人類能夠聽到的所有聲音都稱之為音頻。在互聯(lián)網(wǎng)科技高度發(fā)展的今天，各類設備和軟件層出不窮，而其中大部分都可以以文件的形式對聲音進行傳輸和保存，對于這些存儲聲音的文件稱之為音頻文件。

在案件調(diào)查中，如果能夠直接提取到手機音頻文件，如通話錄音、手機錄音、微信語音、QQ語音等，對于案件推進可能起到?jīng)Q定性作用。

不同的音頻文件編碼方式不同，生成的文件結構也各不相同，采用的數(shù)據(jù)修復方法自然也有差異。當我們想要對這些音頻文件進行修復時，需要根據(jù)它們的編碼方式采用不同的修復方法。本期我們就來聊聊多種音頻編碼格式的原理及其數(shù)據(jù)恢復解決方案。

PCM編碼

一.PCM編碼介紹
PCM編碼是指PCM信號未經(jīng)過任何編碼和壓縮處理(無損壓縮)。與模擬信號比，它不易受傳送系統(tǒng)的雜波及失真的影響。動態(tài)范圍寬，可得到音質(zhì)相當好的效果。在計算機應用中，能夠達到最高保真水平的就是PCM編碼。

二.PCM編碼運用場景
PCM編碼數(shù)據(jù)主要運用在WAV音頻文件中。

三.WAV音頻文件存儲結構及數(shù)據(jù)恢復

1、WAV音頻文件存儲結構

WAV音頻文件中的音頻數(shù)據(jù)編碼方式有PCM、Microsoft ADPCM、IEEE float、ITU G.711 ɑ-law、ITU G.711 μ-law、GSM 6.10、ITU G.721 ADPCM等幾種常見的壓縮編碼格式。

WAV格式音頻文件存儲結構

2、WAV音頻文件數(shù)據(jù)恢復

在對WAV文件進行修復時，其中最關鍵的信息就是“fmt”塊中記錄的音頻壓縮編碼格式信息(如下表)。根據(jù)各種編碼方式可以在“data”塊中提取出有效的音頻數(shù)據(jù)，并按照wav的結構對文件進行修復。

WAV文件中fmt塊包含編碼信息

四.WAV音頻文件修復注意事項

WAV文件修復需要分為兩種情況來考慮：

一是有同設備生成的能正常播放的wav音頻文件作為參考樣本文件進行修復；

二是沒有參考樣本文件，則需要根據(jù)音頻數(shù)據(jù)的特征自定義壓縮編碼方式、音頻采樣率、音頻通道數(shù)、音頻數(shù)據(jù)傳輸速率，通過自定義信息對音頻文件進行修復。

這里以WAV文件采用PCM編碼音頻數(shù)據(jù)為例：
①確定音頻采樣率、音頻通道數(shù)、音頻數(shù)據(jù)傳輸速率
②根據(jù)WAV文件存儲結構組合音頻數(shù)據(jù)流

MP3編碼

一.MP3編碼介紹
MPEG-1 or MPEG-2 Audio Layer III是一種音頻壓縮技術，其全稱是動態(tài)影像專家壓縮標準音頻層面3（Moving Picture Experts Group Audio Layer III），簡稱為MP3，是目前最流行的音頻編碼格式，它是一種有損壓縮格式,壓縮編碼的質(zhì)量與選擇的比特率有關。

MP3編碼流程

二.MP3編碼運用場景
MP3編碼數(shù)據(jù)運用在MP3音頻文件中。

三.MP3音頻文件存儲結構及數(shù)據(jù)恢復

1、MP3文件存儲結構

MP3文件是由幀(frame)構成的，幀是 MP3 文件最小的組成單位。

MP3文件大體分為三部分：TAG_V2(ID3V2)，音頻數(shù)據(jù)，TAG_V1(ID3V1)，詳細文件結構如下所示。

MP3文件結構

MP3音頻文件中每幀音頻數(shù)據(jù)之間相互獨立，所以根據(jù)幀頭結構可以確定每幀數(shù)據(jù)的長度，因此只要獲取了幀頭結構的參數(shù)信息，就可以確定每幀的幀長度。Mp3文件存儲結構如下圖。

Mp3文件存儲結構

2、MP3音頻文件數(shù)據(jù)修復

因為MP3文件中音頻幀之間的獨立性，MP3音頻文件的修復通過音頻幀的4字節(jié)幀頭來確定音頻幀數(shù)據(jù)。

OGG編碼

一.OGG編碼介紹
OGG編碼的全稱是OGGVobis(oggVorbis)，是一種音頻壓縮格式，類似于MP3等的音樂格式。但有一點不同的是，它是完全免費、開放和沒有專利限制的。它還有一個特點是支持多聲道。

Ogg Vorbis編解碼流程圖

二.OGG編碼運用場景
OGG編碼生成的音頻文件格式就為OGG音頻文件。

三.OGG音頻文件存儲結構及數(shù)據(jù)恢復

1、OGG音頻文件存儲結構

OGG是以頁（page）為單位將邏輯流組織鏈接起來，每個頁都有頁頭和頁數(shù)據(jù)兩部分。每頁的頁頭中都有頁標識“OggS”。OGG格式音頻文件存儲結構如下圖。

OGG格式音頻文件存儲結構

2、OGG音頻文件數(shù)據(jù)恢復

在OGG音頻文件中，OGG Vorbis比特流是以三個數(shù)據(jù)包頭開始的。這些頭數(shù)據(jù)包按順序依次是：標識標題、注釋標題和設置數(shù)據(jù)包。這些都與解碼Vorbis音頻文件密切相關的，每個數(shù)據(jù)包都是以同樣的頭結構“vorbis”開始，如果一個ogg音頻文件缺失了其中三個數(shù)據(jù)包中任意一個數(shù)據(jù)包內(nèi)容，則該音頻文件不能正常播放。

四.OGG音頻文件數(shù)據(jù)修復注意事項
OGG音頻文件修復需要考慮兩個方面的問題：

1、OGG音頻文件是否缺失標識標題、注釋標題和音頻設置這三個數(shù)據(jù)包。

若缺失，要實現(xiàn)OGG文件修復則需要提供同設備生成的能夠正常播放的OGG音頻文件作為參考樣本文件，再將受損文件中的音頻數(shù)據(jù)按頁提取出來，組成新的可播放的OGG音頻文件。

2、OGG音頻文件頁校驗碼是否正確。

在OGG文件每頁都有一個4字節(jié)頁校驗碼，
當一個OGG文件不能正常播放，且三個數(shù)據(jù)包都存在，則需要對頁校驗碼進行校驗計算；
若三個數(shù)據(jù)包所在頁的校驗碼錯誤，則OGG文件不能正常播放；
若是其中的音頻數(shù)據(jù)所在頁校驗碼錯誤，則該頁音頻數(shù)據(jù)不能正常播放，但并不影響其他頁的音頻數(shù)據(jù)，只需要對校驗錯誤的頁進行重新校驗計算。

AMR編碼

一.AMR編碼介紹
AMR主要用于移動設備的音頻，壓縮比比較大，但相對其他的壓縮格式質(zhì)量比較差，由于多用于人聲通話。

AMR編解碼流程

Payload Parse模塊-----解碼出編碼語音數(shù)據(jù);
Speech Decode模塊----解碼語音幀；
DTX Decode模塊-----解碼噪音幀；
Post-Processing模塊-----語音后處理；

二.AMR編碼運用場景
AMR編碼生成的音頻文件格式就為AMR音頻文件。

三.AMR音頻文件存儲結構及數(shù)據(jù)修復

1、AMR音頻文件存儲結構

AMR音頻編碼分為兩類分別為AMR-NB和AMR-WB。這兩類AMR音頻編碼的區(qū)別主要在于幀類型和對應的傳輸比特率不同。AMR音頻文件由文件頭+若干語音幀構成，如圖所示。

AMR音頻幀1字節(jié)幀頭結構

在每個語音幀的第一個字節(jié)為該語音幀的幀頭，根據(jù)幀頭中包含的幀類型值以及文件頭結構確定每個語音幀的字節(jié)長度。AMR音頻文件存儲結構如下所示。

AMR音頻文件存儲結構

在計算AMR文件每個語音幀的字節(jié)長度，需要知道幀類型對應的編碼方式，具體詳情如下所示。

AMR幀編碼方式

以上圖（AMR音頻文件存儲結構圖）的語音幀為例，其中一幀音頻幀的幀頭值為0x14=0b00010100，AMR文件的文件頭為“AMR-WB”，幀頭值0x14中包含參數(shù)內(nèi)容有：幀類型為0010=2；幀質(zhì)量為1，表示該幀為good frame；結合AMR幀編碼方式表中數(shù)據(jù)可知，該音頻幀的數(shù)據(jù)傳輸速率為12.65kBit/s。

2、AMR音頻文件數(shù)據(jù)修復

在AMR文件中，每個語音幀的時長為20毫秒，因此在對AMR文件進行修復時：首先需要確定AMR文件的分類；然后根據(jù)每幀數(shù)據(jù)的幀頭確定每幀數(shù)據(jù)的字節(jié)長度；再根據(jù)傳輸速率和每幀時長可計算出一幀音頻幀的字節(jié)長度=傳輸比特率/每秒幀數(shù)/8位+1字節(jié)幀頭，從而實現(xiàn)AMR文件修復。

四.AMR音頻文件修復注意事項

針對AMR音頻文件的數(shù)據(jù)恢復需分為兩種情況考慮：

1、有參考樣本文件的情況

首先，根據(jù)同設備生成的AMR文件的文件頭確定AMR的分類；
然后，根據(jù)幀頭確定幀數(shù)據(jù)類型從而計算出每幀音頻數(shù)據(jù)的字節(jié)長度；
最后，獲取待修復文件中的每幀音頻數(shù)據(jù)，根據(jù)AMR文件結構生成新的可正常播放的AMR文件。

2、無參考樣本文件的情況

首先，根據(jù)語音幀幀頭結構和兩種AMR文件類型，反推出一幀語音數(shù)據(jù)的字節(jié)長度；
然后，根據(jù)字節(jié)長度與文件中語音幀長度對比，確定AMR文件類型；
最后，獲取待修復文件中的每幀音頻數(shù)據(jù)，根據(jù)AMR文件結構生成新的可正常播放的AMR文件。

?

在日常工作生活中對于音頻文件的運用無處不在，本文我們針對當前主流的幾種音頻格式，基于其音頻編碼方式原理提出的音頻文件數(shù)據(jù)恢復方案，希望能夠幫助您高效且快速的解決音頻文件的數(shù)據(jù)修復問題。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的不同音频文件如何进行数据恢复？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。