標準pcm數據(正弦波、方波、三角波)解讀

一年前寫了一個demo，用於生成幾種標準的波形，如正弦波、方波、三角波。以前寫的只有這幾個功能：波形/通道/時長/頻率的控制選擇，這幾天抽了些時間又加了增益控制功能。爲了不東西丟失或意外刪除，特上傳到github，有須要的能夠本身下載驗證。

在測量板子信號時，咱們根據須要生成波形(wav封裝)，將獲得的文件放到板子存儲設備中進行播放。記得之前調試時都是找一個同事（一個好耍的憨厚朴實純真的兄弟，名字叫jiawei）臨時要的，然而數量畢竟有限，由於我可能須要不一樣採樣率/通道/增益/頻率組合的信號。。。

下面結合git倉庫中的CStandardWaveGenerator和Adobe Audition來介紹聲音的一些概念。像聲道、採樣率、增益、頻率、時長等概念。之後有時間了再另起博文補充傅里葉變換，利用這個demo生成所須要的信號源。

 

示例介紹

生成信號：正弦波 + 時長100ms + 週期10ms(頻率100Hz) + 單聲道 + 8k採樣率 + 單聲道 + 6dB

執行命令：./StandardWaveGenerator.exe 0 100 10 8000 1 -6

附帶信息：get sin.wav with sample_rate=8000, channle=1, duration=100 ms, period=10 ms, gain=-6 dB, pcmLen:1600

獲得文件sin.wav，用Audition解讀：

 

 

信號解讀

1.單雙聲道(channel)

這個通俗講，你用幾個mic去採集信號。若是是雙聲道，則上圖有兩個波形。雙聲道每次採樣數據量爲：2chn * 16bit(s16le) = 4Bytes

 

2.採樣頻率(sample_rate)

這個要與信號頻率(週期信號的頻率)作下區別。這個是指：每秒鐘的採樣次數。

就如上面示例圖示，採樣頻率是8k，表明着1s內進行了8000次採樣，而只保留了100ms的信號，所以數據量大小：8000 * 2Bytes * (100/1000) = 1600Bytes，從命令輸出信息也可看到。

 

3.時長(duration)

這個文件的時間長度，示例中是100ms

 

4.信號頻率/信號週期(frequence/period)

這個值表明信號多長時間後又開始重複，上面示例中使用了這個「period=10 ms」來控制，即T=10ms，那麼f=1/T=100Hz，從圖示下半部分能夠看出信號的頻率是100（明顯的一條黃帶）。

 

5.增益(gain)

這個能夠表示聲音的響度，其具體含義是信號與某一個值對比：20lg(V₁/V₂)，在音頻裏則與最大值V₂=2¹⁵=32768進行對比，那麼-6dB的信號能夠算出來其值爲：2¹⁴=16384

例如，若是咱們從文件中去找出最大值是多少來確認是否屬實，能夠按如下這麼操做：

step1. 半波最大pcm值採樣序號：10ms * (1/4) / 1000ms * 8000 = 20

step2. 在文件中的offset：44 + 20*2 = 84 = 0x54，其中44爲wav_header，20*2中的2表明每次採樣的2Bytes

step3. 用winhex進行查找(alt+g)：獲得 25 40

 

 step4. 25 40表明值多少呢？因爲存儲格式爲S16LE，S(signed)表明有符號，LE(little endian)爲小端存儲（先存低字節，再存高字節），那麼這個採樣值爲0x4025 = 16421，大致上接近理論值16384。