PCM是什么技术怎么应用在生活中
PCM技术基础概念
**PCM全称脉冲编码调制**，是一种把模拟信号（比如声音、图像）转换成数字信号的技术，你可以把它理解成“数字世界的翻译官”，专门负责把现实中连续变化的信号，变成计算机能看懂的0和1，生活里咱们听的音乐、打的电话、拍的视频，背后都可能藏着它的身影，它最早在20世纪30年代就被提出来了，那会儿还只是实验室里的概念，没想到现在成了数字信息处理的“顶梁柱”。
简单说,PCM干的活儿就是“把连续的东西变离散”，比如咱们说话的声音，是空气振动形成的连续波形，PCM要做的就是把这个波形“切”成一段一段，再给每一段标上数字，最后变成一串二进制代码，这样一来，不管是存起来还是传出去，都方便多了，现在几乎所有需要处理模拟信号的设备，从手机到录音笔，从CD机到医疗仪器，都离不开PCM的“帮忙”。
PCM工作原理详解
PCM干活分三步：采样、量化、编码，就像做蛋糕要先备料、搅拌、烘烤一样，一步都不能少。**第一步采样**，就是给模拟信号“拍照”，比如声音信号，每秒钟拍多少次照，采样频率”，拍照越频繁（采样频率越高），拍出来的“照片”就越密集，还原出来的声音就越像原来的样子，咱们平时听的CD，采样频率是44.1kHz，意思就是每秒钟给声音拍44100张“照片”。
**第二步量化**，给每张“照片”打分，采样得到的信号还是连续的，得把它“掰”成有限个等级，比如用16位量化，就是把信号分成2的16次方（65536）个等级，每个等级对应一个数字，等级分得越细（量化位数越高），信号还原得就越精准，就像给身高打分，精确到厘米肯定比精确到米要准。
**第三步编码**，把这些数字写成二进制，量化后的数字都是十进制的，计算机只认0和1，所以得把它们转换成二进制代码，比如量化后的数字是100，转换成二进制就是1100100，这样计算机就能轻松处理了，这三步走完，模拟信号就变成了数字信号，能在各种设备里“跑”起来了。
PCM核心应用领域
PCM的应用早就渗透到生活的方方面面,咱们天天都在跟它“打交道”。**第一个领域是音频设备**，比如录音笔、CD机、无损音乐播放器，我之前用某品牌录音笔录会议，特意选了PCM无损模式，结果录出来的声音连同事翻笔记本的沙沙声都听得清清楚楚，比普通录音模式清晰太多，这就是PCM“原汁原味”的本事，现在好多高端耳机也支持PCM解码，听无损音乐的时候，乐器的细节、人声的呼吸感都特别真实。
**第二个领域是通信**，手机打电话、视频通话都离不开它，当你跟朋友打电话时，你的声音先被手机转换成模拟信号，再通过PCM变成数字信号，然后传到对方手机，对方手机再把数字信号还原成声音，要是没有PCM，咱们打电话可能还停留在“喂喂喂听不清”的阶段。
**第三个领域是医疗设备**，比如心电图机、超声波仪器，这些设备需要精确记录人体的生理信号，PCM能把微弱的生物电信号转换成数字信号，医生通过这些数字信号判断病情，要是信号失真了，可能会影响诊断结果，还有航天领域，卫星传回来的图像、数据，也常用PCM编码，确保信息准确无误。
PCM与同类技术对比
跟PCM类似的技术有很多,比如MP3、AAC、DPCM（差分脉冲编码调制），它们各有各的“拿手好戏”。**先看PCM和MP3**，PCM是无损编码，就是把信号原封不动地转成数字，所以文件特别大，一首5分钟的无损音乐可能有500MB；MP3是有损压缩，会去掉人耳听不太清的声音，文件大小只有几MB到几十MB，平时听歌用MP3足够，追求音质就选PCM。
**再看PCM和DPCM**，DPCM是在PCM的基础上改进的，它不直接记录每个采样值，而是记录当前采样值和上一个采样值的差，这样能减少数据量，比如记录温度，PCM记25℃、26℃、27℃，DPCM记25℃、+1℃、+1℃，更省空间，但DPCM的音质不如PCM好，适合对音质要求不高的场景，比如电话录音。
**还有PCM和AAC**，AAC是比MP3更高效的有损压缩技术，同样的文件大小，AAC音质比MP3好，但不管是MP3还是AAC，跟PCM比音质都差一截，PCM的优势就是“保真”，适合专业录音、医疗、航天这些对信号 accuracy 要求高的场景，缺点就是太“占地方”；其他技术则在压缩效率上更有优势，适合日常娱乐。
PCM使用注意事项
用PCM技术的时候,有几个“坑”得避开，不然可能白忙活。**第一个是存储容量**，PCM文件特别大，我上次用PCM模式录了1小时会议，文件直接飙到1GB，手机内存瞬间少了一大块，所以用PCM录音或存音乐时，得确保设备有足够的存储空间，不然录到一半提示“内存不足”就尴尬了。
**第二个是设备支持**，不是所有设备都能解码PCM信号，比如有些老式MP3播放器，只能放MP3格式，你把PCM文件导进去，它可能根本不认，买设备的时候得看清楚参数，支持“PCM解码”或“无损音频播放”才行，传输PCM信号也需要设备支持，比如用数据线传PCM录音，接口速度慢的话，传一个大文件可能要等半天。
**第三个是使用场景**，不是所有情况都需要PCM，平时跟朋友微信语音，用普通录音模式就行，非要用PCM，既占空间又没必要；但要是录重要会议、音乐演出，PCM的优势就体现出来了，就像拍照，平时发朋友圈用手机随手拍，拍证件照就得用单反高清拍，看需求选模式最划算。
PCM实际应用案例
上个月我帮朋友录乐队演出,他特意叮嘱要用“最好的音质”，我就想起了PCM，当时借了台支持PCM 24bit/96kHz的录音设备，架在舞台侧面，演出时吉他手即兴solo了一段，现场听着很燃，回来导到电脑里用耳机听，居然连他按弦时手指滑过琴弦的细微摩擦声都录下来了，比现场听还清楚，朋友看完直拍大腿：“这才是我们乐队该有的声音！”
还有一次帮老师整理访谈录音,老师用普通录音笔录的，结果背景噪音特别大，说话声还忽大忽小，后来我借了台带PCM功能的录音笔重新录，设置成16bit/44.1kHz，录出来的声音干净又清晰，后期剪辑时几乎不用降噪，老师直夸“这钱花得值”，现在每次有重要录音，我都会优先选PCM模式，虽然文件大，但省心啊。
医疗领域的案例更夸张,我表哥是医生，他说医院的心电图机用的就是PCM编码，有次一个病人心率异常，PCM记录的波形特别精准，医生根据波形细节判断出是罕见的心律失常，及时调整了治疗方案，要是用普通编码，波形可能失真，后果不堪设想。
PCM未来发展趋势
PCM虽然是“老技术”，但未来发展空间还很大。**首先是更高的采样率和量化位数**，现在主流的是16bit/44.1kHz，以后可能会普及24bit/192kHz，甚至更高，这样一来，声音的细节会更丰富，比如听交响乐，乐器的方位感、空间感会更强，就像坐在音乐厅现场一样。
**其次是和AI技术结合**，AI可以帮PCM“减肥”，现在PCM文件太大，AI可以通过算法识别哪些信号是冗余的，在不影响音质的前提下压缩文件，让PCM既保真又省空间，比如以后用PCM录视频，AI自动去掉背景里的杂音，同时压缩文件大小，手机内存再也不用担心不够用了。
**最后是在VR/AR领域的应用**，VR/AR需要真实的3D音效，PCM可以提供高保真的音频信号，再配合空间音频技术，让用户在虚拟世界里听到的声音有方位感、距离感，比如玩VR游戏时，敌人从左边过来，声音就从左边传来，特别真实，未来PCM可能会成为元宇宙里“声音基建”的重要部分。
常见问题解答
PCM和MP3有啥区别啊？
PCM就像刚做好的红烧肉，一点没动过，肥的瘦的都在；MP3是把红烧肉剁成肉丁，为了方便装盒，可能掉了点肉沫，PCM是无损的，声音原原本本，文件超大，一首5分钟的歌可能500MB；MP3是有损压缩，去掉人耳听不太清的部分，文件才几MB，平时听歌用MP3够了，想存演唱会录音就用PCM，音质绝了！
学PCM技术难不难啊？
入门其实还好，就三个步骤：采样、量化、编码，采样就是给声音“拍照”，拍得越勤越清楚；量化是给照片打分，分越多越准；编码是把分数写成0和1，初中生花半小时也能懂大概，但要学深了，比如怎么设计更好的采样算法，就得学数学和信号处理，那可能要掉头发了，不过咱们平时用设备根本不用懂这些，按按钮就行，简单得很！
手机里有PCM技术吗？
必须有啊！你打电话、录音的时候，手机悄悄在用PCM干活，比如你发微信语音，声音先变成模拟信号，手机用PCM转成数字信号，再压缩成小文件发出去，有些高端手机录音功能里有“PCM无损”选项，你试试录首歌，比普通录音清楚10倍，连你咽口水的声音都能录到，就是文件大到离谱，录10分钟可能要1GB内存！
PCM录音音质真的比普通录音好？
那简直是“高清”和“标清”的区别！普通录音像隔着磨砂玻璃看人，PCM是4K超清怼脸拍，我上次用PCM录我们班元旦晚会，吉他手拨弦的“滋滋”声、主唱的气声都听得清清楚楚，普通录音早糊成一团了，不过有个坑，PCM文件超大，我128GB的手机录了3小时就满了，还得专门买个大U盘存，值是值，就是费内存！
PCM以后会被新技术淘汰吗？
短时间肯定不会！PCM就像数字音频的“老祖宗”，现在好多新技术都是在它基础上改的，比如现在很火的无损音乐格式FLAC，其实就是PCM加了个压缩壳，本质还是PCM，以后可能会有更厉害的压缩技术，但只要大家还追求“原汁原味”的音质，PCM就不会过时，就像虽然有了美颜相机，但还是有人喜欢原相机直出，PCM就是音频界的“原相机”！
欢迎 你 发表评论: