碼激勵線性預測

碼激勵線性預測（英語：Code-excited linear prediction，簡稱CELP）是一種語音編碼算法，最早由M. R. Schroeder（英語：Manfred R. Schroeder）和B. S. Atal（英語：Bishnu S. Atal）在1985年提出。在當時，它能提供比其他低比特率算法更好的質量，包括如剩餘激勵線性預測（英語：Residual-excited linear prediction）和線性預測編碼聲碼器（例如FS-1015（英語：FS-1015））。它存在不少變種，例如代數CELP（英語：Algebraic CELP）、鬆弛碼CELP（英語：Relaxed CELP）、低延遲CELP（英語：Low-delay CELP）和矢量和激勵線性預測（英語：Vector sum excited linear prediction）（VSELP）編碼。它是目前使用最廣泛的語音編碼算法。它也被用於MPEG-4音頻（英語：MPEG-4 Audio）語音編碼器。CELP通常是一個通用術語，指一類算法而非特定編解碼器。

介紹

CELP算法基於四項主要思想：

• 通過線性預測（LP）使用產生語音的聲源過濾模型。
• 使用一個自適應和一個固定碼本作為線性預測模型的輸入（激勵）。
• 在「感知加權域」中執行閉環搜索。
• 應用向量量化（VQ）

1983年，Schroeder和Atal模擬的原始算法在一台Cray-1（英語：Cray-1）超級計算機上運行，需要150秒才能編碼1秒的語音。在那之後，更具效率的碼本改進以及計算能力的提升使得可以在諸如行動電話等嵌入式設備上運行該算法。

CELP解碼器

圖1：CELP解碼器

CELP編碼器

噪聲加權

參見

• MPEG-4 Part 3（英語：MPEG-4 Part 3）（CELP作為一種MPEG-4音頻對象類型）
• G.728（英語：G.728） - 使用低延遲碼激勵線性預測完成16 kbit/s的語音編碼
• G.718（英語：G.718） - 在兩級編碼結構中為頻帶（50–6400 Hz）的較低兩層使用CELP
• G.729.1（英語：G.729.1） - 在三級編碼結構中為低頻帶（50–4000 Hz）使用CELP
• 音頻編碼格式的比較
• CELT，一個相關的音頻編碼器，借鑑了CELP的一些想法。

外部連結

• 本文基於Linux.Conf.Au （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）上的一篇論文 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
• 部分基於Speex編解碼器的手冊 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
• CELP 1016A (CELP 3.2a)和LPC 10e的參考實現 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
• Linear Predictive Coding (LPC) （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）

拓展閱讀

• Introduction to CELP Coding （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）
• Speech Processing: Theory of LPC Analysis and Synthesis （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）（英文）

參考資料

• B.S. Atal, "The History of Linear Prediction," IEEE Signal Processing Magazine, vol. 23, no. 2, March 2006, pp. 154–161.
• M. R. Schroeder and B. S. Atal, "Code-excited linear prediction (CELP): high-quality speech at very low bit rates," in Proceedings of the IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), vol. 10, pp. 937–940, 1985.