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PCM文件格式简单介绍

时间:2014-10-30 10:17:23      阅读:196      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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PCM文件格式简单介绍

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工具能够把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,事实上就是将声音数字化。最常见的方式是透过脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation) 。运作原理例如以下: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,例如以下图所看到的。这张图的横座标为秒,纵座标为电压大小。要将这种信号转为 PCM 格式的方法,是使用三个參数来表示声音,它们是:声道数採样位数採样频率

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         採样频率:即取样频率,指每秒钟取得声音样本的次数。採样频率越高,声音的质量也就越好,声音的还原也就越真实,但同一时候它占的资源比較多。因为人耳的分辨率非常有限,太高的频率并不能分辨出来。在16位声卡中有22KHz、44KHz等几级,当中,22KHz相当于普通FM广播的音质,44KHz已相当于CD音质了,眼下的经常使用採样频率都不超过48KHz。 
        採样位数:即採样值或取样值(就是将採样样本幅度量化)。它是用来衡量声音波动变化的一个參数,也能够说是声卡的分辨率。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:非常好理解,有单声道和立体声之分,单声道的声音仅仅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 能够使两个喇叭都发声(一般左右声道有分工) ,更能感受到空间效果。 

以下再用图解来看看採样位数和採样频率的概念。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,横坐标便是採样频率;纵坐标便是採样位数。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採样时刻的间隔越小,则越有利于保持原始声音的真实情况,换句话说,採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,即採样的位数越大越好。

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在计算机中採样位数一般有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; 而採样频率一般有11025HZ(11KHz),22050HZ(22KHz)、44100Hz(44KHz)三种。

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那么,如今我们就能够得到PCM文件所占容量的公式:存储量 = (採样频率*採样位数*声道)*时间/8(单位:字节数).
比如,数字激光唱盘(CD-DA,红皮书标准)的标准採样频率为44.lkHz,採样数位为16位,立体声(2声道),能够差点儿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须要的存储量为:     

(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,即不存在採样频率和採样位数的概念,我们能够这样比較一下:
  • 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,在后面我会具体介绍.

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