【音视频 | AAC】AAC格式音频文件解析_网站优化分享

相关推荐recommended

【音视频 | AAC】AAC格式音频文件解析

作者：mmseoamin日期：2024-02-02

😁博客主页😁：🚀https://blog.csdn.net/wkd_007🚀
🤑博客内容🤑：🍭嵌入式开发、Linux、C语言、C++、数据结构、音视频🍭
🤣本文内容🤣：🍭介绍AAC格式音频文件解析🍭
😎金句分享😎：🍭你不能选择最好的，但最好的会来选择你——泰戈尔🍭

本文未经允许，不得转发！！！

🎄一、概述
🎄二、AAC文件分析
- ✨2.1 ADTS帧
- ✨2.2 AAC文件解析
- 🎄三、解析AAC文件的C语言代码
- 🎄四、总结
  
  🎄一、概述
  
  现在较常使用的AAC文件格式是使用ADTS帧来保存的，本文介绍以ADTS格式的AAC文件的解析过程。主要分为两个部分，第一部分是用编辑器直接打开一个AAC文件来分析；第二部分是引用一个C语言代码来解析ADTS格式的AAC文件。
  
  关于AAC格式的一些基础知识，可以看上篇文章：【音视频 | AAC】AAC音频编码详解。
  
  🎄二、AAC文件分析
  
  本节使用编辑器打开一个AAC文件分析，分析前，先简单了解一下ADTS帧。
  
  ✨2.1 ADTS帧
  
  ADTS格式是AAC编码的其中一种格式，将整个AAC文件分成一个个ADTS帧，ADTS帧头一般是7个字节(没有CRC)或者9个字节(有CRC)。
  
  ADTS头部又分为固定头部、可变头部，下面简单介绍ADTS头部的各个字段含义：
  固定头部各个字段解析：
  - syncword(12bit)：所有的bit位都是1。总是0xFFF，代表一个ADTS帧的开始，作为分界符，用于同步每帧起始位置。
  - ID(1 bit)：表示MPEG版本，0代表MPEG-4, 1代表MPEG-2，一般用 0，因为都是属于 MPEG 的规范.。
  - layer：占用 2 bit；一直是0；
  - protection_absent：占用 1 bit；设置 1 表示没有CRC，整个ADST头为7字节；0 表示有CRC，整个ADST头为9字节。
  - profile_ObjectType：占用 2 bit，表示使用的AAC规格(profile)；
    该字段的解释取决于ID位的值。如果ID等于1，则该字段包含与ISO/IEC 13818-7中定义的ADTS流中的配置文件字段相同的信息，也就是MPEG-2的规格；当ID为0是表示的是MPEG-4的规格，该字段的值等于 Audio Object Type 的值减1。字段取值如下面图片的表格。
  - sampling_frequency_index：占用 4 bit；表示采样率下标，字段取值及解释如下图：
  - private_bit：占用 1 bit，编码时设置为0，解码时忽略；
  - channel_configuration：占用 3 bit；
    通道配置即声道数，一般 2 表示立体声双声道。更多的值参考下图：
  - original_copy：占用 1 bit，编码时设置为0，解码时忽略；
  - home：占用 1 bit，编码时设置为0，解码时忽略。
  可变头部字段解析：
  字段解析：
  - copyright_identification_bit：占用 1 bit，编码时设置为0，解码时忽略；
  - copyright_identification_start：占用 1 bit，编码时设置为0，解码时忽略；
  - frame_length：占用 13 bit，当前 ADTS 帧的长度，包括 ADTS 头(固定+可变)和 AAC 原始流，单位byte；
  - adts_buffer_fullness：占用 11 bit，0x7FF 表示码率可变的码流，0x000 表示固定码率的码流；
  - number_of_raw_data_blocks_in_frame：占用 2 bit；
    该字段表示当前ADST帧中所包含的AAC帧的个数减一。为了最大的兼容性通常每个ADTS frame 包含一个AAC frame，所以该值一般为0。一个AAC原始帧包含一段时间内1024个采样及相关数据
  ✨2.2 AAC文件解析
  
  下图是用编辑器打开一个AAC文件，用十六进制查看的截图：
  没有CRC的情况下，文件开头的7个字节是ADTS帧头部，这里7个字节的数据是：0xff 0xf1 0x4c 0x80 0x20 0x02 0x80，我们按照ADTS帧的头部数据来解析看看这7个字节表示什么?
  - 前面1-12bit为 0xff 0xf，对应了ADTS头部的 syncword 字段，表示ADTS帧的开始。
  - 13-16bit为0x01，二进制是 0001，也就是说
    ID的1bit为0(MPEG-4)；
    layer的2bit为00；
    protection_absent的1bit为1，表示没有CRC，整个头部7个字节。
  - 17-24bit为0x4c，二进制是 0100 1100，意思是
    profile_ObjectType的2bit为 01，结合前面ID为0，表示MPEG-4 AAC LC 规格；
    sampling_frequency_index的4bit为0011，也就是0x3，表示采样率为48000；
    private_bit的1bit为0；
    剩余1bit，结合后面的再看；
  - 25-32bit为0x80，二进制是 1000 0000，意思是
    channel_configuration的3bit(结合前面剩下的1bit)为 010，表示双声道；
    original_copy的1bit为0；
    home的1bit为0；
    copyright_identification_bit的1bit为0；
    copyright_identification_start的1bit为0；
    剩余2bit，结合下个字段再看；
  - 33-44bit为0x200，二进制是 0010 0000 0000，加上前面剩下的2bit，就是00 0010 0000 0000：
    frame_length的13bit为00 0010 0000 000，也就是0x100，表示这个ADTS帧的长度是0x100；那么下个ADTS就是0x100开始的；
    剩余1bit，留到下个字段再看；
  - 45-56bit为0x280，二进制是 0010 1000 0000，加上前面剩下的1bit，就是 0 0010 1000 0000：
    adts_buffer_fullness的11bit为 0 0010 1000 00，十六进制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为 00，表示包含一个AAC frame。
    后面的ADTS帧也可以类似上面的过程去解析。frame_length是代表了整个ADTS的大小。
    
    🎄三、解析AAC文件的C语言代码
    
    代码来源于：视音频数据处理入门：AAC音频码流解析
```
/**
 * 最简单的视音频数据处理示例
 * Simplest MediaData Test
 *
 * 雷霄骅 Lei Xiaohua
 * leixiaohua1020@126.com
 * 中国传媒大学/数字电视技术
 * Communication University of China / Digital TV Technology
 * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020
 *
 * 本项目包含如下几种视音频测试示例：
 *  (1)像素数据处理程序。包含RGB和YUV像素格式处理的函数。
 *  (2)音频采样数据处理程序。包含PCM音频采样格式处理的函数。
 *  (3)H.264码流分析程序。可以分离并解析NALU。
 *  (4)AAC码流分析程序。可以分离并解析ADTS帧。
 *  (5)FLV封装格式分析程序。可以将FLV中的MP3音频码流分离出来。
 *  (6)UDP-RTP协议分析程序。可以将分析UDP/RTP/MPEG-TS数据包。
 *
 * 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 
#include 
#include 
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编译，运行结果：
    
    🎄四、总结
    
    👉本文介绍用编辑器打开aac文件，怎样去分析，了解后，可以对aac文件有更深的认识。最后，借鉴了一份解析aac文件的源码。
    
    如果文章有帮助的话，点赞👍、收藏⭐，支持一波，谢谢 😁😁😁
    
    参考资料：
    视音频数据处理入门：AAC音频码流解析
    
    网址链接怎么做网站建设企业模板制作公司网站大概多少钱小程序开发需要哪些技术网站设计的好处怎么自创网站