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目前复读机大多采用8k采样率,10bits ADC,而DAC则采用8个IO口+电阻的形式,在语音信号频带范围内音质基本可以保证。 -------------------------------------------------------- http://www.szkfw.com/AV/ARTICLE/ADPCM.htm --------------------------------------------------------
ADPCM压缩算法 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation),是一种针对 16bits( 或8bits或者更高) 声音波形数据的一种有损压缩算法,它将声音流中每次采样的 16bit 数据以 4bit 存储,所以压缩比 1:4. 而且压缩/解压缩算法非常简单,所以是一种低空间消耗,高质量高效率声音获得的好途径。保存声音的数据文件后缀名为 .AUD 的大多用ADPCM 压缩。 ADPCM 主要是针对连续的波形数据的,保存的是波形的变化情况,以达到描述整个波形的目的,由于它的编码和解码的过程却很简洁,列在后面,相信大家能够看懂。 8bits采样的声音人耳是可以勉强接受的,而 16bit 采样的声音可以算是高音质了。ADPCM 算法却可以将每次采样得到的 16bit 数据压缩到 4bit 。需要注意的是,如果要压缩/解压缩得是立体声信号,采样时,声音信号是放在一起的,需要将两个声道分别处理。
ADPCM 压缩过程
首先我们认为声音信号都是从零开始的,那么需要初始化两个变量
int index=0,prev_sample=0;
下面的循环将依次处理声音数据流,注意其中的 getnextsample() 应该得到一个 16bit 的采样数据,而 outputdata() 可以将计算出来的数据保存起来,程序中用到的 step_table[],index_adjust[] 附在后面:
int index=0,prev_sample:=0;
while (还有数据要处理) { cur_sample=getnextsample(); // 得到当前的采样数据 delta=cur_sample-prev_sample; // 计算出和上一个的增量 if (delta<0) delta=-delta,sb=8; // 取绝对值 else sb = 0 ; // sb 保存的是符号位 code = 4*delta / step_table[index]; // 根据 steptable[]得到一个 0-7 的值 if (code>7) code=7; // 它描述了声音强度的变化量 index += index_adjust[code] ; // 根据声音强度调整下次取steptable 的序号 if (index<0) index=0; // 便于下次得到更精确的变化量的描述 else if (index>88) index=88; prev_sample=cur_sample; outputode(code|sb); // 加上符号位保存起来 }
有关ADPCM压缩过程更详细的信息,参见本站 ADPCM压缩过程演示程序
ADPCM 解压缩过程
接压缩实际是压缩的一个逆过程,同样其中的 getnextcode() 应该得到一个编码,,而 outputsample() 可以将解码出来的声音信号保存起来。这段代码同样使用了同一个的 setp_table[] 和 index_adjust() 附在后面:
int index=0,cur_sample=0;
while (还有数据要处理) { code=getnextcode(); // 得到下一个数据 if ((code & 8) != 0) sb=1 else sb=0; code&=7; // 将 code 分离为数据和符号 delta = (step_table[index]*code)/4+step_table[index]/8; // 后面加的一项是为了减少误差 if (sb==1) delta=-delta; cur_sample+=delta; // 计算出当前的波形数据 if (cur_sample>32767) output_sample(32767); else if (cur_sample<-32768) output_sample(-32768); else output_sample(cur_sample); index+=index_adjust[code]; if (index<0) index=0; if (index>88) index=88; }
有关ADPCM解压过程更详细的信息,参见本站 ADPCM解压过程演示程序
附表
int index_adjust[8] = {-1,-1,-1,-1,2,4,6,8};
int step_table[89] = { 7,8,9,10,11,12,13,14,16,17,19,21,23,25,28,31,34,37,41,45, 50,55,60,66,73,80,88,97,107,118,130,143,157,173,190,209,230,253,279,307,337,371, 408,449,494,544,598,658,724,796,876,963,1060,1166,1282,1411,1552,1707,1878,2066, 2272,2499,2749,3024,3327,3660,4026,4428,4871,5358,5894,6484,7132,7845,8630,9493, 10442,11487,12635,13899,15289,16818,18500,20350,22385,24623,27086,29794,32767 }
特殊ADPCM压缩
根据ADPCM压缩/解压原理,本站提供了 3bits ADPCM 和 4bits ADPCM 压缩程序,另外还提供 ADPCM系数表设计程序 下载。
AUD文件结构
关于 WestWood 的 .AUD 文件,结构比较简单,这里顺带提一下,有兴趣可以自己写处理AUD文件的程序,其 8bit 的声音压缩算法尚不知晓,但用的最广泛的 16bit 声音正是用 ADPCM 压缩,每个 AUD 文件都有一个文件头,结构如下:
struct { unsigned short int samplespersec ; // 频率 long int size; // 除掉文件头的大小 long int outsize; // 输出数据大小 (通常是 4 倍) unsigned char flags; // 位 0 描述是否立体声,位 1 描述是否 16 bit unsigned char type ; // 1=WW 压缩,99=IMA ADPCM }
AUD文件的声音信号是按块存放的,每块大约 512 字节,每一块都有一个块头结构:
struct { unsigned short int size; // 压缩过的数据大小 unsigned short int outsize; // 输出数据大小 (通常是 4 倍) long int id; // 永远是 0x0000DEAF }
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