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13_AAC编码介绍

开发技术 开发技术 2022-10-05 次浏览

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。

13_AAC编码介绍

13_AAC编码介绍

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

13_AAC编码介绍

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

13_AAC编码介绍

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
程序员灯塔
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