今天小编要和大家分享的是音频编码内容简介 音频编码编码分类，接下来我将从内容简介，编码分类，格式特点，这几个方面来介绍。
从信息论的观点来看，描述信源的数据是信息和数据冗余之和，即：数据=信息+数据冗余。音频信号在时域和频域上具有相关性，也即存在数据冗余。将音频作为一个信源，音频编码的实质是减少音频中的冗余。自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。
内容简介
采样率和采样大小
声音其实是一种能量波，因此也有频率和振幅的特征，频率对应于时间轴线，振幅对应于电平轴线。波是无限光滑的，弦线可以看成由无数点组成，由于存储空间是相对有限的，数字编码过程中，必须对弦线的点进行采样。采样的过程就是抽取某点的频率值，很显然，在一秒中内抽取的点越多，获取得频率信息更丰富，为了复原波形，一次振动中，必须有2个点的采样，人耳能够感觉到的最高频率为20kHz，因此要满足人耳的听觉要求，则需要至少每秒进行40k次采样，用40kHz表达，这个40kHz就是采样率。我们常见的CD，采样率为44.1kHz。光有频率信息是不够的，我们还必须获得该频率的能量值并量化，用于表示信号强度。量化电平数为2的整数次幂，我们常见的CD位16bit的采样大小，即2的16次方。采样大小相对采样率更难理解，因为要显得抽象点，举个简单例子：假设对一个波进行8次采样，采样点分别对应的能量值分别为A1-A8，但我们只使用2bit的采样大小，结果我们只能保留A1-A8中4个点的值而舍弃另外4个。如果我们进行3bit的采样大小，则刚好记录下8个点的所有信息。采样率和采样大小的值越大，记录的波形更接近原始信号。
有损和无损
根据采样率和采样大小可以得知，相对自然界的信号，音频编码最多只能做到无限接近，至少目前的技术只能这样了，相对自然界的信号，任何数字音频编码方案都是有损的，因为无法完全还原。在计算机应用中，能够达到最高保真水平的就是pCM编码，被广泛用于素材保存及音乐欣赏，CD、DVD以及我们常见的WAV文件中均有应用。因此，pCM约定俗成了无损编码，因为pCM代表了数字音频中最佳的保真水准，并不意味着pCM就能够确保信号绝对保真，pCM也只能做到最大程度的无限接近。我们而习惯性的把Mp3列入有损音频编码范畴，是相对pCM编码的。强调编码的相对性的有损和无损，是为了告诉大家，要做到真正的无损是困难的，就像用数字去表达圆周率，不管精度多高，也只是无限接近，而不是真正等于圆周率的值。
使用音频压缩技术的原因
要算一个pCM音频流的码率是一件很轻松的事情，采样率值×采样大小值×声道数bps。一个采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的pCM编码的WAV文件，它的数据速率则为44.1K×16×2=1411.2Kbps。我们常说128K的Mp3，对应的WAV的参数，就是这个1411.2Kbps，这个参数也被称为数据带宽，它和ADSL中的带宽是一个概念。将码率除以8,就可以得到这个WAV的数据速率，即176.4KB/s。这表示存储一秒钟采样率为44.1KHz，采样大小为16bit，双声道的pCM编码的音频信号，需要176.4KB的空间，1分钟则约为10.34M，这对大部分用户是不可接受的，尤其是喜欢在电脑上听音乐的朋友，要降低磁盘占用，只有2种方法，降低采样指标或者压缩。降低指标是不可取的，因此专家们研发了各种压缩方案。由于用途和针对的目标市场不一样，各种音频压缩编码所达到的音质和压缩比都不一样，在后面的文章中我们都会一一提到。有一点是可以肯定的，他们都压缩过。
频率与采样率的关系
采样率表示了每秒对原始信号采样的次数，我们常见到的音频文件采样率多为44.1KHz，这意味着什么呢？假设我们有2段正弦波信号，分别为20Hz和20KHz，长度均为一秒钟，以对应我们能听到的最低频和最高频，分别对这两段信号进行40KHz的采样，我们可以得到一个什么样的结果呢？结果是：20Hz的信号每次振动被采样了40K/20=2000次，而20K的信号每次振动只有2次采样。显然，在相同的采样率下，记录低频的信息远比高频的详细。这也是为什么有些音响发烧友指责CD有数码声不够真实的原因，CD的44.1KHz采样也无法保证高频信号被较好记录。要较好的记录高频信号，看来需要更高的采样率，于是有些朋友在捕捉CD音轨的时候使用48KHz的采样率，这是不可取的！这其实对音质没有任何好处，对抓轨软件来说，保持和CD提供的44.1KHz一样的采样率才是最佳音质的保证之一，而不是去提高它。较高的采样率只有相对模拟信号的时候才有用，如果被采样的信号是数字的，请不要去尝试提高采样率。
流特征
随着网络的发展，人们对在线收听音乐提出了要求，因此也要求音频文件能够一边读一边播放，而不需要把这个文件全部读出后然后回放，这样就可以做到不用下载就可以实现收听了；也可以做到一边编码一边播放，正是这种特征，可以实现在线的直播，架设自己的数字广播电台成为了现实。
编码分类
根据编码方式的不同，音频编码技术分为三种：波形编码、参数编码和混合编码。一般来说，波形编码的话音质量高，但编码速率也很高；参数编码的编码速率很低，产生的合成语音的音质不高；混合编码使用参数编码技术和波形编码技术，编码速率和音质介于它们之间。
1、波形编码
波形编码是指不利用生成音频信号的任何参数，直接将时间域信号变换为数字代码，使重构的语音波形尽可能地与原始语音信号的波形形状保持一致。波形编码的基本原理是在时间轴上对模拟语音信号按一定的速率抽样，然后将幅度样本分层量化，并用代码表示。
波形编码方法简单、易于实现、适应能力强并且语音质量好。不过因为压缩方法简单也带来了一些问题：压缩比相对较低，需要较高的编码速率。一般来说，波形编码的复杂程度比较低，编码速率较高、通常在16kbit/s以上，质量相当高。但编码速率低于16kbit/s时，音质会急剧下降。
最简单的波形编码方法是pCM（pulseCodeModulation，脉冲编码调制），它只对语音信号进行采样和量化处理。优点是编码方法简单，延迟时间短，音质高，重构的语音信号与原始语音信号几乎没有差别。不足之处是编码速率比较高（64kbit/s），对传输通道的错误比较敏感。
2、参数编码
参数编码是从语音波形信号中提取生成语音的参数，使用这些参数通过语音生成模型重构出语音，使重构的语音信号尽可能地保持原始语音信号的语意。也就是说，参数编码是把语音信号产生的数字模型作为基础，然后求出数字模型的模型参数，再按照这些参数还原数字模型，进而合成语音。
参数编码的编码速率较低，可以达到2.4kbit/s，产生的语音信号是通过建立的数字模型还原出来的，因此重构的语音信号波形与原始语音信号的波形可能会存在较大的区别、失真会比较大。而且因为受到语音生成模型的限制，增加数据速率也无法提高合成语音的质量。不过，虽然参数编码的音质比较低，但是保密性很好，一直被应用在军事上。典型的参数编码方法为LpC（LinearpredictiveCoding，线性预测编码）。
3、混合编码
混合编码是指同时使用两种或两种以上的编码方法进行编码。这种编码方法克服了波形编码和参数编码的弱点，并结合了波形编码高质量和参数编码的低编码速率，能够取得比较好的效果。
格式特点
各种各样的音频编码都有其技术特征及不同场合的适用性，我们大致讲解一下如何去灵活应用这些音频编码。
pCM编码的WAV
前面就提到过，pCM编码的WAV文件是音质最好的格式，Windows平台下，所有音频软件都能够提供对她的支持。Windows提供的WinApI中有不少函数可以直接播放wav，因此，在开发多媒体软件时，往往大量采用wav，用作事件声效和背景音乐。pCM编码的wav可以达到相同采样率和采样大小条件下的最好音质，因此，也被大量用于音频编辑、非线性编辑等领域。
特点：音质非常好，被大量软件所支持。
适用于：多媒体开发、保存音乐和音效素材。
Mp3
Mp3具有不错的压缩比，使用LAME编码的中高码率的mp3，听感上已经非常接近源WAV文件。使用合适的参数，LAME编码的Mp3很适合于音乐欣赏。由于Mp3推出年代已久，加之还算不错的音质及压缩比，不少游戏也使用mp3做事件音效和背景音乐。几乎所有著名的音频编辑软件也提供了对Mp3的支持，可以将mp3象wav一样使用，但由于mp3编码是有损的，因此多次编辑后，音质会急剧下降，mp3并不适合保存素材，但作为作品的demo确实相当优秀的。mp3长远的历史和不错的音质，使之成为应用最广的有损编码之一，网络上可以找到大量的mp3资源，mp3player日渐成为一种时尚。不少VCDplayer、DVDplayer甚至手机都可以播放mp3，mp3是被支持的最好的编码之一。Mp3也并非完美，在较低码率下表现不好。Mp3也具有流媒体的基本特征，可以做到在线播放。
特点：音质好，压缩比比较高，被大量软件和硬件支持，应用广泛。
适用于：适合用于比较高要求的音乐欣赏。
OGG
Ogg是一种非常有潜力的编码，在各种码率下都有比较惊人的表现，尤其中低码率下。Ogg除了音质好之外，她还是一个完全免费的编码，这对ogg被更多支持打好了基础。Ogg有着非常出色的算法，可以用更小的码率达到更好的音质，128kbps的Ogg比192kbps甚至更高码率的mp3还要出色。Ogg的高音具有一定的金属味道，因此在编码一些高频要求很高的乐器独奏时，Ogg的这个缺陷会暴露出来。OGG具有流媒体的基本特征，但现在还没有媒体服务软件支持，因此基于ogg的数字广播还无法实现。Ogg目前的被支持的情况还不够好，无论是软件的还是硬件的，都无法和mp3相提并论。
特点：可以用比mp3更小的码率实现比mp3更好的音质，高中低码率下均具有良好的表现。
适用于：用更小的存储空间获得更好的音质（相对Mp3）。
MpC
和OGG一样，MpC的竞争对手也是mp3，在中高码率下，MpC可以做到比竞争对手更好音质，在中等码率下，MpC的表现不逊色于Ogg，在高码率下，MpC的表现更是独孤求败，MpC的音质优势主要表现在高频部分，MpC的高频要比Mp3细腻不少，也没有Ogg那种金属味道，是目前最适合用于音乐欣赏的有损编码。由于都是新生的编码，和Ogg际遇相似，也缺乏广泛的软件和硬件支持。MpC有不错的编码效率，编码时间要比OGG和LAME短不少。
特点：中高码率下，具有有损编码中最佳的音质表现，高码率下，高频表现极佳。
适用于：在节省大量空间的前提下获得最佳音质的音乐欣赏。
WMA
微软开发的WMA同样也是不少朋友所喜爱的，在低码率下，有着好过mp3很多的音质表现，WMA的出现，立刻淘汰了曾经风靡一时的VQF编码。有微软背景的WMA获得了很好的软件及硬件支持，WindowsMediaplayer就能够播放WMA，也能够收听基于WMA编码技术的数字电台。因为播放器几乎存在于每一台pC上，越来越多的音乐网站都乐意使用WMA作为在线试听的首选了。除了支持环境好之外，WMA在64-128kbps码率下也具有相当出色的表现，虽然不少要求较高的朋友并不够满意，但更多要求不高的朋友接受了这种编码，WMA很快的普及开了。
特点：低码率下的音质表现难有对手。
适用于：数字电台架设、在线试听、低要求下的音乐欣赏。
mp3pRO
作为mp3的改良版本的mp3pRO表现出了相当不错的素质，高音丰满，虽然mp3pRO是通过SBR技术在播放过程中插入的，但实际听感相当不错，虽然显得有点单薄，但在64kbps的世界里已经没有对手了，甚至超过了128kbps的mp3，但很遗憾的是，mp3pRO的低频表现也象mp3一样的破，所幸的是，SBR的高频插值可以或多或少的掩盖掉这个缺陷，因此mp3pRO的低频弱势反而不如WMA那么明显。大家可以在使用RCAmp3pROAudioplayer的pRO开关来切换pRO模式和普通模式时深深的感觉到。整体而言，64kbps的mp3pRO达到了128kbps的mp3的音质水平，在高频部分还略有胜出。
特点：低码率下的音质之王。
适用于：低要求下的音乐欣赏。
ApE
一种新兴的无损音频编码，可以提供50-70%的压缩比，虽然比起有损编码来太不值得一提了，但对于追求完美音质的朋友简直是天大的福音。ApE可以做到真正的无损，而不仅是听起来无损，压缩比也要比类似的无损格式要好。
特点：音质非常好。
适用于：最高品质的音乐欣赏及收藏。
关于音频编码,电子元器件资料就介绍完了，您有什么想法可以联系小编。
