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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。

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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。

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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。

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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。

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4. 帧（Frame）

定义：一个帧 = 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”。

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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 和 系统稳定性。

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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。

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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。