AAC格式介绍

1、什么是AAC？
AAC是一种高级音频编码的缩写，英文全称是Advanced Audio Coding，简称AAC。AAC是由Fraunhofer IIS-A、杜比和AT&T共同开发的一种音频格式，它是MPEG-2规范的一部分。AAC所采用的运算法则与MP3的运算法则有所不同，AAC通过结合其他的功能来提高编码效率。AAC的音频算法在压缩能力上远远超过了以前的一些压缩算法(比如MP3等)。它还同时支持多达48个音轨、15个低频音轨、更多种采样率和比特率、多种语言的兼容能力、更高的解码效率。作为一种高压缩比的音频压缩算法，AAC通常压缩比为18：1，也有资料说为20：1，远胜Mp3，而音质由于采用多声道，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。据说测试，AAC可以在比MP3文件缩小30%的前提下提供更好的音质。

2、AAC的历史
早在1987年，Fraunhofer IIS就开始了“EUREKA project EU147，　Digital Audio Broadcasting　(DAB)”的研发，而这就是MP3的前身。通过和Dieter Seitzer教授的合作，他们开发出了著名的ISO－MPEG Audio Layer－3压缩算法。1993年这个算法被整合到MPEG－1标准中，从此MP3被投入使用。1996年底Fraunhofer IIS在美国获得MP3的专利，并在1998年对外声明将收取MP3的专利使用费。而从1999年初开始，MP3格式广泛流行起来。特别是出现了很多免费提供MP3的音乐网站，MP3随身听也像洪水般涌进市场，种种因素促使MP3成为了极其主流的音频格式。尽管之后有VQF、WMA等挑战者，但MP3牢固的根基使它至今仍稳稳地坐在老大的位置上。
但是音频格式就像电脑软硬件一样，终归要更新换代的，像磁带不是被CD淘汰了吗？而CD也将要被DVD－Audio所代替。随着时间的推移，MP3越来越不能满足我们的需要了，比如压缩率落后于Ogg、WMA、VQF等格式，音质也不够理想(尤其是低码率下)，仅有两个声道……于是Fraunhofer IIS与AT＆T、索尼、杜比、诺基亚等公司展开合作，共同开发出了被誉为“21世纪的数据压缩方式”的Advanced Audio Coding(简称AAC)音频格式，以取代MP3的位置。其实AAC的算法在1997年就完成了，当时被称为MPEG－2 AAC，因为还是把它作为MPEG－2(MP2)标准的延伸。但是随着MPEG－4(mp4)音频标准在2000年成型，MPEG－2 AAC也被作为它的编码技术核心，同时追加了一些新的编码特性，所以我们又叫MPEG－4 AAC(即m4a)。

3、AAC的先进特性
(1)AAC和MP3的关键性不同：
①滤波器组(Filter bank)：
②时域噪音修整(Temporal Noise Shaping，TNS)：这项神奇的技术可以通过在频率域上的预测，来修整时域上的量化噪音的分布。在一些特殊的语音和剧烈变化信号的量化上，TNS技术对音质的提高贡献巨大！
③预测(Prediction)：对音频信号进行预测可以减少重复冗余信号的处理，提高效率。
④量化(Quantization)：AAC的量化过程是使用两个巢状循环进行反复运算。通过对量化分析的良好控制，比特率能够被更高效地利用。
⑤比特流格式(Bit－stream format)：在AAC中，信息的传输都要经过熵编码，以保证冗余尽可能少。此外AAC拥有一个弹性的比特流结构，使得编码效率进一步提高。
⑥长时期预测(Long Term Prediction，LTP)：这是一个MPEG－4 AAC中才有的工具，它用来减少连续两个编码音框之间的信号冗余，对于处理低码率的语音非常有效。
⑦知觉噪音代替(Perceptual Noise Substitution，PNS)：这也是MPEG－4 AAC中才有的工具，当编码器发现类似噪音的信号时，并不对其进行量化，而是作个标记就忽略过去，当解码时再还原出来，这样就提高了效率。
(2)AAC的特点：
①提升的压缩率：可以以更小的文件大小获得更高的音质；
②支持多声道：可提供最多48个全音域声道；
③更高的解析度：最高支持96KHz的采样频率；
④提升的解码效率：解码播放所占的资源更少；
(3)杜比实验室的结论：
①128Kbps的AAC立体声音乐被专家认为不易察觉到与原来未压缩音源的区别；
②AAC格式在96Kbps码率的表现超过了128Kbps的MP3格式；
③同样是128Kbps，AAC格式的音质明显好于MP3；
④AAC是目前唯一一个，能够在所有的EBU试听测试项目的获得“优秀”的网络广播格式。
总的来讲，AAC可以说是极为全面的编码方式，一方面，多声道和高采样率的特点使得它非常适合未来的DVD－Audio；另一方面，低码率下的高音质则使它也适合移动通讯、网络电话、在线广播等领域，真是全能的编码方式。

4、AAC的现状
由于其格式的先进性和一些巨头的支持，目前支持AAC格式的产品逐渐多了起来，主流的移动音乐平台像手机、音频播放器都提供了支持。比如诺基亚手机；苹果的iphone手机、itouc、ipod音频播放器；索尼爱立信手机；索尼PSP，PS3游戏机；摩托罗拉手机；多普达手机；松下手机等；另外大部分山寨手机也开始支持AAC了；甚至国产的mp4视频播放器都提供AAC格式的支持。
此外，当下最火热的H.264(包含X.264)视频编码的最佳搭档就是MPEG4-AAC音频编码。您在互联网下载的一些高清电影(X.264)，有相当多的是用AAC音频编码的。即 X.264+AAC 封装于MKV容器或者mp4容器之中。一些高清视频(720P/1080P等)播放器以及蓝光设备，同样会大量使用AAC音频编码去配合H.264的高清视频编码方案。

5、什么是HE-AAC和LC-AAC？
两者都是符合MPEG4 AAC标准的不同的Profile(类)。LC意思是“Low Complexity”(低复杂性)而HE意思是“High Efficiency”(高效性)。HE-AAC也称之为AAC SBR/AAC+/aacplus等。
在此重点介绍HE-AAC，因为它注重于低码流的编码并很适合多声道文件(使文件尺寸更小)。从学术上讲，HE-AAC混合了AAC与SBR技术。SBR代表的是Spectral Band Replication(频段复制)。SBR的关键是在低码流下提供全带宽的编码而不会产生产生多余的信号。传统认为音频编码在低码流下意味着减少带宽和降低采样率或产生令人不快的噪音信号。SBR解决问题的方法是让核心编码去编码低频信号，而SBR解码器通过分析低频信号产生高频信号和一些保留在比特流中的指导信号(通常码流极低，~2 kbps)。这就是采用无SBR解码器的原因，这样你的带宽(frequency response/频率响应)会被严重浪费。这也是为什么被叫做Spectral Band Replication的原因，它只是增加音频的带宽，而非重建。

6、AAC的扩展名
AAC的扩展名也有好几种，比如：mp4、m4a、aac等等，因功能不同(ADTS、ADIF等文件头)以及容器不同，会有所差异。注： .aac扩展名不属于MPEG4-AAC规格，而是MPEG2-AAC，现在应该很少用了。官方定义的扩展名为 .mp4 ，mp4容器可以装载形如H.264视频以及AAC音频，也可只装载没有声音的视频(单独H.264等)，或者装载没有图像的音频(单独AAC)。不过，苹果把只包含音频的AAC扩展名定义为.m4a，当然，用.mp4作为AAC扩展名也是可以的，说明是没有视频部分的mp4音频文件。如果只有音频部分，那么mp4和m4a二者可以互相安全改名。