前言
音頻是移動端很重要的能力丧荐，像直播類周叮、在線教育類诬垂、唱歌類牍戚、短視頻類等APP，都離不開音頻功能获搏。
具備音頻相關(guān)知識與能力赖条，對未來的職業(yè)發(fā)展有很大優(yōu)勢。
本文主要圍繞音頻知識的基礎(chǔ)——PCM，介紹PCM的原理和相關(guān)操作纬乍。
聲音是模擬的連續(xù)信號碱茁，而計算機(jī)只能離散的存儲。為了使得計算機(jī)具備音頻的能力仿贬，必須支持連續(xù)音頻信號的離散化描述纽竣，而PCM具備這個能力。
正文
PCM脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation）
脈沖編碼調(diào)制就是把一個時間連續(xù)茧泪，取值連續(xù)的模擬信號變換成時間離散蜓氨，取值離散的數(shù)字信號后在信道中傳輸。脈沖編碼調(diào)制就是對模擬信號先抽樣调炬，再對樣值幅度量化语盈，編碼的過程舱馅。
總結(jié)起來就是三個步驟：
1缰泡、抽樣；
2代嗤、量化棘钞；
3、編碼干毅；
PCM基礎(chǔ)概念
了解PCM的基本原理之后宜猜，再看看PCM衍生出來的常見概念。
1硝逢、聲道姨拥；
錄制和播放時，音頻信號的數(shù)量渠鸽。
2叫乌、采樣率；
每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù)徽缚，單位是赫茲（Hz）憨奸；
奈奎斯特采樣定理：當(dāng)采樣頻率大于聲音最高頻率的兩倍，能完整的保留聲音的信息凿试。
3排宰、采樣深度；
量化的二進(jìn)制位數(shù)那婉，常為16位板甘；
4、碼率详炬；
音頻流每秒的大小盐类，單位常用bps；
一個采樣率為44.1KHz，采樣大小為16bit傲醉，雙聲道的PCM編碼的文件蝇闭，碼率為 44.1K×16×2 =1411.2 Kbps
PCM數(shù)據(jù)操作
了解完P(guān)CM的相關(guān)概念后，再來看看PCM相關(guān)的數(shù)據(jù)操作硬毕。
1呻引、PCM混合；
重采樣吐咳，對位相加逻悠，溢出處理；
2韭脊、單聲道變立體聲童谒；
增加聲道，復(fù)制數(shù)據(jù)沪羔；
3饥伊、立體聲變單聲道；
減少聲道蔫饰，聲道混合或只取其一琅豆；
4、音量調(diào)整和靜音篓吁；
改變量化值茫因，對數(shù)優(yōu)化，清零靜音杖剪；
5冻押、播放速率調(diào)整；
快放：相鄰位合并盛嘿，縮減長度洛巢；
慢放：長度增加，量化值不變孩擂；
PCM數(shù)據(jù)的操作狼渊，就是直接操作音頻流數(shù)據(jù)，比如一個簡單的音量變大操作：
int16_t *curData = (int16_t *)ioData->mBuffers[0].mData;
int size = ioData->mBuffers[0].mDataByteSize;
// 音量操作
for (int pos = 0; pos < size; pos += 2, ++curData) {
int data = *curData;
{ // 音量調(diào)整
data = data * 2;
// 溢出
if (data > 32767) {
data = 32767;
}
else if (data < -32768) {
data = -32768;
}
}
*curData = data;
}
Audio Unit 播放 PCM
AudioStreamBasicDescription
iOS的音頻描述結(jié)構(gòu)體类垦，包括解析音頻數(shù)據(jù)需要的各種參數(shù)
- mSampleRate：采樣率
- mFormatID：編碼格式
- mFormatFlags：數(shù)據(jù)格式狈邑；（L/R，整形or浮點）
- mBytesPerPacket：每個Packet的Bytes數(shù)
- mFramesPerPacket：每個Packet的幀數(shù)
- mBytesPerFrame：每幀的Byte數(shù)
- mChannelsPerFrame：每幀的聲道數(shù)
- mBitsPerChannel：每個聲道的采樣深度
立體聲的PCM音頻數(shù)據(jù)蚤认，通常是以L/R交替（左右聲道交替）的方式存儲米苹。
在iOS平臺可以通過設(shè)置kAudioFormatFlagIsNonInterleaved，使得左右聲道的數(shù)據(jù)分別存儲在AudioBufferList的兩個AudioBuffers中砰琢。
由于硬件要求蘸嘶，錄制和播放都是整形格式良瞧。但在音頻處理的過程中， 音頻數(shù)據(jù)可能會溢出（整形格式表示范圍有限）训唱，故而有些處理需要用浮點數(shù)來進(jìn)行褥蚯。
總結(jié)
本文源自中午分享的PPT內(nèi)容，排版有所修改况增。
希望看完本文的你赞庶，對PCM有初步的認(rèn)識。
PCM的數(shù)據(jù)操作部分澳骤，可以把樣例代碼放到Audio Unit播放PCM文件demo的PlayCallback方法中歧强，體會下效果。
