Iphone开发之音频101 (第一部分): 文件和数据类型

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翻译:大侠自来也               校对:子龙山人,Iven

在做iphone开发之前,我(ray)对声音格式了解的相当少。我知道一些“wav”和“mp3”声音格式的差异,但是我肯定不能准确地告诉你“AAC”、“CAF”是什么格式的声音文件,同时也不知道在MAC上最好的转换音频文件的方法是什么。

我深知,假如你想要成为一名合格的iphone开发者,你必须对声音文件数据格式,转换,录音和使用什么音频操作API有个基本的了解。

这篇文章是三篇涵盖音频开发教程中的第一篇。在这篇文章中,我们将会从文件和数据格式开始。



文件格式和数据格式

首先我们要知道的是,对每个音频文件有两部分:1是文件格式(也叫音频容器),2是数据格式(也叫音频编码)。

文件格式(或者是音频容器)描述了这个文件它自己的格式。它里面的实际音频数据能使用很多不同的方式编码。例如,一个后缀为caf的文件是一种文件格式,它能够包含用MP3、线性pcm(lpcm)和其他许多格式编码的音频数据。

接下来让我们更深入些。

数据格式(或者是音频编码)

我们接下来将要开始了解音频编码,而不是文件格式,因为音频编码才是最重要的。

以下是iphone支持的的音频数据编码格式和针对每个的描述:

·  AAC:aac其实是“高级音频编码(advanced audio coding)”的缩写,它是被设计用来取代MP3格式的。你可能会想,它压缩了原始的声音,导致容量占用少但是质量肯定会有所下降。不过这些质量的损失取决于声音比特率的大小,当比特率合适的时候,这些损失人耳是很难听出来的。事实上,aac比mp3有更好的压缩率,特别是在比特率低于128bit/s的时候。

·HE-AAC:HE-AAC是AAC的一个超集,这个“HE”代表的是“High efficiency”。 HE-AAC是专门为低比特率所优化的一种音频编码格式,比如streaming audio就特别适合使用这种编码格式。

·AMR:AMR全称是“Adaptive Multi-Rate”,它也是另一个专门为“说话(speech)”所优化的编码格式,也是适合低比特率环境下采用。

·ALAC:它全称是“Apple Lossless”,这是一种没有任何质量损失的音频编码方式,也就是我们说的无损压缩。在实际使用过程中,它能够压缩40%-60%的原始数据。这种编码格式的解码速度非常快,这对iphone或者ipod这种小型设备来说非常适合。

·iLBC: 这是另一种专门为说话所设计的音频编码格式,它非常适合于IP电话等其它需要流式音频的场合。

·IMA4: 这是一个在16-bit音频文件下按照4:1的压缩比来进行压缩的格式。这是iphone上面一种非常重要的编码格式,我们将在以后讨论原因。

· Linear PCM:它的中文意思是基于线性脉冲编码调制,用于将模拟声音数据转换成数字声音数据。简而言之,就是意味着无压缩数据。由于数据是非压缩的,它可以非常快的播放,并且当空间不是问题时,这是在iphone上面首选的音频编码方式。

·μ-law and a-law: 就我所知道的,这种编码是交替的编码模拟数据为数字格式数据,但是在speech优化方面比linear PCM更好。

· MP3: 这种格式是我们都知道也喜欢的,虽然很多年过去了,但MP3到目前为止仍然是一种非常流行的编码格式,它也能被iphone很好地支持。

我们到底选择什么编码格式?

上面的看起来是张很大的表,但是实际上只有一些是我们做开发时首选的。在具体做选择的时候,你必须记住以下几点:

· 你可以播放linear PCM, IMA4和一些其它没有压缩的或者简单压缩的音频格式,这些格式可以很好地被iphone的硬件解码。

· 对于更多高级的压缩格式,例如AAC,MP3,和ALAC,iphone并没有提供硬件编解码器的支持来很快解压缩这些数据,并且在一个时候只能处理一个文件。因此,假如你播放超过一个使用这些编码的音频文件,系统将选择使用软件来解码,那样会比较慢,还会占用CPU。

因此选择什么样的数据格式,这里有两条建议:

· 假如空间不是问题,那么使用linear PCM来编码每个音频。这样不仅使你的音频最快地播放,而且你能够在不占用CPU资源的情况下同时播放多个声音。

· 假如空间是问题,你大多数时候要使用AAC来编码你的背景音乐和IMA4来编码你的音效。

Linear PCM的许多变种

还有一个很重要的关于linear PCM的问题需要强调,那就是这种无压缩的数据格式是iphone上面编程首选的。针对不同的数据存储,这里有一些linear PCM变种。这些数据可以使用高尾数或者低尾数格式来储存,它们之间的差别,就像浮点型和整型它们占用的位宽不同。

这里最重要的一件事就是,在iphone上面首选的linear PCM是低尾数(little-endian)格式的16位整型,或者是"LEI16"(好像是一种编码格式,apple caf audio format code: LEI16, ios设备的音频格式是16位低尾数编码)。这个是和Mac os x不一样的,它使用的是本地32位浮点型尾数编码。因为音频文件经常要在Mac上面创建,所以检查文件并把他们转换为iphone首选的音频编码格式是个很好的主意。

文件格式(或者说是音频容器

iphone支持很多文件格式,包括MPEG-1 (.mp3), MPEG-2 ADTS (.aac), AIFF, CAF, and WAVE。但是最重要的事是你可以只使用CAF,因为它能包含任何iphone支持的编码格式的数据,在iPhone上面它是推荐的文件格式。

(译者:在这里我在啰嗦点,其实文件格式就像是桶一样,里面可以装很多水,那些水就是那些音频数据。桶有很多种,也就是有很多种文件格式,而且不一样的桶,也需要装不同的水。CAF这种桶就可以装各种各样的水,不过有些就只能装几种类型的水。希望我这样的比喻你可以很好的理解。)

比特率

这有一个有关音频编码很重要的术语,我们接下来会提及:比特率。

比特率是音频文件每秒占据的字节数(比特数)。一些像AAC或者MP3编码会指定音频文件压缩的比特数。当你在使用比较低的比特率时,你将会丢失声音质量。

你应该根据特定的声音文件的不同来选择不同的比特率,试着使用不同的比特率,来比较哪个是最合适的,在声音文件大小和声音质量之间做一些权衡。假如你的文件大多数是语音说话数据,你可以使用比较低的比特率。

这里有一个表,给你一个最常见的比特率的概述:

·  32kbit/s: 调幅(AM)广播的质量

·  48kbit/s: 一般比较长时间的语音播客的比特率

·  64kbit/s: 一般正常长度的语音播客的比特率

· 96kbit/s: 调频(FM)广播的质量

· 128kbit/s: 大多数MP3音乐的比特率

·  160kbit/s: 那些很喜欢音乐的,想要听觉感受的人更喜欢的在128kbit/s之上的一个比特率

· 192kbit/s: 数字电台的质量

· 320kbit/s: 在这个比特率下人们几乎和CD的播放效果一样,不能区别

·  500kbit/s-1,411kbit/s: 无损的音频编码,就像linear PCM

采样率

在我们继续介绍音频之前,这里还有一个术语我们需要了解一下,就是:采样率。

当转换一个模拟信号到数字格式,采样率表示多久抽取一次声音波形试样来转换成一个数字信号。

大多情况下,44100Hz是被经常使用的,因为这和CD音频一样的采样率。

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原文链接地址:http://www.raywenderlich.com/204/audio-101-for-iphone-developers-file-and-data-formats

标签: 音频教程

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