Android音頻架構總結

一.音頻總體的架構：

 

 

二.Audio Policy

• Stream 類型選擇合適的 device :

• 音頻管理策略管理音頻的輸入輸出，它 決定各種類型的聲音優先送往系統哪個輸 出設備，或使用哪個輸入設備進行采樣。

• 比如，如果有藍牙耳機或者耳機，將優 先使用他們作為輸入輸出設備。

• 創建 AudioTrack 的時候會傳入一個 Stream 類型，根據這個類型獲得 strategy， 然后根據 strategy 獲得一個 device。

 

• Stream 類型選擇合適的 Strategy 類型 :

• 第一欄是流的類型，第二欄是音頻策略

• 從表中可以看出，某些流可以使用相同 的音頻策略進行輸入或者輸出。

 

• Strategy 類型選擇合適的 device :

• 第一欄是 Strategy 的類型，第二欄是 device 。

• 按照一定的優先級順序，檢查哪些可用的輸入 輸出設備，然后選擇一個設備用來輸入輸出。

 

 

三. Audio 使用

• 比如音樂播放器，錄音機 APK 進行錄音或播放。

• 播放聲音能夠用 MediaPlayer 和 AudioTrack ， MediaRecorder 和 AudioRecord 進行錄音。

• MediaPlayer 在 framework 層還是會創建 AudioTrack ， 把解碼后的 PCM 數流傳遞給 AudioTrack。AudioTrack 再傳遞給  AudioFlinger 進行混音，然后才傳遞給硬件播放 , 所以是 MediaPlayer 包括了 AudioTrack 。

 

 

四. Audio播放流程

• Android 的播放架構圖

 

•播放流程一般分為三個部分：

 

1. AudioTrack 構造；

•Framework或者APP層通過JNI創建AudioTrack (JAVA)對象;

•調用到android_media_AudioRecord_setup(JNI)，然后創建一個AudioRecord(C++);

•AudioRecord(C++)會調用getOutputForAttr，這個函數會調用到AudioPolicy，根據策略選擇輸出設備;

•AudioTrack(C++)通過binder機制調用AudioFlinger的createTrack()創建Track，同時分配共享內存。

•AudioFlinger擁有多個工作線程，每一個線程擁有多個Track。

•每一個音頻流對應着一個AudioTrack類的一個實例，每個AudioTrack會在創建時注冊到 AudioFlinger中，由AudioFlinger把所有的AudioTrack進行混合(Mixer)，然后輸送到AudioHardware中進行播放。

目前Android同時最多可以創建32個音頻流，也就是說，Mixer最多會同時處理32個AudioTrack 的數據流

2. AudioTrack 的 Start ；

• Framework 或者 APP 層調用 AudioTrack(java) 的 play() 進行音頻播放的准備 ;

• play() 會調用 jni 的 native_start (), 對應的函數是 android_media_AudioTrack_start();

• android_media_AudioTrack_start () 只是做了轉發，最后會調用 AudioTrack (C++) 的 start();

• AudioTrack 的 start() 進過轉發 ， 最后會調用 PlaybackThread 的 start();

• PlaybackThread 的 start() 的又會調用 addTrack_l();

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

 

3. AudioTrack 的 Write 。

• Framework 或者 APP 層調用 AudioTrack(java) 的 AudioTrack(java) 的 write() 寫入音頻數據 ;

• 調用 jni 的 android_media_AudioTrack_write_byte() ，主要是獲取 java 傳下來的數據，並調用 writeToTrack() 來向共享內存寫入數據 ;

• writeToTrack () 調用 AudioTrack(c++) 的 write() ， AudioTrack(C++) 會使用 obtainBuffer 獲取一塊共享內存， 並寫入數據，寫完后用 releaseBuffer 釋放共享內存。

• 服務端讀取共享內存的音頻數據是在 PlaybackThread 的 threadLoop() 中進行的，調用 threadLoop_mix() 進行混音 ;

• 完成混音后，調用 threadLoop_write ()， 它會調用 mOutput->stream->write() 寫入，這里會調用到 HAL 層 ;

• HAL 層的調用 tiny_alsa 的 pcm_open() 打開相應的錄音設備，再通過 pcm_write() 寫入音頻數據到 linux 系統，再到硬件。

四.Audio錄音流程

•Android的錄音架構圖

 

 

1. AudioRecord 構造過程 :

• Framework 或者 APP 層通過 JNI 創建 AudioRecord (JAVA) 對象 ;

• 調用到 android_media_AudioRecord_setup(JNI)， 然后創建一個 AudioRecord(C++);

• AudioRecord 會通過 AudioSystem::getInputForAttr ，這個函數會調用到 AudioPolicy ，根據策略選擇輸出設備 ;

• AudioRecord 通過 binder 機制調用 AudioFlinger 的 createRecordTrack_l() 創建 RecordTrack ，同時分配共享內存 。

 

2. AudioRecord 的 Start :

• Framework 或者 APP 層調用 AudioTrack(java) 的 startRecording() 進行音頻播放的准備 ;

• startRecording() 會調用 jni 的 native_start(), 對應的函數是 android_media_AudioRecord_start();

• android_media_AudioRecord_start() 只是做了轉發，最后會調用 AudioRecord(c++) 的 start();

• AudioRecord 的 start 又會調用 TrackHandle( 服務端的 Track 代理 ) 的 start， 最后會調用到 RecordThread 的 start();

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

3. AudioRecord 的 Read :

• Framework 或者 APP 層調用 AudioRecord(java) 的 AudioTrack(java) 的 read 讀取音頻數據 ;

• 調用 jni 的 android_media_AudioRecord_readInByteArray ，調用 AudioTrack(c++) 的 read 讀取數據 ;

• AudioTrack(C++) 會使用 obtainBuffer 獲取一塊共享內存， 並讀取數據 ;

• 服務端讀取共享內存的音頻數據是在 RecordThread 的 threadLoop() 中進行 ;

• 調用 mInput->stream->read 讀取，這里會調用到 HAL 層 ;

• HAL 層的調用 tiny_alsa 的 pcm_open 打開設備，然后通過 pcm_read() 讀取相應設備數據。