[ffmpeg] 音频样本

不仅限于ffmpeg,音频采样所得的PCM都含有三个要素:声道(channel)、采样率(sample rate)、样本格式(sample format)。

 

声道

当人听到声音时,能对声源进行定位,那么通过在不同的位置设置声源,就可以造就出更好的听觉感受,如果配合影像进行音频位置的调整,则会得到更好的视听效果。常见的声道有:

  1. 单声道,mono
  2. 双声道,stereo,最常见的类型,包含左声道以及右声道
  3. 2.1声道,在双声道基础上加入一个低音声道
  4. 5.1声道,包含一个正面声道、左前方声道、右前方声道、左环绕声道、右环绕声道、一个低音声道,最早应用于早期的电影院
  5. 7.1声道,在5.1声道的基础上,把左右的环绕声道拆分为左右环绕声道以及左右后置声道,主要应用于BD以及现代的电影院

如下是一个双声道的音频系统

image

 

 

采样率

音频采样,是把声音从模拟信号转换为数字信号。采样率,就是每秒对声音进行采集的次数,同样也是所得的数字信号的每秒样本数。在对声音进行采样时,常用的采样率有8k(电话)、44.1k(CD)、48k(视频音轨)、96k/192k(Hi-Res)。

image

 

 

样本格式

单个声道的样本的编码类型

区别于前文所述的样本,我们这里为其添加了前缀,特指单个声道中的样本。音频在经过采样得到样本后,还需要对该样本执行两个步骤

  1. 量化。音频量化的量化位数常用的有8bit、16bit、32bit、64bit。
  2. 二进制编码。也就是把量化所得的结果,即单个声道的样本,以二进制的码字进行存放。其中有两种存放方式:直接以整形来存放量化结果,即Two's complement code;以浮点类型来存放量化结果,即Floating point encoding code。两者有如下关系:
    $\displaystyle{Q_{FLT} = \frac{Q_{INT}}{X_{Range}}}$
    其中$X_{Range}$代表该量化器的量化范围,$Q_{INT}$量化器所得出的结果,$Q_{FLT}$则是该结果的浮点表示。量化器所得出的量化结果必定在量化范围之内,因此从上面的式子可以看出,$Q_{FLT}$的绝对值必然小于等于1。

 

帧(frame)

音频在量化得到二进制的码字后,需要进行变换,而变换(MDCT)是以块为单位(block)进行的,一个块由多个(120或128)样本组成。而一帧内会包含一个或者多个块。

帧的常见大小有960、1024、2048、4096等。

image

 

帧当中的样本的组合方式

  1. 交错(interleaved)。以stereo为例,一个stereo音频的样本是由两个单声道的样本交错地进行存储得到的。
  2. 平面(planar)。各个声道的样本分开进行存储,。

image

 

ffmpeg中的样本格式

enum AVSampleFormat {
    AV_SAMPLE_FMT_NONE = -1,
    AV_SAMPLE_FMT_U8,          ///< unsigned 8 bits
    AV_SAMPLE_FMT_S16,         ///< signed 16 bits
    AV_SAMPLE_FMT_S32,         ///< signed 32 bits
    AV_SAMPLE_FMT_FLT,         ///< float
    AV_SAMPLE_FMT_DBL,         ///< double

    AV_SAMPLE_FMT_U8P,         ///< unsigned 8 bits, planar
    AV_SAMPLE_FMT_S16P,        ///< signed 16 bits, planar
    AV_SAMPLE_FMT_S32P,        ///< signed 32 bits, planar
    AV_SAMPLE_FMT_FLTP,        ///< float, planar
    AV_SAMPLE_FMT_DBLP,        ///< double, planar
    AV_SAMPLE_FMT_S64,         ///< signed 64 bits
    AV_SAMPLE_FMT_S64P,        ///< signed 64 bits, planar

    AV_SAMPLE_FMT_NB           ///< Number of sample formats. DO NOT USE if linking dynamically
};

 

可见其中有U8(无符号整型8bit)、S16(整型16bit)、S32(整型32bit)、FLT(单精度浮点类型)、DBL(双精度浮点类型)、S64(整型64bit),不以P为结尾的都是interleaved结构,以P为结尾的是planar结构。

posted @ 2018-11-02 03:07  TaigaComplex  阅读(1895)  评论(0编辑  收藏  举报