AMR文件格式分析
2012-08-21 01:03
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1.
概述
2.
AMR编码方式
3.
AMR文件结构示范图
4.
AMR帧头格式分析
5.
异常帧分析
6.
AMR帧读取算法
7.
参考资料
1.
概述
现在很多智能手机都支持多媒体功能，特别是音频和视频播放功能，而AMR文件格式是手机端普遍支持的音频文件格式。
AMR，全称是：Adaptive Multi-Rate，自适应多速率，是一种音频编码文件格式，专用于有效地压缩语音频率。
AMR音频主要用于移动设备的音频压缩，压缩比非常高，但是音质比较差，主要用于语音类的音频压缩，不适合对音质要求较高的音乐类音频的压缩。
下面是两个AMR示范文件，一个是新闻类，一个是歌曲，可以听出来，音乐类压缩成AMR格式后，音质大大降低。
2. AMR编码方式
AMR有多种编码方式，每种编码方式的采样频率不同：
说明：
l 比特率是指将数字声音由模拟格式转化成数字格式的采样率，采样率越高，还原后的音质就越好。
l 比特率值与现实音频对照:
16kbps=电话音质
24kbps=增加电话音质、短波广播、长波广播、欧洲制式中波广播
40kbps=美国制式中波广播
56kbps=话音
64kbps=增加话音（手机铃声最佳比特率设定值、手机单声道MP3播放器最佳设定值）
112kbps=FM调频立体声广播
128kbps=磁带（手机立体声MP3播放器最佳设定值、低档MP3播放器最佳设定值）
160kbps=HIFI高保真（中高档MP3播放器最佳设定值）
192kbps=CD（高档MP3播放器最佳设定值）
256kbps=Studio音乐工作室（音乐发烧友适用）
l 音频数据帧大小的计算：
amr 一帧对应20ms，那么一秒有50帧的音频数据。由于比特率不同，每帧的数据大小也不同。
如果比特率是12.2kbs，那么每秒采样的音频数据位数为：
12200 / 50 = 244bit = 30.5byte，取整为31字节。
取整要四舍五入。
再加上一个字节的帧头，这样数据帧的大小为32字节。
3.
AMR文件结构示范图
下面是一个AMR文件示范：
从图中可以看出，所有AMR文件头标志是6个字节。（最后一个字节是换行符“/n”）
后面就紧跟的是音频帧。这个文件是每帧32字节。
4.
AMR帧头格式分析
AMR语音帧格式为帧头和语音数据组成。
AMR语音帧头占1个字节，如下图所示：
其中：
P = 0；
FT：Frame Type，对应不同编码模式。（参见“2. AMR编码方式”中表格中的说明）
Q：帧质量指示器，0：表示为坏帧。
后面的P补0。
5.
异常帧分析
下图是一个出现异常帧的示例：（zbc1217.amr）
从上图可以看见，本amr音频帧头都是0x3C，但是在0x000091e6处，帧头字节为0x44。与0x3C不一致。而在0x00009243处，才恢复到0x3C。
对异常帧的简单处理办法是，遇到异常帧就跳过异常帧。后面的读帧算法有描述。
6.
AMR帧读取算法
因为可能存在异常帧，所以不一定所有的语音帧大小一致，对于跟正常帧大小不一致的，或者帧头跟正常帧头不一致的，就不交给解码器，直接抛弃该坏帧。
读取帧的算法，用C语言来编写，readAMRFrame.c，JAVA可以用类似的方法。
下面是算法描述流程图。
7.
参考资料
l rfc3267 http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3267.txt http://ietfreport.isoc.org/rfc/PDF/rfc3267.pdf
l 3GPP
TS26.104 V 6.1.0 (2004-03) http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26104-CRs.htm l 3GPP
AMRFloating-point Speech Codec http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26104.htm l “amr编程汇总” http://blog.csdn.net/windcao/archive/2006/01/04/570348.aspx l 关于AMR文件格式的解释 http://www.mcublog.com/blog/user1/11409/archives/2006/16832.html l
1.
概述
2.
AMR编码方式
3.
AMR文件结构示范图
4.
AMR帧头格式分析
5.
异常帧分析
6.
AMR帧读取算法
7.
参考资料
1.
概述
现在很多智能手机都支持多媒体功能，特别是音频和视频播放功能，而AMR文件格式是手机端普遍支持的音频文件格式。
AMR，全称是：Adaptive Multi-Rate，自适应多速率，是一种音频编码文件格式，专用于有效地压缩语音频率。
AMR音频主要用于移动设备的音频压缩，压缩比非常高，但是音质比较差，主要用于语音类的音频压缩，不适合对音质要求较高的音乐类音频的压缩。
下面是两个AMR示范文件，一个是新闻类，一个是歌曲，可以听出来，音乐类压缩成AMR格式后，音质大大降低。
| 编号 | 文件名 | 文件长度 | 时长 |
| 1 | h.amr （歌曲） | 409KB | 04:21 |
| 2 | zbc1217.amr | 242KB | 02:36 |
AMR有多种编码方式，每种编码方式的采样频率不同：
| 规格 | 比特率（kbps） | 音频帧大小（字节） | 帧头（字节） | FT | |
| 0 | AMR 4.75 | 13 | 04 00000100 | 0000 | |
| 1 | AMR 5.15 | 14 | 0C 00001100 | 0001 | |
| 2 | AMR 5.9 | 16 | 14 00010100 | 0010 | |
| 3 | AMR 6.7 | 18 | 1C 00011100 | 0011 | |
| 4 | AMR 7.4 | 20 | 24 00100100 | 0100 | |
| 5 | AMR 7.95 | 21 | 2C 00101100 | 0101 | |
| 6 | AMR 10.2 | 27 | 34 00110100 | 0110 | |
| 7 | AMR 12.2 | 32 | 3C 00111100 | 0111 |
l 比特率是指将数字声音由模拟格式转化成数字格式的采样率，采样率越高，还原后的音质就越好。
l 比特率值与现实音频对照:
16kbps=电话音质
24kbps=增加电话音质、短波广播、长波广播、欧洲制式中波广播
40kbps=美国制式中波广播
56kbps=话音
64kbps=增加话音（手机铃声最佳比特率设定值、手机单声道MP3播放器最佳设定值）
112kbps=FM调频立体声广播
128kbps=磁带（手机立体声MP3播放器最佳设定值、低档MP3播放器最佳设定值）
160kbps=HIFI高保真（中高档MP3播放器最佳设定值）
192kbps=CD（高档MP3播放器最佳设定值）
256kbps=Studio音乐工作室（音乐发烧友适用）
l 音频数据帧大小的计算：
amr 一帧对应20ms，那么一秒有50帧的音频数据。由于比特率不同，每帧的数据大小也不同。
如果比特率是12.2kbs，那么每秒采样的音频数据位数为：
12200 / 50 = 244bit = 30.5byte，取整为31字节。
取整要四舍五入。
再加上一个字节的帧头，这样数据帧的大小为32字节。
3.
AMR文件结构示范图
下面是一个AMR文件示范：
从图中可以看出，所有AMR文件头标志是6个字节。（最后一个字节是换行符“/n”）
后面就紧跟的是音频帧。这个文件是每帧32字节。
| 文件头 |
| 语音帧 1 |
| 语音帧 2 |
| … |
AMR帧头格式分析
AMR语音帧格式为帧头和语音数据组成。
| 帧头 | 语音数据 |
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| P | FT | Q | P | P | |||
| 0 | 0 | 0 | 0 |
P = 0；
FT：Frame Type，对应不同编码模式。（参见“2. AMR编码方式”中表格中的说明）
Q：帧质量指示器，0：表示为坏帧。
后面的P补0。
5.
异常帧分析
下图是一个出现异常帧的示例：（zbc1217.amr）
从上图可以看见，本amr音频帧头都是0x3C，但是在0x000091e6处，帧头字节为0x44。与0x3C不一致。而在0x00009243处，才恢复到0x3C。
对异常帧的简单处理办法是，遇到异常帧就跳过异常帧。后面的读帧算法有描述。
6.
AMR帧读取算法
因为可能存在异常帧，所以不一定所有的语音帧大小一致，对于跟正常帧大小不一致的，或者帧头跟正常帧头不一致的，就不交给解码器，直接抛弃该坏帧。
读取帧的算法，用C语言来编写，readAMRFrame.c，JAVA可以用类似的方法。
下面是算法描述流程图。
7.
参考资料
l rfc3267 http://www.rfc-editor.org/rfc/rfc3267.txt http://ietfreport.isoc.org/rfc/PDF/rfc3267.pdf
l 3GPP
TS26.104 V 6.1.0 (2004-03) http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26104-CRs.htm l 3GPP
AMRFloating-point Speech Codec http://www.3gpp.org/ftp/Specs/html-info/26104.htm l “amr编程汇总” http://blog.csdn.net/windcao/archive/2006/01/04/570348.aspx l 关于AMR文件格式的解释 http://www.mcublog.com/blog/user1/11409/archives/2006/16832.html l
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