Android多媒体开发-- android中OpenMax的实现整体框架

浏览数：268 / 时间：2015年06月11日

1.android中用openmax来干啥？

android中的 AwesomePlayer就 是用openmax来做(code)编解码,其实在openmax接口设计中，他不光能用来当编解码。通过他的组件可以组成一个完整的播放器，包括 sourc、demux、decode、output。但是为什么android只用他来做code呢？我认为有以下几方面：


1.在整个播放器中，解码器不得不说是最重要的一部分，而且也是最耗资源的一块。 如果全靠软解，直接通过cpu来运算，特别是高清视频。别的事你就可以啥都不干了。所以解码器是最需要硬件提供加速的部分。现在的高清解码芯片都是主芯 片+DSP结构，解码的工作都是通过DSP来做，不会在过多的占用主芯片。所有将芯片中DSP硬件编解码的能力通过openmax标准接口呈现出来，提供 上层播放器来用。我认为这块是openmax最重要的意义。

2.source 主要是和协议打交道，demux 分解容器部分，大多数的容器格式的分解是不需要通过硬件来支持。只是ts流这种格式最可能用到硬件的支持。因为ts格式比较特殊，单包的大小太小了，只有 188字节。所以也是为什么现在常见的解码芯片都会提供硬件ts demux 的支持。

3.音视频输出部分video\audio output 这块和操作系统关系十分紧密。可以看看著名开源播放器vlc。vlc 在mac、linux、Windows都有，功能上差别也不大。所以说他是跨平台的，他跨平台跨在哪？主要的工作量还是在音视频解码完之后的输出模块。因 为各个系统的图像渲染和音频输出实现方法不同，所以vlc需要针对每个平台实现不同的output。这部分内容放在openmax来显然不合适。

所以openmax 中硬件抽象的编解码是最为常用的，也是为什么android中只用它来抽象code。

2.android中openmax实现框架



1.上面已经说过了，android系统中只用openmax来做code，所以android向上抽象了一层OMXCodec，提供给上层播放器用。
播放器中音视频解码器mVideosource、mAudiosource都是OMXCodec的实例。

2.OMXCodec通过IOMX 依赖binder机制 获得 OMX服务，OMX服务 才是openmax 在android中 实现。

3. OMX把软编解码和硬件编解码统一看作插件的形式管理起来。
 

AwesomePlayer 中有个变量 

[cpp] view plaincopy
  1. OMXClient mClient;  
让我们看看   OMXClient 
[cpp] view plaincopy
  1. class OMXClient {  
  2. public:  
  3.     OMXClient();  
  4.   
  5.     status_t connect();  
  6.     void disconnect();  
  7.   
  8.     sp<IOMX> interface() {  
  9.         return mOMX;  
  10.     }  
  11.   
  12. private:  
  13.     sp<IOMX> mOMX;  
  14.   
  15.     OMXClient(const OMXClient &);  
  16.     OMXClient &operator=(const OMXClient &);  
  17. };  
OMXClient 有个IOMX 的变量 mOMX ，这个就是和OMX服务进行binder通讯的。
在 AwesomePlayer 的构造函数中会调用 
[cpp] view plaincopy
  1. CHECK_EQ(mClient.connect(), (status_t)OK);  
[cpp] view plaincopy
  1. status_t OMXClient::connect() {  
  2.     sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();  
  3.     sp<IBinder> binder = sm->getService(String16("media.player"));  
  4.     sp<IMediaPlayerService> service = interface_cast<IMediaPlayerService>(binder);  
  5.   
  6.     CHECK(service.get() != NULL);  
  7.   
  8.     mOMX = service->getOMX();  
  9.     CHECK(mOMX.get() != NULL);  
  10.   
  11.     if (!mOMX->livesLocally(NULL /* node */, getpid())) {  
  12.         ALOGI("Using client-side OMX mux.");  
  13.         mOMX = new MuxOMX(mOMX);  
  14.     }  
  15.   
  16.     return OK;  
  17. }  
[cpp] view plaincopy
  1. sp<IOMX> MediaPlayerService::getOMX() {  
  2.     Mutex::Autolock autoLock(mLock);  
  3.   
  4.     if (mOMX.get() == NULL) {  
  5.         mOMX = new OMX;  
  6.     }  
  7.   
  8.     return mOMX;  
  9. }  

OMXClient::connect函数是通过binder机制 获得到MediaPlayerService，然后通过MediaPlayerService来创建OMX的实例。这样OMXClient就获得到了OMX的入口，接下来就可以通过binder机制来获得OMX提供的服务。
也就是说OMXClient 是android中 openmax 的入口。

在创建音视频解码mVideoSource、mAudioSource的时候会把OMXClient中的sp<IOMX> mOMX的实例 传给mVideoSource、mAudioSource来共享使用这个OMX的入口。
也就是说一个AwesomePlayer对应着 一个IOMX 变量，AwesomePlayer中的音视频解码器共用这个IOMX变量来获得OMX服务。
[cpp] view plaincopy
  1. sp<IOMX> interface() {  
  2.       return mOMX;  
  3.   }  
[cpp] view plaincopy
  1. mAudioSource = OMXCodec::Create(  
  2.                 mClient.interface(), mAudioTrack->getFormat(),  
  3.                 false, // createEncoder  
  4.                 mAudioTrack);  
[cpp] view plaincopy
  1. mVideoSource = OMXCodec::Create(  
  2.             mClient.interface(), mVideoTrack->getFormat(),  
  3.             false, // createEncoder  
  4.             mVideoTrack,  
  5.             NULL, flags, USE_SURFACE_ALLOC ? mNativeWindow : NULL);  
[cpp] view plaincopy
      1.  

通过上文知道了，每个AwesomePlayer 只有一个OMX服务的入口，但是AwesomePlayer不一定就只需要1种解码器。有可能音视频都有，或者有很多种。这个时候这些解码器都需要OMX的服务，也就是OMX那头需要建立不同的解码器的组件来对应着AwesomePlayer中不同的code。OMX中非常重要的2个成员就是 OMXMaster 和 OMXNodeInstance。OMX通过这俩个成员来创建和维护不同的openmax 解码器组件，为AwesomePlayer中不同解码提供服务。让我们看看他们是怎么实现这些工作的。



1. OMX中 OMXNodeInstance 负责创建并维护不同的实例，这些实例是根据上面需求创建的，以node作为唯一标识。这样播放器中每个OMXCodec在OMX服务端都对应有了自己的OMXNodeInstance实例。

2.OMXMaster 维护底层软硬件解码库，根据OMXNodeInstance中想要的解码器来创建解码实体组件。

接下来我们假设视频解码器需要的是AVC，来看看解码器创建的流程。

(默认走软解码)

1.准备工作初始化OMXMaster

OMX构造函数中会进行初始化。

[cpp] view plaincopy
  1. OMXMaster *mMaster;  
[cpp] view plaincopy
  1. OMX::OMX()  
  2.     : mMaster(new OMXMaster),  
  3.       mNodeCounter(0) {  
  4. }  
[cpp] view plaincopy
  1. OMXMaster::OMXMaster()  
  2.     : mVendorLibHandle(NULL) {  
  3.     addVendorPlugin();  
  4.     addPlugin(new SoftOMXPlugin);  
  5. }  
OMXMaster 负责OMX中编解码器插件管理，软件解码和硬件解码都是使用OMX标准，挂载plugins的方式来进行管理。
软解通过 addPlugin(new SoftOMXPlugin);会把这些编解码器的名字都放在mPluginByComponentName中。
android 默认会提供一系列的软件解码器。目前支持这些格式的软编解码。
[cpp] view plaincopy
  1. kComponents[] = {  
  2.     { "OMX.google.aac.decoder", "aacdec", "audio_decoder.aac" },  
  3.     { "OMX.google.aac.encoder", "aacenc", "audio_encoder.aac" },  
  4.     { "OMX.google.amrnb.decoder", "amrdec", "audio_decoder.amrnb" },  
  5.     { "OMX.google.amrnb.encoder", "amrnbenc", "audio_encoder.amrnb" },  
  6.     { "OMX.google.amrwb.decoder", "amrdec", "audio_decoder.amrwb" },  
  7.     { "OMX.google.amrwb.encoder", "amrwbenc", "audio_encoder.amrwb" },  
  8.     { "OMX.google.h264.decoder", "h264dec", "video_decoder.avc" },  
  9.     { "OMX.google.h264.encoder", "h264enc", "video_encoder.avc" },  
  10.     { "OMX.google.g711.alaw.decoder", "g711dec", "audio_decoder.g711alaw" },  
  11.     { "OMX.google.g711.mlaw.decoder", "g711dec", "audio_decoder.g711mlaw" },  
  12.     { "OMX.google.h263.decoder", "mpeg4dec", "video_decoder.h263" },  
  13.     { "OMX.google.h263.encoder", "mpeg4enc", "video_encoder.h263" },  
  14.     { "OMX.google.mpeg4.decoder", "mpeg4dec", "video_decoder.mpeg4" },  
  15.     { "OMX.google.mpeg4.encoder", "mpeg4enc", "video_encoder.mpeg4" },  
  16.     { "OMX.google.mp3.decoder", "mp3dec", "audio_decoder.mp3" },  
  17.     { "OMX.google.vorbis.decoder", "vorbisdec", "audio_decoder.vorbis" },  
  18.     { "OMX.google.vpx.decoder", "vpxdec", "video_decoder.vpx" },  
  19.     { "OMX.google.raw.decoder", "rawdec", "audio_decoder.raw" },  
  20.     { "OMX.google.flac.encoder", "flacenc", "audio_encoder.flac" },  
  21. };  
硬件编解码是通过 addVendorPlugin();加载libstagefrighthw.so.各个芯片平台可以遵循openmax 标准,生成libstagefrighthw.so的库来提供android应用。
[cpp] view plaincopy
  1. void OMXMaster::addVendorPlugin() {  
  2.     addPlugin("libstagefrighthw.so");  
  3. }  

然后通过dlopen、dlsym来调用库中的函数。

这部分准备工作是在AwesomePlayer的构造函数中
CHECK_EQ(mClient.connect(), (status_t)OK); 已经完成了。

2.创建mVideoSource

有了上面的OMX，接下来会在AwesomePlayer::initVideoDecoder中创建mVideoSource 实例，下面代码只保留的主要部分：
[cpp] view plaincopy
  1. status_t AwesomePlayer::initVideoDecoder(uint32_t flags) {  
  2.     ATRACE_CALL();  
  3.     mVideoSource = OMXCodec::Create(  
  4.             mClient.interface(), mVideoTrack->getFormat(),  
  5.             false, // createEncoder  
  6.             mVideoTrack,  
  7.             NULL, flags, USE_SURFACE_ALLOC ? mNativeWindow : NULL);  
  8.     status_t err = mVideoSource->start();  
  9.     return mVideoSource != NULL ? OK : UNKNOWN_ERROR;  
  10. }  
保留主要部分，去除编码相关
[cpp] view plaincopy
  1. sp<MediaSource> OMXCodec::Create(  
  2.         const sp<IOMX> &omx,  
  3.         const sp<MetaData> &meta, bool createEncoder,  
  4.         const sp<MediaSource> &source,  
  5.         const char *matchComponentName,  
  6.         uint32_t flags,  
  7.         const sp<ANativeWindow> &nativeWindow) {  
  8.     int32_t requiresSecureBuffers;  
  9.       
  10.     const char *mime;  
  11.     bool success = meta->findCString(kKeyMIMEType, &mime);  
  12.     CHECK(success);  
  13.   
  14.     Vector<String8> matchingCodecs;  
  15.     Vector<uint32_t> matchingCodecQuirks;  
  16.     findMatchingCodecs(  
  17.             mime, createEncoder, matchComponentName, flags,  
  18.             &matchingCodecs, &matchingCodecQuirks);  
  19.   
  20.     sp<OMXCodecObserver> observer = new OMXCodecObserver;  
  21.     IOMX::node_id node = 0;  
  22.   
  23.     for (size_t i = 0; i < matchingCodecs.size(); ++i) {  
  24.         const char *componentNameBase = matchingCodecs[i].string();  
  25.         uint32_t quirks = matchingCodecQuirks[i];  
  26.         const char *componentName = componentNameBase;  
  27.   
  28.         AString tmp;  
  29.      
  30.         status_t err = omx->allocateNode(componentName, observer, &node);  
  31.         if (err == OK) {  
  32.             ALOGV("Successfully allocated OMX node ‘%s‘", componentName);  
  33.   
  34.             sp<OMXCodec> codec = new OMXCodec(  
  35.                     omx, node, quirks, flags,  
  36.                     createEncoder, mime, componentName,  
  37.                     source, nativeWindow);  
  38.   
  39.             observer->setCodec(codec);  
  40.   
  41.             err = codec->configureCodec(meta);  
  42.   
  43.             if (err == OK) {  
  44.                 if (!strcmp("OMX.Nvidia.mpeg2v.decode", componentName)) {  
  45.                     codec->mFlags |= kOnlySubmitOneInputBufferAtOneTime;  
  46.                 }  
  47.   
  48.                 return codec;  
  49.             }  
  50.   
  51.             ALOGV("Failed to configure codec ‘%s‘", componentName);  
  52.         }  
  53.     }  
  54.   
  55.     return NULL;  
  56. }  

1.根据mVideoTrack传进来的视频信息，查找相匹配的解码器。

[cpp] view plaincopy
  1. bool success = meta->findCString(kKeyMIMEType, &mime);  
  2. findMatchingCodecs(  
  3.            mime, createEncoder, matchComponentName, flags,  
  4.            &matchingCodecs, &matchingCodecQuirks);  

2. 创建OMXCodecObserver 实例，OMXCodecObserver功能后续会详细介绍。创建一个node 并初始化为0.
[cpp] view plaincopy
  1. sp<OMXCodecObserver> observer = new OMXCodecObserver;  
  2.     IOMX::node_id node = 0;  

3. 通过omx入口 依靠binder 机制调用OMX服务中的allocateNode()，这一步把匹配得到的解码器组件名、OMXCodecObserver实例和初始化为0的node一并传入。
[cpp] view plaincopy
  1. status_t err = omx->allocateNode(componentName, observer, &node);  
这个allocateNode 就是文章最开始讲的，在OMX那头创建一个和mVideoSource相匹配的解码实例。用node值作为唯一标识。
让我们来看看真正的omx中allocateNode做了啥？
[cpp] view plaincopy
  1. status_t OMX::allocateNode(  
  2.         const char *name, const sp<IOMXObserver> &observer, node_id *node) {  
  3.     Mutex::Autolock autoLock(mLock);  
  4.   
  5.     *node = 0;  
  6.   
  7.     OMXNodeInstance *instance = new OMXNodeInstance(this, observer);  
  8.   
  9.     OMX_COMPONENTTYPE *handle;  
  10.     OMX_ERRORTYPE err = mMaster->makeComponentInstance(  
  11.             name, &OMXNodeInstance::kCallbacks,  
  12.             instance, &handle);  
  13.   
  14.     if (err != OMX_ErrorNone) {  
  15.         ALOGV("FAILED to allocate omx component ‘%s‘", name);  
  16.   
  17.         instance->onGetHandleFailed();  
  18.   
  19.         return UNKNOWN_ERROR;  
  20.     }  
  21.   
  22.     *node = makeNodeID(instance);  
  23.     mDispatchers.add(*node, new CallbackDispatcher(instance));  
  24.   
  25.     instance->setHandle(*node, handle);  
  26.   
  27.     mLiveNodes.add(observer->asBinder(), instance);  
  28.     observer->asBinder()->linkToDeath(this);  
  29.   
  30.     return OK;  
  31. }  

创建一个OMXNodeInstance实例。
通过mMaster->makeComponentInstance创建真正解码器的组件，并通过handle与OMXNodeInstance关联。
所以说mMaster->makeComponentInstance这里是建立解码器组件的核心。会把mVideoSource需要的解码器name一直传递下去。
[cpp] view plaincopy
  1. OMX_ERRORTYPE OMXMaster::makeComponentInstance(  
  2.         const char *name,  
  3.         const OMX_CALLBACKTYPE *callbacks,  
  4.         OMX_PTR appData,  
  5.         OMX_COMPONENTTYPE **component) {  
  6.     Mutex::Autolock autoLock(mLock);  
  7.   
  8.     *component = NULL;  
  9.   
  10.     ssize_t index = mPluginByComponentName.indexOfKey(String8(name));  
  11.   
  12.     if (index < 0) {  
  13.         return OMX_ErrorInvalidComponentName;  
  14.     }  
  15.   
  16.     OMXPluginBase *plugin = mPluginByComponentName.valueAt(index);  
  17.     OMX_ERRORTYPE err =  
  18.         plugin->makeComponentInstance(name, callbacks, appData, component);  
  19.   
  20.     if (err != OMX_ErrorNone) {  
  21.         return err;  
  22.     }  
  23.   
  24.     mPluginByInstance.add(*component, plugin);  
  25.   
  26.     return err;  
  27. }  

最开始OMXMaster通过 addPlugin(new SoftOMXPlugin);把支持的软解码放在mPluginByComponentName中，在makeComponentInstance中通过上面传下来的解码器的name值从mPluginByComponentName找到相对应的plugin，然后调用  plugin->makeComponentInstance(name, callbacks, appData, component);
这里的plugin 值得就是软解SoftOMXPlugin 也就是调用了
[cpp] view plaincopy
  1. OMX_ERRORTYPE SoftOMXPlugin::makeComponentInstance(  
  2.         const char *name,  
  3.         const OMX_CALLBACKTYPE *callbacks,  
  4.         OMX_PTR appData,  
  5.         OMX_COMPONENTTYPE **component) {  
  6.     ALOGV("makeComponentInstance ‘%s‘", name);  
  7.   
  8.     for (size_t i = 0; i < kNumComponents; ++i) {  
  9.         if (strcmp(name, kComponents[i].mName)) {  
  10.             continue;  
  11.         }  
  12.   
  13.         AString libName = "libstagefright_soft_";  
  14.         libName.append(kComponents[i].mLibNameSuffix);  
  15.         libName.append(".so");  
  16.   
  17.         void *libHandle = dlopen(libName.c_str(), RTLD_NOW);  
  18.   
  19.         if (libHandle == NULL) {  
  20.             ALOGE("unable to dlopen %s", libName.c_str());  
  21.   
  22.             return OMX_ErrorComponentNotFound;  
  23.         }  
  24.   
  25.         typedef SoftOMXComponent *(*CreateSoftOMXComponentFunc)(  
  26.                 const char *, const OMX_CALLBACKTYPE *,  
  27.                 OMX_PTR, OMX_COMPONENTTYPE **);  
  28.   
  29.         CreateSoftOMXComponentFunc createSoftOMXComponent =  
  30.             (CreateSoftOMXComponentFunc)dlsym(  
  31.                     libHandle,  
  32.                     "_Z22createSoftOMXComponentPKcPK16OMX_CALLBACKTYPE"  
  33.                     "PvPP17OMX_COMPONENTTYPE");  
  34.   
  35.         if (createSoftOMXComponent == NULL) {  
  36.             dlclose(libHandle);  
  37.             libHandle = NULL;  
  38.   
  39.             return OMX_ErrorComponentNotFound;  
  40.         }  
  41.   
  42.         sp<SoftOMXComponent> codec =  
  43.             (*createSoftOMXComponent)(name, callbacks, appData, component);  
  44.   
  45.         if (codec == NULL) {  
  46.             dlclose(libHandle);  
  47.             libHandle = NULL;  
  48.   
  49.             return OMX_ErrorInsufficientResources;  
  50.         }  
  51.   
  52.         OMX_ERRORTYPE err = codec->initCheck();  
  53.         if (err != OMX_ErrorNone) {  
  54.             dlclose(libHandle);  
  55.             libHandle = NULL;  
  56.   
  57.             return err;  
  58.         }  
  59.   
  60.         codec->incStrong(this);  
  61.         codec->setLibHandle(libHandle);  
  62.   
  63.         return OMX_ErrorNone;  
  64.     }  
  65.   
  66.     return OMX_ErrorInvalidComponentName;  
  67. }  
通过上面传下来的解码器的name，找到对应库的名字。假如是264的话，要加载的库就是 libstagefright_soft_h264dec.so,也就是对应上层264解码的话，omx解码组件会加载对应的 libstagefright_soft_h264dec.so库。相对应的软解代码在 Android4.1.1\frameworks\av\media\libstagefright\codecs\on2\h264dec 中。
加载完264解码库后 通过dlopen、dlsym来调用库中函数。
通过调用 SoftAVC 中的 createSoftOMXComponent 来创建真正264解码器实例SoftOMXComponent。以后真正视频解码的工作都是通过avc 这个SoftAVC实例完成的
[cpp] view plaincopy
  1. android::SoftOMXComponent *createSoftOMXComponent(  
  2.         const char *name, const OMX_CALLBACKTYPE *callbacks,  
  3.         OMX_PTR appData, OMX_COMPONENTTYPE **component) {  
  4.     return new android::SoftAVC(name, callbacks, appData, component);  
  5. }  

经过这一路下来，终于完成了解码器的创建工作。简单总结一下。
1.AwesomePlayer中通过initVideoDecoder 来创建video解码器mVideoSource
2.mVideoSource 中通过上部分demux后的视频流 mVideoTrack来获得解码器的类型，通过类型调用omx->allocateNode 创建omx node实例与自己对应。以后都是通过node实例来操作解码器。
3.在 omx->allocateNode中 通过mMaster->makeComponentInstance 来创建真正对应的解码器组件。这个解码器组件是完成之后解码实际工作的。
4.在创建mMaster->makeComponentInstance过程中，也是通过上面mVideoTrack 过来的解码器类型名，找到相对应的解码器的库，然后实例化。

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标签： Android iOS 移动互联 终端开发

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