DE69527078T2

DE69527078T2 - Verfahren zur vektorkodierung und entsprechender kodierer/dekodierer

Info

Publication number: DE69527078T2
Application number: DE69527078T
Authority: DE
Inventors: Jotaro Ikedo; Akitoshi Kataoka
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2015-09-30
Also published as: DE69527078D1; AU682128B2; CN1158665A; FI118104B; MY116640A; CN1167046C; EP0786762B1; WO1996011468A1; AU3578295A; FI971373A0; EP0786762A1; FI971373A; EP0786762A4; TW294870B; JP3273455B2; USRE38279E1; HK1001636A1; JPH08110799A; US5825311A; KR100215709B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vektorcodierverfahren, das zum Codieren von Sprache, Bildern und verschiedenen anderen Informationen verwendet wird und sich insbesondere zum Codieren von Information eignet, die über einen fehlergefährdeten Kanal übertragen wird, wie etwa einen Mobilfunkkanal, und die einen Eingangsvektor unter Verwendung einer Mehrzahl von Codebüchern codiert, von denen jedes mehrere repräsentative Vektoren umfaßt. Die Erfindung betrifft außerdem einen Vektorcodierer, der das oben erwähnte Vektorcodierverfahren einsetzt, und einen Vektordecoder zum Decodieren von mittels des Vektorcodierers codiertem Code.
Verfahren, die vorgeschlagen wurden, Vektoren über Kanäle zu übertragen, die Kanalfehlern unterliegen, dienen dazu, repräsentative Vektoren in Voraussicht möglicher Kanalfehler einzustellen und bei der Bezeichnung repräsentativer Vektoren die Kanalfehler in Betracht zu ziehen. Diese Verfahren sind offenbart in Kumazawa, Kasahara, und Namekawa, "A Communication of Vector Quantizers for Noisy Channels," Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers of Japan, Band J67-B, Nr. 1, Seiten 1 bis 8, 1984, Zeger und Gersho, "Pseudo-Gray Coding," IEEE Trans. on Comm., Band 38, Nr. 12, Seiten 2147 bis 2158, 1990, und anderen Druckschriften. Diese Verfahren halten alle repräsentativen Vektoren direkt in einem Codebuch und erfordern daher eine große Speicherkapazität zur Speicherung des Codebuchs.
Als ein Verfahren, das keine große Speicherkapazität bei der Übertragung von Vektoren über Kanäle erfordert, die Kanalfehlern unterliegen, ist vorgeschlagen worden, Vektoren zu übertragen, nachdem sie unter Verwendung zweier strukturierter Codebücher quantisiert wurden. Dies ist offenbart in Moriya, "Two-Channel Vector Quantizer Applied to Speech coding," Transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers of Japan, IT87-106, Seiten 25 bis 30, 1987, und anderen Druckschriften. Dieses Verfahren setzt zwei kleine Codebücher ein und verwendet zwei repräsentative Vektoren in Kombination, um die erforderliche Speicherkapazität zu verringern, und überträgt zwei Bezeichnungen, welche die beiden repräsentativen Vektoren bezeichnen, um den Einfluß von Kanalfehlern zu verringern. Dieses Verfahren wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1A und 1B beschrieben. Die repräsentativen Vektoren der Codebücher werden vorab beispielsweise durch Lernen erzeugt. Bei einem in Fig. 1A gezeigten Codierer werden ein repräsentativer Vektor z1i einem Codebuch CB1 und ein repräsentativer Vektor Z2j einem Codebuch CB2 entnommen und dann in einem Vektorkombinierteil 3 zur Erzeugung einer Vektorsumme yij = z1i + z2j zusammenaddiert. Der Abstand d(X, yij) zwischen dem kombinierten repräsentativen Vektor yij und einem über einen Eingangsanschluß 4 eingegebenen Vektor X wird als Verzerrung in einem Abstandsberechnungsteil 5 berechnet. Ein Steuerteil 6 steuert Wählschalter 7 und 8 zur Auswahl repräsentativer Vektoren von den Codebüchern CB1 und CB2 und durchsucht sie nach den repräsentativen Vektoren z1i, und z2j die die Ausgabe d(X, yij) von dem Abstandsberechnungsteil 5 minimieren. Das Steuerteil 6 liefert als codierte Ausgabe an einen Ausgabeanschluß 9 Bezeichnungen oder Namen i und j der repräsentativen Vektoren z1i und z2j, die zum minimalen Abstand führen.
In einem in Fig. 1B gezeigten Decoder steuert ein Steuerteil 12 Wählschalter 13 und 14 für repräsentative Vektoren nach Maßgabe der Bezeichnungen i und j in dem über einen Eingangsanschluß 11 angelegten Eingangscode und liest repräsentative Vektoren z1i und z2j aus einem Codebuch CB3 bzw. CB4 aus. Die so ausgelesenen repräsentativen Vektoren z1i und z2j werden in einem Vektorkombinierteil 17 zu einem rekonstruierten Vektor yij = z1i + z2j kombiniert, welcher an einen Ausgangsanschluß 18 geliefert wird. Die Codebücher CB3 und CB4 sind übrigens identisch mit den Codebüchern CB1 bzw. CB2.
Das oben unter Bezugnahme auf die Fig. 1A und 1B beschriebene Verfahren spart Speicherkapazität der Codebücher zur Speicherung repräsentativer Vektoren und vermindert den Einfluß von Kanalfehlern durch Kombination der Vektoren in dem Decoder durch Ausnutzung der beiden ihnen entsprechenden Bezeichnungen.
Ein Problem bei diesem Verfahren ist, das der erforderliche Verarbeitungsumfang sehr groß ist, da er die Berechnung des Abstands d(X, yij) für jede Kombination repräsentativer Vektoren der beiden Codebücher bei der Suche nach dem Paar repräsentativer Vektoren beinhaltet, das den Abstand minimiert.
TOMOYUKI OHYA et al. offenbaren in "Revised TC-WVQ speech coder for mobile communication system", Proc. of the Int. Conf. on Spoken Language Processing (ICSLP), Kobe, November. 18-22, 1990, Band 1, Seiten 125 bis 128, ACOUSTIC SOCIETY OF JAPAN ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen Codierer (Decoder) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16 (25). Bei diesem Stand der Technik wird jedem Codebuch eine Untergruppe repräsentativer Vektoren entnommen. Jeder Vektor einer jeweiligen Untergruppe wird mit einem jeweiligen Vorzeichenvektor multipliziert, dessen Komponenten entweder +1 oder -1 sind. Der kombinierte Vektor wird dann mit einer Verstärkung multipliziert. Genauer gesagt, werden alle ungeradzahligen Komponenten des kombinierten Vektors mit einem ersten Verstärkungsfaktor und alle geradzahligen Komponenten dieses kombinierten Vektors mit einem zweiten Verstärkungsfaktor multipliziert, um einen gewichteten kombinierten Vektor zu erhalten.
Wenn jedoch bei diesem Verfahren ein Fehler bei den Bezeichnungen während der Übertragung über den Kanal auftritt, wird eine Verzerrung bei allen Elementen des empfangenen Vektors auftreten. Je nach Einzelfall wird der Fehler eine anomal große Verzerrung in der decodierten Ausgabe bewirken.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vektorcodierverfahren zu schaffen, welches es verhindert, daß ein Fehler im Eingangscode zu einem Decoder eine ernsthafte Verzerrung [Verfälschung] von dessen Ausgabe bewirkt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vektorcodierverfahren zu schaffen, welches es verhindert, daß ein Fehler im Eingangscode zu einem Decoder eine schwerwiegende Verzerrung von dessen Ausgabe bewirkt, und es erlaubt, den erforderlichen Verarbeitungsaufwand zu verringern.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vektorcodierer zu schaffen, der das vorgenannte Vektorcodierverfahren verkörpert.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vektordecoder zu schaffen, der einen Vektor, welcher durch das Vektorcodierverfahren, das die oben genannten Aufgaben löst, codiert wurde, decodiert.
Diese Aufgaben werden mit einem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, einem Codierer gemäß den Ansprüchen 16, 18, 20 und 22 bzw. einem Decoder gemäß den Ansprüchen 25 und 27 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1A ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines ein herkömmliches Vektorcodierverfahren verkörpernden Codierers zeigt;
Fig. 1B ist ein Blockdiagramm, das einen herkömmlichen Decoder zur Verwendung mit dem Codierer von Fig. 1A zeigt;
Fig. 2A ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des die vorliegende Erfindung verkörpernden Codierers zeigt;
Fig. 2B ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform des Decoders gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3A ist eine graphische Darstellung, die die einzelnen repräsentativen Vektoren z1i eines Codebuches CB1 zeigt;
Fig. 3B ist eine graphische Darstellung, die einen Vektor zeigt, der durch Multiplizieren der einzelnen repräsentativen Vektoren z1i mit einem Gewichtungskoeffizientenvektor w&sub1; erhalten wurde;
Fig. 3C ist eine graphische Darstellung, die die einzelnen repräsentativen Vektoren z2j eines Codebuches CB2 zeigt;
Fig. 3D ist eine graphische Darstellung, die einen Vektor zeigt, der durch Multiplizieren der einzelnen repräsentativen Vektoren z2j mit einem Gewichtungskoeffizientenvektor w&sub2; erhalten wurde;
Fig. 3E ist eine graphische Darstellung, die Beispiele eines Kombinierten Vektors und eines fehlerhaften kombinierten Vektors bei der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3F ist eine graphische Darstellung, die Beispiele eines kombinierten Vektors und eines fehlerhaften kombinierten Vektors im Stand der Technik zeigt;
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die einen Satz gewichteter repräsentativer Vektoren und eine Gerade zur Annäherung zeigt zur Erläuterung des Vektorcodierverfahrens der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel des Codierers der vorliegenden Erfindung angewendet auf das CELP-Schema zeigt;
Fig. 6A ist eine Tabelle, die ein erstes Codebuch mit darin gespeicherten gewichteten Verstärkungsvektoren zeigt;
Fig. 6B ist eine Tabelle, die zweites Codebuch mit darin gespeicherten gewichteten Verstärkungsvektoren zeigt;
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die gewichtete Verstärkungsvektoren der Fig. 6A und 6B in einem Koordinatensystem zeigt;
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das den Codierer der vorliegenden Erfindung angewendet auf die Quantisierung von Zufallsanregungsvektoren zeigt;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das den Codierer der vorliegenden Erfindung angewendet auf die Quantisierung von Tonhöhenanregungsvektoren zeigt;
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das den Codierer der vorliegenden Erfindung angewendet auf das VSELP-Schema zeigt;
Fig. 11 ist eine graphische Darstellung, die ein Segment-Signal/Rausch-Verhältnis rekonstruierter Sprache relativ zu einer Kanalfehlerrate für die Fälle der Verwendung eines Verstärkungscodebuches bzw. von zwei Verstärkungscodebüchern für die Vektorcodierung von Verstärkungen gp und gc in Fig. 5 zeigt.
Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die als Ersatz-Q-Wert den MOS der rekonstruierten Sprache relativ zur Kanalfehlerrate in den beiden Fällen der Fig. 11 zeigt; und
Fig. 13 ist eine graphische Darstellung, die das Segment-Signal/Rausch-Verhältnis rekonstruierter Sprache relativ zu der Kanalfehlerrate im Fall der Erfindung zeigt, welche zwei gewichtete Verstärkungscodebücher für die Vektorcodierung der Verstärkungen gp und gc in Fig. 5 verwendet.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

In den Fig. 2A und 2B ist in Blockform eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der Teile, die solchen in den Fig. 1A und 1 B entsprechen, mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind. Bei dem Codierer von Fig. 2A sind Multiplizierer 21 und 22 zwischen den repräsentativen Wählschaltern 7, 8 und dem Vektorkombinierteil 3 vorgesehen, durch die Komponenten von L- dimensionalen (wobei L eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist) repräsentativen Vektoren z1i = (z1i1, z1i2, ..., z1iL) und z2j = (z2j1, z2j2, ..., z2jL), die aus den Codebüchern CB1 und CB2 ausgewählt wurden, mit den entsprechenden Komponenten von L-dimensionalen Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; = (w&sub1;&sub1;, w&sub1;&sub2;, ..., w1L) bzw. w&sub2; = (w&sub2;&sub1;, w&sub2;&sub2;, ..., w2L) multipliziert werden. Eine der L Komponenten, die einen jeweiligen der Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; bilden, ist größer als die anderen, und die Positionen dieser maximalen Komponenten in dem jeweiligen Gewichtungskoeffizientenvektor w&sub1; und w&sub2; sind bei den Codebüchern CB1 und CB2 unterschiedlich. Wenn man die Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; durch die folgenden Gewichtungskoeffizientenmatrizen w&sub1; und w&sub2; darstellt, die als Diagonalelemente die Werte w&sub1;&sub1;, w&sub1;&sub2;, ..., w1L der Komponenten besitzen, mit denen die jeweiligen Komponenten der repräsentativen Vektoren multipliziert werden,
können gemäß der vorliegenden Erfindung die Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; vorzugsweise so ausgewählt werden, daß die Summe der Gewichtungskoeffizientenmatrizen w&sub1; und w&sub2; der Codebücher CB1 und CB2 eine konstante Vielfache der Einheitsmatrix wird, wie folgt:
wobei K eine vorbestimmte Konstante ist. Vektoren w&sub1;z1i und w&sub2;z2j, die durch Multiplikation der repräsentativen Vektoren z1i und z2j mit den Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; bzw. w&sub2; erhalten werden, werden in dem Vektorkombinierteil 3 kombiniert, und die Codebücher CB1 und CB2 werden nach repräsentativen Vektoren z1i und z2j durchsucht, die den Abstand zwischen dem kombinierten Vektor yij und dem Eingangsvektor X minimieren.
Bei einer solchen Konfiguration, wie sie oben beschrieben wurde, werden, beispielsweise wenn L = 2, die repräsentativen Vektoren z1i und z2j durch zweidimensionale Vektoren z1i = (z1i1, z1i2) bzw. z2j = (z2j1, z2j2) ausgedrückt. Es sei angenommen, daß K = 2 und daß die Gewichtungskoeffizienten, die Gleichung (3) erfüllen, w&sub1; = (w&sub1;&sub1; = 1,8, w&sub1;&sub2; = 0,2) und w&sub2; = (w&sub2;&sub1; = 0,2, w&sub2;&sub2; = 1,8). Angenommen die repräsentativen Vektoren z&sub1;&sub1;, z&sub1;&sub2;, ... des Codebuchs CB1 sind im wesentlichen gleichförmig über die gesamte Ebene eines bestimmten zweidimensionalen Bereichs verteilt, der durch z1i1 in der Richtung der ersten Dimension und z1i2 in der Richtung der zweiten Dimension definiert ist, wie in Fig. 3A gezeigt, dann sind gewichtete repräsentative Vektoren z&sub1;&sub1;' und z&sub1;&sub2;', ..., die durch Multiplikation jedes repräsentativen Vektors z1i = (z1i1, z1i2) mit dem Gewichtungskoeffizientenvektor w&sub1; = (1,8; 0,2) erhalten werden, nahe der Achse der ersten Dimension konzentriert, wie in Fig. 3B gezeigt. In ähnlicher Weise sind unter der Annahme, daß repräsentative Vektoren z&sub2;&sub1;, z&sub2;&sub2;, ... des Codebuchs CB2 im wesentlichen gleichförmig über die gesamte Ebene eines bestimmten zweidimensionalen Bereichs verteilt sind, der durch die zwei Achsen definiert ist, wie in Fig. 3C gezeigt, gewichtete repräsentative Vektoren, die durch Multiplikation der repräsentativen Vektoren z&sub2;&sub1;, z&sub2;&sub2;,.., mit dem Gewichtungskoeffizientenvektor w&sub2; = (0,2; 1,8) erhalten werden, nahe der Achse der zweiten Dimension konzentriert, wie in Fig. 3D gezeigt.
Es sei beispielsweise angenommen, daß, wenn auf der Sendeseite festgestellt wird, daß der gewichtete kombinierte Vektor yij der repräsentativen Vektoren z2j und z1i die minimale Verzerrung in bezug auf das Eingangssignal X hat, die Bezeichnung des einen gewichteten repräsentativen Vektors z1i aufgrund eines Kanalfehlers zu z1i' wird, wie in Fig. 3E gezeigt. In diesem Fall ändert sich der kombinierte Vektor yij auf der Empfangsseite zu yij'. Es ist möglich, daß der gewichtete repräsentative Vektor z1i sich zu irgendeinem anderen gewichteten repräsentativen Vektor z1i' ändert. Da jedoch der Vektor z1i eine beeinflußte Verteilung besitzt, ist der Wert der Komponente der zweiten Dimension eines Fehlervektors Δy = Δyij - yij' zwischen den kombinierten Vektoren yij und yij' relativ klein unabhängig davon, wie stark sich der Vektor z1i verändert. Im Gegensatz dazu werden in dem Fall, wo der kombinierte Vektor nicht mit dem Gewichtungskoeffizienten multipliziert wird, falls der eine repräsentative Vektor z1i sich zu einem repräsentativen Vektor z1i' ändert, die kombinierten Vektoren aus diesen Vektoren z1i und z1i1' und dem anderen repräsentativen Vektor z2j zu yij bzw. yij' wie in Fig. 3F gezeigt. Da eine Wahrscheinlichkeit besteht, daß sich der repräsentative Vektor z1i zu irgendeinem der repräsentativen Vektoren des Codebuchs CB1 ändert, und da die repräsentativen Vektoren z&sub1;&sub1;, z&sub1;&sub2;, ... über einen weiten Bereich verteilt sind, besteht eine Wahrscheinlichkeit, daß der Fehlervektor Δy zwischen dem kombinierten Vektor Yij und dem geänderten kombinierten Yij' nicht zu vernachlässigend große Komponenten erster und zweiter Dimension besitzt.
Anders ausgedrückt, wenn bei dem Beispiel von Fig. 3E der gewichtete repräsentative Vektor w&sub1;z1i = (w&sub1;&sub1;z1i1, w&sub1;&sub2;z1i2) aufgrund eines Kanalfehlers zu w&sub1;z1i' = (w&sub1;&sub1;z1i1', w&sub1;&sub2;z1i1') wird, konzentriert sich die Verzerrung auf die Komponente der ersten Dimension w&sub1;&sub1;z1i1', während die Verzerrung der Komponente der zweiten Dimension w&sub1;&sub2;z1i2' niedrig gehalten wird, wodurch die Verzerrung insgesamt verringert wird.
Fig. 2B zeigt in Blockform eine Ausführungsform des Decoders der vorliegenden Erfindung, der mit den Bezeichnungen i und j und den Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; vom Codierer in Fig. 2A beliefert wird und den Code yij decodiert. Der Decoder hat die gleichen Codebücher CB3 und CB4 wie die CB1 und CB2 in Fig. 2A, ließt repräsentative Vektoren der Bezeichnungen i und j des eingegebenen Codes aus den Codebüchern CB3 und CB4 aus und kombiniert sie, wie dies im Fall von Fig. 1B der Fall ist. Bei dieser Ausführungsform sind Multiplizierer 24 und 25 zwischen den Schaltern 13, 14 und dem Vektorkombinierteil 17 vorgesehen, durch welche die repräsentativen Vektoren z1i, und z2j, die aus den Codebüchern CB3 und CB4 ausgelesen werden, mit den gleichen Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; multipliziert werden, wie sie auch von den entsprechenden Multiplizierern 21 und 22 bei dem Codierer von Fig. 2A eingesetzt werden. Die so multiplizierten repräsentativen Vektoren w&sub1;z1i und w&sub2;z2j werden in dem Vektorkombinierteil 17 zu dem rekonstruierten Vektor yij kombiniert. Wie sich aus dem voranstehenden ergibt, ist es auch möglich, die Multiplizierer 21, 22, 24 und 25 wegzulassen, wenn in den Codebüchern CB1, CB3, CB2, CB4 in den Fig. 2A und 2B gewichtete repräsentative Vektoren vorab gespeichert werden, die durch Multiplizieren der repräsentativen Vektoren z1i, und z2j mit den Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; bzw. w&sub2; erhalten werden.
Bei dem Codierer von Fig. 2A wird der kombinierte Vektor yij für jede Kombination von in den Codebüchern CB1 und CB2 vorab gespeicherte repräsentativen Vektoren z1i und z2j ermittelt, dann die Verzerrung jedes einzelnen kombinierten Vektors bezüglich des Eingangssignalvektors X berechnet und entschieden, welches Paar repräsentativer Vektoren z1i und z2j die geringste Verzerrung ergibt. Bei diesem Verfahren nimmt jedoch die Anzahl an Berechnungen mit einer Zunahme der Größe der Codebücher CB1 und CB2 steil zu. Als nächstes wird ein Schema beschrieben, bei dem eine geringe Anzahl repräsentativer Vektoren z1i und z2j vorgewählt wird und unter diesen das Paar repräsentativer Vektoren ermittelt wird, bei dem die Verzerrung minimal wird. Hierdurch wird die Rechenkomplexität verringert und damit die Rechenzeit verkürzt.
Es sei beispielsweise angenommen, daß die Codebücher CB1 und CB2 in Fig. 2A acht bzw. sechzehn repräsentative Vektoren haben und alle Vektoren z1i und z2j zweidimensional sind. In Fig. 4 sind durch Kreuze acht gewichtete repräsentative Vektoren angedeutet, die durch Multiplizieren der acht repräsentativen Vektoren z1i des Codebuches CB1 mit dem Gewichtungskoeffizientenvektor w&sub1; = (w&sub1;&sub1; = 1,8, w&sub1;&sub2; = 0,2) erhalten wurden. Sechzehn gewichtete repräsentative Vektoren, die in ähnlicher Weise durch Multiplizieren der sechzehn repräsentativen Vektoren z2j des Codebuches CB2 mit dem Gewichtungskoeffizientenvektor w&sub2; = (w&sub2;&sub1; = 0,2, w&sub2;&sub2; = 1,8) erhalten wurden, sind durch weiße Kreise angedeutet. Der Eingangssignalvektor ist mit X bezeichnet und setzt sich aus einer vorbestimmten Anzahl von Signalabtastwerten für jeden Rahmen, zwei Abtastwerten bei diesem Beispiel, zusammen.
Die zweidimensionalen Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; für die zweidimensionalen Vektoren z1i und z2j werden so festgelegt, daß sie Gleichung (3) erfüllen, w&sub1;&sub1; + w&sub2;&sub1; = w&sub1;&sub2; + w&sub2;&sub2; = 2 bei diesem Beispiel. Wie in Fig. 4 gezeigt, liegen die gewichteten repräsentativen Vektoren, die mit den weißen Kreisen markiert sind, und die gewichteten repräsentativen Vektoren, die mit den Kreuzen markiert sind, gesondert auf entgegengesetzten Seiten einer geraden Linie einer Neigung von 45º, die durch den Ursprung (0,0) geht. Die folgende Beschreibung erfolgt unter der Annahme, daß diese gewichteten repräsentativen Vektoren in den Codebüchern CB1 und CB2 in Fig. 2A und CB3 und CB4 in Fig. 2B gespeichert sind und die Multiplizierer 21, 22, 24 und 25 weggelassen sind.
Bei diesem Schema wird der Satz gewichteter repräsentativer Vektoren (durch Kreuze angedeutet) des Codebuches CB1 durch eine Gerade 27 angenähert. Das heißt, die Gerade 27 wird so festgelegt, daß die Summe der Abstände D&sub1;&sub1;, D&sub1;&sub2;, ..., D&sub1;&sub8; zwischen ihr und den jeweiligen Kreuzen (oder die Abstände in der Richtung der Achse der zweiten Dimension) minimal ist. In ähnlicher Weise wird der Satz gewichteter repräsentativer Vektoren (angedeutet durch die weißen Kreise) des Codebuches CB2 durch eine Gerade 28 angenähert. Die Gerade 28 wird ebenfalls so festgelegt, daß die Summe der Abstände D&sub2;&sub1;, D&sub2;&sub2;, ..., D&sub2;&sub1;&sub6; zwischen ihr und den jeweiligen weißen Kreisen (oder die Abstände in der Richtung der Achse der ersten Dimension) minimal ist.
Der Eingangsvektor X wird auf die Näherungsgeraden 27 und 28 projiziert, und die Vielzahl gewichteter repräsentativer Vektoren, die um die Projektionen herum liegen, werden ausgewählt. Das heißt, es erfolgt eine Berechnung des Werts auf der Abszisse und somit des Werts P1x der ersten Dimension am Schnittpunkt einer Geraden 29, die durch den Eingangssignalvektor X geht und parallel zur Näherungsgeraden 28 liegt, mit der Näherungsgeraden 27. Dann werden der Wert P1x und die Werte der ersten Dimension (Werte erster Komponenten) der kreuzmarkierten gewichteten repräsentativen Vektoren mit einer weiten Verteilung in der ersten Dimension verglichen und eine vorbestimmte Anzahl von beispielsweise drei gewichteten repräsentativen Vektoren als Untergruppe H&sub1; in aufsteigender Folge der Differenz zwischen dem Wert P1x und dem erstdimensionalen Wert des jeweiligen gewichteten repräsentativen Vektors ausgewählt. Auf diese Weise erfolgt die Vorauswahl der gewichteten repräsentativen Vektoren für das Codebuch CB1. In ähnlicher Weise erfolgt eine Berechnung des Werts auf der Ordinate und somit eines zweitdimensionalen Werts P2y am Schnittpunkt P&sub2; einer Geraden 31, die durch den Eingangssignalvektor X geht und parallel zur Näherungsgeraden 27 liegt, mit der Näherungsgeraden 28. Dann werden der zweitdimensionale Wert P2y und die zweitdimensionalen Werte (Werte der zweiten Komponenten) der als weiße Kreise angedeuteten gewichteten repräsentativen Vektoren mit einer weiten zweitdimensionalen Verteilung verglichen und eine vorbestimmte Anzahl von beispielsweise drei gewichteten repräsentativen Vektoren als eine Untergruppe H&sub2; in aufsteigender Folge der Differenzen zwischen dem Wert P2y und den zweitdimensionalen Werten der gewichteten repräsentativen Vektoren ausgewählt. Dies ist die Vorauswahl der gewichteten repräsentativen Vektoren für das Codebuch CB2.
Nur die so vorausgewählten gewichteten repräsentativen Vektoren von den Codebüchern CB1 und CB2 werden nach einem Paar gewichteter repräsentativer Vektoren durchsucht, das zum minimalen Abstand zwischen ihrem kombinierten Vektor und dem Eingangssignalvektor führt. Da bei diesem Beispiel drei gewichtete repräsentative Vektoren von jedem der Codebücher CB1 und CB2 vorausgewählt werden, beträgt die Anzahl ihrer Kombinationen 9, so daß die Anzahl kombinierter Vektoren 9 ist. Ohne das Vorauswahlschema beträgt die Anzahl von Kombinationen der gewichteten repräsentativen Vektoren (die Anzahl kombinierter repräsentativer Vektoren) 8 · 16 = 128, während, wenn die Vorauswahl erfolgt, die Anzahl von Berechnungen für den Abstand zum Eingangssignalvektor X auf 9/128 der Anzahl von Berechnungen reduziert wird, die ohne Vorauswahl erforderlich sind. Wenn bei diesem Vorauswahlschema M Codebücher benutzt werden, wird die Anzahl von Dimensionen der repräsentativen Vektoren ebenfalls auf M gesetzt. Die M gewichteten Koeffizientenvektoren haben je wenigstens eine maximale Komponente an einer unterschiedlichen Komponentenposition (das heißt in einer unterschiedlichen Dimension), und durch Multiplizieren des repräsentativen Vektors mit dem Gewichtungskoeffizientenvektor wird diese Dimension stärker betont als die anderen Dimensionen.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform des Codierverfahrens der vorliegenden Erfindung angewendet auf eine Sprachcodierung des CELP-Systems (CELP = Code-Excited Linear Prediction Coding, etwa: codeangeregtes lineares Prädiktionscodieren). Bei dem CELP System werden, wie beispielsweise von M. R. Schroeder und B. S. Atal in "Code-Excited Linear Prediction (CELP): High-Quality Speech at Very Low Bit Rates", Proc. ICASSP'85, Seiten 937 bis 940, 1985 offenbart, Tonhöhenanregungsvektoren, die aus einem Tonhöhenanregungsquellencodebuch ausgelesen werden, und Zufallsanregungsvektoren, die aus einem Zufallsanregungsquellencodebuch ausgelesen werden, jeweils mit Verstärkungen versehen und zu Paaren kombiniert, wobei dann die kombinierten Vektoren als ein Anregungssignal einem Synthesefilter zum Erhalt synthetisierter Sprache zugeführt werden, dann die beiden Vektoren und die Verstärkungen für sie bestimmt werden, die die Verzerrung der synthetisierten Sprache bezüglich einer Eingangssprache minimieren; die Bezeichnungen dieser Vektoren und die Bezeichnungen der Verstärkungen werden als Codierergebnisse der Eingangssprache zusammen mit den Filterkoeffizienten des Synthesefilters ausgegeben. Durch Anwenden des Vektorcodierverfahrens der vorliegenden Erfindung auf die Codierung der Verstärkungen für die beiden Vektoren in dem CELP-System ist es möglich, das Auftreten einer groben Verzerrung in der decodierten oder rekonstruierten Sprache aufgrund eines Kanalfehlers in den die Verstärkungen repräsentierenden Codes zu verhindern.
Das Eingangssprachsignal X, das über einen Eingangsanschluß 34 zugeführt wird, wird mit einer festen Periode abgetastet und als ein Vektor ausgedrückt, der als eine Folge digitaler Abtastwerte für jede Rahmenperiode geliefert wird. Der Eingangssignalvektor X jedes Rahmes wird beispielsweise einer LPC-Analyse in einem Filterkoeffizientenermittlungsteil 35 unterzogen, von dem linearprädiktive Koeffizienten geliefert werden. Die linear-prädiktiven Koeffizienten werden zur Berechnung eines Spektrumhüllkurvenparameters verwendet, der in einem Filterkoeffizientenquantisierungsteil 36 quantisiert wird. Der quantisierte Wert wird als der Filterkoeffizient in einem Synthesefilter 37 eingestellt. In einem Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 sind Folgen von Abtastwerten von Wellenformen gespeichert, die jeweils verschiedene Tonhöhenperiodenkomponenten beinhalten und als Tonhöhenanregungsvektoren bezeichnet sind. In einem Zufallsanregungsquellencodebuch 43 sind Folgen von Abtastwerten verschiedener Zufallswellenformen gespeichert, die jeweils als Zufallsanregungsvektoren bezeichnet sind. Die Tonhöhenanregungsvektoren und die Zufallsanregungsvektoren, die in dem Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 und dem Zufallsanregungsquellencodebuch 43 gespeichert sind, setzen sich je aus Komponenten der gleichen Anzahl wie der von Abtastwerten eines Rahmens zusammen. Ein Wählschalter 38 wird von dem Steuerteil 6 gesteuert, um einen der Tonhöhenanregungsvektoren in dem Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 auszuwählen; der ausgewählte Tonhöhenanregungsvektor wird in einem Verstärkungslieferteil 41 mit einer gegebenen Verstärkung multipliziert und danach dem Synthesefilter 37 zugeführt. Die Differenz zwischen synthetisierter Sprache Xp von dem Synthesefilter 37 und dem Eingangssprachsignal X wird von einem Subtrahierer 48 berechnet, und in einem Verzerrungsberechnungsteil 5 wird die Differenz dazu verwendet, die Verzerrung D als D = X - Xp ² zu berechnen. In ähnlicher Weise werden die anderen Tonhöhenanregungsvektoren nacheinander dem Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 über den Wählschalter 38 unter der Steuerung des Steuerteils 6 entnommen und dann die oben erwähnte Verzerrung für jeden Tonhöhenanregungsvektor berechnet und derjenige Tonhöhenanregungsvektor mit der minimalen Verzerrung ermittelt. Als nächstes wird einer der Zufallsanregungsvektoren, die in den Zufallsanregungsquellencodebuch 43 gespeichert sind, über einen Schalter 42 entnommen und mit einer Verstärkung in einem Verstärkungslieferteil 46 verstärkt, um danach einem Addierer 47 zugeführt zu werden, in welchem er mit dem schon ermittelten Tonhöhenanregungsvektor zu einem Anregungssignalvektor E kombiniert wird. Der Anregungssignalvektor E wird dem Synthesefilter 37 zur Erzeugung von synthetisierter Sprache zugeführt, und deren Verzerrung bezüglich des Eingangssprachsignals wird in ähnlicher Weise berechnet. Gleichermaßen wird diese Verzerrung auch für jeden der anderen übrigen Zufallsanregungsvektoren in dem Zufallsanregungsquellencodebuch 43 berechnet und der Zufallsanregungsvektor mit der minimalen Verzerrung ermittelt.
Nach der Auswahl des Tonhöhenanregungsvektors und des Zufallsanregungsvektors in oben erwähnter Weise werden Verstärkung gp und gc der Verstärkungslieferteile 41 und 46 so bestimmt, daß die Verzerrung in nachfolgend beschriebener Weise minimiert wird. In den Verzerrungscodebüchern CB1 und CB2 sind Verstärkungsvektoren z1i (wobei i = 1, ..., a) bzw. z2j (wobei j = 1,.., b) gespeichert. Die Verstärkungsvektoren z1i und z2j setzen sich jeweils aus zwei Komponenten zusammen und sind als z1i = (z1i1, z1i2) bzw. z2j = (z2j1, z2j2) ausgedrückt. Die Verstärkungsvektoren z1i und z2j, die den Verstärkungscodebüchern CB1 und CB2 entnommen wurden, werden mit Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; = (w&sub1;&sub1;, w&sub1;&sub2;) und w&sub2; = (w&sub2;&sub1;, w&sub2;&sub2;) mittels Multiplizierern 21 bzw. 22 multipliziert, die gewichtete Verstärkungsvektoren yi = (yi1, yi2) und yj = (Yj1, yj2) liefern. Dabei gilt
yi1 = z1i1w&sub1;&sub1;, yi2 = z1i2w&sub1;&sub2;, yj1 = z2j1w&sub2;&sub1;, yj2 = z2j2w&sub2;&sub2; (4)
In einem Vektorkombinierteil 3 werden die gewichteten Verstärkungsvektoren yi und yj zu einem kombinierten Verstärkungsvektor G = (gp, gc) kombiniert, der sich aus den folgenden Komponenten zusammensetzt:
gp = yi1 + yj1, gc = yi2 + yj2 (5)
Die erste und die zweite Komponente gp und gc des kombinierten Vektors G werden als erste und zweite Verstärkung den Verstärkungslieferteilen 41 und 46 geliefert, wo sie dazu verwendet werden, den Tonhöhenanregungsvektor CP und den Zufallsanregungsvektor CR von dem Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 bzw. dem Zufallsanregungsquellencodebuch 46 zu multiplizieren.
Der Tonhöhenanregungsvektor gpCP und der Zufallsanregungsvektor gcCR, multipliziert mit den Verstärkungen gp und gc in den Verstärkungslieferteilen 41 bzw. 46, werden von dem Addierer 47 zusammenaddiert, und die addierte Ausgabe wird als ein Anregungsvektor E = gpCP + gcCR dem Synthesefilter 37 zur Synthetisierung von Sprache zugeführt. Die Differenz zwischen der synthetisierten Sprache und dem Eingangssprachsignal X wird von dem Subtrahierer 48 berechnet, und die Differenz wird dem Verzerrungsberechnungsteil 5 geliefert, in welchem D = X - ² als die Verzerrung der synthetisierten Sprache relativ zum Eingangssprachsignal X berechnet wird. Der Steuerteil 6 steuert die Wählschalter 7 und 8, um die Auswahl der Verstärkungsvektoren von den Codebüchern CB1 und CB2 zu steuern, und die ausgewählten Verstärkungsvektoren z1i und z2j werden mit den unterschiedlichen Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; von den Multiplizierern 21 bzw. 22 multipliziert, um danach dem Vektorkombinierteil 3 geliefert zu werden. Die Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; sind zweidimensionale Vektoren, die Gleichung (3) erfüllen, und die beiden Elemente jedes Vektors unterscheiden sich voneinander. Die Verstärkungsvektoren der Codebücher CB1 und CB2 werden so ausgewählt, daß sie die Verzerrung minimieren, die in dem Verzerrungsberechnungsteil 5 berechnet wird. Nach Auswahl der Verstärkungsvektoren, die die Verzerrung minimieren, werden Verstärkungsbezeichnungen, die die ausgewählten Verstärkungsvektoren in den Codebüchern CB1 und CB2 bezeichnen, Bezeichnungen, welche den Anregungsvektor und den Zufallsanregungsvektor des Tonhöhenanregungsquellencodebuchs 39 und des Zufallsanregungsquellencodebuchs 43 bezeichnen und in zuvor beschriebener Weise bestimmt wurden, und Bezeichnungen, die den in dem Synthesefilter 37 eingestellten Filterkoeffizienten angeben, als codierte Ergebnisse des Eingangssprachsignals X von einem Codeausgabeteil 49 ausgegeben.
Bei der Ausführungsform von Fig. 5 wird die Verzerrung für jede Kombination von aus den Verstärkungscodebüchern CB1 und CB2 ausgewählten Verstärkungsvektoren berechnet, um das Paar von Verstärkungsvektoren zu ermitteln, welches die minimale Verzerrung ergibt. Wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 4 jedoch angemerkt, kann das Paar von Verstärkungsvektoren, welches die minimale Verzerrung ergibt, auch durch Vorauswahl mehrerer Kandidaten von Verstärkungsvektoren z1i und z2j und Berechnen der Verzerrung für jede Kombination dieser vorgewählten Verstärkungsvektoren in dem Fall ermittelt werden, wo sie mit dem Tonhöhenanregungsvektor CP und dem Zufallsanregungsvektor CR kombiniert sind. In diesem Fall werden, wie im Fall von Fig. 4, gewichtete Verstärkungscodebücher CB1' und CB2' beispielsweise als Tabellen I und II gemäß Darstellung in den Fig. 6A und 68 durch Vorabberechnung von gewichteten Verstärkungsvektoren
y1i = z1iw&sub1; = (Z1i1w&sub1;&sub1;, z1i2w&sub1;&sub2;) = (y1i1, y1i2)
y2j = z2jw&sub2; (z2j1w&sub2;&sub1;, z2j2w&sub2;&sub2;) = (y2j1, y2j2)
vorbereitet, und zwar als Produkt der Verstärkungsvektoren z1i und z2j der Verstärkungscodebücher CB1 und CB2 mit den Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; = (w&sub1;&sub1;, w&sub1;&sub2;) und w&sub2; = (w&sub2;&sub1;, w&sub2;&sub2;); die Codebücher CB1' und CB2' werden als Ersatz für die Codebücher CB1 und CB2 in Fig. 5 verwendet und die Multiplizierer weggelassen. Wie im Fall von Fig. 4 werden alle zweidimensionalen gewichteten Vektoren y1i des gewichteten Verstärkungscodebuchs CB1' als Punkte in einem zweidimensionalen Koordinatensystem aufgetragen, wie durch schwarze Kreise in Fig. 7 angedeutet, und eine Gerade L&sub1;, die der Gruppe dieser Punkte am nächsten liegt, wird mit dem Verfahren der kleinsten Quadrate vorab berechnet. In ähnlicher Weise werden alle zweidimensionalen gewichteten Vektoren y2j des gewichteten Verstärkungscodebuchs CB2' als Punkte in einem zweidimensionalen Koordinatensystem aufgezeichnet, wie durch weiße Kreise in Fig. 7 angedeutet, und eine Gerade L&sub2;, die der Gruppe dieser Punkte am nächsten liegt, wird mit der Methode der kleinsten Quadrate vorab berechnet.
Wie im Fall des Beispiels von Fig. 5, werden die Verstärkungslieferteile 41 und 46 willkürlich eingestellt, und der Tonhöhenanregungsvektor CP, der die minimale Verzerrung ergibt, wird ermittelt, wonach der Zufallsanregungsvektor CR ermittelt wird, der zur minimalen Verzerrung führt. Als nächstes wird die Ausgabe P vom Synthesefilter 37 gemessen, wenn lediglich der Tonhöhenanregungsvektor CP als Anregungssignal an dieses angelegt wird mit den Verstärkungen gp = 1 und gc = 0. In ähnlicher Weise wird die Ausgabe R von dem Synthesefilter 37 gemessen, wenn lediglich der Zufallsanregungsvektor CR als Anregungssignal an dieses angelegt wird, mit den Verstärkungen gp = 0 und gc = 1. Da die synthetisierte Sprachausgabe von dem Synthesefilter 37, die geliefert wird, wenn die Vektoren CP und CR, die von den Codebüchern 39 und 43 ausgewählt werden, mit den Verstärkungen gp bzw. gc multipliziert werden, mit
gegeben ist, ist die Verzerrung D der synthetisierten Sprache bezüglich des Eingangssprachsignals X durch folgende Gleichung gegeben:
wobei t eine Transponierte bezeichnet. Durch partielles Differenzieren der obigen Gleichung nach den Verstärkungen gp und gc, um jene zu gewinnen, die die Verzerrung D minimieren, ergeben sich die folgenden Gleichungen:
Da die Verzerrung D eine nach unten konvexe Funktion bezüglich jeder der Verstärkungen gp und gc ist, wie aus Gleichung (6) ersichtlich, sind die Verstärkungen gp und gc, die die Verzerrung D minimieren, Werte, für die ∂D/∂gp = 0 und ∂D/∂gc = 0. Somit gewinnen wir
aus den Gleichungen (7) bzw. (8). Aus der folgenden Gleichung
lassen sich die Verstärkungen gp und gc, die die Gleichungen (9) und (10) gleichzeitig erfüllen, wie folgt ausdrücken:
Löst man die Gleichung (12) auf, ergeben sich die Verstärkungen gp und gc aus einer jeweiligen der folgenden Gleichungen:
wobei
Das Paar Verstärkungen {gp, gc}, das so gewonnen wird, ist die Kombination von Verstärkungen, die die Verzerrung D minimiert. Dieses Paar ist als der optimale Verstärkungsvektor, wie durch einen Punkt P&sub0; in Fig. 7 angedeutet, aufgetragen, und Geraden parallel zu den Geraden L&sub2; und L&sub1; werden vom Punkt P&sub0; gezogen und bestimmen ihre Schnittpunkte P&sub1; und P&sub2; mit den Geraden L&sub1; und L&sub2;. Eine Mehrzahl gewichteter Verstärkungsvektoren y1i = (y1i1, y1i2), deren Ordinatenwerte nahe bei dem Punkt P&sub1; liegen, wird von dem Codebuch CB1' (Tabelle I, die in Fig. 6A gezeigt ist) zur Bildung einer ersten Untergruppe ausgewählt. In ähnlicher Weise wird eine Mehrzahl gewichteter Verstärkungsvektoren y2j = (y2j1, y2j2), deren Abszissenwerte nahe bei dem Punkt P&sub2; liegen, von dem Codebuch CB2' (Tabelle II, die in Fig. 6B gezeigt ist) zur Bildung einer zweiten Untergruppe ausgewählt.
In diesem Fall werden Sätze einer jeweils vorbestimmten Anzahl gewichteter Verstärkungsvektoren (beispielsweise vier von Tabelle I bezüglich des Punkts P&sub1; und acht von Tabelle II bezüglich des Punkts P&sub2;) in aufsteigender Folge des Abstands von den Punkten P&sub1; und P&sub2; ausgewählt. Ein anderes Verfahren besteht darin, gewichtete Verstärkungsvektoren auszuwählen, die innerhalb vorbestimmter Abstände d&sub1; und d&sub2; von den Punkten P&sub1; bzw. P&sub2; liegen. Da in dem Codebuch CB1' acht Vektoren y1i vorab gespeichert sind, werden alternativ mittlere Werte einer i = n-ten und i = (n + 4)-ten Verstärkungskomponente y1i2 für n = 1, 2, 3 bzw. 4 berechnet und die so gewonnenen Werte als Schwellenwerte Th&sub1;, Th&sub2;, Th&sub3; und Th&sub4; eingestellt. Wenn der Ordinatenwert P1c am Schnittpunkt P&sub1; P1c ≤ Th&sub1; ist, dann werden (i = 1, ..., 4)-te gewichtete Verstärkungsvektoren ausgewählt, und wenn Thn < P1c ≤ Thn+1, wobei n = 1, 2, 3, 4, dann werden (i = n + 1, ..., n + 4)-te gewichtete Verstärkungsvektoren ausgewählt. In ähnlicher Weise werden, weil die Anzahl von im Codebuch CB2' gespeicherten Vektoren y2j 16 beträgt, mittlere Werte von (j = m)-ten und (j = m + 8)-ten Verstärkungskomponenten y2ji für m = 1, ..., bzw. 8 berechnet und die so gewonnen Werte als Schwellenwerte Th&sub1;, ..., Th&sub8; eingestellt. Wenn der Abszissenwert P2p am Schnittpunkt P&sub2; P2p < Th&sub1; ist, werden (j = 1, ..., 8)-te gewichtete Verstärkungsvektoren ausgewählt, und wenn Thm < P2p ≤ Thm+1, werden m = 1, ..., 8 (j = m + 1, ..., m + 8)-te Vektoren ausgewählt. Es ist auch möglich, verschiedene andere Auswahlverfahren einzusetzen.
Es soll nach ein weiteres Verfahren der Vorauswahl von Vektorkandidaten von den Codebüchern ohne Verwendung der oben erwähnten Näherungsgeraden L&sub1; und L&sub2; basierend auf dem Verfahren der kleinsten Quadrate beschrieben werden. Zuerst wird das synthetisierte Sprachsignal XP gemessen, wenn lediglich der Tonhöhenanregungsvektor CP vom Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 als Anregungssignalvektor E dem Synthesefilter 37 zugeführt wird, wobei die Verstärkungsvektoren auf gp = 1 und gc = 0 gesetzt sind. In ähnlicher Weise wird das synthetisierte Sprachsignal XC gemessen, wenn lediglich der Zufallsanregungsvektor CR von den Zufallsanregungsquellencodebuch 43 als der Anregungssignalvektor E geliefert wird, wobei die Verstärkungsvektoren auf gp = 0 und gc = 1 gesetzt sind. Für die Vorauswahl der im Verstärkungscodebuch CB1 gespeicherten Verstärkungsvektoren wird für jedes i ein Wert D&sub1;(i) wie folgt berechnet:
D&sub1;(i) = X - w&sub1;&sub1;z1i1 P ² (15)
Dann wird eine vorbestimmte Anzahl von beispielsweise drei Verstärkungsvektoren aus dem Codebuch CB1 in aufsteigender Folge des Werts D&sub1;(i) vorausgewählt. Für die Vorauswahl der im Verstärkungscodebuch CB2 gespeicherten Verstärkungsvektoren wird in ähnlicher Weise für jedes j ein Wert D2(j) wie folgt berechnet:
D&sub2;(j) = X - w&sub1;&sub1;z2j2 C ² (16)
Dann wird eine vorbestimmte Anzahl von beispielsweise drei Verstärkungsvektoren von dem Verstärkungscodebuch CB2 in aufsteigender Folge des Werts D2(j) vorausgewählt. Lediglich für die Tripel so von den Codebüchern CB1 und CB2 vorausgewählter Verstärkungsvektoren z1i und z2j wird ein Wert D(i, j) wie folgt berechnet:
D(i, j) = X - w&sub1;&sub1;z1i1 + w&sub1;&sub2;z1i2) P - (w&sub1;&sub2;z2j1 + w&sub1;1z2j2) C ² (17)
Dann werden als codierte Ausgaben diejenigen Werte von i und j geliefert, die den Wert minimieren. Dieses Verfahren erlaubt auch eine Verringerung der erforderlichen Rechenkomplexität.
Alle Paare von so ausgewählten gewichteten Verstärkungsvektoren, die Stück für Stück von der ersten bzw. der zweiten Untergruppe ausgewählt werden, werden nach einem Paar gewichteter Verstärkungsvektoren durchsucht, welches die minimale Verzerrung gegenüber dem Eingangsprachsignal X ergibt, das heißt einem optimalen Paar aus erster und zweiter Verstärkung gp und gc wird auf diese Weise ermittelt und kombiniert. Dann werden Bezeichnungen, die das Paar von Tonhöhenanregungsvektor und Zufallsanregungsvektor, welche zuvor ermittelt wurden, und der kombinierte Verstärkungsvektor (gp, gc), das heißt eine Bezeichnung des Tonhöhenanregungsvektors in dem Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39, die Bezeichnung des Zufallsanregungsvektors in dem Zufallsanregungsquellencodebuch 43, die Bezeichnungen der Verstärkungsvektoren in den gewichteten Verstärkungscodebüchern CB1' und CB2' (oder den Verstärkungscodebüchern CB1 und CB2) und Bezeichnungen, welche durch Quantisierung der Filterkoeffizienten erzeugt werden, als Codierungsergebnisse des Eingangssprachvektors X ausgegeben.
Auf jeden Fall fängt die Multiplikation der gewichteten Koeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; durch die Multiplizierer 21 und 22 an, den Effekt mit sich zu bringen zu verhindern, daß ein Kanalfehler die decodierte Ausgabe schwerwiegend verändert (verzerrt), wenn das Verhältnis der entsprechenden Komponenten, beispielsweise w&sub1;&sub1; und w&sub2;&sub1; der Gewichtungskoeffizientenvektoren einen Wert von 2 : 1 übersteigt. Selbst wenn das Verhältnis auf 10 : 1 oder mehr gesetzt wird, kann jedoch die Veränderung durch den Kanalfehler nicht merklich verbessert oder unterdrückt werden. Im Gegenteil wird die decodierte Ausgabe eher schwerwiegend verzerrt, wenn keine Kanalfehler vorhanden sind, das heißt wenn der Kanal normal ist.
Bei der Ausführungsform von Fig. 5 wurde beschrieben, daß die Gewichtungskoeffizientenvektoren, die gewichteten Verstärkungsvektoren und der kombinierte Vektor alle zweidimensionale Vektoren sind, was im Hinblick auf die Lieferung von Verstärkungen für die Anregungsvektoren geschehen ist, die sowohl aus dem Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 als auch dem Zufallsanregungsquellencodebuch 43 ausgelesen wurden. In dem CELP-System gibt es jedoch Fälle, wo Mehrheiten von Tonhöhenanregungsquellencodebüchern und Zufallsanregungsquellencodebüchern (die nachfolgend einfach als Anregungsquellencodebücher bezeichnet werden) vorgesehen sind und aus den Anregungscodebüchern ausgelesene Anregungsvektoren jeweils mit Verstärkungen multipliziert und zum Anregungssignalvektor E kombiniert werden. Allgemein gilt gemäß der vorliegenden Erfindung, daß, wenn M Anregungsverstärkungscodebücher verwendet werden, M Verstärkungscodebücher (oder gewichtete Verstärkungscodebücher) vorbereitet werden, um Verstärkungen für M Anregungsvektoren vorzusehen, und der kombinierte Verstärkungsvektor, die gewichteten Koeffizientenvektoren und die gewichteten Verstärkungsvektoren sind dementsprechend alle M-dimensionale Vektoren.
Bei der Ausführungsform von Fig. 5 kann das Zufallsanregungsquellencodebuch 43 aus mehreren Codebüchern bestehen. Wie beispielsweise in Fig. 8 gezeigt, ist das Zufallsanregungsquellencodebuch 43 aus zwei Codebüchern 43a und 43b gebildet. In diesem Fall wird ein Zufallsanregungsvektor von jedem der Codebücher 43a und 43b ausgewählt, und die so ausgewählten Zufallsanregungsvektoren werden von Gewichtungskoeffizientenmultiplizierern 51a und 51b mit Gewichtungskoeffizientenvektoren wRa bzw. wRb multipliziert. Die Gewichtungskoeffizientenvektoren wRa und wRb werden so ausgewählt, daß sie den gleichen Zusammenhang aufweisen, wie er zwischen den Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; besteht und zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 2A beschrieben wurde. Die Ausgaben von den Multiplizierern 51a und 51b werden in einem Zufallsvektorkombinierteil 52 kombiniert, und die kombinierte Ausgabe wird als der von dem Zufallsanregungsquellencodebuch 43 in Fig. 5 ausgewählte Zufallsanregungsvektor an den Verstärkungslieferteil 46 geliefert. Wie zuvor unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben, werden Zufallsanregungsvektoren von den Zufallsanregungsquellencodebüchern 43a und 43b unter der Steuerung des Steuerteils 6 in solcher Weise ausgewählt, daß die Verzerrung des synthetisierten Sprachsignals gegenüber dem Eingangssprachsignal X minimal wird.
Wie im Fall des Codierens des Zufallsanregungsvektors ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf das Codieren des Tonhöhenanregungsvektors bei dem Aufbau von Fig. 5. Das heißt, daß, wie in Fig. 9 gezeigt, das Tonhöhenanregungsquellencodebuch aus zwei Codebüchern 39a und 39b gebildet ist. Ein Tonhöhenanregungsvektor wird von jedem der Codebücher 39a und 39b ausgewählt, und diese beiden Vektoren werden kann von Gewichtungskoeffizientenmultiplizierern 53a und 53b mit Gewichtungskoeffizientenvektoren wPa bzw. WPb multipliziert. Diese multiplizierten Ausgaben werden dann in einem Tonhöhenanregungsvektorkombinierteil 54 kombiniert, und die kombinierte Ausgabe wird als der von dem Tonhöhenanregungsquellenvektorcodebuch 43 in Fig. 5 ausgewählte Tonhöhenanregungsvektor an den Multiplizierer 41 geliefert. Die Gewichtungskoeffizientenvektoren WPa und WPb, die in den Multiplizierern 53a und 53b eingestellt werden, werden auf gleiche Weise wie die Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; in Fig. 2A festgelegt.
Die vorliegende Erfindung kann auf die Quantisierung im Filterkoeffizientenquantisierungsteil, der in Fig. 5 gezeigt ist, angewendet werden, indem der Filterkoeffizientenquantisierungsteil 36 in gleicher Weise ausgestaltet wird, wie in Fig. 2A gezeigt. Das heißt, repräsentative Spektrumhüllkurvenvektoren sind vorab in den Codebüchern CB1 und CB2 in Fig. 2A gespeichert, und ein repräsentativer Spektrumhüllkurvenvektor wird von jedem der Codebücher CB1 und CB2 ausgewählt und mit dem entsprechenden einen, der Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; multipliziert, wonach die multiplizierten Vektoren in dem Vektorkombinierteil 3 kombiniert werden. Die repräsentativen Spektrumhüllkurvenvektoren, die von den Codebüchern CB1 und CB2 ausgewählt werden, werden nach einer Kombination repräsentativer Spektrumhüllkurvenvektoren durchsucht, welche den minimalen Abstand zwischen ihrem kombinierten Vektor und dem Eingangsspektrumhüllkurvenvektor von dem Filterkoeffizientenermittlungsteil 35 (Fig. 5) liefern.
Das Vektorcodierverfahren der vorliegenden Erfindung ist auch auf das VSELP-System anwendbar. Fig. 10 zeigt die Hauptteile einer diesbezüglichen Ausführungsform. In diesem Fall wird das Zufallsanregungsquellencodebuch 43 in Fig. 5 von einer Anzahl Basisvektorcodebüchern 43&sub1; bis 43n gebildet, in denen je ein Zufallsanregungsvektor gespeichert ist. Die aus den Basisvektorcodebüchern 43&sub1; bis 43n ausgelesenen Zufallsanregungsvektoren werden in Polaritätssteuerteilen 56&sub1; bis 56n positiv oder negativ gepolt, und die polaritätsgesteuerten Zufallsanregungsvektoren werden von Gewichtungskoeffizientenmultiplizierern 57&sub1; bis 57n mit Gewichtungskoeffizientenvektoren wR1 bis wRn multipliziert. Die multiplizierten Ausgaben werden von einem Addierer 58 zusammenaddiert und die addierte Ausgabe wird dem Multiplizierer 46 in Fig. 5 als der Zufallsanregungsvektor geliefert. Die Polaritätssteuerteile 56&sub1; bis 56n werden von dem Steuerteil 6 in Fig. 5 einzeln so gesteuert, daß die Verzerrung des synthetisierten Sprachsignals gegenüber dem Eingangssprachsignal minimal wird. Anders ausgedrückt, jedes Paar von Basisvektorcodebüchern 43i (wobei i = 1, 2, ..., n) und der Polaritätssteuerteil 56i bilden ein Zufallsanregungsquellencodebuch, und einer von zwei positiven und negativen Zufallsanregungsvektoren wird von dem Steuerteil 6 ausgewählt. Die Gewichtungskoeffizientenvektoren wR1 bis wRn der Gewichtungskoeffizientenmultiplizierer 57&sub1; bis 57n sind so eingestellt, daß sie dieselbe Beziehung aufweisen, wie sie zwischen den Koeffizientenvektoren besteht, auf die zuvor im Hinblicke auf Fig. 2A Bezug genommen wurde.
Man wird aus der voranstehenden Beschreibung in Verbindung mit Fig. 10 verstehen, daß das Zufallsanregungsquellencodebuch 43 in Fig. 5 ebenfalls durch die Basisvektorcodebücher 43&sub1; bis 43n und die Polaritätssteuerteile 56&sub1; bis 56n in Fig. 10 ersetzt werden kann. Dasselbe gilt für die Codebücher 43a und 43b in Fig. 8. Das Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 in Fig. 9 kann auch durch etwas gebildet sein, was als adaptives Codebuch bezeichnet wird, welches adaptiv den Tonhöhenanregungsvektor aufgrund der Tonhöhenperiode erzeugt, die durch Analyse des Eingangssprachsignals und des Anregungssignalvektors E des vorhergehenden Rahmens gewonnen wird. Dieses adaptive Codebuch kann als das Tonhöhenanregungsquellencodebuch 39 verwendet werden, wenn die Konfiguration von Fig. 8 oder 10 als Ersatz für das Zufallsariregungsquellencodebuch 43 eingesetzt wird. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf eine beliebige Kombination der Vektorcodierung der Leistung eines Sprachsignals, der Vektorcodierung eines Spektrumhüllkurvenparameters, der Vektorcodierung eines Tonhöhenanregungsquellencodebuchs und der Vektorcodierung eines Zufallsanregungsquellencodebuchs.
Wie zuvor beschrieben, können die Multiplizierer 21 und 22 in Fig. 2A entfallen, wenn als die repräsentativen Vektoren gewichtete repräsentative Vektoren w&sub1;z1i und w&sub2;z2j vorab gespeichert werden, die durch Multiplizieren der repräsentativen Vektoren in den Codebüchern CB1 und CB2 mit den Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; und w&sub2; erhalten werden. In ähnlicher Weise können die Multiplizierer 24 und 25 in Fig. 2B weggelassen werden, wenn die gewichteten repräsentativen Vektoren w&sub1;z1i und w&sub2;z2j in den Codebüchern CB3 bzw. CB4 vorab gespeichert werden. Auch bei der Ausführungsform von Fig. 5 können die Multiplizierer 21 und 22 weggelassen werden, wenn gewichtete Verstärkungsvektoren vorab in den Verstärkungscodebüchern CB1 und CB2 gespeichert werden. In den Fig. 8 und 9 können die Multiplizierer 51a, 51b, 53a und 53b ebenfalls entfallen, wenn in den Codebüchern 43a, 43b und 39a, 39b gewichtete Vektoren vorab gespeichert werden. Während bei dem obigen aus zwei Codebüchern ausgelesene repräsentative Vektoren vektorkombiniert werden, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf ein System, bei dem repräsentative Vektoren, die aus drei oder mehr Codebüchern ausgelesen wurden, vektorkombiniert werden. Darüber hinaus wurde die Ausführungsform von Fig. 5 der vorliegenden Erfindung beschrieben in der Anwendung auf die Codierung des Eingangssprachsignals, wobei es sich erübrigen dürfte darauf hinzuweisen, daß die Erfindung anwendbar auf die Codierung gewöhnlicher akustischer Signale sowie die Codierung des Sprachsignals ist.
Als nächstes sollen Eigenschaften beschrieben werden, die sich bei der Anwendung herkömmlicher Techniken bzw. der vorliegenden Erfindung auf die Vektorcodierung der Verstärkungen gp und gc bei der CELP-Sprachcodierung, die in Fig. 5 gezeigt ist, ergeben.
(A) Eine erste herkömmliche Technik ersetzt die beiden Verstärkungscodebücher CB1 und CB2 in Fig. 5 mit einem Verstärkungscodebuch, welches einen zweidimensionalen Verstärkungsvektor durch eine 7-Bit Bezeichnung spezifiziert und 2&sup7; = 128 Bezeichnungen aufweist. Die eine Komponente des zweidimensionalen Vektors, der aus dem Verstärkungscodebuch ausgelesen wird, wird als die Verstärkung gp für den Tonhöhenanregungsvektor verwendet, während das andere Element als die Verstärkung gc für den Zufallsanregungsvektor dient.
(B) Eine zweite herkömmliche Technik verwendet die beiden Verstärkungscodebücher CB1 und CB2, die in Fig. 5 gezeigt sind, benutzt jedoch keine Gewichtungskoeffizientenvektoren. In dem Codebuch CB1 sind 2³ zweidimensionale Vektoren gespeichert, von denen jeder durch eine 3-Bit Bezeichnung spezifiziert ist, und das Codebuch CB2 enthält 2&sup4; zweidimensionale Vektoren, von denen jeder durch eine 4-Bit Bezeichnung spezifiziert ist. Die aus den beiden Codebüchern ausgewählten jeweiligen Vektoren werden zu einem zweidimensionalen kombinierten Vektor kombiniert. Das eine Element des kombinierten Vektors wird als die Verstärkung gp und das andere Element als die Verstärkung gc verwendet.
(C) Beim Beispiel der vorliegenden Erfindung, angewendet auf die Codierung von Verstärkungsvektoren in Fig. 5, werden die Verstärkungsvektoren, die aus den Verstärkungscodebüchern CB1 und CB2 in dem oben erwähnten Fall (B) ausgelesen werden, mit den Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; = (1,8; 0,2) und w&sub2; = (0,2; 1,8) multipliziert und dann zu einem kombinierten Vektor addiert. Die Verstärkungscodebücher CB1' und CB2', die gewichtete Verstärkungsvektoren enthalten, welche durch Multiplikation der aus den beiden Codebüchern CB1 und CB2 ausgelesenen Verstärkungsvektoren mit den Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; bzw. w&sub2; gewonnen werden, sind die gleichen wie die in den Fig. 6A und 6B.
In Fig. 11 sind durch die Kurven A11 und B11 Meßergebnisse des segmentweisen Signal/Rausch- Verhältnisses rekonstruierter Sprache über der Fehlerrate wiedergegeben, wenn ein Kanalfehler bei den Verstärkungsbezeichnungen in den codierten Ausgaben von Sprache auftritt, und zwar für die Konfigurationen der Fälle (A) und (B). Das segmentweise Signal/Rausch-Verhältnis wird durch Messen des Signal/Rausch-Verhältnisses für jeden Rahmen für etliche Minuten und Mittelung der Meßwerte gewonnen. Die Verwendung von zwei Codebüchern (Kurve B11) führt zu einem besseren segmentweisen Signal/Rausch-Verhältnis im Verhältnis zum Kanalfehler als dies für den Fall der Verwendung eines Codebuchs (Kurve A11) der Fall ist.
In Fig. 12 sind als Kurven A12 und B12 äquivalente Q-Werte gezeigt, die umgewandelt wurden von mittleren Meinungsbewertungen von 24 normalen Leuten über die rekonstruierte Sprache im Verhältnis zum Kanalfehler der Verstärkungsbezeichnungen im Fall von Fig. 11. Wie aus Fig. 12 hervorgeht, ist die Verwendung von zwei Codebüchern vom Standpunkt der Kanalfehlerrate her vorzuziehen, und selbst wenn die beiden in Fig. 11 gezeigten Fälle sich bezüglich ihrer Signal/Rausch-Verhältniseigenschaften nicht deutlich unterscheiden, unterscheiden sie sich psychoakustisch erheblich.
Fig. 13 zeigt durch die Kurve C13 Meßwerte des segmentweisen Signal/Rausch-Verhältnisses von rekonstruierter Sprache im Verhältnis zur Kanalfehlerrate für den Fall (C) wie im Fall von Fig. 11, und die Kurve B11 für den Fall (B) ist für Vergleichszwecke gezeigt. Offensichtlich ist das Signal/Rausch-Verhältnis der rekonstruierten Sprache gegenüber der Kanalfehlerrate im Fall der vorliegenden Erfindung besser als beim Stand der Technik. Angesichts der Tatsache, daß der Unterschied zwischen den Signal/Rausch-Verhältnissen, die in den Fig. 11 und 12 gezeigt sind, einen großen Einfluß auf den äquivalenten Q-Wert ausübt, ist zu erwarten, daß die vorliegende Erfindung, die zwei gewichtete Codebücher verwendet, den äquivalenten Q-Wert gegenüber dem Fall der Verwendung von zwei ungewichteten Codebüchern noch weiter verbessert.
Wie oben beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung im Fall des Codierens von Vektoren unter Verwendung einer Mehrzahl (M) von Codebüchern, die jeweils L-dimensionale Vektoren enthalten, L-dimensionale Gewichtungskoeffizientenvektoren w&sub1; ..., wM für die Codebücher ausgewählt, so daß die Summe von Gewichtungskoeffizientenmatrizen W&sub1;, ..., WM, die jeweils Komponenten der Gewichtungskoeffizientenvektoren als Diagonalelemente besitzen, eine konstante Vielfache der Einheitsmatrix wird. Als Folge davon weicht die Vektorverteilung jedes Codebuchs ab oder ist vorgegeben durch die L Gewichtungskoeffizientenvektoren in einer solchen Weise, daß die einzelnen Vektoren unterschiedliche Koordinatenachsen des L-dimensionalen Koordinatensystems annähern (das heißt Komponentenwerte anderer Dimensionen komprimieren). Wenn ein Signal durch ein Paar solcher gewichteter Vektoren für jedes Codebuch in einer Weise codiert wird, daß die Verzerrung minimiert wird, und die Bezeichnungen der M Codebücher entsprechend den Gewichtungskoeffizientenvektoren übertragen werden, und wenn dann ein Fehler beispielsweise bei einer der Bezeichnungen während der Übertragung über den Kanal auftritt, besteht die Möglichkeit, daß ein Fehler in der Koordinatenachsenrichtung einer Dimension groß ist; da jedoch Fehler in der Koordinatenachsenrichtung aller anderen Dimensionen komprimiert sind, wird der Fehler des Absolutwerfs des kombinierten Vektors nicht so groß. Somit wirkt sich die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Codierung von Sprachsignalen darin aus, daß Anomalitäten, die von Kanalfehlern herrühren, unterdrückt werden.
Ferner werden gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl gewichteter Vektoren für jedes Codebuch für Eingangssignalvektoren vorausgewählt, und die Verzerrung durch Codierung wird allein bezüglich dieser vorausgewählten gewichteten Vektoren berechnet, was den mit der Codierung verbundenen Rechenaufwand erheblich vermindert und die Codierung beschleunigt.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls anwendbar auf das, was als CELP- oder VSELP-Sprachcodierschema bezeichnet wird, in welchem Fall die Erfindung angewendet werden kann auf die Vektorcodierung von Spektrumhüllkurvenparametern, die Vektorcodierung von Leistung und die Vektorcodierung jedes Codebuchs einzeln oder gleichzeitig.
Es ist offensichtlich, daß viele Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne von dem Rahmen des neuen Konzepts der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Codieren eines Eingangsvektors unter Verwendung von M Codebüchern (CB1, CB2), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter repräsentativer Vektoren der gleichen Anzahl von Dimensionen aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist und das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Auswählen eines Satzes von M repräsentativen Vektoren, einen von jedem Codebuch;

(b) Multiplizieren jedes repräsentativen Vektors in dem in Schritt (a) ausgewählten Satz mit einem jeweiligen von M vorbestimmten Gewichtungskoeffizientenvektoren, die die gleiche Anzahl von Dimensionen wie die repräsentativen Vektoren aufweisen, um M gewichtete repräsentative Vektoren zu erzeugen;

(c) Addieren aller der M gewichteten repräsentativen Vektoren zur Erzeugung eines kombinierten repräsentativen Vektors;

(d) Berechnen des Abstands zwischen dem Eingangsvektor und dem kombinierten repräsentativen Vektor;

(e) Wiederholen der Schritte (a), (b), (c) und (d) zur Suche nach und Bestimmung desjenigen kombinierten repräsentativen Vektors, für den der in Schritt (d) berechnete Abstand ein Minimum annimmt; und

(f) Ausgeben, als den codierten Eingangsvektor, für jeden der M gewichteten repräsentativen Vektoren, die den im Schritt (e) bestimmten kombinierten repräsentativen Vektor bilden, der Bezeichnung des entsprechenden repräsentativen Vektors in dem jeweiligen der M Codebücher (CB1, CB2); dadurch gekennzeichnet, daß

jeder der M Gewichtungskoeffizientenvektoren unter seinen Komponenten eine maximale Komponente aufweist, deren Wert größer als der aller anderen Komponenten ist, wobei die Dimension eines jeweiligen Gewichtungskoeffizientenvektors, die von seiner maximalen Komponente repräsentiert wird, von den Dimensionen verschieden ist, die von den maximalen Komponenten der anderen M-1 Gewichtungskoeffizientenvektoren repräsentiert wird derart, daß die gewichteten repräsentativen Vektoren, die von einem jeweiligen Codebuch abgeleitet werden, eine Verteilung besitzen, die zu einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren sehr viel näher als zu irgendeiner der anderen Dimensionsachse dieser Vektoren konzentriert ist, wobei diese eine Dimensionsachse für jedes der M Codebücher (CB1, CB2) eine andere ist.

2. Verfahren zum Codieren eines Eingangsvektors unter Verwendung von M Codebüchern (CB1, CB2), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter repräsentativer Vektoren der gleichen Anzahl von Dimensionen aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist und das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Erhalten einer jeweiligen Gruppe repräsentativer Vektoren von jedem der M Codebücher (CB1, CB2) und Multiplizieren der repräsentativen Vektoren in jeder Gruppe mit einem jeweiligen von M Gewichtungskoeffizientenvektoren, die die gleiche Anzahl von Dimensionen wie die repräsentativen Vektoren aufweisen, zum Erhalt von M Gruppen gewichteter repräsentativer Vektoren,

wobei jeder der M Gewichtungskoeffizientenvektoren unter seinen Komponenten eine maximale Komponente besitzt, deren Wert größer als derjenige aller anderen Komponenten ist und die Dimension eines jeweiligen Gewichtungskoeffizientenvektors, die von seiner maximalen Komponente repräsentiert wird, von den Dimensionen verschieden ist, die von den maximalen Komponenten der anderen M-1 Gewichtungskoeffizientenvektoren repräsentiert werden derart, daß die gewichteten repräsentativen Vektoren, die von einem jeweiligen Codebuch abgeleitet werden, eine Verteilung aufweisen, die sehr viel näher zu einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren als zu irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei die eine Dimensionsachse für jede der M Gruppen eine andere ist;

(b) Bestimmen von M geraden Linien (27, 28) zum jeweiligen Annähern der M Gruppen gewichteter repräsentativer Vektoren; Projizieren des Eingangsvektors auf die M geraden Linien in einem M-dimensionalen Koordinatensystem; und Vorauswählen, von jeder Gruppe gewichteter repräsentativer Vektoren, einer jeweiligen Untergruppe von Vektoren benachbart oder nahe dem Projektionspunkt des Eingangsvektors auf die entsprecherde der M geraden Linien (27, 28);

(c) Auswählen von M gewichteten repräsentativen Vektoren, einen von jeder der Untergruppen, und Addieren derselben zum Erhalt eines kombinierten repräsentativen Vektors;

(d) Berechnen des Abstands zwischen dem kombinierten repräsentativen Vektor und dem Eingangsvektor;

(e) Wiederholen der Schritte (c) und (d) für jede Kombination gewichteter repräsentativer Vektoren der M Untergruppen zum Suchen und Bestimmen desjenigen kombinierten repräsentativen Vektors, für den der in Schritt (d) berechnete Abstand ein Minimum annimmt; und

(f) Ausgeben, als den codierten Eingangsvektor, für jeden der M gewichteten repräsentativen Vektoren, die den in Schritt (e) bestimmten kombinierten repräsentativen Vektor bilden, der Bezeichnung des entsprechenden repräsentativen Vektors in dem jeweiligen der M Codebücher (CB1, CB2).

3. Verfahren zum Codieren eines Eingangsvektors unter Verwendung von M Codebüchern (CB1', CB2'), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter gewichteter repräsentativer Vektoren der gleichen Anzahl von Dimensionen aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist und das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Auswählen eines Satzes von M gewichteten repräsentativen Vektoren, einen von jedem Codebuch;

(b) Addieren aller der M gewichteten repräsentativen Vektoren zum Erzeugen eines kombinierten repräsentativen Vektors;

(c) Berechnen des Abstands zwischen dem Eingangsvektor und dem kombinierten repräsentativen Vektor;

(d) Wiederholen der Schritte (a), (b) und (c) zum Suchen nach und Bestimmen desjenigen kombinierten repräsentativen Vektors, für den der im Schritt (c) berechnete Abstand ein Minimum annimmt; und

(e) Ausgeben, als den codierten Eingangsvektor, für jeden der M gewichteten repräsentativen Vektoren, die den im Schritt (d) bestimmten kombinierten repräsentativen Vektor bilden, der Bezeichnung des gewichteten repräsentativen Vektors in dem jeweiligen der M Codebücher (CB1', CB2');

wobei die gewichteten repräsentativen Vektoren in jedem der M Codebücher (CB1', CB2') Vektoren mit einer Verteilung sind, die sehr viel näher zu einer der Dimensionsachsen dieser repräsentativen Vektoren als zu irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei diese eine Dimensionsachse für jedes der M Codebücher (CB1', CB2') eine andere ist.

4. Verfahren zum Codieren eines Eingangsvektors unter Verwendung von M Codebüchern (CB1', CB2'), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter gewichteter repräsentativer Vektoren der gleichen Anzahl von Dimensionen aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist und das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Projizieren des Eingangsvektors auf M gerade Linien (27, 28) in einem M-dimensionalen Koordinatensystem; und Vorauswählen, von jedem der M Codebücher, einer jeweiligen Gruppe von Vektoren benachbart oder nahe dem Projektionspunkt des Eingangsvektors auf eine entsprechende der M geraden Linien (27, 28), wobei die M geraden Linien (27, 28) jeweils eine Verteilung gewichteter repräsentativer Vektoren in einem jeweiligen der M Codebücher annähern;

(b) Auswählen von M gewichteten repräsentativen Vektoren, einen von jeder der Gruppen, und Addieren derselben zum Erhalt eines kombinierten repräsentativen Vektors;

(c) Berechnen des Abstands zwischen dem kombinierten repräsentativen Vektor und dem Eingangsvektor;

(d) Wiederholen der Schritte (b) und (c) für jede Kombination gewichteter repräsentativer Vektoren der M Gruppen zum Suchen nach und Bestimmen desjenigen kombinierten repräsentativen Vektors, für den der im Schritt (c) berechnete Abstand ein Minimum annimmt; und

wobei die gewichteten repräsentativen Vektoren in jedem der M Codebücher (CB1', CB2') Vektoren mit einer Verteilung sind, die sehr viel näher zu einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren als zu irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei diese eine Dimensionsachse für jedes der M Codebücher (CB1', CB2') eine andere ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die M Gewichtungskoeffizientenvektoren so ausgewählt werden, daß die Summe von M Diagonalmatrizen, die jeweils die Komponenten eines jeweiligen der Gewichtungskoeffizientenvektoren als ihre Diagonalelemente besitzen, eine konstante Vielfache der Einheitsmatrix ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Vorauswahl in Schritt (b) das Auswählen einer vorbestimmten Anzahl der gewichteten repräsentativen Vektoren umfaßt, die dem Projektionspunkt des Eingangsvektors auf der besagten entsprechenden einen der M geraden Linien (27, 28) am nächsten sind.

7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Vorauswahl in Schritt (a) das Auswählen einer vorbestimmten Anzahl der gewichteten repräsentativen Vektoren umfaßt, die dem Projektionspunkt des Eingangsvektors auf der besagten entsprechenden einen der M geraden Linien (27, 28) am nächsten sind

8. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Vorauswahl in Schritt (b) das Auswählen jener gewichteten repräsentativen Vektoren umfaßt, die innerhalb des Bereichs eines vorbestimmten Abstands vom Projektionspunkt des Eingangsvektors auf die besagte entsprechende eine der M geraden Linien (27, 28) liegen.

9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Vorauswahl in Schritt (a) das Auswählen jener gewichteten repräsentativen Vektoren umfaßt, die innerhalb des Bereichs eines vorbestimmten Abstands vom Projektionspunkt des Eingangsvektors auf die besagte entsprechende eine der M geraden Linien (27, 28) liegen.

10. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem:

wenn die Richtung der besagten einen Dimensionsachse, die einem jeweiligen Codebuch (CB1, CB2; CB1', CB') zugeordnet ist, als eine Vorzugsrichtung bezeichnet wird und die Komponente eines gewichteten repräsentativen Vektors, die der Vorzugsrichtung entspricht, als eine Vorzugskomponente bezeichnet wird, die Vorauswahl für jedes der Codebücher (CB1, CB2; CB1', CB2') umfaßt:

Bestimmen zu welchem von F + 1 Wertebereichen die Koordinate Px, in der Vorzugsrichtung, des Projektionspunkts des Eingangsvektors auf die zugeordnete eine der M geraden Linien (27, 28) gehört und Auswählen, als die Untergruppe, von gewichteten repräsentativen Vektoren, deren Vorzugskomponente in denselben Bereich fällt,

wobei die F + 1 Bereiche durch F vorbestimmte Schwellenwerte definiert sind, die den gesamten Wertebereich, in aufsteigender Folge angeordnet, der Vorzugskomponenten der gewichteten repräsentativen Vektoren, die von dem jeweiligen Codebuch (CB1, CB2; CB1', CB2') abgeleitet sind, in die F + 1 Bereiche unterteilen, wobei F eine ganze Zahl gleich oder größer als 1 ist.

11. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem:

Bestimmen zu welchem von F + 1 Wertebereichen die Koordinate Px, in der Vorzugsrichtung, des Projektionspunkts des Eingangsvektors auf die zugeordnete eine der M geraden Linien (27, 28) gehört und Auswählen, als die Gruppe, von gewichteten repräsentativen Vektoren, deren Vorzugskomponente in denselben Bereich fällt,

12. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder Anspruch 5 in Abhängigkeit von Anspruch 1 zum Codieren eines akustischen Eingangsvektors, der ein akustisches Eingangssignal repräsentiert, unter Verwendung von M Anregungsquellencodebüchern (39, 43), die jeweils eine Mehrzahl bezeichneter Anregungsvektoren aufweisen, sowie von M Verstärkungscodebüchern (CB1, CB2), die jeweils eine Mehrzahl bezeichneter M-dimensionaler Verstärkungsvektoren aufweisen, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, umfassend:

(i) Berechnen von Spektrumhüllkurvenparametern des akustischen Eingangsvektors, Quantisieren der Spektrumhüllkurvenparameter und Einstellen der quantisierten Parameter als Filterkoeffizienten in einem Synthesefilter (37);

(ii) Auswählen von M Anregungsvektoren, einen von jedem Anregungsquellencodebuch (39, 43) derart, daß die Verzerrung eines synthetisierten akustischen Signals von dem Synthesefilter (37) relativ zum akustischen Eingangssignal minimal wird; und

(iii) Ausführen der Schritte (a) bis (f) von Anspruch 1 mit den Verstärkungsvektoren als den repräsentativen Vektoren;

wobei Schritt (d) umfaßt

(d&sub1;) Multiplizieren der M Anregungsvektoren, die im Schritt (ii) ausgewählt wurden, mit einer jeweiligen der ersten bis M-ten Komponente des kombinierten repräsentativen Vektors als erster bis M-ter Verstärkung;

(d&sub2;) Addieren der M verstärkungsmultiplizierten Anregungsvektoren zum Erhalt eines kombinierten Anregungsvektors, und Anregen des Synthesefilters (37) durch diesen kombinierten Anregungsvektor zur Erzeugung eines synthetisierten akustischen Signals; und

(d&sub3;) Berechnen, als den Abstand, der Verzerrung des synthetisierten akustischen Signals relativ zu dem akustischen Eingangssignal; und

wobei Schritt (f) umfaßt, als Teil des codierten akustischen Eingangsvektors die besagten Bezeichnungen als Verstärkungsvektorbezeichnungen sowie die Bezeichnungen auszugeben, die die in Schritt (ii) ausgewählten Anregungsvektoren identifizieren.

13. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 5, 6, 8 und 10 in Abhängigkeit von Anspruch 2 zum Codieren eines akustischen Eingangsvektors, der ein akustisches Eingangssignal repräsentiert, unter Verwendung von M Anregungsquellencodebüchern (39, 43), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter Anregungsvektoren aufweist, sowie von M Verstärkungscodebüchern (CB1, CB2), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter M-dimensionaler Verstärkungsvektoren aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, umfassend:

(ii) Auswählen von M Anregungsvektoren, einen von jedem Anregungsquellencodebuch (39, 43) derart, daß die Verzerrung eines synthetisierten akustischen Signals von dem Synthesefilter (37) relativ zu dem akustischen Eingangssignal minimal wird;

(iii) Berechnen von M jeweiligen optimalen Verstärkungsfaktoren für die M Anregungsvektoren, die im Schritt (ii) bestimmt wurden derart, daß die Verzerrung des synthetisierten akustischen Signals relativ zu dem akustischen Signal minimal wird; und

(iv) Durchführen der Schritte (a) bis (f) von Anspruch 2 mit den Verstärkungsvektoren als den repräsentativen Vektoren und einem Eingangsvektor, der als seine Komponenten die M in Schritt (iii) berechneten Verstärkungsfaktoren aufweist, wobei Schritt (d) umfaßt

(d&sub1;) Multiplizieren der M Anregungsvektoren, die im Schritt (ii) ausgewählt wurden, mit einer jeweiligen der ersten bis M-ten Komponente des kombinierten repräsentativen Vektors als erste bis M-te Verstärkung;

(d&sub2;) Addieren der M verstärkungsmultiplizierten Anregungsvektoren zur Erzeugung eines kombinierten Anregungsvektors, und Anregen des Synthesefilters (37) mit diesem kombinierten Anregungsvektor zur Erzeugung eines synthetisierten akustischen Signals; und

wobei Schritt (f) umfaßt, als Teil des codierten akustischen Eingangsvektors, die besagten Bezeichnungen als Verstärkungsvektorbezeichnungen sowie die Bezeichnungen auszugeben, welche die in Schritt (ii) ausgewählten Anregungsvektoren identifizieren.

14. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 zum Codieren eines akustischen Eingangsvektors, der ein akustisches Eingangssignal repräsentiert, unter Verwendung von M Anregungsquellencodebüchern (39, 43), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter Anregungsvektoren aufweist, sowie von M Verstärkungscodebüchern (CB1', CB2'), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter M-dimensionaler gewichteter Verstärkungsvektoren aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, umfassend die Schritte

(ii) Auswählen von M Anregungsvektoren, einen von jedem Anregungsquellencodebuch (39, 43) derart, daß die Verzerrung eines synthetisierten akustischen Signals von dem Synthesefilter (37) relativ zu dem akustischen Eingangssignal minimal wird; und

(iii) Durchführen der Schritte (a) bis (e) von Anspruch 3 mit den gewichteten Verstärkungsvektoren als den gewichteten repräsentativen Vektoren;

wobei Schritt (c) umfaßt

(c1) Multiplizieren der M Anregungsvektoren, die im Schritt (ii) ausgewählt wurden, mit einer jeweiligen der ersten bis M-ten Komponente des kombinierten repräsentativen Vektors als erster bis M-ter Verstärkung;

(c2) Addieren der M verstärkungsmultiplizierten Anregungsvektoren zum Erhalt eines kombinierten Anregungsvektors und Anregen des Synthesefilters (37) mit diesem kombinierten Anregungsvektor zur Erzeugung eines synthetisierten akustischen Signals; und

(c3) Berechnen, als den Abstand, der Verzerrung des synthetisierten akustischen Signals relativ zu dem akustischen Eingangssignal; und

wobei Schritt (e) umfaßt, als Teil des codierten akustischen Eingangsvektors die besagten Bezeichnungen als gewichtete Verstärkungsvektorbezeichnungen sowie die Bezeichnungen auszugeben, welche die in Schritt (ii) ausgewählten Anregungsvektoren identifizieren.

15. Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 4 oder einem der Ansprüche 7, 9 und 11 in Abhängigkeit von Anspruch 4 zum Codieren eines akustischen Eingangsvektors, der ein akustisches Eingangssignal repräsentiert, unter Verwendung von M Anregungsquellencodebüchern (39, 43), von denen jedes eine Mehrzahl von bezeichneten Anregungsvektoren aufweist, sowie von M Verstärkungscodebüchern (CB1', CB2'), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter M-dimensionaler gewichteter Verstärkungsvektoren aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist, und das Verfahren die Schritte umfaßt:

(iii) Berechnen von M jeweiligen optimalen Verstärkungsfaktoren für die M Anregungsvektoren, die im Schritt (ii) ermittelt wurden, um die Verzerrung des synthetisierten akustischen Signals relativ zu dem akustischen Signal minimal zu machen; und

(iv) Durchführen der Schritte (a) bis (e) von Anspruch 4 mit den gewichteten Verstärkungsvektoren als den gewichteten repräsentativen Vektoren und einem Eingangsvektor, der als seine Komponenten die M Verstärkungsfaktoren aufweist, die im Schritt (iii) berechnet wurden,

wobei Schritt (c) umfaßt

wobei Schritt (e) umfaßt, als Teil des codierten akustischen Eingangsvektors die besagten Bezeichnungen als gewichtete Verstärkungsvektorbezeichnungen sowie die Bezeichnungen auszugeben, welche die Anregungsvektoren identifizieren, die im Schritt (ii) ausgewählt wurden.

16. Codierer zum Codieren eines Eingangsvektors, umfassend:

M Codebücher (CB1, CB2), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter repräsentativer Vektoren der gleichen Anzahl von Dimensionen aufweist;

Wählmittel (7, 8) zur Auswahl eines Satzes von M repräsentativen Vektoren, einen von jedem Codebuch;

Multipliziermittel (21, 22) zum Multiplizieren jedes repräsentativen Vektors in dem von den Wählmitteln (7, 8) ausgewählten Satz mit einem jeweiligen von M vorbestimmten Gewichtungskoeffizientenvektoren, die die gleiche Anzahl von Dimensionen wie die repräsentativen Vektoren aufweisen, zur Erzeugung von M gewichteten repräsentativen Vektoren;

einen Vektorkombinierteil (3) zum Addieren der M gewichteten repräsentativen Vektoren zur Erzeugung eines kombinierten repräsentativen Vektors;

einen Abstandsberechnungsteil (5) zum Berechnen des Abstands zwischen dem kombinierten repräsentativen Vektor und dem Eingangsvektor; und

einen Steuerteil (6) zum Betreiben der Wählmittel (7, 8), der Multipliziermittel (21, 22), des Vektorkombinierteils (3) und des Abstandsberechnungsteils (5) zur Suche nach und Bestimmung eines kombinierten repräsentativen Vektors, für den der von dem Abstandsberechnungsteil (5) berechnete Abstand ein Minimum annimmt, und zur Ausgabe, als den codierten Eingangsvektor, für jeden der M gewichteten repräsentativen Vektoren, die den kombinierten repräsentativen Vektor bilden, für den der Abstand ein Minimum annimmt, der Bezeichnung des entsprechenden repräsentativen Vektors in dem jeweiligen der M Codebücher (CB1, CB2);

dadurch gekennzeichnet, daß jeder der M Gewichtungskoeffizientenvektoren unter seinen Komponenten eine maximale Komponente aufweist, deren Wert größer als der aller anderen Komponenten ist, und die Dimension eines jeweiligen Gewichtungskoeffizientenvektors, die von dessen maximaler Komponente repräsentiert wird, von den Dimensionen verschieden ist, welche von den maximalen Komponenten der anderen M-1 Gewichtungskoeffizientenvektoren repräsentiert werden derart, daß die gewichteten repräsentativen Vektoren, die von einem jeweiligen Codebuch abgeleitet werden, eine Verteilung besitzen, die sehr viel näher zu einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren als zu irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei die besagte eine Dimensionsachse für jedes der M Codebücher (CB1, CB2) eine andere ist.

17. Codierer nach Anspruch 16, bei dem die M Gewichtungskoeffizientenvektoren so ausgewählt sind, daß die Summe von M Diagonalmatrizen, von denen jede die Komponenten eines jeweiligen der Gewichtungskoeffizientenvektoren als seine Diagonalelemente besitzt, eine konstante Vielfache der Einheitsmatrix ist.

18. Codierer zum Codieren eines Eingangsvektors, umfassend:

M Codebücher (CB1', CB2') von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter repräsentativer Vektoren der gleichen Anzahl von Dimensionen aufweist;

einen Vektorkombinierteil (3) zum Addieren der M Vektoren in dem von den Wählmitteln ausgewählten Satz zur Erzeugung eines kombinierten repräsentativen Vektors;

einen Steuerteil (6) zum Betrieb der Wählmittel, des Vektorkombinierteils (3) und des Abstandsberechnungsteils (5) zur Suche nach und Bestimmung eines kombinierten repräsentativen Vektors, für den der von dem Abstandsberechnungsteil (5) berechnete Abstand ein Minimum annimmt, und zur Ausgabe, als den codierten Eingangsvektor, für jeden der M repräsentativen Vektoren, die den kombinierten repräsentativen Vektor bilden, für den der Abstand ein Minimum annimmt, der Bezeichnung des repräsentativen Vektors in dem jeweiligen der M Codebücher (CB1, CB2);

dadurch gekennzeichnet, daß die repräsentativen Vektoren in jedem der M Codebücher (CB1', CB2') gewichtete repräsentative Vektoren sind, die eine Verteilung aufweisen, welche sehr viel näher zu einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren als zu irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei die besagte eine Dimensionsachse für jedes der M Codebücher (CB1', CB2') eine andere ist.

19. Codierer nach Anspruch 16, 17 oder 18, bei dem der Steuerteil (6) enthält:

Mittel zur Vorauswahl, aus jedem der M Codebücher, einer Gruppe gewichteter repräsentativer Vektoren benachbart oder nahe dem Projektionspunkt des Eingangsvektors auf eine entsprechende von M geraden Linien (27, 28), wobei die M geraden Linien (27, 28) Linien sind, von denen jede einer jeweiligen Verteilung gewichteter repräsentativer Vektoren in einem der M Codebücher am nächsten ist;

wobei der Abstandsberechnungsteil (5) gesteuert wird, den Abstand für alle Kombinationen von M gewichteten repräsentativen Vektoren zu berechnen, welche von den Gruppen ausgewählt werden, um die Kombination gewichteter repräsentativer Vektoren zu erhalten, welche den Abstand minimal macht.

20. Codierer zum Codieren eines akustischen Eingangsvektors, der ein akustisches Eingangssignal repräsentiert, umfassend:

M Anregungsquellencodebücher (39, 43), von denen jedes eine Mehrzahl von Anregungsvektoren aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist;

erste bis M-te Verstärkungslieferteile (41, 46) zum Multiplizieren von M Anregungsvektoren, einen von jedem Anregungsquellencodebuch (39, 43), mit einer jeweiligen von ersten bis M-ten Verstärkungen;

einen Addierteil (47) zum Addieren der M verstärkungsmultiplizierten Anregungsvektoren von den ersten bis M-ten Verstärkungslieferteilen (41, 46) zur Erzeugung eines kombinierten Anregungsvektors;

ein Synthesefilter (37), das ausgelegt ist, von dem kombinierten Anregungsvektor angeregt zu werden, um ein synthetisiertes akustisches Signal zu erzeugen;

Filterkoeffizientenerzeugungsmittel (35, 36) zum Analysieren des akustischen Eingangsvektors zum Erhalt von Parametern, die dessen Spektrumhüllkurve repräsentieren, zum Quantisieren der Parameter und zum Einstellen der quantisierten Parameter als Filterkoeffizienten in dem Synthesefilter (37);

Verzerrungsberechnungsmittel (5) zum Berechnen des Unterschieds zwischen dem akustischen Eingangssignal und dem synthetisierten akustischen Signal und zum Berechnen, aus dem Unterschied, der Verzerrung des synthetisierten akustischen Signals relativ zu dem akustischen Eingangssignal;

M Verstärkungscodebücher (CB1, CB2), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter M- dimensionaler Verstärkungsvektoren aufweist;

Multipliziermittel (21, 22) zum Multiplizieren jeweiliger von den M Verstärkungscodebüchern (CB1, CB2) ausgewählter Verstärkungsvektoren mit M vorbestimmten M-dimensionalen Gewichtungskoeffizientenvektoren zur Erzeugung von gewichteten Verstärkungsvektoren,

wobei jeder der M gewichteten Koeffizientenvektoren unter seinen Komponenten eine maximale Komponente aufweist, deren Wert größer als der aller anderen Komponenten ist, und die Dimension eines jeweiligen Gewichtungskoeffizientenvektors, die von dessen maximaler Komponente repräsentiert wird, verschieden ist von den Dimensionen, die von den maximalen Komponenten der anderen M-1 Gewichtungskoeffizientenvektoren repräsentiert werden derart, daß der gewichtete Verstärkungsvektor, der von einem jeweiligen Verstärkungscodebuch abgeleitet ist, eine Verteilung aufweist, die sehr viel näher bei einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren als bei irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei die besagte eine Dimensionsachse für jedes der M Verstärkungscodebücher (CB1, CB2) eine andere ist;

einen Vektorkombinierteil (3) zum Addieren der M gewichteten Verstärkungsvektoren zur Erzeugung eines M-dimensionalen kombinierten Verstärkungsvektors und zum Einstellen der ersten bis M-ten Komponenten des kombinierten Verstärkungsvektors als jeweiliger erster bis M-ter Verstärkung in den ersten bis M-ten Verstärkungslieferteilen (41, 46); und

Steuermittel (6) zum Steuern der Auswahl der M Anregungsvektoren von den M Anregungsquellencodebüchern (39, 43), zum Ermitteln eines kombinierten Anregungsvektors, welcher die Verzerrung des synthetisierten akustischen Signals relativ zu dem akustischen Eingangssignal minimiert, zum Berechnen der Verzerrung durch Berechnungsmittel für jede Kombination von Verstärkungsvektoren, jeweils ausgewählt von den M Verstärkungscodebüchern (CB1, CB2), zum Ermitteln eines kombinierten Verstärkungsvektors, welcher die Verzerrung minimiert, und zur Ausgabe, als Teil des codierten akustischen Eingangsvektors, für jeden der M gewichteten Verstärkungsvektoren, welche den ermittelten kombinierten Verstärkungsvektor bilden, der Bezeichnung des entsprechenden Verstärkungsvektors in dem jeweiligen der M Verstärkungscodebücher (CB1, CB2), und für jeden der M verstärkungsmultiplizierten Anregungsvektoren, die den ermittelten kombinierten Anregungsvektor bilden, der Bezeichnung des entsprechenden Anregungsvektors in dem entsprechenden der M Anregungsquellencodebücher (39, 43).

21. Codierer nach Anspruch 20, bei dem die M Gewichtungskoeffizientenvektoren so ausgewählt sind, daß die Summe von M Diagonalmatrizen, die jeweils die Komponenten eines jeweiligen der Gewichtungskoeffizientenvektoren als ihre Diagonalelemente aufweisen, eine konstante Vielfache der Einheitsmatrix ist.

22. Codierer zum Codieren eines akustischen Eingangsvektors, der ein akustisches Eingangssignal repräsentiert, umfassend:

M Anregungsquellencodebücher (39, 43), die jeweils eine Mehrzahl von Anregungsvektoren aufweisen, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als zwei ist;

ein Synthesefilter (37), das ausgelegt ist, von dem kombinierten Anregungsvektor erregt zu werden, um ein synthetisiertes akustisches Signal zu erzeugen;

Verstärkungsberechnungsmittel (5) zum Berechnen des Unterschieds zwischen dem akustischen Eingangssignal und dem synthetisierten akustischen Signal und zum Berechnen, aus dem Unterschied, der Verzerrung des synthetisierten akustischen Signals relativ zu dem akustischen Eingangssignal;

M gewichtete Verstärkungscodebücher (CB1', CB2'), die jeweils eine Mehrzahl bezeichneter M-dimensionaler gewichteter Verstärkungsvektoren aufweisen, welche eine Verteilung besitzen, die sehr viel näher zu einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren als zu irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei die besagte eine Dimensionsachse für jedes der M gewichteten Verstärkungscodebücher (CB1', CB2') eine andere ist;

einen Vektorkombinierteil (3) zum Addieren von M gewichteten Verstärkungsvektoren, jeweils ausgewählt von den M gewichteten Verstärkungscodebüchern (CB1', CB2'), zur Erzeugung eines kombinierten Verstärkungsvektors und zur Einstellung der ersten bis M-ten Komponenten des kombinierten Verstärkungsvektors als erster bis M-ter Verstärkung in einem jeweiligen der ersten bis M-ten Verstärkungslieferteile (41, 46); und

Steuermittel (6) zum Steuern der Auswahl der M Anregungsvektoren von den M Anregungsquellencodebüchern (39, 43) zum Ermitteln eines kombinierten Anregungsvektors, welcher die Verzerrung des synthetisierten akustischen Signals relativ zu dem akustischen Eingangssignal minimiert, zum Berechnen der Verzerrung durch Berechnungsmittel für jede Kombination gewichteter Verstärkungsvektoren, jeweils ausgewählt aus den M gewichteten Verstärkungscodebüchern (CB1', CB2'), zum Ermitteln eines kombinierten Verstärkungsvektors, welcher die Verzerrung minimiert, und zur Ausgabe, als Teil des codierten akustischen Eingangsvektors, für jeden der M gewichteten Verstärkungsvektoren, die den ermittelten kombinierten Verstärkungsvektor bilden, der Bezeichnung dieses gewichteten Verstärkungsvektors in dem jeweiligen der M gewichteten Verstärkungscodebücher (CB1', CB2'), und für jeden der M verstärkungsmultiplizierten Anregungsvektoren, welche den ermittelten kombinierten Anregungsvektor bilden, der Bezeichnung des entsprechenden Anregungsvektors in dem jeweiligen der M Anregungsquellencodebücher (39, 43).

23. Codierer nach Anspruch 20, 21, oder 22, bei dem die Steuermittel (6) enthalten:

Mittel zum Erhalt von M Gruppen der gewichteten Verstärkungsvektoren, wobei die Vektoren in jeder Gruppe von einem jeweiligen der M Codebücher (CB1, CB2; CB1', CB2') abgeleitet sind;

Mittel zum Steuern, wenn die M Anregungsvektoren bestimmt werden, der ersten bis M-ten Verstärkungen zur Ermittlung ihrer optimalen Werte, die die Verzerrung minimieren;

Mittel zur Vorauswahl aus jedem der M Codebücher einer Gruppe gewichteter Verstärkungsvektoren benachbart oder nahe den Projektionspunkten eines sich aus den optimalen ersten bis M-ten Verstärkungen zusammensetzenden Vektors auf eine jeweilige von M geraden Linien (27, 28), wobei die M geraden Linien (27, 28) Linien sind, von denen jede einer jeweiligen Verteilung gewichteter repräsentativer Vektoren in einem der M Codebücher am nächsten ist; und

Mittel zum Steuern der Verzerrungsberechnungsmittel (5) zur Berechnung der Verzerrung für jede Kombination von M gewichteten Verstärkungsvektoren, jeweils ausgewählt von den M Gruppen, und zur Ermittlung einer Kombination gewichteter Verstärkungsvektoren, die die Verzerrung minimiert.

24. Codierer nach Anspruch 19 oder 20, bei dem:

wenn die Richtung der besagten einen Dimensionsachse, die einem jeweiligen Codebuch (CB1, CB2) zugeordnet ist, als Vorzugsrichtung bezeichnet wird, und die Komponente eines gewichteten repräsentativen Vektors, die der Vorzugsrichtung entspricht, als Vorzugskomponente bezeichnet wird, die Mittel zur Vorauswahl für jedes der Codebücher (CB1, CB2; CB1', CB2') umfassen:

Mittel zur Ermittlung zu welcher von F + 1 Wertebereichen die Koordinate Px, in der Vorzugsrichtung, des Projektionspunkts des Eingangsvektors auf die zugehörige der M geraden Linien (27, 28) gehört, und zur Auswahl, als die besagte Gruppe, von gewichteten repräsentativen Vektoren, deren Vorzugskomponente in denselben Bereich fällt,

wobei die F + 1 Bereiche definiert sind durch F vorbestimmte Schwellenwerte, welche den gesamten Wertebereich, in aufsteigender Folge angeordnet, der Vorzugskomponenten der gewichteten repräsentativen Vektoren, die von dem jeweiligen Codebuch (CB1, CB2; CB1', CB2') abgeleitet sind, unterteilen.

25. Decoder zum Decodieren eines eingegebenen Codes, umfassend:

M Codebücher (CB3, CB4), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter repräsentativer Vektoren aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist;

Multipliziermittel (24, 25) zur Auswahl repräsentativer Vektoren entsprechend jeweiligen Bezeichnungen in dem Eingangscode, von den entsprechenden der Codebücher (CB3, CB4) und zum Multiplizieren der ausgewählten repräsentativen Vektoren mit M Gewichtungskoeffizientenvektoren, die für die M Codebücher (CB3, CB4) vorbestimmt sind, um M gewichtete repräsentative Vektoren zu erzeugen; und

einen Vektorkombinierteil (17) zum Kombinieren der M gewichteten repräsentativen Vektoren zu einem rekonstruierten Vektor;

dadurch gekennzeichnet, daß jeder der M gewichteten Koeffizientenvektoren unter seinen Komponenten eine maximale Komponente aufweist, deren Wert größer als der aller anderen Komponenten ist, wobei die Dimension eines jeweiligen gewichteten Koeffizientenvektors, die von dessen maximaler Komponente repräsentiert wird, verschieden von den Dimensionen ist, die von den maximalen Komponenten der anderen M-1 gewichteten Koeffizientenvektoren repräsentiert werden derart, daß die gewichteten repräsentativen Vektoren, die von einem jeweiligen Codebuch abgeleitet werden, eine Verteilung besitzen, die sehr viel näher bei einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren als bei irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei die besagte eine Dimensionsachse für jedes der M Codebücher (CB1, CB2) eine andere ist.

26. Decoder nach Anspruch 25, bei dem die M Gewichtungskoeffizientenvektoren so ausgewählt sind, daß die Summe von M Diagonalmatrizen, von denen jede die Komponenten eines jeweiligen der Gewichtungskoeffizientenvektoren als ihre Diagonalelemente besitzt, eine konstante Vielfache der Einheitsmatrix ist.

27. Decoder zum Decodieren eines Eingangscodes, umfassend:

M Codebücher (CB3, CB4), von denen jedes eine Mehrzahl bezeichneter repräsentativer Vektoren aufweist, wobei M eine ganze Zahl gleich oder größer als 2 ist; und

einen Vektorkombinierteil (17) zur Auswahl, aus den M Codebüchern, von repräsentativen Vektoren entsprechend M Bezeichnungen in dem Eingangscode und zum Kombinieren der ausgewählten repräsentativen Vektoren zu einem rekonstruierten Vektor;

dadurch gekennzeichnet, daß jedes der M Codebücher bezeichnete gewichtete repräsentative Vektoren beinhaltet, bei denen es sich um Vektoren mit einer Verteilung handelt, die sehr viel näher zu einer der Dimensionsachsen dieser Vektoren als zu irgendeiner der anderen Dimensionsachsen dieser Vektoren konzentriert ist, wobei die besagte eine Dimensionsachse für jedes der M Codebücher eine andere ist.