音视频开发AAC编码
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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
AAC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
- ……
AAC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
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:
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