音视频同步(播放)原理

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每一帧音频或视频都有一个持续时间:duration:

采样频率是指将模拟声音波形进行数字化时,每秒钟抽取声波幅度样本的次数。

。正常人听觉的频率范围大约在20Hz~20kHz之间,根据奈奎斯特采样理论,为了保证声音不失真,采样频率应该在40kHz左右。常用的音频采样频率有8kHz、

11.025kHz、22.05kHz、16kHz、37.8kHz、44.1kHz、48kHz等,如果采用更高的采样频率,还可以达到DVD的音质

对采样率为44.1kHz的AAC音频进行解码时,一帧的解码时间须控制在23.22毫秒内。

背景知识:

(一个AAC原始帧包含一段时间内1024个采样及相关数据)

分析:

1) AAC

音频帧的播放时间=一个AAC帧对应的采样样本的个数/采样频率(单位为s)

一帧 1024个 sample。采样率 Samplerate 44100Hz,每秒44100个sample, 所以根据公式 音频帧的播放时间=一个AAC帧对应的采样样本的个数/采样频率

当前AAC一帧的播放时间是= 1024*1000000/44100= 22.32ms(单位为ms)

2) MP3

mp3 每帧均为1152个字节, 则:

frame_duration = 1152 * 1000000 / sample_rate

例如:sample_rate = 44100HZ时,计算出的时长为26.122ms,这就是经常听到的mp3每帧播放时间固定为26ms的由来。

3)H264

视频的播放时间跟帧率有关 frame_duration = 1000/fps

例如:fps = 25.00 ,计算出来的时常为40ms,这就是同行所说的40ms一帧视频数据。

理论上的音视频(播放)同步是这样的:

由此得到了每一帧数据的持续时间,音视频交叉存储在容器中:一个时间轴:

时间轴:0 22.32 40 44.62 66.96 80 89.16 111.48 120 ................

音 频 :0 22.32 44.62 66.96 89.16 111.48 ................

视 频 :0 40 80 120 ................

即视频的持续时间相加 和音频的持续时间相加作比较,谁小写入哪个。

但实际情况(播放)是不成立的

1:首先解决一个问题

为什么不 音频播音频的 视频播视频的 即上面的 到 第22.32ms播一帧音频 ,到40ms播一帧视频。

因为这个22.32ms 或40ms是算不准的或者说和声卡播的时间是不一样的。这里就需要知道声卡播一帧/或者说播放一个buf音频需要多长时间。

2:声卡每次播一个采样点 而不是一帧。声音当一个采样点丢失了都可以听出来,视频则不然。

3:音视频同步方式:1----回调方式

假设声卡有两块缓存都是存放要播放的声音pcm的 一直在播放"B"buf 首先确定几点

(1)buf大小是固定的这样播放一个buf的时间就是固定的,假设30ms;

(2)当buf“B”播放完毕即buf用完,再播放buf“A",保证音频pcm一直都连续

(3)当一个buf播放完毕,那说明系统(声卡)过了30ms, 这时候有可能真正的时间过了40ms(这里不用关心),这里则通过回调得到一次时间30ms;

(4)再去用视频对应音频的30ms,这时候的时间就是准确的:

时间轴:0 30 60 90 120 ................

音 频 :0 22.32 44.62 66.96 89.16 111.48 ................

视 频 :0 40 80 120 ................

(5)这里有个问题就是 视频中 30ms 到40ms 这中间的10ms是怎么算出来的,这个是不用关心的,因为人的眼睛10ms是看不出来的,

即当音频的30ms一次回调时,就可以播放第二帧视频,如上图

第一次回调(30ms)---播(40ms)视频,

第一次回调(60ms)---播(80ms)视频,

第一次回调(90ms)---不播视频,

第一次回调(120ms)---播(120ms)视频。

4:音视频同步方式:1----阻塞方式

还是看上面的图

(1)buf"B"一直在播放,传入buf"A"的外部buf把数据给buf"A"后 不立即返回,等到buf"B"播放完成再返回,

这时从传入到经过阻塞出来就是一个buf的时间例如上面的30ms。

(2)然后buf"A"一直在播放,传入buf"B"的外部buf把数据给buf"B"后 不立即返回,等到buf"A"播放完成再返回,

这时从传入到经过阻塞出来就是一个buf的时间例如上面的30ms。

(3)循环上面(1)(2),即得到了如回调方式同样的那个30ms时间。下面和回调方式一样,见回调方式(4)(5)。

这样基本上可以完成准确的音视频同步,如上文有不对的或不完善的地方,请指教。

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本文来自:简书

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