linux（12）
PCM（Pulse-Code Modulation，脉冲编码调制）是现在最为常见的一种音频编码格式,什么wav,ape,flac,mp3等等几乎所有常见音频都是pcm编码格式
其原理简单来说,我们先准备好一组规定电平值(对于电平这个概念,可以简单地等同理解为电压),比如-3,-2,-1,0,1,2,3等等,每个值给一个编号,就像ABCD这样,不过我们现在给这些电平值使用二进制的编号(就是000 001 010 等等).
好了,开始转换过程,从麦克风过来了一段模拟信号,我们每隔一小段时间,对这个信号采一次样,得到其采样电平
然后从先前的那组规定电平内,找出最接近采样电平的值,嗯..采用四舍五入的办法....然后记录下来这个最接近值的编号
然后进行下一次采样..如此反复,就能用一组二进制编号(也就是数字信号)把麦克风过来的原始模拟信号给记录下来了,记录下来的数字信号就是PCM了..
上面的整个过程就是常说的ADC编码过程,录音室里的录音过程就是这样了
用画图来表示的话，图中的红线表示一个信号（随手画的，实际的信号更复杂就是了）
纵坐标表示电平值，横坐标表示时间
纵坐标被平均分成若干份，在图中每一条横向黑线代表度量用的规定电平值
横向从左往右每走一格取一次样，得到图中蓝色的点
每个点都对应一个纵坐标，也就是取样点的电平
然后，我们就要用这组规定电平值来度量和记录取样电平了
但是呢，取样电平肯定不会都刚好等于规定电平的，于是这时候我们就要找相近的电平值来大概地表示这个取样了，用四舍五入的办法来记录接近的电平值
于是,图中紫色的点表示最终记录的值
绿线表示记录的值还原后的信号曲线，可以看出和原信号相比有明显失真
这整个过程中输出信号与输入信号间的差叫做量化误差.量化误差对于信号而言是一种噪声,所以也被称为量化噪声
上面几幅图为了更明显地表现量化噪声都夸大了误差的程度
DSD（Direct Stream Digital）『直接比特流数字』，它是Sony与Philips在1996年宣布共同发展的高解析数字音响规格， DSD新技术与DVD的音响技术指针竞争，用1bit比特流的方式取样，采样率2.4MHz（CD 44.1kHz取样的64倍）的高取样方式，直接把模拟音乐讯号波形以脉冲方式转变为数字讯号
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上面的是官方介绍所用的屁话,皮毛都没有沾到
现在我来简单介绍下DSD的编码原理
上面介绍PCM的时候已经说了，对于16bit PCM，每记录一个采样点需要用到16bit数据
但是DSD对于每一个采样点，用1bit就可以记录，也就是说，仅仅用表示“否”的“0”和表示“是”的“1”去记录这一个采样点的电平值
这看起来像地外科技一样不可思议，但是实际上原理并不复杂,只是需要一些基础的数学知识来理解它
DSD的编码过程中,对信号进行量化的方式和PCM完全不一样
首先是Δ调制这个概念
试想一下,我们不像PCM那样用一组规定电平值去度量，而是只使用一个固定值&Δ&去度量原始信号.依然是隔一段固定时间取一次样,每次取样得到的电平会拿来与上一次取样的信号进行比较,如果其插值大于Δ,则输出&1&,如果插值小于Δ或者为负数,则输出&0&.于是就这样,每个采样点就能以1bit的形式被记录下来.
Δ调制有着一个缺点,就是随着输入模拟信号的频率增高,信噪比会急剧下降.我们可以通过减小Δ的值,并且增大采样率,来控制量化噪声.
DSD的主体思想就是这样,每一个采样的值是上一个采样的相对值,前后采样点相互连系密不可分.这种量化方式的思想因为其连续性,更加接近自然中的声音(声音信号就是一连串的,单独一个点毫无意义),个人是认为比起PCM更有美感啦~
参考知识库
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