【转】PCM Audio，PCM格式音频文件 详解

    PCM文件：模拟音频信号经模数转换（A/D变换）直接形成的二进制序列，该文件没有附加的文件头和文件结束标志。Windows的Convert工具可以把PCM音频格式的文件转换成Microsoft的WAV格式的文件。   

    将音频数字化，其实就是将声音数字化。最常见的方式是通过脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation) 。运作原理如下。首先我们考虑声音经过麦克风，转换成一连串电压变化的信号，如图一所示。这张图的横座标为秒，纵座标为电压大小。要将这样的信号转为 PCM 格式的方法，是使用三个参数来表示声音，它们是：声道数、采样位数和采样频率。

    采样频率：即取样频率,指每秒钟取得声音样本的次数。采样频率越高,声音的质量也就越好,声音的还原也就越真实，但同时它占的资源比较多。由于人耳的分辨率很有限,太高的频率并不能分辨出来。在16位声卡中有22KHz、44KHz等几级,其中，22KHz相当于普通FM广播的音质，44KHz已相当于CD音质了，目前的常用采样频率都不超过48KHz。

   采样位数：即采样值或取样值（就是将采样样本幅度量化）。它是用来衡量声音波动变化的一个参数，也可以说是声卡的分辨率。它的数值越大，分辨率也就越高，所发出声音的能力越强。

   声道数：很好理解，有单声道和立体声之分，单声道的声音只能使用一个喇叭发声（有的也处理成两个喇叭输出同一个声道的声音），立体声的pcm可以使两个喇叭都发声（一般左右声道有分工） ，更能感受到空间效果。

　下面再用图解来看看采样位数和采样频率的概念。让我们来看看这几幅图。图中的黑色曲线表示的是pcm文件录制的自然界的声波，红色曲线表示的是pcm文件输出的声波，横坐标便是采样频率；纵坐标便是采样位数。这几幅图中的格子从左到右，逐渐加密，先是加大横坐标的密度，然后加大纵坐标的密度。显然，当横坐标的单位越小即两个采样时刻的间隔越小，则越有利于保持原始声音的真实情况，换句话说，采样的频率越大则音质越有保证；同理，当纵坐标的单位越小则越有利于音质的提高，即采样的位数越大越好。

    在计算机中采样位数一般有8位和16位之分，但有一点请大家注意，8位不是说把纵坐标分成8份，而是分成2的8次方即256份； 同理16位是把纵坐标分成2的16次方65536份； 而采样频率一般有11025HZ（11KHz），22050HZ（22KHz）、44100Hz（44KHz）三种。

  样点 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 ...  t16 t17 t18 t19 t20

幅值 0011 01010111 1001 1011 1101 1110 ... 0110 0110 0101 0011 0000

         那么，现在我们就可以得到pcm文件所占容量的公式：

　　　　　存储量 = ( 采样频率 * 采样位数 * 声道 ) * 时间 / 8  (单位：字节数)

                 波形声音的码率 = 取样频率 * 量化位数 * 声道数

　　例如，数字激光唱盘(CD－DA，红皮书标准)的标准采样频率为44.lkHz，采样数位为16位，立体声(2声道)，可以几乎无失真地播出频率高达22kHz的声音，这也是人类所能听到的最高频率声音。激光唱盘一分钟音乐需要的存储量为：　　　　　

　　　　　(44.1*1000*l6*2)*60/8=10，584，000(字节)=10.584MBytes

这个数值就是pcm声音文件在硬盘中所占磁盘空间的存储量。

 

　　计算机音频文件的格式决定了其声音的品质，日常生活中电话、收音机等均为模拟音频信号，即不存在采样频率和采样位数的概念，我们可以这样比较一下：

         44KHz，16BIT的声音称作：CD音质；

         22KHz、16Bit的声音效果近似于立体声（FM Stereo）广播，称作：广播音质；

         11kHz、8Bit的声音，称作：电话音质。

         微软的WAV文件就是pcm编码的一种

【原文链接】

       [1] shuyong1999的专栏，《Audio PCM》