[发明专利]一种新型24位ADPCM音频压缩/解压缩方法

说明书

本发明公开了一种新型24位ADPCM音频压缩/解压缩方法，其以PCM算法为基础，将编码支持的范围从16bit扩展为24bit；PCM的每个样本值包含在一个整数i中，i的长度为容纳指定样本长度所需的最小字节数；首先存储低有效字节，表示样本幅度的位放在i的高有效位上，剩下的位置为0，采用的24bit的PCM波形样本的数据格式为：样本大小为24位PCM，最小值为‑8388607，最大值为8388607；对声音信号进行采样时，采样点两两之间的差值进行存储。本发明首创将编码支持的范围从16bit扩展到了24bit，同时也适当降低了压缩比，从4：1降到了3：1，从而将压缩时造成的音频损伤大大降低。此算法适用高端音频采集设备或者音频会议系统等媒体系统，可以最大程度保持原有音频质量。

技术领域

本发明涉及一种新型24位ADPCM音频压缩/解压缩方法。

背景技术

数字技术的出现与应用为人类带来深远的影响，数字信号的优势是显而易见的。但它也有自身相应的缺点,即存储容量需求的增加及传输时信道容量要求的增加。因而,为利用有限的资源,压缩技术从一出现便受到广泛的重视。

近几十年来对语音数字化和数字化压缩进行了许多研究工作，并取得了丰硕的成果。1982年CCITT制定了64kb/s压扩PCM语音编码标准G.711。1986年CCITT又制定了32kb/sADPCM语音压缩编码标准G.721。

ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation)，自适应差分脉码调制信号。是一种数据压缩/解压缩算法，该算法利用了语音信号样点间的相关性，并针对语音信号的非平稳特点，使用了自适应预测和自适应量化。即对不同水平的差分序列，用一个相应参数delta作为平稳化参数去除差分序列的幅值，使得差分编码自动的适应数据间大幅度的跳跃。比如采样是16bit声音波形数据，将声音流中每次采样的 16bit 数据以 4bit存储, 所以压缩比4:1. 而压缩/解压缩算法非常的简单, 所以是一种低空间消耗,高质量声音获得的好途径。

对声音的数字化主要有两个重要的参数，一个就是采样频率，即一秒钟采样多少次；另一个就是采样的位宽，即用多少个bit来表示采样到的声音的值。G.721以及G.723广泛用于数字通话中；现如今先进的SPEEX和OPUS等压缩/解压缩算法广泛用于网络音频流中；但是，这些算法中，采样的位宽都是8bit或者16bit的。而随着人们对声音质量的要求越来越高，尤其是一些专业的应用场景，16bit的位宽已经无法满足要求了。

采样位宽是形容声音分辨率的，可以形容为信噪比，可以理解为16bit的音源信噪比大概96db,而24bit的能达到140db。而在录音的时候24bit相对16bit会减6db录音。也就是说，听24bit的音乐可以听到更多的小声音和更多的大声音，细节更多了。当然这样可能会造成你感觉的声音下沉。包括普通人都可以分辨出24bit和16bit的不同，16bit的音频在处理比如舞曲，电音和混音等音频时，可以过滤很多细节或者说噪音，但对于人声，交响乐之类的器械乐器，高精度采样将会提供更好的感受，更多的细节。

而中高端的ADC和DAC，都已经支持24bit位宽的音频，因此，有必要研究出一种针对24bit位宽的音频压缩/解压缩算法。采样位深、信噪比、动态范围是三个完全独立的概念。理想情况下，SNR = 6.02N + 1.76dB，换言之理论最佳情况下，Nbit有效位深的录音最多可以有约等于6NdB的动态范围。另外只要DAC和放大环节的底噪控制不拖后腿，24bit相对于16bit的最大优势是动态范围余量更大，而且信噪比其实是会比16bit更低。