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Android音频系统之AudioTrack(二) 【转】

2024-10-29 03:33:02   211人阅读

 

1.1.1 AudioPolicyService的路由实现

我们在AudioPolicyService小节曾将其比作是一个“路由器”，不过还没有深入解析它是如何完成路由选择的。这部分的功能与使用者——AudioTrack有很大关联，所以我们特别将它的实现原理剖析放在这里，以使读者可以综合起来理解。

路由器功能由如下几个部分组成：

l  与发送方(AudioTrack)的接口

就好像路由器首先要接收到一个IP数据包，它才会去做路由处理，否则AudioPolicyService就成了“无源之水”了

l  与接收方(AudioFlinger)的接口

道理和上面是类似的，AudioPolicyService内部拥有当前系统中所有音频设备的信息，就好比一个路由器也需要预先知道它有多少个节点，才可能把音频数据发送到正确的终点一样

l  路由路径的选择策略

路径选择策略是AudioPolicyService的重点。和传统的路由器不同，它的路径选择算法并不是固定的，而是通过灵活的方式先产生一个策略制定者，然后再由它来生成具体的策略

 

大家应该还记得前面AudioTrack小节中，我们调用了AudioSystem::getOutput，即：

status_t AudioTrack::set(…)

 

{…

    audio_io_handle_t output =AudioSystem::getOutput(streamType, sampleRate, format, channelMask, flags);

…}

AudioSystem只是一个中介，其中的实现还是由AudioPolicyService完成的：

audio_io_handle_t AudioSystem::getOutput(…)

 

{

    constsp<IAudioPolicyService>& aps =AudioSystem::get_audio_policy_service();

    if (aps == 0) return 0;

    returnaps->getOutput(stream, samplingRate, format, channels, flags);

}

显然是直接调用了AudioPolicyService的服务接口：

audio_io_handle_t  AudioPolicyService::getOutput(...)

 

{   …

    Mutex::Autolock _l(mLock);

    return  mpAudioPolicy->get_output(mpAudioPolicy,stream, samplingRate, format, channels, flags);

}

变量mpAudioPolicy便是由策略制定者“生产”出来的Policy。在原生态的实现中它代表的是legacy_audio_policy::policy@Audio_policy_hal.cpp，因而上面实际上调用的是如下函数：

static  audio_io_handle_t  ap_get_output(struct audio_policy *pol,…)

 

{

    struct legacy_audio_policy*lap = to_lap(pol);

    returnlap->apm->getOutput((AudioSystem::stream_type)stream, sampling_rate,(int) format, channels,

                               (AudioSystem::output_flags)flags);

}

也就是说，前面的apm->getOutput的接口实现最终是落在getOutput @ AudioPolicyManagerBase(AudioPolicyManagerDefault继承自 AudioPolicyManagerBase，而后者又继承自AudioPolicyInterface)。

我们先来看下AudioPolicyManagerBase的getOutput实现。

/*hardware/libhardware_legacy/audio/AudioPolicyManagerBase.cpp*/

 

audio_io_handle_t  AudioPolicyManagerBase::getOutput(AudioSystem::stream_typestream,

                                   uint32_t samplingRate, uint32_t format,

                                   uint32_t channelMask, AudioSystem::output_flags flags)

{

    audio_io_handle_t  output = 0;

uint32_t  latency = 0;

/*Step 1. 获取stream类型对应的Strategy*/

    routing_strategy strategy= getStrategy((AudioSystem::stream_type)stream);

    audio_devices_t  device = getDeviceForStrategy(strategy, false/*fromCache*/);

    …

/*Step 2. 应用策略，判断哪些Output符合用户传入的Stream类型*/

SortedVector<audio_io_handle_t>outputs = getOutputsForDevice(device);

/*Step 3. 选择一个最适合的Output*/

    output =selectOutput(outputs, flags);

    return output;

}

我们将这个函数分为三个步骤。

Step1@AudioPolicyManagerBase::getOutput. 每种Stream类型都有对应的strategy，比如AudioSystem::TTS 和AudioSystem::MUSIC对应的是STRATEGY_MEDIA，AudioSystem::NOTIFICATION对应的是 STRATEGY_SONIFICATION_RESPECTFUL。具体的对应关系如下表所示：

表格 13?5 Stream类型与Strategy对照表

STREAM_TYPE

 

STRATEGY

 

VOICE_CALL

STRATEGY_PHONE

BLUETOOTH_SCO

RING

STRATEGY_SONIFICATION

ALARM

NOTIFICATION

STRATEGY_SONIFICATION_RESPECTFUL

DTMF

STRATEGY_DTMF

SYSTEM

STRATEGY_MEDIA

TTS

MUSIC

ENFORCED_AUDIBLE

STRATEGY_ENFORCED_AUDIBLE

 

不同的Stream类型有可能会被划归同一个Strategy，比如TTS、MUSIC及SYSTEM类型的音频，它们在路由策略上都遵循STRATEGY_MEDIA。当然我们也可以通过重载getStrategy来按自己的要求划分Strategy。

当找到某Stream类型对应的Strategy后，接下来getDeviceForStrategy进一步为这一Strategy查找最佳匹配的音频设备(以STRATEGY_MEDIA为例)：

audio_devices_tAudioPolicyManagerBase::getDeviceForStrategy(routing_strategy strategy, boolfromCache)

 

{

    uint32_t device = 0;

                …

                switch(strategy) {

                case  STRATEGY_MEDIA: {

        uint32_t device2 = 0;

        if (mHasA2dp&& (mForceUse[AudioSystem::FOR_MEDIA] !=

                        AudioSystem::FORCE_NO_BT_A2DP)&& (getA2dpOutput() != 0) && !mA2dpSuspended) {

            device2 =mAvailableOutputDevices & AudioSystem::DEVICE_OUT_BLUETOOTH_A2DP;

            if (device2 == 0){

                device2 =mAvailableOutputDevices &

                               AudioSystem::DEVICE_OUT_BLUETOOTH_A2DP_HEADPHONES;

            }

            if (device2 == 0){

                device2 =mAvailableOutputDevices &

                                   AudioSystem::DEVICE_OUT_BLUETOOTH_A2DP_SPEAKER;

            }

        }

        if (device2 == 0) {

            device2 =mAvailableOutputDevices & AudioSystem::DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE;

        }

        if (device2 == 0) {

            device2 =mAvailableOutputDevices & AudioSystem::DEVICE_OUT_WIRED_HEADSET;

        }

        if (device2 == 0) {

            device2 =mAvailableOutputDevices & AUDIO_DEVICE_OUT_USB_ACCESSORY;

        }

        if (device2 == 0) {

            device2 =mAvailableOutputDevices & AUDIO_DEVICE_OUT_USB_DEVICE;

        }

        …

        device |= device2;

        if (device) break;

        device =mDefaultOutputDevice;

        if (device == 0) {

           ALOGE("getDeviceForStrategy() no device found forSTRATEGY_MEDIA");

        }

        } break;

…

上面的代码看上去很长，但逻辑比较简单——按照一定的优先级来匹配系统中已经存在的音频设备。这个优先级的设定因Strategy不同而有所差异。在STRATEGY_MEDIA这种情况下，其优先级如下所示：

²  在有蓝牙A2dp的平台上,且设备可以正常打开，没有挂起，当前也没有强制不使用A2dp，那么通过匹配mAvailableOutputDevices来寻找合适的A2dp设备，比如A2dp_headphone、A2dp_Speaker

²  要注意的是，只有在上一步匹配失败(即找不到合适的设备，变量device2为0)的情况下，才会继续执行下一优先级的判断。这里处于第二等级的是wired headphone

²  继续寻找是否有wired headset

²  寻找是否有usb accessory

²  寻找是否有usb device

等等。。。

 

正常情况下getDeviceForStrategy都能获得符合要求的device。我们再回到前面的getOutput，看下接下来步骤的执行。

Step2@AudioPolicyManagerBase::getOutput

SortedVector<audio_io_handle_t> AudioPolicyManagerBase::getOutputsForDevice(audio_devices_tdevice)

 

{

   SortedVector<audio_io_handle_t> outputs;

    for (size_t i = 0; i <mOutputs.size(); i++) {

        if ((device &mOutputs.valueAt(i)->supportedDevices()) == device) {

            outputs.add(mOutputs.keyAt(i));

        }

    }

    return outputs;

}

这个函数用于获得所有支持device设备的Output，并添加到outputs中。Output是AudioFlinger::openOutput 得到的结果，AudioPolicyService会把它们存储到mOutputs键值对中。因为每个Output通常都支持若干种音频设备，不同的 Output支持的音频设备类型也是不限的，所以系统中很可能存在多个支持device的Output。

Step 3@AudioPolicyManagerBase::getOutput. 到目前为止，符合要求的Output可能不止一个，所以要选择一个最适合的。

audio_io_handle_t AudioPolicyManagerBase::selectOutput(constSortedVector<audio_io_handle_t>& outputs,

 

                                                      AudioSystem::output_flags  flags)

{

   /*Step 1. 处理一些特殊情况*/

    if (outputs.size() == 0) {

        return 0;

    }

    if (outputs.size() == 1) {

        return outputs[0];

}

先处理一些特殊情况，比如没有任何output存在的情况下只能返回空;同样的如果只有一个output的情况也没得选择，直接返回该output。

                /*Step 2. 开始判断择优*/

 

    int maxCommonFlags = 0;

    audio_io_handle_toutputFlags = 0;

    audio_io_handle_t  outputPrimary = 0;

 

    for (size_t i = 0; i <outputs.size(); i++) {

        AudioOutputDescriptor*outputDesc = mOutputs.valueFor(outputs[i]);

        if(!outputDesc->isDuplicated()) {

            int commonFlags =(int)AudioSystem::popCount(outputDesc->mProfile->mFlags & flags);

            if (commonFlags > maxCommonFlags) {

                outputFlags =outputs[i];

                maxCommonFlags= commonFlags;

                ALOGV("selectOutput() commonFlags foroutput %d, %04x", outputs[i], commonFlags);

            }

            if(outputDesc->mProfile->mFlags & AUDIO_OUTPUT_FLAG_PRIMARY) {

                outputPrimary= outputs[i];

            }

        }

    }

这个循环是整个函数的核心，我们来分析下它的决策准绳是什么。大家只要仔细看下循环中的判断语句，就可以发现它实际上是在寻找最大值maxCommonFlags，所以问题就转化为，什么东西的最大值？

int commonFlags =(int)AudioSystem::popCount(outputDesc->mProfile->mFlags & flags);

上面这句代码用通俗的话来讲，就是计算outputDesc->mProfile->mFlags与入参flags的相似度有多大。可选的Flags如下所示：

    AUDIO_OUTPUT_FLAG_NONE = 0x0,    

    AUDIO_OUTPUT_FLAG_DIRECT = 0x1,  //output直接把track导向一个output stream，没有混音器

    AUDIO_OUTPUT_FLAG_PRIMARY = 0x2,  //primary output,它是唯一的并且必需存在

    AUDIO_OUTPUT_FLAG_FAST = 0x4,     //支持fasttracks的output

    AUDIO_OUTPUT_FLAG_DEEP_BUFFER = 0x8 //使用deepaudio buffer的output

音频系统中名为output_flags的数据类型非常多，不过仔细回溯的话，可以发现这个flags是在AudioTrack的set函数中指定的。另外，如果在查找过程中发现primaryoutput，则用outputPrimary表示，这在后面会用到。

  /*Step 3. 根据优先级做出选择*/

 

   if (outputFlags != 0) {

        return outputFlags;

    }

    if (outputPrimary != 0) {

        return outputPrimary;

    }

    return outputs[0];

}

优先级的排列很简单，即：

²  Flags与要求相似度高的output

²  Primaryoutput

²  如果上面两种都找不到，则默认返回第一个output

 

这样子AudioPolicyService就完成了整个路由路径的选择，AudioTrack则是通过AudioSystem::getOutput间接调用到AudioPolicyService的这一功能。

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