【秒懂音視頻開發】13_AAC編碼

AAC（Advanced Audio Coding，譯為：高級音頻編碼），是由Fraunhofer IIS、杜比實驗室、AT&T、Sony、Nokia等公司共同開發的有損音頻編碼和文件格式。

對比MP3

AAC被設計為MP3格式的后繼產品，通常在相同的比特率下可以獲得比MP3更高的聲音質量，是iPhone、iPod、iPad、iTunes的標准音頻格式。

AAC相較於MP3的改進包含：

• 更多的采樣率選擇：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：以較小的文件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：低復雜度規格（Low Complexity）
• MPEG-2 AAC Main：主規格
• MPEG-2 AAC SSR：可變采樣率規格（Scaleable Sample Rate）
• MPEG-4 AAC LC：低復雜度規格（Low Complexity）
  • 現在的手機比較常見的MP4文件中的音頻部分使用了該規格
• MPEG-4 AAC Main：主規格
• MPEG-4 AAC SSR：可變采樣率規格（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標准，稱為：MPEG-2 AAC。后來MPEG-4標准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。

LC

LC適合中等比特率，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，適合低比特率：

• v1：適合48kbps ~ 64kbps
• v2：適合低於32kbps，可在低至32kbps的比特率下提供接近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，率先在AAC中使用了SBR技術
  • 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（Spectral Band Replication）譯為：頻段復制。

• 是一種增強的壓縮技術
• 可以將高頻信號存儲在少量的SBR data中
• 解碼器可以根據SBR data恢復出高頻信號

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（Parametric Stereo）譯為：參數立體聲。

• 是一種有損的音頻壓縮算法，可以進一步提高壓縮率
• 可以將左右聲道信號組合成單聲道信號，聲道之間的差異信息存儲到少量的PS data中（大概占2 ~ 3kbps）
• 解碼器可以根據PS data中恢復出立體聲信號

編解碼器

如果想對PCM數據進行AAC編碼壓縮，那么就要用到AAC編碼器（encoder）。
如果想將AAC編碼后的數據解壓出PCM數據，那么就要用到AAC解碼器（decoder）。

這里只列舉幾款常用的AAC編解碼器：

• Nero AAC

  • 支持LC/HE規格
  • 目前已經停止開發維護

• FFmpeg AAC

  • 支持LC規格
  • FFmpeg官方內置的AAC編解碼器，在libavcodec庫中
    • 編解碼器名字叫做aac
    • 在開發過程中通過這個名字找到編解碼器

• FAAC（Freeware Advanced Audio Coder）

  • 支持LC規格
  • 可以集成到FFmpeg的libavcodec中
    • 編解碼器名字叫做libfaac
    • 在開發過程中通過這個名字找到編解碼器，最后調用FAAC庫的功能
  • 從2016年開始，FFmpeg已經移除了對FAAC的支持

• Fraunhofer FDK AAC

  • 支持LC/HE規格
  • 目前質量最高的AAC編解碼器
  • 可以集成到FFmpeg的libavcodec中
    • 編解碼器名字叫做libfdk_aac
    • 在開發過程中通過這個名字找到編解碼器，最后調用FDK AAC庫的功能

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

FDK AAC

在網上下載的編譯版FFmpeg，通常都是沒有集成libfdk_aac的。可以通過命令行查看FFmpeg目前集成的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。

這里給出1個比較推薦的方案：自己手動編譯FFmpeg源碼，將libfdk_aac集成到FFmpeg中。

• 自己手動編譯的話，想集成啥就集成啥
• 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