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AOSP 15 音频基础概念通俗讲解

在 Android 的音频系统(AOSP 15 中)里,开发者经常会遇到一些"硬核"术语,比如 channel、sample rate、format、frame、period_size 等。刚接触时,这些名词很容易混淆。下面我们通过生活中的例子,把这些概念讲清楚。


1. 声道(Channel)

  • 单通道(Mono):一个声道。例如,你用一个麦克风录下来的声音,只会有一条音轨。

  • 立体声(Stereo):两个声道(左声道 + 右声道)。耳机里听音乐时,常常会感觉某些乐器在左边,某些声音在右边,这是立体声的效果。

👉 类比:

单声道就像你在一个房间里用单只麦克风录下所有声音;

立体声就像你在房间左右各放一个麦克风,能感受到空间感。

在 AOSP 中,常见的声道数有:

  • CHANNEL_OUT_MONO(1 声道)

  • CHANNEL_OUT_STEREO(2 声道)

  • 甚至还有 5.1、7.1 多声道输出,用于影院或车机系统。


2. 采样率(Sample Rate)

定义:每秒钟对声音采样的次数。

常见的采样率:

  • 44.1 kHz(CD 音质)

  • 48 kHz(常见于视频和 Android 系统默认)

  • 更高的有 96 kHz、192 kHz(发烧级音频)。

👉 类比:

采样率就像拍照的"帧率"。

  • 如果你用每秒 10 张的帧率拍视频,动作会卡顿;

  • 如果你用每秒 60 张的帧率,画面就很流畅。

    音频也是一样,采样率越高,声音细节越多,但数据量也越大。


3. 格式(Format)

定义:每个采样点占用的位数。

常见格式:

  • 16 bit(常见)

  • 24 bit(高保真)

  • 32 bit float(专业音频处理)

👉 类比:

采样率决定你"拍多少张照片",而格式决定你"照片的清晰度"。

  • 16 bit = 普通相机拍摄

  • 24 bit / 32 bit = 专业单反拍摄,能保留更多细节。

在 AOSP 中,用 AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT 等宏来表示。


4. 帧(Frame)

定义 :一个 = 一次采样的所有声道样本。

举例:

  • 单声道(Mono):一帧就是 1 个采样点。

  • 立体声(Stereo):一帧包含 左声道样本 + 右声道样本

👉 类比:

帧就像一张"立体照片":

  • 单声道 = 黑白照片

  • 立体声 = 彩色照片(需要两个通道一起看才完整)

在 Android 的 HAL 层,音频数据处理时基本单位就是"帧"。


5. period_size 和 period_count

这两个概念和 DMA(Direct Memory Access,直接内存访问)有关,是音频驱动和硬件打交道时的重要参数。

  • period_size:一次 DMA 传输的数据量(单位通常是帧数)。

  • period_count:DMA 一次环形缓冲区里有多少个 period。

👉 类比:

想象你在工厂流水线上装瓶水:

  • period_size 就像一次流水线传送的瓶子数量。

  • period_count 就像传送带分成几段,每段传输完后都会"打个点",提醒工人检查。

在 AOSP 中:

  • period_size 决定 一次中断传输多少数据

  • period_count 决定 缓冲区里能存多少次 period

    通常二者配合起来决定 音频延迟系统稳定性


6. 举个完整的例子

假设我们在 Android 车机(AOSP 15)上播放音乐:

  • 声道:2(立体声,左/右扬声器)

  • 采样率:48000 Hz(每秒 48000 次采样)

  • 格式:16 bit(每个采样点 2 字节)

  • 一帧:立体声 → 左声道 2 字节 + 右声道 2 字节 = 4 字节

  • period_size:1024 帧(一次 DMA 传输 1024 帧 = 4096 字节)

  • period_count:4(DMA 缓冲区被分成 4 个 period,总缓冲区大小 = 4096 × 4 = 16 KB)

这样,音频驱动会每传输 1024 帧触发一次中断,系统就能有节奏地往缓冲区填数据,保证音乐连续不断。


7. 总结

  • Channel:声道数量(Mono / Stereo / 多声道)

  • Sample Rate:每秒采样次数(决定声音"流畅度")

  • Format:每个采样点的位数(决定声音"清晰度")

  • Frame:一次采样的所有声道样本(基本处理单位)

  • Period Size:一次 DMA 传输的帧数

  • Period Count:缓冲区包含多少个 period

这些参数最终决定了:

  • 音质(采样率 + 格式)

  • 空间感(声道数)

  • 延迟 & 流畅度(period_size + period_count)

在 AOSP 15 的 Audio 系统中,这些概念贯穿 HAL(Audio HAL)、Framework(AudioFlinger)、以及 App 的播放录制接口,是理解 Android 音频系统的第一步。

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