多媒体开发（12）：解码aac到wav文件
简单来说，aac是一种音频编码格式，需要解码后才能用于音频输出。aac编码格式，已经是一种很常见的音频编码格式，以至于很多系统都支持aac的编解码，比如iOS上的AudioConverterRef接口、Android上的MediaCodec接口等。
但是，不要以为用了系统的接口就是用了硬件解码，因为，这个系统接口有可能最终还是使用软件解码，比如有些手机（比如小米）的MediaCodec对于acc的解码，就是软解码，用的是google提供的OMX.google.aac.decoder，不要以为用了系统接口解码的速度就飞快了，要真是硬件支持才行的。
那什么是硬解码，什么是软解码呢？很简单，如果硬件芯片专门来做解码，就是硬解码，比如使用GPU或DSP之类的模块来处理解码就是硬解码（一般不会使用CPU），这需要硬件上的支持。而软解码就是用软件来解码了，就相当你写一个程序来解码，使用CPU来做事。优缺点方面，硬解速度快功耗低但兼容性差，软解速度慢功耗高但兼容性好。
但话说回来，不是非得要硬解码的，对于音频来说，当今的手机，除非你要大量的音效运算或合成处理，否则一般的解码，用软解码就足够了，根本就不需要硬解，硬解是视频的事情。
对于aac的解码，使用FFmpeg也是一个选择，但如果只为了解码aac而用FFmpeg，就有点大材小用了，要应对比较复杂的接口调用，另外FFmpeg体积也比较大（即便裁剪后可以使FFmpeg编译出来的库小很多），那么，是否有更加简单一点的解码库可以使用呢？
这个开源库就是faad。
本文讲解使用faad，把aac音频解码成pcm数据，并以wav来封装。 pcm数据，简单来说就是未经压缩的音频数据，可以直接交给音频输出模块（比如扬声器）进行播放，而wav文件一般存放pcm数据。
（1）下载faad
git clone git://git.code.sf.net/p/faac/faad2 faac-faad2
文件结构大概是这样的：
目录结构
这个开源项目，似乎一直有维护与更新（请以最新的为准）：
git提交
（2）编译faad
执行以下指令，生成configure配置文件，以及makefile编译脚本，然后，再make出faad的库文件。
aclocal
autoconf
autoheader
libtoolize --force
automake --add-missing
./configure
make
由于只考虑在macos（因为我的是macos）上运行，而且是在mac系统上编译，所以confiure时并不需要指定特定的参数。
以上命令，使用automake来生成编译脚本（makefile），如果你发现这类指令执行不了，那有可能还没有正确安装，可以查阅相关的知识，也可以参考以下的内容，这是小程在网上摘录到的内容：
====install autoconf and automake（摘录）
curl -O http://mirrors.kernel.org/gnu/m4/m4-1.4.13.tar.gz
tar -xzvf m4-1.4.13.tar.gz
cd m4-1.4.13
./configure --prefix=/usr/local
make
sudo make install
cd ..
curl -O http://mirrors.kernel.org/gnu/autoconf/autoconf-2.65.tar.gz
tar -xzvf autoconf-2.65.tar.gz
cd autoconf-2.65
./configure --prefix=/usr/local # ironic, isn't it?
make
sudo make install
cd ..
# here you might want to restart your terminal session, to ensure the new autoconf is picked up and used in the rest of the script
curl -O http://mirrors.kernel.org/gnu/automake/automake-1.11.tar.gz
tar xzvf automake-1.11.tar.gz
cd automake-1.11
./configure --prefix=/usr/local
make
sudo make install
cd ..
curl -O http://mirrors.kernel.org/gnu/libtool/libtool-2.2.6b.tar.gz
tar xzvf libtool-2.2.6b.tar.gz
cd libtool-2.2.6b
./configure --prefix=/usr/local
make
sudo make install
最终，生成faad库文件：
faad库文件
通过lipo来查看库文件支持的指令集：
faad库文件的指令集
（3）调用faad
这里演示一下，把一个aac文件解码成pcm数据，并用wav容器来封装。
demo的文件结构：
演示项目的文件结构
demo的代码：
#include "libfaad/include/faad.h"
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
struct WavFileHeader
{
char id[4]; // should always contain "RIFF"
int totallength; // total file length minus 8
char wavefmt[8]; // should be "WAVEfmt "
int format; // 16 for PCM format
short pcm; // 1 for PCM format
short channels; // channels
int frequency; // sampling frequency
int bytes_per_second;
short bytes_by_capture;
short bits_per_sample;
char data[4]; // should always contain "data"
int bytes_in_data;
};
void write_wav_header(FILE* file, int totalsamcnt_per_channel, int samplerate, int channels){
struct WavFileHeader filler;
strcpy(filler.id, "RIFF");
filler.bits_per_sample = 16;
filler.totallength = (totalsamcnt_per_channel * channels * filler.bits_per_sample/8) + sizeof(filler) - 8; //81956
strcpy(filler.wavefmt, "WAVEfmt ");
filler.format = 16;
filler.pcm = 1;
filler.channels = channels;
filler.frequency = samplerate;
filler.bytes_per_second = filler.channels * filler.frequency * filler.bits_per_sample/8;
filler.bytes_by_capture = filler.channels*filler.bits_per_sample/8;
filler.bytes_in_data = totalsamcnt_per_channel * filler.channels * filler.bits_per_sample/8;
strcpy(filler.data, "data");
fwrite(&filler, 1, sizeof(filler), file);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
printf("hello faad\n");
NeAACDecHandle faadhandle = NeAACDecOpen();
if (faadhandle) {
printf("aacopen ok\n");
const char* aacfile = "aac20s.aac";
FILE* file = fopen(aacfile, "rb");
if (file) {
printf("fopen aac ok\n");
fseek(file, 0, SEEK_END);
long filelen = ftell(file);
fseek(file, 0, SEEK_SET);
unsigned char* filebuf = (unsigned char*)malloc(filelen);
int len = fread(filebuf, 1, filelen, file);
fclose(file);
unsigned long samplerate = 0;
unsigned char channel = 0;
int ret = NeAACDecInit(faadhandle, filebuf, len, &samplerate, &channel);
if (ret >= 0) {
printf("aacinit ok: sam=%lu, chn=%d\n", samplerate, channel);
NeAACDecFrameInfo frameinfo;
unsigned char* curbyte = filebuf;
unsigned long leftsize = len;
const char* wavename = "out.wav";
FILE* wavfile = fopen(wavename, "wb");
if (wavfile) {
int wavheadsize = sizeof(struct WavFileHeader);
fseek(wavfile, wavheadsize, SEEK_SET);
int totalsmp_per_chl = 0;
void* out = NULL;
while (out = NeAACDecDecode(faadhandle, &frameinfo, curbyte, leftsize)) {
printf("decode one frame ok: sam:%ld, chn=%d, samplecount=%ld, obj_type=%d, header_type=%d, consumed=%ld\n",
frameinfo.samplerate, frameinfo.channels, frameinfo.samples, frameinfo.object_type,
frameinfo.header_type, frameinfo.bytesconsumed);
curbyte += frameinfo.bytesconsumed;
leftsize -= frameinfo.bytesconsumed;
fwrite(out, 1, frameinfo.samples*2, wavfile); // frameinfo.samples是所有声道数的样本总和；16bit位深
totalsmp_per_chl += frameinfo.samples / frameinfo.channels;
}
printf("aac decode done, totalsmp_per_chl=%d\n", totalsmp_per_chl);
fseek(wavfile, 0, SEEK_SET);
write_wav_header(wavfile, totalsmp_per_chl, (int)samplerate, (int)channel);
fclose(wavfile);
}
}
free(filebuf);
}
NeAACDecClose(faadhandle);
}
return 0;
}
faad的调用，跟一般的c库的使用一样，先创建一个handel，然后init，之后就是反复的decode，最后是close。
以上代码保存到aac2pcm.c文件，然后，makefile编译文件可以这样写（或者直接用gcc来编译）：
out=aac2pcm
obj=aac2pcm.c
$(out):$(obj)
gcc -o $(out) $(obj) -lfaad -L./libfaad
clean:
rm -rf $(out) *.o
执行这个程序，部分输出：
运行输出1
最后的输出：
运行输出2
此时，在执行目录中，out.wav已经生成。那用faad跟用FFmpeg来解码aac，出来的wav有多大的差别呢？
（4）pcm数据观察
与FFmpeg的解码作一个对比。
可以使用ffmpeg命令来解码一个aac文件：
ffmpeg -i aac20s.aac out_ff.wav
可以看到，faad与FFmpeg解码出来的wav文件的大小，有一点差别：
faad与ffmpeg转码出来的wav
使用Audition，来对比FFmpeg与faad解码后的pcm数据：
faad与ffmpeg解码的pcm对比
基本看不出差别。
至此，使用faad来解码的流程就介绍完毕了。另外，对于aac的编码，可以使用faac或fdk-aac、neroaac，或硬编等，这些小程以后再作介绍。
总结一下，本文介绍了如何通过faad来解码aac格式的音频，并保存成wav文件；对于faad的编译与调用都作了相应介绍，最后还对比了FFmpeg与faad解码出来的数据差异。
well
