如何将Android带入互联网数字家庭(2)

原文地址：http://blogs.arm.com/software-enablement/487-%E5%A6%82%E4%BD%95%E5%B0%86android%E5%B8%A6%E5%85%A5%E4%BA%92%E8%81%94%E7%BD%91%E6%95%B0%E5%AD%97%E5%AE%B6%E5%BA%AD-%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E7%AF%87/

在上一篇中，我们探讨了数字电视/机顶盒软件架构的现状与未来，分享了数字家庭软件平台未来的发展趋势和特点(http://bit.ly/jCvlNs)。在本篇中，我们将一起来探讨为什么Android能够成为未来数字家庭软件平台的选择之一；而我们又如何才能将原本为手持设备量身定做的Android移植到电视/机顶盒平台？

1. 首先，我们需要回答的第一个问题就是： Why Android?
为什么Android能够成为未来数字家庭软件平台的有力竞争者？
先来看看Android自身的天然的优势：

• Android 是一套完整的消费电子设备的软件解决方案，它包括：
  • Linux 内核；
  • 完整的中间件，包括2D/3D图形，多媒体框架，WebKit，Dalvik虚拟机等等；
  • 健壮的可以重用的应用程序框架以及便利实用SDK/NDK开发工具。

• Android是个开源项目：
  • 可以自由的定制和移植；（有碎片化的风险，本文不做讨论）
  • Android基于Apache2.0 license，方便用于商业用途。
• Android的生态系统已经建立：
  • Google Market上已经有了超过20万的Android应用
  • 每天有超过40万个Android设备被激活
• Android中集中了大量ARM架构的优化，在ARM上Android可以获得倍增的性能和用户体验。
  除了这些优势，Android移植到电视/机顶盒平台，劣势也很明显：
• 没有TV/STB相关的API，造成Android TV/STB的应用程序框架的非标准化。
• Android不是为TV/STB设计的，需要做大量的定制，移植和优化工作。
• Google完全控制Android，包括新的性能，架构和应用程序框架的变化，路线图等等。 这对于定制和移植Android的厂商有一定的风险。
• Google官方的GoogleTV 对于AndroidTV的影响：
  开发AndroidTV的合作伙伴需要谨慎的考虑GoogleTV对
  AndroidTV的影响：
  • 如何兼容GoogleTV？
  • GoogleTV开源后，如何快速高效的merge到GoogleTV？
  • 是否可以重用GoogleTV的生态系统？

这些都是需要考虑的问题同时也是风险所在。由于成为GoogleTV Leading Partner有很高门槛，同时GoogleTV开源的时间仍然很难确认，对于希望开发Android TV/STB的合作伙伴，我们建议在软件架构设计和定制时，考虑到未来兼容GoogleTV的可能性；因为有很多定制和移植工作，即便在GoogleTV开源后，仍然是需要的。

图一描述了Google已经发布的针对的不同的目标设备的Android版本。

图一 Google发布的针对不同设备的Android版本

从图一我们可以看出GoogleTV是以Android为基础的一个分支；根据Google最新的路线图，未来的Android主线会演化成适用于手机，平板和电视三类设备。

2. 那么， 如何才能将 Android移植到电视或机顶盒平台呢？要说清楚这个问题， 首先我们必须明确将Android移植到电视或机顶盒平台上需要面对哪些挑战？

• 挑战1 ：电视用户对于用户界面，图形的性能以及用户交互模式有完全不同于手机用户的体验。这包括：
  • TV的分辨率要求至少720p/1080p以及大于30fps的帧率；
  • TV的OSD要求32位的色彩深度；而android默认的是16bit；
  • TV的用户界面，包括界面上内容的组织方式不同于手机；
  • TV用户使用遥控器而不是触摸屏；
  • TV因为是大屏设备，对2D/3D图形的性能有更高的要求，需要硬件加速。
• 挑战 2 ： 适合于大屏的丰富的多媒体影音体验：
  • 更加优化的多媒体框架；
  • 支持更多的音视频文件格式和容器；
  • 支持更多的音视频编解码标准；
• 挑战 3 ： 集成DTV/STB功能：集成数字电视协议栈，
  • 比如DVB-T,DVB-C, ATSC等；
  • 针对数字电视功能扩展API接口；
• 挑战 4 ： 推动应用开发者开发适合于TV的Android应用；
• 挑战 5 ： 内容保护
  • 如何部署CA?
  • 如何部署DRM？

接下来我们将来讨论如何应对这五大挑战。由于篇幅关系，本篇将重点讨论挑战 1。 在第三篇和第四篇中，我们会依次对其他挑战展开讨论。

首先我们将挑战 1中面临的问题分为两类：

第一类：图形图像显示相关的问题：

• TV的分辨率要求至少720p/1080p以及大于30fps的帧率；
• TV的OSD要求32位的色彩深度；而android默认的是16bit；
• TV因为是大屏设备，对2D/3D图形的性能有更高的要求，需要硬件加速

针对上述问题，需要至少对下列模块进行修改或集成，如图二所示：

图二 应对挑战1的第一类问题需要涉及的模块

第二类： 用户交互模式相关的问题：

• TV的用户界面，包括界面上内容的组织方式不同于手机；
• TV用户使用遥控器而不是触摸屏；

针对这类问题，需要对 Android中的下列模块进行修改，具体请参见图三：

图三 应对挑战1的第二类问题需要涉及的模块

3. 2D和3D图形的性能是Android TV整体性能的关键点；在Android中，我们可以通过优化Skia和SurfaceFlinger来加速2D性能。

• 如何优化Skia来加速Full HD的2D体验？
  • 重用Skia中大量的Neon优化；或者用Neon进行进一步优化；
  • 利用GPU（OpenGL ES/OpenVG/…）来做Skia的后端在
  • Image Decoder中嵌入硬件decoder。

图四说明了上述优化可能发生在Skia架构中的哪些模块？

图四 Skia优化可能涉及的模块

• 如何通过优化SurfaceFlinger加速2D？
  • 在Android1.6（Donut）之前（包含Donut）的版本，需要实现“copybit”的HAL来实现2D硬件加速。
  • Android1.6以后的版本，将“Copybit”封装进了OpenGL ES；通过硬件实现的OpenGL ES 2D API来实现硬件加速。
• Android3.0（Honeycomb）在2D上增加了新的功能，包括：
  • 通过在AndroidManifest.xml中设置

<android:hardwareAccelerated=“true”>来启动硬件加速2D；

• 应用开发者可以控制硬件加速的作用域，是全局的还是某个Activity或者某个View
• 通过运用GPU可以带来更加流畅的用户体验

在下篇中， 我们将继续探讨如何将 Android移植到电视/机顶盒平台； 同时也会重点介绍GoogleTV以及GoogleTV与AndroidTV之间的对比。