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1、AMR 音频编码器概述及文件格式分析 全称 Adaptive Multi-Rate，自适应多速率编码，主要用于移动设备的音频，压缩比比较大，但相对其他的压缩格式质量比较差，由于多用于人声，通话，效果还是很不错的。一、分类1. AMR: 又称为 AMR-NB，相对于下面的 WB 而言，语音带宽范围：3003400Hz， 8KHz 抽样2. AMR-WB:AMR WideBand，语音带宽范围：507000Hz， 16KHz 抽样“AMR-WB”全称为“Adaptive Multi-rate - Wideband”，即“自适应多速率宽带编码”，采样频率为 16kHz，是一种同时被国际标准化组织 I
2、TU-T 和 3GPP 采用的宽带语音编码标准，也称为 G722.2 标准。AMR-WB 提供语音带宽范围达到 507000Hz，用户可主观感受到话音比以前更加自然、舒适和易于分辨。与之作比较，现在 GSM 用的 EFR(Enhenced Full Rate，增强型全速率编码)采样频率为 8kHz，语音带宽为 2003400Hz。AMR-WB 应用于窄带 GSM(全速信道 16k，GMSK)的优势在于其可采用从 6.6kb/s, 8.85kb/s 和 12.65kb/s 三种编码，当网络繁忙时 C/I 恶化，编码器可以自动调整编码模式，从而增强 QoS。在这种应用中，AMR-WB 抗扰 度优于
3、 AMR-NB。AMR-WB 应用于 EDGE、3G 可充分体现其优势。足够的传输带宽保证 AMR-WB 可采用从 6.6kb/s 到 23.85kb/s 共九种编码，语音质量超越 PSTN 固定电话。二、编码方式1. AMR-NB:AMR 一共有 16 种编码方式， 0-7 对应 8 种不同的编码方式， 8-15 用于噪音或者保留用。Frame TypeMode IndicationMode RequestFrame content (AMR mode, comfort noise, or other)0 0 0 AMR 4,75 kbit/s 1 1 1 AMR 5,15 kbit/s 2
4、 2 2 AMR 5,90 kbit/s 3 3 3 AMR 6,70 kbit/s (PDC-EFR)4 4 4 AMR 7,40 kbit/s (TDMA-EFR)5 5 5 AMR 7,95 kbit/s 6 6 6 AMR 10,2 kbit/s 7 7 7 AMR 12,2 kbit/s (GSM-EFR)8 - - AMR SID9 - - GSM-EFR SID10 - - TDMA-EFR SID 11 - - PDC-EFR SID12-14 - - For future use15 - - No Data (No transmission/No reception) 2.
5、AMR-WB:Frame Type Index Mode Indication Mode Request Frame content (AMR-WB mode, comfort noise, or other)0 0 0 AMR-WB 6.60 kbit/s 1 1 1 AMR-WB 8.85 kbit/s 2 2 2 AMR-WB 12.65 kbit/s 3 3 3 AMR-WB 14.25 kbit/s 4 4 4 AMR-WB 15.85 kbit/s 5 5 5 AMR-WB 18.25 kbit/s 6 6 6 AMR-WB 19.85 kbit/s 7 7 7 AMR-WB 23
6、.05 kbit/s 8 8 8 AMR-WB 23.85 kbit/s9 - - AMR-WB SID (Comfort Noise Frame)10-13 - - For future use14 - - speech lost15 - - No Data (No transmission/No reception)- - 二、AMR 帧格式：AMR 有两种类型的帧格式：AMR IF1 和 AMR IF21. AMR IF1:IF1 的帧格式如下图所示：FrameType, Mode Indication, Mode Request 对应上面两个表格里的数。从上面的表格里我们可以看出，这三
7、个域的值是相同的。所以在 IF2 中省略了 Mode Indication, Mode Request 两个域。Frame Quality Indicator: 0 表示 bad frame 或者 corrupted frame； 1 表示 good frame每一帧的数据有分为三个部分：Class A/B/CClass A：一帧中最敏感、最重要的数据。一旦这一部份数据有损坏，整个帧就无法解码，就损坏了。所以，一般在无线传输的时候要使用各种冗余的方式对这部分数据加以保护。Class B：相对于 Class A 不那么重要的数据。Class C：比 Class B 还不重要的数据。2. AMR
8、IF2:IF2 的帧格式如下图所示：相对于 IF1, IF2 省去了 Frame Quality Indicator, Mode Indication, Mode Request 和 CRC 校验。但是增加了 bit 填充。因为AMR 帧中数据的长度并不是字节（8bit）的整数倍，所以在有些帧的末尾需要增加 bit 填充，以使整个帧的长度达到字节的整数倍。有关 IF2 帧中各个域的信息请参考下面的帧大小节的表格。三、帧大小1. AMR-NBFrame Type IndexFrame content Number of bits in Frame TypeNumber of Bits in AM
9、R Core FrameNumber of Bits in Bit StuffingNumber of octets (N)0 AMR 4,75 4 95 5 13 1 AMR 5,15 4 103 5 14 2 AMR 5,90 4 118 6 16 3 AMR 6,70 4 134 6 18 4 AMR 7,40 4 148 0 19 （20）5 AMR 7,95 4 159 5 21 6 AMR 10,2 4 204 0 26 （27）7 AMR 12,2 4 244 0 31 （32）8 AMR SID 4 39 5 6 9 GSM-EFR SID 4 43 1 6 10 TDMA-E
10、FR SID 4 38 6 6 11 PDC-EFR SID 4 37 7 6 12-14 For future use - - - -15 No Data 4 0 4 1Number of bits in Classes A, B, and C for each AMR codec modeFrame Type AMRcodec modeTotal number of bitsClass A Class B Class C0 4,75 95 42 53 01 5,15 103 49 54 02 5,90 118 55 63 03 6,70 134 58 76 04 7,40 148 61 8
11、7 05 7,95 159 75 84 06 10,2 204 65 99 407 12,2 244 81 103 602. AMR-WB:Composition of AMR-WB IF2 Frames for all Frame TypesFrame Type IndexFrame content Number of bits in Frame TypeNumber of bits in Frame Quality IndicatorNumber of Bits in AMR-WB Core FrameNumber of Bits in Bit StuffingNumber of octe
12、ts (N)0 AMR-WB 6.60 kbit/s 4 1 132 7 18 1 AMR-WB 8.85 kbit/s 4 1 177 2 232 AMR-WB 12.65 kbit/s 4 1 253 6 33 3 AMR-WB 14.25 kbit/s 4 1 285 6 37 4 AMR-WB 15.85 kbit/s 4 1 317 6 415 AMR-WB 18.25 kbit/s 4 1 365 6 47 6 AMR-WB 19.85 kbit/s 4 1 397 6 51 7 AMR-WB 23.05 kbit/s 4 1 461 6 59 8 AMR-WB 23.85 kbi
13、t/s 4 1 477 6 61 9 AMR-WB SID (Comfort Noise Frame)4 1 40 3 610-13 For future use - - - - -14 speech lost 4 1 0 3 115 No Data (No transmission/No reception)4 1 0 3 1Frame Type AMR-WBcodec modeTotal number of bitsClass A Class B Class C0 6.60 132 54 78 01 8.85 177 64 113 02 12.65 253 72 181 03 14.25
14、285 72 213 04 15.85 317 72 245 05 18.25 365 72 293 06 19.85 397 72 325 07 23.05 461 72 389 08 23.85 477 72 405 0四、PCM16 和 AMR 之间的转换Amr 一帧为 20 毫秒以 AMR 4.75Kbits/s 为例:每秒产生的声音位数 = 4750bits/s每帧占用的位数 = 4750bits/50frames (bits)= 95bits每帧占用的字节数 = 95bits / 8bits (buytes)= 11.875bytes - 圆整到 12 字节，不足的补 0加上一个字
15、节的帧头，所以，20ms 一帧的 AMR: 12-bytes + 1-byte = 13-bytes相反，转换回来就成了13-bytes * 50frames/s * 8bits/byte = 5200bits/s注意，这里两个数值并不对应，是由于圆整的原因五、 AMR 文件的存储格式（RFC 3267）：AMR IF1, IF2 定义了 AMR 的帧格式， 用于无线传输用。 RFC 3267 定义了把 AMR 数据存成文件的文件格式。AMR 的文件格式如下图 1 所示：它包含一个文件头，然后就是一帧一帧的 AMR 数据了。文件头格式：AMR 文件支持单声道和多声道。单声道和多声道的文件头是不
16、同的。单声道：AMR-NB 文件头： #!AMRn (or 0x2321414d520a in hexadecimal)(引号内的部分)AMR-WB 文件头：#!AMR-WBn (or 0x2321414d522d57420a in hexadecimal).（引号内） 9 字节多声道：多声道的文件头包含一个 magic number 和 32bit channle description 域。AMR-NB 的 magic number：#!AMR_MC1.0n (or 0x2321414d525F4D43312E300a in hexadecimal).AMR-WB 的 magic number：#!AMR-WB_MC1.0n(or 0x2321414d522d57425F4D43312E300a in hexadecimal).32bit 的 channel description 域的定义如下：其中 res
