嵌入式 ADPCM压缩算法

ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)，是一种针对 16bits(或8bits或者更高) 声音波形数据的一种有损压缩算法,它将声音流中每次采样的 16bit 数据以 4bit 存储,所以压缩比1:4. 而且压缩/解压缩算法非常简单,所以是一种低空间消耗，高质量高效率声音获得的好途径。保存声音的数据文件后缀名为 .AUD的大多用ADPCM 压缩。
　　ADPCM主要是针对连续的波形数据的，保存的是波形的变化情况，以达到描述整个波形的目的，由于它的编码和解码的过程却很简洁，列在后面，相信大家能够看懂。
　　8bits采样的声音人耳是可以勉强接受的，而 16bit 采样的声音可以算是高音质了。ADPCM 算法却可以将每次采样得到的16bit 数据压缩到 4bit。需要注意的是，如果要压缩/解压缩得是立体声信号，采样时，声音信号是放在一起的，需要将两个声道分别处理。
ADPCM 压缩过程
　　首先我们认为声音信号都是从零开始的,那么需要初始化两个变量
　　　　int index=0,prev_sample=0;
　　下面的循环将依次处理声音数据流，注意其中的 getnextsample() 应该得到一个 16bit 的采样数据，而outputdata() 可以将计算出来的数据保存起来，程序中用到的 step_table[],index_adjust[]附在后面：
　　　　int index=0,prev_sample:=0;
　　　　while (还有数据要处理)
　　　　{
　　　　　　cur_sample=getnextsample();　　　　　　　　//得到当前的采样数据
　　　　　　delta=cur_sample-prev_sample;　　　　　　　//计算出和上一个的增量
　　　　　　if (delta<0) delta=-delta,sb=8;　　　　　　//取绝对值
　　　　　　else sb = 0 ;　　　　　　　　　　　　　　　// sb 保存的是符号位
　　　　　　code = 4*delta / step_table[index];　　　　// 根据 steptable[]得到一个0-7 的值
　　　　　　if (code>7) code=7;　　　　　　　　　　　　//它描述了声音强度的变化量
　　　　　　index += index_adjust[code] ;　　　　　　　// 根据声音强度调整下次取steptable的序号
　　　　　　if (index<0) index=0;　　　　　　　　　　　//便于下次得到更精确的变化量的描述
　　　　　　else if (index>88) index=88;
　　　　　　prev_sample=cur_sample;
　　　　　　outputode(code|sb);　　　　　　　　　　　　// 加上符号位保存起来
　　　　}
　　 
ADPCM 解压缩过程
　　接压缩实际是压缩的一个逆过程，同样其中的 getnextcode() 应该得到一个编码，,而 outputsample()可以将解码出来的声音信号保存起来。这段代码同样使用了同一个的 setp_table[] 和 index_adjust()附在后面：
　　　　int index=0,cur_sample=0;
　　　　while (还有数据要处理) 
　　　　{
　　　　　　　　code=getnextcode();　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//得到下一个数据
　　　　　　　　if ((code & 8) != 0) sb=1 else sb=0;
　　　　　　　　code&=7;　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　// 将 code分离为数据和符号
　　　　　　　　delta =(step_table[index]*code)/4+step_table[index]/8;　　　　　//后面加的一项是为了减少误差
　　　　　　　　if (sb==1) delta=-delta;
　　　　　　　　cur_sample+=delta; 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　//计算出当前的波形数据
　　　　　　　　if (cur_sample>32767)output_sample(32767);
　　　　　　　　else if (cur_sample<-32768)output_sample(-32768);
　　　　　　　　else output_sample(cur_sample);
　　　　　　　　index+=index_adjust[code];
　　　　　　　　if (index<0) index=0;
　　　　　　　　if (index>88) index=88;
　　　　　}
附表
　　　　　int index_adjust[8] = {-1,-1,-1,-1,2,4,6,8};
　　　　　int step_table[89] = 
　　　　　{
　　　　　　　7,8,9,10,11,12,13,14,16,17,19,21,23,25,28,31,34,37,41,45,
　　　　　　　50,55,60,66,73,80,88,97,107,118,130,143,157,173,190,209,230,253,279,307,337,371,
　　　　　　　408,449,494,544,598,658,724,796,876,963,1060,1166,1282,1411,1552,1707,1878,2066,
　　　　　　　2272,2499,2749,3024,3327,3660,4026,4428,4871,5358,5894,6484,7132,7845,8630,9493,
　　　　　　　10442,11487,12635,13899,15289,16818,18500,20350,22385,24623,27086,29794,32767
　　　　　}