音频处理——pcm基础知识与重采样
2017-01-10 14:05
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1 基本概念1:获取pcm音频帧声道数
AVCodecContext->channelsavframe->channels
printf("av_frame_get_channels = %d\n",av_frame_get_channels(frame));
1.1 声道与布局具有映射关系
audio channels and channel_layout_个叉叉_新浪博客2 基本概念2:获取pcm音频帧每个声道的sample采样点个数
frame_->nb_samples
3 基本概念3:获取pcm音频帧物理存放方式
3.1 获取解码之后的pcm音频帧物理存放方式
frame->format3.2 ffmpeg支持的音频帧的物理存放方式
FFmpeg: Audio sample formats打印对应的含义
printf("av_get_sample_fmt_name= %s\n",av_get_sample_fmt_name(frame->format));
3.3 ffmpeg音频帧的物理存放方式含义
3.3.1 第一层意思: 每个采样点数据的物理存储类型
大端小端方式无符号/有符号
数据位数
8位,16位等
数据类型
整形,浮点类型等
3.3.2 第二层意思: 不同声道的同一采样点是否单独存放
参考链接PCM数据格式 - taoanran - 开源中国社区
Decode Audio from Memory - C++ - Stack Overflow
audio - What is the difference between AV_SAMPLE_FMT_S16P
and AV_SAMPLE_FMT_S16? - Stack Overflow
两种存放方式 packed和planar
第一种: 多个声道数据交错存放(packed类型,不带字符P)
对于 packed音频(左右声道打包存放), 只有一个数据指针(相当于一个声道)。
所有声道的数据交错排放在frame->data[0](即frame->extended_data[0])地址处
所有声道的数据长度为linesize[0](单位:字节)
地址 | 数据 | 备注 |
---|---|---|
data[0] | 声道1的采样点0 | 每个采样点数据有int、uint、float,大端小端之分 |
data[0]+1 | 声道2的采样点0 | |
data[0]+2 | 声道1的采样点1 | |
data[0]+3 | 声道2的采样点1 | |
data[0]+4 | 声道1的采样点2 | |
data[0]+5 | 声道2的采样点2 | |
… | … | |
data[0]+2i | 声道1的采样点i | |
data[0]+2i+1 | 声道2的采样点i |
第二种: 每个声道数据单独存放(planar类型,带字符P)
对于 planar音频(左右声道分开存放),每个声道有自己的数据存放位置。
声道0的起始地址为 frame->data[0](或frame->extended_data[0])
声道1的起始地址为 frame->data[1](或frame->extended_data[1])
声道i的起始地址为 frame->data[i](或frame->extended_data[i])
每个声道的数据长度为linesize[0](单位:字节)
实际上ffmpeg在实现的时候,每个声道的数据连续存放,不同声道之间也是连续存放的。
地址 | 声道 | |
---|---|---|
data[0] | 声道1 | 采样点1 |
采样点2 | ||
采样点i | ||
data[1] | 声道2 | 采样点1 |
采样点2 | ||
采样点i |
比如: AV_SAMPLE_FMT_S16P 每个声道的数据放在单独的buffer中,每个采样值为一个signed 16位(范围为-32767 to +32767)。
两者之间的联系
所有声道的数据都是存放在 frame->data[0]开始的一段连续空间中
如果是 packed类型,同一采样点的不同声道数据放到一起,然后存储下一个采样点
如果是 planar类型,同一声道的所有采样点数据放到一起,然后存放下一个声道
判断是否是 planar类型
av_sample_fmt_is_planar(sample_fmt)
两者之间的转换
通过重采样函数进行转换
手动将每个声道的数据交错存放
根据存放方式,分配pcm数据空间(重采样用)
手动分配
int nb_planes;
static uint8_t **audio_dst_data = NULL;
nb_planes = av_sample_fmt_is_planar(audio_dec_ctx->sample_fmt) ? audio_dec_ctx->channels : 1; //如果是 planar类型,需要分配一个指针数组,每个元素指向一个声道
audio_dst_data = av_mallocz(sizeof(uint8_t *) * nb_planes);
if (!audio_dst_data) {
fprintf(stderr, "Could not allocate audio data buffers\n");
ret = AVERROR(ENOMEM);
goto end;
}
ret = av_samples_alloc(audio_dst_data, &audio_dst_linesize, av_frame_get_channels(frame),
frame->nb_samples, frame->format, 1);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Could not allocate audio buffer\n");
return AVERROR(ENOMEM);
}
调用接口函数(内部实现,即是上面的函数调用过程)
uint8_t ** audio_data;
src_nb_channels = av_get_channel_layout_nb_channels(src_ch_layout);
ret = av_samples_alloc_array_and_samples(&src_data, &src_linesize, src_nb_channels, //都是定义二重指针 audio_data,注意这里的调用方式
src_nb_samples, src_sample_fmt, 0);
if (ret < 0) {
fprintf(stderr, "Could not allocate source samples\n");
goto end;
}
// 这个函数内部即是上面的过程
int av_samples_alloc_array_and_samples (uint8_t * audio_data,
int * linesize,
int nb_channels,
int nb_samples,
enum AVSampleFormat sample_fmt,
int align
)
3.3.3 获取pcm声道占有的byte空间大小
获取pcm每个声道占有的byte空间大小(可以通过pcm物理数据类型和采样点个数,通道个数推导出)对于 packed音频(左右声道打包存放)
AVFrame->int linesize[0]值即为打包存放的所有声道的数据字节长度
对于 planar音频(每个声道数据单独存放)
AVFrame->int linesize[0]值即为每个声道的数据字节长度
例如:
frame->format为 FLTP类型(每个sample是float类型的)
frame->nb_samples=2048(每个声道2048个采样点)
推导出: 每个声道占有的byte空间大小为 2048*4=8192
frame->linesize[0]确实等于8192
获取pcm所有声道占有的byte空间大小
对于 packed音频(左右声道打包存放)
linesize[0]值即为所有声道的数据字节长度
对于 packed和planar音频,都可以使用官方函数得出
输入的参数为pcm类型,声道个数,采样点数
int av_samples_get_buffer_size ( int * linesize, //主要针对 planar类型 int nb_channels, int nb_samples, enum AVSampleFormat sample_fmt, int align )
Parameters
[out] linesize calculated linesize, may be NULL
nb_channels the number of channels
nb_samples the number of samples in a single channel
sample_fmt the sample format
align buffer size alignment (0 = default, 1 = no alignment)
Returns
required buffer size, or negative error code on failure
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