混合16位线性PCM流并避免削波/溢出

Question

我试图将2个16位线性PCM音频流混合在一起,我似乎无法克服噪音问题.我认为将样品混合在一起时它们会溢出.

我有以下功能......

short int mix_sample(short int sample1, short int sample2)
{
    return #mixing_algorithm#;
}

......这就是我尝试过的#mixing_algorithm#

sample1/2 + sample2/2
2*(sample1 + sample2) - 2*(sample1*sample2) - 65535
(sample1 + sample2) - sample1*sample2
(sample1 + sample2) - sample1*sample2 - 65535
(sample1 + sample2) - ((sample1*sample2) >> 0x10) // same as divide by 65535

其中一些产生了比其他产品更好的结果,但即使是最好的结果也包含了很多噪音.

任何想法如何解决？

Answer 1

我发现的最佳解决方案由Viktor Toth提供.他为8位无符号PCM提供了解决方案,并为16位带符号PCM改变了这种解决方案,产生了这样的结果:

int a = 111; // first sample (-32768..32767)
int b = 222; // second sample
int m; // mixed result will go here

// Make both samples unsigned (0..65535)
a += 32768;
b += 32768;

// Pick the equation
if ((a < 32768) || (b < 32768)) {
    // Viktor's first equation when both sources are "quiet"
    // (i.e. less than middle of the dynamic range)
    m = a * b / 32768;
} else {
    // Viktor's second equation when one or both sources are loud
    m = 2 * (a + b) - (a * b) / 32768 - 65536;
}

// Output is unsigned (0..65536) so convert back to signed (-32768..32767)
if (m == 65536) m = 65535;
m -= 32768;

使用此算法意味着几乎不需要剪切输出,因为它只是在一个范围内的一个值.与直线平均不同,即使另一个源静音,也不会减少一个源的音量.

Answer 2

这是一个描述性的实现:

short int mix_sample(short int sample1, short int sample2) {
    const int32_t result(static_cast<int32_t>(sample1) + static_cast<int32_t>(sample2));
    typedef std::numeric_limits<short int> Range;
    if (Range::max() < result)
        return Range::max();
    else if (Range::min() > result)
        return Range::min();
    else
        return result;
}

混合,它只是添加和剪辑!

为避免剪切伪像,您需要使用饱和度或限制器.理想情况下,您将拥有一个int32_t带有少量前瞻的小缓冲区.这将引入延迟.

比限制在任何地方更常见的是在信号中留下一些"净空"值.