嵌入式音频知识点记录-Toy模板网

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了嵌入式音频知识点记录。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方，请大家不吝赐教，您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

音频培训

音频软件

音频存储

PCM

PCM是英文“Pulse Code Modulation”的缩写，中文意为“脉冲编码调制”。它是一种数字信号处理技术，用于将模拟信号转换为数字信号，常用于音频编码和传输

音频参数

采样率

采样率:是指每秒电信号采集数据的频率，常见的音频采样率有8000HZ,16000HZ,44100HZ,48000HZ,96000HZ等。

采样率越大，音频细节越丰富，，越细腻。如果音频的变化最小单位是441000hz,我们为了存储大小或者单片机输出性能降低了采样，以8000hz表示一个波形，那波形的一些细节就会丢失，比如说一些小尖峰就没有被8000hz采样到,造成细节的丢失。

采样位深

采样位深:表示每个电信号用多少位来存储，例如8位的采样位深能够划为的等级位256份，人耳的可识别声音频率为20-20000hz，那么每个位的误差就达到了80HZ,这对音频的还原度大幅降低，但是它的大小相应的也减小了，更有利于音频传输。早期的电话就使用的比较低的采样率来达到更稳定的通话质量。如果16位位深就能精准采样每一HZ。对于采样位深其实也并没有简单的8位/16位/32位这么简单，对于计算机来讲16位既可以用short表示也可以用16位int表示，32位既可以用32位int表示也可以用32位float表示，除此之外还有有符号和无符号之分，所有对于在编解码的时候对于这个我们也需要注意。

位深越大，音质也是越细腻。从程序理解，即一个音频点电压是123.45mv adc采样回来是123mv，dac的位深表达只能100 110 120 130，所以这里dac的还原只能还原成120mv输出回去，这就造成一定的失真。

采样通道

采样通道:常见的有单通道还是双通道，双通道能帮我们区分左右耳的声音，单通道的话两只耳朵都是一样的声音。通常我们追求立体感会使用双通道，所以双通道采集的声音也叫立体声。

音频PCM估算例子:那么我们生成一段时长为10S，采样率44100hz，采样位数为16位，通道数为两位的PCM文件所要占的磁盘大小(单位bit)为：44100162*10。

WAV

WAV只解决了PCM数据没有存储录制格式的问题，解决办法也相当简单粗暴，直接在PCM的头部加上录制格式的信息，这些信息占用固定的44字节。所以WAV占用空间上非但没有比PCM数据小，反而大出44个字节，以下解析44字节。

其他压缩存储格式后续补充

软件播放

软件音频播放方式有多种，i2s、dac。

i2s

i2s是一个传输音频的有线通讯制式，mcu通过i2s将pcm发给dsp ic 进行高质量的音频dac还原。

dac

例程文章
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dac就是以pcm确定的频率、位深，去还原音频。

将麦克风adc采集的数字信号，以同样的频率同样的位深，dac输出回去

举例：时长为10S，采样率44100hz，采样位数为16位。定义一个定时器频率44100hz，定义一个位深16位的dac，定时器按频率刷新dac的输出值，即可还原音频。

音频波形介绍

音调
- 波形图的多少即波形的疏密程度（相同时间内振动的快慢）指音调；
响度
- 波形图的高低即波形图的最高点和最低点的垂直距离（振幅大小）指响度；
音色
- 波形图的形状即波形图上细小的波形差距指音色。

以下例子辅助理解

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dac软件开发技巧

软件调音量

根据上述对音量的理解，我们知道一个采样点22mv，如果变22mv * 2，代表这个点的响度*2，如果将一段波形的额所有采样点同时 * 2，即代表着音量的放大。

音频播放器程序设计时dac的输出可以预留一句gain的乘法运算，可用作音频调大调小。

小位深dac表达大位深音源

如果一个单片机的外设dac位深只支持12位，但有一个16位深的目标音频输出，如何处理。如下：0b 1111 2222 3333 44444，这是音频的输出位深16位的数据采样点，我们可以做右移变成 0b 1111 2222 3333 做dac 12位输出，这会让采样细节丢失，但是是一个快速的音频音量大小的调整方法，也是一个直白的16位采样转12位采样的方法。

疑问:16bit转12bit为以下做法：

            p[i] = p[i] + 0x8000;                         // 16bit dac 数据为补码形式的，需要进行处理+0x8000
            p[i] = p[i] >> (4 + driverPlayerInfo.volume); // num 一般为4 右移4位剩下12bit dac数据

音频播放器设计

设计要点
1. 音频搬运到缓存
2. 缓存输出dac
设计前提：搬运的速度一定要比音频输出速度要快，不然一切设计不成立。
设计细节：
- 初始化
  1. 初始化AB区缓冲。
  2. 初始化频率硬件定时器做dac输出
  3. 搬运方式的确定，spi直接搬运或者定义dma搬运
- 播放逻辑：
  1. 触发播放时，先到flash做文件校验和长度确定
  2. 先搬运A区B区，开始触发定时器输出。
  3. 每次一个区域dac输出完成，会切换下个区域进行dac切换，且当前的区域启动覆盖读取。