07_Android的Audio系统
Android的Audio音频系统
重新启动
如果 AudioFlinger 运行的 media_server 进程异常死掉，AudioSystem 会收到一个事件通知， void AudioSystem::DeathNotifier::binderDied(const wp<IBinder>& who) { Mutex::Autolock _l(AudioSystem::gLock); AudioSystem::gAudioFlinger.clear(); if (gAudioErrorCallback) { gAudioErrorCallback(DEAD_OBJECT); } LOGW("AudioFlinger server died!"); } 从而调用 android_media_AudioSystem.cpp 注册下来的回调函数，该函数又是通过 JNI 来调 用 AudioService.java 注册下来的回调函数， 在该函数中会发送 MSG_MEDIA_SERVER_DIED 消息，AudioService 会监听这个消息，这样 AudioService 就能知道 AudioFlinger 已不工作， 它就接着调用 getMode 来尝试连接到重启后的 AudioFlinger。 case MSG_MEDIA_SERVER_DIED: Log.e(TAG, "Media server died."); // Force creation of new IAudioflinger interface mMediaServerOk = false; AudioSystem.getMode(); break; 当连接成功后，AudioFlinger 会调用 android_media_AudioSystem.cpp 注册下来的回调函数， 该函数又是通过 JNI 来调用 AudioService.java 注册下来的回调函数，在该函数中会发送 MSG_MEDIA_SERVER_STARTED 消息。接着 AudioService 就去配置底层音频系统，包括 模式、路由、每一路流的音量大小和 Ringer 状态。 case MSG_MEDIA_SERVER_STARTED: // Restore audio routing and stream volumes applyAudioSettings(); for (int streamType = AudioSystem.NUM_STREAMS - 1; streamType >= 0; streamType--) { int volume; VolumeStreamState streamState = mStreamStates[streamType]; if (streamState.muteCount() == 0) { volume = streamState.mVolumes[streamState.mIndex];
Android Audio System
引子Android Framework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AudioTrackAudioTrack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：[c-sharp]view plaincopybool ToneGenerator::initAudioTrack() {// Open audio track in mono, PCM 16bit, default sampling rate,default buffer sizempAudioTrack = new AudioTrack();mpAudioTrack->set(mStreamType,0,AudioSystem::PCM_16_BIT,AudioSystem::CHANNEL_OUT_MONO,0,0,audioCallback,this,0,0,mThreadCanCallJava);if (mpAudioTrack->initCheck() != NO_ERROR) {LOGE("AudioTrack->initCheck failed");goto initAudioTrack_exit;}mpAudioTrack->setVolume(mVolume, mVolume);mState = TONE_INIT;......}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。
Android系统Audio框架
Android系统Audio框架介绍音频基础知识声音有哪些重要属性呢？1.响度(Loudness)响度就是人类可以感知到的各种声音的大小，也就是音量。
响度与声波的振幅有直接关系。
2.音调(Pitch)音调与声音的频率有关系，当声音的频率越大时，人耳所感知到的音调就越高，否则就越低。
3.音色(Quality)同一种乐器，使用不同的材质来制作，所表现出来的音色效果是不一样的，这是由物体本身的结构特性所决定的。
如何将各种媒体源数字化呢？音频采样将声波波形信号通过ADC转换成计算机支持的二进制的过程叫做音频采样(Audio Sampling)。
采样(Sampling)的核心是把连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
1.样本(Sample)这是我们进行采样的初始资料，比如一段连续的声音波形。
2.采样器(Sampler)采样器是将样本转换成终态信号的关键。
它可以是一个子系统，也可以指一个操作过程，甚至是一个算法，取决于不同的信号处理场景。
理想的采样器要求尽可能不产生信号失真。
3.量化(Quantization)采样后的值还需要通过量化，也就是将连续值近似为某个范围内有限多个离散值的处理过程。
因为原始数据是模拟的连续信号，而数字信号则是离散的，它的表达范围是有限的，所以量化是必不可少的一个步骤。
4.编码(Coding)计算机的世界里，所有数值都是用二进制表示的，因而我们还需要把量化值进行二进制编码。
这一步通常与量化同时进行。
奈奎斯特采样理论“当对被采样的模拟信号进行还原时，其最高频率只有采样频率的一半”。
换句话说，如果我们要完整重构原始的模拟信号，则采样频率就必须是它的两倍以上。
比如人的声音范围是2~ 20kHZ,那么选择的采样频率就应该在40kHZ左右，数值太小则声音将产生失真现象，而数值太大也无法明显提升人耳所能感知的音质。
录制过程1.音频采集设备(比如Microphone)捕获声音信息。
2.模拟信号通过模数转换器(ADC)处理成计算机能接受的二进制数据。
android_audio计算volume_index的原理_解释说明
android audio计算volume index的原理解释说明1. 引言1.1 概述本文旨在介绍Android Audio计算音量指数的原理。
随着移动设备的普及和多媒体应用的快速发展，对于音频控制和处理的需求也越来越高。
而音量调节是音频控制中一个重要的功能，它能够在不同场景下提供适当的音频输出水平。
因此，深入理解Android Audio计算音量指数的原理对于开发人员来说至关重要。
1.2 文章结构本文首先会介绍一些基础概念和知识，包括音量控制基础知识和音频采样与幅度计算。
接着，我们将详细解释Android Audio是如何计算音量指数的方法，并给出具体示例和案例分析进行验证。
最后，在结论与讨论部分总结全文观点，并展望该原理的进一步探索以及其应用前景和实际意义。
1.3 目的本文旨在帮助读者全面了解Android Audio计算音量指数的原理，从而更好地掌握音频控制与处理相关技术。
通过详细讲解相关概念和提供实例案例分析，读者将能够更加清晰地理解和应用音量指数计算方法。
同时，本文也旨在探索该原理的未来发展和实际应用前景，在推动音频技术进步的道路上起到积极的促进作用。
2. Android Audio 计算Volume Index 的原理：2.1 音量控制基础知识：音量控制在Android音频系统中扮演着重要的角色。
它用于调节设备的音频输出级别，使用户可以根据自己的需求来调整声音的大小。
在Android中，音量是通过使用一个0到100之间的值表示的。
较高的数值代表较高的音量，反之亦然。
2.2 音频采样与幅度计算：在计算Volume Index之前，我们需要理解一些关于音频采样和幅度计算的基础知识。
音频采样是指对连续模拟波形进行离散化处理以便数字化。
具体而言，在每个固定时间间隔内，将声波信号转换为数字序列。
这些采样可以用来表示声波信号随时间变化的幅度。
幅度指音频信号振幅大小或能量水平。
在计算机中，通常使用线性尺度或对数尺度来表示幅度值。
_Android的Audio系统
2.1 Audio 系统的各个层次
Audio 管理环节 Audio 输出 Audio 输入
Java 层
AudioSystem
AudioTrack
AudioRecorder
本地框架层
AudioSystem
AudioTrack
AudioRecorderห้องสมุดไป่ตู้
AudioFlinger
IAudioFlinger
2.2 media 库中的 Audio 框架部分 AudioSystem.h ：
class AudioSystem { public: enum stream_type { // Audio 流的类型 SYSTEM = 1, RING = 2, MUSIC = 3, ALARM = 4, NOTIFICATION = 5, BLUETOOTH_SCO = 6, ENFORCED_AUDIBLE = 7, NUM_STREAM_TYPES }; enum audio_output_type { // Audio 数据输出类型 // …… 省略部分内容 }; enum audio_format { // Audio 数据格式 FORMAT_DEFAULT = 0, PCM_16_BIT, PCM_8_BIT, INVALID_FORMAT };
第二部分 Audio 系统和上层接口
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
Audio 系统的各个层次 media 库中的 Audio 框架部分 AudioFlinger 本地代码 Audio 系统的 JNI 代码 Audio 系统的 Java 代码
2.1 Audio 系统的各个层次
Audio 系统的结构： libmedia.so 提供 Audio 接口，这些 Audio 接 口既像上层开放，也向本地代码开发。 libaudiofilnger.so 提供 Audio 接口实现。 Audio 硬件抽象层提供到硬件的接口，供 AudioFlinger 调用。 Audio 使用 JNI 和 JAVA 对上层提供接口。
【Android系统原理与开发要点详解】07_Android的Audio系统
Android 的 Audio 系统
2.2 media 库中的 Audio 框架部分
AudioSystem +setXXX() +getXXX() IAudioFlinger +createTrack () +openRecord() +registerClient()
AudioTrack -mAudioTrack +start() +stop() +flush() +pause () +write() BnAudioFlinger IAudioTrack
Audio 系统的头文件 （路径为： frameworks/base/include/media/ ） : AudioSystem.h IAudioFlinger.h AudioTrack.h IAudioTrack.h AudioRecorder.h IAudioRecorder.h Ixxx 的接口通过 AudioFlinger 来实现，其他接口 通过 JNI 向上层提供接口。
2.2 media 库中的 Audio 框架部分
enum audio_mode { // Audio 模式 // …… 省略部分内容 }; enum audio_routes { // Audio 路径类型 ROUTE_EARPIECE = (1 << 0), ROUTE_SPEAKER = (1 << 1), ROUTE_BLUETOOTH_SCO = (1 << 2), ROUTE_HEADSET = (1 << 3), ROUTE_BLUETOOTH_A2DP = (1 << 4), ROUTE_ALL = -1UL, }; static status_t setMasterVolume(float value); static status_t setMasterMute(bool mute); static status_t getMasterVolume(float* volume); static status_t getMasterMute(bool* mute); static status_t setStreamVolume(int stream, float value); static status_t setStreamMute(int stream, bool mute); static status_t getStreamVolume(int stream, float* volume); static status_t getStreamMute(int stream, bool* mute); static status_t setMode(int mode); static status_t getMode(int* mode); static status_t setRouting(int mode, uint32_t routes, uint32_t mask); static status_t getRouting(int mode, uint32_t* routes); // …… 省略部分内容 };
android系统开发(十)-audio移植一
android系统开发(十)-audio移植一android系统开发(十)-audio移植一1,移植基础：(1)内核声音驱动和alsa驱动(2)alsa-lib和alsa-utils库移植这两部分上一节已经介绍过了。
2,android的audio最核心的部分是audioflinger，audioflinger向上处理来自于应用程序的声音相关的所有请求向下通过AudioHardwareInterface访问硬件，android的audio架构如下所示：Applications|Frameworks|JNI|AudioFlinger|AudioHardwareInterface| | |专有audio库| alsa用户库| |/dev/eac /dev/snd/*| |内核eac驱动内核alsa驱动AudioHardwareInterface是audioflinger和硬件驱动之间的桥梁，android默认编译的是generic audio，此时AudioHardwareInterface直接指向了/dev/eac驱动，它通过eac驱动来操作声卡，android audio移植就是要让AudioHardwareInterface直接或者间接指向我们自己定义的声音驱动，一般都采用alsa声音体系，所以我们的目的就是要让AudioHardwareInterface指向alsa用户库。
下面的内容开始移植alsa-audio3,修改vendor/ardent/merlin/BoardConfig.mk文件内容如下：BOARD_USES_GENERIC_AUDIO := falseBOARD_USES_ALSA_AUDIO := trueBUILD_WITH_ALSA_UTILS := true上面配置的目的就是为了让要让AudioHardwareInterface指向alsa用户库4,下面来添加audio库的编译在vendor/ardent/merlin目录下新建一个libaudio目录,修改AndroidBoard.mk文件，添加编译路径如下：LOCAL_PATH := $(call my-dir)L_PATH := $(LOCAL_PATH)include $(L_PATH)/libaudio/Mdroid.mk5,vendor/ardent/merlin/libaudio目录下新建一个Mdroid.mk 文件，内容如下：LOCAL_PATH := $(call my-dir)include $(CLEAR_VARS)LOCAL_MODULE := libaudioLOCAL_SHARED_LIBRARIES := \libcutils \libutils \libmedia \libhardwareLOCAL_SRC_FILES += AudioHardwareMerlin.cpp LOCAL_CFLAGS +=LOCAL_C_INCLUDES +=LOCAL_STATIC_LIBRARIES += libaudiointerface include $(BUILD_SHARED_LIBRARY)6,android audio的实现方法，我们现看看接口部分，上面有说道audioflinger是通过AudioHardwareInterface指向驱动的AudioHardwareInterface类的代码在frameworks/base/libs/audioflinger/AudioHardwareInterface .cpp文件中该文件中的create函数中定义了AudioHardwareInterface 指向驱动的代码如下：AudioHardwareInterface* hw = 0;char value[PROPERTY_VALUE_MAX];#ifdef GENERIC_AUDIOhw = new AudioHardwareGeneric();#else// if running in emulation - use the emulator driverif (property_get("ro.kernel.qemu", value, 0)) {LOGD("Running in emulation - using generic audio driver");hw = new AudioHardwareGeneric();}else {LOGV("Creating Vendor Specific AudioHardware");hw = createAudioHardware();}#endifreturn hw;当系统为generic audio的时候此函数返回的是一个指向AudioHardwareGeneric对象的指针，其实是返回一个指向AudioHardwareInterface对象的指针，因为AudioHardwareGeneric是AudioHardwareInterface的子类，继承关系如下：AudioHardwareInterface->AudioHardwareBase->Au dioHardwareGeneric如果系统不是generic audio，则通过调用createAudioHardware函数来返回一个指向一个指向AudioHardwareInterface对象的指针，所以，简单的将，我们要做的事情就是实现这个函数以及它相关的内容即可。
android audio系统介绍
Android 音频系统整理在framework中c/c++层的音频系统服务主要有三个。
在base/media/mediaserver/Main_mediaserver.cpp的代码中可以找到。
一个是AudioFlinger, MediaPlayerService, 和AudioPolicyService。
AudioFlinger和AudioPolicyService是android audio系统的服务，负责音频方面的数据流传输和控制功能，也负责音频设备的管理。
这个部分作为Android的Audio系统的输入/输出层次，一般负责播放PCM声音输出和从外部获取PCM声音，以及管理声音设备和设置。
Mediaplayerservice 是Android中很重要也最为复杂的媒体播放器（MediaPlayer）部分的服务。
MediaPlayer在底层是基于OpenCore(PacketVideo)和stagefright的库实现的。
音频服务端和客户端之间的交互包含了进程间通讯等内容，这种进程间通讯的基础是Android基本库中的Binder机制。
代码框架：1：Java部分代码（frameworks/base/media/java/android/media）2：Audio的JNI层JNI的cpp分布在两个部分，base/core/jni中有AudioRecord，AudioSystem,AudioTrack,JetPlayer,ToneGenarator,其他的在base/media/jni中。
3：Audio的c/c++层1）Audio框架见下图：Audio本地框架是media库的一部分，本部分内容被编译成库libmedia.so，主要实现AudioSystem、AudioTrack和AudioRecorder三个类，对上面提供接口，由下层的本地代码去实现。
AudioFlinger内容被编译成库libaudioflinger.so，它是Audio系统的本地服务部分，它是audio系统中真正做事的类，它通过硬件抽象层提供到硬件的接口。
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第一部分 Audio 系统综述
Media 库（ libmedia.so ）的 Audio 部分的目录中： frameworks/base/include/media/ frameworks/base/media/libmedia/ 这部分的内容被编译成库 libmedia.so ，提供 Audio 部分的接口。 Audio Flinger (libaudioflinger.so) ： frameworks/base/libs/audioflinger 这部分内容被编译成库 libaudioflinger.so 。
2.1 Audio 系统的各个层次
Audio 管理环节 Audio 输出 Audio 输入
Java 层
AudioSystem
AudioTrack
AudioRecorder
本地框架层
AudioSystem
AudioTrack
AudioRecorder
AudioFlinger
IAudioFlinger
2.3 AudioFlinger 本地代码
Audio 是 AudioFlinger 系统的中间层，其代码 的路径为： frameworks/base/libs/audioflinger AudioFlinger 的核心文件是 AudioFlinger.h 和 AudioFlinger.cpp ，提供了类 AudioFlinger ，这 个类是一个 IAudioFlinger 的实现。
2.2 media 库中的 Audio 框架部分
Audio 系统的头文件在 frameworks/base/include/media/ 目录中，主要的头文件如下： AudioSystem.h ： media 库的 Audio 部分对上层的总管接 口； IAudioFlinger.h ：需要下层实现的总管接口； AudioTrack.h ：放音部分对上接口； IAudioTrack.h ：放音部分需要下层实现的接口； AudioRecorder.h ：录音部分对上接口； IAudioRecorder.h ：录音部分需要下层实现的接口。 IAudioFlinger.h 、 IAudioTrack.h 和 IAudioRecorder.h 这 三个接口通过下层的继承来实现（即 AudioFlinger ）。 AudioFlinger.h ， AudioTrack.h 和 AudioRecorder.h 是对 上层提供的接口，它们既供本地程序调用（例如声音的播放 器、录制器等），也可以通过 JNI 向 Java 层提供接口。
第一部分 Audio 系统综述
Audio 的 JNI 部分： frameworks/base/core/jni Audio 的 JAVA 部分： frameworks/base/media/java/android/media 主要包含 AudioManager 和 Audio 系统的几个类。 Audio 硬件抽象层的接口： hardware/libhardware_legacy/include/hardware/
2.3 AudioFlinger 本地代码
AudioFlinger 的实现：
class AudioFlinger : public BnAudioFlinger, public IBinder::DeathRecipient { public: // …… 省略部分内容 virtual sp<IAudioTrack> createTrack( // 获得音频输出接口（ Track ） pid_t pid, int streamType,uint32_t sampleRate, int format,int channelCount, int frameCount, uint32_t flags, const sp<IMemory>& sharedBuffer, status_t *status); // …… 省略部分内容 virtual status_t setMasterVolume(float value); virtual status_t setMasterMute(bool muted); virtual status_t setStreamVolume(int stream, float value); virtual status_t setStreamMute(int stream, bool muted); virtual status_t setRouting(int mode, uint32_t routes, uint32_t mask); virtual uint32_t getRouting(int mode) const; virtual status_t setMode(int mode); virtual int getMode() const; virtual sp<IAudioRecord> openRecord( // 获得音频输出接口（ Record ） pid_t pid,int streamType, uint32_t sampleRate, int format, int channelCount,int frameCount, uint32_t flags,status_t *status); }
2.2 media 库中的 Audio 框架部分 AudioSystem.h ：
class AudioSystem { public: enum stream_type { // Audio 流的类型 SYSTEM = 1, RING = 2, MUSIC = 3, ALARM = 4, NOTIFICATION = 5, BLUETOOTH_SCO = 6, ENFORCED_AUDIBLE = 7, NUM_STREAM_TYPES }; enum audio_output_type { // Audio 数据输出类型 // …… 省略部分内容 }; enum audio_format { /= 0, PCM_16_BIT, PCM_8_BIT, INVALID_FORMAT };
2.2 media 库中的 Audio 框架部分
AudioSystem +setXXX() +getXXX() IAudioFlinger +createTrack () +openRecord() +registerClient()
AudioTrack -mAudioTrack +start() +stop() +flush() +pause () +write() BnAudioFlinger IAudioTrack
BnAudioTrack
IAudioFlingerClient
AudioRecord -mAudioRecord +start() +stop() +flush() +pause () +read()
BnAudioFlingerClient IAudioRecord
BnAudioRecord
2.2 media 库中的 Audio 框架部分
Audio 系统的头文件 （路径为： frameworks/base/include/media/ ） : AudioSystem.h IAudioFlinger.h AudioTrack.h IAudioTrack.h AudioRecorder.h IAudioRecorder.h Ixxx 的接口通过 AudioFlinger 来实现，其他接口 通过 JNI 向上层提供接口。
IAudioTrack
IAudioRecorder
硬件抽象层
AudioHardwareInterface
AudioStreamOut
AudioStreamIn
2.2 media 库中的 Audio 框架部分
Android 的 Audio 的核心框架在 media 库中 提供，其中对上面主要实现 AudioSystem 、 AudioTrack 和 AudioRecorder 三个类。 提供了 IAudioFlinger 类接口，在这个类 中，可以获得 IAudioTrack 和 IAudioRecorder 两个接口，分别用于声音的播放和录 制。 AudioTrack 和 AudioRecorder 分别通过调 用 IAudioTrack 和 IAudioRecorder 来实现。
Android 的 Audio 系统
Android 的 Audio 系统
第一部分 Audio 系统综述 第二部分 Audio 系统和上层接口 第三部分 Audio 的硬件抽象层
第一部分 Audio 系统综述
Audio 系统在 Android 中负责音频方面的数 据流传输和控制功能，也负责音频设备的管 理。 Audio 系统主要的分成几个层次： 1. media 中库提供的 Audio 系统的上层接口 2. AudioFlinger 作为 Audio 系统的中枢 3. Audio 库的硬件抽象层提供底层的支持 4. Audio 接口通过 JNI 和 Java 框架提供给上 层 Audio 系统的上层接口主要提供了两方面的 功能：放音（ Track ）和录音（ Recorder ）。
第一部分 Audio 系统综述
Java Audio Class Java 框架
Audio JNI Audio 本地API
Audio Flinger (libaudioflingerso) .
AudioHardwareInterface libmedia Audio Recorder Audio System Audio Track Audio HAL (libaudio.so) C框架 内核空间 Audio Driver /dev/eac Audio Generic A2dp