关于AAC开源解码库的调研

1、具体需求1. AAC的开源解码库有哪些？2. 各有什么优缺点？3. 如何应用集成到android播放器中？调研结论一. AAC概述在得出结论之前，先介绍结论中涉及到的关键点，如下：1 什么是AAC？AAC是高级音频编码（Advanced Audio Coding）的缩写，出现于1997年，最初是基于MPEG-2的音频编码技术。2000年，MPEG-4标准出台，AAC重新集成了其它技术（PS,SBR），为区别于传统的MPEG-2 AAC，故含有SBR或PS特性的AAC又称为MPEG-4 AAC。作为一种高压缩比的音频压缩算法，AAC压缩比通常为18：1，也有数据说为20：1，远胜mp3；在音质方

2、面，由于采用多声道，和使用低复杂性的描述方式，使其比几乎所有的传统编码方式在同规格的情况下更胜一筹。AAC可以支持多达48个音轨，15个低频（LFE）音轨，5.1多声道支持，更高的采样率（最高可达96kHz，音频CD为44.1kHz）和更高的采样精度（支持8bit、16bit、24bit、32bit，音频CD为16bit）以及有多种语言的兼容能力，更高的解码效率，一般来说，AAC可以在对比MP3文件缩小30%的前提下提供更好的音质。2AAC规格简述AAC共有9种规格，以适应不同的场合的需要，如下列出：1) MPEG-2 AAC LC ：低复杂度规格（Low Complexity）-比

3、较简单，没有增益控制，但提高了编码效率，在中等码率的编码效率以及音质方面，都能找到平衡点2) MPEG-2 AAC Main ：主规格3) MPEG-2 AAC SSR ：可变采样率规格（Scaleable Sample Rate）4) MPEG-4 AAC LC ：低复杂度规格（Low Complexity）-现在的手机比较常见的MP4文件中的音频部份就包括了该规格音频文件5) MPEG-4 AAC Main ：主规格 -包含了除增益控制之外的全部功能，其音质最好6) MPEG-4 AAC SSR ：可变采样率规格（Scaleabl

4、e Sample Rate）7) MPEG-4 AAC LTP ：长时期预测规格（Long Term Predicition）8) MPEG-4 AAC LD ：低延迟规格（Low Delay）9) MPEG-4 AAC HE ：高效率规格（High Efficiency）-这种规格适合用于低码率编码，有Nero ACC 编码器支持。 AAC是新一代的音频有损压缩技术，它通过一些附加的编码技术（比如PS,SBR等），衍生出了LC-AAC,HE-AAC,HE-AACv2三种主要的编码，LC-AAC就是比较传统的AAC，相对而言，主要用于中高码率(

5、>=80Kbps)，HE-AAC(相当于AAC+SBR)主要用于中低码(<=80Kbps)，而新近推出的HE-AACv2(相当于AAC+SBR+PS)主要用于低码率(<=48Kbps）,事实上大部分编码器设成<=48Kbps自动启用PS技术，而>48Kbps就不加PS,就相当于普通的HE-AAC。目前使用最多的是LC和HE(适合低码率)。流行的Nero AAC编码程序只支持LC，HE，HEv2这三种规格，编码后的AAC音频，规格显示都是LC。HE其实就是AAC（LC）+SBR技术，HEv2就是AAC（LC）+SBR+PS技术，可以用下图简单表示:图 1 AAC三种

6、主要规格                 HE：“High Efficiency”（高效性）。HE-AAC v1（又称AACPlusV1，SBR)，用容器的方法实现了AAC（LC）+SBR技术。SBR其实代表的是Spectral Band Replication(频段复制)。简要叙述一下，音乐的主要频谱集中在低频段，高频段幅度很小，但很重要，决定了音质。如果对整个频段编码，若是为了保护高频就会造成低频段编码过细以致文件巨大；若

7、是保存了低频的主要成分而失去高频成分就会丧失音质。SBR把频谱切割开来，低频单独编码保存主要成分，高频单独放大编码保存音质，“统筹兼顾”了，在减少文件大小的情况下还保存了音质，完美的化解这一矛盾。      HEv2：用容器的方法包含了HE-AAC v1和PS技术。PS指“parametric stereo”（参数立体声）。原来的立体声文件文件大小是一个声道的两倍。但是两个声道的声音存在某种相似性，根据香农信息熵编码定理，相关性应该被去掉才能减小文件大小。所以PS技术存储了一个声道的全部信息，然后，花很少的字节用参数描述另一个声道和它

8、不同的地方。3.编码器一览由于AAC格式家族比较庞大，要了解他，首先要清楚其各有不同的编码器，目前包括了商业的、免费的AAC格式音频编码器，其中几个主要的编码器如下：§ FhG：Fraunhofer IIS 研发的权威编码器，拥有很好的音质，可惜现在不对外开放了。§ Nero AAC：可能是目前比较流行的 AAC 编码器了，同时支持 LC-AAC / HE-AAC 规格，由Nero公司免费发布的 Nero AAC 编码器提供了品质最好的VBR LC-AAC格式，同时亦对HE-AAC规格保证了在低比特率下也有良好的表现。§ QuickTime /

9、 iTunes：Apple 公司的两款软件都提供了 AAC 编码功能，其编码技术来自"Dolby Laboratories"（简写为 Dolby Labs，杜比实验室）是目前音质最好的中比特率编码器，它编码的48kbps立体声音质比其他AAC编码器好20-25%，甚至64kbps的Dolby AAC音效可媲美128kbps的MP3。§ FAAC (Freeware Advanced Audio Coder)：也是一种很好的命令行编码器，支持 LC/Main/LTP 规格，但音质相当不错，与一般商业用的编码器水平接近，而这个软件是免费的。

10、0;FAAC是属于自由软件。§ DivX AAC：2009年DivX开发出来的新AAC编码器，支持LC/HE/HEv2规格，拥有不错的音质。目前正在测试中。另外还有Psytel（已停止开发），Coding Technologies(已被杜比实验室收购)，HHI/z，Plane(Compaact)，Dolby AAC等AAC编码器，而其他如 Panasonic，Nokia，AT&T，NEC等公司也都有独家开发的编码器，在大家弄清楚这些AAC格式音频规格和编码器之后，我们就不难知道为什么同一款手机会支持看起来都是AAC格式音频的诸多文件格式了，比如Nokia 6230i就是既支持

11、AAC格式也支持M4A格式和MP4格式的机型，而这些音频文件格式其实都是属于AAC家族成员。二. AAC的开源解码库有哪些？AAC的开源解码库有很多，下面介绍几种比较比较通用的：1. FAAD2 decoderFAAC和FAAD2（仅LC）就是开源的AAC编解码器。CoreAAC Directshow filter，winamp插件和许多AAC解码器其实都是源于FAAD2，都具有解码HE-AAC和LC的能力。FAAC（Freeware Advanced Audio Coder）是一种包括AAC编码器FAAC和解码器FAAD2的软件项目，是一个开源的MPEG-4 和MPEG-2 AAC 编/解码

12、器，可以免费得用于各种平台。FAAD2是自由软件，FAAC内的一些代码作为“自由软件”并发表,但作为一个整体,只有拥有许可证才能发布它。FAAC/FAAD功能强大，直接支持到了EAAC+（AAC+或AAC+V2），没有任何与平台相关的库文件，默认平台是x86，在ARM，MIPS平台上编译只需很少的改动。1. FAAD（ Freeware Advanced Audio）FAAD2（ Freeware Advanced Audio）是包括SBR编码的免费解码器。可以解码mpeg - 4 和mpeg 2，支持mpeg - 4音频对象类型（LC, Main, LTP, LD, ER

13、, SBR , PS）,也可以组合使用用以编码HE-AAC(AAC LC+SBR)和 HE-AACv2(AAC LC+SBR+PS)。 FAAD第一次发行于2000年,但是它不支持SBR、PS音频对象类型。FAAD2于2003-7-25发行，支持HE-AAC解码。有很多解码器都是基于FAAD开发的，如Fmod aac（基于faad2的Fmod的编/解码器插件）、LiveLink（用libfaad2解码AAC，C+为开发语言）、zfaad（faad的定点版本）、DirectShow-AAC-DecoderWrapper（微软公司提供的用FAAD1解码AAC）、AAC/MP4 DeliPlayer

14、 plugin、FFmpeg AMPE Plugin（基于faad的FFmpeg编/解码插件）等。4各有什么优缺点？FAAC：优点-是高频还原比NERO好，文件压缩出来比NERO小    缺点-压缩不是很稳定，有时候表现反而不如NERO，不过这两个相差不大，在低码率下,FAAC一般没有NERO好。NERO：优点-稳定，估计和固定码率的压缩方式有关系，压缩速度也快    缺点-高频会有掉头现象，不过耳朵听的话不明显，与FAAC差别就在这里最明显，低频的还原比FAAC好。综上所述这两天的研究结果就是：NERO压缩和FAAC压缩在音质上差别不大，至少用精密的算

15、法+多频谱分析出来结果两者在相差上也不过0.2% 个人建议：由于NERO是支持CBR的，FAAC只支持VBR动态压缩，相对而言VBR解压后体积较小但是音质相比CBR解压会差一点，如果机器空间2G左右的可以用NERO压缩，但是如果空间小了，就用FAAC吧。因为FAAC的VBR编码后压缩出来的体积是NERO的2/3，音质上也不会有损失。三. 如何应用集成到android播放器中？由于AAC的开源解码库主要有C和C+语言，而android播放器是由java语言开发的，那么如何在我们的Android应用程序中通过java语言调用这个开源解码库呢？Android发布初期，Google就表明其虚拟机Dal

16、vik支持JNI编程方式，也就是第三方应用且安全可以通过JNI调用字的C动态库。在2009年6月26日，Google Android 发布了NDK(Native Development kit)，它支持开发者使用C/C+语言开发Android程序。虽然有了NDK，但还是不能只通过NDK来开发Android应用，因为NDK并没有提供各种系统时间的处理支持，也没有提供应用程序的周期维护。所以我们要开发应用程序还需要使用java，通过JNI来调用所实现的C动态库。JNI是Java Native Interface的缩写，中文为JAVA本地调用。从Java1.1开始，Java Native Inter

17、face(JNI)标准成为java平台的一部分，它允许Java代码和其他语言写的代码进行交互。JNI一开始是为了本地已编译语言，尤其是C和C+而设计的，但是它并不妨碍你使用其他语言，只要调用约定受支持就可以了。JNI的作用如下图所示：图 2 JNI作用调用C/C+流程（即调用AAC开源解码库流程）：1. 编写带有native声明的方法的java类 2. 使用javac命令编译所编写的java类 3. 使用javah ?jni java类名生成扩展名为h的头文件 4. 使用C/C+实现本地方法 5. 将C/C+编写的文件生成动态连接库 下图为实现流程图：图 3 JNI实现流程下图为android

18、中应用“faad”解码库的流程：图 4 android运用“faad”解码库流程下面的代码描述了如何使用封装AAC解码库：/ JavaVM去载入”faad”c语言函数库System.loadLibrary("faad");/ 检查解码库是否有需要的功能函数native long cap = NeAACDecGetCapabilities();/ 打开解码库native handler hAac = NeAACDecOpen();/ 得到配置文件native Configuration conf = NeAACDecGetCurrentConfiguration(hAac);

19、/如果需要修改一些配置文件信息，设置新的配置文件native NeAACDecSetConfiguration(hAac, conf);/初始化解码库char err = NeAACDecInit2(hAac, asc, asc_size, &samplerate, &channels);if (err != 0)/ 初始化失败，处理错误/ 循环知道解码完成do /将下一帧放在缓冲区/ 解码解码库中得帧samplebuffer = NeAACDecDecode(hAac, &hInfo, buffer,buffer_size);if (hInfo.error = 0)

20、&& (hInfo.samples > 0)/ 解码成功后动作/ else if (hInfo.error != 0) / 解码失败，处理错误/ while (循环条件);/ 关闭解码库NeAACDecClose(hAac);package cn.kuwo.cm.decoder;import android.content.res.Configuration;import android.os.Handler;public class AACDecoder implements Decoderprivate int handle = -1;private Configur

21、ation config;private char setConfig = ' 'private char initresult;/ JavaVM去载入”faad”c语言函数库static System.loadLibrary("faad2");/ 打开解码库private native int open(String file);Overridepublic int load(String file) / TODO Auto-generated method stubhandle = open(file);return handle;/ 得到配置文件NEA

22、ACAPI NeAACDecGetCurrentConfiguration(NeAACDecHandle hDecoder);private native Configuration getCurrentConfiguration(int handle);Overridepublic Configuration getCurrentConfiguration() / TODO Auto-generated method stubconfig = getCurrentConfiguration(handle);return config;/如果需要修改一些配置文件信息，设置新的配置文件priva

23、te native char setConfiguration(int handle, Configuration config);Overridepublic char setConfiguration(Configuration conf) / TODO Auto-generated method stubsetConfig = setConfiguration(handle, conf);return setConfig;/初始化解码库private native char init2(int handle, char buffer, long sizeOfDecoderSpecific

24、Info, long samplerate, char channels);Overridepublic char init2(char buffer, long sizeOfDecoderSpecificInfo,long samplerate, char channels) / TODO Auto-generated method stubinitresult = init2(handle, buffer, sizeOfDecoderSpecificInfo, samplerate, channels);return initresult;/ 关闭解码库private native void close(int handle);Overridepublic void release() / TODO Auto-generated method stubif (handle != -1) close(handle);handle = -1;/得到解码后出的帧private native