【秒懂音視訊開發】14_AAC編碼

M了個J發表於2021-04-10

AAC（Advanced Audio Coding，譯為：高階音訊編碼），是由Fraunhofer IIS、杜比實驗室、AT&T、Sony、Nokia等公司共同開發的有損音訊編碼和檔案格式。

對比MP3

AAC被設計為MP3格式的後繼產品，通常在相同的位元率下可以獲得比MP3更高的聲音質量，是iPhone、iPod、iPad、iTunes的標準音訊格式。

AAC相較於MP3的改進包含：

  • 更多的取樣率選擇：8kHz ~ 96kHz，MP3為16kHz ~ 48kHz
  • 更高的聲道數上限：48個，MP3在MPEG-1模式下為最多雙聲道，MPEG-2模式下5.1聲道
  • 改進的壓縮功能：以較小的檔案大小提供更高的質量
  • 改進的解碼效率：需要較少的處理能力進行解碼
  • ......

規格

AAC是一個龐大家族，為了適應不同場合的需要，它有很多種規格可供選擇。下面列舉其中的9種規格（Profile）：

  • MPEG-2 AAC LC：低複雜度規格（Low Complexity）
  • MPEG-2 AAC Main：主規格
  • MPEG-2 AAC SSR：可變取樣率規格（Scaleable Sample Rate）
  • MPEG-4 AAC LC：低複雜度規格（Low Complexity）
    • 現在的手機比較常見的MP4檔案中的音訊部分使用了該規格
  • MPEG-4 AAC Main：主規格
  • MPEG-4 AAC SSR：可變取樣率規格（Scaleable Sample Rate）
  • MPEG-4 AAC LTP：長時期預測規格（Long Term Predicition）
  • MPEG-4 AAC LD：低延遲規格（Low Delay）
  • MPEG-4 AAC HE：高效率規格（High Efficiency）

最早是基於MPEG-2標準，稱為：MPEG-2 AAC。後來MPEG-4標準在原來基礎上增加了一些新技術，稱為：MPEG-4 AAC。

LC和HE

雖然上面列舉了9種規格，但我們目前只需要把注意力放在常用的LC和HE上。下圖很好的展示了從LC到HE的發展歷程。

從LC到HE

從LC到HE

LC

LC適合中等位元率，比如96kbps ~ 192kbps之間。

MPEG-4 AAC LC等價於：

  • MPEG-2 AAC LC + PNS

PNS（Perceptual Noise Substitution）譯為：感知噪聲替代。

  • PNS可以提高AAC的編碼效率

HE

HE有v1和v2兩個版本，適合低位元率：

  • v1：適合48kbps ~ 64kbps
  • v2：適合低於32kbps，可在低至32kbps的位元率下提供接近CD品質的聲音

v1

MPEG-4 AAC HE v1的別名：

  • aacPlus v1
  • eAAC
  • AAC+
  • CT-aacPlus（Coding Technologies）
    • Coding Technologies是瑞典是一家技術公司
    • 在2007年，被杜比實驗室（Dolby Laboratories）以2.5億美元收購

MPEG-4 AAC HE v1等價於：

  • MPEG-4 AAC LC + SBR

SBR

SBR（Spectral Band Replication）譯為：頻段複製。

  • 是一種增強的壓縮技術
  • 可以將高頻訊號儲存在少量的SBR data中
  • 解碼器可以根據SBR data恢復出高頻訊號

v2

MPEG-4 AAC HE v2的別名：

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

MPEG-4 AAC HE v2等價於：

  • MPEG-4 AAC HE v1 + PS

PS

PS（Parametric Stereo）譯為：引數立體聲。

  • 是一種有損的音訊壓縮演算法，可以進一步提高壓縮率
  • 可以將左右聲道訊號組合成單聲道訊號，聲道之間的差異資訊儲存到少量的PS data中（大概佔2 ~ 3kbps）
  • 解碼器可以根據PS data中恢復出立體聲訊號

編解碼器

如果想對PCM資料進行AAC編碼壓縮，那麼就要用到AAC編碼器（encoder）。
如果想將AAC編碼後的資料解壓出PCM資料，那麼就要用到AAC解碼器（decoder）。

這裡只列舉幾款常用的AAC編解碼器：

編碼質量排名：Fraunhofer FDK AAC > FFmpeg AAC > FAAC。

FDK AAC

在網上下載的編譯版FFmpeg，通常都是沒有內建libfdk_aac的。可以通過命令列檢視FFmpeg目前內建的AAC編解碼器。

# windows
ffmpeg -codecs | findstr aac

# mac
ffmpeg -codecs | grep aac

我這邊的輸出結果是：

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

很顯然，並沒有包含libfdk_aac。這裡給出2個解決方案：

  • 下載內建了libfdk_aac的FFmpeg
    • 這個版本不一定能找到
    • 因為網上流傳的FFmpeg基本都是不帶libfdk_aac的，除非有某位熱心的網友剛好上傳了這個版本
  • 自己手動編譯FFmpeg原始碼，將libfdk_aac內建到FFmpeg中
    • 這是推薦的方案
    • 自己手動編譯的話，想內建啥就內建啥
      • 可以把你想要的東西都塞到FFmpeg中，不想要的就刪掉
      • 也就是根據自己的需要對FFmpeg進行裁剪

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