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Android Audio System

2013年03月09日 ⁄ 综合 ⁄ 共 19741字 ⁄ 字号 小 中 大 ⁄ 评论关闭
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Android Audio System 之一：AudioTrack如何与AudioFlinger交换音频数据 

引子

Android Framework的音频子系统中，每一个音频流对应着一个AudioTrack类的一个实例，每个AudioTrack会在创建时注册到AudioFlinger中，由AudioFlinger把所有的AudioTrack进行混合（Mixer），然后输送到AudioHardware中进行播放，目前Android的Froyo版本设定了同时最多可以创建32个音频流，也就是说，Mixer最多会同时处理32个AudioTrack的数据流。

如何使用AudioTrack

AudioTrack的主要代码位于 frameworks/base/media/libmedia/audiotrack.cpp中。现在先通过一个例子来了解一下如何使用AudioTrack，ToneGenerator是android中产生电话拨号音和其他音调波形的一个实现，我们就以它为例子：

ToneGenerator的初始化函数：

 

  1. bool ToneGenerator::initAudioTrack() {  
  2.    // Open audio track in mono, PCM 16bit, default sampling rate, default buffer size  
  3.     mpAudioTrack = new AudioTrack();  
  4.     mpAudioTrack->set(mStreamType,  
  5.                       0,  
  6.                       AudioSystem::PCM_16_BIT,  
  7.                       AudioSystem::CHANNEL_OUT_MONO,  
  8.                       0,  
  9.                       0,  
  10.                       audioCallback,  
  11.                       this,  
  12.                       0,  
  13.                       0,  
  14.                       mThreadCanCallJava);  
  15.     if (mpAudioTrack->initCheck() != NO_ERROR) {  
  16.         LOGE("AudioTrack->initCheck failed");  
  17.         goto initAudioTrack_exit;  
  18.     }  
  19.     mpAudioTrack->setVolume(mVolume, mVolume);  
  20.     mState = TONE_INIT;  
  21.     ......  
  22.  }  

 

可见，创建步骤很简单，先new一个AudioTrack的实例，然后调用set成员函数完成参数的设置并注册到AudioFlinger中，然后可以调用其他诸如设置音量等函数进一步设置音频参数。其中，一个重要的参数是audioCallback，audioCallback是一个回调函数，负责响应AudioTrack的通知，例如填充数据、循环播放、播放位置触发等等。回调函数的写法通常像这样：

 

  1. void ToneGenerator::audioCallback(int event, void* user, void *info) {  
  2.     if (event != AudioTrack::EVENT_MORE_DATA) return;  
  3.     AudioTrack::Buffer *buffer = static_cast<AudioTrack::Buffer *>(info);  
  4.     ToneGenerator *lpToneGen = static_cast<ToneGenerator *>(user);  
  5.     short *lpOut = buffer->i16;  
  6.     unsigned int lNumSmp = buffer->size/sizeof(short);  
  7.     const ToneDescriptor *lpToneDesc = lpToneGen->mpToneDesc;  
  8.     if (buffer->size == 0) return;  
  9.   
  10.     // Clear output buffer: WaveGenerator accumulates into lpOut buffer  
  11.     memset(lpOut, 0, buffer->size);  
  12.     ......  
  13.     // 以下是产生音调数据的代码，略....  
  14. }  

 

该函数首先判断事件的类型是否是EVENT_MORE_DATA，如果是，则后续的代码会填充相应的音频数据后返回，当然你可以处理其他事件，以下是可用的事件类型：

 

  1. enum event_type {  
  2.         EVENT_MORE_DATA = 0,        // Request to write more data to PCM buffer.  
  3.         EVENT_UNDERRUN = 1,         // PCM buffer underrun occured.  
  4.         EVENT_LOOP_END = 2,         // Sample loop end was reached; playback restarted from loop start if loop count was not 0.  
  5.         EVENT_MARKER = 3,           // Playback head is at the specified marker position (See setMarkerPosition()).  
  6.         EVENT_NEW_POS = 4,          // Playback head is at a new position (See setPositionUpdatePeriod()).  
  7.         EVENT_BUFFER_END = 5        // Playback head is at the end of the buffer.  
  8.     };  

 

开始播放：

 

  1. mpAudioTrack->start();  

 

停止播放：

 

  1. mpAudioTrack->stop();  

 

只要简单地调用成员函数start()和stop()即可。

AudioTrack和AudioFlinger的通信机制

通常，AudioTrack和AudioFlinger并不在同一个进程中，它们通过android中的binder机制建立联系。

AudioFlinger是android中的一个service，在android启动时就已经被加载。下面这张图展示了他们两个的关系：

                                                                              图一 AudioTrack和AudioFlinger的关系

我们可以这样理解这张图的含义：

  • audio_track_cblk_t实现了一个环形FIFO；
  • AudioTrack是FIFO的数据生产者；
  • AudioFlinger是FIFO的数据消费者。

建立联系的过程

下面的序列图展示了AudioTrack和AudioFlinger建立联系的过程：

                                                              图二 AudioTrack和AudioFlinger建立联系

解释一下过程：

  • Framework或者Java层通过JNI，new AudioTrack();
  • 根据StreamType等参数，通过一系列的调用getOutput();
  • 如有必要，AudioFlinger根据StreamType打开不同硬件设备;
  • AudioFlinger为该输出设备创建混音线程： MixerThread()，并把该线程的id作为getOutput()的返回值返回给AudioTrack;
  • AudioTrack通过binder机制调用AudioFlinger的createTrack();
  • AudioFlinger注册该AudioTrack到MixerThread中；
  • AudioFlinger创建一个用于控制的TrackHandle，并以IAudioTrack这一接口作为createTrack()的返回值；
  • AudioTrack通过IAudioTrack接口，得到在AudioFlinger中创建的FIFO(audio_track_cblk_t);
  • AudioTrack创建自己的监控线程：AudioTrackThread；

自此，AudioTrack建立了和AudioFlinger的全部联系工作，接下来，AudioTrack可以：

  • 通过IAudioTrack接口控制该音轨的状态，例如start,stop,pause等等；
  • 通过对FIFO的写入，实现连续的音频播放；
  • 监控线程监控事件的发生，并通过audioCallback回调函数与用户程序进行交互；

FIFO的管理

 audio_track_cblk_t

audio_track_cblk_t这个结构是FIFO实现的关键，该结构是在createTrack的时候，由AudioFlinger申请相应的内存，然后通过IMemory接口返回AudioTrack的，这样AudioTrack和AudioFlinger管理着同一个audio_track_cblk_t，通过它实现了环形FIFO，AudioTrack向FIFO中写入音频数据，AudioFlinger从FIFO中读取音频数据，经Mixer后送给AudioHardware进行播放。

audio_track_cblk_t的主要数据成员：

    user             -- AudioTrack当前的写位置的偏移
    userBase     -- AudioTrack写偏移的基准位置，结合user的值方可确定真实的FIFO地址指针
    server          -- AudioFlinger当前的读位置的偏移
    serverBase  -- AudioFlinger读偏移的基准位置，结合server的值方可确定真实的FIFO地址指针

    frameCount -- FIFO的大小，以音频数据的帧为单位，16bit的音频每帧的大小是2字节

    buffers         -- 指向FIFO的起始地址

    out               -- 音频流的方向，对于AudioTrack，out=1，对于AudioRecord，out=0

audio_track_cblk_t的主要成员函数：

framesAvailable_l()和framesAvailable()用于获取FIFO中可写的空闲空间的大小，只是加锁和不加锁的区别。

 

  1. uint32_t audio_track_cblk_t::framesAvailable_l()  
  2. {  
  3.     uint32_t u = this->user;  
  4.     uint32_t s = this->server;  
  5.     if (out) {  
  6.         uint32_t limit = (s < loopStart) ? s : loopStart;  
  7.         return limit + frameCount - u;  
  8.     } else {  
  9.         return frameCount + u - s;  
  10.     }  
  11. }  

    

 

framesReady()用于获取FIFO中可读取的空间大小。

 

  1. uint32_t audio_track_cblk_t::framesReady()  
  2. {  
  3.     uint32_t u = this->user;  
  4.     uint32_t s = this->server;  
  5.     if (out) {  
  6.         if (u < loopEnd) {  
  7.             return u - s;  
  8.         } else {  
  9.             Mutex::Autolock _l(lock);  
  10.             if (loopCount >= 0) {  
  11.                 return (loopEnd - loopStart)*loopCount + u - s;  
  12.             } else {  
  13.                 return UINT_MAX;  
  14.             }  
  15.         }  
  16.     } else {  
  17.         return s - u;  
  18.     }  
  19. }  

 

我们看看下面的示意图：

               _____________________________________________

               ^                          ^                             ^                           ^

        buffer_start              server(s)                 user(u)                  buffer_end

 很明显，frameReady = u - s，frameAvalible = frameCount - frameReady = frameCount - u + s

 可能有人会问，应为这是一个环形的buffer，一旦user越过了buffer_end以后，应该会发生下面的情况：

                _____________________________________________

               ^                ^             ^                                                     ^

        buffer_start     user(u)     server(s)                                   buffer_end

这时候u在s的前面，用上面的公式计算就会错误，但是android使用了一些技巧，保证了上述公式一直成立。我们先看完下面三个函数的代码再分析：

 

  1. uint32_t audio_track_cblk_t::stepUser(uint32_t frameCount)  
  2. {  
  3.     uint32_t u = this->user;  
  4.     u += frameCount;  
  5.     ......  
  6.     if (u >= userBase + this->frameCount) {  
  7.         userBase += this->frameCount;  
  8.     }  
  9.     this->user = u;  
  10.     ......  
  11.     return u;  
  12. }  

 

 

  1. bool audio_track_cblk_t::stepServer(uint32_t frameCount)  
  2. {  
  3.     // the code below simulates lock-with-timeout  
  4.     // we MUST do this to protect the AudioFlinger server  
  5.     // as this lock is shared with the client.  
  6.     status_t err;  
  7.     err = lock.tryLock();  
  8.     if (err == -EBUSY) { // just wait a bit  
  9.         usleep(1000);  
  10.         err = lock.tryLock();  
  11.     }  
  12.     if (err != NO_ERROR) {  
  13.         // probably, the client just died.  
  14.         return false;  
  15.     }  
  16.     uint32_t s = this->server;  
  17.     s += frameCount;  
  18.     // 省略部分代码  
  19.      // ......  
  20.     if (s >= serverBase + this->frameCount) {  
  21.         serverBase += this->frameCount;  
  22.     }  
  23.     this->server = s;  
  24.     cv.signal();  
  25.     lock.unlock();  
  26.     return true;  
  27. }  

 

 

  1. void* audio_track_cblk_t::buffer(uint32_t offset) const  
  2. {  
  3.     return (int8_t *)this->buffers + (offset - userBase) * this->frameSize;  
  4. }  

 

stepUser()和stepServer的作用是调整当前偏移的位置，可以看到，他们仅仅是把成员变量user或server的值加上需要移动的数量，user和server的值并不考虑FIFO的边界问题，随着数据的不停写入和读出，user和server的值不断增加，只要处理得当，user总是出现在server的后面，因此frameAvalible()和frameReady()中的算法才会一直成立。根据这种算法，user和server的值都可能大于FIFO的大小：framCount，那么，如何确定真正的写指针的位置呢？这里需要用到userBase这一成员变量，在stepUser()中，每当user的值越过(userBase+frameCount)，userBase就会增加frameCount，这样，映射到FIFO中的偏移总是可以通过(user-userBase)获得。因此，获得当前FIFO的写地址指针可以通过成员函数buffer()返回：

p = mClbk->buffer(mclbk->user);

在AudioTrack中，封装了两个函数：obtainBuffer()和releaseBuffer()操作FIFO，obtainBuffer()获得当前可写的数量和写指针的位置，releaseBuffer()则在写入数据后被调用，它其实就是简单地调用stepUser()来调整偏移的位置。

IMemory接口

在createTrack的过程中，AudioFlinger会根据传入的frameCount参数，申请一块内存，AudioTrack可以通过IAudioTrack接口的getCblk()函数获得指向该内存块的IMemory接口，然后AudioTrack通过该IMemory接口的pointer()函数获得指向该内存块的指针，这块内存的开始部分就是audio_track_cblk_t结构，紧接着是大小为frameSize的FIFO内存。

IMemory->pointer() ---->|_______________________________________________________

                                     |__audio_track_cblk_t__|_______buffer of FIFO(size==frameCount)____|

看看AudioTrack的createTrack()的代码就明白了：

 

  1. sp<IAudioTrack> track = audioFlinger->createTrack(getpid(),  
  2.                                                       streamType,  
  3.                                                       sampleRate,  
  4.                                                       format,  
  5.                                                       channelCount,  
  6.                                                       frameCount,  
  7.                                                       ((uint16_t)flags) << 16,  
  8.                                                       sharedBuffer,  
  9.                                                       output,  
  10.                                                       &status);  
  11.     // 得到IMemory接口  
  12.     sp<IMemory> cblk = track->getCblk();                         
  13.     mAudioTrack.clear();  
  14.     mAudioTrack = track;  
  15.     mCblkMemory.clear();  
  16.     mCblkMemory = cblk;  
  17.     // 得到audio_track_cblk_t结构  
  18.     mCblk = static_cast<audio_track_cblk_t*>(cblk->pointer());   
  19.     // 该FIFO用于输出      
  20.     mCblk->out = 1;                                              
  21.     // Update buffer size in case it has been limited by AudioFlinger during track creation  
  22.     mFrameCount = mCblk->frameCount;  
  23.     if (sharedBuffer == 0) {  
  24.        // 给FIFO的起始地址赋值  
  25.         mCblk->buffers = (char*)mCblk + sizeof(audio_track_cblk_t);  
  26.     } else {  
  27.         ..........          
  28.     }  

 

 

 


Android Audio System 之二：AudioFlinger 

引言

    AudioFlinger是Android音频系统的两大服务之一，另一个服务是AudioPolicyService，这两大服务都在系统启动时有MediaSever加载，加载的代码位于：frameworks/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp。AudioPolicyService的相关内容请参考另一编文章：《Android Audio System 之三： AudioPolicyService 和 AudioPolicyManager 》

http://blog.csdn.net/DroidPhone/archive/2010/10/18/5949280.aspx

    本文主要介绍AudioFlinger，AudioFlinger向下访问AudioHardware，实现输出音频数据，控制音频参数。同时，AudioFlinger向上通过IAudioFinger接口提供服务。所以，AudioFlinger在Android的音频系统框架中起着承上启下的作用，地位相当重要。AudioFlinger的相关代码主要在：frameworks/base/libs/audioflinger，也有部分相关的代码在frameworks/base/media/libmedia里。

AudioFlinger的类结构

下面的图示描述了AudioFlinger类的内部结构和关系：

                                                             图一   AudioFlinger的类结构

不知道各位是否和我一样，第一次看到AudioFlinger类的定义的时候都很郁闷--这个类实在是庞大和臃肿，可是当你理清他的关系以后，你会觉得相当合理。下面我们一一展开讨论。

  • IAudioFlinger接口

    这是AudioFlinger向外提供服务的接口，例如openOutput，openInput，createTrack，openRecord等等，应用程序或者其他service通过ServiceManager可以获得该接口。该接口通过继承BnAudioFlinger得到。

  • ThreadBase

    在AudioFlinger中，Android为每一个放音/录音设备均创建一个处理线程，负责音频数据的I/O和合成，ThreadBase是这些线程的基类，所有的播放和录音线程都派生自ThreadBase

  • TrackBase

    应用程序每创建一个音轨（AudioTrack/AudioRecord），在AudioFlinger中都会创建一个对应的Track实例，TrackBase就是这些Track的基类，他的派生类有：

  •  

    • PlaybackTread::Track    // 用于普通播放，对应于应用层的AudioTrack
    • PlaybackThread::OutputTrack    // 用于多重设备输出，当蓝牙播放开启时使用
    • RecordThread::RecordTrack    // 用于录音，对应于应用层的AudioRecord

  • 播放

    默认的播放线程是MixerThread，它由AudioPolicyManager创建，在AudioPolicyManager的构造函数中，有以下代码：

 

  1. mHardwareOutput = mpClientInterface->openOutput(&outputDesc->mDevice,  
  2.                                     &outputDesc->mSamplingRate,  
  3.                                     &outputDesc->mFormat,  
  4.                                     &outputDesc->mChannels,  
  5.                                     &outputDesc->mLatency,  
  6.                                     outputDesc->mFlags);  

 

最终会进入AudioFlinger的openOut函数：

 

  1. ......  
  2. thread = new MixerThread(this, output, ++mNextThreadId);  
  3. ......  
  4. mPlaybackThreads.add(mNextThreadId, thread);  
  5. ......  
  6. return mNextThreadId;  

 

可以看到，创建好的线程会把该线程和它的Id保存在AudioFlinger的成员变量mPlaybackThreads中，mPlaybackThreads是一个Vector，AudioFlinger创建的线程都会保存在里面，最后，openOutput返回该线程的Id，该Id也就是所谓的audio_io_handle_t，AudioFlinger的调用者这能看到这个audio_io_handle_t，当需要访问时传入该audio_io_handle_t，AudioFlinger会通过mPlaybackThreads，得到该线程的指针。

    要播放声音，应用程序首先要通过IAudioFlinger接口，调用createTrack()，关于createTrack的流程，可以参看我的另一篇文章：

          http://blog.csdn.net/DroidPhone/archive/2010/10/14/5941344.aspx

createTrack会调用PlaybackThread类的createTrack_l函数：

 

  1. track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format,  
  2.                 channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus);  

 

再跟入createTrack_l函数中，可以看到创建了PlaybackThread::Track类，然后加入播放线程的track列表mTracks中。

 

  1. track = thread->createTrack_l(client, streamType, sampleRate, format,  
  2.                 channelCount, frameCount, sharedBuffer, &lStatus);  
  3. ......  
  4. mTracks.add(track);  

 

在createTrack的最后，创建了TrackHandle类并返回，TrackHandle继承了IAudioTrack接口，以后，createTrack的调用者可以通过IAudioTrack接口与AudioFlinger中对应的Track实例交互。

 

  1. trackHandle = new TrackHandle(track);  
  2. ......  
  3. return trackHandle;  

 

 最后，在系统运行时，AudioFlinger中的线程和Track的结构大致如下图所示：它会拥有多个工作线程，每个线程拥有多个Track。

                                          图二     AudioFlinger的线程结构

播放线程实际上是MixerThread的一个实例，MixerThread的threadLoop()中，会把该线程中的各个Track进行混合，必要时还要进行ReSample(重采样)的动作，转换为统一的采样率（44.1K），然后通过音频系统的AudioHardware层输出音频数据。

  • 录音

     录音的流程和放音差不多，只不过数据流动的方向相反，录音线程变成RecordThread，Track变成了RecordTrack，openRecord返回RecordHandle，详细的暂且不表。

  • DuplicatingThread

    AudioFlinger中有一个特殊的线程类：DuplicatingThread，从图一可以知道，它是MixerThread的子类。当系统中有两个设备要同时输出时，DuplicatingThread将被创建，通过IAudioFlinger的openDuplicateOutput方法创建DuplicatingThread。

 

  1. int AudioFlinger::openDuplicateOutput(int output1, int output2)  
  2. {  
  3.     Mutex::Autolock _l(mLock);  
  4.     MixerThread *thread1 = checkMixerThread_l(output1);  
  5.     MixerThread *thread2 = checkMixerThread_l(output2);  
  6.     ......  
  7.     DuplicatingThread *thread = new DuplicatingThread(this, thread1, ++mNextThreadId);  
  8.     thread->addOutputTrack(thread2);  
  9.     mPlaybackThreads.add(mNextThreadId, thread);  
  10.     return mNextThreadId;  
  11. }  

 

    创建 DuplicatingThread时，传入2个需要同时输出的目标线程Id，openDuplicateOutput先从mPlaybackThreads中根据Id取得相应输出线程的实例，然后为每个线程创建一个虚拟的AudioTrack----OutputTrack，然后把这个虚拟的AudioTrack加入到目标线程的mTracks列表中，DuplicatingThread在它的threadLoop()中，把Mixer好的数据同时写入两个虚拟的OutputTrack中，因为这两个OutputTrack已经加入到目标线程的mTracks列表，所以，两个目标线程会同时输出DuplicatingThread的声音。

    实际上，创建DuplicatingThread的工作是有AudioPolicyService中的AudioPolicyManager里发起的。主要是当蓝牙耳机和本机输出都开启时，AudioPolicyManager会做出以下动作：

  • 首先打开（或创建）蓝牙输出线程A2dpOutput
  • 以HardwareOutput和A2dpOutput作为参数，调用openDuplicateOutput，创建DuplicatingThread
  • 把属于STRATEGY_MEDIA类型的Track移到A2dpOutput中
  • 把属于STRATEGY_DTMF类型的Track移到A2dpOutput中
  • 把属于STRATEGY_SONIFICATION类型的Track移到DuplicateOutput中

结果是，音乐和DTMF只会在蓝牙耳机中输出，而按键音和铃声等提示音会同时在本机和蓝牙耳机中输出。

                                                                           图三  本机播放时的Thread和Track

                                                                        图四   蓝牙播放时的Thread和Track

 

 

 

 


Android Audio System 之三： AudioPolicyService 和 AudioPolicyManager 

引言

    AudioPolicyService是Android音频系统的两大服务之一，另一个服务是AudioFlinger，这两大服务都在系统启动时有MediaSever加载，加载的代码位于：frameworks/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp。AudioFlinger主要负责管理音频数据处理以及和硬件抽象层相关的工作。本文主要介绍AudioPolicyService。

AudioPolicyService

    AudioPolicyService主要完成以下任务：

  • JAVA应用层通过JNI，经由IAudioPolicyService接口，访问AudioPolicyService提供的服务
  • 输入输出设备的连接状态
  • 系统的音频策略（strategy）的切换
  • 音量/音频参数的设置

    AudioPolicyService的构成

    下面这张图描述了AudioPolicyService的静态结构：

进一步说明:

1. AudioPolicyService继承了IAudioPolicyService接口，这样AudioPolicyService就可以基于Android的Binder机制，向外部提供服务；

2. AudioPolicyService同时也继承了AudioPolicyClientInterface类，他有一个AudioPolicyInterface类的成员指针mpPolicyManager，实际上就是指向了AudioPolicyManager；

3. AudioPolicyManager类继承了AudioPolicyInterface类以便向AudioPolicyService提供服务，反过来同时还有一个AudioPolicyClientInterface指针，该指针在构造函数中被初始化，指向了AudioPolicyService，实际上，AudioPolicyService是通过成员指针mpPolicyManager访问AudioPolicyManager，而AudioPolicyManager则通过AudioPolicyClientInterface（mpClientInterface）访问AudioPolicyService；

4. AudioPolicyService有一个内部线程类AudioCommandThread，顾名思义，所有的命令（音量控制，输入、输出的切换等）最终都会在该线程中排队执行；

AudioPolicyManager

    AudioPolicyService的很大一部分管理工作都是在AudioPolicyManager中完成的。包括音量管理，音频策略（strategy）管理，输入输出设备管理。

输入输出设备管理

音频系统为音频设备定义了一个枚举：AudioSystem::audio_devices，例如：DEVICE_OUT_SPEAKER，DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE，DEVICE_OUT_BLUETOOTH_A2DP，DEVICE_IN_BUILTIN_MIC，DEVICE_IN_VOICE_CALL等等，每一个枚举值其实对应一个32bit整数的某一个位，所以这些值是可以进行位或操作的，例如我希望同时打开扬声器和耳机，那么可以这样：

 

  1. newDevice = DEVICE_OUT_SPEAKER | DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE；  
  2. setOutputDevice(mHardwareOutput, newDevice);  

 

AudioPolicyManager中有两个成员变量：mAvailableOutputDevices和mAvailableInputDevices，他们记录了当前可用的输入和输出设备，当系统检测到耳机或者蓝牙已连接好时，会调用AudioPolicyManager的成员函数:

 

  1. status_t AudioPolicyManager::setDeviceConnectionState(AudioSystem::audio_devices device,  
  2.                                                   AudioSystem::device_connection_state state,  
  3.                                                   const char *device_address)  

 

该函数根据传入的device值和state（DEVICE_STATE_AVAILABLE/DEVICE_STATE_UNAVAILABLE）设置mAvailableOutputDevices或者mAvailableInputDevices，然后选择相应的输入或者输出设备。

其他一些相关的函数：

  • setForceUse()  设置某种场合强制使用某一设备，例如setForceUse(FOR_MEDIA, FORCE_SPEAKER)会在播放音乐时打开扬声器
  • startOutput()/stopOutput()
  • startInput()/stopInput()

音量管理

AudioPolicyManager提供了一下几个与音量相关的函数：

  • initStreamVolume(AudioSystem::stream_type stream, int indexMin, int indexMax)
  • setStreamVolumeIndex(AudioSystem::stream_type stream, int index)
  • getStreamVolumeIndex(AudioSystem::stream_type stream)

AudioService.java中定义了每一种音频流的最大音量级别：

 

  1. /** @hide Maximum volume index values for audio streams */  
  2.     private int[] MAX_STREAM_VOLUME = new int[] {  
  3.         5,  // STREAM_VOICE_CALL  
  4.         7,  // STREAM_SYSTEM  
  5.         7,  // STREAM_RING  
  6.         15, // STREAM_MUSIC  
  7.         7,  // STREAM_ALARM  
  8.         7,  // STREAM_NOTIFICATION  
  9.         15, // STREAM_BLUETOOTH_SCO  
  10.         7,  // STREAM_SYSTEM_ENFORCED  
  11.         15, // STREAM_DTMF  
  12.         15  // STREAM_TTS  
  13.     };  

 

由此可见，电话铃声可以有7个级别的音量，而音乐则可以有15个音量级别，java的代码通过jni，最后调用AudioPolicyManager的initStreamVolume()，把这个数组的内容传入AudioPolicyManager中，这样AudioPolicyManager也就记住了每一个音频流的音量级别。应用程序可以调用setStreamVolumeIndex设置各个音频流的音量级别，setStreamVolumeIndex会把这个整数的音量级别转化为适合人耳的对数级别，然后通过AudioPolicyService的AudioCommandThread，最终会将设置应用到AudioFlinger的相应的Track中。

音频策略管理

 我想首先要搞清楚stream_type，device，strategy三者之间的关系：

  • AudioSystem::stream_type  音频流的类型，一共有10种类型
  • AudioSystem::audio_devices  音频输入输出设备，每一个bit代表一种设备，见前面的说明
  • AudioPolicyManager::routing_strategy 音频路由策略，可以有4种策略

getStrategy(stream_type)根据stream type，返回对应的routing strategy值，getDeviceForStrategy()则是根据routing strategy，返回可用的device。Android把10种stream type归纳为4种路由策略，然后根据路由策略决定具体的输出设备。

成员变量mOutputs

 

  1. KeyedVector<audio_io_handle_t, AudioOutputDescriptor *> mOutputs;   // list of output descriptors  

 

这是AudioPolocyManager用管理输出的键值对向量（数组），通常AudioPolocyManager会打开3个输出句柄（audio_io_handle_t），关于audio_io_handle_t，请参考另一编博客：http://blog.csdn.net/DroidPhone/archive/2010/10/14/5941344.aspx，它实际上就是AudioFlinger中某个PlaybackTread的ID。这3个句柄分别是：

  • mHardwareOutput            // hardware output handler
  • mA2dpOutput                   // A2DP output handler
  • mDuplicatedOutput          // duplicated output handler: outputs to hardware and A2DP

可以通过startOutput()把某一个stream type放入到相应的输出中。

popCount()

这个函数主要用来计算device变量中有多少个非0位（计算32位数种1的个数），例如该函数返回2，代表同时有两个device要处理。之所以特别介绍它，是因为这个函数的实现很有意思：

 

  1. uint32_t AudioSystem::popCount(uint32_t u)  
  2. {  
  3.     u = ((u&0x55555555) + ((u>>1)&0x55555555));  
  4.     u = ((u&0x33333333) + ((u>>2)&0x33333333));  
  5.     u = ((u&0x0f0f0f0f) + ((u>>4)&0x0f0f0f0f));  
  6.     u = ((u&0x00ff00ff) + ((u>>8)&0x00ff00ff));  
  7.     u = ( u&0x0000ffff) + (u>>16);  
  8.     return u;  
  9. }  

 

不知道各位看懂了么？

AudioCommandThread

    这是AudioPolicyService中的一个线程，主要用于处理音频设置相关的命令。包括：

  • START_TONE
  • STOP_TONE
  • SET_VOLUME
  • SET_PARAMETERS
  • SET_VOICE_VOLUME

     每种命令的参数有相应的包装：

  • class ToneData
  • class VolumeData
  • class ParametersData
  • class VoiceVolumeData

    START_TONE/STOP_TONE：播放电话系统中常用的特殊音调，例如：TONE_DTMF_0，TONE_SUP_BUSY等等。

    SET_VOLUME：最终会调用AudioFlinger进行音量设置

    SET_VOICE_VOLUME：最终会调用AudioFlinger进行电话音量设置

    SET_PARAMETERS：通过一个KeyValuePairs形式的字符串进行参数设置，KeyValuePairs的格式可以这样：

  •  "sampling_rate=44100"
  • "channels=2"
  • "sampling_rate=44100;channels=2"     // 组合形式

    这些KeyValuePairs可以通过AudioPolicyService的成员函数setParameters()传入。

 

 

 

 

 

 

 

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