Android音频架构解析

Android系统迅速崛起，超越iOS和Symbian成为第一大智能设备操作系统，它的占有率还有迅速扩张的趋势，将有大量的多媒体设备采用这个系统，那么Android是否适合作为影音设备的操作系统使用呢？我们今天就来了解一下Android的音频架构。

Android基于Linux，我们先来了解一下Linux的特点。Linux使用ALSA作为其音频架构，其全称Advanced Linux Sound Architecture，即高级Linux声音架构的意思，在2.6核心之后，ALSA成为了Linux系统默认的音频子架构。取代了之前的OSS[Open Sound System，开放式声音系统]。

Linux ALSA音频架构示意

ALSA并不太好理解，它首先是一个驱动库，包含了大量的声卡设备的开源驱动，并提供了核心层API与ALSA库通信，而ALSA库则是应用程序访问和操控音频硬件的中间层，这个中间层有标准接口，开发者可以无须考虑硬件差异性进行开发，它对提升开发效率是大有帮助的。ALSA可以向下兼容OSS，因为OSS已经被淘汰，其兼容的工作模式不再讨论。

Android系统下的ALSA库文件

这个体系被继承到了Android当中。在Android 2.2[含2,2]之前，系统文件夹中能找到一个Lib Audio ALSA.so的文件，这就是ALSA库文件，其他应用程序调用它，与声卡设备进行指令和数据通信。Android音频架构与Linux的并无本质区别。

在桌面版本的Linux当中，为了兼容各类声卡，Linux也设置了一个SRC[Sample Rate Converter，采样频率转换]的环节，当当前采样率低于48kHz时强制SRC到48kHz输出。这个SRC环节位于ALSA的插件模块中的混音器部分。Android针对这个进行了改进。

Android增加了一个Audio Finger，这个可以简单的理解为Android的ALSA音频子系统的标准化的插件模块，它包含了Audio Mixer[混音器]、Audio Resampler[重采样]等子模块，Audio Resampler即我们理解的SRC，Android换了一个新名称而已。针对SRC，Android做了改进，但改进并不是以去除SRC为目的，而是修改了默认的输出频率，Android的SRC目标采样率为44.1kHz，非该值的采样率都将SRC处理。例如播放48kHz采样率的信号，输出的最终是44.1kHz，这对音质将产生负面影响。这个可以通过测试证明。

ALSA是一个针对Linux桌面版本设计的音频架构，它实际上是不适合智能终端设备的，起码里面大量的开源驱动代码是可以去除的，对与Android来说，这些都是废代码。从Android 2.3起，启用了一个新的音频架构。它放弃了一直使用的ALSA架构，因此系统文件夹中，也不再有Lib Audio ALSA.so这个文件。

Android 2.3的系统文件夹下已经没有了ALSA库文件

Android 2.3后的音频架构示意

Android 2.3起，架构已经做了修改，在针对内部代码进行了优化，去除了冗余代码，理论上让系统能变得更加高效，可以将新架构理解为一个精简的或者为智能终端设备定制的ALSA架构。遗憾的是，它同样存在SRC严重劣化的问题，通过测试可以证明。

测试可以发现，Android 2.3的新架构对音质起不到正面作用。

Android 3.0专门为平板电脑设计，影音体验变得更加重要了，是不是新系统在音质方面会有新的的进步呢，测试结果依然是令人失望的。

Android系统将采样率同一为44.1kHz输出，这造成了诸多限制，它将无法实现96kHz、192kHz高清音频节目的良好回放，大量视频节目源自DVD或者蓝光碟，其采用率多为48kHz，Android设备在回放这些视频节目时，音质也将大打折扣。

理论上软件SRC可以通过更换算法来实现音质提升，但却不太现实，智能终端所采用的CPU多为ARM，ARM芯片的浮点运算力有限，而SRC需要大量的浮点运算的资源，即便有了高质量的SRC算法，其运算也是以牺牲设备性能和耗电量为代价的，实用性差。

从Android的音频架构及流程分析，可以认为，播放44.1kHz采样率的音乐节目时，不会引发SRC，音质因此可以获得保证，理论上确实如此。但它同样存在问题，不管是之前的ALSA架构还是Android 2.3之后改良的架构，其驱动库都位于核心层，也就意味着音频设备厂商、用户无法象PC平台那样安装驱动来改善音质。实际测试也表明，Android设备音质普遍偏差，Soomal有大量测试可以证明。

我们再把目光投向iOS，iOS非常封闭，我们甚至无法获知其架构的具体构成，但iOS设备不存在硬件设备多样性的问题，因此要实现更好音质也会更加简单。iOS可以实现针对性的开发和改良，以实现更好的音质。实际情况也是如此，目前为止，还没有一款Android设备的音质可以媲美任意一款iOS设备，这种差距，我们认为不是来自硬件，而是操作系统。

Android音频架构的局限性也使得其难以成为优质的影音平台，如果你希望设计一款基于Android的高清影音播放器，那么首先需要做的不是设计硬件，而是去修改现有架构的不足，或者干脆设计一个专用的架构来取代Android的通用架构。从源代码分析，Android和原生的Linux底层能支持各种采样率，开源也使得其具有改造基础，因此，在技术实力强劲的公司手里，Android也可以乌鸡变凤凰。

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