android hwcomposer 在视频播放中的应用

来源：互联网发布：linux和win7双系统编辑：程序博客网时间：2024/05/16 11:56

之前写了一篇博客，分析了视频如何显示的

http://blog.csdn.net/wan8180192/article/details/50269405

以及gralloc的内存管理

http://blog.csdn.net/wan8180192/article/details/50513895

这里结合hwcomposer模块，以及视频播放的场景，对其中有一些细节，在这里再做补充一下。

android中，多个surface layer要显示到屏幕上，就要合成到一起，合成方式有两种：
离线合成
先将所有图层画到一个最终层（FrameBuffer）上，再将FrameBuffer送到LCD显示。由于合成FrameBuffer与送LCD显示一般是异步的（线下生成FrameBuffer，需要时线上的LCD去取），因此叫离线合成。
在线合成
不使用FrameBuffer，在LCD需要显示某一行的像素时，用显示控制器将所有图层与该行相关的数据取出，合成一行像素送过去。只有一个图层时，又叫Overlay技术。
由于省去合成FrameBuffer时读图层，写FrameBuffer的步骤，大幅降低了内存传输量，减少了功耗，但这个需要硬件支持。

对于这两种方式，各有优缺点，
离线合成充分利用GPU，更加灵活，不受win layer数量限制。但是功耗大，不利于移动设备。GPU如果性能不强，复杂应用场景下会出现卡顿，实时性不好
在线合成，功耗小，没有性能瓶颈，没有时延。但是不够灵活。UI layer一旦变多，需要重新借助于GPU的离线合成。

一般来说，优先使用overlay.实在不行就用GPU

在实际代码中，可以看到SurfaceFlinger::doComposeSurfaces中，有以下处理，

switch (cur->getCompositionType()) {                    case HWC_OVERLAY: {   ////overlay 方式，采用HWC硬件来合成                        const Layer::State& state(layer->getDrawingState());                        if ((cur->getHints() & HWC_HINT_CLEAR_FB)                                && i                                && layer->isOpaque() && (state.alpha == 0xFF)                                && hasGlesComposition) {                            // never clear the very first layer since we're                            // guaranteed the FB is already cleared                            layer->clearWithOpenGL(hw, clip);                        }                        break;                    }                    case HWC_FRAMEBUFFER: {   ///非overlay方式，采用GPU来合成，后续调用的是openGL                        layer->draw(hw, clip);                        break;                    }                    case HWC_FRAMEBUFFER_TARGET: {   /////异常处理。FRAMEBUFFER_TARGET不应该出现在这个流程里。FRAMEBUFFER_TARGET是合成是使用的目标buffer。                        // this should not happen as the iterator shouldn't                        // let us get there.                        ALOGW("HWC_FRAMEBUFFER_TARGET found in hwc list (index=%d)", i);                        break;                    }                }

其中：
HWC_FRAMEBUFFER_TARGET：该Layer是3D合成的目标Layer
HWC_FRAMEBUFFER：hwcomposer无法处理此Layer，该Layer需要走GPU合成流程，用OpenGL绘制
HWC_OVERLAY：该Layer为硬件合成器所处理，不需要OpenGLES去渲染

结合视频播放的场景，这里打印了部分主要的log, 打出来的基本都是函数名。在log的基础上分析一下。
显示视频帧，exynos上主要有两个路子：
1，利用GPU。
采用GPU做渲染以实现缩放，色彩空间转换，以及与其他APP UI layer的composer合成。
这里的合成，实际上就是offline离线合成.

2，采用display controller 模块。
display controller会利用exynos的FIMC模块来完成缩放，色彩空间转换，
利用exynos 4412的5个win layer, 将视频单独一个win layer,与其他win layer的APP UI合成。
这实际上是online在线合成。这种合成方式，也叫做overlay方式
exynos的display controller实际上相当于高通的MSM平台上的MDP，这两个模块，通俗意义上可以被称作hwcomposer/HWC

1，先介绍下离线合成场景下的显示过程：
##########################tiled 和linear 转换：解码完毕之后，exynos解出来的是很变态的YUV420 tiled格式。后面要显示，就要转成常见的linear格式，目前的实现采用了 NEON软件方法实现
E/libcsc ( 1660): csc_convert
E/libcsc ( 1660): conv_sw
E/libcsc ( 1660): HAL_PIXEL_FORMAT_YCbCr_420_SP
E/libcsc ( 1660): HAL_PIXEL_FORMAT_YCbCr_420_SP_TILED

##########################OMX 把YUV数据queuebuffer
E/AwesomePlayer( 1660): status_t err = mNativeWindow->queueBuffer //这里queuebuffer的操作是gralloc利用MALI的UMP/ION内存管理机制分配得到的图形缓冲区，不是framebuffer
E/Surface ( 1660): Surface::hook_queueBuffer
E/SurfaceFlinger( 1652): Layer::onFrameAvailable
E/SurfaceFlinger( 1652): handlePageFlip
E/SurfaceFlinger( 1652): latchBuffer //把YUV数据绑定到openGL纹理，

##########################VSYNC到来，开始用GPU合成，主要是在doComposeSurfaces里面，实际上就是GPU读取YUV数据作为纹理,进行渲染。渲染完了放在了framebuffer里面
E/SurfaceFlinger( 1652): handleMessageRefresh
E/SurfaceFlinger( 1652): doComposition
E/SurfaceFlinger( 1652): doDisplayComposition
E/SurfaceFlinger( 1652): doComposeSurfaces
E/SurfaceFlinger( 1652): hasGlesComposition
E/Surface ( 1652): Surface::hook_dequeueBuffer
E/Surface ( 1652): Surface::dequeueBuffer //这里dequeuebuffer的操作是gralloc申请到的framebuffer
E/SurfaceFlinger( 1652): count 2
E/SurfaceFlinger( 1652): else clip.isEmpty
E/SurfaceFlinger( 1652): onDraw
E/SurfaceFlinger( 1652): drawWithOpenGL 0,0,1280,720,1280,720, //进行纹理渲染。
E/SurfaceFlinger( 1652): count 2
E/SurfaceFlinger( 1652): else clip.isEmpty
E/SurfaceFlinger( 1652): onDraw
E/SurfaceFlinger( 1652): drawWithOpenGL 0,0,800,480,800,480, //这是干啥？哪位大侠知道？暂且认为是在做composer

##########################渲染，合成之后调用swapBuffers，把渲染完的数据hook_queueBuffer，这里的buffer都是framebuffer了。然后调用mFbDev->post，也就是framebuffer HAL的fb_post,画到屏幕上。
E/SurfaceFlinger( 1652): hw->swapBuffers
E/SurfaceFlinger( 1652): DisplayDevice::swapBuffers
E/SurfaceFlinger( 1652): eglSwapBuffers //eglSwapBuffers最终调用了openGL,maliDDK中的代码，也就是调用了调用了libmali.so,其内部调用了NativeWindow->queueBuffer，这部分代码没有开源，不做分析
E/Surface ( 1652): Surface::hook_queueBuffer
E/SurfaceFlinger( 1652): FramebufferSurface::onFrameAvailable
E/SurfaceFlinger( 1652): HWComposer::fbPost
E/SurfaceFlinger( 1652): mFbDev->post

##########################下面好像都没有实质工作。都是在处理fence之类的
E/SurfaceFlinger( 1652): mDisplaySurface->advanceFrame
E/SurfaceFlinger( 1652): DisplayDevice::flip
E/SurfaceFlinger( 1652): SurfaceFlinger::postFramebuffer
E/SurfaceFlinger( 1652): hw->onSwapBuffersCompleted
E/SurfaceFlinger( 1652): else currentLayers[i]->onLayerDisplayed
E/SurfaceFlinger( 1652): Layer::onLayerDisplayed
E/SurfaceFlinger( 1652): else currentLayers[i]->onLayerDisplayed
E/SurfaceFlinger( 1652): Layer::onLayerDisplayed

综上：离线合成的方法实际上就是：
decoder---->UMP/ION graphicbuffer 1
-------->GPU--------->framebuffer----->screen
APP UI ---->UMP/ION graphicbuffer 2

2，在线合成的尚未调试完毕,具体细节后面会补充：
其主要思路就是
decoder-->FIMC---------------------------------->framebuffer for win1
-------->display controller----->screen
APP UI -->ION graphicbuffer ---->GPU----->framebuffer for win2
可以看到HWC在合成时，overlay方式的视频不需要直接和非Overlay方式的APP UI layer同步，它只要和这些非Overlay层合成的最终结果同步就可以了。
非Overlay层合成的最终结果放在了FramebufferTarget中。
GPU渲染完非Overlay的层后，通过queueBuffer()将GraphicBuffer放入FramebufferSurface对应的BufferQueue，然后FramebufferSurface::onFrameAvailable()被调用。它先会通过nextBuffer()->acquireBufferLocked()从BufferQueue中拿一个GraphicBuffer，接着调用HWComposer::fbPost()->setFramebufferTarget()，其中会把刚才acquire的GraphicBuffer设到HWC的Layer list中的FramebufferTarget slot中，然后进行HWC合成

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