AAC的ADTS格式分析(转)

ADTS是Audio Data Transport Stream的简称。

 
是AAC音频文件常见的传输格式。
有的时候当你编码AAC裸流的时候，会遇到写出来的AAC文件并不能在PC和手机上播放，很大的可能就是AAC文件的每一帧里缺少了ADTS头信息文件的包装拼接。只需要加入头文件ADTS即可。一个AAC原始数据块长度是可变的，对原始帧加上ADTS头进行ADTS的封装，就形成了ADTS帧。需要注意的是：AAC文件可以没有文件头，全部由帧序列组成，每个帧由帧头和数据部分组成。帧头包含采样率、声道数、帧长度等，有点类似MP3格式。
 
下面分析下ADTS头文件结构和信息：
AAC音频文件的每一帧由ADTS Header和AAC Audio Data组成。
 
 
大家可以用AAC Audio ES Viewer工具来查看AAC的ADTS Header。
 
每一帧的ADTS的头文件都包含了音频的采样率，声道，帧长度等信息，这样解码器才能解析读取。

一般情况下ADTS的头信息都是7个字节，分为2部分：

adts_fixed_header();

adts_variable_header();

先来看：adts_fixed_header();

 
  • syncword ：总是0xFFF, 代表一个ADTS帧的开始, 用于同步.
    解码器可通过0xFFF确定每个ADTS的开始位置.
    因为它的存在，解码可以在这个流中任何位置开始, 即可以在任意帧解码。
  • ID：MPEG Version: 0 for MPEG-4，1 for MPEG-2
  • Layer：always: '00'
  • protection_absent：Warning, set to 1 if there is no CRC and 0 if there is CRC
  • profile：表示使用哪个级别的AAC，如01 Low Complexity(LC) -- AAC LC
    profile的值等于 Audio Object Type的值减1.
    profile = MPEG-4 Audio Object Type - 1
  • sampling_frequency_index：采样率的下标
  • channel_configuration：声道数，比如2表示立体声双声道
接下来看下adts_variable_header();

  • aac_frame_length：一个ADTS帧的长度包括ADTS头和AAC原始流。frame length, this value must include 7 or 9 bytes of header length:
    aac_frame_length = (protection_absent == 1 ? 7 : 9) + size(AACFrame)

    protection_absent=0时, header length=9bytes
    protection_absent=1时, header length=7bytes
  • adts_buffer_fullness：0x7FF 说明是码率可变的码流。
  • 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。
    所以说number_of_raw_data_blocks_in_frame == 0 表示说ADTS帧中有一个AAC数据块。
    (一个AAC原始帧包含一段时间内1024个采样及相关数据)
 
两个头文件就讲到这里。
这里给出JAVA和Android里的给AAC添加ADTS头文件的部分方法代码，针对ByteBuffer。
 
[java] view plain copy
 
  1. /** 
  2.   * 添加ADTS头 
  3.   * 
  4.   * @param packet 
  5.   * @param packetLen 
  6.   */  
  7.  private void addADTStoPacket(byte[] packet, int packetLen) {  
  8.      int profile = 2; // AAC LC  
  9.      int freqIdx = 4; // 44.1KHz  
  10.      int chanCfg = 2; // CPE  
  11.   
  12.      // fill in ADTS data  
  13.      packet[0] = (byte) 0xFF;  
  14.      packet[1] = (byte) 0xF9;  
  15.      packet[2] = (byte) (((profile - 1) << 6) + (freqIdx << 2) + (chanCfg >> 2));  
  16.      packet[3] = (byte) (((chanCfg & 3) << 6) + (packetLen >> 11));  
  17.      packet[4] = (byte) ((packetLen & 0x7FF) >> 3);  
  18.      packet[5] = (byte) (((packetLen & 7) << 5) + 0x1F);  
  19.      packet[6] = (byte) 0xFC;  
  20.  }  

这里是调用：（可根据自己需求，这里的AudioBufFrame是我们自己项目里的类，其实就是个ByteBuffer封装的类）
[java] view plain copy
 
  1. AudioBufFrame audioBufFrame = (AudioBufFrame) o;  
  2.         int outBufferSize = audioBufFrame.buf.limit() + 7;  
  3.         byte[] aacBytes = new byte[outBufferSize];  
  4.         try {  
  5.             if (!write) {  
  6.                 fout = new FileOutputStream(MyConfiguration.VIDEO_PATH + "/audio.aac");  
  7.                 write = true;  
  8.             }  
  9.             addADTStoPacket(aacBytes, outBufferSize);  
  10.             audioBufFrame.buf.get(aacBytes, 7, audioBufFrame.buf.limit());  
  11.             fout.write(aacBytes);  
  12.         } catch (IOException e) {  
  13.             e.printStackTrace();  
  14.         }  
 
下面是FFMPEG参考的C的添加ADTS头文件代码，供大家参考。
[java] view plain copy
 
  1. int ff_adts_write_frame_header(ADTSContext *ctx,    
  2.                                uint8_t *buf, int size, int pce_size)    
  3. {    
  4.     PutBitContext pb;    
  5.     
  6.     init_put_bits(&pb, buf, ADTS_HEADER_SIZE);    
  7.     
  8.     /* adts_fixed_header */    
  9.     put_bits(&pb, 12, 0xfff);   /* syncword */    
  10.     put_bits(&pb, 1, 0);        /* ID */    
  11.     put_bits(&pb, 2, 0);        /* layer */    
  12.     put_bits(&pb, 1, 1);        /* protection_absent */    
  13.     put_bits(&pb, 2, ctx->objecttype); /* profile_objecttype */    
  14.     put_bits(&pb, 4, ctx->sample_rate_index);    
  15.     put_bits(&pb, 1, 0);        /* private_bit */    
  16.     put_bits(&pb, 3, ctx->channel_conf); /* channel_configuration */    
  17.     put_bits(&pb, 1, 0);        /* original_copy */    
  18.     put_bits(&pb, 1, 0);        /* home */    
  19.     
  20.     /* adts_variable_header */    
  21.     put_bits(&pb, 1, 0);        /* copyright_identification_bit */    
  22.     put_bits(&pb, 1, 0);        /* copyright_identification_start */    
  23.     put_bits(&pb, 13, ADTS_HEADER_SIZE + size + pce_size); /* aac_frame_length */    
  24.     put_bits(&pb, 11, 0x7ff);   /* adts_buffer_fullness */    
  25.     put_bits(&pb, 2, 0);        /* number_of_raw_data_blocks_in_frame */    
  26.     
  27.     flush_put_bits(&pb);    
  28.     
  29.     return 0;    
  30. }    
AAC的规格一览：

因为AAC是一个庞大家族，他们共分为9种规格，以适应不同场合的需要，也正是由于AAC的规格（Profile）繁多，导致普通电脑用户感觉十分困扰：

  1. MPEG-2 AAC LC低复杂度规格（Low Complexity）
  2. MPEG-2 AAC Main主规格
  3. MPEG-2 AAC SSR可变采样率规格（Scaleable Sample Rate）
  4. MPEG-4 AAC LC低复杂度规格（Low Complexity），现在的手机比较常见的MP4文件中的音频部分就包括了该规格音频档案
  5. MPEG-4 AAC Main主规格
  6. MPEG-4 AAC SSR可变采样率规格（Scaleable Sample Rate）
  7. MPEG-4 AAC LTP长时期预测规格（Long Term Predicition）
  8. MPEG-4 AAC LD低延迟规格（Low Delay）
  9. MPEG-4 AAC HE高效率规格（High Efficiency）
上述的规格中，主规格（Main）包含了除增益控制之外的全部功能，其音质最好，而低复杂度规格（LC）则是比较简单，没有了增益控制，但提高了编码效率，至“SSR”对“LC”规格大体是相同，但是多了增益的控制功能，另外，MPEG-4 AAC/LTP/LD/HE，都是用在低比特率下编码，特别是“HE”是有Nero AAC编码器支持，是近来常用的一种编码器，不过通常来说，Main规格和LC规格的音质相差不大，因此目前使用最多的AAC规格多数是“LC”规格，因为要考虑手机目前的存储器能力未达合理水准。

MPEG-4 AAC LC（Low Complexity）是最常用的规格，我们叫“低复杂度规格”，我们简称“LC-AAC”，这种规格在中等码率的编码效率以及音质方面，都能找到平衡点。所谓中等码率，就是指：96kbps-192kbps之间的码率。因此，如果要使用LC-AAC规格，请尽可能把码率控制在之前说的那个区间内。

posted @ 2020-06-16 16:44  夜行过客  阅读(1646)  评论(0)  编辑  收藏  举报