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▲测试使用E-MU 0404专业声卡 以下的图片测试使用电脑E-MU 0404 PC专业声卡作为输入声卡（目前价格1500元左右），采用cool edit pro来录音。当然，这是一个比较便宜的方法，由于测试环境并不是十分专业可能会有少量的噪音引入，而图像也不是十分完美，但也可以反映出问题。 使用几十万元的音频分析系统，当然会更加理想。 ▲E-MU 0404专业声卡 ▲E-MU 1616专业声卡 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Android2.2[含2,2]之前，系统文件夹中能找到一个LibAudioALSA.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。 什么是SRC？SRC即Sample Rate Converter，中文意思为采样频率转换。它被声卡爱好者所关注，大部分发烧友视SRC为音质杀手。 Android增加了一个AudioFinger，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AudioMixer[混音器]、AudioResampler[重采样]等子模块，AudioResampler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。 ▲理想的频率扫描波形 ▲Meizu 魅族 M9 智能手机-48kHz频率扫描，录音端增益20dB 对比这一组结果就能看出SRC对音质的破坏性。 ▲Huawei 华为 U8800 智能手机-48kHz频率扫描 ▲Lenovo 联想 乐Pad 平板电脑-48kHz频率扫描 ▲Malata 万利达 Zpad T8 平板电脑-48kHz频率扫描 ▲SmartQ 智器 T10 平板电脑-48kHz频率扫描 这问题不只是魅族 M9存在。几乎存在于所有的Android设备当中。 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Android2.3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LibAudioALSA.so这个文件。 ▲Android2.3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 Android2.3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。 ▲HTC HD2 @Android 2.3 智能手机-48kHz频率扫描 测试可以发现，Android 2.3的新架构对音质起不到正面作用。 ▲ASUS 华硕 Eee Pad Transformer TF101 平板电脑-48kHz频率扫描 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Android2.3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高清影音播放器 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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