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进阶音讯编码

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Advanced Audio Coding
扩展名 .m4a, .m4b, .m4p, .m4v, .m4r, .3gp, .mp4, .aac
互联网媒体类型 audio/aac, audio/aacp, audio/3gpp, audio/3gpp2, audio/mp4, audio/MP4A-LATM, audio/mpeg4-generic
格式类型 有损数据压缩
延伸自 MPEG-2音讯
标准 ISO/IEC 13818-7, ISO/IEC 14496-3

进阶音讯编码英语:Advanced Audio CodingAAC),出现于1997年,基于MPEG-2音讯编码技术。由Fraunhofer IIS杜比实验室AT&TSonyNokia等公司共同开发。2000年,MPEG-4标准出现后,AAC重新整合了其特性,加入了SBR技术和PS技术,为了区别于传统的MPEG-2 AAC又称为MPEG-4 AAC。竞争对手包括开源无专利的Ogg VorbisIETF标准开放格式Opus

副档名[编辑]

AAC编码的主要副档名有三种:

  • .aac - 使用MPEG-2 Audio Transport Stream(ADTS,参见MPEG-2)容器,区别于使用MPEG-4容器的MP4/M4A格式,属于传统的AAC编码(FAAC默认的封装,但FAAC亦可输出MPEG-4封装的AAC)。
  • .mp4 - 使用了MPEG-4 Part 14(第14部分)的简化版即3GPP Media Release 6 Basic(3gp6,参见3GP)进行封装的AAC编码(Nero AAC编码器仅能输出MPEG-4封装的AAC)。
  • .m4a - 为了区别纯音频MP4文件和包含视频的MP4文件而由苹果(Apple)公司使用的副档名,Apple iTunes对纯音频MP4文件采用了".m4a"命名。M4A的本质和音频MP4相同,故音频MP4文件亦可直接更改副档名为M4A。

概览[编辑]

作为一种高压缩比的音频压缩算法,AAC压缩比通常为18:1,也有资料说为20:1;在音质方面,由于采用多声道,和使用低复杂性的描述方式,使其比几乎所有的传统编码方式在同规格的情况下更胜一筹。不过直到2006年,使用这一格式储存音乐的并不多,可以播放该格式的mp3播放器更是少之又少,目前所知仅有苹果iPodSony Walkman(NWZ-A、NWZ-S、NWZ-E、NWZ-X系列)、任天堂NDSiiPhone微软推出的Windows 7附带的Windows Media Player 12也支持AAC)。此外电脑上很多音乐播放软体都支持AAC(前提是安装过AAC解码器),如苹果iTunes。但在移动电话领域,AAC的支持度已很普遍,NokiaSony EricssonMotorola等品牌均在其中高端产品中支持AAC(一开始主要是LC-AAC,随著移动电话性能的发展,HE-AAC的支持也已广泛)。

特点[编辑]

AAC可以支持多达48个音轨,15个低频(LFE)音轨,5.1多声道支持,更高的采样率(最高可达96kHz,音频CD为44.1kHz)和更高的采样精度(支持8bit、16bit、24bit、32bit,音频CD为16bit)以及有多种语言的兼容能力,更高的解码效率。

改良与扩充[编辑]

规格一览[编辑]

因为AAC是一个庞大家族,他们共分为9种规格,以适应不同场合的需要,也正是由于AAC的规格(Profile)繁多,导致普通电脑用户感觉十分困扰:

  1. MPEG-2 AAC LC低复杂度规格(Low Complexity)
  2. MPEG-2 AAC Main主规格
  3. MPEG-2 AAC SSR可变取样率规格(Scaleable Sample Rate)
  4. MPEG-4 AAC LC低复杂度规格(Low Complexity),现在的手机比较常见的MP4档案中的音讯部份就包括了该规格音讯档案
  5. MPEG-4 AAC Main主规格
  6. MPEG-4 AAC SSR可变取样率规格(Scaleable Sample Rate)
  7. MPEG-4 AAC LTP长时期预测规格(Long Term Predicition)
  8. MPEG-4 AAC LD低延迟规格(Low Delay)
  9. MPEG-4 AAC HE高效率规格(High Efficiency)
上述的规格中,主规格(Main)包含了除增益控制之外的全部功能,其音质最好,而低复杂度规格(LC)则是比较简单,没有了增益控制,但提高了编码效率,至“SSR”对“LC”规格大体是相同,但是多了增益的控制功能,另外,MPEG-4 AAC/LTP/LD/HE,都是用在低位元率下编码,特别是“HE”是有Nero AAC编码器支援,是近来常用的一种编码器,不过通常来说,Main规格和LC规格的音质相差不大,因此目前使用最多的AAC规格多数是“LC”规格,因为要考虑手机目前的记忆体能力未达合理水准。

MPEG-4 AAC LC(Low Complexity)是最常用的规格,我们叫“低复杂度规格”,我们简称“LC-AAC”,这种规格在中等码率的编码效率以及音质方面,都能找到平衡点。所谓中等码率,就是指:96kbps-192kbps之间的码率。因此,如果要使用LC-AAC规格,请尽可能把码率控制在之前说的那个区间内。

编码器一览[编辑]

由于AAC格式家族比较庞大,要了解他,首先要清楚其各有不同的编码器,目前包括了商业的、免费的AAC格式音频编码器,其中几个主要的编码器如下:

  • FhG:Fraunhofer IIS研发的权威编码器。
  • Nero AAC:同时支持LC-AAC / HE-AAC规格,由Nero公司免费发布的Nero AAC编码器。
  • QuickTime / iTunes:Apple公司的两款软件都提供了AAC编码功能,其编码技术来自"Dolby Laboratories"(简写为Dolby Labs,杜比实验室)。
  • FAAC(Freeware Advanced Audio Coder):也是一种很好的命令行编码器,支持LC/Main/LTP规格,而这个软件是免费的。FAAC是属于自由软体
  • DivX AAC:2009年DivX开发出来的新AAC编码器,支持LC/HE/HEv2规格。目前正在测试中。

另外还有Psytel(已停止开发),Coding Technologies(已被杜比实验室收购),HHI/z Plane(Compaact),Dolby AAC等AAC编码器,而其他如Panasonic、Nokia、AT&T、NEC等公司也都有独家开发的编码器,在大家弄清楚这些AAC格式音频规格和编码器之后,我们就不难知道为甚么同一款手机会支持看起来都是AAC格式音频的诸多文件格式了,比如Nokia 6230i就是既支持AAC格式也支持M4A格式和MP4格式的机型,而这些音频文件格式其实都是属于AAC家族成员。

目前听到用的比较多的应该是LC和HE(适合低码率)。

HE:“high efficiency”(高效性)。HE-AAC v1(又称AACPlusV1,SBR)用容器的方法加了原AAC(LC)+SBR技术。SBR其实代表的是Spectral Band Replication(频段复制)。简单概括一下,音乐的主要频谱集中在低频段,高频段幅度很小,如果对整个频段编码,要么为了保护高频造成低频段编码过细以致文件巨大,要么为了保存了低频的主要成分而失去高频成分以致丧失音质。SBR把频谱切割开来,低频单独编码保存主要成分,高频单独放大编码保存音质,在相同音质下降低了档案大小。

HEv2(又称为HEPS)它用容器的方法包含了HE-AAC v1和PS技术。PS指“Parametric Stereo”(参数立体声)。这个其实好理解,原来的立体声文件,文件大小是一个声道的两倍。但是两个声道的声音存在某种相似性,根据香农信息熵编码定理,相关性应该被去掉才能减小文件大小。所以PS技术存储了一个声道的全部信息,然后,花很少的字节用参数描述另一个声道和它不同的地方。

许可和专利[编辑]

用户不需要许可或付款来流式传输或分发AAC格式的内容。[1]这个原因可以使AAC比照其前身的MP3一样,特别是根据适用于流媒体(如互联网广播)分发内容成为更有吸引力的格式。

然而,AAC 编解码器的所有制造商或开发商都需要专利许可。[2] 因此,FFmpeg和FAAC等自由开放原始码软件的实现可能仅以源代码形式分发,以避免专利侵权。

参考文献[编辑]

  1. ^ AAC Licensing FAQ Q5. Via Licensing. 
  2. ^ AAC License Fees. Via Licensing. 

外部链接[编辑]