零基础入门多媒体音频(1)-音频基础

声音的本质是波动,波形图能直观体现声音的特征。我们常用于描述音频的属性有下面这些:

1.采样率:声音中每秒包含的采样点个数。

2.位宽:每个采样点需要多少个bit进行存储。

3.声道数:声音进行回放需要喇叭的个数。

4.频率:声波每秒中包含的周期数。

5.周期:声波两个波峰之间的时间差。

我们看到的波形图一般都是连续的,但在计算机中用于描述声音的是离散的点,连续的波形是通过对这些离散的点进行插值得到。这些点就是常说的采样点。

做音频领域的开发经常能看到PCM这个词。PCM指的是数据脉冲编码调制。具体定义可以从网络上获取,很好理解。一句话概括就是将模拟信号的声音直接编码成数字信号,最原始的音频数据。从软件角度看,PCM数据就是能直接进行播放的最基础的音频格式。与PCM格式相对应的是各种编码格式。包括DDP,DD,AAC,MP3,DTS,AVS3-P3.

当我们知道一段音频 PCM数据的数据量(bytes),声道数(channels),位宽(bitwidth),采样率(samplerate)时,

就可以计算出这段音频数据能播放多长时间。播放时长time = bytes / (bitwidth / 8) / samplerate / channels.

播放时长主要可以用于以下这两种场景:

1.判断数据发送端是否欠载:若数据发送端在时间time_real发送到数据接收端的音频PCM数据对应的时长time_data存在下面的情况时,则数据发送端发送数据不及时。time_real > time_data。

2.算法处理性能不足:若算法处理模块处理一段时长time_data的音频数据花费time_alg存在下面的情况时,则算法性能不足。time_alg > time_data。

我们不仅要知道播放时长的用途,还需要知道这背后的原理。播放一条特定的码流,硬件需要根据采样率,位宽,声道数进行配置,然后按照相应的速率进行数据的传输,转化。也就是硬件会在时长time内消耗掉bytes的数据量。为什么要按照这个速率处理呢?数据的录制媏就是按照这个进行数据录制的。如果播放媏数据输出太快,听到的声音就是加速播放的效果。反之,则是低速播放效果。因为硬件播放媏以恒定速度进行数据的处理,那么整个软件处理通路也必须保持相对稳定的数据处理速度。考虑到CPU调度的波动性,软件处理是不可能维持恒定处理速度。可以通过在不同处理节点增加缓存buffer进行抗抖动处理。(CPU调度不及时,则数据缓存至buffer。获得CPU调度时,则尽快消耗buffer里面的数据。在宏观层面上达到一个稳定的处理速度)

音频名词介绍:

merge:多路音频数据拼凑成一路音频数据,总数据量不变。

mix:多路音频数据混音成一路音频数据,总数据量减倍。

slot:一路TDM音频输出

BE:back end 一路硬件音频输出

FE:front end 一路软件音频输入

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