Android Audio System 之三: AudioPolicyService 和 AudioPolicyManager

收藏

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:

Android Audio System 之三: AudioPolicyService 和 AudioPolicyManager_第1张图片

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:

view plain copy to clipboard print ?
  1. newDevice = DEVICE_OUT_SPEAKER | DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE;  
  2. setOutputDevice(mHardwareOutput, newDevice);  
newDevice = DEVICE_OUT_SPEAKER | DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE; 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:

view plain copy to clipboard print ?
  1. status_t AudioPolicyManager::setDeviceConnectionState(AudioSystem::audio_devices device,  
  2.                                                   AudioSystem::device_connection_state state,  
  3.                                                   const   char  *device_address)  
status_t AudioPolicyManager::setDeviceConnectionState(AudioSystem::audio_devices device, AudioSystem::device_connection_state state, 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:

view plain copy to clipboard print ?
  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.     };  
/** @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

Android Audio System 之三: AudioPolicyService 和 AudioPolicyManager_第2张图片

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

view plain copy to clipboard print ?
  1. KeyedVector<audio_io_handle_t, AudioOutputDescriptor *> mOutputs;    // list of output descriptors   
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:

view plain copy to clipboard print ?
  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. }  
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。

你可能感兴趣的:(Android Audio System 之三: AudioPolicyService 和 AudioPolicyManager)