一、前言
AAC全稱為Advanced Audio Coding，目前比較主流的AAC開源編碼器主要有Nero和Faac。接下來我們将使用Faac實作音頻PCM至AAC的音頻格式轉換，并使用Emscripten編譯成WebAssembly子產品。
二、實作步驟
使用Faac實作音頻編碼，主要有以下步驟：
2.1 主要函數
-
faacEncOpen
faacEncHandle FAACAPI faacEncOpen(unsigned long sampleRate,
unsigned int numChannels,
unsigned long *inputSamples,
unsigned long *maxOutputBytes
);
| 變量名 | 變量含義 |
|---|---|
| sampleRate | 輸入PCM的采樣率。 |
| numChannels | 輸入PCM的通道數。 |
| inputSamples | 編碼一幀AAC所需要的位元組數，打開編碼器後擷取，故聲明時不需指派。 |
| maxOutputBytes | 編碼後的資料輸出的最大長度。 |
-
faacEncEncode
int FAACAPI faacEncEncode(faacEncHandle hEncoder,
int32_t * inputBuffer,
unsigned int samplesInput,
unsigned char *outputBuffer,
unsigned int bufferSize
);
| 變量名 | 變量含義 |
|---|---|
| hEncoder | faacEncOpen傳回的編碼器句柄 |
| inputBuffer | PCM緩沖區 |
| samplesInput | faacEncOpen編碼後的資料長度inputSamples，即PCM緩沖區長度 |
| outputBuffer | 編碼後輸出資料 |
| bufferSize | 輸出資料的長度，對應faacEncOpen的maxOutputBytes |
2.2 編碼器參數
與Faac編碼器相關的配置在faaccfg.h中聲明。主要參數的含義如下：
// 生成的mpeg版本，如果需要錄制MP4則設定為MPEG4，如果希望得到未封裝的AAC裸流，則設定為MPEG2
// 0-MPEG4 1-MPEG2
unsigned int mpegVersion;
// AAC編碼類型
// 1-MAIN 2-LOW 3-SSR 4-LTP
unsigned int aacObjectType;
// 是否允許一個通道為低頻通道
// 0-NO 1-YES
unsigned int useLfe;
// 是否使用瞬時噪聲定形(temporal noise shaping，TNS)濾波器
// 0-NO 1-YES
unsigned int useTns;
// AAC碼率，可參考常見AAC碼率，機關bps
unsigned long bitRate;
// AAC頻寬
unsigned int bandWidth;
// AAC編碼品質
// lower<100 default=100 higher>100
unsigned long quantqual;
// 輸出的資料類型，RAW不帶adts頭部
// 0-RAW 1-ADTS
unsigned int outputFormat;
// 輸入PCM資料類型
// PCM Sample Input Format
// 0 FAAC_INPUT_NULL invalid, signifies a misconfigured config
// 1 FAAC_INPUT_16BIT native endian 16bit
// 2 FAAC_INPUT_24BIT native endian 24bit in 24 bits (not implemented)
// 3 FAAC_INPUT_32BIT native endian 24bit in 32 bits (DEFAULT)
// 4 FAAC_INPUT_FLOAT 32bit floating point
unsigned int inputFormat;
2.3 編碼器初始化
unsigned long inputSample = 0;
unsigned long maxOutputBytes = 0;
faacEncHandle encoder;
EM_PORT_API(void) turn_on_encoder() {
unsigned int numChannels = 1;
unsigned long sampleRate = 8000;
faacEncConfigurationPtr config;
encoder = faacEncOpen(sampleRate, numChannels, &inputSample, &maxOutputBytes);
// EM_ASM_({
// console.log('inputSample', $0);
// console.log('maxOutputBytes', $1)
// }, (unsigned int)inputSample, (unsigned int)maxOutputBytes);
config = faacEncGetCurrentConfiguration(encoder);
config->aacObjectType = LOW;
config->useTns = 1;
config->allowMidside = 1;
config->bitRate = 8000;
config->outputFormat = 1;
config->inputFormat = FAAC_INPUT_16BIT;
faacEncSetConfiguration(encoder, config);
}
在之前的Emscripten的介紹中，已經給出宏EM_PORT_API的定義。值得注意的是，因為inputSample、maxOutputBytes的資料類型是unsigned long，使用64位存儲，為了避免C與JS進行資料互動時，發生記憶體不對齊的情況，此處将資料類型轉為32位的unsigned int類型。
2.4 編碼
EM_PORT_API(unsigned char*) pcm_2_aac(unsigned char* inputBuffer) {
byteLength = 0;
unsigned char* outputBuffer = (unsigned char*)malloc(maxOutputBytes);
do {
byteLength = faacEncEncode(encoder, (int32_t*)inputBuffer, inputSample, outputBuffer, maxOutputBytes);
if (byteLength > 0) break;
} while (byteLength <= 0);
return outputBuffer;
}
在這個函數中，使用了malloc為編碼後的資料緩沖區outputBuffer動态配置設定記憶體空間，為了避免記憶體洩漏，在不需要outputBuffer時，需要手動将記憶體釋放。因而增加以下函數，可在JS中調用函數進行釋放。
EM_PORT_API(void) free_buf(void* buf) {
free(buf);
}
三、如何在JS中使用
使用Emscripten編譯生成WebAssembly子產品和膠水代碼，假設為faac.wasm與faac.js，加入到JS項目中。
下面是我自己寫的一個由PCM轉AAC的例子：
/**
* PCM轉AAC
* @param {ArrayBuffer} buffer PCM資料，有符号16位
*/
pcm_2_aac(buffer) {
var pcmBuf = new Uint8Array(buffer);
// 建立PCM資料在HEAP中的指針變量
var pcmPtr = Faac._malloc(pcmBuf.byteLength);
Faac.HEAPU8.set(Array.from(pcmBuf), pcmPtr);
/**
* Faac._pcm_2_aac(inputBuffer)
* @param {Number} inputBuffer PCM數組在HEAP中的首位址
*/
var aacPtr = Faac._pcm_2_aac(pcmPtr);
var byteLen = Faac._getByteLen();
var arrBuf = Uint8Array.from(Faac.HEAPU8.subarray(aacPtr, aacPtr + byteLen));
// 清除緩存
Faac._free(pcmPtr);
Faac._free_buf(aacPtr);
return arrBuf;
}
注意到我們是從HEAPU8中取出編碼後的AAC資料的，此處的HEAP事實上是指C環境的整個記憶體空間。在調用該函數進行編碼時，需要将大塊的資料送入C環境下，此時我們可以在JS中配置設定記憶體并裝入資料，然後将資料指針傳入，調用C函數進行處理。這種做法借助了C的導出函數_malloc/_free實作的。
另外，HEAPU8實際上對應的資料類型是Uint8Array。
以上是關于在Web項目中，如何使用Faac将PCM轉成AAC的分享。