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Cifre la predicción linear excitada

Cifre la predicción linear excitada (CELP) es a codificación del discurso algoritmo propuesto originalmente por M.R. Schroeder y B.S. Atal en 1985. Cuando, proporcionó una calidad perceptiblemente mejor que algoritmos de velocidad de transmición de bites bajos existentes, por ejemplo RELP y LPC vocoders (e.g. FS-1015). Junto con sus variantes, por ejemplo ACELP, RCELP, LD-CELP y VSELP, es actualmente el algoritmo más ampliamente utilizado de la codificación del discurso. CELP ahora se utiliza como término genérico para una clase de algoritmos y no para un codec particular.

Introducción

El algoritmo de CELP se basa en cuatro ideas principales:

• El usar modelo del fuente-filtro de la producción del discurso por predicción linear (LP);
• Usar un codebook adaptante y fijo como la entrada (excitación) del modelo del LP;
• La ejecución de una búsqueda en a circuito cerrado en “perceptually cargó dominio”.
• Aplicación quantization del vector (VQ)

El algoritmo original según lo simulado en 1983 por Schroeder y Atal requirió 150 segundos para codificar 1 segundo de discurso cuando estaba funcionado en a Cray I superordenador. Desde entonces, maneras más eficientes de poner los codebooks y las mejoras en ejecución en capacidades que computaban han permitido funcionar el algoritmo en dispositivos encajados, tales como teléfonos móviles.

Decodificador de CELP

Antes de explorar el proceso de codificación complejo de CELP introducimos el decodificador aquí. El cuadro 1 describe un decodificador genérico de CELP. La excitación es producida sumando las contribuciones (de un codebook adaptante de la echada del aka) y (innovación del aka o estocástico) de un codebook fijo:

e[n] = e_a[n] + e_f[n]

donde e_a[n] es el adaptante (echada) contribución del codebook y e_f[n] es la contribución fija del codebook (de la innovación). El codebook fijo es a quantization del vector diccionario que es (implícito o explícitamente) hard-coded en el codec. Este codebook puede ser algebraico (ACELP) o almacénese explícitamente (e.g. Speex). Las entradas en el codebook adaptante consisten en las versiones retrasadas de la excitación. Esto permite cifrar eficientemente señales periódicas, tales como sonidos expresados.

El filtro que forma la excitación tiene un modelo del todo-poste de la forma 1 / A(z), donde A(z) se llama el filtro de la predicción y se obtiene usando la predicción linear (Algoritmo de Levinson-Durbin). Se utiliza un filtro del todo-poste porque es una buena representación de la zona vocal humana y porque es fácil computar.

Codificador de CELP

El principio principal detrás de CELP se llama Análisis-por-Síntesis (ABS) y significa que la codificación (análisis) es realizada perceptually optimizando la señal descifrada (de la síntesis) en un lazo cerrado. En teoría, la mejor corriente de CELP sería producida intentando todas las combinaciones de pedacito posibles y seleccionando el que produce mejor-sonar descifró la señal. Esto no es obviamente posible en la práctica por dos razones: la complejidad requerida está más allá de cualquier hardware actualmente disponible y “lo más mejor posible sonar” el criterio de selección implica a oyente humano.

Para alcanzar el tiempo real que codifica con recursos que computan limitados, la búsqueda de CELP se analiza en búsquedas más pequeñas, más manejables, más secuenciales usando una función que carga perceptiva simple. Típicamente, la codificación se realiza en la orden siguiente:

• Los coeficientes del LPC son computados y quantized, generalmente como LSPs
• Se busca el codebook adaptante (de la echada) y se quita su contribución
• Se busca el codebook fijo (de la innovación)

El cargar del ruido

(Si no todos) los codecs audio modernos procuran más a forme el ruido de la codificación de modo que aparezca sobre todo en las regiones de la frecuencia donde el oído no puede detectarlo. Por ejemplo, el oído es más tolerante al ruido en las partes del espectro que son más ruidosas y viceversa. Ése es porqué en vez de reducir al mínimo el error cuadrático simple, CELP reduce al mínimo el error para perceptually cargado dominio. El filtro que carga W (z) es derivado típicamente del filtro del LPC por el uso de extensión de la anchura de banda:

donde γ₁ > γ₂.

Acoplamientos externos

• Esto se basa en a papel presentado en Linux.Conf.Au
• Algunas piezas basadas en Speex codec manual
• puestas en práctica de la referencia de CELP 1016A y de LPC 10e.

Referencias

B.S. Atal, “la historia de la predicción linear,” compartimiento del proceso de señal de IEEE, vol. 23, no. 2, el marzo de 2006, pp. 154-161.

M. R. Schroeder y B. S. Atal, “Código-excitó la predicción linear (CELP): discurso de alta calidad en los índices binarios muy bajos, “en los procedimientos de la conferencia internacional de IEEE sobre acústica, discurso, y el proceso de señal (ICASSP), vol. 10, pp. 937-940, 1985.