Android Audio的系統結構

 Audio系統負責Android中的PCM數據的錄制輸入流和播放輸出流的傳輸和控制，以及音頻設備的管理和設置。這裡主要介紹播放和錄制環節在各個層次的內容，整個結構層次分明，包括了java接口層，JNI層，本地框架層，audio服務層，硬件抽象層等5層。它的結構圖如下

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1-1 Audio系統結構

　　一、java接口層

　　　　AudioManager:音頻管理對外的接口，提供了音量和ringtone模式的管理，由getSystemService（Context.AUDIO_SERVICE）返回。
Audioservice:是一個非常重要的java層的系統服務，所有的用戶發起的調用都是由它往底層轉發的。
AudioSystem:提供管理native接口，只時提供在media包的AudioService內部使用，不對用戶直接提供接口。
AudioTrack:提供用戶從java層直接輸出pcm數據的接口write函數，以及部分播放控制函數。
AudioRecord:提供用戶在java層直接從外部獲取pcm數據的接口read函數。
下面貼一段邊錄邊播放的例子代碼說明這些函數的使用

package test.Record;   
   
import java.io.BufferedInputStream; 
import java.io.File; 
import java.io.FileInputStream; 
import java.io.FileOutputStream; 
import java.io.InputStream; 
import java.io.OutputStream; 
 
import android.app.Activity; 
import android.content.Intent; 
import android.media.AudioFormat; 
import android.media.AudioManager; 
import android.media.AudioRecord; 
import android.media.AudioTrack; 
import android.media.MediaRecorder; 
import android.os.Bundle; 
import android.util.Log; 
import android.view.View; 
import android.widget.Button; 
import android.widget.SeekBar; 
import android.widget.Toast; 
   
public class testRecord extends Activity {   
    /** Called when the activity is first created. */   
    Button btnRecord, btnStop, btnExit;   
    SeekBar skbVolume;//調節音量   
    boolean isRecording = false;//是否錄放的標記   
    static final int frequency = 44100;   
    static final int channelConfiguration = AudioFormat.CHANNEL_CONFIGURATION_MONO; 
    static final int audioEncoding = AudioFormat.ENCODING_PCM_16BIT;   
    int recBufSize,playBufSize;   
    AudioRecord audioRecord;   
    AudioTrack audioTrack;   
   
    @Override   
    public void onCreate(Bundle savedInstanceState) {   
        super.onCreate(savedInstanceState);   
        setContentView(R.layout.main);   
        setTitle("助聽器");   
       
        //------------------------------------------   
        btnRecord = (Button) this.findViewById(R.id.btnRecord);   
        btnRecord.setOnClickListener(new ClickEvent());   
        btnStop = (Button) this.findViewById(R.id.btnStop);   
        btnStop.setOnClickListener(new ClickEvent());   
        btnExit = (Button) this.findViewById(R.id.btnExit);   
        btnExit.setOnClickListener(new ClickEvent());   
        skbVolume=(SeekBar)this.findViewById(R.id.skbVolume);   
        skbVolume.setMax(100);//音量調節的極限   
        skbVolume.setProgress(100);//設置seekbar的位置值   
        //audioTrack.setStereoVolume(1.0f, 1.0f);//設置當前音量大小   
        skbVolume.setOnSeekBarChangeListener(new SeekBar.OnSeekBarChangeListener() {   
               
               
            public void onStopTrackingTouch(SeekBar seekBar) {   
                float vol=(float)(seekBar.getProgress())/(float)(seekBar.getMax());   
                //audioTrack.setStereoVolume(vol, vol);//設置音量   
            }   
               
               
            public void onStartTrackingTouch(SeekBar seekBar) {   
                // TODO Auto-generated method stub   
            }   
               
               
            public void onProgressChanged(SeekBar seekBar, int progress,   
                    boolean fromUser) {   
                // TODO Auto-generated method stub   
            }   
        });   
    }   
   
    @Override   
    protected void onDestroy() {   
        super.onDestroy();   
        android.os.Process.killProcess(android.os.Process.myPid());   
    }   
   
    class ClickEvent implements View.OnClickListener {   
   
           
        public void onClick(View v) {   
            if (v == btnRecord) {                 
                if(!isRecording) { 
                    isRecording = true;  
                    AudioManager audioManager = (AudioManager) getSystemService(getApplicationContext().AUDIO_SERVICE); 
                    audioManager.setMode(AudioManager.MODE_NORMAL); 
                recBufSize = AudioRecord.getMinBufferSize(frequency,   
                            channelConfiguration, audioEncoding); 
                    playBufSize=AudioTrack.getMinBufferSize(frequency,   
                            channelConfiguration, audioEncoding); 
 
                    audioRecord = new AudioRecord(MediaRecorder.AudioSource.MIC, frequency,   
                            channelConfiguration, audioEncoding, recBufSize);   
               
                    audioTrack = new AudioTrack(AudioManager.STREAM_MUSIC, frequency,   
                            channelConfiguration, audioEncoding,   
                            playBufSize, AudioTrack.MODE_STREAM);   
                     
                    new RecordPlayThread().start();// 開一條線程邊錄邊放  
                }                 
            } else if (v == btnStop) {                 
                if(isRecording) { 
                    isRecording = false; 
                    AudioManager audioManager = (AudioManager) getSystemService(getApplicationContext().AUDIO_SERVICE); 
                    audioManager.setMode(AudioManager.MODE_NORMAL); 
                }                 
            } else if (v == btnExit) { 
                isRecording = false;  
                AudioManager audioManager = (AudioManager) getSystemService(getApplicationContext().AUDIO_SERVICE); 
                audioManager.setMode(AudioManager.MODE_NORMAL); 
                testRecord.this.finish(); 
            } 
        }   
    }   
   
    class RecordPlayThread extends Thread {   
        public void run() {   
            try {   
                 byte[] buffer = new byte[recBufSize];   
                audioRecord.startRecording();//開始錄制   
                audioTrack.play();//開始播放  
                while (isRecording) {   
                    //從MIC保存數據到緩沖區   
                    int bufferReadResult = audioRecord.read(buffer, 0,   
                            recBufSize); 
                    byte[] tmpBuf = new byte[bufferReadResult];   
                    System.arraycopy(buffer, 0, tmpBuf, 0, bufferReadResult);   
                    //寫入數據即播放   
                    audioTrack.write(tmpBuf, 0, tmpBuf.length); 
                }   
                audioTrack.stop();   
                audioTrack.release();  
                audioRecord.stop(); 
                audioRecord.release(); 
            } catch (Throwable t) {   
                Toast.makeText(testRecord.this, t.getMessage(), 1000);   
            }   
        }   
    } 
} 

　　　　這些java class接口類在android.media包中，源碼目錄：frameworks/base/media/java/android/media。這些接口為使用media包的用戶提供了音量和路由設置，播放和錄制的pcm數據的接口。

　　二、JNI層

　　　　(android_media_AudioSystem, android_audio_AudioTrack, android_audio_AudioRecord),在libandroid_runtime.so包中
三、本地框架層

　　　　AudioSystem:media庫提供給上層的audio管理的接口，它的實現主要在audiopolicymanger和audioflinger中
　　　　AudioTrack：放音部分對上層的接口，stagefright部分也是調用該接口創建和控制playback track
AudioRecord:錄音部分對上層的接口，stagefright部分也是調用該接口創建一路record track
IAudioTrack, IAudioRecord, IAudioFlinger:這三個是聲明需要底層audioflinger實現的接口函數
這些c接口類在libmedia.so庫中,源碼目錄：frameworks/av/media/libmedia

　　四、audio服務層

　　　　AudioFlinger：這一層主要實現了track的創建，Android層共享內存的分配，多路混音等
五、硬件抽象層

　　　　AudioHardwareInterface：這一層需要根據不同的硬件由廠商自己實現，如Primary，Usb，spdif，a2dp等，每一種硬件設備需要繼承audioHardwareInterface，實現一個控制硬件so庫。主要的類有AudioStreamOut和AudioStreamIn分別是audio輸出環節和輸入環節，負責write數據流到硬件和從硬件read數據流。

　　六、總結

　　　　通過對各層一個概括性的介紹，對Audio系統的系統結構和源碼分布有一個清楚的理解。