解決AAC音頻編碼時間戳的計算問題

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西北望鄉何處是,東南見月幾次圓。
昨風一吹無人會,今夜清光似往年。git

主題

音頻是流式數據,並不像視頻同樣有P幀和B幀的概念。就像砌牆同樣,咔咔往上摞就好了。通常來講,AAC編碼中生成文件這一步,若是使用的是OutputStream流寫入文件的話,就徹底不須要計算時間。但在音視頻同步或者使用Android自帶的MediaMuxer來生成音頻文件時,就須要計算音頻幀的時間戳。github

參考

本文所涉及到的計算方法和API,爲在Android環境下。使用AudioRecord音頻錄製,MediaCodeC編碼AAC格式音頻,同時使用MediaMuxer封裝AAC格式音頻文件。bash

方法

AAC編碼有兩種計算時間戳的方式。第一種:使用PCM的數據量來計算;第二種:計算出AAC編碼相應參數配置下,一幀的持續時間,再配合幀數來計算。編碼

AAC編碼、MediaMuxer生成文件僞代碼

MediaCodeC的AAC編碼流程再也不贅述,這裏用僞代碼來代替。主要是爲了體如今代碼何處設置時間戳:spa

// MediaCodeC得到可用輸入隊列
index = codeC.dequeueInputBuffer(......)
// 當獲取到可用輸出隊列時,咱們將獲取的PCM數據填入
inputBuffer = codec.getInputBuffer(index)
// 將PCM數據(ByteArray)填充到InputBuffer
inputBuffer.put(byteAarray——PCM數據)
codec.queueInputBuffer(index, 0, byteArray的size
                            , presentationTimeUs, 0)
複製代碼

在以上的僞代碼中,presentationTimeUs就是須要咱們設置時間戳的地方code

填充PCM數據後,在獲得MediaCodeC輸出後,使用MedaMuxer寫入數據,生成AAC文件。orm

path = 輸出路徑。後綴aac、或者mp4
mediaMuxer= MediaMuxer(path, MediaMuxer.OutputFormat.MUXER_OUTPUT_MPEG_4)

mediaMuxer.addTrack(音頻軌)
mediaMuxer.start()

// codec拿到可用的輸出數據。這些數據就是AAC格式的音頻數據
id = codec.dequeueOutputBuffer(bufferInfo, 10000)
if(id >= 0){
    outputBuffer = codec.getOutputBuffer(id)
    mediaMuxer.writeSamplet(audioTrack, outputBuffer, bufferInfo)   
}

複製代碼

須要注意的是:使用MediaMuxer生成AAC音頻文件時,不須要添加AAC頭信息,直接寫入便可。
MediaMuxer寫入文件時,BufferInfo這個參數就包含了這一幀數據的偏移、以及時間戳等信息。視頻

更加完整的音頻編碼代碼,請參考GitHub地址AudioEncoder隊列

使用PCM的數據量來計算

PCM是沒有通過壓縮的純音頻數據,我以前寫過一篇音頻入門的文章初識音頻,記錄了一些PCM相關的常識問題,感興趣的能夠去看看。
PCM做爲最原始的音頻數據,能夠根據大小來計算出時間,先給出公式:

presentationTimeUs = 1000000L * (totalBytes / 2) / sampleRate
複製代碼

這是配置爲採樣率sampletRate、採樣位數爲16bit、單聲道的PCM文件時間戳計算方式

接下來咱們來分析以上公式的計算由來:
假設有一段PCM文件,採樣率爲S,採樣位數爲n--(通常 採樣位數的選擇有4bit、8bit、16bit、32bit),聲道爲單聲道。那麼在1s內,這段PCM的大小爲:

size = S * n * 1,單位爲bit

複製代碼

衆所周知,1 Byte = 8bit, 1 Short = 16bit。那麼單位時間內,PCM的大小爲:

以byte爲單位 = S * n * 1 / 8
以short爲單位  = S * n * 1 / 16

複製代碼

那麼根據以上就可獲得,配置參數爲採樣率sampleRate、16bit、聲道爲1的PCM文件,當傳入編碼器的總大小達到totalByte時,時間戳的計算方式:

currents (微妙) = totalByte / (sampleRate * 16 * 1 / 8)
 = totalByte / 2 / sampleRate * 1000000L 

複製代碼

固然若是選擇以ShortArray來承載PCM數據的話,那麼公式則變爲:

currents (微妙) = totalShort / (sampleRate * 16 * 1 / 16)
 = totalShort / sampletRate * 1000000L
複製代碼

使用AAC幀時間計算

當編碼器每輸出一次數據,便可視做輸出一幀AAC數據。一幀AAC原始數據包括1024個sample,那麼AAC音頻文件1s內的幀數爲:sampleRate / 1024 幀。從而獲得一幀AAC的持續時間爲:

perFrameTime (微妙) = 1000000L / sampleRate / 1024

複製代碼

已知每一幀的持續時間的話,那麼只須要根據當前幀數,便可計算出當前的時間戳。

以上

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