Android的Video 输入输出系统

### Android的Video 输入输出系统详解 #### 第一部分：Video输入输出系统的综述 在深入探讨Android的Video输入输出系统之前，我们首先需要了解其基本架构。Android系统中的视频输入输出功能有着独特的设计思路，主要分为两个核心部分： 1. **视频输入**：这通常指的是Camera系统，它不仅作为视频输入的主要接口，还承担了底层照相机应用的实现工作。 2. **视频输出**：这部分由Overlay系统完成，通常作为独立的一层进行视频输出，并在硬件层面实现。 ##### Video输入输出系统的整体结构 为了更好地理解这两个核心部分的工作原理，我们需要对它们的基本架构有所了解。 - **视频输入（Camera系统）**： - **CameraHAL实现**：这部分负责与硬件通信，实现相机的各项功能。 - **CameraService**：作为上层应用程序与硬件之间的一个桥梁，提供了一系列的API供开发者调用。 - **CameraDriver**：驱动程序负责与实际的硬件设备交互。 - **CameraHardwareInterface**：这是一个抽象层，用于定义硬件接口的标准，使得不同硬件设备可以被统一管理。 - **内核空间**：包含底层的驱动程序等组件。 - **C框架**：提供了C语言级别的编程接口。 - **CameraAPI**：Java框架提供的高级API，方便开发者调用。 - **CameraJNI**：Java Native Interface，用于Java代码与C/C++代码之间的交互。 - **JavaCameraClass**：这是Java框架中Camera类的实现。 - **视频输出（Overlay系统）**： - **OverlayHAL实现**：同样，这一部分负责与硬件设备的交互。 - **VideoOutputDriver**：驱动程序，与硬件直接通信。 - **OverlayHardwareInterface**：硬件抽象层，定义了一套标准的接口规范。 - **内核空间**：底层硬件驱动。 - **C框架**：提供C语言级别的编程接口。 - **OverlayAPI**：高级API，方便开发者使用。 - **libui.so**：库文件，封装了相关的函数和接口。 - **SurfaceFlinger**：负责管理和调度屏幕上的各个图层。 #### 第二部分：Overlay系统 Overlay系统在Android中扮演着重要的角色，它提供了一个特殊的接口，该接口主要用于叠加一个额外的显示层在主显示层之上。这种叠加层经常被用作视频输出或摄像头取景器的预览界面。 ##### Overlay系统的实现细节 - **ISurface接口**：这是SurfaceFlinger中定义的一个重要接口，用于处理缓冲区注册、发布以及注销等操作。其中，`registerBuffers`、`postBuffer`和`unregisterBuffers`方法是核心操作。 ```cpp class ISurface : public IInterface { public: DECLARE_META_INTERFACE(Surface); virtual status_t registerBuffers(const BufferHeap& buffers) = 0; virtual void postBuffer(ssize_t offset) = 0; // one-way virtual void unregisterBuffers() = 0; virtual sp<OverlayRef> createOverlay(uint32_t w, uint32_t h, int32_t format) = 0; }; ``` 通过`createOverlay`方法，我们可以创建一个新的Overlay层，并指定其宽度、高度和格式。这个新创建的Overlay层将作为额外的显示层，可以在其上显示视频或摄像头的实时预览画面。 ##### Overlay系统的代码路径 - **Overlay框架部分**： - **头文件和源文件**：位于`frameworks/base/include/ui/`和`frameworks/base/libs/ui/`目录下，主要类有`IOverlay`和`Overlay`，这些文件会被编译成`libui.so`库。 - **SurfaceFlinger**：位于`framework/base/libs/surfaceflinger/`目录下，主要类为`LayerBuffer`。 #### 第三部分：Overlay的硬件抽象层 Overlay的硬件抽象层（HAL）是一个重要的组成部分，它定义了一套通用的接口，使得不同硬件设备能够被统一管理。HAL通过提供一组标准化的方法，使得上层软件无需关心具体的硬件细节，从而降低了开发难度。 #### 第四部分：Camera系统与上层接口 Camera系统与上层接口的设计非常关键，它涉及到如何高效地与底层硬件进行交互，同时提供丰富的功能给开发者使用。 - **Camera相关的代码路径**： - **Camera框架部分**：位于`frameworks/base/include/ui/`和`frameworks/base/libs/ui/`目录下，这部分的内容会被编译成库`libui.so`。 - **Camera服务部分**：位于`frameworks/base/camera/libcameraservice/`目录下，这部分内容被编译成库`libcameraservice.so`。 - **JAVA本地调用部分（JNI）**：位于`frameworks/base/core/jni/android_hardware_Camera.cpp`。 - **Camera的JAVA类**：位于`frameworks/base/core/java/android/hardware/Camera.java`。 - **Camera的硬件抽象层定义**：位于`frameworks/base/include/ui/CameraHardwareInterface.h`。 #### 第五部分：Camera的硬件抽象层 Camera的硬件抽象层同样是非常重要的组成部分，它定义了与硬件交互的具体方式，同时也提供了标准化的接口，使得不同设备之间可以实现统一管理。 以上便是Android Video输入输出系统的核心内容概述，希望对您有所帮助。