StageFright框架流程解读-白红宇

StageFright框架流程解读

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发布时间：2019-06-12

本文共 8347 字，大约阅读时间需要 27 分钟。

1、 StageFright介绍

Android froyo版本号多媒体引擎做了变动，新加入了stagefright框架，而且默认情况android选择stagefright，并没有全然抛弃opencore，主要是做了一个OMX层，不过对 opencore的omx-component部分做了引用。stagefright是在MediaPlayerService这一层加入的，和opencore是并列的。Stagefright在 Android中是以shared library的形式存在(libstagefright.so)，当中的module -- AwesomePlayer可用来播放video/audio。 AwesomePlayer提供很多API，能够让上层的应用程序(Java/JNI)来调用。

2、 StageFright数据流封装

2.1》由数据源DataSource生成MediaExtractor。通过MediaExtractor::Create(dataSource)来实现。Create方法通过两步来生成对应的 MediaExtractor（MediaExtractor.cpp）：

 通过dataSource->sniff来探測数据类型

 生成对应的Extractor：

if (!strcasecmp(mime, MEDIA_MIMETYPE_CONTAINER_MPEG4)

|| !strcasecmp(mime, "audio/mp4")) {

return new MPEG4Extractor(source);

} else if (!strcasecmp(mime, MEDIA_MIMETYPE_AUDIO_MPEG)) {

return new MP3Extractor(source, meta);

} else if (!strcasecmp(mime, MEDIA_MIMETYPE_AUDIO_AMR_NB)

|| !strcasecmp(mime, MEDIA_MIMETYPE_AUDIO_AMR_WB)) {

return new AMRExtractor(source);

} else if (!strcasecmp(mime, MEDIA_MIMETYPE_CONTAINER_WAV)) {

return new WAVExtractor(source);

} else if (!strcasecmp(mime, MEDIA_MIMETYPE_CONTAINER_OGG)) {

return new OggExtractor(source);

} else if (!strcasecmp(mime, MEDIA_MIMETYPE_CONTAINER_MATROSKA)) {

return new MatroskaExtractor(source);

} else if (!strcasecmp(mime, MEDIA_MIMETYPE_CONTAINER_MPEG2TS)) {

return new MPEG2TSExtractor(source);

}

2.2》把音视频轨道分离，生成mVideoTrack和mAudioTrack两个MediaSource。代码例如以下（AwesomePlayer.cpp）：

if (!haveVideo && !strncasecmp(mime, "video/", 6)) {

setVideoSource(extractor->getTrack(i));

haveVideo = true;

} else if (!haveAudio && !strncasecmp(mime, "audio/", 6)) {

setAudioSource(extractor->getTrack(i));

haveAudio = true;

}

2.3》得到的这两个MediaSource，仅仅具有parser功能，没有decode功能。还须要对这两个MediaSource做进一步的包装，获取了两个MediaSource（具有parse和decode功能）：

mVideoSource = OMXCodec::Create(

mClient.interface(), mVideoTrack->getFormat(),

false, // createEncoder

mVideoTrack,

NULL, flags);

mAudioSource = OMXCodec::Create(

mClient.interface(), mAudioTrack->getFormat(),

false, // createEncoder

mAudioTrack);

当调用MediaSource.start()方法后，它的内部就会開始从数据源获取数据并解析，等到缓冲区满后便停止。在AwesomePlayer里就能够调用MediaSource的read方法读取解码后的数据。

 对于mVideoSource来说，读取的数据：mVideoSource->read(&mVideoBuffer, &options)交给显示模块进行渲染，mVideoRenderer->render(mVideoBuffer);

 对mAudioSource来说，用mAudioPlayer对mAudioSource进行封装，然后由mAudioPlayer负责读取数据和播放控制。

3、 StageFright的Decode

经过“数据流的封装”得到的两个MediaSource，事实上是两个OMXCodec。AwesomePlayer和mAudioPlayer都是从MediaSource中得到数据进行播放。AwesomePlayer得到的是终于须要渲染的原始视频数据，而mAudioPlayer读取的是终于须要播放的原始音频数据。也就是说，从OMXCodec中读到的数据已经是原始数据了。

OMXCodec是怎么把数据源经过parse、decode两步以后转化成原始数据的。从OMXCodec::Create这个构造方法開始，它的參数：

 IOMX &omx指的是一个OMXNodeInstance对象的实例。

 MetaData ＆meta这个參数由MediaSource.getFormat获取得到。这个对象的主要成员就是一个KeyedVector<uint32_t, typed_data> mItems，里面存放了一些代表MediaSource格式信息的名值对。

 bool createEncoder指明这个OMXCodec是编码还是解码。

 MediaSource ＆source是一个MediaExtractor。

 char *matchComponentName指定一种Codec用于生成这个OMXCodec。

先使用findMatchingCodecs寻找相应的Codec，找到以后为当前IOMX分配节点并注冊事件监听器：omx->allocateNode(componentName, observer, &node)。最后，把IOMX封装进一个OMXCodec：

sp<OMXCodec> codec = new OMXCodec(

omx, node, quirks,

createEncoder, mime, componentName,

source);

这样就得到了OMXCodec。

AwesomePlayer中得到这个OMXCodec后，首先调用mVideoSource->start()进行初始化。 OMXCodec初始化主要是做两件事：

 向OpenMAX发送開始命令。mOMX->sendCommand(mNode, OMX_CommandStateSet, OMX_StateIdle)

 调用allocateBuffers()分配两个缓冲区，存放在Vector<BufferInfo> mPortBuffers[2]中，分别用于输入和输出。

AwesomePlayer開始播放后，通过mVideoSource->read(&mVideoBuffer, &options)读取数据。mVideoSource->read(&mVideoBuffer, &options)详细是调用OMXCodec.read来读取数据。而OMXCodec.read主要分两步来实现数据的读取：

 通过调用drainInputBuffers()对mPortBuffers[kPortIndexInput]进行填充，这一步完毕 parse。由OpenMAX从数据源把demux后的数据读取到输入缓冲区，作为OpenMAX的输入。

 通过fillOutputBuffers()对mPortBuffers[kPortIndexOutput]进行填充，这一步完毕 decode。由OpenMAX对输入缓冲区中的数据进行解码，然后把解码后能够显示的视频数据输出到输出缓冲区。

AwesomePlayer通过mVideoRenderer->render(mVideoBuffer)对经过parse和decode 处理的数据进行渲染。一个mVideoRenderer事实上就是一个包装了IOMXRenderer的AwesomeRemoteRenderer：

mVideoRenderer = new AwesomeRemoteRenderer(

mClient.interface()->createRenderer(

mISurface, component,

(OMX_COLOR_FORMATTYPE)format,

decodedWidth, decodedHeight,

mVideoWidth, mVideoHeight,

rotationDegrees));

4、 StageFright处理流程

Audioplayer 为AwesomePlayer的成员，audioplayer通过callback来驱动数据的获取，awesomeplayer则是通过 videoevent来驱动。二者有个共性，就是数据的获取都抽象成mSource->Read()来完毕，且read内部把parser和dec 绑在一起。Stagefright AV同步部分，audio全然是callback驱动数据流，video部分在onVideoEvent里会获取audio的时间戳，是传统的AV时间戳做同步。

4.1》AwesomePlayer的Video主要有下面几个成员：

 mVideoSource(解码视频)

 mVideoTrack(从多媒体文件里读取视频数据)

 mVideoRenderer(对解码好的视频进行格式转换，android使用的格式为RGB565)

 mISurface(重画图层)

 mQueue(event事件队列)

4.2》stagefright执行时的Audio部分抽象流程例如以下：

 设置mUri的路径

 启动mQueue，创建一个线程来执行 threadEntry（命名为TimedEventQueue，这个线程就是event调度器）

 打开mUri所指定的文件的头部，则会依据类型选择不同的分离器（如MPEG4Extractor）

 使用 MPEG4Extractor对MP4进行音视频轨道的分离，并返回MPEG4Source类型的视频轨道给mVideoTrack

 依据 mVideoTrack中的编码类型来选择解码器，avc的编码类型会选择AVCDecoder，并返回给mVideoSource，并设置mVideoSource中的mSource为mVideoTrack

 插入onVideoEvent到Queue中，開始解码播放

 通过mVideoSource对象来读取解析好的视频buffer

假设解析好的buffer还没到AV时间戳同步的时刻，则推迟到下一轮操作

 mVideoRenderer为空，则进行初始化（假设不使用 OMX会将mVideoRenderer设置为AwesomeLocalRenderer）

 通过mVideoRenderer对象将解析好的视频buffer转换成RGB565格式，并发给display模块进行图像绘制

 将onVideoEvent又一次插入event调度器来循环

4.3》数据由源到终于解码后的流程例如以下：

URI,FD

｜

DataSource

｜

MediaExtractor

mVideoTrack mAudioTrack//音视频数据流

｜

mVideoSource mAudioSource//音视频解码器

｜ |

mVideoBuffer mAudioPlayer

说明：

 设置DataSource，数据源能够两种URI和FD。URI能够http://，rtsp://等。FD是一个本地文件描写叙述符，能过FD，能够找到相应的文件。

 由DataSource生成MediaExtractor。通过sp<MediaExtractor> extractor = MediaExtractor::Create(dataSource);来实现。 MediaExtractor::Create(dataSource)会依据不同的数据内容创建不同的数据读取对象。

 通过调用setVideoSource由MediaExtractor分解生成音频数据流（mAudioTrack）和视频数据流（mVideoTrack）。

 onPrepareAsyncEvent()假设DataSource是URL的话，依据地址获取数据，并開始缓冲，直到获取到mVideoTrack和mAudioTrack。mVideoTrack和mAudioTrack通过调用initVideoDecoder()和initAudioDecoder()来生成 mVideoSource和mAudioSource这两个音视频解码器。然后调用postBufferingEvent_l()提交事件开启缓冲。

 数据缓冲的运行函数是onBufferingUpdate()。缓冲区有足够的数据能够播放时，调用play_l()開始播放。play_l()中关键是调用了postVideoEvent_l()，提交了 mVideoEvent。这个事件运行时会调用函数onVideoEvent()。这个函数通过调用 mVideoSource->read(&mVideoBuffer, &options)进行视频解码。音频解码通过mAudioPlayer实现。

 视频解码器解码后通过mVideoSource->read读取一帧帧的数据，放到mVideoBuffer中，最后通过 mVideoRenderer->render(mVideoBuffer)把视频数据发送到显示模块。当须要暂停或停止时，调用cancelPlayerEvents来提交事件用来停止解码，还能够选择是否继续缓冲数据。

5、代码标记Log

根据第4》项StageFright描写叙述的Vide视频播放流程，作Log标记跟踪视频DATA获取、CODEC过程。从AwesomePlayer.cpp中方法着手，过程例如以下：

 在改动的/mydroid/frameworks/base/media/libstagefrigh/下，用mm编译，并调试直到生成对应的.so文件。注：同意单模块编译时，需事先在/mydroid下同意. ./build/envsetup.sh文件。

 在/mydroid/文件夹下make进行总体编译，生成system.img文件。说明：先单模块编译，后再总体编译的优点是，能够缩短调试编译的时间。

 将system.img文件copy到/android-sdk-linux/platforms/android-8/下。注意：事先备份原有的system.img。

 带sdcard启动模拟器，在/android-sdk-linux/tools/下执行./adb shell文件，再执行logcat

 打开Gallery选择视频文件执行，并同步查看log。

反馈结果例如以下：

I/ActivityManager( 61): Starting: Intent { act=android.intent.action.VIEW dat=content://media/external/video/media/5 typ=video/mp4 cmp=com.cooliris.media/.MovieView } from pid 327

I/RenderView( 327): OnPause RenderView com.cooliris.media.RenderView@4054a3b0

E/AwesomePlayer( 34): beginning AwesomePlayer... by jay remarked...

E/AwesomePlayer( 34): returning AwesomeEvent...by jay remarked...

E/AwesomePlayer( 34): ending AwesomePlayer... by jay remarked...

E/AwesomePlayer( 34): setting video source now... by jay remarked...

E/AwesomePlayer( 34): setting Video Type... by jay remarked...

E/AwesomePlayer( 34): returning AwesomeEvent...by jay remarked...

E/AwesomePlayer( 34): beginning initVideoDecoder by jay remarked...

D/MediaPlayer( 327): getMetadata

I/ActivityManager( 61): Displayed com.cooliris.media/.MovieView: +1s761ms

E/AwesomePlayer( 34): beginning AwesomeLocalRenderer init ...by jay remarked...

E/AwesomePlayer( 34): returning open(libstagefrighthw.so) correctly by jay remarked...