Android音频分析

1        安卓音频系统框架

?  Multimedia framework：

多媒体框架负责封装了播放/录音类、连接安卓音频解码库进行音频软件解码以及连接高通OpenMaxIL接口。上层APP直接调用Multimedia framework的接口来进行音频的播放和录音。

?  AudioService

注册安卓广播事件，获取广播事件，如蓝牙耳机插拔、USB音频设备插拔等，并调用Audio System接口来实现音频控制。

?  AudioSystem

该类中包含了音频的基础定义，包括音频流（stream）类型，路由（Routing）类型、音频输入输出设备（device）的定义、音频设备声明（device states）以及一些音频接口函数。

?  Audio Flinger（AF）:

AudioFlinger是安卓音频的两大服务之一，另一个是AudioPolicyService，这两个服务均由mediaserver实例化（main_mediaserver.cpp）。AudioFlinger直接与HAL层通讯，所有的音频操作都需要经过AudioFlinger来控制。主要有以下功能：

1.      通过libaudio库的接口来管理所有的音频输入/输出设备；

2.      实现PCM数据的混音/输入/输出；

3.      播放时音量控制

?  Audio Policy Manager（APM）：

APM主要用于音频流的路由策略，以及用户场景的切换，最终也是和AF通讯，有AF与HAL通讯控制。AudioPolicyService.java 也会通过AudioSystem中的接口（如AudioSystem::get_audio_flinger()）来获取AF实例，音量的控制也是调用AudioSystem中的接口（如AudioSystem::setVoiceVolume(data->mVolume)）来控制，最终AS也是调用AF的接口来实现。

?  AudioTrack（AT）：

用于播放音频的类，通过audio_track_cblk_t 与AF共享内存，传递音频数据。

?  AudioRecord：

用于录音的类。

2        具体分析

2.1  AudioTrack（AT）分析

java层:frameworks\base\media\java\android\media\ AudioTrack.java

JNI层： frameworks\base\core\jni\android_media_AudioTrack.cpp

库：frameworks\av\media\libmedia\AudioTrack.cpp

三个文件的关系：java层AudioTrack.java调用JNI层android_media_AudioTrack.cppnative函数，JNI层具体功能再调用库AudioTrack.cpp中函数来实现。

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总的来说，audiotrack.java提供给APP用于播放音频的类，通过JNI与c++文件通信完成具体的播放功能。

audiotrack.java主要提供以下几个方法：

getMinBufferSize()：根据采样率，声道数，采样位数(采样精度)(分别对应三个形参)来计算需要的最小buffer缓冲区。

AudioTrack():构造函数，构造一个播放类；

paly()：开始播放音频；

write()：往AudioTrack中写入音频数据；

stop()：停止播放；

pause()：暂停播放；

release()：释放底层的资源。

AudioTrack播放音频数据时有两种方式，一种是静态模式（MODE_STATIC），另一种是流模式（MODE_STREAM）。

? static

静态模式就是数据一次性交付给接收方。好处是简单高效，只需要进行一次操作就完成了数据的传递;缺点当然也很明显，无法胜任数据量较大的音频回放，因而通常只用于播放铃声、系统提醒等对内存小的操作。

? streaming

流模式和网络上播放视频是类似的，即数据是按照一定规律不断地传递给接收方的。理论上它可用于任何音频播放的场景，不过我们一般在以下情况下采用：

? 音频文件过大

? 音频属性要求高，比如采样率高、深度大的数据

? 音频数据是实时产生的，这种情况就只能用流模式了

AudioTrack的构造函数中有一个变量用来指定buffer的大小bufferSizeInBytes。

AudioTrack在Native层会对这个变量的值进行有效性判断。首先，它至少要等于或者大于getMinBufferSize返回的值，然后它必须是frame大小的整数倍。（frame=声道数*采样位数/8）

举例说明，MODE_STREAM模式下，在JAVA层构造AudioTrack时，bufferSizeInBytes的大小设定为9600，在Native层调用Write方法拷贝数据至Hardware进行回放，每次拷贝的大小为320.则需要拷贝到30次，声卡才发出声音。即需要将数据填满缓冲区才进行播放。（320*30=9600）

See also：

2.2  AudioFlinger（AF）

负责向下访问AudioHardwareInterface，实现音频PCM数据的混音/输入/输出以及音量调节；是底层和安卓层的桥梁。

文件位置： frameworks\av\services\audioflinger\ AudioFlinger.cpp

See also:

受用的评论：参见http://blog.csdn.net/droidphone/article/details/5951999

按照评论的理解，当手机里打开两个播放器的同时播放音乐，它们（不同的音乐）是同一个MixThread中的两个不同的AudioTrack（音轨），并混音输出。

2.3  AudioPolicyService（APS）

 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

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。

See also: