantisierung. Die betreffende Vorrichtung dieses Dokuments umfaßt einen Codebuchabschnitt, bestehend aus einer Anzahl von Codebüchern, von denen jedes eine Vielzahl von Gestaltvektoren speichert und einen Gestaltvektor bei Empfang eines Indexsignals erzeugt; einen Addiererabschnitt, welcher Signale aufaddiert, die die Gestaltsvektoren und das Eingabesprachsignal reproduzieren; und eine Entwicklungseinheit, welche einen Index bestimmt, hergestellt von zwei Teilen, der eine Vielzahl von Gestaltsvektoren auswählt, die in den Codebüchern gespeichert sind, um den Euklidischen Abstand zwischen den ausgewählten Vektoren und dem Eingabesprachsignal zu minimalisieren und ihn an den Codebuchabstand anlegt.
Weiterhin kann diese bekannte Vorrichtung einen Verstärkungsschaltungsabschnitt umfassen, der eine variable Verstärkung der Vielzahl von Gestaltsvektoren auferlegt, welche erzeugt werden aus dem Codebuchabschnitt, so daß der Fehler am kleinsten wird; und einen Abschnitt mit einer Transferfunktion, der Signale reproduziert aus der Ausgabe des Verstärkungsschaltungsabschnitts.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verstärkungsgestalt-Vektorquantisierungsvorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die Quantisierungsverzerrung abzusenken zur Zeit des Rproduzierens der Sprache, ohne die Größe des Codebuches zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird gelöst gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die obige Aufgabe und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden klarer erscheinen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die begleitende Zeichnung.
Die Figuren zeigen im einzelnen:
Figur 1 ein Blockdiagramm zum Illustrieren der Konstruktion einer herkömmlichen Verstärkungsgestalt- Vektorquantisierungsvorrichtung;
Figur 2 ein Blockdiagramm zum Illustrieren des Prinzips und der Konstruktion einer Verstärkungsgestalt- Vektorquantisierungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 ein Diagramm zum Illustrieren des Prinzips einer Vektorquantisierung unter Benutzung eines synthetisierten Vektors einer Vielzahl von Gestaltvektoren;
Figuren 4 und 5A Blockdiagramme zum Illustrieren von Verstärkungsgestalt-Vektorquantisierungsvorrichtungen gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
Figuren 5B und 6 Blockdiagramme zum Illustrieren der Konstruktion auf der Empfangsseite.
Zum Realisieren der oben erwähnten Aufgabe besteht die grundlegende technische Struktur der Verstärkungsgestalt- Vektorquantisierungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung aus Komprimieren des Betrages an Daten und Benutzen einer reduzierten Anzahl von Indices oder vorzugsweise Benutzen eines einzelnen Index-Datenwerts zum Absenken der Anzahl von Bits, dabei Aufrechterhalten von Vektordaten in hinreichender Menge zum Aufrechterhalten der gleichen Qualität wie der der herkömmlichen Vorrichtung während des Betriebs. Genau gesagt wird der Betrieb ausgeführt unter Zulassen, daß eine Vielzahl von Gestaltvektordaten erzeugt wird ansprechend auf einen einzelnen Index-Datenwert.
Die grundlegende technische Idee der vorliegenden Erfindung wird jetzt beschrieben werden mit Bezug auf Figur 2, wobei zunächst mit dem Prinzip davon gestartet wird. Mit Bezug auf Figur 2, welche den Aufbau im Prinzip zeigt, umfaßt die Vorrichtung einen Codebuchabschnitt 1, welcher aufgebaut ist durch eine Vielzahl von Gestaltvektoren 11i (i = 1 - N) und erzeugt eine Vielzahl ausgewählter Gestaltvektoren, eine Vielzahl von variablen Verstärkungsschaltungen 2, die Verstärkungen den Gestaltvektoren auferlegen, die aus dem Codebuchabschnitt 1 erzeugt werden, eine Vielzahl von Synthesefiltern 3, die ihre Signale reproduzieren aus den Ausgaben der variablen Verstärkungsschaltungen 2, einen ersten Addierer 4, der die Signale aufaddiert, die durch die Synthesefilter 2 reproduziert werden, einen zweiten Addierer 12, der die Ausgabe des ersten Addierers und die Eingabesprache aufaddiert; und eine Entwicklungseinheit 5, die eine Vielzahl von Gestaltvektoren auswählt in dem Codebuchabschnitt 1 ansprechend auf einen Index, so daß der Fehler zwischen der Ausgabe des ersten Addierers 4 und der Eignabesprache am kleinsten wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in diesem Fall der Codebuchabschnitt 1 aufgebaut sein durch Codebücher C einer Anzahl M, wobei jedes Codebuch C aufgebaut ist durch Gestaltvektoren einer Anzahl N (N > 1).
Bei der Verstärkungsgestalt-Vektorquantisierungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Codebuchabschnitt 1 zumindest ein Codebuch C, welches ein herkömmlicher Weise bekanntes sein kann. Jedes Codebuch C im Codebuchabschnitt 1 enthält eine Vielzahl (N) von Gestaltvektoren 11i (i = 1 - N), wobei jeder der Gestaltvektoren 11i eine Vektorstruktur hat, die ausgedrückt wird durch jegliche Zufallszahlen und dort drinnen gespeichert ist in der Form digitaler Werte.
Obwohl es keine besondere Beschränkung gibt auf die Länge der Gestaltsvektoren, d.h. in der Dimension, ist weiterhin ein bevorzugtes Beispiel ein vierzigdimensionaler. Der Codebuchabschnitt 1, der bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird, empfängt einen Indexdatenwert von der Entwicklungseinheit 5, welche später beschrieben werden wird, und erzeugt eine Vielzahl von Gestaltvektoren 13i (i = 1 - M) in simultaner Art und Weise. D.h. gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Haufen von Daten erhalten aus kleinen Datenmengen.
Wie oben beschrieben treten die Gestaltsvektoren, die simultan erzeugt werden von dem Codebuchabschnitt 1 ansprechend auf einen Indexdatenwert, durch Paare der variablen Verstärkungsschaltungen 2i (i = 1 - M) in dem Verstärkungsschaltungsabschnitt 2, der eingerichtet ist für jeden der Gestaltvektoren 13i (i= 1 - M) und die Synthesefilterschaltung 3i (i = 1 - M) im Vorhersagefilterabschnitt 3, um somit in die ursprünglichen Signale reproduziert zu werden, und werden dann eingegeben an den ersten Addierer 4, welcher einen synthetisierten Vektor der reproduzierten Sprache bildet. Als nächstes wird der reproduzierte synthetisierte Vektor addiert zu einem Vektor einer praktischen Spracheingabe von einer externen Einheit am zweiten Addierer 12, um somit einen Fehler zwischen den zweien zu finden, und das Resultat wird eingegeben an die Entwicklungseinheit 5, welche aufgebaut sein kann als eine einheitliche Struktur zusammen mit dem zweiten Addierer.
Die Entwicklungseinheit 5 führt den Betrieb durch für alle Gestaltsvektoren 11i (i = 1 - N), die in dem Codebuch C im Codebuchabschnitt 1 gespeichert sind, so daß der Fehler, der durch den zweiten Addierer 12 berechnet wird, am kleinsten werden wird, wählt mehrere Kombinationen optimaler Gestaltvektoren und sendet als Index-Datenwert an den Codebuchabschnitt 1. Obwohl in diesem Fall die Anzahl von Indexdaten nur 1 ist, wird die Anweisung so gegeben, daß eine Vielzahl von Gestaltvektoren simultan erzeugt werden aus dem Codebuchabschnitt 1. Zu diesem Zweck wird eine Tabelle im voraus bereitet zum Auferlegen von Indexdaten für mehrere Kombinationen aller Gestaltvektoren, ein Betrieb wird ausgeführt durch die Entwicklungseinheit 5 für alle dieser Kombinationen zum Finden einer Kombination, die den Fehler am kleinsten macht, und ein Index der Kombination von Gestaltsvektoren, der den Fehler am kleinsten macht, wird erzeugt. Dieselbe Tabelle wird ebenfalls besessen im Codebuchabschnitt 1, und eine erforderliche Kombination einer Vielzahl von Gestaltsvektoren wird erzeugt basierend auf dem Indexdatenwert von der Entwicklungseinheit 5.
Bei der vorliegenden Erfindung gibt es keine besondere Begrenzung in der Gestalt der Gestaltvektoren, welche Kombinationen der Gestaltvektoren darstellen.
Als nächstes ist die Entwicklungseinheit 5 so aufgebaut, daß sie Verstärkungseinstellsignale zuführt zum Andern der Verstärkungen der Vielzahl variabler Verstärkungsschaltungen 2i (i = 1 - M), welche den Verstärkungsschaltungsabschnitt 2 darstellen. Die Verstärkungseinstellsignale sind somit zum Andern der Verstärkungen der variablen Verstärkungsschaltungen, so daß der Fehler in dem zweiten Addierer 12 am kleinsten werden wird.
D.h. bei der vorliegenden Erfindung wird der Fehler des synthetisierten Sprachsignals vom Eingabesprachsignal minimalisiert durch selektives Einstellen der Gestaltvektoren 11, welche die Daten bezogen auf die Phase sind, so daß ein synthetisierter Vektor mit einer kleinen Phasendifferenz erhalten wird, und Einstellen der Verstärkungen, welche sich auf die Amplitude beziehen. Das dient zum Reproduzieren synthetischer Sprache, die so nah wie möglich an der ursprünglichen Sprache hängt.
D.h. die vorliegende Erfindung reproduziert den Vektor, der synthetisiert wird von einer Vielzahl von Gestaltvektoren, und zwar nicht wie beim Stand der Technik, wobei ein einzelner Gestaltsvektor in einem einzelnen Codebuch benutzt wird.
Figur 3 zeigt das Prinzip der Vektorquantisierung gemäß der vorliegenden Erfindung für eine zweidimensionalen Fall.
Zunächst wird im Fall der herkömmlichen Vektorquantisierung unter Benutzung eines einzelnen Vektors, gezeigt in Figur 3(a), ein Gestaltvektor C&sub4; ausgewählt aus finiten Gestaltvektoren C&sub1; bis CN zum Minimalisieren der Quantisierungsverzerrung bezüglich der Spracheingabe A, die zu Quantisieren ist, wenn die Gestaltvektoren multipliziert werden mit einer skalaren Größe g bezogen auf eine variable Vestärkung.
In diesem Fall ist die Anzahl von Gestaltvektoren, die in dem Codebuch gespeichert sind finit. Zum Reduzieren der Quantisierungsfehlers ist es erforderlich, die Codebuchgröße zu erhöhen, was im Erhöhen der Komplexität des Computer resultiert.
Andererseits zeigt Figur 3(b) ein Beispiel der Quantisierung, wenn die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird, wobei zwei Gestaltsvektoren benutzt werden zum Quantisieren des zweidimensionalen Vektors A.
D.h., wie in Figur 3(b) gezeigt, werden die zwei unabhängigen zweidimensionalen Gestaltvektoren C&sub1;, C&sub2; multipliziert mit Verstärkungen g&sub1; und g&sub2;, um sie zu gewichten, und das Eingabesprachsignal A wird quantisiert durch den synthetisierten Vektor. In diesem Fall werden die Verstärkungen g&sub1;, g&sub2; so eingestellt, daß sie in korrekter Weise jegliche Vektoren realisieren. D.h. der Fehler kann auf Null gebracht werden.
Hier ist, was ohne Verzerrung quantisiert werden kann, der Fall, wo die Anzahl unabhängiger Gestaltsvektoren zur Synthese benutzt werden, größer als die Anzahl der Dimensionen der Gestaltvektoren ist. Sogar wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, kann jedoch die Quantisierungsverzerrung stärker abgesenkt werden bei der Vektorquantisierung basierend auf einer Vielzahl von Gestaltsvektoren als bei der Vektorquantisierung basierend auf einem einzelnen Gestaltvektor.
Wenn die zweidimensionalen Vektoren zu quantisieren sind, ist es, wie aus der vorhergehenden Beschreibung klar erscheinen wird, erwünschenswert, daß die zwei Gestaltvektoren, welche ausgewählt werden, unter rechten Winkeln zueinander stehen. D.h bei der vorliegenden Erfindung werden, wenn ein Index gegeben wird an den Codebuchabschnitt 1 von der Entwicklungseinheit 5 basierend auf einem Fehler zwischen der reproduzierten Sprache und der Eingabesprache, eine Vielzahl von Gestaltsvektoren 11&sub1;, 11&sub2; ausgewählt und verarbeitet von dem Codebuchabschnitt 1. Die Gestaltvektoren werden dann gewichtet über die variable Verstärkungsschaltung 2&sub1;, 2&sub2; und dann werden Signale reproduziert von dem Vorhersagefiltern 3&sub1;, 3&sub2;, um eine Quantisierung mit wenig Verzerrung zu bewirken.
Figur 4 illustriert eine konkrete Ausführungsform des Codebuchabschnitts 1, welche eine Vielzahl von Gestaltvektoren basierend auf einem Index-Datenwert, gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt.
Bei der konkreten Ausführungsform von Figur 4 ist der Codebuchabschnitt 1 geteilt in M Codebücher (C&sub1;, C&sub2; ... CM), wobei jedes Codebuch aufgebaut ist aus N (N > 1) Gestaltvektoren.
Das in Figur 4 gezeigt System wird im weiteren Detail beschrieben werden. Bezug wird genommen in unabhäniger Weise auf M Codebücher C&sub1;, C&sub2; ..., CM, jeweils bestehend aus N Gestaltvektoren, ansprechend auf ein Index, der erzeugt wird von dem Entwicklungsabschnitt 5, wodurch N Codegestaltvektoren (Ck,1, Ck,2, ..., Ck,M ) erzeugt werden von dem Codebuchabschnitt 1.
D.h. wenn die Entwicklungseinheit 5 einen Index k erzeugt, der somit instruiert, daß ein k-ter Gestaltvektor ausgewählt wird von jedem der Codebücher C, werden k-te Gestaltvektoren erzeugt (Ck,1, Ck,2,... Ck,M), welche gespeichert werden in den M Codebüchern C&sub1;, C&sub2;, ..., CM. In diesem Fall sind die Gestaltvektoren, die in den Codebüchern gespeichert sind, verschieden voneinander, und daher werden M Gestaltvektoren ausgewählt zum Bilden von Vektoren, die alle verschieden voneinander sind. Bei dieser Ausführungsform wird die Anzahl von Codebüchern C bestimmt abhängig von der reproduzierten Sprachqualität, welche erforderlich sind. Die Vielzahl der Gestaltvektoren, die somit ausgewählt ist, wird multipliziert mit einem Gewichtungskoeffizienten gk, wird verarbeitet durch den Synthesefilter 3, und wird zusammenaddiert über den ersten Addierer 4 zum Erhalten eiens synthetisierten Gestaltvektors Yk,
Yk = g&sub1; x H x Ck,1 + g&sub2; x H x Ck,2 +.... + gM x H x Ck,M (3)
Ein Fehler wird gefunden zwischen diesem synthetisierten Vektor Yk und der Eingabesprache A, die zu quantisieren ist, und ein Index, der den Quadratfehler minimalisiert in der Entwicklungseinheit 5 und ein Verstärkungsvektor G in diesem Moment
G = (g&sub1;&sub1; g&sub2; ...gM) (4)
werden übertragen.
Dann repräsentiert, sogar wenn die Codebücher eine kleine Größe haben, der Vektor Yk, ausgedrückt durch eine Linearkombination der Gestaltvektoren Ck,1, Ck,2, ... Ck,M jeglichen Vektor im partiellen Raum einschließlich Gestaltvektoren Ck,1, Ck,2, ..., Ck,M, wie gezeigt in Figur 3(b), was im wesentlichen gleich dem Codebuch einer erhöhten Größe ist.
Deshalb können, wenn die Quantisierungsverzerrung gleich der des herkömmlichen großen Codebuchsystems akzeptierbar ist, die Codebücher eine Größe haben, die kleiner ist als die des herkömmlichen Systems.
Obwohl Figur 4 eine Schaltung zeigt auf der Empfangsseite nur im Kommunikationssystem, ist die Schaltung in der Praxis ebenfalls auf die gleiche Art und Weise auf der Empfangsseite errichtet. Wenn nämlich ein Verstärkungsdatenwert und ein Index-Datenwert, die durch die Entwicklungseinheit 5 bestimmt werden, übertragen werden, stellt die Empfangsseite in selektiver Weise den Codebuchabschnitt 1 und den Verstärkungsschaltungsabschnitt 2, welcher die variablen Verstärkungsschaltung beinhaltet, ein ansprechend auf diese Daten und reproduziert eine synthetisierte Sprache.
Bei der vorherigen Ausführungsform ist der Codebuchabschnitt ausgerüstet mit einer Vielzahl von Codebüchern (C&sub1; bis CM) zum Erzeugen einer Vielzahl von Gestaltvektoren ansprechend auf Index-Daten.
Figuren 5A und 5B zeigen eines Verstärkungsgestalt- Vektorquantisierungsvorrichtung basierend auf einem System, das verschieden ist von dem oben erwähnten. D.h. Figur 5A zeigt die Verstärkungsgestalt-Vektorquantisierungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wohingegen Figur 5B eine entsprechende Dekodiervorrichtung zeigt.
Bei der Ausführungsform von Figur 5A besteht der Codebuchabschnitt 1 aus einem Codebuch, das aus 5 Gestaltvektoren besteht, sowie einer Reihentabelle T, welche simultan M (M > 1) verschiedene Gestaltvektoren auswählt ansprechend auf einen Index, der erzeugt wird von der Entwicklungseinheit 5, nämlich in Figur 5 ist M = 2.
Wie klar erscheinen wird aus Figuren 5A und SB, besteht entweder auf der Kodiervorrichtungsseite oder der Dekodiervorrichtungsseite der Codebuchabschnitt 1 aus einem einzelnen Codebuch 11 mit einer L-Dimension und einer Größe 5 und einer Reihentabelle T, welcher einen Index j eines Codevektors erzeugt entsprechend einem Codevektor eines Indexes k (k = 1, 2, ..., S) (S' ≤ 5), wobei der Codevektor des Index j verschieden ist von einem vom Coedvektor des Index k.
j = T(k) (5)
D.h. ansprechend auf den Index k von der Entwicklungseinheit 5 erzeugt die Reihentabelle T einen neuen Index T(k) mit k als Funktion, und eine Vielzahl von verschiedenen Gestaltvektoren CT(k) wird ausgewählt ansprechend auf den Index T(k).
Bei dieser Ausführungsform halten k und T(k) eine geeignete Funktionsbeziehung aufrecht. Z.B. kann eine Gestaltvektor, welcher 2 ist, im voraus ausgewählt werden zu allen Zeiten ansprechend auf den Wert k. In diesem Fall ist T(k) k+2 bezüglich k.
Bei dieser Ausführungsform braucht weiterhin die Reihentabelle T nicht begrenzt sein auf eine, die einen neuen Index T(k) für den Index k erzeugt, sondern kann eine sein, die Vielzahl von Indices T (K&sub1;&sub1;), T(K&sub1;&sub2;) erzeugt.
Bei der Ausführungsform von Figur 5 wird Bezug genommen auf die Reihentabelle T zum Finden eines Index j = T(k) für einen Index k, der übertragen wird von der Entwicklungseinheit 5 auf der Kodiervorrichtungsseite oder der übertragen wird von der Entwicklungseinheit 5 auf der Kodiervorrichtungsseite, oder der übertragen wird von der Kodiervorrichtungsseite auf der Dekodiervorrichtungsseite, und zwei Gestaltvektoren Ck, CT(k) werden erhalten, welche dem Index k entsprechen.
Die Gestaltsvektoren Ck und CT(k) werden multipliziert mit den Verstärkungen gk, gT(k), und werden eingegeben an den Synthesefilter 3 zum Wiedererzeugen von Signalvektoren Dk, XT(k) von einer L-Dimension.
Dabei werden die Verstärkungen gk und gT(k) entsprechend den zwei Gestaltvektoren Ck, CT(k) entwickelt durch die Entwicklungseinheit 5 auf der Kodiervorrichtungsseite, die in Figur 5A gezeigt ist, um somit die Verzerrungsskala Dk des synthetisierten Vektors Yk
Yk = gk x H x Ck + gT(k x H x CT(k) (6)
und des Vektor A, der zu quantisieren ist, zu minimalisieren.
D.h. die Entwicklungseinheit 5 benutzt einen Euklidischen Abstand als eine Verzerrungsskala zum Finden einer Verzerrung Dk, d.h
Dk = A ≠ Yk ² (7)
Die Verzerrung Dk wird dann teilweise differenziert mit gk und gT(k) und wird auf Null gesetzt zum Finden von Verstärkungsvektoren gk und gT(k), welche die Verzerrung Dk minimalisieren.
Somit wird die Verzerrung Dk gefunden füf jeden der Indices k (k = 1 bis 5), und Indices k entsprechend Kombinationen der Gestaltvektoren Ck, CT(k, welche die kleinste Verzerrung ergeben, werden übertragen zusammen mit den Verstärkungsvektoren (gk, gT(k))
Auf der Dekodiervorrichtungsseite, die in Figur 5D gezeigt ist, wird andererseits auf die Reihentabelle T, welche dieselbe ist wie die der Kodiervorrichtungsseite, bezuggenommen durch den Index k zum Finden eines Index j = T(k). Dann wird auf das Codebuch 11 bezugsgenommen durch die Indices k und j zum Erhalten von Gestaltvektoren Ck und CT(k).
Dann werden die Gestaltvektoren multipliziert mit den Verstärkungen gk und gT(k), treten durch den Synthesefilter 3 und werden aufaddiert durch den Addierer 4 zum Wiedererzeugen eines Stimmvektors A', d.h.
A' = gk x H x Ck + gT(k) x H x CT(k) (8)
Bei der in Figur 5 A gezeigten Ausführungsform wird der Index k, der erzeugt wird von der Entwicklungseinheit 5, direkt eingegeben an den Codebuchabschnitt 11 und wird weiterhin eingegeben an die Reihentabelle T zum Erzeugen eines neuen Index T(k), wie oben beschrieben jedoch kann der Index k eingegeben werden an eine Vielzahl von Reihentabellen T&sub1;, T&sub2;, ..., TM nur zum Erzeugen einer Vielzahl von Indices T(k), T(k'), T(k") von jeder Reihentabelle.
Die Ausführungsform von Figur 5A hat zu tun gehabt mit dem Fall, in dem Indices aus einem Index gebildet wurden. Es muß jedoch nicht aufgezeigt werden, daß zwei oder mehr Indices gebildet werden können durch Schaffen einer Vielzahl von Reihentabellen T zum Realisieren einer Quantisierung mit weniger Verzerrung.
Bei den vorher erwähnten Ausführungsformen können die Synthesefilter 3&sub1; bis 3M im Synthesefilterabschnitt 3 aufgebaut sein durch einen Abstandsvorhersagefilter 13a für eine Langzeitkorrelation und einen LPC-Filter 13b zum Addieren einer Kurzzeitkorrelation, wie in Figur 1 gezeigt.
Der Synthesefilterabschnitt 3 war vorgesehen nach dem Verstärkungsabschnitt 2 bei den vorher erwähnten zwei Ausführungsformen. Es ist jedoch ebenfalls erlaubbar, den Verstärkungsschaltungsabschnitt 2 auf der Seite des ersten Addierers 4 vorzusehen und den Synthesefilterabschnitt 3 auf der Seite des Codebuchabschnitts 1 vorzusehen.
Wie in Figur 6 weiterhin gezeigt, können die Ausgaben des Verstärkungsschaltungsabschnitts 2 durchtreten gelassen werden durch den Synthesefilterabschnitt 2, welcher aus einem Synthesefilter 3 besteht, nachdem sie zusammenaddiert worden sind über den Addierer 4 auf der Empfangsseite, d.h. auf der Seite der Kodiervorrichtunge in der Ausführungsform von Figur 5B.
Gemäß der Verstärkungsgestalt- Verktorquantisierungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, werden eine Vielzahl von Gestaltvektoren definiert für einen Index, und Vektoren werden quantisiert unter Benutzung gewichteter und synthetisierter Vektoren, was es möglich macht, die Quantisierungsverzerrung abzusenken.
Weiterhin wird es durch Benutzung dieser Vielfachvektorsynthesetechnik möglich, die Größe des Codebuchs abzusenken, wobei die Quantisierungsverzerrung unterdrückt wird. Es ist deshalb erlaubt, die Speichermenge und die Arbeitsmenge zu reduzieren, was einen großen Vorteil zum Realisieren der Hardware bietet.

Claims

1. Verstärkungsgestalt-Vektorquantisierungsvorrichtung, welche umfaßt:

einen Codebuchabschnitt (1), der Gestaltvektoren enthält, und der eine Vielzahl von Gestaltvektoren beim Empfang eines Indexsignals erzeugt;

einen Verstärkungsschaltungsabschnitt (2), aufgebaut aus einer Vielzahl von variablen Verstärkungsschaltungen, die spezielle Verstärkungen der Vielzahl der Gestaltvektoren auferlegen, welche von dem Codebuchabschnitt (1) erzeugt werden;

einen Synthesefilterabschnitt (3), aufgebaut aus einer Vielzahl von Synthesefiltern, die Signale reproduzieren von den Ausgaben der variablen Verstärkungsschaltungen in dem Verstärkungsschaltungsabschnitt (2);

einen ersten Addiererabschnitt (4), welcher die Signale aufaddiert, die reproduziert werden durch die Synthesefilter in dem Synthesefilterabschnitt (3);

einen zweiten Addiererabschnitt (12), welcher die invertierte Ausgabe des ersten Addiererabschnitts (4) und ein Eingabesprachsignal aufaddiert; und

eine Entwicklungseinheit (5), welche das Indexsignal bestimmt, das die Vielzahl der Gestaltvektoren auswählt, die gespeichert sind in dem Codebuchabschnitt und eine spezielle Verstärkung (g&sub1; ... gM) jeder der variablen Verstärkungsschaltung in den Verstärkungsschaltungsabschnitt (2) zuführt, um den Fehler zwischen der Ausgabe des ersten Addiererabschnitts (4) und dem Eingabesprachsignal, das in dem zweiten Addiererabschnitt (12) verarbeitet wird, zu minimalisieren.

2. Verstärkungsgestalt-Vektorquantisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Codebuchabschnitt (1) aufgebaut ist aus einer Vielzahl (M) von Codebüchern, von denen jedes eine Vielzahl (N) von Gestaltvektoren hat.

3. Verstärkungsgestalt-Vektorquantisierungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennezeichnet, daß der Codebuchabschnitt (1) ein Codebuch hat mit einer Vielzahl von Gestaltvektoren, und eine Reihentabelle (T), welche simultan eine Vielzahl unähnlicher aus dem Codebuch ansprechend auf das Indexsignal, das von der Entwicklungseinheit (5) erzeugt wird, auswählt und erzeugt.