音頻處理中交織與非交織數據轉換的幾種方法

當音頻的聲道數多於一個時，音頻數據的存放有兩種格式，即交織的（interleave）和非交織的（non-interleave）。以最常見的雙聲道為例，交織和非交織的音頻數據存放如下圖：

 

上圖中L表示左聲道數據，R表示右聲道數據，整數1、2等表示第幾個采樣點，這樣L1就表示左聲道的第一個采樣點數據。從上圖看出，所謂交織的是指一個采樣點的兩個聲道的數據依次放在一起，非交織的是指先放左聲道的所有采樣點的數據，再放右聲道的所有采樣點的數據。

 

在音頻處理時，有時需要交織的數據，而有時又需要非交織的數據，這樣就存在兩種數據格式之間的轉換。本文就講講這兩種數據格式轉換的兩種方法，第一種是常規的簡單的方法，第二種是巧妙的省memory的方法。

 

1，  常規方法

1.1   interleave 轉 non-interleave

先動態申請一塊memory（大小等於采樣點數），把右聲道的數據放在這塊動態申請的memory上，同時把左聲道的數據放在原buffer的前一半。然后再把動態memory上的右聲道的數據放到原buffer的后一半，這樣就完成了interleave到non-interleave的轉換。C語言的實現代碼如下：

 

int interleave2noninterleave(short *buf, int count)
{
    int i;
    short *temp;

    if(buf == NULL) {
        printf("input point buf is NULL \n");
        return -1;
    }
    
    temp = (short *)malloc(sizeof(short) * count);
    if(temp == NULL) {
        printf("memory alloc failed \n");
        return -1;
    }

    for(i = 0; i < count; i++)
    {
        temp[i] = buf[2 * i + 1];
        buf[i] = buf[2 * i];
    }

    for(i = 0; i < count; i++)
    {
        buf[count + i] = temp[i];
    }

    if(temp != NULL) {
        free(temp);
        temp = NULL;
    }

    return 0;
}  

 

1.2   non-interleave 轉interleave

同樣先動態申請一塊memory（大小等於采樣點數），把原buffer前一半的（即左聲道的）數據放在這塊動態申請的memory上。然后再把動態memory上的左聲道的數據放到原buffer的奇數位置上，把原buffer后一半的（即右聲道的）數據放到原buffer的偶數位置上，這樣就完成了non-interleave到interleave的轉換。C語言的實現代碼如下：

 

int noninterleave2interleave(short *buf, int count)
{
    int i;
    short *temp;

    if(buf == NULL) {
        printf("input point buf is NULL \n");
        return -1;
    }
    
    temp = (short *)malloc(sizeof(short) * count);
    if(temp == NULL) {
        printf("memory alloc failed \n");
        return -1;
    }

    for(i = 0; i < count; i++)
    {
        temp[i] = buf[i];
    }

    for(i = 0; i < count; i++)
    {
        buf[2 * i] = temp[i];
        buf[2 * i + 1] = buf[count + i];

    }

    if(temp != NULL) {
        free(temp);
        temp = NULL;
    }

    return 0;
}

 

由於常規方法比較簡單，這里就不詳述了。

 

2， 省memory的巧妙方法

2.1 interleave 轉 non-interleave

這里為了講清楚，左右聲道各有四個采樣點，更多點也是一樣處理。處理過程如下圖：

 

第一步，將L2放在臨時變量里，R1向后移一位置，再將臨時變量的值（即L2）放在原buffer第二位置上；第二步，將L3放在臨時變量里，R1和R2向后移一位置，再將臨時變量的值（即L3）放在原buffer第三位置上；將L4放在臨時變量里，R1、R2和R3向后移一位置，再將臨時變量的值（即L4）放在原buffer第四位置上。這樣就完成了interleave到non-interleave的轉換。C語言的實現代碼如下：

 

int interleave2noninterleave(short *buf, int count)
{
    int i,j;
    short temp;

    if(buf == NULL) {
        printf("input point buf is NULL \n");
        return -1;
    }
    
    for(i = 1; i < count; i++)
    {
        temp = buf[2*i];
        for(j = 0; j < i; j++)
            buf[2*i - j] = buf[2*i - j -1];
        buf[i] = temp;
    }

    return 0;
}

 

2.2 non-interleave 轉interleave

這里為了講清楚，同樣左右聲道各有四個采樣點，更多點也是一樣處理。處理過程如下圖：

 

 

第一步，將R1放在臨時變量里，L2、L3和L4向后移一位置，再將臨時變量的值（即R1）放在原buffer第二位置上；第二步，將R2放在臨時變量里，L3和L4向后移一位置，再將臨時變量的值（即R2）放在原buffer第四位置上；第三步，將R3放在臨時變量里，L4向后移一位置，再將臨時變量的值（即R3）放在原buffer第六位置上。這樣就完成了non-interleave到interleave的轉換。C語言的實現代碼如下：

 

int noninterleave2interleave(short *buf, int count)
{
    int i,j;
    short temp;

    if(buf == NULL) {
        printf("input point buf is NULL \n");
        return -1;
    }
    
    for(i = 0; i < count; i++) {
        temp = buf[count + i];
        for(j = 0; j < count - 1 - i; j++)
            buf[count + i - j] = buf[count + i - j -1];
        buf[2 * i + 1] = temp;
    }

    return 0;
}

 

第二種方法相對第一種少用了一塊memory，更簡潔，尤其適用於memory資源緊張的硬件環境里，比如DSP上，但是不如第一種通俗易懂。到底用哪一種，就取決於硬件資源了。