最简单的 AAC 音频码流解析程序

最简单的 AAC 音频码流解析程序

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最简单的 AAC 音频码流解析程序

参考雷霄骅博士的文章：视音频数据处理入门：AAC音频码流解析

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。

注：本程序在雷博士的基础上多解析了很多ADTS frame首部的字段，比如 ID、Channel Configuration等，并且完善了Profile字段的解析。

原理

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

在这里插入图片描述

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header里的各个字段。本文的程序即实现了上述的两个步骤。

ADTS frame header：

在这里插入图片描述

源程序

整个程序位于simplest_aac_parser()函数中。

/**
* 最简单的 AAC 音频码流解析程序
* Simplest AAC Parser
*
* 原程序：
* 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
*
* 修改：
* 刘文晨 Liu Wenchen
* 812288728@qq.com
* 电子科技大学/电子信息
* University of Electronic Science and Technology of China / Electronic and Information Science
* https://blog.csdn.net/ProgramNovice
*
* 本项目是一个 AAC 码流分析程序，可以分离并解析 ADTS 帧。
*
* This project is an AAC stream analysis program.
* It can parse AAC bitstream and analysis ADTS frame of stream.
*
*/#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>// 解决报错：fopen() 函数不安全
#pragma warning(disable:4996)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){// 一个 ADTS header 最少占 7 字节，如果小于 7 字节，说明不是一个 ADTS frame 或数据不完整return -1;}// 同步字占 12 bit，为 0xfffif ((buffer[0] == 0xFF) && ((buffer[1] & 0xF0) == 0xF0)){// frame_length，13 bit，表示当前 ADTS 帧的长度，存储在第 4 个字节的后两位，第 5 个字节，第 6 个字节的前三位size |= ((buffer[3] & 0x03) << 11); // high 2 bitsize |= buffer[4] << 3; // middle 8 bitsize |= ((buffer[5] & 0xE0) >> 5); // low 3 bitbreak;}--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 frame_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.\n");return -1;}printf("-----+----+-------+-------------------+- ADTS Frame Table --+---------+------+-----------------+--------+\n");printf(" NUM | ID | Layer | Protection Absent | Profile | Frequency | Channel | Size | Buffer Fullness | Blocks |\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[50] = { 0 };char frequence_str[10] = { 0 };// ID，1 bit，表示 MPEG 版本，存储在第 2 字节的第五比特// 值为 0 表示 MPEG-4，值为 1 表示 MPEG-2unsigned char id = (aacframe[1] & 0x08) >> 3;// Layer，2 bit，表示音频流所属的层级，存储在第 2 字节的第 6、7 比特unsigned char layer = (aacframe[1] & 0x00) >> 1;// Protection Absent，1 bit，指示是否启用 CRC 错误校验，存储在第 2 字节的最后一个比特// 1 表示没有 CRC，整个 ADST 头为 7 字节；0 表示有 CRC，整个 ADST 头为 9 字节unsigned char protection_absent = aacframe[1] & 0x01;// profile，2 bit，表示 AAC 规格，存储在第 3 字节的头两位unsigned char profile = (aacframe[2] & 0xC0) >> 6;if (id == 1) // MPEG-2{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;}}else // MPEG-4{switch (profile){case 0: sprintf(profile_str, "AAC MAIN"); break;case 1: sprintf(profile_str, "AAC LC"); break;case 2: sprintf(profile_str, "AAC SSR"); break;case 3: sprintf(profile_str, "AAC LTP"); break;case 4: sprintf(profile_str, "SBR"); break;case 5: sprintf(profile_str, "AAC scalable"); break;case 6: sprintf(profile_str, "TwinVQ"); break;case 7: sprintf(profile_str, "CELP"); break;case 8: sprintf(profile_str, "HVXC"); break;case 11: sprintf(profile_str, "TTSI"); break;case 12: sprintf(profile_str, "Main synthetic"); break;case 13: sprintf(profile_str, "Wavetable synthesis"); break;case 14: sprintf(profile_str, "General MIDI"); break;case 15: sprintf(profile_str, "Algorithmic Synthesis and Audio FX"); break;default:sprintf(profile_str, "reversed");break;}}// Sampling Frequency Index，4 bit，表示采样率的索引，存储在第 3 字节的 3~6 位unsigned char sampling_frequency_index = (aacframe[2] & 0x3C) >> 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;case 12: sprintf(frequence_str, "7350Hz"); break;case 13:case 14:sprintf(frequence_str, "reversed"); break;case 15: sprintf(frequence_str, "escape value"); break;default:sprintf(frequence_str, "unknown"); break;}// Private Bit，1 bit，私有比特，存储在第 3 字节的第七比特unsigned char private_bit = (aacframe[2] & 0x02) >> 1;// Channel Configuration，3 bit，表示音频的通道数，存储在第 3 个字节的最后一比特，第 4 个字节前两个比特unsigned char channel_configuration = 0;channel_configuration |= ((aacframe[2] & 0x01) << 2); // high 1 bitchannel_configuration |= ((aacframe[3] & 0xC0) >> 6); // low 2 bit// Originality，1 bit，存储在第 4 个字节的第三比特unsigned char originality = (aacframe[3] & 0x20) >> 5;// Home，1 bit，存储在第 4 个字节的第四比特unsigned char home = (aacframe[3] & 0x10) >> 4;// Copyright Identification Bit，1 bit，存储在第 4 个字节的第五比特unsigned char copyright_identification_bit = (aacframe[3] & 0x08) >> 3;// Copyright Identification Start，1 bit，存储在第 4 个字节的第六比特unsigned char copyright_identification_start = (aacframe[3] & 0x04) >> 2;// Adts Buffer Fullness，11 bit，存储在第 6 个字节的后五个比特，第 7 个字节的前六个比特// 0x7FF 表示码率可变的码流，0x000 表示固定码率的码流int adts_buffer_fullness = 0;adts_buffer_fullness |= ((aacframe[5] & 0x1F) << 6); // high 5 bitadts_buffer_fullness |= ((aacframe[6] & 0xFC) >> 2); // low 6 bit// 存储在第 7 个字节的最后两比特，该字段表示当前 ADST 帧中所包含的 AAC 帧的个数减一unsigned char number_of_raw_data_blocks_in_frame = aacframe[6] & 0x03;// NUM | ID | Layer | Protection Absent | Profile | Frequency | Channel | Size | Buffer Fullness | Blocksfprintf(myout, "%5d|%4d|%7d|%19d|%9s|%11s|%9d|%6d|            %#X|%8d|\n",frame_cnt, id, layer, protection_absent, profile_str, frequence_str, channel_configuration,size, adts_buffer_fullness, number_of_raw_data_blocks_in_frame);data_size -= size;input_data += size;frame_cnt++;}}fclose(ifile);free(aacbuffer);free(aacframe);return 0;
}int main()
{char in_filename[] = "tdjm.aac";simplest_aac_parser(in_filename);system("pause");return 0;
}

上文中的函数调用方法如下所示。

simplest_aac_parser("nocturne.aac");

运行结果

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。

在这里插入图片描述

下载链接

GitHub：UestcXiye / Simplest-AAC-Parser

CSDN：Simplest AAC Parser.zip

参考

  1. https://blog.csdn.net/leixiaohua1020/article/details/50535042
  2. https://www.cnblogs.com/daner1257/p/10709233.html
  3. https://blog.csdn.net/jay100500/article/details/52955232

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