AudioTrack与AudioFlinger交换音频数据

引子

AndroidFramework的音频子系统中，每一个音频流对应着一个AudioTrack类的一个实例，每个AudioTrack会在创建时注册到AudioFlinger中，由AudioFlinger把所有的AudioTrack进行混合（Mixer），然后输送到AudioHardware中进行播放，目前Android的Froyo版本设定了同时最多可以创建32个音频流，也就是说，Mixer最多会同时处理32个AudioTrack的数据流。

如何使用AudioTrack

AudioTrack的主要代码位于frameworks/base/media/libmedia/audiotrack.cpp中。现在先通过一个例子来了解一下如何使用AudioTrack，ToneGenerator是android中产生电话拨号音和其他音调波形的一个实现，我们就以它为例子：

ToneGenerator的初始化函数：

1. bool ToneGenerator::initAudioTrack() {  
2.    // Open audio track in mono, PCM 16bit, default sampling rate, default buffer size  
3.     mpAudioTrack = new AudioTrack();  
4.     mpAudioTrack->set(mStreamType,  
5.                       0,  
6.                       AudioSystem::PCM_16_BIT,  
7.                       AudioSystem::CHANNEL_OUT_MONO,  
8.                       0,  
9.                       0,  
10.                       audioCallback,  
11.                       this,  
12.                       0,  
13.                       0,  
14.                       mThreadCanCallJava);  
15.     if (mpAudioTrack->initCheck() != NO_ERROR) {  
16.         LOGE("AudioTrack->initCheck failed");  
17.         goto initAudioTrack_exit;  
18.     }  
19.     mpAudioTrack->setVolume(mVolume, mVolume);  
20.     mState = TONE_INIT;  
21.     ......  
22.  }

    ---

    可见，创建步骤很简单，先new一个AudioTrack的实例，然后调用set成员函数完成参数的设置并注册到AudioFlinger中，然后可以调用其他诸如设置音量等函数进一步设置音频参数。其中，一个重要的参数是audioCallback，audioCallback是一个回调函数，负责响应AudioTrack的通知，例如填充数据、循环播放、播放位置触发等等。回调函数的写法通常像这样：

1. void ToneGenerator::audioCallback(int event, void* user, void *info) {  
2.     if (event != AudioTrack::EVENT_MORE_DATA) return;  
3.     AudioTrack::Buffer *buffer = static_cast<AudioTrack::Buffer *>(info);  
4.     ToneGenerator *lpToneGen = static_cast<ToneGenerator *>(user);  
5.     short *lpOut = buffer->i16;  
6.     unsigned int lNumSmp = buffer->size/sizeof(short);  
7.     const ToneDescriptor *lpToneDesc = lpToneGen->mpToneDesc;  
8.     if (buffer->size == 0) return;  
9.   
10.     // Clear output buffer: WaveGenerator accumulates into lpOut buffer  
11.     memset(lpOut, 0, buffer->size);  
12.     ......  
13.     // 以下是产生音调数据的代码，略....  
14. }

    ---

    该函数首先判断事件的类型是否是EVENT_MORE_DATA，如果是，则后续的代码会填充相应的音频数据后返回，当然你可以处理其他事件，以下是可用的事件类型

1. enum event_type {  
2.         EVENT_MORE_DATA = 0,        // Request to write more data to PCM buffer.  
3.         EVENT_UNDERRUN = 1,         // PCM buffer underrun occured.  
4.         EVENT_LOOP_END = 2,         // Sample loop end was reached; playback restarted from loop start if loop count was not 0.  
5.         EVENT_MARKER = 3,           // Playback head is at the specified marker position (See setMarkerPosition()).  
6.         EVENT_NEW_POS = 4,          // Playback head is at a new position (See setPositionUpdatePeriod()).  
7.         EVENT_BUFFER_END = 5        // Playback head is at the end of the buffer.  
8.     }; 

   ---

关于开始播放和停止播放 ，只要简单的调用start() ,stop()即可

mpAudioTrack->start();

 

AudioTrack和AudioFlinger的通信机制

通常，AudioTrack和AudioFlinger并不在同一个进程中，它们通过android中的binder机制建立联系。

AudioFlinger是android中的一个service，在android启动时就已经被加载。

 

 

我们可以这样理解：

• audio_track_cblk_t实现了一个环形FIFO；
• AudioTrack是FIFO的数据生产者；
• AudioFlinger是FIFO的数据消费者。

 

建立联系的过程

解释一下过程：

• Framework或者Java层通过JNI，new AudioTrack();
• 根据StreamType等参数，通过一系列的调用getOutput();
• 如有必要，AudioFlinger根据StreamType打开不同硬件设备;
• AudioFlinger为该输出设备创建混音线程： MixerThread()，并把该线程的id作为getOutput()的返回值返回给AudioTrack;
• AudioTrack通过binder机制调用AudioFlinger的createTrack();
• AudioFlinger注册该AudioTrack到MixerThread中；
• AudioFlinger创建一个用于控制的TrackHandle，并以IAudioTrack这一接口作为createTrack()的返回值；
• AudioTrack通过IAudioTrack接口，得到在AudioFlinger中创建的FIFO(audio_track_cblk_t);
• AudioTrack创建自己的监控线程：AudioTrackThread；

自此，AudioTrack建立了和AudioFlinger的全部联系工作，接下来，AudioTrack可以：

• 通过IAudioTrack接口控制该音轨的状态，例如start,stop,pause等等；
• 通过对FIFO的写入，实现连续的音频播放；
• 监控线程监控事件的发生，并通过audioCallback回调函数与用户程序进行交互；

FIFO的管理

 audio_track_cblk_t

audio_track_cblk_t这个结构是FIFO实现的关键，该结构是在createTrack的时候，由AudioFlinger申请相应的内存，然后通过IMemory接口返回AudioTrack的，这样AudioTrack和AudioFlinger管理着同一个audio_track_cblk_t，通过它实现了环形FIFO，AudioTrack向FIFO中写入音频数据，AudioFlinger从FIFO中读取音频数据，经Mixer后送给AudioHardware进行播放。

audio_track_cblk_t的主要数据成员：

    user             -- AudioTrack当前的写位置的偏移
    userBase     -- AudioTrack写偏移的基准位置，结合user的值方可确定真实的FIFO地址指针
    server          -- AudioFlinger当前的读位置的偏移
    serverBase  -- AudioFlinger读偏移的基准位置，结合server的值方可确定真实的FIFO地址指针

    frameCount -- FIFO的大小，以音频数据的帧为单位，16bit的音频每帧的大小是2字节

    buffers         -- 指向FIFO的起始地址

    out               -- 音频流的方向，对于AudioTrack，out=1，对于AudioRecord，out=0

audio_track_cblk_t的主要成员函数：

framesAvailable_l()和framesAvailable()用于获取FIFO中可写的空闲空间的大小，只是加锁和不加锁的区别。

 

转自：

http://blog.csdn.net/DroidPhone/archive/2010/10/14/5941344.aspx

 

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