音频1-基础知识（硬件，音频相关概念）

接下来计划针对音频做一个较为详细的总结：

计划分成下面8章来详细展开，后面再根据实际情况做调整。

- 1.基础知识（硬件，音频相关概念）

• 2.ALSA/ASOC框架
• 3.codec 驱动dapm 相关（kcontrol、widget、route）,以及hal层设置通路
• 4.android 音频框架( 重点在AudioFlinger 和 AudioPolicyService服务 )
• 5.音频通路的选择（AudioTrack播放选择设备的过程，已经设备切换过程）
• 6.播放 录音音频流的传输过程
• 7.audio hal介绍
• 8.一些常见问题解决思路

以上内容基于tinyalsa展开，尽量剔除厂商的差异性。

---

音频基础知识

一.概念

采集声音实际就是将模型信号转化成数字信号，类似ADC的原理，有着几个步骤：模拟信号->抽样->量化->编码->数字信号
涉及到几个关键的参数：

采样率：抽样环节的频率， 一秒采样多少次，采样频率必须至少是信号中最大频率分量频率的两倍，否则就不能从信号采样中恢复原始信号。android 一般使用44.1k 48k等。

位数（采样精度）：量化环节用到的精度，采样的精度，即采集到一个数据有多少位可以保存，这个一般要根据codec 芯片支持哪个精度来配置。一般是16位或32位。

声道：采样多少个通道，android 底层支持单声道和双声道

一.硬件相关

硬件相关 主要介绍 IIS接口

IIS( I2S ) 全称Integrated Interchip Sound，是飞利浦在1986年定义（1996年修订）的数字音频传输标准，用于数字音频数据在系统内器件之间传输，例如codec 芯片，数字麦克风，数字输入输出接口等。

如上图to cpu的芯片。我们可以得出IIS 有这些接口：

引脚	作用
LRCK	帧时钟，传输一帧(左右声道)数据的采样率，通过高低电平选择是左声道数据还是右声道数据，也就是采样率
SCLK	LRCK*两个通道的位数和
SDO /SDI	数据输入和输出
MCLK	不是IIS必须的，有时外部芯片需要系统时钟才需要接，一般是 LRCK采样率的256 倍或者384倍

时钟计算的例子：

假设声音数据有左右声道，每个声道占用32位数据位，左右两个声道一共占了64个数据位。如果
LRCK 44.1K   那SCLK  就是44.1K* 64 =2822.4k =2.822m
LRCK 48K   那SCLK  就是48K* 64 =3072k =3.072m

IIS通信总线有主从之分：
在总线上只能存在一个主设备，可有多个从设备。主设备提供时钟，不一定是数据的发送方，也可以是接受方或者其他协调两者的控制设备。

二.其他概念

• 传输延迟（latency）：

传输延迟表示一个周期的音频数据的传输时间。可能有些读者一脸懵逼，一个周期的音频数据，这又是啥？我们再引入周期（period）的概念：Linux ALSA 把数据缓冲区划分为若干个块，dma 每传输完一个块上的数据即发出一个硬件中断，cpu 收到中断信号后，再配置 dma 去传输下一个块上的数据；一个块即是一个周期，周期大小（periodSize)即是一个数据块的帧数。再回到传输延迟（latency），传输延迟等于周期大小除以采样率，即 latency = periodSize / sampleRate。

• 16LE

上文描述的位数，一般会使用16LE ，这里的LE指的是Little Endian 小端存储 就是0x2345 在实际中是先存储 45 再存储23

• 蓝牙相关

A2DP：是一种单向的高品质音频数据传输链路，通常用于播放立体声音乐；
SCO： 则是一种双向的音频数据的传输链路，用于语音通话，音频的采样率较低，一般是8K、16K单声道的音频数据，所以如果用于播放音乐，体验会很差。
两者的主要区别是：A2DP只能播放，默认是打开的，而SCO既能录音也能播放，默认是关闭的。

• android 声卡节点
  
  控制节点为必须节点，其他不一定有

pcmC0D0c  card 0 device 0 capture
pcmC0D0p  card 0 device 0 playback
表示一个声卡可以有多个设置，一个设备有多个节点

C 表示声卡
D 表示设备
P/C 表示play和capture

后续有其他音频相关的概念会在这里增加。