音频-什么是PCM编码格式?

       PCM中文称脉冲编码调制(Pulse Code Modulation),是70年代末发展起来的,记录媒体之一的CD,在80年代初由飞利浦和索尼公司共同推出。

脉码调制的音频格式也被DVD-A所采用,它支持立体声和5.1环绕声,1999年由DVD讨论会发布和推出的。脉冲编码调制的比特率,从14-bit发展到16-bit、18-bit、20-bit直到24-bit;

采样频率从44.1kHz发展到192kHz。PCM脉码调制这项技术可以改善和提高的方面则越来越来小。只是简单的增加PCM脉码调制比特率和采样率,不能根本的改善它的根本问题。其原因是PCM的主要问题在于:

(1)任何脉冲编码调制数字音频系统需要在其输入端设置急剧升降的滤波器,仅让20Hz-22.05kHz的频率通过(高端22.05kHz是由于CD44.1kHz的一半频率而确定)。

(2)在录音时采用多级或者串联抽选的数字滤波器(减低采样频率),在重放时采用多级的内插的数字滤波器(提高采样频率),为了控制小信号在编码时的失真,两者又都需要加入重复定量噪声。这样就限制了PCM技术在音频还原时的保真度。

音频-什么是PCM编码格式?_第1张图片

GSZ-PS: 音频领域为啥有44.1KHZ的采样频率。

人耳朵的对声音的响应范围是20-20K。 根据采样定律,信号采样率至少信号本身频率的2倍,

所以对于要给人听的声音信号,最低采样率必须是20K*2=40K 。估计是为了放一点余量,就采用了44.1K。往上还有一个更加详细的研究

(Audio ABC | CD为何是44.1KHz采样率? - 云+社区 - 腾讯云)

(192KHz, 96KHz, 48KHz, 44.1KHz, DSD 什么的到底是什么意思? - 知乎)

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对于我们最常说的“无损音频”来说,一般都是指传统CD格式中的16bit/44.1kHz采样率的文件格式,而知所以称为无损压缩,也是因为其包含了20Hz-22.05kHz这个完全覆盖人耳可闻范围的频响频率而得名,当然现在的各种PCM格式编码高码率文件已经层出不穷非常常见,但是就像上文中所说的,高码率并不能有效地提升PCM编码采样率的频响范围,而只能增加其采样点来得到更加类似模拟录音的平滑波形。

 也正因为几乎所有的有损压缩格式都是从WAV格式压缩、转换而来,其实内部的编码依然是PCM,所以曾经很多MP3设备并不支持FLAC、APE、AAC等等格式,是因为它们不支持这些文件的解压缩,但是从没有一款播放器不支持WAV格式,因为WAV格式本身,就等于PCM码流。

WAV波形文件是音响设备和很多软件可以直接读取的波形文件,基本上不存在编解码问题。

flac和ape都对WAV进行了编码,故能换取较小的体积,但同时造成解码播放时,因播放器材解析力很敏感(或者说技术所限),会因出现一定的jitter抖动(解析复杂编码所致)而导致播放效果不够饱满和流畅。这点你可以通过统一转换为WAV格式来试听解决。

 对于WAV格式来说,是目前的常规无损压缩格式中体积最大的文件格式,由于FLAC和APE都对WAV进行了更高技术的编码,所以换取了较小的体积,这也是这两种格式之所以出现的根本原因。而对于FLAC和APE两种格式来说,虽然体积大小差不多,但是采用了不同的压缩格式,所以对于设别来说在播放时候需要占用的资源多少也并不相同,简单地说占用资源多少的比例为:APE最大、FLAC中、WAV占用最小。

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