如何利用adt读取音频文件？

摘要： AAC（Advanced Audio Coding）是一种由MPEG-4标准定义的有损音频压缩格式，广泛应用于数字媒体、移动通信和广播等领域，AAC格式有两种主要形式：ADIF（A...

AAC（Advanced Audio Coding）是一种由MPEG4标准定义的有损音频压缩格式，广泛应用于数字媒体、移动通信和广播等领域，AAC格式有两种主要形式：ADIF（Audio Data Interchange Format）和ADTS（Audio Data Transport Stream），ADTS格式因其灵活性和实时性，在音频数据传输中更为常见，下面将详细介绍如何读取音频文件：

一、AAC ADTS格式解析

ADTS帧的结构包括固定头信息和可变头信息两部分，固定头信息每帧都相同，而可变头信息则在帧与帧之间可变，具体结构如下：

1、同步字：0xFFF，表示ADTS帧的开始。

2、ID：MPEG标识符，0标识MPEG4，1标识MPEG2。

3、Layer：始终为'00'。

4、protection_absent：表示是否误码校验，如果无CRC，设为1；否则设为0。

5、profile：表示使用的AAC级别，如01表示Low Complexity (LC)。

6、sampling_frequency_index：表示采样率索引，通过该索引可以查找到具体的采样率值。

7、channel_configuration：表示声道数，如2表示立体声双声道。

8、frame_length：一个ADTS帧的长度，包括ADTS头和AAC原始流。

9、adts_buffer_fullness：0x7FF表示是码率可变的码流。

10、number_of_raw_data_blocks_in_frame：表示ADTS帧中的AAC原始数据块数量。

二、使用FFmpeg库读取ADTS格式音频文件

FFmpeg是一个强大的多媒体处理工具，支持多种音视频格式的编解码，下面是一个使用FFmpeg库从MP4文件中提取音频流并转换为带有ADTS头的AAC文件的示例代码：

#include <libavformat/avformat.h>
#include <libavcodec/avcodec.h>
#pragma comment(lib, "avformat.lib")
#pragma comment(lib, "avcodec.lib")
const int sampling_frequencies[] = {
    96000,  // 0x0
    88200,  // 0x1
    64000,  // 0x2
    48000,  // 0x3
    44100,  // 0x4
    32000,  // 0x5
    24000,  // 0x6
    22050,  // 0x7
    16000,  // 0x8
    12000,  // 0x9
    11025,  // 0xa
    8000   // 0xb
};
int get_adts_header_buffer(char* const adts_header_buff, const int pkt_size, const int profile,
                         const int sample_rate, const int channels) {
    int sampling_frequency_index = 3;    // 默认使用48kHz
    int adtsLen = pkt_size + 7;           // 数据长度加7字节头长度
    int frequencies_size = sizeof(sampling_frequencies) / sizeof(sampling_frequencies[0]);
    for (int i = 0; i < frequencies_size; i++) {
        if (sampling_frequencies[i] == sample_rate) {
            sampling_frequency_index = i;
            break;
        }
    }
    if (sampling_frequency_index >= frequencies_size) {
        LOG_WARNING("unsupport samplerate:%d
", sample_rate);
        return 1;
    }
    // syncword:0xfff    adts frame start(同步字)
    adts_header_buff[0] = 0xff;
    adts_header_buff[1] = 0xf0;                                                    // 12 bits
    // 0001
    // 0: MPEG4 00(给00即可)  1: 表示无校验码        
    adts_header_buff[1] |= (0 << 3);    // MPEG Version:0 for MPEG4, 1 bit
    adts_header_buff[1] |= (0 << 1);    // Layer:0                                 2 bits
    adts_header_buff[1] |= 1;           // protection absent:1（表示没有校验码）     1 bit
    // 01 0100 0 0
    // AAC级别:profile   2 bits  
    adts_header_buff[2] = (profile) << 6;
    // sampling frequency index:采样率索引  4bits   44100: index =  4
    adts_header_buff[2] |= (sampling_frequency_index & 0x0f) << 2;
    // private bit:0                   1bit
    adts_header_buff[2] |= (0 << 1);
    // channel configuration:channels  占3bit 此处剩高位1bit
    adts_header_buff[2] |= (channels & 0x04) >> 2;    // 0000 0010 & 0000 0100 (0 >> 2)
    // 10 0 0     0 0 00
    adts_header_buff[3] = (channels & 0x03) << 6;  // channel configuration:channels 低2bits
    adts_header_buff[3] |= (0 << 5);               // original：0                1bit
    adts_header_buff[3] |= (0 << 4);               // home：0                    1bi
    // 变长adts_header
    adts_header_buff[3] |= (0 << 3);               // copyright id bit：0        1bit
    adts_header_buff[3] |= (0 << 2);               // copyright id start：0      1bit
    return adtsLen;
}

三、实际操作步骤

1、初始化FFmpeg库：调用av_register_all()函数初始化FFmpeg库。

2、打开输入文件：使用avformat_open_input()函数打开需要读取的MP4文件。

3、查找音频流：遍历文件中的流，找到音频流并获取其编码器上下文。

4、读取音频包：从音频流中读取音频包，并将其转换为带有ADTS头的AAC格式。

5、写入文件：将转换后的AAC数据写入输出文件。

四、常见问题解答

1、Q1: ADTS帧的头部长度是多少？

A1: ADTS帧的头部长度通常是7个字节，但在有CRC校验时，头部长度为9个字节。

2、Q2: 如何确定ADTS帧的采样率和声道数？

A2: 通过解析ADTS帧的头部信息，可以获取采样率索引和声道配置字段，从而确定采样率和声道数，采样率索引为4时，对应的采样率为44100Hz；声道配置为2时，表示立体声双声道。

读取AAC ADTS格式的音频文件需要理解ADTS帧的结构，并通过解析头部信息获取关键参数，使用FFmpeg库可以简化这一过程，实现高效的音频数据处理。