Реклама


CELP

Кодирование на основе линейного предсказания и кодового возбуждения (англ. Code Excited Linear Prediction, CELP) представляет собой алгоритм кодирования речи, первоначально предложенный Манфредом Шрёдером и Б. С. Аталом в 1985 году. В то время алгоритм обеспечивал значительно лучшее качество, чем существовавшие тогда алгоритмы с низким битрейтом, такие, как аудиокодеки RELP и LPC (например, FS-1015). Наряду с вариантами, как, например, ACELP, RCELP, LD-CELP и VSELP, на сегодня это наиболее широко используемый алгоритм кодирования речи. CELP в настоящее время используется как общий термин для класса алгоритмов, а не для определенного кодека.

Введение[ | код]

Алгоритм CELP базируется на четырех основных идеях:

Оригинальный алгоритм Шредера и Атала в 1983 году, при запуске на суперкомпьютере Cray I, требовал 150 секунд для кодирования речевого сигнала длиной 1 секунду. С возникновением более эффективных способов реализации таблиц кодов и совершенствованием вычислительных возможностей- запуск алгоритма стал возможен во встраиваемых устройствах, таких как мобильные телефоны.

CELP декодер[ | код]

Прежде, чем исследовать сложный процесс кодирования CELP мы рассмотрим принцип работы декодера. Иллюстрация (ниже дана внешняя ссылка на схему) описывает универсальный декодер CELP. Возбуждение производится через суммирование вкладов от адаптивной (иначе тактовой) таблицы кодов и фиксированной (иначе стохастической) таблицы кодов:

где является адаптивным (тактовым) взносом таблицы кодов и является фиксированным (стохастическим) вкладом таблицы кодов. Фиксированная таблица кодов- векторный словарь квантования, который является (неявно или явно) жестко закодированным в кодек. Эта таблица кодов может быть алгебраической ACELP или сохраненной явно (например. Speex). Записи в адаптивной таблице кодов состоят из отсроченных версий возбуждения. Это позволяет эффективно кодировать периодические сигналы, такие как человеческая речь.

У фильтра, который формирует возбуждение, есть все полюса модели в форме 1 / A (Z), где A (Z)-называется фильтром прогнозирования и получения, с применением линейного прогнозирования алгоритм Левинсона-Дарбина (Levinson-Durbin). Этот фильтр применим не только потому что использует все полюса, но и потому что его легко вычислить и это хорошее представление человеческого голоса.

Кодер CELP[ | код]

Основной принцип, заключённый в основе CELP, называют (Абсолютным) «Анализом через синтез», что означает, что кодирование (анализ) выполнено перцепционно, оптимизируя декодированный сигнал в замкнутом цикле. В теории, лучший поток CELP был бы произведён в результате комбинаций всех возможных наборов двоичных знаков и выбором того, который производит декодированный сигнал наилучшего звучания. Это, очевидно, невозможно по двум причинам: сложность реализации выше любых доступных в настоящее время аппаратных средств, и критерий отбора «лучшее звучание» подразумевает человека в качестве слушателя.

Чтобы осуществить кодирование в реальном времени, используя ограниченные вычислительные ресурсы, поиск CELP разбит на мелкие, более управляемые, последовательные поиски, используя простую перцептуальную функцию надбавки. Как правило, кодирование выполнено в следующем порядке:

Искажение шумом[ | код]

Большинство (если не все) современные звуковые кодеки пытаются сформировать искажение в кодировании так, чтобы оно проявилось главным образом в тех частотных областях, где его не может уловить человеческое ухо. Например, ухо более терпимо к искажению в частях звукового диапазона, которые громче и наоборот. Именно поэтому вместо минимизации квадратичной ошибки, CELP минимизирует ошибки на взвешенной области. Взвешивающий результат по кривой W (z), как правило, вытекает из фильтра ЛКП при помощи расширения полосы пропускания:

где .

Ссылки[ | код]

Реклама