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原创

音频编码种类与转码技术

2023-07-05 03:18:00
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音频编码方式

音频编码是将模拟音频信号转换为数字音频信号的过程,常用的音频编码有以下几种:

  1. 711编码:也称为PCM编码,它将模拟音频信号转换为数字音频信号,采样率为8 kHz,量化位数为8位或16位,通常用于语音通信领域,如电话系统、语音会议等。G.711编码无损压缩,文件体积较大,但保留了所有的音频数据,因此保证了音频的高质量。为了解决这个问题先后诞生了一系列的音频格式,这些音频格式运用不同的方法对音频数据进行压缩,其中有无损压缩(ALAC、APE、FLAC)和有损压缩(MP3、AAC、OGG、WMA)两种。
  2. MP3编码:MP3编码是一种有损压缩技术,通过分析音频信号的特征,将一些听不出来的音频数据去掉,从而实现压缩。MP3编码的优点是压缩比较高,文件体积小,但缺点是会损失一些音频数据。
  3. AAC编码:AAC编码也是一种有损压缩技术,相比于MP3编码,AAC编码可以提供更好的音质和更高的压缩比。AAC编码在数字音频广播、数字电视等领域得到广泛应用。
  4. FLAC编码:FLAC编码是一种无损压缩技术,可以将原始音频信号压缩到较小的文件体积,同时不会损失任何音频数据。FLAC编码适用于需要保持高音质的场合,如数字音乐存储和传输等领域。

常见的转码技术(G.711转AAC)

将PCM编码(G.711编码)转换为AAC格式涉及到多个步骤和技术,包括音频采样、量化、压缩等,下面是一些可能涉及到的底层原理:

  1. 音频采样和量化:PCM音频文件是通过对模拟音频信号进行采样和量化而产生的数字信号。采样率和量化位数决定了音频质量和文件大小。在将PCM编码转换为AAC格式时,需要将数字信号重新采样和量化,以适应AAC编码器的需求。
  2. 压缩算法:AAC是一种有损压缩算法,它可以通过减少音频数据中的冗余信息来减小文件大小。AAC编码器使用一些技术,例如MDCT(Modulated Discrete Cosine Transform)和Psychoacoustic Model等来实现压缩。MDCT可以将时间域信号转换为频域信号,而Psychoacoustic Model则可以根据人耳的特性去除掉听不到的音频信号。
  3. 比特率控制:在进行AAC编码时,比特率控制是一个重要的因素。比特率决定了输出文件的质量和大小。通常,比特率越高,输出文件的质量越好,但是文件大小也越大。因此,需要根据实际需求来选择合适的比特率。

上图展示了转换的实现流程,把PCM编码成AAC通过FFMPEG可以比较轻松的实现:

  1. 首先,需要安装一个音频编码器,例如FFmpeg或者Nero AAC编码器。
  2. 然后,使用命令行或图形用户界面启动编码器。
  3. 将PCM音频文件导入到编码器中,并选择AAC作为输出格式。
  4. 设置所需的音频质量和其他参数(例如比特率、采样率、声道数等)。
  5. 开始编码过程,并等待编码器完成转换。

不过,需要注意的是,对于不同的编码器和设置,步骤可能会略有不同。此外,转换后的AAC文件可能会比原始PCM文件更小,但质量可能会有所降低。

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