從音頻PCM 16位到8位-產生噪音

Question

我實現了以下算法，將PCM 16位音頻數據轉換為8位：

if(encoding == AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT){
    int len = data.length;          
    data1 = new byte[len/2];
    int tempint;

    for (int k = 0, i=1; i < len; i+=2, k++) {
        tempint = ((int)data[i]) ^ 0x00000080; 
        data1[k] = (byte)tempint;
    }
    data=null;
}

其中data is byte[] 。 運行這段代碼后，輸出中contains a lot of noise並提示我在這里做錯了什么。 What should I do besides dropping the lower byte?

[編輯]：修改了代碼：

if(encoding == AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT){

            int len = data.length;          
            data1 = new byte[len/2];
            for (int i = 0; i < len/2; i++) {                   
                    data1[i] = data[i*2+1];     
            }

  }

the input/output looks like:

 Original data(counter:0) = 4
    Original data(counter:1) = -1
    Original data(counter:2) = 75
    Original data(counter:3) = -1
    Original data(counter:4) = 16
    Original data(counter:5) = -1
    Original data(counter:6) = 44
    Original data(counter:7) = -1
    Original data(counter:8) = 7
    Original data(counter:9) = -1
    Original data(counter:10) = 22
    Original data(counter:11) = -1
    Original data(counter:12) = 22
    Original data(counter:13) = -1
    Original data(counter:14) = 12
    Original data(counter:15) = -1

Output data:(counter:0) = -1
Output data:(counter:1) = -1
Output data:(counter:2) = -1
Output data:(counter:3) = -1
Output data:(counter:4) = -1
Output data:(counter:5) = -1
Output data:(counter:6) = -1
Output data:(counter:7) = -1
Output data:(counter:8) = -1
Output data:(counter:9) = -1
Output data:(counter:10) = -1
Output data:(counter:11) = -1
Output data:(counter:12) = -1
Output data:(counter:13) = -1
Output data:(counter:14) = -1
Output data:(counter:15) = -1

我丟棄第一個字節還是第二個字節都沒有關系，噪聲仍然存在。 在這里，我刪除了第一個字節（而不是第二個）

Answer 1

以下算法已大大降低了噪聲量，但無法完全消除它：

if(encoding == AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT){  
            ShortBuffer intBuf = ByteBuffer.wrap(data).order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN).asShortBuffer();
            short[] samples16Bit = new short[intBuf.remaining()];
            intBuf.get(samples16Bit);
            data1 = new byte[samples16Bit.length];
            for (int i = 0; i < samples16Bit.length; i++) {
                data1[i] = (byte)((samples16Bit[i] / 256)+128);
            }
        }

Answer 2

您所遇到的噪音僅僅是由您將音頻轉換到的位范圍引起的。 16Bit信號的本底噪聲為-96dB，而8Bit信號的本底噪聲為-48dB。 就這些數字而言，這看起來似乎並不多，但這是一個巨大的差異。 降采樣算法幾乎總是采用某種抖動來減少與轉換相關的噪聲量。 通過以編程方式或使用任何合適的音頻程序在8Bit中創建正弦波，您可以輕松地演示質量（和噪聲水平）的差異。 您會發現8Bit並不是真正的質量。 用16Bit正弦波重復實驗以進行比較。 不是您，而是位距。

Answer 3

為什么不只是這個呢？

int len = data.length;          
data1 = new byte[len/2];
for (int i=0; i < len/2; ++i)
    data1[i] = data[i*2];

我假設您的數據是Bigendian。 如果是LE，這應該可以工作：

int len = data.length;          
data1 = new byte[len/2];
for (int i=0; i < len/2; ++i)
    data1[i] = data[i*2+1];

Answer 4

由於多種原因，您會有很多雜音。 首先，您僅填充數組的每個其他值，未填充的值自動為零，這會極大地扭曲波形。 其次，您只選擇原始數據的前8位，這意味着如果數據點的前8位碰巧全部為零，則您將丟失所有數據，而該信息可能位於較高位。

天真的建議是縮放所有數據點（如果有符號，則除以2 ^ 7），以使最高數據點最多為8位，您仍然會丟失信息並引入失真，因為您被迫將數據保存為整數，並且整數除法將迫使除后相同（接近）范圍內的值相等，但這應少很多噪音：）

感謝下面的評論，如果僅從原始數據中獲取所有其他數據點，則會引入一種稱為Aliasing的失真。