AudioTrack如何与AudioFlinger交换音频数据

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：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; ...... } 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(info); ToneGenerator *lpToneGen = static_cast(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.... } void ToneGenerator::audioCallback(int event, void* user, void *info) { if (event != AudioTrack::EVENT_MORE_DATA) return; AudioTrack::Buffer *buffer = static_cast(info); ToneGenerator *lpToneGen = static_cast(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. }; 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(); mpAudioTrack->start();
停止播放：mpAudioTrack->stop(); mpAudioTrack->stop();
只要简单地调用成员函数start()和stop()即可。AudioTrack和AudioFlinger的通信机制通常，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： 图一AudioTrack和AudioFlinger的关系我们可以这样理解这张图的含义：audio_track_cblk_t实现了一个环形FIFO；AudioTrack是FIFO的数据生产者；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： 图二AudioTrack和AudioFlinger建立联系解释一下过程：Framework或者Java层通过JNI，new AudioTrack();根据StreamType等参数，通过一系列的调用getOutput();如有必要，AudioFlinger根据StreamType打开不同硬件设备;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;AudioTrack通过binder机制调用AudioFlinger的createTrack();AudioFlinger注册该AudioTrack到MixerThread中；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；AudioTrack通过IAudioTrack接口，得到在AudioFlinger中创建的 FIFO(audio_track_cblk_t);AudioTrack创建自己的监控线程：AudioTrackThread；自此，AudioTrack建立了和AudioFlinger的全部联系工作，接下来，AudioTrack可以：通过IAudioTrack接口控制该音轨的状态，例如start,stop,pause等等；通过对FIFO的写入，实现连续的音频播放；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；FIFO的管理 audio_track_cblk_taudio_track_cblk_t这个结构是FIFO实现的关键，该结构是在createTrack的时候，由AudioFlinger申请相 应的内存，然后通过IMemory接口返回AudioTrack的，这样AudioTrack和AudioFlinger管理着同一个 audio_track_cblk_t，通过它实现了环形FIFO，AudioTrack向FIFO中写入音频数据，AudioFlinger从FIFO 中读取音频数据，经Mixer后送给AudioHardware进行播放。audio_track_cblk_t的主要数据成员： user -- AudioTrack当前的写位置的偏移
userBase -- AudioTrack写偏移的基准位置，结合user的值方可确定真实的FIFO地址指针
server -- AudioFlinger当前的读位置的偏移
serverBase -- AudioFlinger读偏移的基准位置，结合server的值方可确定真实的FIFO地址指针 frameCount -- FIFO的大小，以音频数据的帧为单位，16bit的音频每帧的大小是2字节 buffers -- 指向FIFO的起始地址 out -- 音频流的方向，对于AudioTrack，out=1，对于AudioRecord，out=0audio_track_cblk_t的主要成员函数：framesAvailable_l()和framesAvailable()用于获取FIFO中可写的空闲空间的大小，只是加锁和不加锁的区别。