聲音
如何將現(xiàn)實生活中的聲音轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號？
脈沖編碼調(diào)制（PCM）
脈沖編碼調(diào)制示意圖
- 圖3-2（a）乌逐，是一個以Ts為時間間隔的窄脈沖序列p(t)玛荞。因為要用它進行抽樣秉沼，所以稱為#抽樣脈沖梭冠。
- 圖3-2（b）辕狰，v(t)是待抽樣的模擬電壓信號，抽樣后的離散信號k(t)的取值分別為k(0)=0.2控漠，k(Ts)=0.4蔓倍，k(2Ts)=1.8，k(3Ts)=2.8盐捷，k(4Ts)=3.6偶翅，k(5Ts)=5.1，k(6Ts)=6.0碉渡，k(7Ts)=5.7聚谁，k(8Ts)=3.9，k(9Ts)=2.0滞诺，k(10Ts)=1.2垦巴，可見取值在0-6之間是隨機的，也就是說可以有無窮個可能的取值铭段。
- 圖3-2（c）骤宣，為了把無窮個可能取值變成有限個，我們必須對k(t)的取值進行量化（即四舍五入）序愚，得到m(t)則m(t)的取值變?yōu)?m(0)=0.0憔披，m(Ts)=0.0，m(2Ts)=2.0爸吮，m(3Ts)=3.0芬膝，m(4Ts)=4.0，m(5Ts)=5.0形娇，m(6Ts)=6.0锰霜，m(7Ts)=6.0，m(8Ts)=4.0桐早，m(9Ts)=2.0癣缅，m(10Ts)=1.0，總共只有0-6等7個可能的取值哄酝。
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圖3-2（d）友存，m(t)已經(jīng)變成數(shù)字信號，但還不是實際應用中的二進制數(shù)字信號陶衅，因此對m(t)用3位二進制編碼元進行自然編碼就得到圖3-2(d)的數(shù)字信號d(t)屡立，從而完成了A/D轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了脈沖編碼調(diào)制搀军，即PCM全過程膨俐。
圖3-2.png
模擬電壓信號V(t)通過乘法器與一個抽樣窄脈沖序列p(t)相乘勇皇，就會得到一個幅度值隨V(t)的變化而變化的窄脈沖序列k(t)
了解量化過程
量化就是將一個連續(xù)函數(shù)的無限個數(shù)值的集合映射為一個離散函數(shù)的有限個數(shù)值的集合。
- 量化值—— 確定的量化后的取值
- 量化級—— 量化值的個數(shù)
- 量化間隔—— 相鄰的2個量化值之差
v(t)的樣值信號k(t)和量化后的量化信號m(t)是不一樣的焚刺。
例如：k(0) = 0.2 而 m(0) = 0
接收端只能是量化后的信號m(t)敛摘，而不能恢復出k(t),這樣就使得收發(fā)信號之間的誤差，這稱為量化誤差或量化噪聲檩坚。
采用的是"四舍五入"進行量化，因此量化噪聲的最大值是0.5诅福，一般來說匾委，量化噪聲，最大絕對誤差值是0.5個量化間隔氓润。這個量化間隔都一樣的量化叫做均勻量化赂乐。
音頻壓縮編碼原理&標準
數(shù)字音頻的質(zhì)量取決于：采樣頻率和量化位數(shù)這2個參數(shù)為了保證在時間變化方向上取樣點盡量密，取樣頻率要高咖气，在幅度取值上盡量細挨措，量化比特率要高，直接的結(jié)果就是存儲容量及傳輸信道容量要求的壓力崩溪。
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音頻信號的傳輸率 = 取樣頻率 * 樣本量化比特數(shù) * 通道數(shù)
取樣頻率 = 44.1kHz 樣本值的量化比特率 = 16 普通立體聲的信號通道數(shù)= 2 數(shù)字信號傳輸碼流大約 1.4Mbit（8/Byte) 達176.4Byte(字節(jié)),等于88200個漢字的數(shù)據(jù)量 數(shù)字音頻信號包含的對人們感受信息影響可以忽略的成分成為冗余
— 時域冗余
— 頻域冗余
— 聽覺冗余
MPEG-1 音頻壓縮編碼標準 高保真壓縮
杜比AC-3 音頻壓縮編碼
MPEG-2 AAC 壓縮到20:1都不損音質(zhì)浅役，支持多聲道48個，更高的解析度96hz伶唯，提升編碼效率觉既，解碼占用內(nèi)存少 高效的處理方式
MPEG-4 音頻壓縮編碼
AAC解碼算法原理詳解
本文詳細介紹了符合ISO/IEC 13818-7(MPEG2 AAC audio codec) , ISO/IEC 14496-3(MPEG4 Audio Codec AAC Low Complexity)進行壓縮的的AAC音頻的解碼算法。
AAC音頻格式有ADIF（適用于磁盤） & ADTS
將PCM轉(zhuǎn)換為AAC音頻流
1.設置編碼器（codec）乳幸，并開始錄制
2.收集PCM數(shù)據(jù)瞪讼，傳給編碼器
3.編碼完成后回調(diào)callback，寫入文件
1粹断、程序系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
下面是AAC解碼流程圖:
在主控模塊開始運行后符欠，主控模塊將AAC比特流的一部分放入輸入緩沖區(qū)，通 過查找同步字得到一幀的起始瓶埋，找到后希柿，根據(jù)ISO/IEC 13818- 7所述的語法開始進行Noisless Decoding(無噪解碼)，無噪解碼實際上就是哈夫曼解碼养筒，通過反量化(Dequanti ze)狡汉、聯(lián)合立體聲(Joint Stereo)，知覺噪聲替換(PNS),瞬時噪聲整形(TNS)闽颇，反離散余弦變換(IM DCT)盾戴，頻段復制(SBR)這幾個模塊之后，得出左右聲道的PCM碼流兵多，再由主控 模塊將其放入輸出緩沖區(qū)輸出到聲音播放設備尖啡。
2. 主控模塊
主控模塊的主要任務是操作輸入輸出緩沖區(qū)橄仆，調(diào)用其它各模塊協(xié)同工作。其中 衅斩，輸入輸出緩沖區(qū)均由DSP控制模塊提供接口盆顾。輸出緩沖區(qū)中將存放的數(shù)據(jù)為解 碼出來的PCM數(shù)據(jù)，代表了聲音的振幅畏梆。它由一塊固定長度的緩沖區(qū)構(gòu)成您宪，通過 調(diào)用DSP控制模塊的接口函數(shù)，得到頭指針奠涌，在完成輸出緩沖區(qū)的填充后宪巨，調(diào)用 中斷處理輸出至I2S接口所連接的音頻ADC芯片(立體聲音頻DAC和DirectDrive 耳機放大器)輸出模擬聲音。
3. 同步及元素解碼
同步及元素解碼模塊主要用于找出格式信息溜畅，并進行頭信息解碼捏卓，以及對元素
信息進行解碼。這些解碼的結(jié)果用于后續(xù)的無噪解碼和尺度因子解碼模塊慈格。
AAC的音頻文件格式有以下兩種:
ADIF:Audio Data Interchange Format 音頻數(shù)據(jù)交換格式怠晴。這種格式的特征是可以確定的找到這個音頻數(shù)據(jù)的開始， 不需進行在音頻數(shù)據(jù)流中間開始的解碼浴捆，即它的解碼必須在明確定義的開始處 進行蒜田。故這種格式常用在磁盤文件中。
ADTS:Audio Data Transport Stream 音頻數(shù)據(jù)傳輸流选泻。這種格式的特征是它是一個有同步字的比特流物邑，解碼可以在 這個流中任何位置開始。它的特征類似于mp3數(shù)據(jù)流格式滔金。
AAC的ADIF格式見下圖:
