【秒懂音视频开发】13_AAC编码

AAC（Advanced Audio Coding，译为：高级音频编码），是由Fraunhofer IIS、杜比实验室、AT&T、Sony、Nokia等公司共同开发的有损音频编码和文件格式。

对比MP3

AAC被设计为MP3格式的后继产品，通常在相同的比特率下可以获得比MP3更高的声音质量，是iPhone、iPod、iPad、iTunes的标准音频格式。

AAC相较于MP3的改进包含：

  • 更多的采样率选择：8kHz ~ 96kHz，MP3为16kHz ~ 48kHz
  • 更高的声道数上限：48个，MP3在MPEG-1模式下为最多双声道，MPEG-2模式下5.1声道
  • 改进的压缩功能：以较小的文件大小提供更高的质量
  • 改进的解码效率：需要较少的处理能力进行解码
  • ......

规格

AAC是一个庞大家族，为了适应不同场合的需要，它有很多种规格可供选择。下面列举其中的9种规格（Profile）：

  • MPEG-2 AAC LC：低复杂度规格（Low Complexity）
  • MPEG-2 AAC Main：主规格
  • MPEG-2 AAC SSR：可变采样率规格（Scaleable Sample Rate）
  • MPEG-4 AAC LC：低复杂度规格（Low Complexity）
    • 现在的手机比较常见的MP4文件中的音频部分使用了该规格
  • MPEG-4 AAC Main：主规格
  • MPEG-4 AAC SSR：可变采样率规格（Scaleable Sample Rate）
  • MPEG-4 AAC LTP：长时期预测规格（Long Term Predicition）
  • MPEG-4 AAC LD：低延迟规格（Low Delay）
  • MPEG-4 AAC HE：高效率规格（High Efficiency）

最早是基于MPEG-2标准，称为：MPEG-2 AAC。后来MPEG-4标准在原来基础上增加了一些新技术，称为：MPEG-4 AAC。

LC和HE

虽然上面列举了9种规格，但我们目前只需要把注意力放在常用的LC和HE上。下图很好的展示了从LC到HE的发展历程。

从LC到HE

从LC到HE

LC

LC适合中等比特率，比如96kbps ~ 192kbps之间。

MPEG-4 AAC LC等价于：

  • MPEG-2 AAC LC + PNS

PNS（Perceptual Noise Substitution）译为：感知噪声替代。

  • PNS可以提高AAC的编码效率

HE

HE有v1和v2两个版本，适合低比特率：

  • v1：适合48kbps ~ 64kbps
  • v2：适合低于32kbps，可在低至32kbps的比特率下提供接近CD品质的声音

v1

MPEG-4 AAC HE v1的别名：

  • aacPlus v1
  • eAAC
  • AAC+
  • CT-aacPlus（Coding Technologies）
    • Coding Technologies是瑞典是一家技术公司，率先在AAC中使用了SBR技术
    • 在2007年，被杜比实验室（Dolby Laboratories）以2.5亿美元收购

MPEG-4 AAC HE v1等价于：

  • MPEG-4 AAC LC + SBR

SBR

SBR（Spectral Band Replication）译为：频段复制。

  • 是一种增强的压缩技术
  • 可以将高频信号存储在少量的SBR data中
  • 解码器可以根据SBR data恢复出高频信号

v2

MPEG-4 AAC HE v2的别名：

  • aacPlus v2
  • AAC++
  • eAAC+、Enhanced AAC+

MPEG-4 AAC HE v2等价于：

  • MPEG-4 AAC HE v1 + PS

PS

PS（Parametric Stereo）译为：参数立体声。

  • 是一种有损的音频压缩算法，可以进一步提高压缩率
  • 可以将左右声道信号组合成单声道信号，声道之间的差异信息存储到少量的PS data中（大概占2 ~ 3kbps）
  • 解码器可以根据PS data中恢复出立体声信号

编解码器

如果想对PCM数据进行AAC编码压缩，那么就要用到AAC编码器（encoder）。
如果想将AAC编码后的数据解压出PCM数据，那么就要用到AAC解码器（decoder）。

这里只列举几款常用的AAC编解码器：

  • Nero AAC

    • 支持LC/HE规格
    • 目前已经停止开发维护

  • FFmpeg AAC

    • 支持LC规格
    • FFmpeg官方内置的AAC编解码器，在libavcodec库中
      • 编解码器名字叫做aac
      • 在开发过程中通过这个名字找到编解码器

  • FAAC（Freeware Advanced Audio Coder）

    • 支持LC规格
    • 可以集成到FFmpeg的libavcodec中
      • 编解码器名字叫做libfaac
      • 在开发过程中通过这个名字找到编解码器，最后调用FAAC库的功能
    • 从2016年开始，FFmpeg已经移除了对FAAC的支持

  • Fraunhofer FDK AAC

    • 支持LC/HE规格
    • 目前质量最高的AAC编解码器
    • 可以集成到FFmpeg的libavcodec中
      • 编解码器名字叫做libfdk_aac
      • 在开发过程中通过这个名字找到编解码器，最后调用FDK AAC库的功能

编码质量排名：Fraunhofer FDK AAC > FFmpeg AAC > FAAC。

FDK AAC

在网上下载的编译版FFmpeg，通常都是没有集成libfdk_aac的。可以通过命令行查看FFmpeg目前集成的AAC编解码器。

# windows
ffmpeg -codecs | findstr aac

# mac
ffmpeg -codecs | grep aac

我这边的输出结果是：

DEAIL. aac                  AAC (Advanced Audio Coding) (decoders: aac aac_fixed )
D.AIL. aac_latm             AAC LATM (Advanced Audio Coding LATM syntax)

很显然，并没有包含libfdk_aac。

这里给出1个比较推荐的方案：自己手动编译FFmpeg源码，将libfdk_aac集成到FFmpeg中。

  • 自己手动编译的话，想集成啥就集成啥
  • 可以把你想要的东西都塞到FFmpeg中，不想要的就删掉
  • 也就是根据自己的需要对FFmpeg进行裁剪
posted @ 2021-04-09 10:45  M了个J  阅读(4809)  评论(0)  编辑  收藏  举报