CELP   Code Excited Linear Prediction  

(2019-01-02)

QCELP, LD-CELP

1. CELP 음성부호화 기법

  ㅇ 때론, CELP를 단순히 LPC(선형 예측 부호화) 라고도 하나, 
     - CELP는, 음성 품질을 높이고자, 훨씬 복잡한 기술들을 포함한 것들을 말함

  ㅇ CELP 방법
     - 잔차 신호평균제곱오차(MSE)가 최소가 되도록하는 여기 신호(Excitation)를 코드북에서
       찾아 그 인덱스(Code Excited) 만을 부호화하여 전송하는 방법


2. CELP 관련 용어

  ㅇ LP (Linear Prediction, 선형 예측)
     - 이전의 샘플들로부터 선형 모델에 의해 계산하고, 현재를 예측잔차 신호 (또는 예측 오차)
     - 음성 Pitch 필터LPC 필터를 거친 합성음과 원음과의 차이(비교)
     - 선형 예측 필터에 의해, 음성의 인접 샘플 간에 상관성을 제거하여, 
       백색잡음과 유사한 통계 특성을 갖도록 만듬
  ㅇ Code Excited (코드 여기)
     - 잔차 신호코드북에서 찾아 이를 여기 신호로 하여 부호화 시키는 것
     - 즉, 압축을 위해, 코드북에서 그 인덱스를 찾아 그 코드 만을 전송 부호화
  ㅇ 코드북 (Codebook)
     - 백색잡음통계적 특성을 갖는, 미리 정해진 코드 벡터(복원 벡터)를 모아놓은
          색인화된(indexed) 집합3. CELP 기술적 특징

  ㅇ 송수신측이 같은 코드북(Code Book)을 가지고 있음
     - 최적 코드북에 대한 인덱스 값 만 전송하게 됨
        . M개 (2 의 n승 = M, 보통 1024개)의 서로 다른 코드벡터코드북을 구성하고,
        . 원음과 합성음과의 인지 오차가 최소가 되도록, 백색잡음 형태의 코드벡터들 중에서 찾은
          대표값(Code Word)의 인덱스(Index) 만을 전송

  ㅇ 비교적 낮은 전송 속도에서도 만족할만한 음질을 얻을 수 있다는 장점이 있으나,  
     - 코드북 탐색에 따른 계산량이 요구 되므로, 
     - 실시간 처리를 위해서는 효율적인 코드북 탐색 알고리즘이 필수적

  ㅇ 전송률에 따라 차별화된 부호화 시행
     - 음성 활성량(Voice Activity)에 따라 20 ms 마다 여러 전송률(13.3,6.2,2.7,1 Kbps)
       중 한가지를 선택하여 부호화하고, 분석-합성법(Analysis by Synthesis,AbS)을 사용하게 됨
     - 음성 신호가 있을 경우에는 높은 속도전송하고 음성이 없으면 속도를 줄이게 됨   


4. CELP 종별

  ㅇ QCELP (IS-96) 
     - Qualcomm형 CELP 방식,  우리나라는 13K QCELP
  ㅇ LD-CELP (G.728)
     - Low Delay CELP,  16 kbps,  부호화복호화 지연 20 ms
  ㅇ ACELP
  ㅇ CS-ACELP (G.729)
     - Conjugate Structure ACELP,  8 kbps 저 전송율을 갖는 멀티미디어음성 부호화
  ㅇ VSELP (IS-54)
  ㅇ EVRC (IS-127)


[(협대역) 음성 부호화] 1. 음성 부호화 2. 파원 부호화(보코딩) 3. LPC 4. CELP 5. AMR 6. EVRC 7. 분해-합성 기법
[ITU 음성부호화 표준]
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