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AudioTrack
引言
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。
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:
bool ToneGenerator::initAudioTrack() {
// Open audio track in mono, PCM 16bit, default sampling rate, default buffer size
mpAudioTrack = 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。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:
void ToneGenerator::audioCallback(int event, void* user, void *info) {
if (event != AudioTrack::EVENT_MORE_DATA) return;
AudioTrack::Buffer *buffer = static_cast<AudioTrack::Buffer *>(info);
ToneGenerator *lpToneGen = static_cast<ToneGenerator *>(user);
short *lpOut = buffer->i16;
unsigned int lNumSmp = buffer->size/sizeof(short);
const ToneDescriptor *lpToneDesc = lpToneGen->mpToneDesc;
if (buffer->size == 0) return;
// Clear output buffer: WaveGenerator accumulates into lpOut buffer
memset(lpOut, 0, buffer->size);
......
// 以下是产生音调数据的代码,略....
}
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:
enum event_type {
EVENT_MORE_DATA = 0, // Request to write more data to PCM buffer.
EVENT_UNDERRUN = 1, // PCM buffer underrun occured.
EVENT_LOOP_END = 2, // Sample loop end was reached; playback restarted from loop
start if loop count was not 0.
EVENT_MARKER = 3, // Playback head is at the specified marker position (See
setMarkerPosition()).
EVENT_NEW_POS = 4, // Playback head is at a new position (See
setPositionUpdatePeriod()).
EVENT_BUFFER_END = 5 // Playback head is at the end of the buffer.
};
开始播放:
mpAudioTrack->start();
停止播放:
mpAudioTrack->stop();
只要简单地调用成员函数 start()和 stop()即可。
AudioTrack 和 AudioFlinger 的通信
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。下面这张图展示了他们两个的关系:
我们可以这样理解这张图的含义:
y audio_track_cblk_t 实现了一个环形 FIFO;
y AudioTrack 是 FIFO 的数据生产者;
y AudioFlinger 是 FIFO 的数据消费者。
建立联系的过程
下面的序列图展示了 AudioTrack 和 AudioFlinger 建立联系的过程:
解释一下过程:
y Framework 或者 Java 层通过 JNI,new AudioTrack();
y 根据 StreamType 等参数,通过一系列的调用 getOutput();
y 如有必要,AudioFlinger 根据 StreamType 打开不同硬件设备;
y 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;
y AudioTrack 通过 binder 机制调用 AudioFlinger 的 createTrack();
y AudioFlinger 注册该 AudioTrack 到 MixerThread 中;
y 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;
y AudioTrack 通过 IAudioTrack 接口,得到在 AudioFlinger 中创建的
FIFO(audio_track_cblk_t);
y AudioTrack 创建自己的监控线程:AudioTrackThread;
y 自此,AudioTrack 建立了和 AudioFlinger 的全部联系工作,接下来,AudioTrack 可以:
y 通过 IAudioTrack 接口控制该音轨的状态,例如 start,stop,pause 等等;
y 通过对 FIFO 的写入,实现连续的音频播放;
y 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。
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sepnic
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