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Android 13 - Media框架（14）- OpenMax（三）

article 2024/11/13 13:55:22

上一节学习了 media.codec 服务中的部分内容，这一节我们将一起了解 OMX IL 层的 API 以及相关的结构体等内容。

1、相关路径

以下是 Media 相关的头文件路径：
frameworks/native/headers/media_plugin/media/
cas 和 drm 是用于加密流解密使用，editor 里面有个 OMX_COLOR_FormatYUV420Planar 颜色空间的转换工具，这三个目录这里不做了解（不会），我们要重点关注的是 openmax 和 hardware 目录。

1.1 hardware

frameworks/native/headers/media_plugin/media/hardware/
hardware 目录下放的是和硬件相关的一些头文件，CryptoAPI.h 大概是用于解密的，HDCPAPI.h 是用于HDMI加密的，这两个暂时不做了解；

OMXPluginBase.h 在前一节中已经做过了解了，libstagefrighthw.so 中的方法会创建一个 OMXPluginBase 对象；

VideoAPI.h 中声明有 media image (frame)，以及 Aspects of color 等相关的结构体，这里不做过多描述。

1.1.1 HardwareAPI.h

以下内容部分翻译自 HardwareAPI.h 中的注释：

struct EnableAndroidNativeBuffersParams：这个结构体用于把android native buffer 用作 graphic buffer 和 secure buffer
- graphic buffer usage：当 OMX node 通过 OMX_SetParameter 设定 OMX.google.android.index.enableAndroidNativeBuffers 配置时，这个功能将被打开（默认关闭）；
  当某个端口的 native buffer 使用被禁止时，该端口将正常被使用，端口使用的 buffer 会用 UseBuffer 来设定，这是当 CPU 需要访问 buffer 时将使用的模式；
  当 native buffer 被启用时，视频的 color format 信息将会使用 Android pixel格式，而不是使用 OMX 格式。启用 native buffer 可能会改变 component 接收 buffer 的方式，如果 store-metadata-mode 被使能，那么将会以 metadata的形式传输。此外，除非支持 OMX.google.android.index.useAndroidNativeBuffer2 扩展，否则应该使用 OMX_SetParameter（UseAndroidNativeBuffer ）来设定使用的 buffer。
- secure buffer usage：当 OMX node 通过 OMX_SetParameter 设定 OMX.google.android.index.allocateNativeHandle 配置时，这个功能将被打开（默认关闭）；
  当 native handle 在某个端口被禁用了，这个端口将会正常工作，并且预期调用 AllocateBuffer 来分配 buffer 并且返回 buffer 指针，这个模式会用作于 non-secure buffer 并且要组件分配 buffer 的情况；
  当 native handle 被使用时，组件需要分配一个 native_buffer_t 对象（可以通过binder传递），这个模式被用于 secure buffer，与之配合使用的有 nFilledLength、nAllocLength、nOffset 等参数。
- 注释：之所以这个结构体放在 Hardware API中，我的理解是无论 graphic buffer 还是 secure buffer 都是由硬件分配管理的，上面的翻译中描述了两种模式成功应用和失败应用的情况，至于上层如何使用，后续我们将在 ACodec 章节中来学习。
struct StoreMetaDataInBuffersParams：这个结构体用于在 video source（camera…）和 video encoder之间，video decoder 和 output buffer 之间传递数据，而避免数据的拷贝。 meta data 在 OMX client 和 OMX component之间传递时，buffer中存储的并不是真正的 video 数据，而是一些用于定位/解析真正数据的信息。启动 meta data 时，bStoreMetaData 需要设置为 OMX_TRUE，默认情况下将会启用 meta data mode。
当 bStoreMetaData 为 false 时，真正的 YUV 帧将会存储在 input/output buffer当中。
Metadata buffer 需要使用 UseBuffer 来注册到 OMX component 中。
- 当组件支援 OMX.google.android.index.storeANWBufferInMetadata 时，数据将会以 VideoNativeMetadata 的形式传递，并且会用 fence 来协同管理；
- 当组件支援 OMX.google.android.index.storeMetaDataInBuffers 时，数据将会以 VideoGrallocMetadata 的形式传递。
- 注释：之所以叫 meta data，指的是buffer中传递的不是真的数据，而是handle或者是物理地址，以及解析出buffer所需要的size、offset等信息，这些信息称为元信息，这个结构体一般会与上面的 grapgic buffer usage 搭配使用。
struct ConfigureVideoTunnelModeParams：用于 Android Tunnel Mode，网上讲 Tunnel Mode 的资料还比较少，具体如何实现不同的厂商可能有不同的方案，这里只翻译部分注释。
- describe：如果 Tunnel Mode 被打开，那么 video decoder 解出的帧将会直接送到 sink（池子）当中，nAudioHwSync 作为 HW SYNC ID 用来同步 audio hal 与 video 的输出，pSidebandWindow 需要绑定 codec 分配的 sideband window handle。

以上就是 HardwareAPI.h 中的部分内容，ACodec 并不会直接使用这些结构体，ACodec 回调用 IOmxNode 的接口，再由 OMXNodeInstance 解析参数，封装参数，最后传给 OMX component。

1.1.2 MetadataBufferType.h

这个文件中只定义了一个 enum MetadataBufferType，这里只对注释做一下翻译：

MetadataBufferType 定义了可以传递给 encoder 的 metadata buffer 的类型，这些类型主要是用于 libstagefright record框架使用的，这里的 record 可能指的是录屏或者是摄像头。Stagefright 框架是不需要知道关于 meta buffer的细节的，只要创建 meta buffer 和 video encoder 能够保持一致就行。

1.2 openmax

1.2.1 OMX_Core.h

这个文件应该算是 OMX 的入口了，文件一开始的注释：OMX_Core 头文件定了application 和 component 公用的内容，我的理解就是 OpenMax AL 和 IL 层之间的接口。

我们直接拉到文件末尾，可以看到一组函数声明，有心的小伙伴会发现我们在上一节的 QComOMXPlugin 中见过它们，这些方法会被封装在 libOmxCore.so 中，具体的内容需要 vendor 来实现，这里对这几个方法描述进行翻译：

函数参数里的OMX_OUT 和 OMX_IN 用于记录当前的参数是返回参数还是输入参数。

OMX_Init：用来初始化 OMX core，这个方法执行时间应该小于 20 ms；
OMX_Deinit：对应于 OMX_Init，用于销毁 OMX core 中的内容，执行时间应该小于 20 ms；
OMX_ComponentNameEnum：枚举遍历系统中所有可用的编解码组件，第二个参数为一个字符指针，返回组件名称，名称类似于 OMX.qcom.video.decoder.h263；既然有遍历，那就会有一个容器来存储系统支援的所有组件信息，这个容器有各家vendor独立实现，实现不同会影响当前方法的实现；
OMX_GetHandle：根据给定的组件名称，将组件加载到内容当中（dlopen），调用组件的方法创建一个组件实例；（这里的意思是每个组件都是一个lib，每次要创建编解码实例都会dlopen，从而实现实例间互不影响，打开lib后会调用其中的方法返回示例，之后会直接使用这个实例，并且实例会被记录在 OMX core 当中）；
OMX_FreeHandle：释放 component Handle；
OMX_GetRolesOfComponent：获取组件的 role；这里的 role 指的是什么呢？个人理解是这样：多个不同的编解码组件可能会走同一套流程，并不是我们所想象的每个组件都会单独编译出一个 lib，虽然说流程相同，但是内部的一些配置可能会不一样，为了区分当前使用的是哪一个组件，就用 role 来区分。

再往上看，又有一组函数声明，这组函数的命名和 struct OMX_COMPONENTTYPE 中定义的函数指针是一一对应的，我们之前有提到创建 OMX 组件后，我们并不是直接使用组件，而是将其封装到 OMXNode 当中，最终由 OMXNode 调用组件的方法，以下这组函数声明就是对调用组件方法的封装，第一个参数 hComponent 指的就是 handle component（组件句柄/指针）：

OMX_GetComponentVersion：获取组件的信息，这是一个阻塞调用，耗时需要小于 5ms；
OMX_SendCommand：向组件发送一条命令，该调用是非阻塞的，组件需要先检查参数是否正确，然后才能将命令加入到组件线程中去执行，组件可能会调用 EventHandler callback 来返回结果，该函数的调用耗时需要小于 5ms；
- 从这里我们可以知道，omx 组件中应该会有一个 component 线程来专门执行上层下发的命令；
- 当命令是 OMX_CommandStateSet ，组件将会从 nParam 中获取新的状态，并且加入到命令队列中，从 executing 状态到 loaded 状态需要小于 500ms；
- 当命令是 OMX_CommandFlush，组件将会强制把指定 port 上所有不在处理状态的 buffer 全部按照接收的顺序 return，每个 port 执行 flush 应该小于 5ms；
- 当命令是 OMX_CommandPortDisable 或者是 OMX_CommandPortEnable，port 将会被关闭或者重启，耗时应该也小于 5ms；
OMX_GetParameter：获取当前组件的参数设置，它是阻塞调用，在 OMX_StateInvalid 状态下不能被调用，其他状态都能调用；它的第二个参数 nParamIndex 表示需要获取的参数类型，该方法执行时间应该小于 20ms；
OMX_SetParameter：类似 GetParameter；
OMX_GetConfig：从组件获取一个配置的结构体，这是一个阻塞调用，需要在 5ms 内完成；
OMX_SetConfig：给组件传递配置，需要与 GetConfig 搭配使用；
OMX_GetExtensionIndex：用于将特定的vendor 配置或者参数翻译成为 OMX 结构体索引；
OMX_GetState
OMX_UseBuffer：请求组件使用一个已经分配的buffer（来自于另一个组件或者来自于上层），并且分配出组件自己的 buffer header，该调用应该在 5ms 内完成；
OMX_AllocateBuffer：请求组件分配一个新的buffer 和一个 buffer header，并且将 buffer header 的指针返回，该调用应该在 5ms 内完成；
OMX_FreeBuffer：组件将会释放调用创建的 buffer header，如果 buffer 也是组件创建的，那么也会释放掉该 buffer；
OMX_EmptyThisBuffer：将一块填有数据的 buffer 送给组件的 input 端口，这块 buffer 被清空时将会调用 EmptyBufferDone 回调，将 buffer 返回给应用层，这是一个非阻塞调用。
OMX_FillThisBuffer：将一块空的 buffer 送到组件的 output 端口，组件将会填充该 buffer 并且调用 FillBufferDone 回传给应用层，同样的该函数也是非阻塞的；
OMX_UseEGLImage

解下来再看看其他结构体：

typedef enum OMX_COMMANDTYPE
{
    OMX_CommandStateSet,    /**< Change the component state */
    OMX_CommandFlush,       /**< Flush the data queue(s) of a component */
    OMX_CommandPortDisable, /**< Disable a port on a component. */
    OMX_CommandPortEnable,  /**< Enable a port on a component. */
    OMX_CommandMarkBuffer,  /**< Mark a component/buffer for observation */
    OMX_CommandKhronosExtensions = 0x6F000000, /**< Reserved region for introducing Khronos Standard Extensions */
    OMX_CommandVendorStartUnused = 0x7F000000, /**< Reserved region for introducing Vendor Extensions */
    OMX_CommandMax = 0X7FFFFFFF
} OMX_COMMANDTYPE;

command type 就是可以设置的命令类型，一般有状态设置，flush，端口的开启和关闭，vendor也可以自定义命令类型。

typedef enum OMX_STATETYPE

OMX_STATETYPE 指的是组件的状态，比较常见的有如下几种：

OMX_StateInvalid：组件发生异常；
OMX_StateLoaded：组件被创建但是还没有初始化完成；
OMX_StateIdle：组件初始化完成并且准备好开始；
OMX_StateExecuting：组件收到开始命令并且开始处理数据；
OMX_StatePause：组件收到暂停命令，这个用的很少

一些常见的flag：

OMX_BUFFERFLAG_EOS：EOS 表示输出端口将不会有数据再出来，所以在最后一块buffer上应该附上 EOS，上层给 decoder 写数据带上 eos 表示当前流结束；
OMX_BUFFERFLAG_STARTTIME：这个 flag 标记了起播时或者seek后第一帧应该从哪一帧开始显示渲染；比如说 seek 之后要从某个 pts 开始播放，但是刚好这一帧不是关键帧，那么需要从关键帧开始解码，从目标帧开始渲染。如果组件接收到 starttime，它应该调用 SetConfig 去设置 OMX_ConfigTimeClientStartTime 。
OMX_BUFFERFLAG_DECODEONLY：组件只解码不渲染；
OMX_BUFFERFLAG_DATACORRUPT：表示当前buffer中的数据存在错误；
OMX_BUFFERFLAG_ENDOFFRAME：表示当前buffer标志着一帧数据的结束，默认情况下Android每次写入都是一帧数据，所以每次数据写给 component 都会带这个flag；
OMX_BUFFERFLAG_EXTRADATA：额外的数据需要加在数据流之前，某些格式需要加一些数据头；
OMX_BUFFERFLAG_CODECCONFIG：codec specific data (csd)，例如播放 h264需要的 SPS/PPS，播放AAC需要的AudioSpecificConfig，没有这些配置信息将无法解码播放。