使用 add + shift 将 pcm16 转换为 pcm14

Posted 2023-02-25

【中文标题】使用 add + shift 将 pcm16 转换为 pcm14

【英文标题】：pcm16 to pcm14 conversion using add + shift

【发布时间】：2010-07-06 17:01:03

【问题描述】：

我正在研究一种声音转换算法，其中接收到一组签名短裤。 在算法的给定点，它将样本从 16 位转换为 14 位，它是这样进行的：

int16_t sample = (old_sample + 2) >> 2;

对我来说，很明显需要进行移位，因为我们想去掉最低 2 个有效位，但是那里的 +2 呢？

【参考方案1】：

向下移动会丢失最低有效两位。如果您只是移位，那么即使底部两位都已设置，它也将始终向下舍入。如果设置了较大的丢失位，则将 2 轮向上添加。

（另外值得注意的是，减少比特数的更好方法是使用dithering，即在减少样本大小之前添加随机（并且非常小）量的噪声；这避免了以下问题，因为声音是周期性的，对于特定频率，四舍五入通常最终会持续上升或持续下降，从而导致声音出现明显的失真。链接的***文章比我能更好地解释它！）

【参考方案2】：

我猜它打算有四舍五入的效果？我只是希望他们考虑old_sample 比MAX_INT16 - 2 更多的情况。否则溢出时可能会出现问题。

【讨论】：

如果是 MAX_INT16 - 2，还是可以的……我认为 old_sample 应该在加 2 之前转换为 32bit int，然后 shift 将确保下一次转换为 16bit 不会'不会造成伤害...不用等待，它可以...它应该是算术移位，而不是逻辑移位（如果样本被认为是有符号的，看起来）； >> 是否按标准执行算术移位？

是的，应该阅读超过 MAX_INT16，将编辑修复。我很确定它是有符号数的算术移位和无符号数的逻辑移位，尽管我可能再次错了。如果我是的话，希望有人能指出来。

@ShinTakezou：移位负整数的行为是实现定义的，这在实践中意味着算术或逻辑移位，具体取决于相关架构上最简单的方法。

int 不能保证大于 16 位，所以你是对的 - 它可能会溢出。使用 2L 作为常量可以解决这个问题，因为 long 至少是 32 位。

@caf 谢谢。 @torak @fail 此外，代码不能保证符号被班次保留！ （如果签名的 int 旨在作为未签名的样本，则无害......）

【参考方案3】：

正如其他人所指出的，+2 是尝试使右移执行四舍五入到最近的除法。但是，有两个问题：

32766 或 32767 的输入样本在加 2 时可能会溢出int（int 仅保证能够表示最大为 32767 的数字）；

负数右移的行为是实现定义的。

为了避免这些问题，应该是：

int16_t sample = (old_sample > 0 ? old_sample + 2L : old_sample - 2L) / 4;

（与移位运算符不同，C99 中的除法运算符被定义为向零舍入）。

【参考方案4】：

该代码的意图可能是四舍五入，如其他回复中所示。但这肯定是一个非常糟糕的例子。这里发生了两件事，最初的程序员可能并不打算这样做：

晋升至int 并重新分配至int16_t signed 值的右移

升级到int（因为+2 只是一个int）在这里不好，因为你不知道int 在任何随机平台上的精确度是你碰巧登陆.

如果值为负数，signed 值的右移取决于编译器，因此结果也可能因平台而异。

【讨论】：

升级到int 还不错，因为int 必须至少 16 位。但是，如果输入样本为 32766 或 32767，最好升级为long，以避免溢出问题。

@caf：我不同意这种观点，相反这是一种非常讨厌的错误。它使您认为代码中的所有内容都可以正常工作，直到...有人在 16 位平台上编译它的那一天（是的，我知道这些天很少见）并且遇到溢出的极端情况在+2 中，您遇到了严重的崩溃。非常讨厌，无法调试。所以这里肯定需要演员表，我会这样做 int32_t 保持一致。 （就像我说的那样，将类型更改为unit..）

当结果被截断为 14 位时，提升和右移问题都不重要。无论如何，将通过使用更长的数据类型保留的位被丢弃，未定义的位也是如此。我没有看到“严重崩溃”的可能性；问题将是样本将有效地改变符号。这可能在输出中听得见，但如果样本那么大，那么它可能无论如何都会削波。当然，抖动是正确的答案。