PCM-Audiocodierung Teil 3


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PCM-Audiocodierung Teil 3

PCM

Abtastfrequenz

PCM

Der menschliche Frequenzerkennungsbereich beträgt 20 Hz – 20000 Hz. Wenn 20.000 Soundsamples pro Sekunde gesampelt werden können, kann dies die Bedürfnisse des menschlichen Ohrs während der Wiedergabe erfüllen.

8000 Hz für Telefonabtastung.
Normalerweise wird eine Abtastrate von 22050 verwendet.
44100 ist bereits CD-Qualität, und Samples über 48000 sind für das menschliche Ohr bedeutungslos
Beim Decodieren von AAC-Audio (Advanced Audio Coding) mit einer Abtastrate von 44,1 kHz sollte die Decodierzeit eines Frames innerhalb von 23,22 Millisekunden gesteuert werden. Normalerweise ist es ein Rahmen mit 1024 Abtastpunkten.

Warum müssen wir hier über Audioframes sprechen?
Das Konzept von Audioframes ist nicht so klar wie das von Videoframes. Fast alle Videokodierungsformate können sich einen Frame einfach als kodiertes Bild vorstellen. Aber der Audioframe hängt mit dem Codierungsformat zusammen, das von jedem Codierungsstandard implementiert wird. Denn wenn es sich um PCM (uncodierte Audiodaten) handelt, brauchen Sie das Konzept der Frames überhaupt nicht und es kann entsprechend der Abtastrate und Abtastgenauigkeit abgespielt werden. Beispielsweise können Sie für Audio mit einer Abtastrate von 44,1 kHz und einer Abtastgenauigkeit von 16 Bit berechnen, dass die Bitrate 44100 16 kbps beträgt und die Audiodaten pro Sekunde auf 44100 16/8 Bytes festgelegt sind.
Wir möchten jedoch nicht, dass alle Proben zur Verarbeitung an uns zurückgesendet werden, sondern wir möchten alle Daten zurückgeben, die über einen bestimmten Zeitraum hinweg abgetastet wurden. Die Audiobox hier gibt an, wie viele Beispieldaten jedes Mal an uns zurückgegeben werden, und im Allgemeinen werden 2048 Beispieldaten zurückgegeben.
Wie groß sind also 2048 Sample-Daten mit 16-Bit-Sampling-Bits für Mono?2048*16/8 = 4096 Bytes.

Sampling-Bits
Alle abgetasteten Daten registrieren die Amplitude, und die Abtastgenauigkeit hängt von der Größe des Speicherplatzes (Abtastbits) ab:

1 Byte (also 8 Bit) kann nur 256 Zahlen aufnehmen, dh nur die Amplitude kann in 256 Stufen unterteilt werden
2 Bytes (dh 16 Bits) können so klein wie 65536 Zahlen sein, was bereits der CD-Standard ist;
4 Bytes (also 32 Bits) können die Amplitude in 4294967296 Stufen unterteilen, was wirklich unnötig ist
Wenn es Stereo ist, werden die Samples verdoppelt und die Datei ist fast doppelt so groß.


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PCM-Audiocodierung Teil 2

PCM-Audiocodierung Teil 2

PCM Audio Coding

Kodierung

PCM

Das quantisierte abgetastete Signal wird in eine Reihe von dezimalen digitalen Codeströmen umgewandelt, die gemäß der Abtastsequenz angeordnet sind, dh ein dezimales digitales Signal. Ein einfaches und effizientes Datensystem ist ein Binärcodesystem. Daher muss der dezimale Digitalcode in einen Binärcode umgewandelt werden. Basierend auf der Gesamtzahl der dezimalen Digitalcodes kann die Anzahl der erforderlichen Binärcodebits bestimmt werden, d. h. die Wortlänge (Abtastbits). Der Prozess der Transformation des quantisierten Abtastsignals in einen Binärcodestrom einer gegebenen Wortlänge ist Codierung genannt.

Beispiel
Als nächstes entsprechen die obigen 1,65 V einem Quantisierungspegel von 128. Das entsprechende Binärsystem ist 10000000. Das heißt, das codierte Ergebnis des Abtastpunkts ist 10000000. Natürlich ist dies ein Codierverfahren ohne Berücksichtigung positiver und negativer Werte und Es gibt viele Arten von Codierungsmethoden, die eine spezifische Analyse spezifischer Probleme erfordern. (Die Kodierung des PCM-Audioformats ist A-Law 13 Polyline-Kodierung)

PCM-Audiokodierung
PCM-Signale unterliegen keiner Codierung oder Komprimierung (verlustfreie Komprimierung). Im Vergleich zu analogen Signalen ist es weniger anfällig für Störungen und Verzerrungen im Übertragungssystem. Der Dynamikbereich ist groß und die Klangqualität ist recht gut. Die Codierung übernimmt die A-Law-13-Polyliniencodierung.

A-Klasse 13-fach Linie
Das A-Gesetz ist eine Form der logarithmischen Kompanion bei der ungleichmäßigen PCM-Quantisierung. Die digitale Pulscodemodulation (PCM) ist heute das grundlegende Verfahren zur Digitalisierung analoger Signale. PCM umfasst drei Schritte: Sampling, Quantisierung und Codierung. Darunter ist die Quantisierung der diskrete Wert der Abtastwerte. Gleichmäßige Quantisierung und ungleichmäßige Quantisierung können das Quantisierungs-Signal-Rausch-Verhältnis des Signals effektiv verbessern. Die Quantisierung von Sprachsignalen nimmt häufig zwei logarithmische Formen ungleichmäßiger Quantisierung und von der ITU empfohlene Kompressionseigenschaften an: A-Law und Mu-Law. Die A-Law-Codierung wird hauptsächlich in 30/32-Kanal-Gruppensystemen verwendet, und A- Die PCM Gesetz wird in Europa und China verwendet.

Weitere Informationen finden Sie im Artikel

Kanal
Kanäle können in PCM Mono und Stereo (zwei Kanäle) unterteilt werden
.Jeder Abtastwert ist in einer Ganzzahl i enthalten, deren Länge die Mindestanzahl von Bytes ist, die erforderlich ist, um die angegebene Abtastlänge aufzunehmen.
Das niederwertige Byte wird zuerst gespeichert, und das Bit, das die Abtastamplitude darstellt, wird in das hochwertige Bit von i gesetzt, und die verbleibenden Positionen sind 0, so dass das Datenformat der PCM-Wellenformabtastungen 8 und 16 Bit wie folgt ist.