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aac adts & LATM封裝碼流分析

本文轉載自   查看原文   2017-07-18 11:37   1455    Audio

本文繼續上一篇文章的內容，介紹一個音頻碼流處理程序。音頻碼流在視頻播放器中的位置如下所示。

本文中的程序是一個AAC碼流解析程序。該程序可以從AAC碼流中分析得到它的基本單元ADTS frame，並且可以簡單解析ADTS frame首部的字段。通過修改該程序可以實現不同的AAC碼流處理功能。

 

原理

AAC原始碼流（又稱為“裸流”）是由一個一個的ADTS frame組成的。他們的結構如下圖所示。

其中每個ADTS frame之間通過syncword（同步字）進行分隔。同步字為0xFFF（二進制“111111111111”）。AAC碼流解析的步驟就是首先從碼流中搜索0x0FFF，分離出ADTS frame；然后再分析ADTS frame的首部各個字段。本文的程序即實現了上述的兩個步驟。

 一般的AAC解碼器都需要把AAC的ES流打包成ADTS的格式，一般是在AAC ES流前添加7個字節的ADTS header。也就是說你可以吧ADTS這個頭看作是AAC的frameheader。

ADTS 頭中相對有用的信息 采樣率、聲道數、幀長度。想想也是，我要是解碼器的話，你給我一堆得AAC音頻ES流我也解不出來。每一個帶ADTS頭信息的AAC流會清晰的告送解碼器他需要的這些信息。

一般情況下ADTS的頭信息都是7個字節，分為2部分：

adts_fixed_header();

adts_variable_header();


 

syncword ：同步頭 總是0xFFF, all bits must be 1，代表着一個ADTS幀的開始

ID：MPEG Version: 0 for MPEG-4, 1 for MPEG-2

Layer：always: '00'

profile：表示使用哪個級別的AAC，有些芯片只支持AAC LC 。在MPEG-2 AAC中定義了3種：

sampling_frequency_index：表示使用的采樣率下標，通過這個下標在 Sampling Frequencies[ ]數組中查找得知采樣率的值。

 

There are 13 supported frequencies:

  • 0: 96000 Hz
  • 1: 88200 Hz
  • 2: 64000 Hz
  • 3: 48000 Hz
  • 4: 44100 Hz
  • 5: 32000 Hz
  • 6: 24000 Hz
  • 7: 22050 Hz
  • 8: 16000 Hz
  • 9: 12000 Hz
  • 10: 11025 Hz
  • 11: 8000 Hz
  • 12: 7350 Hz
  • 13: Reserved
  • 14: Reserved
  • 15: frequency is written explictly

channel_configuration: 表示聲道數 

 

  • 0: Defined in AOT Specifc Config
  • 1: 1 channel: front-center
  • 2: 2 channels: front-left, front-right
  • 3: 3 channels: front-center, front-left, front-right
  • 4: 4 channels: front-center, front-left, front-right, back-center
  • 5: 5 channels: front-center, front-left, front-right, back-left, back-right
  • 6: 6 channels: front-center, front-left, front-right, back-left, back-right, LFE-channel
  • 7: 8 channels: front-center, front-left, front-right, side-left, side-right, back-left, back-right, LFE-channel
  • 8-15: Reserved

frame_length : 一個ADTS幀的長度包括ADTS頭和AAC原始流.

adts_buffer_fullness：0x7FF 說明是碼率可變的碼流

代碼

整個程序位於simplest_aac_parser()函數中，如下所示。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. /** 
  2.  * 最簡單的視音頻數據處理示例 
  3.  * Simplest MediaData Test 
  4.  * 
  5.  * 雷霄驊 Lei Xiaohua 
  6.  * leixiaohua1020@126.com 
  7.  * 中國傳媒大學/數字電視技術 
  8.  * Communication University of China / Digital TV Technology 
  9.  * http://blog.csdn.net/leixiaohua1020 
  10.  * 
  11.  * 本項目包含如下幾種視音頻測試示例： 
  12.  *  (1)像素數據處理程序。包含RGB和YUV像素格式處理的函數。 
  13.  *  (2)音頻采樣數據處理程序。包含PCM音頻采樣格式處理的函數。 
  14.  *  (3)H.264碼流分析程序。可以分離並解析NALU。 
  15.  *  (4)AAC碼流分析程序。可以分離並解析ADTS幀。 
  16.  *  (5)FLV封裝格式分析程序。可以將FLV中的MP3音頻碼流分離出來。 
  17.  *  (6)UDP-RTP協議分析程序。可以將分析UDP/RTP/MPEG-TS數據包。 
  18.  * 
  19.  * This project contains following samples to handling multimedia data: 
  20.  *  (1) Video pixel data handling program. It contains several examples to handle RGB and YUV data. 
  21.  *  (2) Audio sample data handling program. It contains several examples to handle PCM data. 
  22.  *  (3) H.264 stream analysis program. It can parse H.264 bitstream and analysis NALU of stream. 
  23.  *  (4) AAC stream analysis program. It can parse AAC bitstream and analysis ADTS frame of stream. 
  24.  *  (5) FLV format analysis program. It can analysis FLV file and extract MP3 audio stream. 
  25.  *  (6) UDP-RTP protocol analysis program. It can analysis UDP/RTP/MPEG-TS Packet. 
  26.  * 
  27.  */  
  28. #include <stdio.h>  
  29. #include <stdlib.h>  
  30. #include <string.h>  
  31.   
  32.   
  33. int getADTSframe(unsigned char* buffer, int buf_size, unsigned char* data ,int* data_size){  
  34.     int size = 0;  
  35.   
  36.     if(!buffer || !data || !data_size ){  
  37.         return -1;  
  38.     }  
  39.   
  40.     while(1){  
  41.         if(buf_size  < 7 ){  
  42.             return -1;  
  43.         }  
  44.         //Sync words  
  45.         if((buffer[0] == 0xff) && ((buffer[1] & 0xf0) == 0xf0) ){  
  46.             size |= ((buffer[3] & 0x03) <<11);     //high 2 bit  
  47.             size |= buffer[4]<<3;                //middle 8 bit  
  48.             size |= ((buffer[5] & 0xe0)>>5);        //low 3bit  
  49.             break;  
  50.         }  
  51.         --buf_size;  
  52.         ++buffer;  
  53.     }  
  54.   
  55.     if(buf_size < size){  
  56.         return 1;  
  57.     }  
  58.   
  59.     memcpy(data, buffer, size);  
  60.     *data_size = size;  
  61.   
  62.     return 0;  
  63. }  
  64.   
  65. int simplest_aac_parser(char *url)  
  66. {  
  67.     int data_size = 0;  
  68.     int size = 0;  
  69.     int cnt=0;  
  70.     int offset=0;  
  71.   
  72.     //FILE *myout=fopen("output_log.txt","wb+");  
  73.     FILE *myout=stdout;  
  74.   
  75.     unsigned char *aacframe=(unsigned char *)malloc(1024*5);  
  76.     unsigned char *aacbuffer=(unsigned char *)malloc(1024*1024);  
  77.   
  78.     FILE *ifile = fopen(url, "rb");  
  79.     if(!ifile){  
  80.         printf("Open file error");  
  81.         return -1;  
  82.     }  
  83.   
  84.     printf("-----+- ADTS Frame Table -+------+\n");  
  85.     printf(" NUM | Profile | Frequency| Size |\n");  
  86.     printf("-----+---------+----------+------+\n");  
  87.   
  88.     while(!feof(ifile)){  
  89.         data_size = fread(aacbuffer+offset, 1, 1024*1024-offset, ifile);  
  90.         unsigned char* input_data = aacbuffer;  
  91.   
  92.         while(1)  
  93.         {  
  94.             int ret=getADTSframe(input_data, data_size, aacframe, &size);  
  95.             if(ret==-1){  
  96.                 break;  
  97.             }else if(ret==1){  
  98.                 memcpy(aacbuffer,input_data,data_size);  
  99.                 offset=data_size;  
  100.                 break;  
  101.             }  
  102.   
  103.             char profile_str[10]={0};  
  104.             char frequence_str[10]={0};  
  105.   
  106.             unsigned char profile=aacframe[2]&0xC0;  
  107.             profile=profile>>6;  
  108.             switch(profile){  
  109.             case 0: sprintf(profile_str,"Main");break;  
  110.             case 1: sprintf(profile_str,"LC");break;  
  111.             case 2: sprintf(profile_str,"SSR");break;  
  112.             default:sprintf(profile_str,"unknown");break;  
  113.             }  
  114.   
  115.             unsigned char sampling_frequency_index=aacframe[2]&0x3C;  
  116.             sampling_frequency_index=sampling_frequency_index>>2;  
  117.             switch(sampling_frequency_index){  
  118.             case 0: sprintf(frequence_str,"96000Hz");break;  
  119.             case 1: sprintf(frequence_str,"88200Hz");break;  
  120.             case 2: sprintf(frequence_str,"64000Hz");break;  
  121.             case 3: sprintf(frequence_str,"48000Hz");break;  
  122.             case 4: sprintf(frequence_str,"44100Hz");break;  
  123.             case 5: sprintf(frequence_str,"32000Hz");break;  
  124.             case 6: sprintf(frequence_str,"24000Hz");break;  
  125.             case 7: sprintf(frequence_str,"22050Hz");break;  
  126.             case 8: sprintf(frequence_str,"16000Hz");break;  
  127.             case 9: sprintf(frequence_str,"12000Hz");break;  
  128.             case 10: sprintf(frequence_str,"11025Hz");break;  
  129.             case 11: sprintf(frequence_str,"8000Hz");break;  
  130.             default:sprintf(frequence_str,"unknown");break;  
  131.             }  
  132.   
  133.   
  134.             fprintf(myout,"%5d| %8s|  %8s| %5d|\n",cnt,profile_str ,frequence_str,size);  
  135.             data_size -= size;  
  136.             input_data += size;  
  137.             cnt++;  
  138.         }     
  139.   
  140.     }  
  141.     fclose(ifile);  
  142.     free(aacbuffer);  
  143.     free(aacframe);  
  144.   
  145.     return 0;  
  146. }  


上文中的函數調用方法如下所示。

[cpp]  view plain  copy
 
  1. simplest_aac_parser("nocturne.aac");  

 

結果

本程序的輸入為一個AAC原始碼流（裸流）的文件路徑，輸出為該碼流中ADTS frame的統計數據，如下圖所示。

 

LATM格式

LATM 的全稱為“Low-overhead MPEG-4 Audio TransportMultiplex”（低開銷音頻傳輸復用），

是MPEG-4 AAC制定的一種高效率的碼流傳輸方式，MPEG-2 TS 流也采用LATM 

作為AAC 音頻碼流的封裝格式之 LATM格式也以幀為單位，主要由AudioSpecificConfig（音頻特定配置單元）與音頻負載組成。

音頻負載主要由PayloadLengthInfo（負載長度信息）和PayloadMux（負載凈荷）組成。

AudioSpecificConfig 描述了一個LATM 幀的信息；

AudioSpecificConfig 信息可以是帶內傳，也可以是帶外傳。所謂帶內傳，就是指每一個LATM 幀，都含有一個AudioSpecificConfig 信息；而帶外傳，則每一個LATM幀都不含有AudioSpecificConfig 信息，而通過其他方式把AudioSpecificConfig信息發送到解碼端，

由於AudioSpecificConfig 信息一般是不變的，所以只需發送一次即可。由此可見，

AudioSpecificConfig 信息采用帶內傳輸可適應音頻編碼信息不斷變化的情況（項目現在使用的是帶外，通過ADTS頭也不使用了），而采用帶外傳輸，可以節省音頻傳輸碼率。帶內或帶外傳，由muxconfigPresent 標志位決定。例如流媒體應用中，muxconfigPresent 可設置為0，這樣LATM幀中將不含有AudioSpecificConfig 信息，LATM幀通過RTP包發送出去，AudioSpecificConfig 可通過SDP文件一次性傳送到解碼端。

 

1、AudioSpecificConfig 主要參數如下（參看ISO14496-3中1.6.2.1 AudioSpecificConfig）

numSubFrames 子幀的數目

numProgram 復用的節目數

numLayer 復用的層數

frameLengthType 負載的幀長度類型，包括固定長度與可變長度

audioObjectType 音頻對象類型

samplingFrequency 采樣率

channelConfiguration 聲道配置

 

2、音頻負載由若干子幀組成，每個子幀由PayloadLengthInfo和PayloadMux組成，

與ADTS幀凈荷一樣，音頻負載主要包含原始幀數據。

 

AAC打包成TS流通常有兩種方式，分別是先打包成ADTS或LATM。ADTS的每一幀都有個幀頭，在

每個幀頭信息都一樣的狀況下，會有很大的冗余。LATM格式具有很大的靈活性，每幀的音頻配置單元既可以帶內傳輸，又可以帶外傳輸。正因為如此，LATM不僅適用於流傳輸還可以用於RTP傳輸，

RTP傳輸時，若音頻數據配置信息是保持不變，可以先通過SDP會話先傳輸StreamMuxConfig（AudioSpecificConfig）信息，

由於LATM流由一個包含了一個或多個音頻幀的audioMuxElements序列組成。

一個完整或部分完整的audioMuxElement可直接映射到一個RTP負載上。

 

下面是一個audoMuxEmlemt

AudioMuxElement(muxConfigPresent)

{

if (muxConfigPresent)

{

useSameStreamMux;

if (!useSameStreamMux)

StreamMuxConfig(); 

 

}

if (audioMuxVersionA == 0)

{ 

for (i = 0; i <= numSubFrames; i++)

{ 

PayloadLengthInfo();

PayloadMux();

}

}

}

可以很簡單的把ADTS幀轉換為LATM幀，根據ADTS頭的信息，生成StreamMuxConfig，

將ADTS中的原始幀提取出來，前面加上PayloadLengthInfo做為LATM的音頻幀。

按照上述格式打包生成AudioMuxElement，作為RTP的負載傳輸.

 

 

四、CMMB中的LATM

當CMMB中音頻壓縮標准為AAC時，默認采用LATM封裝。StreamMuxConfig采用帶外傳輸。

StreamMuxConifg中的若干默認參數如下：audioMuxVersion:0，標志流語法版本號為0，

allStreamsSameTimeFraming標志復用到PayLoadMux()中的所有負載共享一個共同的時基音頻子幀.

audioObjectType:2 AAC-LC

freameLengthType:0 幀長度是可變的

latmBufferFullness:0xFF 碼率可變的碼流

 
原文鏈接：http://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/50535042
　　　　　http://blog.sina.com.cn/s/blog_a3158ded0101gmco.html
 


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