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文章目录采样位数采样率声道布局码率使用FFmpeg音频滤镜进行转码参考链接很多时候为了让视频文件适应不同的播放领域我们需要对音频文件进行转码操作转码操作其实主要就是修改音频文件的各种参数包括:采样位数、采样率、音频布局、码率等等。下面分别介绍一下各个参数的意义和作用。采样位数
采样位数也称为位深度、分辨率 它是指声音的连续强度被数字表示后可以分为多少级。N-bit的意思声音的强度被均分为2^N级。16位的就是65535级。这是一个很大的数了人可能也分辨不出1/65536的音强差别。也可以说是声卡的分辨率它的数值越大分辨率也就越高所发出声音的能力越强。这里的采样倍数主要针对的是信号的强度特性采样率针对的是信号的时间(频率)特性这是两个不一样的概念。
ffmpeg常用的采样位数对应的格式如下所示:
enum AVSampleFormat {AV_SAMPLE_FMT_NONE -1,AV_SAMPLE_FMT_U8, /// unsigned 8 bitsAV_SAMPLE_FMT_S16, /// signed 16 bitsAV_SAMPLE_FMT_S32, /// signed 32 bitsAV_SAMPLE_FMT_FLT, /// floatAV_SAMPLE_FMT_DBL, /// doubleAV_SAMPLE_FMT_U8P, /// unsigned 8 bits, planarAV_SAMPLE_FMT_S16P, /// signed 16 bits, planarAV_SAMPLE_FMT_S32P, /// signed 32 bits, planarAV_SAMPLE_FMT_FLTP, /// float, planarAV_SAMPLE_FMT_DBLP, /// double, planarAV_SAMPLE_FMT_S64, /// signed 64 bitsAV_SAMPLE_FMT_S64P, /// signed 64 bits, planarAV_SAMPLE_FMT_NB /// Number of sample formats. DO NOT USE if linking dynamically
};采样率
音频采样是把声音从模拟信号转换为数字信号。采样率就是每秒对声音进行采集的次数同样也是所得的数字信号的每秒样本数。在对声音进行采样时常用的采样率有 8,000 Hz - 电话所用采样率, 对于人的说话已经足够 11,025 Hz - AM调幅广播所用采样率 22,050 Hz~24,000 Hz - FM调频广播所用采样率 32,000 Hz - miniDV 数码视频 camcorder、DAT (LP mode)所用采样率 44,100 Hz - 音频 CD, 也常用于 MPEG-1 音频VCD, SVCD, MP3所用采样率 47,250 Hz - 商用PCM录音机所用采样率 48,000 Hz - miniDV、数字电视、DVD、DAT、电影和专业音频所用的数字声音所用采样率 50,000 Hz - 商用数字录音机所用采样率 96,000 或者192,000 Hz - DVD-Audio、一些 LPCM DVD 音轨、BD-ROM蓝光盘音轨、和 HD-DVD 高清晰度 DVD音轨所用所用采样率 2.8224 MHz - Direct Stream Digital 的 1 位 sigma-delta modulation 过程所用采样率。
采样越高声音的还原就越真实越自然人对频率的识别范围是20HZ - 20000HZ, 如果每秒钟能对声音做 20000 个采样, 回放时就足可以满足人耳的需求.所以 22050 的采样频率是常用的, 44100已是CD音质, 超过48000的采样对人耳已经没有意义。这和电影的每秒 24 帧图片的道理差不多。
声道布局
当人听到声音时能对声源进行定位那么通过在不同的位置设置声源就可以造就出更好的听觉感受。常见的声道有:
单声道, mono双声道, stereo, 最常见的类型包含左声道以及右声道2.1声道在双声道基础上加入一个低音声道5.1声道包含一个正面声道、左前方声道、右前方声道、左环绕声道、右环绕声道、一个低音声道最早应用于早期的电影院7.1声道在5.1声道的基础上把左右的环绕声道拆分为左右环绕声道以及左右后置声道主要应用于BD以及现代的电影院
码率
码率也就是每秒的传输速率(也叫比特率)压缩的音频文件常用倍速来表示比如达到CD音质的MP3是128kbps/44100HZ。注意这里的单位是bit而不是Byte,一个Byte等于8个bit(位),bit是最小的单位一般用于网络速度的描述和各种通信速度Byte则用于计算硬盘内存的大小。
使用FFmpeg音频滤镜进行转码
不同领域对音频的播放要求是不一样的所以需要针对不同的领域对音频参数进行调整这里介绍一下如何通过音频滤镜调整音频数据的相关参数对应的实现如下:
#include ../audio_filter.hextern C
{
#include libavcodec/avcodec.h
#include libavformat/avformat.h
#include libavutil/avutil.h
#include libavfilter/avfilter.h
#include libswresample/swresample.h
}#include string/**brief 转换音频数据的格式
* param[in] output_filename 输出文件名称
* param[in] input_filename 输入文件名称
* param[in] sample_fmt 采样格式
* param[in] sample_rate 采样率
* param[in] channel_layout 通道布局
* param[in] bitrate 码率
* return 函数执行结果
* - 0 成功
* - 其它 失败
*/
int transcode_audio(const char *output_filename, const char *input_filename, AVSampleFormat sample_fmt,int sample_rate, uint64_t channel_layout, uint64_t bitrate)
{//输入输出格式AVFormatContext *inFmtCtx nullptr;AVFormatContext *outFmtCtx nullptr;//解码器和编码器AVCodecContext *aDecCtx nullptr;AVCodecContext *aEncCtx nullptr;//输出流AVStream *aOutStream nullptr;int ret;// open input fileret avformat_open_input(inFmtCtx, input_filename, nullptr, nullptr);ret avformat_find_stream_info(inFmtCtx, nullptr);// open output fileavformat_alloc_output_context2(outFmtCtx, nullptr, nullptr, output_filename);for (int i 0; i inFmtCtx-nb_streams; i){AVStream *inStream inFmtCtx-streams[i];if (inStream-codecpar-codec_type AVMEDIA_TYPE_AUDIO){//输入流的解码器AVCodec *decoder avcodec_find_decoder(inStream-codecpar-codec_id);aDecCtx avcodec_alloc_context3(decoder);ret avcodec_parameters_to_context(aDecCtx, inStream-codecpar);ret avcodec_open2(aDecCtx, decoder, nullptr);//输出流的编码器AVCodec *encoder avcodec_find_encoder(outFmtCtx-oformat-audio_codec);aOutStream avformat_new_stream(outFmtCtx, encoder);aOutStream-id outFmtCtx-nb_streams - 1;aEncCtx avcodec_alloc_context3(encoder);aEncCtx-codec_id encoder-id;aEncCtx-sample_fmt sample_fmt ? sample_fmt : aDecCtx-sample_fmt;aEncCtx-sample_rate sample_rate ? sample_rate : aDecCtx-sample_rate;aEncCtx-channel_layout channel_layout;aEncCtx-channels av_get_channel_layout_nb_channels(channel_layout);aEncCtx-bit_rate bitrate ? bitrate : aDecCtx-bit_rate;aEncCtx-time_base { 1, aEncCtx-sample_rate };aOutStream-time_base aEncCtx-time_base;if (outFmtCtx-oformat-flags AVFMT_GLOBALHEADER)aEncCtx-flags | AV_CODEC_FLAG_GLOBAL_HEADER;avcodec_open2(aEncCtx, encoder, nullptr);ret avcodec_parameters_from_context(aOutStream-codecpar, aEncCtx);av_dict_copy(aOutStream-metadata, inStream-metadata, 0);break;}}if (!(outFmtCtx-oformat-flags AVFMT_NOFILE)) {ret avio_open(outFmtCtx-pb, output_filename, AVIO_FLAG_WRITE);if (ret 0) {return -1;}}ret avformat_write_header(outFmtCtx, nullptr);if (ret 0) {return -1;}AVFrame *inAudioFrame av_frame_alloc();AVFrame *outAudioFrame av_frame_alloc();outAudioFrame-format aEncCtx-sample_fmt;outAudioFrame-sample_rate aEncCtx-sample_rate;outAudioFrame-channel_layout aEncCtx-channel_layout;outAudioFrame-nb_samples aEncCtx-frame_size;ret av_frame_get_buffer(outAudioFrame, 0);int64_t audio_pts 0;//修改音频数据包格式的滤镜AudioFilter filter;char description[512];AudioConfig inConfig(aDecCtx-sample_fmt, aDecCtx-sample_rate, aDecCtx-channel_layout, aDecCtx-time_base);AudioConfig outConfig(aEncCtx-sample_fmt, aEncCtx-sample_rate, aEncCtx-channel_layout, aEncCtx-time_base);char ch_layout[64];av_get_channel_layout_string(ch_layout, sizeof(ch_layout),av_get_channel_layout_nb_channels(aEncCtx-channel_layout), aEncCtx-channel_layout);snprintf(description, sizeof(description),[in]aresamplesample_rate%d[res];[res]aformatsample_fmts%s:sample_rates%d:channel_layouts%s[out],aEncCtx-sample_rate,av_get_sample_fmt_name(aEncCtx-sample_fmt),aEncCtx-sample_rate,ch_layout);filter.create(description, inConfig, outConfig);filter.dumpGraph();while (true) {//解析音频帧并通过滤镜进行处理AVPacket inPacket{ nullptr };av_init_packet(inPacket);ret av_read_frame(inFmtCtx, inPacket);if (ret AVERROR_EOF) {break;}else if (ret 0) {return -1;}if (inPacket.stream_index aOutStream-index) {ret avcodec_send_packet(aDecCtx, inPacket);if (ret ! 0) {printf(send packet error\n);}ret avcodec_receive_frame(aDecCtx, inAudioFrame);if (ret 0) {ret filter.addInput1(inAudioFrame);av_frame_unref(inAudioFrame);if (ret 0){printf(add filter input1 error\n);}do {outAudioFrame-nb_samples aEncCtx-frame_size;ret filter.getFrame(outAudioFrame);if (ret 0) {outAudioFrame-pts audio_pts;audio_pts outAudioFrame-nb_samples;ret avcodec_send_frame(aEncCtx, outAudioFrame);if (ret 0) {printf(unable to send frame: %s\n);}}else {printf(unable to get filter audio frame: %s\n);break;}do {AVPacket outPacket{ nullptr };av_init_packet(outPacket);ret avcodec_receive_packet(aEncCtx, outPacket);if (ret 0) {av_packet_rescale_ts(outPacket, aEncCtx-time_base, aOutStream-time_base);outPacket.stream_index aOutStream-index;ret av_interleaved_write_frame(outFmtCtx, outPacket);if (ret 0) {printf(unable to write packet\n);break;}}else {printf(unable to receive packet\n);break;}} while (true);} while (true);}else {printf(unable to receive frame\n);}}}//清理数据缓存int eof 0;do {ret filter.getFrame(outAudioFrame);if (ret 0) {outAudioFrame-pts audio_pts;audio_pts outAudioFrame-nb_samples;}else {printf(filter queue finished\n);}ret avcodec_send_frame(aEncCtx, ret 0 ? outAudioFrame : nullptr);do {AVPacket outPacket{ nullptr };ret avcodec_receive_packet(aEncCtx, outPacket);if (ret 0) {av_packet_rescale_ts(outPacket, aEncCtx-time_base, aOutStream-time_base);outPacket.stream_index aOutStream-index;ret av_interleaved_write_frame(outFmtCtx, outPacket);if (ret 0) {eof 1;break;}}else if (ret AVERROR_EOF) {eof 1;break;}else {break;}} while (true);} while (!eof);//释放对应的资源filter.destroy();av_write_trailer(outFmtCtx);avformat_close_input(inFmtCtx);av_frame_free(inAudioFrame);av_frame_free(outAudioFrame);avcodec_free_context(aDecCtx);avcodec_free_context(aEncCtx);avformat_free_context(inFmtCtx);avformat_free_context(outFmtCtx);return 0;
}
这里我们将音频文件的采样格式修改为AV_SAMPLE_FMT_FLTP同时我们将采样率降低为22050,码率修改为80kbps。
int main(int argc, char* argv[])
{if (argc ! 3){printf(usage:%1 input filepath %2 outputfilepath);return -1;}//输入文件地址、输出文件地址std::string fileInput std::string(argv[1]);std::string fileOutput std::string(argv[2]);transcode_audio(fileOutput.c_str(), fileInput.c_str(),(AVSampleFormat)AV_SAMPLE_FMT_FLTP,22050, AV_CH_LAYOUT_STEREO,80000);
}参考链接
参考链接:https://www.cnblogs.com/yongdaimi/p/10722355.html
