Android Audio代码分析2 - 函数getMinBufferSize

AudioTrack的使用示例中，用到了函数getMinBufferSize，今天把它倒出来，再嚼嚼。


*****************************************源码*************************************************

 static public int getMinBufferSize(int sampleRateInHz, int channelConfig, int audioFormat) {        int channelCount = 0;        switch(channelConfig) {        case AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO:        case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO:            channelCount = 1;            break;        case AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO:        case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO:            channelCount = 2;            break;        default:            loge("getMinBufferSize(): Invalid channel configuration.");            return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;        }                if ((audioFormat != AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)             && (audioFormat != AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT)) {            loge("getMinBufferSize(): Invalid audio format.");            return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;        }                if ( (sampleRateInHz < 4000) || (sampleRateInHz > 48000) ) {            loge("getMinBufferSize(): " + sampleRateInHz +"Hz is not a supported sample rate.");            return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;        }                int size = native_get_min_buff_size(sampleRateInHz, channelCount, audioFormat);        if ((size == -1) || (size == 0)) {            loge("getMinBufferSize(): error querying hardware");            return AudioTrack.ERROR;        }        else {            return size;        }    }

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源码路径：
frameworks\base\media\java\android\media\AudioTrack.java


###########################################说明##############################################################
先把自带的注释拿来看看吧：

    /**     * Returns the minimum buffer size required for the successful creation of an AudioTrack     * object to be created in the {@link #MODE_STREAM} mode. Note that this size doesn't     * guarantee a smooth playback under load, and higher values should be chosen according to     * the expected frequency at which the buffer will be refilled with additional data to play.      * @param sampleRateInHz the sample rate expressed in Hertz.     * @param channelConfig describes the configuration of the audio channels.      *   See {@link AudioFormat#CHANNEL_OUT_MONO} and     *   {@link AudioFormat#CHANNEL_OUT_STEREO}     * @param audioFormat the format in which the audio data is represented.      *   See {@link AudioFormat#ENCODING_PCM_16BIT} and      *   {@link AudioFormat#ENCODING_PCM_8BIT}     * @return {@link #ERROR_BAD_VALUE} if an invalid parameter was passed,     *   or {@link #ERROR} if the implementation was unable to query the hardware for its output      *     properties,      *   or the minimum buffer size expressed in bytes.     */

从注释可以看出，通过该函数获取的最小buffer size，只是保证在MODE_STREAM模式下成功地创建一个AudioTrack对象。
并不能保证流畅地播放。


1、参数就不说了，可以参考上面注释，上一篇文章中也有说。
2、定义了一个内部变量：
     int channelCount = 0;
   用来记录声道数量。
   调用native函数native_get_min_buff_size时会用。
   可见buffer size也是由native层来决定的。
3、接下来根据Channel类型，计算声道数量：

        switch(channelConfig) {        case AudioFormat.CHANNEL_OUT_MONO:        case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO:            channelCount = 1;            break;        case AudioFormat.CHANNEL_OUT_STEREO:        case AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO:            channelCount = 2;            break;        default:            loge("getMinBufferSize(): Invalid channel configuration.");            return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;        }

   MONO都是1，Stereo的都是2。
   不过，我们之前看过，Channel类型不止这几种。有以下一堆呢：

    public static final int CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT = 0x4;    public static final int CHANNEL_OUT_FRONT_RIGHT = 0x8;    public static final int CHANNEL_OUT_FRONT_CENTER = 0x10;    public static final int CHANNEL_OUT_LOW_FREQUENCY = 0x20;    public static final int CHANNEL_OUT_BACK_LEFT = 0x40;    public static final int CHANNEL_OUT_BACK_RIGHT = 0x80;    public static final int CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT_OF_CENTER = 0x100;    public static final int CHANNEL_OUT_FRONT_RIGHT_OF_CENTER = 0x200;    public static final int CHANNEL_OUT_BACK_CENTER = 0x400;    public static final int CHANNEL_OUT_MONO = CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT;    public static final int CHANNEL_OUT_STEREO = (CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT | CHANNEL_OUT_FRONT_RIGHT);    public static final int CHANNEL_OUT_QUAD = (CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT | CHANNEL_OUT_FRONT_RIGHT |            CHANNEL_OUT_BACK_LEFT | CHANNEL_OUT_BACK_RIGHT);    public static final int CHANNEL_OUT_SURROUND = (CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT | CHANNEL_OUT_FRONT_RIGHT |            CHANNEL_OUT_FRONT_CENTER | CHANNEL_OUT_BACK_CENTER);    public static final int CHANNEL_OUT_5POINT1 = (CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT | CHANNEL_OUT_FRONT_RIGHT |            CHANNEL_OUT_FRONT_CENTER | CHANNEL_OUT_LOW_FREQUENCY | CHANNEL_OUT_BACK_LEFT | CHANNEL_OUT_BACK_RIGHT);    public static final int CHANNEL_OUT_7POINT1 = (CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT | CHANNEL_OUT_FRONT_RIGHT |            CHANNEL_OUT_FRONT_CENTER | CHANNEL_OUT_LOW_FREQUENCY | CHANNEL_OUT_BACK_LEFT | CHANNEL_OUT_BACK_RIGHT |            CHANNEL_OUT_FRONT_LEFT_OF_CENTER | CHANNEL_OUT_FRONT_RIGHT_OF_CENTER);

   并且，AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO和AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO的定义还不包含在这一堆之中，而是在它们之前定义：

    /** Mono audio configuration */    /** @deprecated use CHANNEL_OUT_MONO or CHANNEL_IN_MONO instead  */    @Deprecated    public static final int CHANNEL_CONFIGURATION_MONO      = 2;    /** Stereo (2 channel) audio configuration */    /** @deprecated use CHANNEL_OUT_STEREO or CHANNEL_IN_STEREO instead  */    @Deprecated    public static final int CHANNEL_CONFIGURATION_STEREO    = 3;

   难道其他的Channel类型都不需要获取这个min buffer size？？？
   还是说，目前只支持单声道和双声道？？？


4、下面判断音频格式，即采样点数据所占的bit数：

        if ((audioFormat != AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT)             && (audioFormat != AudioFormat.ENCODING_PCM_8BIT)) {            loge("getMinBufferSize(): Invalid audio format.");            return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;        }

   可见，只支持16bit和8bit两种。


5、判断采用率：

        if ( (sampleRateInHz < 4000) || (sampleRateInHz > 48000) ) {            loge("getMinBufferSize(): " + sampleRateInHz +"Hz is not a supported sample rate.");            return AudioTrack.ERROR_BAD_VALUE;        }

   只支持4000Hz到48000Hz之间。


6、接下来调到native中去：

        int size = native_get_min_buff_size(sampleRateInHz, channelCount, audioFormat);        if ((size == -1) || (size == 0)) {            loge("getMinBufferSize(): error querying hardware");            return AudioTrack.ERROR;        }        else {            return size;        }

   可见，真正干活的是在native中，java层中只是做些辅助操作。


   通过前文中JNI的函数对照表，可知native_get_min_buff_size函数对应的是native中的android_media_AudioTrack_get_min_buff_size函数。
   路径：frameworks\base\core\jni\android_media_AudioTrack.cpp


   函数android_media_AudioTrack_get_min_buff_size的实现：

// returns the minimum required size for the successful creation of a streaming AudioTrack// returns -1 if there was an error querying the hardware.static jint android_media_AudioTrack_get_min_buff_size(JNIEnv *env,  jobject thiz,    jint sampleRateInHertz, jint nbChannels, jint audioFormat) {    int frameCount = 0;    if (AudioTrack::getMinFrameCount(&frameCount, AudioSystem::DEFAULT,            sampleRateInHertz) != NO_ERROR) {        return -1;    }    return frameCount * nbChannels * (audioFormat == javaAudioTrackFields.PCM16 ? 2 : 1);}

   可见，最小buffer size是frameCoun乘以声道个数，在根据音频格式乘以1或2得到。
   声道个数和音频格式都是传入的，不再说。
   frameCount是调用函数AudioTrack::getMinFrameCount取得的。从函数名可知，此处取得的应该是最小frame数。
   传入的三个参数：
     &frameCount是用来保存frame计数的。
     sampleRateInHertz是采样率。
     AudioSystem::DEFAULT是写死的。其定义在类AudioSystem中，其他的定义如下：

    enum stream_type {        DEFAULT          =-1,        VOICE_CALL       = 0,        SYSTEM           = 1,        RING             = 2,        MUSIC            = 3,        ALARM            = 4,        NOTIFICATION     = 5,        BLUETOOTH_SCO    = 6,        ENFORCED_AUDIBLE = 7, // Sounds that cannot be muted by user and must be routed to speaker        DTMF             = 8,        TTS              = 9,        NUM_STREAM_TYPES    };

   原来是stream的类型。
   为什么不在调用getMinBufferSize的时候传入stream类型，而在此处使用DEFAULT呢？？？


   先放放，继续看函数AudioTrack::getMinFrameCount。


   函数AudioTrack::getMinFrameCount的实现：

status_t AudioTrack::getMinFrameCount(        int* frameCount,        int streamType,        uint32_t sampleRate){    int afSampleRate;    if (AudioSystem::getOutputSamplingRate(&afSampleRate, streamType) != NO_ERROR) {        return NO_INIT;    }    int afFrameCount;    if (AudioSystem::getOutputFrameCount(&afFrameCount, streamType) != NO_ERROR) {        return NO_INIT;    }    uint32_t afLatency;    if (AudioSystem::getOutputLatency(&afLatency, streamType) != NO_ERROR) {        return NO_INIT;    }    // Ensure that buffer depth covers at least audio hardware latency    uint32_t minBufCount = afLatency / ((1000 * afFrameCount) / afSampleRate);    if (minBufCount < 2) minBufCount = 2;    *frameCount = (sampleRate == 0) ? afFrameCount * minBufCount :              afFrameCount * minBufCount * sampleRate / afSampleRate;    return NO_ERROR;}

   开始，调用了三个AudioSystem的函数，似曾谋面，不过当时被无视了，今天看看吧。


   函数AudioSystem::getOutputSamplingRate的实现：

status_t AudioSystem::getOutputSamplingRate(int* samplingRate, int streamType){    OutputDescriptor *outputDesc;    audio_io_handle_t output;    if (streamType == DEFAULT) {        streamType = MUSIC;    }    output = getOutput((stream_type)streamType);    if (output == 0) {        return PERMISSION_DENIED;    }    gLock.lock();    outputDesc = AudioSystem::gOutputs.valueFor(output);    if (outputDesc == 0) {        LOGV("getOutputSamplingRate() no output descriptor for output %d in gOutputs", output);        gLock.unlock();        const sp<IAudioFlinger>& af = AudioSystem::get_audio_flinger();        if (af == 0) return PERMISSION_DENIED;        *samplingRate = af->sampleRate(output);    } else {        LOGV("getOutputSamplingRate() reading from output desc");        *samplingRate = outputDesc->samplingRate;        gLock.unlock();    }    LOGV("getOutputSamplingRate() streamType %d, output %d, sampling rate %d", streamType, output, *samplingRate);    return NO_ERROR;}

   判断流的类型，如果是DEFAULT，将其设置为MUSIC！
   纳炉嚎啕！！！
   DEFAULT的流类型原来是这么用的。


   接下来根据stream type获取output。
   然后获取output的描述。


   若获取成功，则output描述中的采样率就是要获取的采样率。
   否则，尝试从AudioFlinger中获取采样率。


   函数AudioSystem::getOutputFrameCount，AudioSystem::getOutputLatency，与函数AudioSystem::getOutputSamplingRate的处理类似。


   至此，采样率，frameCount和延迟都取得了。
   
   接下来计算minBufCount：

    // Ensure that buffer depth covers at least audio hardware latency    uint32_t minBufCount = afLatency / ((1000 * afFrameCount) / afSampleRate);    if (minBufCount < 2) minBufCount = 2;

   从注释可知，buff大小应至少能覆盖audio 硬件的延迟。
   公式不太明白。
   先看看从链接：http://blog.csdn.net/innost/article/details/6125779
   中摘过来的frame的说明：
     一个frame就是1个采样点的字节数*声道。为啥搞个frame出来？因为对于多声道的话，用1个采样点的字节数表示不全，
     因为播放的时候肯定是多个声道的数据都要播出来才行。所以为了方便，就说1秒钟有多少个frame，这样就能抛开声道数，把意思表示全了。


   还不是很明白。先放放。
   猜了半天也猜不出来。哪位大侠指点指点。


   下面计算frameCount：

         *frameCount = (sampleRate == 0) ? afFrameCount * minBufCount :              afFrameCount * minBufCount * sampleRate / afSampleRate;

   我们的sampleRate肯定不为0，所以最后的计算应该为：afFrameCount * minBufCount * sampleRate / afSampleRate