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FFMPEG AAC

网友: 技术文档 2025-09-03 12:53:41

一、音频流AAC格式

1.1 总体介绍

ADTS可以在任意帧解码，每一帧都有头信息。下图绿色的是头，黄色的数据

1.2 固定头信息

头信息中包括橙色的固定头和紫色的可变头

(1) syncword：同步头 总是 0xFFF，all bits must be 1，代表着一个 ADTS 帧的开始

(2) ID：MPEG 标识符，0 表示使用 MPEG-4 标准，1 表示使用 MPEG-2 标准

(3) Layer：保留字段一直是0x00

(4) protection_absent：表示是否误码校验。如果没有CRC校验就设置为1，如果有就设置为0。有CRC校验，头长度就是9字节

(5) profile：表示使用哪个级别的 AAC，如 01 Low Complexity (LC)--- AAC LC。有些芯片只支持 AAC LC。

在 MPEG-2 AAC 中定义了 3 种：

  • Main profile（主简档）：是一种基础的 AAC 编码配置。
  • Low Complexity profile (LC)（低复杂度简档）：如其名，编码复杂度较低，在很多场景中被广泛使用，比如一些对编码效率要求较高的设备或应用。
  • Scalable Sampling Rate profile (SSR)（可伸缩采样率简档）：支持采样率的可伸缩性，能适应不同的音频采样率需求。
  • (reserved)：表示该索引目前是保留状态，暂未定义对应的 profile。

profile 的值等于 Audio Object Type 的值减 1

Audio Object Type定义在ffmpeg内了

#define FF_PROFILE_AAC_MAIN 0

#define FF_PROFILE_AAC_LOW  1

#define FF_PROFILE_AAC_SSR  2

#define FF_PROFILE_AAC_LTP  3

#define FF_PROFILE_AAC_HE   4

#define FF_PROFILE_AAC_HE_V2 28

#define FF_PROFILE_AAC_LD   22

#define FF_PROFILE_AAC_ELD  38

#define FF_PROFILE_MPEG2_AAC_LOW 128

#define FF_PROFILE_MPEG2_AAC_HE  131

(6) sampling_frequency_index：通过这个索引，去找到当前音频使用的采样率

(7) channel_configuration：声道数

1.3 可变头信息

(1) aac_frame_length = (protection_absent == 1 ? 7 : 9) + size(AACFrame)

(2) adts_buffer_fullness

假设你正在开发一个基于 AAC 音频编码格式的在线音乐播放应用，在这个应用中，需要实时处理从服务器传输过来的 ADTS 格式音频数据 。

正常恒定码率码流情况

当服务器发送的音频数据是恒定码率（CBR）的 ADTS 码流时，比如一首标准品质的 MP3 转码成 AAC 格式，其adts_buffer_fullness的值不是0x7FF ，而是一个反映当前音频缓冲区填充程度的具体数值。假设这个数值是0x100 ，表示当前音频缓冲区已填充了一定比例的数据，播放器可以按照预先设定好的固定速率（例如每秒播放 128kbps 的数据量）来读取和播放音频数据。

可变码率码流情况

如果是一段来自现场直播的音频流，音频内容复杂程度在不断变化，可能会采用可变码率（VBR）编码。当adts_buffer_fullness的值为0x7FF时， 播放器就知道这是一个可变码率的码流。

例如，在直播过程中，当主播只是在正常说话时，音频内容相对简单，编码器会降低码率以节省带宽，此时虽然缓冲区中数据量相对较少，但播放器依然能以较低的码率流畅播放；而当主播播放一段节奏强烈、乐器丰富的背景音乐时，音频内容复杂，编码器会提高码率来保证音质，此时音频缓冲区会快速填充数据 。

播放器检测到adts_buffer_fullness为0x7FF，就会采用自适应的播放策略。它会实时监测缓冲区的数据量，根据缓冲区的填充程度动态调整读取音频数据的速率。如果缓冲区快满了，就加快播放速度；如果缓冲区数据较少，就适当降低播放速度，以确保音频播放的流畅性，同时充分利用可变码率带来的灵活性和高效性。

二、从视频中提取音频保存成AAC

#include extern \"C\"{ #include \"libavcodec/avcodec.h\" #include \"libavformat/avformat.h\"}using namespace std;const int sampling_frequencies[] = { 96000, // 0x0 88200, // 0x1 64000, // 0x2 48000, // 0x3 44100, // 0x4 32000, // 0x5 24000, // 0x6 22050, // 0x7 16000, // 0x8 12000, // 0x9 11025, // 0xa 8000 // 0xb // 0xc d e f是保留的};/*profile（AAC 配置文件 / 规格） 含义：表示 AAC 音频的编码规格（Profile），决定了 AAC 的编码复杂度、音质和兼容性。 FF_PROFILE_AAC_LOW（0）：基础规格，最常用，适用于大多数场景（如音乐、语音）。 FF_PROFILE_AAC_MAIN（1）：主规格，支持更多复杂编码技术。 FF_PROFILE_AAC_HIGH（2）：高级规格，音质更好但编码复杂度更高。samplerate（采样率） 含义：音频信号的采样频率，即每秒对声音信号的采样次数（单位：Hz）。 采样率从AVCodecParameters->sample_rate获取，需匹配ADTS头部支持的采样率列表ampling_frequencieschannels（声道数） 常见取值：1：单声道（Mono） 2：立体声（Stereo） 4：四声道（如环绕声）*/int adts_header(char * const p_adts_header, const int data_length, const int profile, const int samplerate, const int channels) { int sampling_frequency_index = 3; // 默认使用48000hz int adtsLen = data_length + 7; int frequencies_size = sizeof(sampling_frequencies) / sizeof(sampling_frequencies[0]); int i = 0; for(i = 0; i = frequencies_size) { printf(\"unsupport samplerate:%d\\n\", samplerate); return -1; } p_adts_header[0] = 0xff;  //syncword:0xfff 高8bits p_adts_header[1] = 0xf0;  //syncword:0xfff 低4bits p_adts_header[1] |= (0 << 3); //MPEG Version:0 for MPEG-4,1 for MPEG-2 1bit p_adts_header[1] |= (0 << 1); //Layer:0  2bits p_adts_header[1] |= 1; //protection absent:1  1bit p_adts_header[2] = (profile)<<6; //profile:profile  2bits p_adts_header[2] |= (sampling_frequency_index & 0x0f)<<2; //sampling frequency index:sampling_frequency_index 4bits p_adts_header[2] |= (0 <>2;  //channel configuration:channels 高1bit p_adts_header[3] = (channels & 0x03)<<6;  //channel configuration:channels 低2bits p_adts_header[3] |= (0 << 5); //original：0 1bit p_adts_header[3] |= (0 << 4); //home：0  1bit p_adts_header[3] |= (0 << 3); //copyright id bit：0 1bit p_adts_header[3] |= (0 <> 11); //frame length：value 高2bits p_adts_header[4] = (uint8_t)((adtsLen & 0x7f8) >> 3); //frame length:value 中间8bits p_adts_header[5] = (uint8_t)((adtsLen & 0x7) << 5); //frame length:value 低3bits p_adts_header[5] |= 0x1f; //buffer fullness:0x7ff 高5bits p_adts_header[6] = 0xfc;  //buffer fullness:0x7ff 低6bits // number_of_raw_data_blocks_in_frame： // 表示ADTS帧中有number_of_raw_data_blocks_in_frame + 1个AAC原始帧。 return 0;}int main(int argc, char **argv){ int ret = -1; char errors[1024]; AVFormatContext * ifmt_ctx = NULL; // 打开输入文件 const char * in_filename = \"believe.mp4\"; if((ret = avformat_open_input(&ifmt_ctx, in_filename, NULL, NULL)) < 0) { av_strerror(ret, errors, 1024); av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, \"Could not open source file: %s, %d(%s)\\n\", in_filename, ret, errors); return -1; } // 打开输出文件 const char * aac_filename = \"output.aac\"; FILE * aac_fd = fopen(aac_filename, \"wb\"); if (!aac_fd) { av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, \"Could not open destination file %s\\n\", aac_filename); return -1; } // 获取解码器信息 if((ret = avformat_find_stream_info(ifmt_ctx, NULL)) < 0) { av_strerror(ret, errors, 1024); av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, \"failed to find stream information: %s, %d(%s)\\n\", in_filename, ret, errors); return -1; } // dump媒体信息 av_dump_format(ifmt_ctx, 0, in_filename, 0); // 初始化packet AVPacket pkt; av_init_packet(&pkt); // 查找audio对应的steam index int audio_index = -1; audio_index = av_find_best_stream(ifmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, NULL, 0); if(audio_index streams[audio_index]->codecpar->profile, FF_PROFILE_AAC_LOW); if (ifmt_ctx->streams[audio_index]->codecpar->codec_id != AV_CODEC_ID_AAC) { printf(\"the media file no contain AAC stream, it\'s codec_id is %d\\n\", ifmt_ctx->streams[audio_index]->codecpar->codec_id); goto failed; } // 读取媒体文件，并把aac数据帧写入到本地文件 while(av_read_frame(ifmt_ctx, &pkt) >=0 ) { if(pkt.stream_index == audio_index) { char adts_header_buf[7] = {0}; adts_header(adts_header_buf, pkt.size, ifmt_ctx->streams[audio_index]->codecpar->profile, ifmt_ctx->streams[audio_index]->codecpar->sample_rate, ifmt_ctx->streams[audio_index]->codecpar->ch_layout.nb_channels); fwrite(adts_header_buf, 1, 7, aac_fd); // 写adts header , ts流不适用，ts流分离出来的packet带了adts header int len = fwrite( pkt.data, 1, pkt.size, aac_fd); // 写adts data if(len != pkt.size) { av_log(NULL, AV_LOG_DEBUG, \"warning, length of writed data isn\'t equal pkt.size(%d, %d)\\n\", len, pkt.size); } } av_packet_unref(&pkt); }failed: // 关闭输入文件 if(ifmt_ctx) { avformat_close_input(&ifmt_ctx); } if (aac_fd) { fclose(aac_fd); } system(\"pause\"); return 0;}
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