一文搞懂Codec2框架解析

1 前言–Codec2.0是什么

在Android Q之前,Android的两套多媒体框架分别为MediaPlayer与MediaCodec,后者只负责解码与渲染工作,解封装工作由MediaExtractor代劳,MediaCodec经由ACodec层调用第三方编解码标准接口OpenMAX IL,实现硬件编解码。芯片厂商只需要支持上Khronos 制定的OpenMAX接口,就可以实现MediaCodec的硬件编解码。谷歌在Android Q上推出了Codec2.0,指在于取代ACodec与OpenMAX,它可以看作是一套新的对接MediaCodec的中间件,往上对接MediaCodec Native层,往下提供新的API标准供编解码使用,相当于ACodec 2.0。

2 Codec2.0框架

Codec2.0的代码目录位于/frameworks/av/media/codec2。目录结构如下:

codec2
|--components  #具体编解码组件与组件接口层
|	|--base/SimpleC2Component.cpp
|	|--base/SimpleC2Interface.cpp
|	|--avc/C2SoftAvcDec.cpp	
|--core        #存在核心的头文件,譬如Buffer定义、Component定义、Config定义、Param定义
|--docs        #暂时存放doxygen配置文件与脚本
|--faultinjection
|--hidl        #与hidl调用相关的实现
	|--client/client.cpp
	|--1.0/utils/Component.cpp
	|--1.0/utils/ComponentInterface.cpp
	|--1.0/utils/ComponentStore.cpp
	|--1.0/utils/Configurable.cpp
	|--1.0/utils/include/codec2/hidl/1.0/Component.h
	|--1.0/utils/include/codec2/hidl/1.0/Configurable.h
	|--1.0/utils/include/codec2/hidl/1.0/ComponentInterface.h
|--sfplugin    #顶层接口与实现层
|	|--CCodec.cpp
|	|--CCodec.h
|	|--CBufferChannel.cpp
|	|--CBufferChannel.h
|--tests
|--vndk        #基础的util实现
|	|--C2Store.cpp

sfplugin/CCodec.cpp是顶层实现,它提供的接口为MediaCodec Native层所调用,与libstagefright/ACodec接口一致,都继承于CodecBase,如下所示:

virtual std::shared_ptr getBufferChannel() override;
virtual void initiateAllocateComponent(const sp &msg) override;
virtual void initiateConfigureComponent(const sp &msg) override;
virtual void initiateCreateInputSurface() override;
virtual void initiateSetInputSurface(const sp &surface) override;
virtual void initiateStart() override;
virtual void initiateShutdown(bool keepComponentAllocated = false) override;
virtual status_t setSurface(const sp &surface) override;

virtual void signalFlush() override; virtual void signalResume() override;
virtual void signalSetParameters(const sp ¶ms) override;
virtual void signalEndOfInputStream() override;
virtual void signalRequestIDRFrame() override;

void onWorkDone(std::list> &workItems);
void onInputBufferDone(uint64_t frameIndex, size_t arrayIndex);

CCodec类中最重要的成员对象包括mChannel、mClient、mClientListener。mChannel是CCodecBufferChannel类,主要负责buffer的传递。mClient是Codec2Client类,提供了Codec 2.0的最精要的接口,它包括了四个子类,Listener、Configurable、Interface以及Component。Client.h头文件对此有一段简要的描述,可翻阅之。

Listener用于input buffer、output buffer以及error的回调。Interface提供配置与参数的交互接口,在component与CCodec之间。Component则是具体decoder/encoder component的代表。Interface与Component都是经由ComponentStore创建而来,ComponentStore可以看作是对接Codec2Client的组件,该组件可以由不同的插件实现,原生实现的是C2PlatformComponentStore,厂商可以通过实现自己的Store插件对接到ComponentStore,则完成了硬件编解码在Codec 2.0的对接。

3 流程解析

CCodec类的对象关系如下图所示:

一文搞懂Codec2框架解析_第1张图片

Codec2Client的成员Component通过C2PlatformComponent而创建,C2ComponentStore是接口类。而在ClientListener这条通路上,是一条回调通路,从底往上回调,分别经过SimpleC2Component、Component::Listener、HidlListener以及ClientListener,到达CCodec,再回调到MediaCodec。

3.1 初始化流程

CCodec的初始化接口为initiateAllocateComponent,调用到内部函数allocate,allocate做了许多工作,首先是调用到Codec2Client的接口CreateFromService,尝试创建了一个服务名为default的Codec2Client客户端(服务名为default的Codec2Client是厂商的Codec2Client),否则则创建服务名为software的Codec2Client,这是谷歌的原生Codec2Client,即,基于C2PlatformComponentStore的codec 2插件。如果能够创建default Codec2Client,则会调用SetPreferredCodec2ComponentStore,将厂商的ComponentStore设置为默认的codec 2插件。这样子,codec2.0就不会走谷歌原生的软编解码器,而会走芯片厂商提供的编解码器,通常是硬编硬解。

一文搞懂Codec2框架解析_第2张图片

3.2 启动流程

mChannel是MCodecBufferChannel类,它的start接口实现稍微复杂,主要是获取AllocatorStore,再为input buffer与output buffer创建BlockPool,完成之后通过CCodec::mCallback回调告诉MediaCodec。接下来,初始化input buffer,开始调用queue接口送数据进编解码组件,原生组件为SimpleC2Component,具体可以送到C2SoftAvcDec,也可以送到C2SoftHevcDec,等等。

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3.3 Input Buffer的回调

当input buffer数据被消耗以后,onInputBuffersReleased通过IPC被调用,HidlListener继而开始回调onInputBufferDone,Codec2Client是个接口类,实现类为CCodec::ClientListener,因而回调到了CCodec::ClientListener,往后通过CCodec,CCodecBufferChannel,CCodecBufferChannel在完成onInputBufferReleased与expireComponentBuffer之后,调用feedInputBufferAvailable继续送空闲的Input Buffer给编解码组件。

//client.cpp
	virtual Return onInputBuffersReleased(
            const hidl_vec& inputBuffers) override {
        std::shared_ptr listener = base.lock();
        if (!listener) {
            LOG(DEBUG) << "onInputBuffersReleased -- listener died.";
            return Void();
        }
        for (const InputBuffer& inputBuffer : inputBuffers) {
            LOG(VERBOSE) << "onInputBuffersReleased --"
                            " received death notification of"
                            " input buffer:"
                            " frameIndex = " << inputBuffer.frameIndex
                         << ", bufferIndex = " << inputBuffer.arrayIndex
                         << ".";
            listener->onInputBufferDone(
                    inputBuffer.frameIndex, inputBuffer.arrayIndex);
        }
        return Void();
    }

一文搞懂Codec2框架解析_第4张图片

onInputBuffersReleased究竟是怎么被触发的,目前仍未追踪到,在client.h中,有一段对Input Buffer管理的描述,说明了onInputBuffersReleased是一个IPC call。如下所示:

 * InputBufferManager holds a collection of records representing tracked buffers
 * and their callback listeners. Conceptually, one record is a triple (listener,
 * frameIndex, bufferIndex) where
 *
 * - (frameIndex, bufferIndex) is a pair of indices used to identify the buffer.
 * - listener is of type IComponentListener. Its onInputBuffersReleased()
 *   function will be called after the associated buffer dies. The argument of
 *   onInputBuffersReleased() is a list of InputBuffer objects, each of which
 *   has the following members:
 *
 *     uint64_t frameIndex
 *     uint32_t arrayIndex
 *
 * When a tracked buffer associated to the triple (listener, frameIndex,
 * bufferIndex) goes out of scope, listener->onInputBuffersReleased() will be
 * called with an InputBuffer object whose members are set as follows:
 *
 *     inputBuffer.frameIndex = frameIndex
 *     inputBuffer.arrayIndex = bufferIndex

3.4 Output Buffer的回调

这一条路就有点长了,难点在于Codec2Client::Listener与IComponentListener是接口类,分别由CCodec::ClientListener与Codec2Client::Component::HidlListener实现,这会让不熟悉C++的人一时半会摸不着头脑。从这一条通路可以看出不同模块的层次,HidleListener连接沟通了SimpleC2Component与Codec2Client,而Codec2Client是CCodec所调用的对象,CCodec将Buffer的管理都将由CodecBufferChannel打理,而CodecBufferChannel直接反馈于MediaCodec。

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一文搞懂Codec2框架解析_第6张图片

我们来看一下这条回调路上几个类的关系。譬如,Component::Listener回调的时候,调用的是IComponentListener的接口,而IComponentListener实际由Codec2Client::Component::HidlListener继承实现,所以,实际上是调用到了HidlListener,故而用实线表示,虚函数的调用用虚线表示。

一文搞懂Codec2框架解析_第7张图片

4 总结

在CCodec的几个接口中,初始化、启动、参数与配置交互、回调交互是比较复杂的流程,对于参数与配置交互,在OMX中是采用SetParameter、SetConfig、GetParameter、GetConfig来实现的,而在Codec2中,由ComponentInterface、C2Param一起完成,这块留作下次研究。我们从顶至下,先明确顶层CCodec的接口,通过几个接口的流程追踪,梳理出各个类的关系,也了解了数据的回调流向,如此一来,后续分析代码就有了框架层的认识,不会陷入细节绕得团团转。

到此这篇关于一文搞懂Codec2框架解析的文章就介绍到这了,更多相关Codec2框架解析内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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