AAC 解码实战

0.解码流程图

音频解码.png

1.命令行

ffmpeg -c:a libfdk_aac -i in.aac -f s16le out.pcm

• -c:a libfdk_aac
• 使用fdk-aac解码器
• -f s16le:设置PCM文件最终的采样格式

2.编程

audiothread.h

#ifndef AUDIOTHREAD_H
#define AUDIOTHREAD_H

#include <QThread>

class AudioThread : public QThread {
    Q_OBJECT
private:
    void run();

public:
    explicit AudioThread(QObject *parent = nullptr);
    ~AudioThread();
signals:

};

#endif // AUDIOTHREAD_H

audiothread.cpp

#include "audiothread.h"

#include <QDebug>
#include "ffmpegs.h"

AudioThread::AudioThread(QObject *parent) : QThread(parent) {
    // 当监听到线程结束时（finished），就调用deleteLater回收内存
    connect(this, &AudioThread::finished,
            this, &AudioThread::deleteLater);
}

AudioThread::~AudioThread() {
    // 断开所有的连接
    disconnect();
    // 内存回收之前，正常结束线程
    requestInterruption();
    // 安全退出
    quit();
    wait();
    qDebug() << this << "析构（内存被回收）";
}

void AudioThread::run() {
    AudioDecodeSpec out;
    out.filename = "F:/out.pcm";

    FFmpegs::aacDecode("F:/in.aac", out);

    qDebug() << "采样率：" << out.sampleRate;
    qDebug() << "采样格式：" << av_get_sample_fmt_name(out.sampleFmt);
    qDebug() << "声道数：" << av_get_channel_layout_nb_channels(out.chLayout);
}

ffmpegs.h

#ifndef FFMPEGS_H
#define FFMPEGS_H

extern "C" {
#include <libavformat/avformat.h>
}

typedef struct {
    const char *filename;
    int sampleRate;
    AVSampleFormat sampleFmt;
    int chLayout;
} AudioDecodeSpec;

class FFmpegs {
public:
    FFmpegs();

    static void aacDecode(const char *inFilename,
                          AudioDecodeSpec &out);
};

#endif // FFMPEGS_H

ffmpegs.cpp

#include "ffmpegs.h"
#include <QDebug>
#include <QFile>

extern "C" {
#include <libavcodec/avcodec.h>
#include <libavutil/avutil.h>
}

#define ERROR_BUF(ret) \
    char errbuf[1024]; \
    av_strerror(ret, errbuf, sizeof (errbuf));

// 输入缓冲区的大小
#define IN_DATA_SIZE 20480
// 需要再次读取输入文件数据的阈值
#define REFILL_THRESH 4096

FFmpegs::FFmpegs() {

}

static int decode(AVCodecContext *ctx,
                  AVPacket *pkt,
                  AVFrame *frame,
                  QFile &outFile) {
    // 发送压缩数据到解码器
    int ret = avcodec_send_packet(ctx, pkt);
    if (ret < 0) {
        ERROR_BUF(ret);
        qDebug() << "avcodec_send_packet error" << errbuf;
        return ret;
    }

    while (true) {
        // 获取解码后的数据
        ret = avcodec_receive_frame(ctx, frame);
        if (ret == AVERROR(EAGAIN) || ret == AVERROR_EOF) {
            return 0;
        } else if (ret < 0) {
            ERROR_BUF(ret);
            qDebug() << "avcodec_receive_frame error" << errbuf;
            return ret;
        }

//        for (int i = 0; i < frame->channels; i++) {
//            frame->data[i];
//        }

        // 将解码后的数据写入文件
        outFile.write((char *) frame->data[0], frame->linesize[0]);
    }
}

void FFmpegs::aacDecode(const char *inFilename,
                        AudioDecodeSpec &out) {
    // 返回结果
    int ret = 0;

    // 用来存放读取的输入文件数据（aac）
    // 加上AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE是为了防止某些优化过的reader一次性读取过多导致越界
    char inDataArray[IN_DATA_SIZE + AV_INPUT_BUFFER_PADDING_SIZE];
    char *inData = inDataArray;

    // 每次从输入文件中读取的长度（aac）
    int inLen;
    // 是否已经读取到了输入文件的尾部
    int inEnd = 0;

    // 文件
    QFile inFile(inFilename);
    QFile outFile(out.filename);

    // 解码器
    AVCodec *codec = nullptr;
    // 上下文
    AVCodecContext *ctx = nullptr;
    // 解析器上下文
    AVCodecParserContext *parserCtx = nullptr;

    // 存放解码前的数据(aac)
    AVPacket *pkt = nullptr;
    // 存放解码后的数据(pcm)
    AVFrame *frame = nullptr;

    // 获取解码器
    codec = avcodec_find_decoder_by_name("libfdk_aac");
    if (!codec) {
        qDebug() << "decoder not found";
        return;
    }

    // 初始化解析器上下文
    parserCtx = av_parser_init(codec->id);
    if (!parserCtx) {
        qDebug() << "av_parser_init error";
        return;
    }

    // 创建上下文
    ctx = avcodec_alloc_context3(codec);
    if (!ctx) {
        qDebug() << "avcodec_alloc_context3 error";
        goto end;
    }

    // 创建AVPacket
    pkt = av_packet_alloc();
    if (!pkt) {
        qDebug() << "av_packet_alloc error";
        goto end;
    }

    // 创建AVFrame
    frame = av_frame_alloc();
    if (!frame) {
        qDebug() << "av_frame_alloc error";
        goto end;
    }

    // 打开解码器
    ret = avcodec_open2(ctx, codec, nullptr);
    if (ret < 0) {
        ERROR_BUF(ret);
        qDebug() << "avcodec_open2 error" << errbuf;
        goto end;
    }

    // 打开文件
    if (!inFile.open(QFile::ReadOnly)) {
        qDebug() << "file open error:" << inFilename;
        goto end;
    }
    if (!outFile.open(QFile::WriteOnly)) {
        qDebug() << "file open error:" << out.filename;
        goto end;
    }

    // 读取文件数据
    inLen = inFile.read(inData, IN_DATA_SIZE);
    while (inLen > 0) {
        // 经过解析器解析
        // 内部调用的核心逻辑是：ff_aac_ac3_parse
        ret = av_parser_parse2(parserCtx, ctx,
                               &pkt->data, &pkt->size,
                               (uint8_t *) inData, inLen,
                               AV_NOPTS_VALUE, AV_NOPTS_VALUE, 0);

        /*
         pkt->data = inData;
         pkt->size = inLen;
         */
//        qDebug() << pkt->data << (uint8_t *) inData;
//        qDebug() << pkt->size << inLen;

        if (ret < 0) {
            ERROR_BUF(ret);
            qDebug() << "av_parser_parse2 error" << errbuf;
            goto end;
        }

        // 跳过已经解析过的数据
        inData += ret;
        // 减去已经解析过的数据大小
        inLen -= ret;

        // 解码
        if (pkt->size > 0 && decode(ctx, pkt, frame, outFile) < 0) {
            goto end;
        }

        // 检查是否需要读取新的文件数据
        if (inLen < REFILL_THRESH && !inEnd) {
            // 剩余数据移动到缓冲区的最前面
            memmove(inDataArray, inData, inLen);

            // 重置inData
            inData = inDataArray;

            // 读取文件数据到inData + inLen位置
            int len = inFile.read(inData + inLen, IN_DATA_SIZE - inLen);
            if (len > 0) { // 有读取到文件数据
                inLen += len;
            } else { // 文件中已经没有任何数据
                // 标记为已经读取到文件的尾部
                inEnd = 1;
            }
        }
    }

    // 刷新缓冲区
//    pkt->data = NULL;
//    pkt->size = 0;
//    decode(ctx, pkt, frame, outFile);
    decode(ctx, nullptr, frame, outFile);

    // 赋值输出参数
    out.sampleRate = ctx->sample_rate;
    out.sampleFmt = ctx->sample_fmt;
    out.chLayout = ctx->channel_layout;

end:
    inFile.close();
    outFile.close();
    av_packet_free(&pkt);
    av_frame_free(&frame);
    av_parser_close(parserCtx);
    avcodec_free_context(&ctx);
}