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视音频数据处理入门:AAC音频码流解析

视音频数据处理入门:AAC音频码流解析

作者: 心有琳鑫 | 来源:发表于2016-07-14 18:29 被阅读442次

    音频码流在视频播放器中的位置如下所示。



    本文中的程序是一个AAC码流解析程序。该程序可以从AAC码流中分析得到它的基本单元ADTS frame,并且可以简单解析ADTS frame首部的字段。通过修改该程序可以实现不同的AAC码流处理功能。

    原理

    AAC原始码流(又称为“裸流”)是由一个一个的ADTS frame组成的。他们的结构如下图所示。



    其中每个ADTS frame之间通过syncword(同步字)进行分隔。同步字为0xFFF(二进制“111111111111”)。AAC码流解析的步骤就是首先从码流中搜索0x0FFF,分离出ADTS frame;然后再分析ADTS frame的首部各个字段。本文的程序即实现了上述的两个步骤。

    代码

    整个程序位于simplest_aac_parser()函数中,如下所示。

    /** 
     * 最简单的视音频数据处理示例 
     * Simplest MediaData Test 
     * 
     * 雷霄骅 Lei Xiaohua 
     * leixiaohua1020@126.com 
     * 中国传媒大学/数字电视技术 
     * Communication University of China / Digital TV Technology 
     * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020 
     * 
     * 本项目包含如下几种视音频测试示例: 
     *  (1)像素数据处理程序。包含RGB和YUV像素格式处理的函数。 
     *  (2)音频采样数据处理程序。包含PCM音频采样格式处理的函数。 
     *  (3)H.264码流分析程序。可以分离并解析NALU。 
     *  (4)AAC码流分析程序。可以分离并解析ADTS帧。 
     *  (5)FLV封装格式分析程序。可以将FLV中的MP3音频码流分离出来。 
     *  (6)UDP-RTP协议分析程序。可以将分析UDP/RTP/MPEG-TS数据包。 
     * 
     * This project contains following samples to handling multimedia data: 
     *  (1) Video pixel data handling program. It contains several examples to handle RGB and YUV data. 
     *  (2) Audio sample data handling program. It contains several examples to handle PCM data. 
     *  (3) H.264 stream analysis program. It can parse H.264 bitstream and analysis NALU of stream. 
     *  (4) AAC stream analysis program. It can parse AAC bitstream and analysis ADTS frame of stream. 
     *  (5) FLV format analysis program. It can analysis FLV file and extract MP3 audio stream. 
     *  (6) UDP-RTP protocol analysis program. It can analysis UDP/RTP/MPEG-TS Packet. 
     * 
     */  
    #include <stdio.h>  
    #include <stdlib.h>  
    #include <string.h>  
      
      
    int getADTSframe(unsigned char* buffer, int buf_size, unsigned char* data ,int* data_size){  
        int size = 0;  
      
        if(!buffer || !data || !data_size ){  
            return -1;  
        }  
      
        while(1){  
            if(buf_size  < 7 ){  
                return -1;  
            }  
            //Sync words  
            if((buffer[0] == 0xff) && ((buffer[1] & 0xf0) == 0xf0) ){  
                size |= ((buffer[3] & 0x03) <<11);     //high 2 bit  
                size |= buffer[4]<<3;                //middle 8 bit  
                size |= ((buffer[5] & 0xe0)>>5);        //low 3bit  
                break;  
            }  
            --buf_size;  
            ++buffer;  
        }  
      
        if(buf_size < size){  
            return 1;  
        }  
      
        memcpy(data, buffer, size);  
        *data_size = size;  
      
        return 0;  
    }  
      
    int simplest_aac_parser(char *url)  
    {  
        int data_size = 0;  
        int size = 0;  
        int cnt=0;  
        int offset=0;  
      
        //FILE *myout=fopen("output_log.txt","wb+");  
        FILE *myout=stdout;  
      
        unsigned char *aacframe=(unsigned char *)malloc(1024*5);  
        unsigned char *aacbuffer=(unsigned char *)malloc(1024*1024);  
      
        FILE *ifile = fopen(url, "rb");  
        if(!ifile){  
            printf("Open file error");  
            return -1;  
        }  
      
        printf("-----+- ADTS Frame Table -+------+\n");  
        printf(" NUM | Profile | Frequency| Size |\n");  
        printf("-----+---------+----------+------+\n");  
      
        while(!feof(ifile)){  
            data_size = fread(aacbuffer+offset, 1, 1024*1024-offset, ifile);  
            unsigned char* input_data = aacbuffer;  
      
            while(1)  
            {  
                int ret=getADTSframe(input_data, data_size, aacframe, &size);  
                if(ret==-1){  
                    break;  
                }else if(ret==1){  
                    memcpy(aacbuffer,input_data,data_size);  
                    offset=data_size;  
                    break;  
                }  
      
                char profile_str[10]={0};  
                char frequence_str[10]={0};  
      
                unsigned char profile=aacframe[2]&0xC0;  
                profile=profile>>6;  
                switch(profile){  
                case 0: sprintf(profile_str,"Main");break;  
                case 1: sprintf(profile_str,"LC");break;  
                case 2: sprintf(profile_str,"SSR");break;  
                default:sprintf(profile_str,"unknown");break;  
                }  
      
                unsigned char sampling_frequency_index=aacframe[2]&0x3C;  
                sampling_frequency_index=sampling_frequency_index>>2;  
                switch(sampling_frequency_index){  
                case 0: sprintf(frequence_str,"96000Hz");break;  
                case 1: sprintf(frequence_str,"88200Hz");break;  
                case 2: sprintf(frequence_str,"64000Hz");break;  
                case 3: sprintf(frequence_str,"48000Hz");break;  
                case 4: sprintf(frequence_str,"44100Hz");break;  
                case 5: sprintf(frequence_str,"32000Hz");break;  
                case 6: sprintf(frequence_str,"24000Hz");break;  
                case 7: sprintf(frequence_str,"22050Hz");break;  
                case 8: sprintf(frequence_str,"16000Hz");break;  
                case 9: sprintf(frequence_str,"12000Hz");break;  
                case 10: sprintf(frequence_str,"11025Hz");break;  
                case 11: sprintf(frequence_str,"8000Hz");break;  
                default:sprintf(frequence_str,"unknown");break;  
                }  
      
      
                fprintf(myout,"%5d| %8s|  %8s| %5d|\n",cnt,profile_str ,frequence_str,size);  
                data_size -= size;  
                input_data += size;  
                cnt++;  
            }     
      
        }  
        fclose(ifile);  
        free(aacbuffer);  
        free(aacframe);  
      
        return 0;  
    } 
    

    结果

    本程序的输入为一个AAC原始码流(裸流)的文件路径,输出为该码流中ADTS frame的统计数据,如下图所示。



    Ps:非原创,原作者雷霄骅

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