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【音視頻 | AAC】AAC格式音頻文件解析

這篇具有很好參考價(jià)值的文章主要介紹了【音視頻 | AAC】AAC格式音頻文件解析。希望對(duì)大家有所幫助。如果存在錯(cuò)誤或未考慮完全的地方,請大家不吝賜教,您也可以點(diǎn)擊"舉報(bào)違法"按鈕提交疑問。

??博客主頁??:??https://blog.csdn.net/wkd_007??
??博客內(nèi)容??:??嵌入式開發(fā)、Linux、C語言、C++、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、音視頻??
??本文內(nèi)容??:??介紹AAC格式音頻文件解析??
??金句分享??:??你不能選擇最好的,但最好的會(huì)來選擇你——泰戈?duì)??

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【音視頻 | AAC】AAC格式音頻文件解析,音視頻基礎(chǔ),音視頻,aac,aac文件分析

??一、概述

現(xiàn)在較常使用的AAC文件格式是使用ADTS幀來保存的,本文介紹以ADTS格式的AAC文件的解析過程。主要分為兩個(gè)部分,第一部分是用編輯器直接打開一個(gè)AAC文件來分析;第二部分是引用一個(gè)C語言代碼來解析ADTS格式的AAC文件。

關(guān)于AAC格式的一些基礎(chǔ)知識(shí),可以看上篇文章:【音視頻 | AAC】AAC音頻編碼詳解 。

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??二、AAC文件分析

本節(jié)使用編輯器打開一個(gè)AAC文件分析,分析前,先簡單了解一下ADTS幀。

?2.1 ADTS幀

ADTS格式是AAC編碼的其中一種格式,將整個(gè)AAC文件分成一個(gè)個(gè)ADTS幀,ADTS幀頭一般是7個(gè)字節(jié)(沒有CRC)或者9個(gè)字節(jié)(有CRC)。

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ADTS頭部又分為固定頭部、可變頭部,下面簡單介紹ADTS頭部的各個(gè)字段含義:

固定頭部各個(gè)字段解析:

  • syncword(12bit):所有的bit位都是1??偸?xFFF,代表一個(gè)ADTS幀的開始,作為分界符,用于同步每幀起始位置。
  • ID(1 bit):表示MPEG版本,0代表MPEG-4, 1代表MPEG-2,一般用 0,因?yàn)槎际菍儆?MPEG 的規(guī)范.。
  • layer:占用 2 bit;一直是0;
  • protection_absent:占用 1 bit;設(shè)置 1 表示沒有CRC,整個(gè)ADST頭為7字節(jié);0 表示有CRC,整個(gè)ADST頭為9字節(jié)。
  • profile_ObjectType:占用 2 bit,表示使用的AAC規(guī)格(profile);
    該字段的解釋取決于ID位的值。如果ID等于1,則該字段包含與ISO/IEC 13818-7中定義的ADTS流中的配置文件字段相同的信息,也就是MPEG-2的規(guī)格;當(dāng)ID為0是表示的是MPEG-4的規(guī)格,該字段的值等于 Audio Object Type 的值減1。字段取值如下面圖片的表格。
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  • sampling_frequency_index:占用 4 bit;表示采樣率下標(biāo),字段取值及解釋如下圖:
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  • private_bit:占用 1 bit,編碼時(shí)設(shè)置為0,解碼時(shí)忽略;
  • channel_configuration:占用 3 bit;
    通道配置即聲道數(shù),一般 2 表示立體聲雙聲道。更多的值參考下圖:
  • original_copy:占用 1 bit,編碼時(shí)設(shè)置為0,解碼時(shí)忽略;
  • home:占用 1 bit,編碼時(shí)設(shè)置為0,解碼時(shí)忽略。

可變頭部字段解析:
字段解析:

  • copyright_identification_bit:占用 1 bit,編碼時(shí)設(shè)置為0,解碼時(shí)忽略;
  • copyright_identification_start:占用 1 bit,編碼時(shí)設(shè)置為0,解碼時(shí)忽略;
  • frame_length:占用 13 bit,當(dāng)前 ADTS 幀的長度,包括 ADTS 頭(固定+可變)和 AAC 原始流,單位byte;
  • adts_buffer_fullness:占用 11 bit,0x7FF 表示碼率可變的碼流,0x000 表示固定碼率的碼流;
  • number_of_raw_data_blocks_in_frame:占用 2 bit;
    該字段表示當(dāng)前ADST幀中所包含的AAC幀的個(gè)數(shù)減一。為了最大的兼容性通常每個(gè)ADTS frame 包含一個(gè)AAC frame,所以該值一般為0。一個(gè)AAC原始幀包含一段時(shí)間內(nèi)1024個(gè)采樣及相關(guān)數(shù)據(jù)

?2.2 AAC文件解析

下圖是用編輯器打開一個(gè)AAC文件,用十六進(jìn)制查看的截圖:
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沒有CRC的情況下,文件開頭的7個(gè)字節(jié)是ADTS幀頭部,這里7個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)是:0xff 0xf1 0x4c 0x80 0x20 0x02 0x80,我們按照ADTS幀的頭部數(shù)據(jù)來解析看看這7個(gè)字節(jié)表示什么?

  • 前面1-12bit為 0xff 0xf,對(duì)應(yīng)了ADTS頭部的 syncword 字段,表示ADTS幀的開始。
  • 13-16bit為0x01,二進(jìn)制是 0001,也就是說
    ID的1bit為0(MPEG-4);
    layer的2bit為00;
    protection_absent的1bit為1,表示沒有CRC,整個(gè)頭部7個(gè)字節(jié)。
  • 17-24bit為0x4c,二進(jìn)制是 0100 1100,意思是
    profile_ObjectType的2bit為 01,結(jié)合前面ID為0,表示MPEG-4 AAC LC 規(guī)格;
    sampling_frequency_index的4bit為0011,也就是0x3,表示采樣率為48000;
    private_bit的1bit為0;
    剩余1bit,結(jié)合后面的再看;
  • 25-32bit為0x80,二進(jìn)制是 1000 0000,意思是
    channel_configuration的3bit(結(jié)合前面剩下的1bit)為 010,表示雙聲道;
    original_copy的1bit為0;
    home的1bit為0;
    copyright_identification_bit的1bit為0;
    copyright_identification_start的1bit為0;
    剩余2bit,結(jié)合下個(gè)字段再看;
  • 33-44bit為0x200,二進(jìn)制是 0010 0000 0000,加上前面剩下的2bit,就是00 0010 0000 0000:
    frame_length的13bit為00 0010 0000 000,也就是0x100,表示這個(gè)ADTS幀的長度是0x100;那么下個(gè)ADTS就是0x100開始的;
    剩余1bit,留到下個(gè)字段再看;
  • 45-56bit為0x280,二進(jìn)制是 0010 1000 0000,加上前面剩下的1bit,就是 0 0010 1000 0000:
    adts_buffer_fullness的11bit為 0 0010 1000 00,十六進(jìn)制0xa0;(目前不知道有什么作用2023-12-20 19:34:07)
    number_of_raw_data_blocks_in_frame的2bit為 00,表示包含一個(gè)AAC frame。

后面的ADTS幀也可以類似上面的過程去解析。frame_length是代表了整個(gè)ADTS的大小。
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??三、解析AAC文件的C語言代碼

代碼來源于:視音頻數(shù)據(jù)處理入門:AAC音頻碼流解析

/**
 * 最簡單的視音頻數(shù)據(jù)處理示例
 * Simplest MediaData Test
 *
 * 雷霄驊 Lei Xiaohua
 * leixiaohua1020@126.com
 * 中國傳媒大學(xué)/數(shù)字電視技術(shù)
 * Communication University of China / Digital TV Technology
 * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
 *
 * 本項(xiàng)目包含如下幾種視音頻測試示例:
 *  (1)像素?cái)?shù)據(jù)處理程序。包含RGB和YUV像素格式處理的函數(shù)。
 *  (2)音頻采樣數(shù)據(jù)處理程序。包含PCM音頻采樣格式處理的函數(shù)。
 *  (3)H.264碼流分析程序??梢苑蛛x并解析NALU。
 *  (4)AAC碼流分析程序。可以分離并解析ADTS幀。
 *  (5)FLV封裝格式分析程序??梢詫LV中的MP3音頻碼流分離出來。
 *  (6)UDP-RTP協(xié)議分析程序。可以將分析UDP/RTP/MPEG-TS數(shù)據(jù)包。
 *
 * This project contains following samples to handling multimedia data:
 *  (1) Video pixel data handling program. It contains several examples to handle RGB and YUV data.
 *  (2) Audio sample data handling program. It contains several examples to handle PCM data.
 *  (3) H.264 stream analysis program. It can parse H.264 bitstream and analysis NALU of stream.
 *  (4) AAC stream analysis program. It can parse AAC bitstream and analysis ADTS frame of stream.
 *  (5) FLV format analysis program. It can analysis FLV file and extract MP3 audio stream.
 *  (6) UDP-RTP protocol analysis program. It can analysis UDP/RTP/MPEG-TS Packet.
 *
 */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>


int getADTSframe(unsigned char* buffer, int buf_size, unsigned char* data ,int* data_size){
	int size = 0;

	if(!buffer || !data || !data_size ){
		return -1;
	}

	while(1){
		if(buf_size  < 7 ){
			return -1;
		}
		//Sync words
		if((buffer[0] == 0xff) && ((buffer[1] & 0xf0) == 0xf0) ){
			size |= ((buffer[3] & 0x03) <<11);     //high 2 bit
			size |= buffer[4]<<3;                //middle 8 bit
			size |= ((buffer[5] & 0xe0)>>5);        //low 3bit
			break;
		}
		--buf_size;
		++buffer;
	}

	if(buf_size < size){
		return 1;
	}

	memcpy(data, buffer, size);
	*data_size = size;

	return 0;
}

int simplest_aac_parser(char *url)
{
	int data_size = 0;
	int size = 0;
	int cnt=0;
	int offset=0;

	//FILE *myout=fopen("output_log.txt","wb+");
	FILE *myout=stdout;

	unsigned char *aacframe=(unsigned char *)malloc(1024*5);
	unsigned char *aacbuffer=(unsigned char *)malloc(1024*1024);

	FILE *ifile = fopen(url, "rb");
	if(!ifile){
		printf("Open file error\n");
		return -1;
	}

	printf("-----+- ADTS Frame Table -+------+\n");
	printf(" NUM | Profile | Frequency| Size |\n");
	printf("-----+---------+----------+------+\n");

	while(!feof(ifile)){
		data_size = fread(aacbuffer+offset, 1, 1024*1024-offset, ifile);
		unsigned char* input_data = aacbuffer;

		while(1)
		{
			int ret=getADTSframe(input_data, data_size, aacframe, &size);
			if(ret==-1){
				break;
			}else if(ret==1){
				memcpy(aacbuffer,input_data,data_size);
				offset=data_size;
				break;
			}

			char profile_str[10]={0};
			char frequence_str[10]={0};

			unsigned char profile=aacframe[2]&0xC0;
			profile=profile>>6;
			switch(profile){
			case 0: sprintf(profile_str,"Main");break;
			case 1: sprintf(profile_str,"LC");break;
			case 2: sprintf(profile_str,"SSR");break;
			default:sprintf(profile_str,"unknown");break;
			}

			unsigned char sampling_frequency_index=aacframe[2]&0x3C;
			sampling_frequency_index=sampling_frequency_index>>2;
			switch(sampling_frequency_index){
			case 0: sprintf(frequence_str,"96000Hz");break;
			case 1: sprintf(frequence_str,"88200Hz");break;
			case 2: sprintf(frequence_str,"64000Hz");break;
			case 3: sprintf(frequence_str,"48000Hz");break;
			case 4: sprintf(frequence_str,"44100Hz");break;
			case 5: sprintf(frequence_str,"32000Hz");break;
			case 6: sprintf(frequence_str,"24000Hz");break;
			case 7: sprintf(frequence_str,"22050Hz");break;
			case 8: sprintf(frequence_str,"16000Hz");break;
			case 9: sprintf(frequence_str,"12000Hz");break;
			case 10: sprintf(frequence_str,"11025Hz");break;
			case 11: sprintf(frequence_str,"8000Hz");break;
			default:sprintf(frequence_str,"unknown");break;
			}


			fprintf(myout,"%5d| %8s|  %8s| %5d|\n",cnt,profile_str ,frequence_str,size);
			data_size -= size;
			input_data += size;
			cnt++;
		}   

	}
	fclose(ifile);
	free(aacbuffer);
	free(aacframe);

	return 0;
}

int main()
{
	simplest_aac_parser((char*)"./audio_chn0.aac");
	return 0;
}

保存后, gcc simplest_mediadata_aac.cpp編譯,運(yùn)行結(jié)果:
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??四、總結(jié)

??本文介紹用編輯器打開aac文件,怎樣去分析,了解后,可以對(duì)aac文件有更深的認(rèn)識(shí)。最后,借鑒了一份解析aac文件的源碼。

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如果文章有幫助的話,點(diǎn)贊??、收藏?,支持一波,謝謝 ??????

參考資料:
視音頻數(shù)據(jù)處理入門:AAC音頻碼流解析文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-760274.html

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