ペアワイズ配列アラインメントを確率的にモデル化するためのPair Hidden Markov Modelでは状態から文字のペアを出力する．アラインメントで文字が整列する列に対応する出力は通常の文字のペアであり，ギャップを含む列では通常の文字とギャップのペアを出力する．通常の隠れマルコフモデルの出力は１文字だが，確率分布を与えることができれば，出力は任意のオブジェクトで構わない．