音视频入门基础：AAC专题（13）——FFmpeg源码中，获取ADTS格式的AAC裸流音频信息的实现

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音视频入门基础：AAC专题系列文章：

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音视频入门基础：AAC专题（2）——使用FFmpeg命令生成AAC裸流文件

音视频入门基础：AAC专题（3）——AAC的ADTS格式简介

音视频入门基础：AAC专题（4）——ADTS格式的AAC裸流实例分析

音视频入门基础：AAC专题（5）——FFmpeg源码中，判断某文件是否为AAC裸流文件的实现

音视频入门基础：AAC专题（6）——FFmpeg源码中解码ADTS格式的AAC的Header的实现

音视频入门基础：AAC专题（7）——FFmpeg源码中计算AAC裸流每个packet的size值的实现

音视频入门基础：AAC专题（8）——FFmpeg源码中计算AAC裸流AVStream的time_base的实现

音视频入门基础：AAC专题（9）——FFmpeg源码中计算AAC裸流每个packet的duration和duration_time的实现

音视频入门基础：AAC专题（10）——FFmpeg源码中计算AAC裸流每个packet的pts、dts、pts_time、dts_time的实现

音视频入门基础：AAC专题（11）——AudioSpecificConfig简介

音视频入门基础：AAC专题（12）——FFmpeg源码中，解码AudioSpecificConfig的实现

音视频入门基础：AAC专题（13）——FFmpeg源码中，获取ADTS格式的AAC裸流音频信息的实现

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一、引言

对于携带Audio Specific Config的媒体文件，比如音频压缩编码格式为AAC的FLV文件，FFmpeg一般通过解码其Audio Tag中Audio Specific Config获取其音频信息。而通过《音视频入门基础：AAC专题（2）——使用FFmpeg命令生成AAC裸流文件》生成的AAC裸流文件和TS流中的AAC是没有Audio Specific Config的，只有ADTS Header，这时就得通过解码ADTS Header获取其音频信息（音频压缩编码格式的profile、音频采样率、音频声道数、码率等）：

本文讲述FFmpeg源码中，获取ADTS格式的AAC裸流音频信息的实现。

二、音频压缩编码格式

具体获取方法可以参考：《音视频入门基础：AAC专题（5）——FFmpeg源码中，判断某文件是否为AAC裸流文件的实现》

三、音频压缩编码格式的profile

音频压缩编码格式还有附带的profile（规格）。比如，如果音频压缩编码格式为AAC，根据《ISO14496-3-2009.pdf》第124页，还有AAC Main、AAC LC、AAC SSR、AAC LTP这几种规格：

FFmpeg获取AAC裸流的音频压缩编码格式的profile，是根据ADTS Header中的profile_ObjectType属性获取的。由《音视频入门基础：AAC专题（3）——AAC的ADTS格式简介》可以知道，ADTS Header中存在一个占2位的profile_ObjectType属性，表示AAC的规格。

由《音视频入门基础：AAC专题（6）——FFmpeg源码中解码ADTS格式的AAC的Header的实现》可以知道，FFmpeg源码中通过ff_adts_header_parse函数解码ADTS格式的AAC的Header。而ff_adts_header_parse函数中，通过下面语句，将profile_ObjectType属性的值加1赋值给hdr->object_type：

hdr->object_type    = aot + 1;

然后在parse_adts_frame_header函数中，将hdr->object_type赋值给ac->oc[1].m4ac.object_type：

static int parse_adts_frame_header(AACDecContext *ac, GetBitContext *gb)
{
//...
    size = ff_adts_header_parse(gb, &hdr_info);
    if (size > 0) {
    //...
        ac->oc[1].m4ac.object_type     = hdr_info.object_type;
    //...
    }
//...
}

之后，通过aac_decode_frame_int函数将ac->oc[1].m4ac.object_type的值减1赋值给AVCodecContext的profile，这样AVCodecContext的profile就会得到原本的profile_ObjectType属性：

static int aac_decode_frame_int(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame,
                                int *got_frame_ptr, GetBitContext *gb,
                                const AVPacket *avpkt)
{
//...
    // The AV_PROFILE_AAC_* defines are all object_type - 1
    // This may lead to an undefined profile being signaled
    ac->avctx->profile = ac->oc[1].m4ac.object_type - 1;
//...
}

然后在dump_stream_format函数中，通过avcodec_string函数中的语句：profile = avcodec_profile_name(enc->codec_id, enc->profile)拿到上一步中得到的AVCodecContext的profile。最后再在dump_stream_format函数中将profile打印出来：

void avcodec_string(char *buf, int buf_size, AVCodecContext *enc, int encode)
{
//...
    profile = avcodec_profile_name(enc->codec_id, enc->profile);
//...
}

所以FFmpeg获取AAC裸流文件的音频压缩编码格式的profile，获取的是ADTS Header中的profile_ObjectType属性：

四、音频采样率

FFmpeg获取AAC裸流的音频采样频率，是根据ADTS Header中的samplingFrequencyIndex属性获取的。由《音视频入门基础：AAC专题（3）——AAC的ADTS格式简介》可以知道，ADTS Header中存在一个占4位的samplingFrequencyIndex属性，表示音频采样频率：

ff_adts_header_parse函数中，通过下面语句，将samplingFrequencyIndex属性的值赋值给hdr->sampling_index。将音频采样频率（单位为Hz）赋值给hdr->sample_rate：

    hdr->sampling_index = sr;
    hdr->sample_rate    = ff_mpeg4audio_sample_rates[sr];

然后在parse_adts_frame_header函数中，将hdr->sample_rate赋值给ac->oc[1].m4ac.sample_rate：


static int parse_adts_frame_header(AACDecContext *ac, GetBitContext *gb)
{
//...
    size = ff_adts_header_parse(gb, &hdr_info);
    if (size > 0) {
    //...
        ac->oc[1].m4ac.sample_rate     = hdr_info.sample_rate;
    //...
    }
//...
}

之后，通过aac_decode_frame_int函数将ac->oc[1].m4ac.sample_rate赋值给AVCodecContext的sample_rate：

static int aac_decode_frame_int(AVCodecContext *avctx, AVFrame *frame,
                                int *got_frame_ptr, GetBitContext *gb,
                                const AVPacket *avpkt)
{
//...
    if (ac->oc[1].status && audio_found) {
        avctx->sample_rate = ac->oc[1].m4ac.sample_rate << multiplier;
        avctx->frame_size = samples;
        ac->oc[1].status = OC_LOCKED;
    }
//...
}

然后在dump_stream_format函数中，通过avcodec_string函数中的语句：av_bprintf(&bprint, "%d Hz, ", enc->sample_rate)拿到上一步中得到的AVCodecContext的sample_rate。最后再在dump_stream_format函数中将其打印出来：

void avcodec_string(char *buf, int buf_size, AVCodecContext *enc, int encode)
{
//...
    switch (enc->codec_type) {
    case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
        av_bprintf(&bprint, "%s", separator);
 
        if (enc->sample_rate) {
            av_bprintf(&bprint, "%d Hz, ", enc->sample_rate);
        }
//...
    }
//...
}

所以FFmpeg获取AAC裸流文件的音频采样率，获取的是ADTS Header中的samplingFrequencyIndex属性：

五、音频声道数

FFmpeg获取AAC裸流的音频声道数，是根据ADTS Header中的channel_configuration属性获取的。由《音视频入门基础：AAC专题（3）——AAC的ADTS格式简介》可以知道，ADTS Header中存在一个占3位的channel_configuration属性，表示音频声道数：

ff_adts_header_parse函数中，通过下面语句，将音频声道数赋值给hdr->chan_config：

hdr->chan_config    = ch;

然后在parse_adts_frame_header函数中，将hdr->chan_config赋值给AVCodecContext的ch_layout：



static int parse_adts_frame_header(AACDecContext *ac, GetBitContext *gb)
{
//...
    size = ff_adts_header_parse(gb, &hdr_info);
    if (size > 0) {
    //...
        if (hdr_info.chan_config) {
            ac->oc[1].m4ac.chan_config = hdr_info.chan_config;
            if ((ret = set_default_channel_config(ac, ac->avctx,
                                                  layout_map,
                                                  &layout_map_tags,
                                                  hdr_info.chan_config)) < 0)
                return ret;
            if ((ret = output_configure(ac, layout_map, layout_map_tags,
                                        FFMAX(ac->oc[1].status,
                                              OC_TRIAL_FRAME), 0)) < 0)
                return ret;
    }
    //...
    }
//...
}

然后在dump_stream_format函数中，通过avcodec_string函数中的语句:av_channel_layout_describe_bprint(&enc->ch_layout, &bprint)拿到AVCodecContext的ch_layout对应的音频声道数目。最后再在dump_stream_format函数中将音频声道数目打印出来：

void avcodec_string(char *buf, int buf_size, AVCodecContext *enc, int encode)
{
//...
    switch (enc->codec_type) {
    case AVMEDIA_TYPE_AUDIO:
        av_channel_layout_describe_bprint(&enc->ch_layout, &bprint);
        //...
        break;
    }
//...
}

所以FFmpeg获取AAC裸流文件的音频声道数，获取的是ADTS Header中的channel_configuration属性：

六、Bit depth

FFmpeg获取AAC裸流的Bit depth（又叫位深度、位元深度、采样深度、采样位数、采样格式），获取到的值是没有意义的。当音频压缩编码格式为AAC时，FFmpeg会强制把Bit depth设置为fltp。这是因为对于有损压缩编解码器（如MP3和AAC），Bit depth是在编码期间计算的，并且可以因采样而异，Bit depth只对PCM数字信号有意义。具体可以参考：《音视频入门基础：AAC专题（3）——AAC的ADTS格式简介》。

可以看到在aac_decode_init函数中（该函数定义在libavcodec/aacdec_template.c），强制把音频采样格式设置成了AV_SAMPLE_FMT_FLTP：

static av_cold int aac_decode_init(AVCodecContext *avctx)
{
//...
    avctx->sample_fmt = AV_SAMPLE_FMT_FLTP;
//...
}

所以如果音频压缩编码格式为AAC，通过FFmpeg获取到的音频采样格式固定为fltp，该值没有意义：

七、音频码率

通过解码ADTS Header无法直接获得音频码率，但是可以通过里面的属性间接计算出音频码率。

ff_adts_header_parse函数中，将该ADTS音频帧中原始数据块的个数乘以1024，得到的结果赋值给hdr->samples。FFmpeg源码内部强制默认AAC（AAC Main、AAC LC、AAC SSR、AAC LTP）的samples是1024。hdr->samples为该ADTS音频帧中采样的次数：

hdr->samples        = (rdb + 1) * 1024;

通过公式得到该ADTS音频帧的码率，单位为bits/s，赋值给hdr->bit_rate：

hdr->bit_rate       = size * 8 * hdr->sample_rate / hdr->samples;

然后ff_aac_ac3_parse函数中，通过下面代码得到实际的以bps为单位的音频码率，赋值给AVCodecContext的bit_rate：

int ff_aac_ac3_parse(AVCodecParserContext *s1,
                     AVCodecContext *avctx,
                     const uint8_t **poutbuf, int *poutbuf_size,
                     const uint8_t *buf, int buf_size)
{
//...
    if (got_frame) {
    //...
        int bit_rate;
        if (avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_AAC) {
        //...
        }
        else
        {
            AACADTSHeaderInfo hdr, *phrd = &hdr;
            int ret = avpriv_adts_header_parse(&phrd, buf, buf_size);

            if (ret < 0)
                return i;

            bit_rate = hdr.bit_rate;
        }
        /* Calculate the average bit rate */
        s->frame_number++;
        if (!CONFIG_EAC3_DECODER || avctx->codec_id != AV_CODEC_ID_EAC3) {
            avctx->bit_rate +=
                (bit_rate - avctx->bit_rate) / s->frame_number;
        }
    }
//...
}

然后在dump_stream_format函数中，通过avcodec_string函数中的语句：bitrate = get_bit_rate(enc)拿到AVCodecContext的bit_rate。最后再把它除以1000，得到以kb/s为单位的音频码率，打印出来：

void avcodec_string(char *buf, int buf_size, AVCodecContext *enc, int encode)
{
//...
    bitrate = get_bit_rate(enc);
    if (bitrate != 0) {
        av_bprintf(&bprint, ", %"PRId64" kb/s", bitrate / 1000);
//...
}

所以FFmpeg获取AAC裸流文件的音频码率，是根据ADTS Header中的属性计算出来的：