iOS音视频开发 - 音频编码格式(pcm、wav、mp3、aac、ogg)

简介: 我们通常从音乐App(如:网易云音乐)听歌时,会看到一首歌需要的存储空间大概是10M左右,对于手机磁盘来说这是可以接受的。但在网络中实时在线传播的话,这个数据量可能就太大了,所以必须对其进行压缩编码。

我们通常从音乐App(如:网易云音乐)听歌时,会看到一首歌需要的存储空间大概是10M左右,对于手机磁盘来说这是可以接受的。但在网络中实时在线传播的话,这个数据量可能就太大了,所以必须对其进行压缩编码。


压缩编码的基本指标之一就是压缩比,压缩比通常小于1(否则就没有必要去做压缩)。


压缩算法


压缩算法包含无损压缩有损压缩,常用压缩格式中,用的较多的是有损压缩


  • 无损压缩 :解压后的数据可以完全复原


  • 有损压缩 :解压后的数据不能完全复原,会丢失一部分信息,压缩比越小,丢失的信息就越多,信号还原后失真就会越大


压缩编码原理


压缩编码原理实际上是压缩掉冗余信号,冗余信号是指不能被人耳感知到的信号,包含人耳听觉范围之外的音频信号以及被掩蔽掉的音频信号


常用压缩编码格式


PCM编码


音频的裸数据格式就是脉冲编码调制(Pulse Code Modulation, PCM)数据,是 按照一定的格式记录采样和量化后的数字数据,描述一段PCM数据需要这几个概念:量化格式(sampleFormat)采样率(sampleRate)声道数(channel)


WAV编码


WAV编码的一种实现(有多种实现方式,但是都不会进行压缩操作)就是在PCM数据格式的前面加上44字节,分别用来描述PCM的采样率、声道数、数据格式等信息


MP3编码


MP3具有不错的压缩比,使用LAME编码(MP3编码格式的一种实现)的中高码率的MP3文件,听感上非常接近源WAV文件


特点:音质在128Kbit/s 以上表现还不错,压缩比比较高,大量软件和硬件都支持,兼容性好


使用场合:高比特率下对兼容性有要求的音乐欣赏


AAC编码


AAC是新一代的音频有损压缩技术,通过一些附件的编码技术(比如PS、SBR等),衍生出了LC-AAC、HE-AAC、HE-AAC v2三种主要的编码格式。LC-AAC是比较传统的AAC,相对而言,其主要应用于中高码率场景的编码(≥ 80Kbit/s) ;HE-AAC(相当于AAC+SBR)主要应用于中低码率场景的编码(≤80Kbit/s);而HE-AAC v2(相当于AAC+SBR+PS)主要用于低码率场景的编码(≤48Kbit/s)。大部分编码器都设置为≤48Kbit/s自动启用PS技术,而>48Kbit/s则不加PS,相当于普通的HE-AAC
特点:在小于128Kbit/s的码率下表现优异,并且多用于视频中的音频编码
使用场合:128Kbit/s以下的音频编码,多用于视频中音频轨的编码


Ogg


一种非常有潜力的编码,在各种码率下都有比较优秀的表现,尤其在中低码率场景下。Ogg除了音质好之外,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,128Kbit/s的Ogg比192Kbit/s甚至更高码率的MP3还要出色


特点:可以用比MP3更小的码率实现比MP3更好的音质,高中低码率下均有良好表现


缺点:兼容性不够好,流媒体特性不支持,目前没有美图服务软件的支出,因此基于Ogg的数字广播还无法实现,Ogg目前受支持的情况还不够好,无论是软件上的还是硬件上的支持,都无法和MP3箱体并论


适用场合:语音聊天的音频消息场景


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