AMR音频编码器概述及文件格式分析

全称 Adaptive Multi-Rate ，自适应多速率编码，主要用于移动设备的音频，压缩比比较大，但相对其他的压缩格式质量比较差，由于多用于人声，通话，效果还是很不错的。 一、分类 1. AMR:  又称为 AMR-NB ，相对于下面的 WB 而言， 语音带宽范围： 300 － 3400Hz ， 8KHz 抽样 2. AMR-WB:AMR WideBand ，        语音带宽范围：  50 － 7000Hz       16KHz 抽样 “AMR-WB” 全称为 “Adaptive Multi-rate - Wideband” ，即 “ 自适应多速率宽带编码 ” ，采样频率为 16kHz ，是一种同时被国际标准化组织 ITU-T 和 3GPP 采用的宽带语音编码标准，也称   为 G722.2 标准。 AMR-WB 提供语音带宽范围达到 50 ～ 7000Hz ，用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。 　　与之作比较，现在 GSM 用的 EFR(Enhenced Full Rate ，增强型全速率编码 ) 采样频率为 8kHz ，语音带宽为 200 ～ 3400Hz 。 　　 AMR-WB 应用于窄带 GSM( 全速信道 16k ， GMSK) 的优势在于其可采用从 6.6kb/s, 8.85kb/s 和 12.65kb/s 三种编码，当网络繁忙时 C/I 恶化，编码器可以自动调整编码模式，从而增强 QoS 。在这种应用中， AMR-WB 抗扰度优于 AMR-NB 。 AMR-WB 应用于 EDGE 、 3G 可充分体现其优势。足够的传输带宽保证 AMR-WB 可采用从 6.6kb/s 到 23.85kb/s 共九种编码，语音质量超越 PSTN 固定电话。   二、编码方式 1. AMR-NB: AMR  一共有 16 种编码方式，  0-7 对应 8 种不同的编码方式，  8-15  用于噪音或者保留用。 Frame Type Mode Indication Mode Request Frame content (AMR mode, comfort noise, or other) 0 0 0 AMR 4,75 kbit/s 1 1 1 AMR 5,15 kbit/s 2 2 2 AMR 5,90 kbit/s 3 3 3 AMR 6,70 kbit/s (PDC-EFR) 4 4 4 AMR 7,40 kbit/s (TDMA-EFR) 5 5 5 AMR 7,95 kbit/s 6 6 6 AMR 10,2 kbit/s 7 7 7 AMR 12,2 kbit/s (GSM-EFR) 8 - - AMR SID 9 - - GSM-EFR SID 10 - - TDMA-EFR SID 11 - - PDC-EFR SID 12-14 - - For future use 15 - - No Data (No transmission/No reception)   2. AMR-WB: Frame Type Index Mode Indication Mode Request Frame content (AMR-WB mode, comfort noise, or other) 0 0 0 AMR-WB 6.60 kbit/s 1 1 1 AMR-WB 8.85 kbit/s 2 2 2 AMR-WB 12.65 kbit/s 3 3 3 AMR-WB 14.25 kbit/s 4 4 4 AMR-WB 15.85 kbit/s 5 5 5 AMR-WB 18.25 kbit/s 6 6 6 AMR-WB 19.85 kbit/s 7 7 7 AMR-WB 23.05 kbit/s 8 8 8 AMR-WB 23.85 kbit/s 9 - - AMR-WB SID (Comfort Noise Frame) 10-13 - - For future use 14 - - speech lost 15 - - No Data (No transmission/No reception)   - -     二、 AMR  帧格式： AMR  有两种类型的帧格式： AMR IF1  和  AMR IF2 1. AMR IF1:   IF1  的帧格式如下图所示： FrameType, Mode Indication, Mode Request  对应上面两个表格里的数。从上面的表格里我们可以看出，这三个域的值是相同的。所以在 IF2 中省略了 Mode Indication, Mode Request  两个域。 Frame Quality Indicator: 0 表示 bad frame  或者 corrupted frame ；  1 表示  good frame 每一帧的数据有分为三个部分： Class A/B/C Class A ：一帧中最敏感、最重要的数据。一旦这一部份数据有损坏，整个帧就无法解码，就损坏了。所以，一般在无线传输的时候要使用各种冗余的方式对这部分数据加以保护。 Class B ：相对于 Class A 不那么重要的数据。 Class C ：比 Class B 还不重要的数据。   2. AMR IF2:   IF2 的帧格式如下图所示： 相对于 IF1, IF2  省去了 Frame Quality Indicator, Mode Indication, Mode Request  和 CRC  校验。但是增加了 bit  填充。因为 AMR 帧中数据的长度并不是字节（ 8bit ）的整数倍，所以在有些帧的末尾需要增加 bit 填充，以使整个帧的长度达到字节的整数倍。 有关 IF2 帧中各个域的信息请参考下面的帧大小节的表格。   三、帧大小 1. AMR-NB Frame Type Index Frame content Number of bits in Frame Type Number of Bits inAMR Core Frame Number of Bits in  Bit Stuffing Number of octets (N) 0 AMR 4,75  4 95 5 13 1 AMR 5,15 4 103 5 14 2 AMR 5,90 4 118 6 16 3 AMR 6,70 4 134 6 18 4 AMR 7,40 4 148 0 19 5 AMR 7,95 4 159 5 21 6 AMR 10,2 4 204 0 26 7 AMR 12,2 4 244 0 31 8 AMR SID 4 39 5 6 9 GSM-EFR SID 4 43 1 6 10 TDMA-EFR SID 4 38 6 6 11 PDC-EFR SID 4 37 7 6 12-14 For future use - - - - 15 No Data 4 0 4 1   Number of bits in Classes A, B, and C for each AMR codec mode Frame Type AMR codec mode Total number of bits Class A Class B Class C 0 4,75 95 42 53 0 1 5,15 103 49 54 0 2 5,90 118 55 63 0 3 6,70 134 58 76 0 4 7,40 148 61 87 0 5 7,95 159 75 84 0 6 10,2 204 65 99 40 7 12,2 244 81 103 60   2. AMR-WB: Composition of AMR-WB IF2 Frames for all Frame Types 四、 PCM16 和 AMR 之间的转换 Amr  一帧为 20 毫秒 以 AMR 4.75Kbits/s 为例 : 每秒产生的声音位数  = 4750bits/s 每 20ms 帧占用的位数  = 4750bits/s / 50frames/s = 95bits 每 20ms 帧占用的字节数  = 95bits / 8bits/byte = 11.875bytes -  圆整到 12 字节，不足的补 0 加上一个字节的帧头，所以， 20ms 一帧的 AMR: 12-bytes + 1-byte = 13-bytes 相反，转换回来就成了 13-bytes * 50frames/s * 8bits/byte = 5200bits/s 注意，这里两个数值并不对应，是由于圆整的原因 案例： http://pan.baidu.com/share/link?shareid=247705& uk =2720497303 http://pan.baidu.com/share/link?shareid=247708&uk=2720497303 http://pan.baidu.com/share/link?shareid=247709& uk =2720497303 http://pan.baidu.com/share/link?shareid=247707& uk =2720497303