AndroidMediaRecorder架构详解

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AndroidMediaRecorder架构详解

2015年03月27日 15:38:54 phoebe_2012 阅读数：5960 标签： android MediaRecorder 架构 C层录音 更多

个人分类： android

AndroidMediaRecorder架构详解

1.     简介

在android中录制音频有两种方式，MediaRecorder和AudioRecord。两者的区别如下：

(1)      MediaRecorder

简单方便，不需要理会中间录制过程，结束录制后可以直接得到音频文件进行播放；录制的音频文件是经过压缩的，需要设置编码器；录制的音频文件可以用系统自带的播放器播放。

(2)      AudioRecorder

在声音录制过程中，可以处理采集的声音数据，如降噪、合成等。过程为一段一段进行录制然后得到数据分别进行处理。录制的是PCM格式的音频文件，需要用AudioTrack来播放，AudioTrack更接近底层。

本文主要详解MediaRecorder架构，从上层调到StagefrightRecorder的流程以及应用层录音接口调用的流程。（注：本次分析基于android4.4.2源码）

 

2.     应用层录音接口调用流程

(1)    调用new MediaRecorder()构造函数得到实例。

(2)    调用setOutputFormat()设定媒体文件的输出格式。

(3)    调用setAudioSource()设定音频的录入源以及调用setAudioEncoder()设定音频的编码方式。

(4)    调用setOutputFile()设定记录的媒体文件保存的路径。

(5)    调用prepare()准备录制。

(6)    调用start()开始录制。

(7)    记录完成后，调用stop()停止录制。

 

3.     应用层调到StagefrightRecorder的流程

如图1所示，MediaRecorder在运行时，可以分成Client和Server两个部分，它们分别在两个进程中运行，它们之间使用Binder机制实现IPC通讯。

 

图1 录音从Java层调到StagefrightRecorder的流程图

 

(1)      手机启动时会启动进程/system/bin/mediaserver。该进程会把media相关服务注册到ServiceManager中，如MediaPlayerService。

(/frameworks/av/media/mediaserver/main_mediaserver.cpp)

 

1. 124 sp proc(ProcessState::self());

2. 125 sp sm = defaultServiceManager();

3. 126 ALOGI("ServiceManager: %p", sm.get());

4. 127 AudioFlinger::instantiate();

5. 128 MediaPlayerService::instantiate();

6. 129 CameraService::instantiate();

7. 130 AudioPolicyService::instantiate();

8. 131 registerExtensions();

9. 132 ProcessState::self()->startThreadPool();

10. 133 IPCThreadState::self()->joinThreadPool();

 

(/frameworks/av/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.cpp)

 

1. 204 void MediaPlayerService::instantiate() {

2. 205 defaultServiceManager()->addService(

3. 206 String16("media.player"), new MediaPlayerService());

4. 207 }

 

 

(2)      应用层创建MediaRecorder实例：mMediaRecorder = new MediaRecorder(); 调用SDK中MediaRecorder.java

(frameworks\base\media\java\android\media\MediaRecorder.java)

 

1. 98 public MediaRecorder() {

2. 99

3. 100 Looper looper;

4. 101 if ((looper = Looper.myLooper()) != null) {

5. 102 mEventHandler = new EventHandler(this, looper);

6. 103 } else if ((looper = Looper.getMainLooper()) != null) {

7. 104 mEventHandler = new EventHandler(this, looper);

8. 105 } else {

9. 106 mEventHandler = null;

10. 107 }

11. 108

12. 109 String packageName = ActivityThread.currentPackageName();

13. 110 /* Native setup requires a weak reference to our object.

14. 111 * It's easier to create it here than in C++.

15. 112 */

16. 113 native_setup(new WeakReference(this), packageName);

17. 114 }

 

 

通过JNI方式调用到framework层android_media_MediaRecorder.cpp。

(\frameworks\base\media\jni\android_media_MediaRecorder.cpp)

 

1. 418static void

2. 419android_media_MediaRecorder_native_setup(JNIEnv *env, jobject thiz, jobject weak_this,

3. 420 jstring packageName)

4. 421{

5. 422 ALOGV("setup");

6. 423

7. 424 sp mr = new MediaRecorder();

8. 425 if (mr == NULL) {

9. 426 jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "Out of memory");

10. 427 return;

11. 428 }

12. 429 if (mr->initCheck() != NO_ERROR) {

13. 430 jniThrowException(env, "java/lang/RuntimeException", "Unable to initialize media recorder");

14. 431 return;

15. 432 }

16. 433

17. 434 // create new listener and give it to MediaRecorder

18. 435 sp listener = new JNIMediaRecorderListener(env, thiz, weak_this);

19. 436 mr->setListener(listener);

20. 437

21. 438 // Convert client name jstring to String16

22. 439 const char16_t *rawClientName = env->GetStringChars(packageName, NULL);

23. 440 jsize rawClientNameLen = env->GetStringLength(packageName);

24. 441 String16 clientName(rawClientName, rawClientNameLen);

25. 442 env->ReleaseStringChars(packageName, rawClientName);

26. 443

27. 444 // pass client package name for permissions tracking

28. 445 mr->setClientName(clientName);

29. 446

30. 447 setMediaRecorder(env, thiz, mr);

31. 448}

 

(3)      继而调用mediarecorder.cpp的构造函数，它首先会从ServiceManager中获得MediaPlayerService服务，然后通过服务来创建recorder。这个recorder就是录音的真实实例。

 (frameworks\av\media\libmedia\mediarecorder.cpp)

 

1. 617MediaRecorder::MediaRecorder() : mSurfaceMediaSource(NULL)

2. 618{

3. 619 ALOGV("constructor");

4. 620

5. 621 const sp& service(getMediaPlayerService());

6. 622 if (service != NULL) {

7. 623 mMediaRecorder = service->createMediaRecorder();

8. 624 }

9. 625 if (mMediaRecorder != NULL) {

10. 626 mCurrentState = MEDIA_RECORDER_IDLE;

11. 627 }

12. 628

13. 629

14. 630 doCleanUp();

15. 631}

 

(4)      通过getMediaPlayerService得到的service其实是 BpMediaPlayerService，它和mediaserver进程中的BnMediaPlayerService是相对应的，共同负责进程间 binder通信。BpMediaPlayerService中的createMediaRecorder其实是通过binder机制将 CREATE_MEDIA_RECORDER消息发送出去。

(/frameworks/av/media/libmedia/IMediaPlayerService.cpp)

 

1. 81 virtual sp createMediaRecorder()

2. 82 {

3. 83 Parcel data, reply;

4. 84 data.writeInterfaceToken(IMediaPlayerService::getInterfaceDescriptor());

5. 85 remote()->transact(CREATE_MEDIA_RECORDER, data, &reply);

6. 86 return interface_cast(reply.readStrongBinder());

7. 87 }

 

(5)      在BnMediaPlayerService中，通过onTransact()来处理接收到的消息， 并返回结果。当接收消息中的code为CREATE_MEDIA_RECORDER时，调用MediaPlayerService 中的createMediaRecorder函数。在该函数中创建了一个MediaRecorderClient的实例，也就是说 MediaPlayerService会为每个client应用进程创建一个相应的MediaRecorderClient的实例，来提供服务。

(/frameworks/av/media/libmedia/IMediaPlayerService.cpp)

 

1. 210status_t BnMediaPlayerService::onTransact(

2. 211 uint32_t code, const Parcel& data, Parcel* reply, uint32_t flags)

3. 212{

4. 213 switch (code) {

5. 214 case CREATE: {

6. 215 CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);

7. 216 sp client =

8. 217 interface_cast(data.readStrongBinder());

9. 218 int audioSessionId = data.readInt32();

10. 219 sp player = create(client, audioSessionId);

11. 220 reply->writeStrongBinder(player->asBinder());

12. 221 return NO_ERROR;

13. 222 } break;

…

 

1. 262 case CREATE_MEDIA_RECORDER: {

2. 263 CHECK_INTERFACE(IMediaPlayerService, data, reply);

3. 264 sp recorder = createMediaRecorder();

4. 265 reply->writeStrongBinder(recorder->asBinder());

5. 266 return NO_ERROR;

6. 267 } break;

…

 

1. 337 default:

2. 338 return BBinder::onTransact(code, data, reply, flags);

3. 339 }

4. 340}

(/frameworks/av/media/libmediaplayerservice/MediaPlayerService.cpp)

 

231sp MediaPlayerService::createMediaRecorder()232{233 pid_t pid = IPCThreadState::self()->getCallingPid();234 sp recorder = new MediaRecorderClient(this, pid);235 wp w = recorder;236 Mutex::Autolock lock(mLock);237 mMediaRecorderClients.add(w);238 ALOGV("Create new media recorder client from pid %d", pid);239 return recorder;240}

 

(6)      如此MediaRecorder.cpp就得到了一个recorder的实例，对它来说这个实例和本 地的其他类的实例没什么用法上的区别，但其实这个实例是运行在另外一个进程中。实现这种假象的就是binder机制。在 MediaRecorderClient的构造函数中，才会真正的创建StagefrightRecorder的具体实例，即真正的录制对象，使用的 StageFright多媒体框架。在android 4.0以后只有StagefrightRecorder一个录制框架。在2.2、2.3中还存在另外一个录制对象PVMediaRecorder，使用的 是OpenCore框架实现录音或录像。

(/frameworks/av/media/libmediaplayerservice/MediaRecorderClient.cpp)

 

1. 303MediaRecorderClient::MediaRecorderClient(const sp& service, pid_t pid)

2. 304{

3. 305 ALOGV("Client constructor");

4. 306 mPid = pid;

5. 307 mRecorder = new StagefrightRecorder;

6. 308 mMediaPlayerService = service;

7. 309}

图2是录音创建实例的时序图

 

 

图2 录音创建实例的时序图

 

4.     Application Framework层与libraries层录音函数对应关系

mMediaRecorder = new MediaRecorder();

mMediaRecorder.setAudioSource(MediaRecorder.AudioSource.MIC);

mMediaRecorder.setOutputFormat(MediaRecorder.OutputFormat.DEFAULT);

mMediaRecorder.setAudioEncoder(MediaRecorder.AudioEncoder.DEFAULT);

mMediaRecorder.setOutputFile(recordFile.getAbsolutePath());

mMediaRecorder.prepare(); 

mMediaRecorder.start();

mMediaRecorder.stop();

mMediaRecorder.release();

 

sp mr = newMediaRecorder();

mr->setAudioSource(1);  //MIC = 1

mr->setOutputFormat(0); //DEFAULT = 0;

mr->setAudioEncoder(0);//DEFAULT = 0;

mr->setOutputFile(fos.getFD(), 0, 0);

mr->prepare();

mr->start();

mr->stop();

mr->release();

 

5.     总结

通过对androidmediarecorder架构的详解，了解各模块调用的流程，不仅可以实现在应用层调用录音接口进行录音，还能直接调用 libraries层录音接口函数进行C层录音。同时，若需要监控录音，则可以Hook系统进程/system/bin/mediaserver的 ioctl函数，从而拦截该进程的binder通信过程，通过解析binder通信数据包，就可以监控到手机中所有录音软件的录音行为。

 

6.     参考资料

[1]      Android录音MediaRecorder/AudioRecorder相关总结：

http://www.360doc.com/content/12/0919/19/10764837_237084032.shtml

[2]      MediaRecorder和AudioRecord的区别和联系：

http://blog.csdn.net/ameyume/article/details/7885744

[3]      MediaRecorder类介绍：http://blog.csdn.net/mark_dev/article/details/7249415

[4]      AndroidXRef：http://androidxref.com/
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作者：phoebe_2012  
来源：CSDN  
原文：https://blog.csdn.net/phoebe_2012/article/details/44677725  
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