⭐三、音频篇
音频基本要素:采样率、通道数、位宽、采样格式、采样点(像素)
采样率:单位时间内对模拟信号采样的次数
通道数:音频信号的独立声道数量(单通道,双通道(立体声))
位宽:每个采样点使用的位数,通常以 比特(bits) 表示。(8 位、16 位(CD 音质)、24 位(专业音频))
采样格式:描述音频采样点的数据表示方式。(整型,浮点型)
PCM(原始格式)
模拟信号数字化的编码方法,用于将模拟音频信号转化为数字数据。
主要包括采样,量化,编码三个主要过程。
特点:
无压缩:PCM 是一种无损编码方式,音质较高,因为它直接保存音频信号的幅度值。
文件较大:由于不做压缩处理,PCM 音频数据量较大,一般用于音质要求高且存储空间足够的场景。
采样率与量化位数:PCM 文件音质主要由采样率和量化位数决定。采样率越高、量化位数越高,音质越好,但数据量也越大。
- 采样:将连续的模拟音频信号按一定频率(即采样率)进行取样【8kHz(电话)、44.1kHz(CD)、48kHz(DVD)】
- 量化:将每个采样点的幅度值转化为一个离散的数字值。
- 量化深度(如 8 位电话、16 位CD、24 位等)决定了编码的精度。量化位数越高,声音细节越丰富,噪声越小。
- 编码:将量化后的离散值编码为二进制数字,以便存储或传输。
PCM的六个参数
采样率、量化位数、声道数(单声道、立体声)、Sign : 表示样本数据是否是有符号位、 字节序(大端、小端)、 整形或浮点型
AAC(编码格式)
AAC(Advanced Audio Coding,高级音频编码)是一种有损音频压缩格式,
AAC编码步骤:
- 分帧:将音频数据分成小帧进行处理,以便压缩。
- 变换编码:使用 MDCT(修正离散余弦变换)等技术将音频信号转换到频域,以捕捉音频的频谱特征。
- 量化与熵编码:对频域数据量化并压缩,移除冗余数据以减少文件大小。
- 心理声学模型:利用人耳对频率的感知特点,去除人耳难以察觉的部分音频数据,从而实现有损压缩。
存储格式
用于组织和传输 AAC 编码的音频数据。各自适用于不同的应用场景
ADIF
定义:ADIF 是适合存储在文件中的 AAC 格式。适用于需要一次性下载和完整存储音频文件的情况,如存储在本地的音频文件。
特征:ADIF 格式通常在开头包含一个文件头,其中包含解码所需的基本信息,但没有帧头的同步信息。解码必须在明确定义的开始处进行。
优点:由于没有帧头和同步字节,ADIF 比 ADTS 具有更高的压缩效率。
ADTS
定义:ADTS 是适合流式传输的 AAC 格式。它在每个帧的前面加上一个同步头信息,适合实时传输和播放。
特征:ADTS 包含多个连续的帧,每个帧都带有帧头信息,其中包括同步字节和解码信息,可以在任意位置开始解码。
优点:因为每个帧都有同步字节,可以在流中任意位置开始解码,非常适合于不连续的网络传输。
应用场景
流媒体平台普遍使用 AAC 提供高效且高音质的音频体验。
视频格式:AAC 常被集成在 MP4、MOV 和 MKV 等视频文件格式中。
数字广播:在广播和电视领域,AAC 被用于数字广播系统(如 DAB、DVB)。