如何PCM采样转换成字节数组作为浮点数范围为-1.0至1.0和回？(How to convert p

我使用重新采样算法预计浮含有输入样品中的范围-1.0到1.0阵列。音频数据是16位 PCM与采样率22kHz的 。

我想从下采样到22kHz的8kHz的音频，如何表示在字节数组的样品作为浮点数> = -1和<= 1并返回到字节数组？

Answer 1:

你问两个问题：

如何从下采样的22kHz到8kHz的？
如何从浮[-1,1]转换为16位int和回？

请注意，这个问题已被更新，以表明＃1是照顾其他地方，但我会离开的情况下我的回答的那部分它可以帮助别人。

1.如何从下采样的22kHz到8kHz的？

一个评论者暗示，这可能与FFT来解决。这是不正确的（在采样中的一个步骤是过滤我提到为什么不使用FFT用于过滤在这里，如果你有兴趣： http://blog.bjornroche.com/2012/08/when-to-not-use -fft.html ）。

重新采样信号的一种非常好的方式是用多相滤波器。然而，这是相当复杂的，甚至有人在信号处理经验。您有其他几个选项：

使用实现高品质重采样库，像libsamplerate
做一些快速和肮脏

这听起来像你已经与第一种方法，这是伟大的了。

一个快速和肮脏的解决方案不会听起来不错，但因为你会下降到8千赫，我猜音质不是你的首要任务。一个快速和肮脏的方法是：

应用低通滤波器应用于所述信号。尝试，你可以摆脱尽可能多的音频4kHz以上。您可以使用所描述的过滤器在这里（虽然理想的你想要的东西比这些滤波器更陡峭，他们至少聊胜于无）。
从原始信号中选择每2.75th样品以产生新的，重新采样信号。当你需要一个非整数样本，使用线性插值。如果你需要用线性插值问题，请尝试在这里。

这种技术应该比语音应用足够好了。但是，我还没有尝试过，所以我不肯定知道，所以我强烈建议使用别人的库。

如果你真的想实现自己的高品质的采样率转换，比如多相滤波器，你应该研究它，然后问你的任何问题上https://dsp.stackexchange.com/ ，不在这里。

2.如何从浮[-1,1] 16位int和转换回？

这是已经开始通过c.fogelklou，但让我美化。

要下手，16位整数的范围为-32768至32767（通常是16位音频签署）。由Int转换为浮动你这样做：

float f;
int16 i = ...;
f = ((float) i) / (float) 32768
if( f > 1 ) f = 1;
if( f < -1 ) f = -1;

您通常不需要做额外的“边界”，（其实你不，如果你真的使用的是16位整数），但它的存在，如果你有一些原因，一些> 16位整数。

要转换回来，你这样做：

float f = ...;
int16 i;
f = f * 32768 ;
if( f > 32767 ) f = 32767;
if( f < -32768 ) f = -32768;
i = (int16) f;

在这种情况下，通常需要注意超出范围的数值，特别是值大于32767你可能会抱怨，这引入了F = 1这个问题激烈争论有些失真。对于这部分（不完全）的讨论，看到这个博客帖子。

这是不是“政府工作不够好”等等。换句话说，它会正常工作，除非你在哪里关心最终的音质的情况。既然你要8kHz的，我认为我们已经确定，并非如此，所以这个答案是罚款。

然而，为了完整，我必须补充一点：如果你试图让事情绝对纯净，要记住，这种转换引入失真。为什么？因为从浮点数转换为INT当误差与信号相关。事实证明，这个错误的相关性是可怕的，你其实可以听到它，即使它是非常小的。（幸好它足够小，对于像语音和低动态范围的音乐也没多大关系）为了消除这种错误，你必须使用一些所谓的抖动在转换从float到int。再次，如果这是你关心的东西，研究它，并要求对相关的，具体问题https://dsp.stackexchange.com/ ，不在这里。

您可能也有兴趣从我的数字音频节目，其中有关于这一主题幻灯片的基础知识讲的幻灯片，但它基本上是说同样的事（甚至比我刚才说的少）： HTTP：//博客.bjornroche.com / 2011/11 /载玻片从-基本面的-audio.html

Answer 2:

16位PCM具有范围 - 32768〜32767。因此，通过（1.0F / 32768.0f）乘以每个PCM样本的在float一个新的数组，并传递到您的重采样。

让我们再回到漂浮重采样后，乘以32768.0，饱和（夹任何范围之外 - 32768〜32767），圆形（或抖动作为比约恩提到），然后转换回短。

测试代码，显示前进和后退转换使用乘以无位误差：

// PcmConvertTest.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
#define SZ 65536
#define MAX(x,y) ((x)>(y)) ? (x) : (y)
#define MIN(x,y) ((x)<(y)) ? (x) : (y)
int main(int argc, char* argv[])
{
  int16_t *pIntBuf1 = new int16_t[SZ];
  int16_t *pIntBuf2 = new int16_t[SZ];
  float   *pFloatBuf = new float[SZ];

  // Create an initial short buffer for testing
  for( int i = 0; i < SZ; i++) {
    pIntBuf1[i] = (int16_t)(-32768 + i);
  }

  // Convert the buffer to floats. (before resampling)
  const float div = (1.0f/32768.0f);
  for( int i = 0; i < SZ; i++) {
    pFloatBuf[i] = div * (float)pIntBuf1[i];
  }

  // Convert back to shorts
  const float mul = (32768.0f);
  for( int i = 0; i < SZ; i++) {
    int32_t tmp = (int32_t)(mul * pFloatBuf[i]);
    tmp = MAX( tmp, -32768 ); // CLIP < 32768
    tmp = MIN( tmp, 32767 );  // CLIP > 32767
    pIntBuf2[i] = tmp;
  }

  // Check that the conversion went int16_t to float and back to int for every PCM value without any errors.
  assert( 0 == memcmp( pIntBuf1, pIntBuf2, sizeof(int16_t) * SZ) );

  delete pIntBuf1;
  delete pIntBuf2;
  delete pFloatBuf;
  return 0;
}