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PCM文件格式簡(jiǎn)介

PCM文件格式簡(jiǎn)介

PCM文件:模擬音頻信號經(jīng)模數轉換(A/D變換)直接形成的二進(jìn)制序列,該文件沒(méi)有附加的文件頭和文件結束標志。Windows的Convert工具可以把PCM音頻格式的文件轉換成Microsoft的WAV格式的文件。

脈沖編碼調制PCM文件格式簡(jiǎn)介

將音頻數字化,其實(shí)就是將聲音數字化。最常見(jiàn)的方式是透過(guò)脈沖編碼調制PCM(Pulse Code Modulation) 。運作原理如下。首先我們考慮聲音經(jīng)過(guò)麥克風(fēng),轉換成一連串電壓變化的信號,如圖一所示。這張圖的橫座標為秒,縱座標為電壓大小。要將這樣的信號轉為 PCM 格式的方法,是使用三個(gè)參數來(lái)表示聲音,它們是:聲道數、采樣位數采樣頻率。

采樣頻率

即取樣頻率, 指每秒鐘取得聲音樣本的次數。采樣頻率越高,聲音的質(zhì)量也就越好,聲音的還原也就越真實(shí),但同時(shí)它占的資源比較多。由于人耳的分辨率很有限,太高的頻率并不能分辨出來(lái)。在16位聲卡中有22KHz、44KHz等幾級,其中,22KHz相當于普通FM廣播的音質(zhì),44KHz已相當于CD音質(zhì)了,目前的常用采樣頻率都不超過(guò)48KHz。

采樣位數

即采樣值或取樣值(就是將采樣樣本幅度量化)。它是用來(lái)衡量聲音波動(dòng)變化的一個(gè)參數,也可以說(shuō)是聲卡的分辨率。它的數值越大,分辨率也就越高,所發(fā)出聲音的能力越強。

聲道數

很好理解,有單聲道和立體聲之分,單聲道的聲音只能使用一個(gè)喇叭發(fā)聲(有的也處理成兩個(gè)喇叭輸出同一個(gè)聲道的聲音),立體聲的pcm可以使兩個(gè)喇叭都發(fā)聲(一般左右聲道有分工) ,更能感受到空間效果。


  下面再用圖解來(lái)看看采樣位數和采樣頻率的概念。讓我們來(lái)看看這幾幅圖。圖中的黑色曲線(xiàn)表示的是pcm文件錄制的自然界的聲波,紅色曲線(xiàn)表示的是pcm 文件輸出的聲波,橫坐標便是采樣頻率;縱坐標便是采樣位數。這幾幅圖中的格子從左到右,逐漸加密,先是加大橫坐標的密度,然后加大縱坐標的密度。顯然,當橫坐標的單位越小即兩個(gè)采樣時(shí)刻的間隔越小,則越有利于保持原始聲音的真實(shí)情況,換句話(huà)說(shuō),采樣的頻率越大則音質(zhì)越有保證;同理,當縱坐標的單位越小則越有利于音質(zhì)的提高,即采樣的位數越大越好。
          在計算機中采樣位數一般有8位和16位之分,但有一點(diǎn)請大家注意,8位不是說(shuō)把縱坐標分成8份,而是分成2的8次方即256份; 同理16位是把縱坐標分成2的16次方65536份; 而采樣頻率一般有11025HZ(11KHz),22050HZ(22KHz)、44100Hz(44KHz)三種。

樣點(diǎn)
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
...
t16
t17
t18
t19
t20
幅值
0011
0101
0111
1001
1011
1101
1110
...
0110
0110
0101
0011
0000

          那么,現在我們就可以得到pcm文件所占容量的公式:
     存儲量=(采樣頻率*采樣位數*聲道)*時(shí)間/8(單位:字節數)
  例如,數字激光唱盤(pán)(CD-DA,紅皮書(shū)標準)的標準采樣頻率為44.lkHz,采樣數位為16位,立體聲(2聲道),可以幾乎無(wú)失真地播出頻率高達22kHz的聲音,這也是人類(lèi)所能聽(tīng)到的最高頻率聲音。激光唱盤(pán)一分鐘音樂(lè )需要的存儲量為:     
     (44.1*1000*l6*2)*60/8=10,584,000(字節)=10.584MBytes
這個(gè)數值就是pcm聲音文件在硬盤(pán)中所占磁盤(pán)空間的存儲量。
  計算機音頻文件的格式?jīng)Q定了其聲音的品質(zhì),日常生活中電話(huà)、收音機等均為模擬音頻信號,即不存在采樣頻率和采樣位數的概念,我們可以這樣比較一下:
          44KHz,16BIT的聲音稱(chēng)作:CD音質(zhì);
          22KHz、16Bit的聲音效果近似于立體聲(FM Stereo)廣播,稱(chēng)作:廣播音質(zhì);
          11kHz、8Bit的聲音,稱(chēng)作:電話(huà)音質(zhì)。
          微軟的WAV文件就是pcm編碼的一種。

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