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

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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

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一、引言

在《音视频入门基础:AAC专题(11)------AudioSpecificConfig简介》中对AudioSpecificConfig进行了简介,本文讲述FFmpeg源码中是怎样解码AudioSpecificConfig,拿到里面的信息。

二、decode_audio_specific_config_gb函数的定义

FFmpeg源码中使用decode_audio_specific_config_gb函数来读取AudioSpecificConfig的信息。该函数定义在FFmpeg源码(本文演示用的FFmpeg源码版本为7.0.1)的源文件libavcodec/aacdec_template.c中:

cpp 复制代码
/**
 * Decode audio specific configuration; reference: table 1.13.
 *
 * @param   ac          pointer to AACDecContext, may be null
 * @param   avctx       pointer to AVCCodecContext, used for logging
 * @param   m4ac        pointer to MPEG4AudioConfig, used for parsing
 * @param   gb          buffer holding an audio specific config
 * @param   get_bit_alignment relative alignment for byte align operations
 * @param   sync_extension look for an appended sync extension
 *
 * @return  Returns error status or number of consumed bits. <0 - error
 */
static int decode_audio_specific_config_gb(AACDecContext *ac,
                                           AVCodecContext *avctx,
                                           MPEG4AudioConfig *m4ac,
                                           GetBitContext *gb,
                                           int get_bit_alignment,
                                           int sync_extension)
{
    int i, ret;
    GetBitContext gbc = *gb;
    MPEG4AudioConfig m4ac_bak = *m4ac;

    if ((i = ff_mpeg4audio_get_config_gb(m4ac, &gbc, sync_extension, avctx)) < 0) {
        *m4ac = m4ac_bak;
        return AVERROR_INVALIDDATA;
    }

    if (m4ac->sampling_index > 12) {
        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
               "invalid sampling rate index %d\n",
               m4ac->sampling_index);
        *m4ac = m4ac_bak;
        return AVERROR_INVALIDDATA;
    }
    if (m4ac->object_type == AOT_ER_AAC_LD &&
        (m4ac->sampling_index < 3 || m4ac->sampling_index > 7)) {
        av_log(avctx, AV_LOG_ERROR,
               "invalid low delay sampling rate index %d\n",
               m4ac->sampling_index);
        *m4ac = m4ac_bak;
        return AVERROR_INVALIDDATA;
    }

    skip_bits_long(gb, i);

    switch (m4ac->object_type) {
    case AOT_AAC_MAIN:
    case AOT_AAC_LC:
    case AOT_AAC_SSR:
    case AOT_AAC_LTP:
    case AOT_ER_AAC_LC:
    case AOT_ER_AAC_LD:
        if ((ret = decode_ga_specific_config(ac, avctx, gb, get_bit_alignment,
                                            m4ac, m4ac->chan_config)) < 0)
            return ret;
        break;
    case AOT_ER_AAC_ELD:
        if ((ret = decode_eld_specific_config(ac, avctx, gb,
                                              m4ac, m4ac->chan_config)) < 0)
            return ret;
        break;
    default:
        avpriv_report_missing_feature(avctx,
                                      "Audio object type %s%d",
                                      m4ac->sbr == 1 ? "SBR+" : "",
                                      m4ac->object_type);
        return AVERROR(ENOSYS);
    }

    ff_dlog(avctx,
            "AOT %d chan config %d sampling index %d (%d) SBR %d PS %d\n",
            m4ac->object_type, m4ac->chan_config, m4ac->sampling_index,
            m4ac->sample_rate, m4ac->sbr,
            m4ac->ps);

    return get_bits_count(gb);
}

形参ac:既是输入型参数也是输出型参数。指向一个AACDecContext类型变量。

形参avctx:输入型参数。用来输出日志,可忽略。

形参m4ac:输出型参数,指向一个MPEG4AudioConfig类型变量,执行decode_audio_specific_config_gb函数后,m4ac指向的变量会得到从AudioSpecificConfig中解码出来的属性。MPEG4AudioConfig结构体声明如下:

cpp 复制代码
typedef struct MPEG4AudioConfig {
    int object_type;
    int sampling_index;
    int sample_rate;
    int chan_config;
    int sbr; ///< -1 implicit, 1 presence
    int ext_object_type;
    int ext_sampling_index;
    int ext_sample_rate;
    int ext_chan_config;
    int channels;
    int ps;  ///< -1 implicit, 1 presence
    int frame_length_short;
} MPEG4AudioConfig;

形参gb:既是输入型参数也是输出型参数,为GetBitContext类型,用来对"位"进行操作(具体可以参考:《FFmpeg中位操作相关的源码:GetBitContext结构体,init_get_bits函数、get_bits1函数和get_bits函数分析》)。

执行decode_audio_specific_config_gb函数前,gb->buffer为指向某个缓冲区的指针。该缓冲区存放AudioSpecificConfig的二进制数据。

形参get_bit_alignment:输入型参数。字节对齐操作的相对对齐。

形参sync_extension:输入型参数。寻找附加的同步扩展。

三、decode_audio_specific_config_gb函数的内部实现分析

decode_audio_specific_config_gb函数中,首先调用ff_mpeg4audio_get_config_gb函数:

cpp 复制代码
    if ((i = ff_mpeg4audio_get_config_gb(m4ac, &gbc, sync_extension, avctx)) < 0) {
        *m4ac = m4ac_bak;
        return AVERROR_INVALIDDATA;
    }

(一)ff_mpeg4audio_get_config_gb函数

ff_mpeg4audio_get_config_gb函数定义在libavcodec/mpeg4audio.c中:

cpp 复制代码
int ff_mpeg4audio_get_config_gb(MPEG4AudioConfig *c, GetBitContext *gb,
                                int sync_extension, void *logctx)
{
    int specific_config_bitindex, ret;
    int start_bit_index = get_bits_count(gb);
    c->object_type = get_object_type(gb);
    c->sample_rate = get_sample_rate(gb, &c->sampling_index);
    c->chan_config = get_bits(gb, 4);
    if (c->chan_config < FF_ARRAY_ELEMS(ff_mpeg4audio_channels))
        c->channels = ff_mpeg4audio_channels[c->chan_config];
    else {
        av_log(logctx, AV_LOG_ERROR, "Invalid chan_config %d\n", c->chan_config);
        return AVERROR_INVALIDDATA;
    }
    c->sbr = -1;
    c->ps  = -1;
    if (c->object_type == AOT_SBR || (c->object_type == AOT_PS &&
        // check for W6132 Annex YYYY draft MP3onMP4
        !(show_bits(gb, 3) & 0x03 && !(show_bits(gb, 9) & 0x3F)))) {
        if (c->object_type == AOT_PS)
            c->ps = 1;
        c->ext_object_type = AOT_SBR;
        c->sbr = 1;
        c->ext_sample_rate = get_sample_rate(gb, &c->ext_sampling_index);
        c->object_type = get_object_type(gb);
        if (c->object_type == AOT_ER_BSAC)
            c->ext_chan_config = get_bits(gb, 4);
    } else {
        c->ext_object_type = AOT_NULL;
        c->ext_sample_rate = 0;
    }
    specific_config_bitindex = get_bits_count(gb);

    if (c->object_type == AOT_ALS) {
        skip_bits(gb, 5);
        if (show_bits(gb, 24) != MKBETAG('\0','A','L','S'))
            skip_bits(gb, 24);

        specific_config_bitindex = get_bits_count(gb);

        ret = parse_config_ALS(gb, c, logctx);
        if (ret < 0)
            return ret;
    }

    if (c->ext_object_type != AOT_SBR && sync_extension) {
        while (get_bits_left(gb) > 15) {
            if (show_bits(gb, 11) == 0x2b7) { // sync extension
                get_bits(gb, 11);
                c->ext_object_type = get_object_type(gb);
                if (c->ext_object_type == AOT_SBR && (c->sbr = get_bits1(gb)) == 1) {
                    c->ext_sample_rate = get_sample_rate(gb, &c->ext_sampling_index);
                    if (c->ext_sample_rate == c->sample_rate)
                        c->sbr = -1;
                }
                if (get_bits_left(gb) > 11 && get_bits(gb, 11) == 0x548)
                    c->ps = get_bits1(gb);
                break;
            } else
                get_bits1(gb); // skip 1 bit
        }
    }

    //PS requires SBR
    if (!c->sbr)
        c->ps = 0;
    //Limit implicit PS to the HE-AACv2 Profile
    if ((c->ps == -1 && c->object_type != AOT_AAC_LC) || c->channels & ~0x01)
        c->ps = 0;

    return specific_config_bitindex - start_bit_index;
}

1.获取audioObjectType属性

ff_mpeg4audio_get_config_gb函数中,首先通过语句:c->object_type = get_object_type(gb) 获取AudioSpecificConfig的audioObjectType属性。get_object_type函数定义如下。关于get_bits函数的用法可以参考:《FFmpeg中位操作相关的源码:GetBitContext结构体,init_get_bits函数、get_bits1函数和get_bits函数分析》:

cpp 复制代码
static inline int get_object_type(GetBitContext *gb)
{
    int object_type = get_bits(gb, 5);
    if (object_type == AOT_ESCAPE)
        object_type = 32 + get_bits(gb, 6);
    return object_type;
}

2.获取samplingFrequencyIndex属性

获取完audioObjectType属性后,ff_mpeg4audio_get_config_gb函数中,通过语句:c->sample_rate = get_sample_rate(gb, &c->sampling_index)获取AudioSpecificConfig的samplingFrequencyIndex属性。get_sample_rate定义如下:

cpp 复制代码
static inline int get_sample_rate(GetBitContext *gb, int *index)
{
    *index = get_bits(gb, 4);
    return *index == 0x0f ? get_bits(gb, 24) :
        ff_mpeg4audio_sample_rates[*index];
}

全局数组ff_mpeg4audio_sample_rates定义如下:

cpp 复制代码
const int ff_mpeg4audio_sample_rates[16] = {
    96000, 88200, 64000, 48000, 44100, 32000,
    24000, 22050, 16000, 12000, 11025, 8000, 7350
};

3.获取channelConfiguration属性

ff_mpeg4audio_get_config_gb函数中,通过语句:c->chan_config = get_bits(gb, 4)获取AudioSpecificConfig的channelConfiguration属性。

------------------------------------------------------分隔符------------------------------------------------------

回到decode_audio_specific_config_gb函数,所以执行下面代码块后,m4ac指向的变量会得到从AudioSpecificConfig中解析出来的audioObjectType、samplingFrequencyIndex、channelConfiguration属性:

cpp 复制代码
    if ((i = ff_mpeg4audio_get_config_gb(m4ac, &gbc, sync_extension, avctx)) < 0) {
        *m4ac = m4ac_bak;
        return AVERROR_INVALIDDATA;
    }

然后decode_audio_specific_config_gb函数通过下面代码块解析AudioSpecificConfig中的GASpecificConfig:

cpp 复制代码
    switch (m4ac->object_type) {
    case AOT_AAC_MAIN:
    case AOT_AAC_LC:
    case AOT_AAC_SSR:
    case AOT_AAC_LTP:
    case AOT_ER_AAC_LC:
    case AOT_ER_AAC_LD:
        if ((ret = decode_ga_specific_config(ac, avctx, gb, get_bit_alignment,
                                            m4ac, m4ac->chan_config)) < 0)
            return ret;
        break;

通过下面代码块解析AudioSpecificConfig中的ELDSpecificConfig(channelConfiguration):

cpp 复制代码
    case AOT_ER_AAC_ELD:
        if ((ret = decode_eld_specific_config(ac, avctx, gb,
                                              m4ac, m4ac->chan_config)) < 0)
            return ret;
        break;
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