引言
AudioPolicyService是Android音頻系統的兩大服務之一,另一個服務是AudioFlinger,這兩大服務都在系統啓動時有MediaSever加載,加載的代碼位於:frameworks/base/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp。AudioFlinger主要負責管理音頻數據處理以及和硬件抽象層相關的工作。本文主要介紹AudioPolicyService。
AudioPolicyService
AudioPolicyService主要完成以下任務:
- JAVA應用層通過JNI,經由IAudioPolicyService接口,訪問AudioPolicyService提供的服務
- 輸入輸出設備的連接狀態
- 系統的音頻策略(strategy)的切換
- 音量/音頻參數的設置
AudioPolicyService的構成
下面這張圖描述了AudioPolicyService的靜態結構:
進一步說明:
1. AudioPolicyService繼承了IAudioPolicyService接口,這樣AudioPolicyService就可以基於Android的Binder機制,向外部提供服務;
2. AudioPolicyService同時也繼承了AudioPolicyClientInterface類,他有一個AudioPolicyInterface類的成員指針mpPolicyManager,實際上就是指向了AudioPolicyManager;
3. AudioPolicyManager類繼承了AudioPolicyInterface類以便向AudioPolicyService提供服務,反過來同時還有一個AudioPolicyClientInterface指針,該指針在構造函數中被初始化,指向了AudioPolicyService,實際上,AudioPolicyService是通過成員指針mpPolicyManager訪問AudioPolicyManager,而AudioPolicyManager則通過AudioPolicyClientInterface(mpClientInterface)訪問AudioPolicyService;
4. AudioPolicyService有一個內部線程類AudioCommandThread,顧名思義,所有的命令(音量控制,輸入、輸出的切換等)最終都會在該線程中排隊執行;
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,音頻策略(strategy)管理,輸入輸出設備管理。
輸入輸出設備管理
音頻系統爲音頻設備定義了一個枚舉: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,每一個枚舉值其實對應一個32bit整數的某一個位,所以這些值是可以進行位或操作的,例如我希望同時打開揚聲器和耳機,那麼可以這樣:
- newDevice = DEVICE_OUT_SPEAKER | DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE;
- setOutputDevice(mHardwareOutput, newDevice);
AudioPolicyManager中有兩個成員變量:mAvailableOutputDevices和mAvailableInputDevices,他們記錄了當前可用的輸入和輸出設備,當系統檢測到耳機或者藍牙已連接好時,會調用AudioPolicyManager的成員函數:
- status_t AudioPolicyManager::setDeviceConnectionState(AudioSystem::audio_devices device,
- AudioSystem::device_connection_state state,
- const char *device_address)
該函數根據傳入的device值和state(DEVICE_STATE_AVAILABLE/DEVICE_STATE_UNAVAILABLE)設置mAvailableOutputDevices或者mAvailableInputDevices,然後選擇相應的輸入或者輸出設備。
其他一些相關的函數:
- setForceUse() 設置某種場合強制使用某一設備,例如setForceUse(FOR_MEDIA, FORCE_SPEAKER)會在播放音樂時打開揚聲器
- startOutput()/stopOutput()
- startInput()/stopInput()
音量管理
AudioPolicyManager提供了一下幾個與音量相關的函數:
- initStreamVolume(AudioSystem::stream_type stream, int indexMin, int indexMax)
- setStreamVolumeIndex(AudioSystem::stream_type stream, int index)
- getStreamVolumeIndex(AudioSystem::stream_type stream)
AudioService.java中定義了每一種音頻流的最大音量級別:
- /** @hide Maximum volume index values for audio streams */
- private int[] MAX_STREAM_VOLUME = new int[] {
- 5, // STREAM_VOICE_CALL
- 7, // STREAM_SYSTEM
- 7, // STREAM_RING
- 15, // STREAM_MUSIC
- 7, // STREAM_ALARM
- 7, // STREAM_NOTIFICATION
- 15, // STREAM_BLUETOOTH_SCO
- 7, // STREAM_SYSTEM_ENFORCED
- 15, // STREAM_DTMF
- 15 // STREAM_TTS
- };
由此可見,電話鈴聲可以有7個級別的音量,而音樂則可以有15個音量級別,java的代碼通過jni,最後調用AudioPolicyManager的initStreamVolume(),把這個數組的內容傳入AudioPolicyManager中,這樣AudioPolicyManager也就記住了每一個音頻流的音量級別。應用程序可以調用setStreamVolumeIndex設置各個音頻流的音量級別,setStreamVolumeIndex會把這個整數的音量級別轉化爲適合人耳的對數級別,然後通過AudioPolicyService的AudioCommandThread,最終會將設置應用到AudioFlinger的相應的Track中。
音頻策略管理
我想首先要搞清楚stream_type,device,strategy三者之間的關係:
- AudioSystem::stream_type 音頻流的類型,一共有10種類型
- AudioSystem::audio_devices 音頻輸入輸出設備,每一個bit代表一種設備,見前面的說明
- AudioPolicyManager::routing_strategy 音頻路由策略,可以有4種策略
getStrategy(stream_type)根據stream type,返回對應的routing strategy值,getDeviceForStrategy()則是根據routing strategy,返回可用的device。Android把10種stream type歸納爲4種路由策略,然後根據路由策略決定具體的輸出設備。
成員變量mOutputs
- KeyedVector<audio_io_handle_t, AudioOutputDescriptor *> mOutputs; // list of output descriptors
這是AudioPolocyManager用管理輸出的鍵值對向量(數組),通常AudioPolocyManager會打開3個輸出句柄(audio_io_handle_t),關於audio_io_handle_t,請參考另一編博客:http://blog.csdn.net/DroidPhone/archive/2010/10/14/5941344.aspx,它實際上就是AudioFlinger中某個PlaybackTread的ID。這3個句柄分別是:
- mHardwareOutput // hardware output handler
- mA2dpOutput // A2DP output handler
- mDuplicatedOutput // duplicated output handler: outputs to hardware and A2DP
可以通過startOutput()把某一個stream type放入到相應的輸出中。
popCount()
這個函數主要用來計算device變量中有多少個非0位(計算32位數種1的個數),例如該函數返回2,代表同時有兩個device要處理。之所以特別介紹它,是因爲這個函數的實現很有意思:
- uint32_t AudioSystem::popCount(uint32_t u)
- {
- u = ((u&0x55555555) + ((u>>1)&0x55555555));
- u = ((u&0x33333333) + ((u>>2)&0x33333333));
- u = ((u&0x0f0f0f0f) + ((u>>4)&0x0f0f0f0f));
- u = ((u&0x00ff00ff) + ((u>>8)&0x00ff00ff));
- u = ( u&0x0000ffff) + (u>>16);
- return u;
- }
不知道各位看懂了麼?
AudioCommandThread
這是AudioPolicyService中的一個線程,主要用於處理音頻設置相關的命令。包括:
- START_TONE
- STOP_TONE
- SET_VOLUME
- SET_PARAMETERS
- SET_VOICE_VOLUME
每種命令的參數有相應的包裝:
- class ToneData
- class VolumeData
- class ParametersData
- class VoiceVolumeData
START_TONE/STOP_TONE:播放電話系統中常用的特殊音調,例如:TONE_DTMF_0,TONE_SUP_BUSY等等。
SET_VOLUME:最終會調用AudioFlinger進行音量設置
SET_VOICE_VOLUME:最終會調用AudioFlinger進行電話音量設置
SET_PARAMETERS:通過一個KeyValuePairs形式的字符串進行參數設置,KeyValuePairs的格式可以這樣:
- "sampling_rate=44100"
- "channels=2"
- "sampling_rate=44100;channels=2" // 組合形式
這些KeyValuePairs可以通過AudioPolicyService的成員函數setParameters()傳入。