Android多媒体之StagefrightPlayer原理分析

Android多媒体之MediaPlayer框架分析这篇博客中,提到了MediaPlayer核心功能是由mediaserver进程中具体的播放器引擎完成的,而播放器引擎在不同的android版本上有很大的变化,变化的趋势是从早期的OpenCore到StagefrightPlayer再到最新的NuPlayer,虽然最新的android版本只存在NuPlayer了,由于之前接触过StagefrightPlayer,因此本文打算先分析一下StagefrightPlayer的原理。

那么MediaPlayer核心功能到底是什么呢?MediaPlayer说白了就是一个媒体播放器,而媒体播放器的核心功能就是播放音视频,流程一般是从数据源(比如本地文件)获取数据,一般获取到的数据是编码压缩后的数据,所以会先解码还原为原始的数据,视频一般就还原为YUV格式的,音频则还原为PCM格式的,然后分别送到显示设备和音频输出设备播放,下面是一张网上找的说明播放器流程的图,其实不管是什么播放器,都是一样的原理,差异只是在具体实现上有所不同罢了。


图一

可以看出一个播放器可以抽象出以下几个模块:

  • Source:该模块用来从数据源获取数据,数据源大体分为本地数据源和远程数据源两类,本地数据源就是文件的形式,远程数据源一般会通过不同的协议来获取,比如HTTP/RTSP/HLS/RTMP等。
  • Demux:该模块用来解析数据源,也称为解复用模块,因为一般数据源提供的数据是有规范格式的,一般称为容器格式,比如MP4/AVI/FLV等,容器一般既有音频数据也有视频数据,而后续的解码和播放都是需要单独进行的,因此该模块的功能就是从容器中拆分出音频数据和视频数据。
  • Decoder:该模块就是将从容器中拆分出音频数据和视频数据进行解码,还原为原始的数据,视频一般就还原为YUV格式的,音频则还原为PCM格式的,由于容器中的数据可能采用不同的编码格式,比如H264/H265/VP8/VP8/AAC/AMR等,因此该模块会根据容器的信息确定具体的解码器类型。解码器类型可以是App解码器也可以是平台相关的硬件解码器。
  • Output:该模块就是将解码后的YUV图像送到显示设备播放,将解码后的PCM音频送到音频输出设备播放。由于视频输出和音频输出都是平台相关的,所以有的播放器考虑到移植性,不会直接使用平台相关的接口,而是使用一些跨平台的库,比如SDL。

好了,扯了这么多,感觉没啥实质性内容,接触过多媒体的同学一般都知道这些东西,写这些主要是为了给下文做铺垫,下面进入本文正题,先看看android系统StagefrightPlayer主要核心类的关系。在Android多媒体之MediaPlayer框架分析这篇博客中说过了,StagefrightPlayer主要是个接口类,真正干活的是AwesomePlayer。因此请把StagefrightPlayer直接忽略掉吧。

图二

图二基本上是与图一的播放器模型图对应的,画的图主要以本地文件数据源,MP4容器格式为例说明。

  • DataSource对应Source模块,表示数据源,不同的子类表示不同的数据源,FileSource表示的是本地文件。
  • MediaExtractor对应Demux模块,不同的子类对应不同的容器,MPEG4Extractor对应MP4格式的,MPEG4Source表示容器的一个Track。
  • OMXCodec对应Decoder模块,Android系统的编解码是由openomx完成的,OMXCodec的mOMX成员是IOMX类型(BpOmx类型),负责与OMX通信。
  • AwesomeRenderer和AudioPlayer对应Output模块,AwesomeRenderer负责视频渲染输出的,有AwesomeLocalRenderer和AwesomeNativeWindowRenderer两个子类,mNativeWindow表示渲染输出的窗口,在Android系统中就是Surface了。AudioPlayer负责播放音频,在Android系统中音频输出通过AudioTrack,最终由AudioFlinger合成输出。

AwesomePlayer是实际干活的播放器引擎,会协调各个模块工作,通过TimedEventQueue来调度。TimedEventQueue就是个时间事件队列,内部实现就是一个线程加一个队列再加不断产生的事件,原理可以看成跟handler是一样的吧。AwesomePlayer会持有以上模块各个对象,mVideoTrack和mAudioTrack实际类型为MPEG4Source,mVideoSource和mAudioSource实际类型为OMXCodec,其他成员就不细说了。

好了,接下来从流程的角度看一下AwesomePlayer的工作流程吧,序列图如下所示,这个图主要只画出了视频相关的,不同的数据源和不同的调用流程,实际的流程也会有些差异,细节先忽略掉吧。

图三

今天先到此为止吧,有点晚了,打算洗洗睡了,继续分析也主要是代码层面的分析了,感觉光贴代码也没啥意思,想深入了解的可以结合上面几个图自己去跟一下代码,后续有需要再补充吧。

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