首页 > 其他分享 >音频编码基础详解

音频编码基础详解

时间:2024-07-28 12:50:14浏览次数:15  
标签:编码 AAC 音频 音质 详解 MP3 FLAC

音频编码是将音频信号转换成数字数据的过程,使其能够在计算机系统中存储、处理和传输。音频编码的目的是在保持音质的同时,尽可能地减少数据量。以下是音频编码的详细讲解:

音频编码的基本原理

采样:

将连续的模拟音频信号转换成离散的数字信号。每秒钟对音频信号进行的采样次数称为采样率。
采样率的选择决定了能够捕捉到的最高频率。根据奈奎斯特定理,采样率必须是最高频率的两倍。
量化:

将每个采样点的幅度值转换为最接近的离散数值。
量化位数(位深度)决定了每个采样点的精度,位深度越高,音质越好,但数据量也越大。
编码:

将量化后的数值转换为二进制数据,便于存储和传输。

无损音频编码

无损音频编码是指在不丢失任何音频信息的情况下对音频数据进行压缩。无损编码能够完全重建原始音频数据,适用于高质量音频存储和专业音频处理。

PCM(Pulse Code Modulation):

原理:直接记录每个采样点的幅度值,未经过任何压缩处理。
优点:音质高,无损失。
缺点:文件大,存储和传输成本高。
FLAC(Free Lossless Audio Codec):

原理:通过去除冗余数据和压缩音频样本之间的相似性来减少文件大小。
优点:文件相对较小,无损音质,广泛兼容。
缺点:比有损编码稍大。
ALAC(Apple Lossless Audio Codec):

原理:类似于FLAC,但由Apple开发,专为其生态系统优化。
优点:与Apple设备和软件高度兼容。
缺点:不如FLAC在非Apple设备上普及。

有损音频编码

有损音频编码通过有选择地丢弃一些音频信息来减少数据量。这种方法基于人类听觉的特点,丢弃人耳不易察觉的信息,从而在大幅度压缩文件的同时,保持可接受的音质。

MP3(MPEG Audio Layer III):

原理:使用心理声学模型去除不可听的声音,压缩频谱数据。
优点:文件小,音质好,广泛兼容。
缺点:音质较无损编码略差,老旧编码效率低。
AAC(Advanced Audio Coding):

原理:改进的心理声学模型和更高效的压缩算法。
优点:比MP3音质更好,文件更小,广泛用于流媒体。
缺点:编码复杂,某些设备兼容性不如MP3。
OGG Vorbis:

原理:类似于AAC,但为开源格式,使用灵活的比特率控制。
优点:自由开源,音质好,文件小。
缺点:普及度不如MP3和AAC。
Opus:

原理:基于线性预测和变换编码,适应性强,适用于语音和音乐。
优点:高音质,低延迟,适用于实时通信。
缺点:新兴格式,普及度逐渐提高。

音频编码流程

预处理:

除噪、均衡、增益调整等,以确保输入信号的质量。
采样与量化:

根据所需的音质选择适当的采样率和量化位数。
编码:

根据选择的编码格式进行编码,如MP3、AAC、FLAC等。
压缩:

对编码后的数据进行压缩,减少冗余信息。
封装:

将编码后的数据封装成特定格式的文件,如WAV、MP3、FLAC等。
常见音频编码器与解码器
LAME:

常用于MP3编码,开源且性能优良。
FAAC/FAAD:

用于AAC编码和解码。
FLAC编码器:

用于FLAC格式的无损音频编码。
Oggenc/Vorbis:

用于OGG Vorbis格式的编码。
Opus编码器:

用于Opus格式的编码,适用于实时通信和高质量音频。
选择音频编码的考虑因素
音质要求:无损编码适用于高音质需求的场合,有损编码适用于文件大小和传输速率有限的场合。
文件大小:有损编码显著减少文件大小,适合移动设备和流媒体传输。
兼容性:MP3和AAC具有广泛的设备兼容性,FLAC和ALAC适用于高保真音频存储。
用途:实时通信适合Opus编码,音乐存储适合FLAC或AAC。

总结

音频编码是将音频信号转换成数字数据的过程,有多种方法和格式可以选择。无损编码如PCM和FLAC保留了所有音频信息,适合高质量音频存储。有损编码如MP3和AAC通过有选择地丢弃一些音频信息来减少文件大小,适合在存储空间有限或需要流媒体传输的场合。了解不同编码方式的优缺点及其应用场景,能够帮助我们选择最合适的音频编码方式。

标签:编码,AAC,音频,音质,详解,MP3,FLAC
From: https://www.cnblogs.com/mxh010211/p/18328106

相关文章

  • 音频解码基础讲解
    音频解码流程音频解码的总体流程如下:输入音频格式(例如AAC)通过音频解码器进行解码得到PCM数据FFmpeg解码流程音频解码的具体步骤如下:查找指定的解码器avcodec_find_decoder根据指定的解码器ID初始化相应裸流的解析器av_parser_init分配解码器上下文avcodec_alloc_conte......
  • 希尔排序的详解
    这里是目录:插入排序\texttt{\textcolor{#11D4B5}{\huge插入排序}}......
  • Python 实现行为驱动开发 (BDD) 自动化测试详解
    在当今的软件开发领域,行为驱动开发(BehaviorDrivenDevelopment,BDD)作为一种新兴的测试方法,逐渐受到越来越多开发者的关注和青睐。Python作为一门功能强大且易于使用的编程语言,在实现BDD方面也有着独特的优势。那么,如何利用Python实现BDD自动化测试呢?本文将为你详细解析。如何......
  • WGS84、GCJ02、BD09和CGCS2000地理坐标系详解
    一、WGS84WGS84(WorldGeodeticSystem1984)是全球定位系统(GPS)所使用的地理坐标系统和地球参考框架。它是由美国国防部开发的,广泛应用于导航、制图和地理信息系统(GIS)中。以下是一些关于WGS84坐标系统的重要资料:1.基本概念椭球参数:长半轴(a):6378137.0米扁率倒数(1/f):298.257......
  • Python 实现行为驱动开发 (BDD) 自动化测试详解
    ​ 在当今的软件开发领域,行为驱动开发(BehaviorDrivenDevelopment,BDD)作为一种新兴的测试方法,逐渐受到越来越多开发者的关注和青睐。Python作为一门功能强大且易于使用的编程语言,在实现BDD方面也有着独特的优势。那么,如何利用Python实现BDD自动化测试呢?本文将为你详细解析。如......
  • 构造中心损失----pytorch详解
    当输入数据X维度为[num_classes,feat_dim]时,参考链接:Centerloss-pytorch代码详解.对于输入数据X类型为[batch_size,seq_len,feat_dim],对参考链接代码进行调整,整个代码如下:classCenterLoss_seq(nn.Module):"""Centerloss.Reference:Wenetal.ADisc......
  • C语言程序设计核心详解 第八章 指针超详细讲解_指针变量_二维数组指针_指向字符串指针
    写在最前,一篇文章学会C语言指针顶级重要,学习C语言最重要的一部分-------指针第八章指针超详细讲解_指针变量_二维数组指针_指向字符串指针文章目录写在最前,一篇文章学会C语言指针第八章指针超详细讲解_指针变量_二维数组指针_指向字符串指针1.指针变量1.1指针变......
  • c++ typedef 关键字详解
    在C++中,typedef关键字用于为已有的数据类型创建一个新的别名。这使得代码更加易读和维护,尤其是当使用复杂的类型定义时。typedef可以用来简化代码或使其更具描述性。基本语法typedefexisting_typenew_name;这里,existing_type是已有的类型,new_name是你为它创建......
  • Midjourney入门-局部重绘详解与具体操作
    局部重绘是Midjourney一个非常实用的功能。通过局部重绘你可以对Midjourney生成的图片进行二次修改,达到控图改图的效果。接下来我们讲下操作step1-图片生成先生成一组图片,并挑选一张step2-认识三种重绘功能在生成的图片底下有三个按钮:Vary(Subtle)-变化(微妙)通......
  • Python 中的正反斜杠用法详解
    在Python编程中,字符串是一个常用的数据类型,字符串中的斜杠(反斜杠\和正斜杠/)具有特殊的用法和意义,本文将介绍这两种斜杠的用法。一、反斜杠的转义作用在Python中,反斜杠(\)被称为转义字符,它常用于两个主要目的。1.引入特殊字符反斜杠可以用来引入特殊字符序列,这些序列在Py......