一、SBC的原理
SBC是subband codec的缩写,中文叫做次频带编码,也叫子带编码。其基本原理是把信号的频率分为若干子带,然后对每个子带进行编码,并根据每个子带的重要性及特点分配不同的位数(采样深度)来表示数据。
例如,在音频编码中,由于人耳对不同频率的敏感度不同,可以在对人耳敏感的子带使用较细的量化(较大的采样深度),对人耳不敏感的子带使用较粗糙的量化(较小的采样深度),从而在不降低主观听觉效果的情况下达到较好的压缩效果。
又例如,离散余弦变换(DCT)时一种处理数字信号的方法,广泛应用有语音和图像压缩。声音经过离散余弦变换(DCT)以后,其系数更多的集中在较低序号的部分。对变换后的高序号部分的编码就很简单,可以用很小的采样深度对其进行编码。

上图是变换前的信号,下图是DCT变化以后的序号,变换后适合子带编码。
二、SBC编码过程

SBC编码的输入是PCM数据,即采样后的时间序列,输出是二进制流。
时间序列经过分析过程,转化为频域信号,然后对频域信号分段编码。为每一个子频段指定一个scalfactor及采样深度,对这个子频段的数据进行自适应PCM编码(Adaptive Pulse Code Modulation)。然后把各个子频段编码后的数据打包,作为一帧数据,以二进制流的方式输出。
- Analysis Filter
其目的是为了把时间序列变换到频域,使用的方法是多相滤波器组。子频段的个数可以是4个或8个,对应不同的多相滤波器组。 - Scale Factors计算
每一个子频段的幅值的范围是不同的,取每一个子频段幅值的最大值作为这个子频段的scale factor。比如子频段1的幅值分布在(0, 128)区间,子频段2的幅值分布在(0, 32)区间,那么自定子频段1的scale factor为128, 子频段2的scale factor为32。 - Bit Allocation
每一个子频段有若干幅值需要编码,每个幅值需要用若干比特数来表示。同一个子频段中每个幅值的比特数相同,不同子频段幅值分配的比特数不同。为每个子频段分配幅值比特数的过程叫做bit allocation。 - APCM
根据每个子频段的scale factor及每个幅值需要的比特数,对每一个子频段进行编码的过程。得到每个子频段的量化结果,即Quantized Subband。 - BItStream packing
把每个子频段编码后的结果组合起来,加上校验码、帧头信息等的过程。
三、SBC解码过程

SBC解码过程是编码过程的逆过程,其输入是二进制流,输出是PCM数据。
首先对二进制流进行解包,得到一帧一帧的数据。每一帧中都包含子频段数(4或8)、每个子频段的scale factor、每个子频段幅值需要的比特数,根据这些信息及每个子频段编码之后的数据,重建(Reconstruction)子频段的编码前的数据。然后经过逆向的多相滤波器组,得到原始的PCM数据。将所有子频段的PCM数据合并,得到解码后的PCM数据。
四、关于SBC编码的一些性质
- SBC是有损编码
由于无线传输的带宽有限,SBC在对每个子频段进行编码时,进行了有损处理,以达到数据压缩的目的。即经过SBC编解码以后,PCM数据发生了变化。因此蓝牙设备的音质不是很好。 - SBC支持的采样率
包括44.1kHz、48kHz、32kHz、16kHz。 - SBC支持的声道
支持单声道(MONO CHANNEL)、双声道(DUAL CHANNEL)、立体声(stereo)、联合立体声(Joint Stereo)。
五、编解码仿真
1 下载信息:
-
Download (HTTP): https://www.kernel.org/pub/linux/bluetooth/sbc-1.4.tar.xz
-
Download MD5 sum: 800fb0908899baa48dc216d8e156cc05
-
Download size: 248 KB
-
Estimated disk space required: 2.9 MB
-
Estimated build time: Less than 0.1 SBU
2 编译和运行:
./configure --prefix=/usr --disable-static --disable-tester && make
3 使用方法:
编码:
sbcenc test9a.au > test9.sbc
解码:
sbcdec -f test9b.au test9.sbc
亲测有效。
参考文档:
1 https://www.cnblogs.com/huahuahu/p/lan-ya-xie-yi-zhong-deSBC-bian-ma.html
2 http://www.linuxfromscratch.org/blfs/view/svn/multimedia/sbc.html
作者:虚生 出处:https://www.cnblogs.com/dylancao/ 以音频和传感器算法为核心的智能可穿戴产品解决方案提供商 ,提供可穿戴智能软硬件解决方案的设计,开发和咨询服务。 勾搭热线:邮箱:1173496664@qq.com weixin:18019245820 市场技术对接群:347609188 |
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