AudioPolicy的音频输出分析

程序员文章站 2022-07-13 15:46:25

...

AudioPolicy是什么

手机本身有听筒和扬声器作为音频输出，手机本身可能有底部（双）Mic、顶部Mic、背部Mic作为音频输入。

手机可能连接有线耳机、多个蓝牙耳机、多个WiFi音频外设，或者车载设备、VR设备、投屏设备等。

AudioPolicy提供了一个音频输入、输出管理的中心，当然它还有一些其他的作用。

分析AudioPolicy的方法

最直接的方法还是去看Google的官网文档，在Android Developer和Androidxref上都能看到相应的文档。

本文使用Log的方法来分析AudioPolicy的一些内容，抓Log的命令是：adb shell dumpsys media.audio_policy。

这里以某一款小米手机为例。

Audio输出设备

当前可用的输出设备

在没有接入任何外设的情况下，可用的输出设备有：听筒、扬声器、Telephony TX（猜测应该是通话相关，因为采样率只支持8kHz和16kHz，是典型的通话配置参数），以及它们支持的采样率、声道数和文件格式。

这里可以看出，小米的扬声器输出频率是48kHz，Telephony TX则是8kHz和16kHz。

 Config source: /vendor/etc/audio/audio_policy_configuration.xml
- Available output devices:
  Device 1:
  - id:  2
  - tag name: Earpiece
  - type: AUDIO_DEVICE_OUT_EARPIECE                       
  - Profiles:
      Profile 0:
          - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
          - sampling rates:48000
          - channel masks:0x0010
  Device 2:
  - id:  3
  - tag name: Speaker
  - type: AUDIO_DEVICE_OUT_SPEAKER                        
  - Profiles:
      Profile 0:
          - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
          - sampling rates:48000
          - channel masks:0x0003
  Device 3:
  - id: 10
  - tag name: Telephony Tx
  - type: AUDIO_DEVICE_OUT_TELEPHONY_TX                   
  - Profiles:
      Profile 0:
          - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
          - sampling rates:8000, 16000
          - channel masks:0x0001, 0x0003

同理，下面还有当前可用的音频输入设备。

- Available input devices:
  Device 1:
  - id: 18
  - tag name: Built-In Mic
  - type: AUDIO_DEVICE_IN_BUILTIN_MIC                     
  - address: bottom                          
  - Profiles:
      Profile 0:
          - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
          - sampling rates:8000, 11025, 12000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000
          - channel masks:0x000c, 0x0010, 0x0030
      Profile 1:
          - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
          - sampling rates:8000, 11025, 12000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000
          - channel masks:0x000c, 0x0010, 0x0030, 0x17000c, 0x80000007, 0x8000000f, 0x8000003f

HW Modules硬件模块

小米手机定义了4个HW Module模块，分别是：Primary、BT A2DP、USB、Remote Submix。

//中间省略了很多
HW Modules dump:
- HW Module 1:
  - name: primary
……
- HW Module 2:
  - name: a2dp
  ……
 - HW Module 3:
    - name: usb
 - HW Module 4:
    - name: r_submix

这4个HW Module分别有着输入和输出设备，当然A2DP除外，BT A2DP协议只支持音频输出，不支持音频输入。蓝牙的输入输出协议是SCO协议。

Primary Module支持的Outputs

这款小米手机的Primary Module支持10种Outputs（其他安卓手机可能不是这些），分别是：

Primary output
raw
deep buffer
mmap no irq out
hifi playback
compress passthrough
direct pcm
compressed offload
voice tx
voip rx
in call music uplink

outputs:
 output 0:
    - name: primary output
    - Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_24_BIT_PACKED
            - sampling rates:48000
            - channel masks:0x0003
……
 output 1:
    - name: raw
    - Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
            - sampling rates:48000
            - channel masks:0x0003
……
  output 2:
    - name: deep_buffer
    - Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_24_BIT_PACKED
            - sampling rates:48000
            - channel masks:0x0003
……
    output 10:
    - name: incall_music_uplink
    - Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
            - sampling rates:8000, 16000, 48000
            - channel masks:0x0003

A2DP、USB、Remote Submix支持的Outputs

这三个Module支持的Outputs没有Primary那么复杂，每个Module仅对应一个Output，分别是：

A2DP：A2DP output；
USB：usb_accessory output；
Remote Submix：r_submix output。

HW Module 2:
  - name: a2dp
  - handle: 18
  - version: 2.0
  - outputs:
    output 0:
    - name: a2dp output
    - Profiles:
        Profile 0:[dynamic format][dynamic channels][dynamic rates]
 
 HW Module 3:
  - name: usb
  - handle: 26
  - version: 2.0
  - outputs:
    output 0:
    - name: usb_accessory output
    - Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
            - sampling rates:44100
            - channel masks:0x0003
         
 HW Module 4:
  - name: r_submix
  - handle: 34
  - version: 2.0
  - outputs:
    output 0:
    - name: r_submix output
    - Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
            - sampling rates:48000
            - channel masks:0x0003

接下来以HW Primary Module的Direct PCM Output为例，来看一下具体的信息。

Profile配置

首先是Profile，也就是支持的配置。

Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
            - sampling rates:8000, 11025, 12000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000, 64000, 88200, 96000, 128000, 176400, 192000
            - channel masks:0x0001, 0x0003, 0x000b, 0x0033, 0x0037, 0x003f, 0x013f, 0x063f
        Profile 1:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_8_24_BIT
            - sampling rates:8000, 11025, 12000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000, 64000, 88200, 96000, 128000, 176400, 192000, 352800, 384000
            - channel masks:0x0001, 0x0003, 0x000b, 0x0033, 0x0037, 0x003f, 0x013f, 0x063f
        Profile 2:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_24_BIT_PACKED
            - sampling rates:8000, 11025, 12000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000, 64000, 88200, 96000, 128000, 176400, 192000, 352800, 384000
            - channel masks:0x0001, 0x0003, 0x000b, 0x0033, 0x0037, 0x003f, 0x013f, 0x063f
        Profile 3:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_32_BIT
            - sampling rates:8000, 11025, 12000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000, 64000, 88200, 96000, 128000, 176400, 192000, 352800, 384000
            - channel masks:0x0001, 0x0003, 0x000b, 0x0033, 0x0037, 0x003f, 0x013f, 0x063f

Direct PCM支持4组配置，对应着不同的音频格式，包括：音频的位深度、采样率信息、声道信息。

Flag输出标志

flags: 0x0001 (AUDIO_OUTPUT_FLAG_DIRECT)

这里仅对应着一个Flag Direct，在其他的Outputs里，还有其他的Flag，包括：

audio output flag compress offload
audio output flag non blocking
audio output flag incall music
audio output flag fast
audio output flag primary
audio output flag deep buffer
audio output flag raw
……

支持的设备

每个Output支持的设备是不同的，Direct PCM支持的设备比较多，有15种；有些Output支持的设备就比较少，比如：incall music就支持一种设备。

Supported devices:
      Device 1:	
      - id:  2
      - tag name: Earpiece
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_EARPIECE                       
      Device 2:
      - id:  3
      - tag name: Speaker
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_SPEAKER                        
      Device 3:
      - tag name: Wired Headset
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_WIRED_HEADSET                  
      Device 4:
      - tag name: Wired Headphones
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_WIRED_HEADPHONE                
      Device 5:
      - tag name: BT SCO
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_SCO                  
      Device 6:
      - tag name: BT SCO Headset
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_SCO_HEADSET          
      Device 7:
      - tag name: BT SCO Car Kit
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_SCO_CARKIT           
      Device 8:
      - tag name: BT A2DP Out
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_A2DP                 
      Device 9:
      - tag name: BT A2DP Headphones
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_A2DP_HEADPHONES      
      Device 10:
      - tag name: BT A2DP Speaker
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_BLUETOOTH_A2DP_SPEAKER         
      Device 11:
      - tag name: HDMI
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_AUX_DIGITAL|AUDIO_DEVICE_OUT_HDMI
      Device 12:
      - tag name: USB Device Out
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_USB_DEVICE                     
      Device 13:
      - tag name: Line
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_LINE                           
      Device 14:
      - tag name: Proxy
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_PROXY                          
      Device 15:
      - tag name: USB Headset Out
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_USB_HEADSET

//incall music uplink就支持1种设备
output 10:
    - name: incall_music_uplink
    - Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
            - sampling rates:8000, 16000, 48000
            - channel masks:0x0003
    - flags: 0x80000000 (AUDIO_OUTPUT_FLAG_INCALL_MUSIC)
    - Supported devices:
      Device 1:
      - id: 10
      - tag name: Telephony Tx
      - type: AUDIO_DEVICE_OUT_TELEPHONY_TX

Audio输入设备

HW Primary Module的音频输入设备

与分析输出设备类似，从log中可以看出，HW Primary Module支持的inputs有：

primary input
surround sound
VoIP tx
usb surround sound
record 24
voice rx
……

Input的详细信息

这里能看到Input的Profile配置、支持的文件格式、支持的采样率、支持的麦克风设备等。

input 1:
    - name: surround_sound
    - Profiles:
        Profile 0:
            - format: AUDIO_FORMAT_PCM_16_BIT
            - sampling rates:8000, 11025, 12000, 16000, 22050, 24000, 32000, 44100, 48000
            - channel masks:0x000c, 0x0010, 0x0030, 0x17000c, 0x80000007, 0x8000000f, 0x8000003f
    - flags: 0x0000 (AUDIO_INPUT_FLAG_NONE)
    - Supported devices:
      Device 1:
      - id: 18
      - tag name: Built-In Mic
      - type: AUDIO_DEVICE_IN_BUILTIN_MIC                     
      - address: bottom                          
      Device 2:
      - id: 19
      - tag name: Built-In Back Mic
      - type: AUDIO_DEVICE_IN_BACK_MIC                        
      - address: back

音频路由Audio Route

Audio Route信息有三组内容，分别是：Type、Sink、Source。

Source：对应着output或者input；
Sink：对应着输出或者输入设备；
Type：所有的都是Mix（这个不太懂，回头再研究一下）。

  Audio Routes (25):
  Route 1:
    - Type: Mix
    - Sink: Earpiece
    - Sources: 
        primary output 
        raw 
        deep_buffer 
        direct_pcm 
        compressed_offload 
        voip_rx 
        mmap_no_irq_out 
……

  Route 5:
    - Type: Mix
    - Sink: Line
    - Sources: 
        primary output 
        raw 
        deep_buffer 
        direct_pcm 
        compressed_offload 
        voip_rx 
        mmap_no_irq_out
……

分析到这里，AudioPolicy的音频输出结构应该能稍微理出一些头绪了。
AudioPolicy的音频输出分析

AudioPolicy的音频输出分析

AudioPolicy是什么

分析AudioPolicy的方法

Audio输出设备

当前可用的输出设备

HW Modules硬件模块

Primary Module支持的Outputs

A2DP、USB、Remote Submix支持的Outputs

Profile配置

Flag输出标志

支持的设备

Audio输入设备

HW Primary Module的音频输入设备

Input的详细信息

音频路由Audio Route

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