FFmpeg音视频开发_AAC编码实战

一、FFmpeg 命令行实现 AAC 编码

1.1、基本使用：

# pcm -> aac
$ ffmpeg -ar 44100 -ac 2 -f s16le -i ar44100ac2s16le.pcm -c:a libfdk_aac out.aac
# wav -> aac
$ ffmpeg -i in.wav out.aac

-c:a 设置音频编码器，c表示codec（编解码器），a表示audio（音频）。等价写法 -codec:a 或者 -acodec。需要注意的是这是输出参数。

默认生成的 aac 文件是 LC 规格的。

1.2、libfdk_aac 常用参数：

-b:a 设置输出比特率（比如 -b:a 96k，开启 VBR 模式会忽略此选项）

$ ffmpeg -i in.wav -b:a 96k out.aac

-profile:a 设置编码规格

推荐的取值选项：
aac_low: Low Complexity AAC (LC)，默认
aac_he: High Efficiency AAC (HE-AAC)
aac_he_v2: High Efficiency AAC version 2 (HE-AACv2)
aac_ld: Low Delay AAC (LD)
aac_eld: Enhanced Low Delay AAC (ELD)

设置了音频编码规格，会自动设置一个合适的输出比特率，也可以通过 -b:a 自行设置。

$ ffmpeg -i in.wav -profile:a aac_low out.aac

设置 aac_low 以外的参数报错：

[adts @ 0x7fe95e83d000] MPEG-4 AOT 21 is not allowed in ADTS
Could not write header for output file #0 (incorrect codec parameters ?): Invalid data found when processing input
Error initializing output stream 0:0 --

-vbr 设置可变比特率模式

取值选项（取值选项与对应的比特率大致范围，当前仅 aac_low 支持 VBR 模式）：

0: 默认值，关闭 VBR，开启 CBR

1: 32 kbps/channel，质量最低，音质仍很好
2: 40 kbps/channel
3: 48-56 kbps/channel
4: 64 kbps/channel
5: about 80-96 kbps/channel，质量最高

$ ffmpeg -i in.wav -c:a libfdk_aac -vbr 1 out.aac

AAC 编码文件扩展名主要有 3 种：aac、m4a、mp3。

二、FFmpeg 编程实现 AAC 编码

AAC 编码流程：

1、AAC 编码需要用到 2 个库：

extern "C" {
    #include 
    #include 
}

2、定义变量：

// 返回值
int ret;

// 编码器
AVCodec *codec = nullptr;
// 上下文
AVCodecContext *ctx = nullptr;
// 用来存放编码前的数据
AVFrame *frame;
// 用来存放编码后的数据
AVPacket *pkt;

QFile inFile(in.filename);
QFile outFile(outFilename);

3、查找音频编码器：

codec = avcodec_find_encoder_by_name("libfdk_aac");
if (!codec) {
    qDebug() << "encoder libfdk_aac not found";
    return;
}

以下方式可以获取 FFmpeg 默认 AAC 编码器：

AVCodec *codec1 = avcodec_find_decoder(AV_CODEC_ID_AAC);
AVCodec *codec2 = avcodec_find_decoder_by_name("aac”);
qDebug() << "codec1->name:" <<  codec1->name;
qDebug() << "isTheSameCodec: " << (codec1 == codec2);

打印：

codec1->name: aac
isTheSameCodec:  true

4、检查编码器是否支持编码格式：

if (!check_sample_fmt(codec, in.sampleFmt)) {
    qDebug() << "Encoder dose not support sample format: " << av_get_sample_fmt_name(in.sampleFmt);
    goto end;
}

int check_sample_fmt(const AVCodec *codec, enum AVSampleFormat sample_fmt)
{
    const enum AVSampleFormat *p = codec->sample_fmts;
    while (*p != AV_SAMPLE_FMT_NONE) {
        if (*p == sample_fmt)
            return 1;
        p++;
    }
    return 0;
}

5、设置编码上下文参数：

// 音频采样格式
ctx->sample_fmt = in.sampleFmt;
// 音频采样率
ctx->sample_rate = in.sampleRate;
// 声道布局
ctx->channel_layout = in.chLayout;
// 音频编码规格
ctx->profile = FF_PROFILE_AAC_HE_V2;
// 比特率
ctx->bit_rate = 32000;

6、打开编码器：

ret = avcodec_open2(ctx, codec, nullptr);
if (ret < 0) {
    ERRBUF(ret);
    qDebug() << "could not open codec: " << errbuf;
    goto end;
}

7、创建 packet：

pkt = av_packet_alloc();
if (!pkt) {
    qDebug() << "could not allocate audio packet";
    goto end;
}

8、创建 frame 并创建 frame 的数据缓冲区：

frame = av_frame_alloc();
if (!frame) {
    qDebug() << "could not allocate audio frame";
    goto end;
}

// 此帧的音频采样数
frame->nb_samples = ctx->frame_size;
// 音频采样格式
frame->format = ctx->sample_fmt;
// 声道布局
frame->channel_layout = ctx->channel_layout;

// 创建frame的数据缓冲区
ret = av_frame_get_buffer(frame, 0);
if (ret < 0) {
    ERRBUF(ret);
    qDebug() << "could not allocate audio data buffers: " << errbuf;
    goto end;
}

9、打开文件：

if (!inFile.open(QFile::ReadOnly)) {
    qDebug() << "open file failure: " << in.filename;
    goto end;
}

if (!outFile.open(QFile::WriteOnly)) {
    qDebug() << "open file failure: " << outFilename;
    goto end;
}

10、编码：

while ((ret = inFile.read((char *)frame->data[0], frame->linesize[0])) > 0) {
    // 最后一次读取文件数据
    if (ret < frame->linesize[0]) {
        int chs = av_get_channel_layout_nb_channels(frame->channel_layout);
        int bytes = av_get_bytes_per_sample((AVSampleFormat)frame->format);
        frame->nb_samples = ret / (bytes * chs);
    }

    if (encode(ctx, frame, pkt, outFile) < 0) {
        goto end;
    }
}

// 刷出输出缓冲区中剩余数据
encode(ctx, nullptr, pkt, outFile);

static int encode(AVCodecContext *ctx, AVFrame *frame, AVPacket *pkt, QFile &outFile)
{
    // 发送数据到音频编码器
    int ret = avcodec_send_frame(ctx, frame);
    if (ret < 0) {
        ERRBUF(ret);
        qDebug() << "error sending the frame to the codec: " << errbuf;
        return ret;
    }

    while (true) {
        // 从编码器中获取编码后的数据
        ret = avcodec_receive_packet(ctx, pkt);
        if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
            return 0;
        } else if (ret < 0) {
            ERRBUF(ret);
            qDebug() << "error encode audio frame: " << errbuf;
            return ret;
        }

        outFile.write((const char *)pkt->data, pkt->size);
        av_packet_unref(pkt);
    }
    return 0;
}

11、最后关闭文件，释放资源：

end:
    inFile.close();
    outFile.close();

    av_packet_free(&pkt);
    av_frame_free(&frame);
    avcodec_free_context(&ctx);

参考 FFmpeg 源码 example： /ffmpeg-4.3.2/doc/examples/encode_audio.c