AMR文件分析

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(2012-03-25 13:45:03)

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标签： 杂谈

分类：音视频编解码

目录

1.   概述

2.   AMR编码方式

3.   AMR文件结构示范图

4.   AMR帧头格式分析

5.   异常帧分析

6.   AMR帧读取算法

7.   参考资料

1.     概述

现在很多智能手机都支持多媒体功能，特别是音频和视频播放功能，而AMR文件格式是手机端普遍支持的音频文件格式。

 

AMR，全称是：AdaptiveMulti-Rate，自适应多速率，是一种音频编码文件格式，专用于有效地压缩语音频率。

 

AMR音频主要用于移动设备的音频压缩，压缩比非常高，但是音质比较差，主要用于语音类的音频压缩，不适合对音质要求较高的音乐类音频的压缩。

 

下面是两个AMR示范文件，一个是新闻类，一个是歌曲，可以听出来，音乐类压缩成AMR格式后，音质大大降低。

编号	文件名	文件长度	时长
1	h.amr             （歌曲）	409KB	04:21
2	zbc1217.amr	242KB	02:36

 

 

2.       AMR编码方式

AMR有多种编码方式，每种编码方式的采样频率不同：

 

	规格	比特率（kbps）	音频帧大小（字节）	帧头（字节）	FT
0	AMR 4.75		13	0400000100	0000
1	AMR 5.15		14	0C 00001100	0001
2	AMR 5.9		16	1400010100	0010
3	AMR 6.7		18	1C 00011100	0011
4	AMR 7.4		20	2400100100	0100
5	AMR 7.95		21	2C 00101100	0101
6	AMR 10.2		27	3400110100	0110
7	AMR 12.2		32	3C 00111100	0111

 

说明：

l        比特率是指将数字声音由模拟格式转化成数字格式的采样率，采样率越高，还原后的音质就越好。

 

l        比特率值与现实音频对照:

16kbps=电话音质

24kbps=增加电话音质、短波广播、长波广播、欧洲制式中波广播

40kbps=美国制式中波广播

56kbps=话音

64kbps=增加话音（手机铃声最佳比特率设定值、手机单声道MP3播放器最佳设定值）

112kbps=FM调频立体声广播

128kbps=磁带（手机立体声MP3播放器最佳设定值、低档MP3播放器最佳设定值）

160kbps=HIFI高保真（中高档MP3播放器最佳设定值）

192kbps=CD（高档MP3播放器最佳设定值）

256kbps=Studio音乐工作室（音乐发烧友适用）

 

l        音频数据帧大小的计算：

amr一帧对应20ms，那么一秒有50帧的音频数据。由于比特率不同，每帧的数据大小也不同。

如果比特率是12.2kbs，那么每秒采样的音频数据位数为：

12200 / 50 = 244bit =30.5byte，取整为31字节。

取整要四舍五入。

再加上一个字节的帧头，这样数据帧的大小为32字节。

 

3.     AMR文件结构示范图

下面是一个AMR文件示范：

从图中可以看出，所有AMR文件头标志是6个字节。（最后一个字节是换行符“/n”）

后面就紧跟的是音频帧。这个文件是每帧32字节。

 

文件头

语音帧 1

语音帧 2

…

 

 

4.     AMR帧头格式分析

AMR语音帧格式为帧头和语音数据组成。

帧头

语音数据

 

AMR语音帧头占1个字节，如下图所示：

0	1	2	3	4	5	6	7
P	FT				Q	P	P
0					0	0	0

 

其中：

P = 0；

FT：FrameType，对应不同编码模式。（参见“2. AMR编码方式”中表格中的说明）

Q：帧质量指示器，0：表示为坏帧。

后面的P补0。

 

5.     异常帧分析

下图是一个出现异常帧的示例：（zbc1217.amr）

 

从上图可以看见，本amr音频帧头都是0x3C，但是在0x000091e6处，帧头字节为0x44。与0x3C不一致。而在0x00009243处，才恢复到0x3C。

 

对异常帧的简单处理办法是，遇到异常帧就跳过异常帧。后面的读帧算法有描述。

 

6.     AMR帧读取算法

因为可能存在异常帧，所以不一定所有的语音帧大小一致，对于跟正常帧大小不一致的，或者帧头跟正常帧头不一致的，就不交给解码器，直接抛弃该坏帧。

 

读取帧的算法，用C语言来编写，readAMRFrame.c，JAVA可以用类似的方法。

下面是算法描述流程图。

7.     参考资料

l        rfc3267

http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3267.txt

http://ietfreport.isoc.org/rfc/PDF/rfc3267.pdf

l        3GPP TS 26.104 V 6.1.0 (2004-03)

http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26104-CRs.htm

l        3GPP AMR Floating-point Speech Codec

http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26104.htm

l        “amr编程汇总”

http://blog.youkuaiyun.com/windcao/archive/2006/01/04/570348.aspx

l        关于AMR文件格式的解释

http://www.mcublog.com/blog/user1/11409/archives/2006/16832.html