音视频入门基础：AAC专题（9）——FFmpeg源码中计算AAC裸流每个packet的duration和duration_time的实现

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音视频入门基础：AAC专题（8）——FFmpeg源码中计算AAC裸流AVStream的time_base的实现

音视频入门基础：AAC专题（9）——FFmpeg源码中计算AAC裸流每个packet的duration和duration_time的实现

音视频入门基础：AAC专题（10）——FFmpeg源码中计算AAC裸流每个packet的pts、dts、pts_time、dts_time的实现

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一、引言

通过FFprobe命令：

ffprobe -of json -show_packets XXX.aac

可以显示AAC裸流每个packet（也称为数据包或多媒体包）的信息，这些信息包含该packet的duration和duration_time：

这个“duration”实际是AVPacket结构体中的成员变量duration，为该音频packet占用的以AVStream的time_base为单位的时间值。而“duration_time”为该音频packet占用的以秒为单位的时间值。这两个值通过fftools/ffprobe.c中的show_packet函数打印出来：

static void show_packet(WriterContext *w, InputFile *ifile, AVPacket *pkt, int packet_idx)
{
//...
    print_duration_ts("duration",        pkt->duration);
    print_duration_time("duration_time", pkt->duration, &st->time_base);
//...
}

本文讲述“duration”和“duration_time”的值是怎样被计算出来的。如果想直接看结论，可以跳到本文的最后，直接看“总结”。

二、FFmpeg源码中计算AAC裸流每个packet的duration和duration_time的实现

（一）得到每个packet的duration

FFmpeg对AAC裸流进行解封装（解复用）时，会调用avformat_find_stream_info函数，而该函数底层会调用compute_pkt_fields函数：

static void compute_pkt_fields(AVFormatContext *s, AVStream *st,
                               AVCodecParserContext *pc, AVPacket *pkt,
                               int64_t next_dts, int64_t next_pts)
{
//...
    if (pkt->duration <= 0) {
        compute_frame_duration(s, &num, &den, st, pc, pkt);
        if (den && num) {
            duration = (AVRational) {num, den};
            pkt->duration = av_rescale_rnd(1,
                                           num * (int64_t) st->time_base.den,
                                           den * (int64_t) st->time_base.num,
                                           AV_ROUND_DOWN);
        }
    }
//...
}

compute_pkt_fields函数内部，由于AVPacket结构体被初始化后，其成员变量duration会是0，（新版本的FFmpeg源码一般使用get_packet_defaults函数进行初始化，具体可以参考：《FFmpeg源码：av_init_packet、get_packet_defaults、av_packet_alloc函数分析》），所以会执行下面if语句为真时括号里的内容：

if (pkt->duration <= 0) {
//...
}

通过compute_frame_duration函数，让变量num被赋值为该帧音频数据中采样的次数（对于规格为AAC LC和AAC LTP的AAC就是固定的1024），让变量den被赋值为该音频的采样频率（单位为Hz）。关于compute_frame_duration函数的用法可以参考：《FFmpeg源码：compute_frame_duration函数分析》：

compute_frame_duration(s, &num, &den, st, pc, pkt);

最后通过av_rescale_rnd函数得到AVPacket结构体的成员变量duration。关于av_rescale_rnd函数的用法可以参考：《FFmpeg源码：av_rescale_rnd、av_rescale_q_rnd、av_rescale_q、av_add_stable函数分析》。下面语句相当于执行了：pkt->duration = 1 × num × st->time_base.den ÷ (den × st->time_base.num)：

pkt->duration = av_rescale_rnd(1,
        num * (int64_t) st->time_base.den,
        den * (int64_t) st->time_base.num,
        AV_ROUND_DOWN);

 而从上面我们可以知道，变量num为该帧音频数据中采样的次数（对于规格为AAC LC和AAC LTP的AAC就是固定的1024），变量den为该音频的采样频率（单位为Hz）。根据《音视频入门基础：AAC专题（8）——FFmpeg源码中计算AAC裸流AVStream的time_base的实现》我们又可以知道，AAC裸流AVStream的time_base（st->time_base）固定为28224000分之一。

所以对于规格为AAC LC和AAC LTP的AAC，

语句pkt->duration = 1 × num × st->time_base.den ÷ (den × st->time_base.num)等价于

pkt->duration = 1024 × 28224000  ÷ 该音频的采样频率（这里的计算公式跟WAV音频文件是不一样的）

从而让AVPacket结构体中的成员变量duration可以被赋值为该音频packet占用的以AVStream的time_base为单位的时间值。

（二）得到每个packet的duration_time

音频的duration_time的计算公式都是一样的：duration_time = duration × time_base。具体可以参考：《音视频入门基础：WAV专题（9）——FFmpeg源码中计算WAV音频文件每个packet的duration和duration_time的实现》。

三、总结

1.对于标准的MPEG-2/4 AAC，其samples（一帧音频数据中采样的次数）为1024或者960次；规格为AAC LC和AAC LTP的AAC，一帧音频数据中采样的次数固定为1024次。具体可以参考：《音视频入门基础：AAC专题（3）——AAC的ADTS格式简介》。

2.音频AVPacket的“duration”为该音频packet占用的以AVStream的time_base为单位的时间值。对于AAC裸流，duration等于：samples × 28224000  ÷ 该音频的采样频率。对于规格为AAC LC和AAC LTP的AAC，samples固定为1024，duration等于：1024 × 28224000  ÷ 该音频的采样频率。比如，某个规格为AAC LC或AAC LTP的AAC裸流，其采样频率为44100Hz，则其一帧音频packet的duration等于：1024 × 28224000  ÷ 44100 = 655360。这个计算方法跟WAV音频文件是不一样的，各位同学可以把本文跟《音视频入门基础：WAV专题（9）——FFmpeg源码中计算WAV音频文件每个packet的duration和duration_time的实现》进行对比，以加深对音频帧duration值的理解。

3.“duration_time”为该音频packet占用的以秒为单位的时间值，其值等于：duration × time_base（这是对任何格式的音频都通用的一种计算方式）。比如，某个音频packet的duration为655360，time_base为28224000分之一，则其duration_time等于655360乘以28224000分之一，等于0.02322。关于AAC音频time_base的计算方式可以参考：《音视频入门基础：AAC专题（8）——FFmpeg源码中计算AAC裸流AVStream的time_base的实现》。

4.对于AAC格式的音频，“duration_time”还有另外一种计算方式：duration_time = samples ÷ 该音频的采样频率。比如，samples（一帧音频数据中采样的次数）为1024，采样频率为44100Hz，则duration_time = 1024 ÷ 44100 = 0.02322。