【专业技术】音频专业参数揭秘

存在问题:

声音是游戏必备的要数,汤姆猫你变声又多少人没玩过?那在底层我们是怎么去做的呢?

解决方案:

我们就以PCM文件格式来侃侃音频模数话

PCM文件:模拟音频信号经模数转换(A/D变换)直接形成的二进制序列,该文件没有附加的文件头和文件结束标志。Windows的Convert工具可以把PCM音频格式的文件转换成Microsoft的WAV格式的文件。

将音频数字化,其实就是将声音数字化。最常见的方式是透过脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation) 。运作原理如下。首先我们考虑声音经过麦克风,转换成一连串电压变化的信号,如图一所示。这张图的横座标为秒,纵座标为电压大小。要将这样的信号转为 PCM 格式的方法,是使用三个参数来表示声音,它们是:声道数采样位数采样频率采样频率:即取样频率,指每秒钟取得声音样本的次数。采样频率越高,声音的质量也就越好,声音的还 原也就越真实,但同时它占的资源比较多。由于人耳的分辨率很有限,太高的频率并不能分辨出来。在16位声卡中有22KHz、44KHz等几级,其 中,22KHz相当于普通FM广播的音质,44KHz已相当于CD音质了,目前的常用采样频率都不超过48KHz。 采样位数:即采样值或取样值(就是将采样样本幅度量化)。它是用来衡量声音波动变化的一个参数,也可以说是声卡的分辨率。它的数值越大,分辨率也就越高,所发出声音的能力越强。 声道数:很好理解,有单声道和立体声之分,单声道的声音只能使用一个喇叭发声(有的也处理成两个喇叭输出同一个声道的声音),立体声的pcm可以使两个喇叭都发声(一般左右声道有分工) ,更能感受到空间效果。

下面再用图解来看看采样位数和采样频率的概念。让我们来看看这几幅图。图中的黑色曲线表示的是pcm文件录制的自然界的声波,红色曲线表示的是pcm文件 输出的声波,横坐标便是采样频率;纵坐标便是采样位数。这几幅图中的格子从左到右,逐渐加密,先是加大横坐标的密度,然后加大纵坐标的密度。显然,当横坐 标的单位越小即两个采样时刻的间隔越小,则越有利于保持原始声音的真实情况,换句话说,采样的频率越大则音质越有保证;同理,当纵坐标的单位越小则越有利于音质的提高,即采样的位数越大越好。 在计算机中采样位数一般有8位和16位之分,但有一点请大家注意,8位不是说把纵坐标分成8份,而是分成2的8次方即256份; 同理16位是把纵坐标分成2的16次方65536份; 而采样频率一般有11025HZ(11KHz),22050HZ(22KHz)、44100Hz(44KHz)三种。

那么,现在我们就可以得到pcm文件所占容量的公式:存储量=(采样频率*采样位数*声道)*时间/8(单位:字节数) 例如,数字激光唱盘(CD-DA,红皮书标准)的标准采样频率为44.lkHz,采样数位为16位,立体声(2声道),可以几乎无失真地播出频率高达22kHz的声音,这也是人类所能听到的最高频率声音。激光唱盘一分钟音乐需要的存储量为:(44.1*1000*l6*2)*60/8=10,584,000(字节)=10.584MBytes这个数值就是pcm声音文件在硬盘中所占磁盘空间的存储量。 计算机音频文件的格式决定了其声音的品质,日常生活中电话、收音机等均为模拟音频信号,即不存在采样频率和采样位数的概念,我们可以这样比较一下: 44KHz,16BIT的声音称作:CD音质; 22KHz、16Bit的声音效果近似于立体声(FM Stereo)广播,称作:广播音质; 11kHz、8Bit的声音,称作:电话音质。 微软的WAV文件就是pcm编码的一种。

本文转自:http://gadil.blog.51cto.com/1077220/1142552

原文发布于微信公众号 - 程序员互动联盟(coder_online)

原文发表时间:2015-12-25

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