码激励线性预测

码激励线性预测（英语：Code-excited linear prediction，简称CELP）是一种语音编码算法，最早由M. R. Schroeder（英语：Manfred R. Schroeder）和B. S. Atal（英语：Bishnu S. Atal）在1985年提出。在当时，它能提供比其他低比特率算法更好的质量，包括如剩余激励线性预测（英语：Residual-excited linear prediction）和线性预测编码声码器（例如FS-1015（英语：FS-1015））。它存在不少变种，例如代数CELP（英语：Algebraic CELP）、松弛码CELP（英语：Relaxed CELP）、低延迟CELP（英语：Low-delay CELP）和矢量和激励线性预测（英语：Vector sum excited linear prediction）（VSELP）编码。它是目前使用最广泛的语音编码算法。它也被用于MPEG-4音频（英语：MPEG-4 Audio）语音编码器。CELP通常是一个通用术语，指一类算法而非特定编解码器。

介绍

CELP算法基于四项主要思想：

• 通过线性预测（LP）使用产生语音的声源过滤模型。
• 使用一个自适应和一个固定码本作为线性预测模型的输入（激励）。
• 在“感知加权域”中执行闭环搜索。
• 应用向量量化（VQ）

1983年，Schroeder和Atal模拟的原始算法在一台Cray-1（英语：Cray-1）超级计算机上运行，需要150秒才能编码1秒的语音。在那之后，更具效率的码本改进以及计算能力的提升使得可以在诸如移动电话等嵌入式设备上运行该算法。

CELP解码器

图1：CELP解码器

CELP编码器

噪声加权

参见

• MPEG-4 Part 3（英语：MPEG-4 Part 3）（CELP作为一种MPEG-4音频对象类型）
• G.728（英语：G.728） - 使用低延迟码激励线性预测完成16 kbit/s的语音编码
• G.718（英语：G.718） - 在两级编码结构中为频带（50–6400 Hz）的较低两层使用CELP
• G.729.1（英语：G.729.1） - 在三级编码结构中为低频带（50–4000 Hz）使用CELP
• 音频编码格式的比较
• CELT，一个相关的音频编码器，借鉴了CELP的一些想法。

外部链接

• 本文基于Linux.Conf.Au （页面存档备份，存于互联网档案馆）上的一篇论文 （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
• 部分基于Speex编解码器的手册 （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
• CELP 1016A (CELP 3.2a)和LPC 10e的参考实现 （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
• Linear Predictive Coding (LPC) （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）

拓展阅读

• Introduction to CELP Coding （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）
• Speech Processing: Theory of LPC Analysis and Synthesis （页面存档备份，存于互联网档案馆）（英文）

参考资料

• 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.