Что такое формат файла PCM?
.pcm - это формат аудиофайла для хранения несжатых аудиоданных в виде необработанного потока без заголовков. Типичный файл .pcm хранит 2-канальный звук (стерео), но формат поддерживает одно- и многоканальное аудио. В отличие от файлов .WAV или .AIFF, .pcm не имеет контейнерной оболочки и метаданных - частота дискретизации, разрядность, количество каналов и порядок байтов не хранятся в файле и должны быть предоставлены извне; ошибка в этих параметрах приводит к шуму или эффекту «бурундука»/замедленной съемки.
Импульсно-кодовая модуляция (PCM) - это базовая форма представления аналоговых сигналов в виде цифровых. Входной сигнал квантуется - разделяется на набор дискретных точек выборки - и каждому сэмплу присваивается значение. Частота дискретизации определяет количество сэмплов, взятых за определенный интервал времени, а разрешение дискретизации определяет размер чисел, используемых для записи сэмплов, что, в свою очередь, определяет качество звука. Частота дискретизации 44,1 кГц с 16-битным разрешением охватывает все частоты в диапазоне человеческого слуха. Наиболее распространенным необработанным вариантом является signed 16-bit little-endian (s16le), широко используемый в конвейерах DSP, телефонии и аудиоинструментах, таких как FFmpeg.
Безопасность и защита
РИСК: LOWНеобработанный PCM - это чистые данные аудиосэмплов без заголовка, метаданных и исполняемого содержимого, поэтому сам файл не может переносить вирус или запускать код. Единственные практические риски носят косметический характер: неправильные настройки импорта создают громкий шум (защитите свои уши/динамики, уменьшив громкость перед воспроизведением неизвестного .pcm), а из-за отсутствия поля длины усеченный или поврежденный файл просто заканчивается раньше времени без предупреждения.
Детали формата
в двух словахПОЛНОЕ НАЗВАНИЕPulse-Code Modulation audio file (raw/headerless)также известен как Raw PCM audio, Headerless PCM
РАЗРАБОТЧИКConcept invented by Alec Reeves (1937); no single vendor owns the .pcm containerс PCM telephony deployed from the 1960s; .pcm raw dumps used since early digital audio editing
КАТЕГОРИЯАудиофайлы
MIME-ТИПaudio/L16
ТИПНеобработанный поток несжатых аудиосэмплов (без заголовка/контейнера)
СТАНДАРТОткрытый · без роялти
Это расширение также используется в…
- Необработанное аудио эпохи Sound Blaster / VOC (.pcm) - Устаревшие дампы необработанного аудио из старых звуковых редакторов и игровых инструментов, та же концепция без заголовков.
- Образы областей PCM в BIOS / прошивках - Некоторые инструменты для прошивки материнских плат называют блоки конфигурации/микрокода расширением .pcm - не связано с аудио.
Программы, открывающие файлы PCM
Windows4 apps
Awave Studio
Платно Откройте необработанный файл и укажите формат сэмпла в диалоговом окне импорта; конвертирует в WAV и десятки других форматов. 
Audacity
Открытый код Файл > Импорт > Необработанные данные, выберите .pcm, затем установите кодировку (Signed 16-bit PCM), порядок байтов, каналы и частоту дискретизации; нажмите «Импорт». Скорректируйте, если звук неправильный. 
Adobe Audition
Платно Откройте .pcm; в диалоговом окне «Interpret Sample Format» установите частоту дискретизации, каналы, разрядность и порядок байтов. 
FFmpeg
Открытый код Конвертируйте, объявив структуру: ffmpeg -f s16le -ar 44100 -ac 2 -i in.pcm out.wav 
macOS3 apps
Audacity
Открытый код Файл > Импорт > Необработанные данные, выберите .pcm, затем установите кодировку (Signed 16-bit PCM), порядок байтов, каналы и частоту дискретизации; нажмите «Импорт». Скорректируйте, если звук неправильный.
Adobe Audition
Платно Откройте .pcm; в диалоговом окне «Interpret Sample Format» установите частоту дискретизации, каналы, разрядность и порядок байтов. 
Linux3 apps
Audacity
Открытый код Файл > Импорт > Необработанные данные, выберите .pcm, затем установите кодировку (Signed 16-bit PCM), порядок байтов, каналы и частоту дискретизации; нажмите «Импорт». Скорректируйте, если звук неправильный.
FFmpeg
Открытый код Конвертируйте, объявив структуру: ffmpeg -f s16le -ar 44100 -ac 2 -i in.pcm out.wav Технические подробности
глубокая спецификация| Кодирование | Бинарные значения линейных сэмплов PCM - чаще всего 16-битное целое число со знаком; также 8-битное без знака, 24-битное, 32-битное целое и 32-битное с плавающей запятой |
| Контейнер | Необработанный поток сэмплов без RIFF, AIFF или другой оболочки - файл .pcm несет только «голые» аудиоданные |
| Заголовок / сигнатура | Файл начинается сразу с первого аудиосэмпла; магические байты или сигнатура файла отсутствуют, поэтому он не может быть автоматически определен программами для анализа форматов |
| Сжатие | Линейный PCM несжат по определению; это исходный формат, из которого производятся сжатые кодеки, такие как MP3 и AAC |
| Порядок байтов | Little-endian по умолчанию; существуют также варианты big-endian - порядок байтов должен быть явно указан при импорте или конвертации |
| Частота дискретизации | Не хранится в файле; распространенные значения: 8 000 Гц (телефония), 16 000 Гц (широкополосный голос), 44 100 Гц (качество CD) и 48 000 Гц (вещание/профессиональное аудио) |
| Расположение каналов | Многоканальные сэмплы чередуются по кадрам (L, R, L, R, …); количество каналов не хранится в файле и должно быть объявлено извне |
| Типичный размер файла | ~10 МБ на минуту при качестве CD (44,1 кГц / 16 бит / стерео ≈ 176 КБ/с); растет линейно с частотой дискретизации, разрядностью и количеством каналов |
| Встроенные метаданные | Встроенные теги любого рода отсутствуют - нет ID3, RIFF INFO, Vorbis comment или любой другой структуры тегов; вся описательная информация должна храниться отдельно |
| MIME-тип | audio/L16 (зарегистрировано IANA для 16-битного линейного PCM); также распознается как audio/x-pcm или application/octet-stream |
| Самый распространенный вариант | Signed 16-bit little-endian (s16le) - стандартный вывод необработанного PCM в FFmpeg и наиболее распространенная конвенция в DSP и потоковых конвейерах |
| Использование в телефонии | Полезная нагрузка VoIP G.711 µ-law и A-law представляет собой монофонический PCM 8 кГц с 8-битным логарифмическим компандированием; необработанный 16-битный PCM 8 кГц также часто встречается в системах IVR и записи разговоров |
| Связь с WAV | Файл WAV оборачивает те же линейные сэмплы PCM в заголовок RIFF, который записывает все параметры воспроизведения; PCM - это аудиоданные, а WAV - самоописывающий контейнер |
| Обнаружение ошибок | Нет CRC, контрольных сумм или маркеров границ кадров; усечение или повреждение на уровне битов невозможно обнаружить программно |
| Поддержка платформ | Кроссплатформенный (Windows, macOS, Linux); основной формат во встроенных DSP, телефонии, потоковой передаче аудио в реальном времени и профессиональных инструментах обработки звука |
| Выпущен | PCM telephony deployed from the 1960s; .pcm raw dumps used since early digital audio editing |
| Последняя версия | N/A (raw sample stream has no versioning) |
| Открыть стандартное | Да · без роялти |
| Спецификация | en.wikipedia.org |
Конвертации PCM
Возможно
.PCM .WAVРУКОВОДСТВО
Да - FFmpeg упаковывает необработанный PCM в WAV одной командой без потери качества.
Как конвертировать
.PCM .MP3РУКОВОДСТВО
Да - PCM конвертируется в MP3, но сначала вы должны указать правильную частоту дискретизации, разрядность и…
Как конвертировать
.PCM .FLACРУКОВОДСТВО
Да, PCM конвертируется в FLAC - самый быстрый способ это одна команда FFmpeg, как только вы узнаете частоту…
Как конвертировать
Невозможно
Вопросы и ответы сообщества
спрошено пользователямиВопросов пока нет - станьте первым, кто спросит о файлах PCM.
Часто задаваемые вопросы
Как открыть аудиофайл PCM?
Используйте аудиоредактор, поддерживающий импорт необработанных данных - Audacity (Файл > Импорт > Необработанные данные) бесплатен. Вы должны указать частоту дискретизации, разрядность, количество каналов и порядок байтов, так как файл их не хранит. Сначала попробуйте 44100 Гц, Signed 16-bit, little-endian.
Почему мой PCM-файл звучит как шум или воспроизводится с неправильной скоростью?
Потому что настройки импорта не соответствуют тому, как был записан файл. Шум обычно означает неправильную разрядность, знак или порядок байтов; неправильная скорость/высота звука означает, что частота дискретизации неверна (например, это телефония 8000 Гц, а вы импортировали её как 44100 Гц). Скорректируйте параметры и импортируйте заново.
В чем разница между PCM и WAV?
Они содержат одни и те же несжатые сэмплы PCM. WAV добавляет небольшой заголовок RIFF, в котором записываются частота дискретизации, разрядность и каналы, чтобы любой плеер мог открыть его автоматически. У .pcm нет заголовка, поэтому вы должны указать эти значения самостоятельно.
Как конвертировать PCM в WAV?
Оберните его с правильными параметрами - качество при этом не теряется. FFmpeg:
ffmpeg -f s16le -ar 44100 -ac 2 -i in.pcm out.wav. Или импортируйте в Audacity с правильными настройками и выберите «Экспорт в WAV».Какая частота дискретизации у моего PCM-файла?
Она не записана в файле, поэтому вы должны знать её из источника. Аудио телефонии/VoIP обычно имеет частоту 8000 или 16000 Гц; качество CD - 44100 Гц; видео-аудио часто имеет частоту 48000 Гц. Если воспроизведение слишком быстрое или медленное, измените частоту и импортируйте снова.
Можно ли просто дважды щелкнуть по PCM-файлу, чтобы воспроизвести его?
Обычно нет. Большинство медиаплееров не могут угадать структуру файла без заголовка, поэтому они выдают ошибку или воспроизводят статический шум. Импортируйте его в редактор (Audacity) и укажите формат или сначала конвертируйте в WAV.
Ссылки
1Wikipedia - Pulse-code modulationen.wikipedia.org
2Audacity Manual - Importing raw (headerless) audiomanual.audacityteam.org
