PCM数据格式

本文详细介绍了8Bit和16Bit两种不同位深的单声道及双声道音频数据格式。包括每种格式下的采样方式及数据组织结构,为理解音频文件内部构造提供了基础。
1. 8 Bit 单声道: 

1. 8 Bit 单声道:

采样1采样2
数据1数据2

2. 8 Bit 双声道

采样1采样2
声道1数据1声道2数据1声道1数据2声道2数据2

1. 16 Bit 单声道:

采样1采样2
数据1低字节数据1高字节数据1低字节数据1高字节

2. 16 Bit 双声道

采样1 
声道1数据1低字节声道1数据1高字节声道2数据1低字节声道2数据1高字节
采样2   
声道1数据2低字节声道1数据2高字节声道2数据2低字节声道2数据2高字节


### PCM 数据格式详解 #### 一、PCM 基本概念 PCM(Pulse Code Modulation),即脉冲编码调制,是一种用于表示采样模拟信号的数字技术。这种技术通过三个主要过程处理原始声音信号:采样(Sampling)、量化(Quantization)、编码(Encoding)[^1]。 #### 二、采样 (Sampling) 在这一阶段,连续变化的声音波形被分割成离散的时间片段。每个时间点上的振幅值被捕获并记录下来。通常情况下,CD质量音质采用每秒44,100次采样的频率。 #### 三、量化 (Quantization) 捕获到的样本数值范围非常广泛,为了便于计算机存储和传输,这些值需要映射到有限数量级别的整数上。此操作称为量化。量化的精度决定了最终输出音频的质量;更高的位深意味着更精细的表现力。 #### 四、编码 (Encoding) 完成上述两步之后得到的一系列数字就是所谓的“线性脉码调制”数据——也就是未经压缩的纯音频信息。此时可以将其保存为文件或将之进一步转换为其他类型的媒体容器如WAV等。 #### 五、PCM 文件结构特点 - **无头文件**:与某些包含元数据头部信息的多媒体封装不同的是,标准意义上的PCM并不具备额外的信息字段; - **仅含有效载荷**:整个文件由纯粹的音频样本构成,没有任何附加控制字符或标签; - **依赖外部定义参数**:由于缺乏内嵌属性声明,当播放器读取此类资源时往往需借助于事先约定好的条件来解释其特性,比如声道数目、采样率及比特率等等[^3]。 ```c // C语言示例代码展示如何打开并读取一个简单的单通道8-bit PCM文件 FILE *file; int8_t *buffer; file = fopen("example.pcm", "rb"); if (!file) { perror("Failed to open file"); exit(EXIT_FAILURE); } fseek(file, 0L, SEEK_END); long fileSize = ftell(file); rewind(file); buffer = malloc(fileSize); if (!buffer) { fclose(file); fprintf(stderr, "Memory allocation failed\n"); exit(EXIT_FAILURE); } size_t bytesRead = fread(buffer, sizeof(int8_t), fileSize / sizeof(int8_t), file); fclose(file); free(buffer); ```
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