Android音频架构总结

一.音频总体的架构：

 

 

二.Audio Policy

• Stream 类型选择合适的 device :

• 音频管理策略管理音频的输入输出，它 决定各种类型的声音优先送往系统哪个输 出设备，或使用哪个输入设备进行采样。

• 比如，如果有蓝牙耳机或者耳机，将优 先使用他们作为输入输出设备。

• 创建 AudioTrack 的时候会传入一个 Stream 类型，根据这个类型获得 strategy， 然后根据 strategy 获得一个 device。

 

• Stream 类型选择合适的 Strategy 类型 :

• 第一栏是流的类型，第二栏是音频策略

• 从表中可以看出，某些流可以使用相同 的音频策略进行输入或者输出。

 

• Strategy 类型选择合适的 device :

• 第一栏是 Strategy 的类型，第二栏是 device 。

• 按照一定的优先级顺序，检查哪些可用的输入 输出设备，然后选择一个设备用来输入输出。

 

 

三. Audio 使用

• 比如音乐播放器，录音机 APK 进行录音或播放。

• 播放声音能够用 MediaPlayer 和 AudioTrack ， MediaRecorder 和 AudioRecord 进行录音。

• MediaPlayer 在 framework 层还是会创建 AudioTrack ， 把解码后的 PCM 数流传递给 AudioTrack。AudioTrack 再传递给  AudioFlinger 进行混音，然后才传递给硬件播放 , 所以是 MediaPlayer 包括了 AudioTrack 。

 

 

四. Audio播放流程

• Android 的播放架构图

 

•播放流程一般分为三个部分：

 

1. AudioTrack 构造；

•Framework或者APP层通过JNI创建AudioTrack (JAVA)对象;

•调用到android_media_AudioRecord_setup(JNI)，然后创建一个AudioRecord(C++);

•AudioRecord(C++)会调用getOutputForAttr，这个函数会调用到AudioPolicy，根据策略选择输出设备;

•AudioTrack(C++)通过binder机制调用AudioFlinger的createTrack()创建Track，同时分配共享内存。

•AudioFlinger拥有多个工作线程，每一个线程拥有多个Track。

•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

2. AudioTrack 的 Start ；

• Framework 或者 APP 层调用 AudioTrack(java) 的 play() 进行音频播放的准备 ;

• play() 会调用 jni 的 native_start (), 对应的函数是 android_media_AudioTrack_start();

• android_media_AudioTrack_start () 只是做了转发，最后会调用 AudioTrack (C++) 的 start();

• AudioTrack 的 start() 进过转发 ， 最后会调用 PlaybackThread 的 start();

• PlaybackThread 的 start() 的又会调用 addTrack_l();

• PlaybackTread 的 addTrack_l 主要工作是添加 track 到 mActiveTracks, 并激活沉睡的 PlaybackTread 线程 。

 

3. AudioTrack 的 Write 。

• Framework 或者 APP 层调用 AudioTrack(java) 的 AudioTrack(java) 的 write() 写入音频数据 ;

• 调用 jni 的 android_media_AudioTrack_write_byte() ，主要是获取 java 传下来的数据，并调用 writeToTrack() 来向共享内存写入数据 ;

• writeToTrack () 调用 AudioTrack(c++) 的 write() ， AudioTrack(C++) 会使用 obtainBuffer 获取一块共享内存， 并写入数据，写完后用 releaseBuffer 释放共享内存。

• 服务端读取共享内存的音频数据是在 PlaybackThread 的 threadLoop() 中进行的，调用 threadLoop_mix() 进行混音 ;

• 完成混音后，调用 threadLoop_write ()， 它会调用 mOutput->stream->write() 写入，这里会调用到 HAL 层 ;

• HAL 层的调用 tiny_alsa 的 pcm_open() 打开相应的录音设备，再通过 pcm_write() 写入音频数据到 linux 系统，再到硬件。

四.Audio录音流程

•Android的录音架构图

 

 

1. AudioRecord 构造过程 :

• Framework 或者 APP 层通过 JNI 创建 AudioRecord (JAVA) 对象 ;

• 调用到 android_media_AudioRecord_setup(JNI)， 然后创建一个 AudioRecord(C++);

• AudioRecord 会通过 AudioSystem::getInputForAttr ，这个函数会调用到 AudioPolicy ，根据策略选择输出设备 ;

• AudioRecord 通过 binder 机制调用 AudioFlinger 的 createRecordTrack_l() 创建 RecordTrack ，同时分配共享内存 。

 

2. AudioRecord 的 Start :

• Framework 或者 APP 层调用 AudioTrack(java) 的 startRecording() 进行音频播放的准备 ;

• startRecording() 会调用 jni 的 native_start(), 对应的函数是 android_media_AudioRecord_start();

• android_media_AudioRecord_start() 只是做了转发，最后会调用 AudioRecord(c++) 的 start();

• AudioRecord 的 start 又会调用 TrackHandle( 服务端的 Track 代理 ) 的 start， 最后会调用到 RecordThread 的 start();

• RecordThread 的 start() 会激活沉睡的 RecordThread 。

3. AudioRecord 的 Read :

• Framework 或者 APP 层调用 AudioRecord(java) 的 AudioTrack(java) 的 read 读取音频数据 ;

• 调用 jni 的 android_media_AudioRecord_readInByteArray ，调用 AudioTrack(c++) 的 read 读取数据 ;

• AudioTrack(C++) 会使用 obtainBuffer 获取一块共享内存， 并读取数据 ;

• 服务端读取共享内存的音频数据是在 RecordThread 的 threadLoop() 中进行 ;

• 调用 mInput->stream->read 读取，这里会调用到 HAL 层 ;

• HAL 层的调用 tiny_alsa 的 pcm_open 打开设备，然后通过 pcm_read() 读取相应设备数据。