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android音频系统(6):AudioService之音频输出通道切换_android audio 音频输出通道切换

android audio 音频输出通道切换

前言:音频输出的方式有很多种,外放即扬声器(Speaker)、听筒(Telephone Receiver)、有线耳机(WiredHeadset)、蓝牙音箱(Bluetooth A2DP)等,电话免提、插拔耳机、连接断开蓝牙设备等操作系统都会自动切换Audio音频到相应的输出设备上。

我们知道,音频输出通道切换有些是系统自动切换的,但是有些自动切换并不是我们想要的,如:音乐App在听歌时,需要对听歌时拔出耳机的操作进行阻止(暂停播放)而不是突然切换到外放,又如通话时插入耳机并按下免提,希望声音既可以从耳机输出,又可以从扬声器输出;

我们可以不用系统的自动切换,而自己设置音频输出通道的切换吗?

答案是可以的,即可以在应用层修改,也可以在Framework修改,今天讲的就是Framework层的修改,也就是修改AudioService;

 

1.先看下android中有哪些音频输出通道,常用的加了注释:

  1. AudioSystem.java
  2. public static final int FORCE_NONE = 0;//默认通道
  3. public static final int FORCE_SPEAKER = 1;//扬声器通道
  4. public static final int FORCE_HEADPHONES = 2;//耳机通道
  5. //下面两个是蓝牙耳机通道
  6. public static final int FORCE_BT_SCO = 3;//是一种双向的音频数据的传输链路,只能用于普通语音的传输,不能用于播放音乐
  7. public static final int FORCE_BT_A2DP = 4;//是一种单向的高品质音频数据传输链路,通常用于播放立体声音乐
  8. public static final int FORCE_WIRED_ACCESSORY = 5;//有线设备通道,如有线耳机
  9. public static final int FORCE_BT_CAR_DOCK = 6;
  10. public static final int FORCE_BT_DESK_DOCK = 7;
  11. public static final int FORCE_ANALOG_DOCK = 8;
  12. public static final int FORCE_DIGITAL_DOCK = 9;
  13. public static final int FORCE_NO_BT_A2DP = 10;
  14. public static final int FORCE_SYSTEM_ENFORCED = 11;
  15. public static final int FORCE_HDMI_SYSTEM_AUDIO_ENFORCED = 12;
  16. public static final int FORCE_ENCODED_SURROUND_NEVER = 13;
  17. public static final int FORCE_ENCODED_SURROUND_ALWAYS = 14;
  18. public static final int NUM_FORCE_CONFIG = 15;
  19. public static final int FORCE_DEFAULT = FORCE_NONE;

常用的也就是:扬声器,有线耳机,听筒,蓝牙耳机等;

 

2.播放模式

在使用音频输出通道时,需要指定播放模式:

  1. AudioSystem.java
  2. /* modes for setPhoneState, must match AudioSystem.h audio_mode */
  3. public static final int MODE_INVALID = -2;
  4. public static final int MODE_CURRENT = -1;
  5. public static final int MODE_NORMAL = 0;//待机模式,既不是铃声模式也不是通话模式,如music
  6. public static final int MODE_RINGTONE = 1;//铃声模式
  7. public static final int MODE_IN_CALL = 2;//音频通话模式
  8. public static final int MODE_IN_COMMUNICATION = 3;//通信模式,包括音/视频,VoIP通话.(3.0加入的,与通话模式类似)
  9. public static final int NUM_MODES = 4;

我们指定音频播放模式时,会通知HAL,我们当前音频所处于的状态,以便可以适当地传送音频。

 

3.流类型

设置播放模式的时候,需要考虑流类型,常用的流类型有:

  1. /** Used to identify the default audio stream volume */
  2. public static final int STREAM_DEFAULT = -1;
  3. /** Used to identify the volume of audio streams for phone calls */
  4. public static final int STREAM_VOICE_CALL = 0;
  5. /** Used to identify the volume of audio streams for system sounds */
  6. public static final int STREAM_SYSTEM = 1;
  7. /** Used to identify the volume of audio streams for the phone ring and message alerts */
  8. public static final int STREAM_RING = 2;
  9. /** Used to identify the volume of audio streams for music playback */
  10. public static final int STREAM_MUSIC = 3;
  11. /** Used to identify the volume of audio streams for alarms */
  12. public static final int STREAM_ALARM = 4;
  13. /** Used to identify the volume of audio streams for notifications */
  14. public static final int STREAM_NOTIFICATION = 5;
  15. /** Used to identify the volume of audio streams for phone calls when connected on bluetooth */
  16. public static final int STREAM_BLUETOOTH_SCO = 6;
  17. /** Used to identify the volume of audio streams for enforced system sounds in certain
  18. * countries (e.g camera in Japan) */
  19. public static final int STREAM_SYSTEM_ENFORCED = 7;
  20. /** Used to identify the volume of audio streams for DTMF tones */
  21. public static final int STREAM_DTMF = 8;
  22. /** Used to identify the volume of audio streams exclusively transmitted through the
  23. * speaker (TTS) of the device */
  24. public static final int STREAM_TTS = 9;
  25. /** Used to identify the volume of audio streams for accessibility prompts */
  26. public static final int STREAM_ACCESSIBILITY = 10;
  27. /**

 

4.音频输出通道,播放模式和流类型的关系

音频通道是与播放模式一起用的,而播放模式与音频流类型有关系;
(1)音频通道是指声音从哪里出来,这个容易理解;
(2)播放模式,也叫音频状态,手机有4种音频状态:待机状态,音视频通话状态,视频/VoIP通话状态与响铃状态,这4种状态对底层的音频输出设备的选择影响很大,相应的情景下就得使用相应的模式,如视频情景的播放模式就是MODE_IN_COMMUNICATION,或者,播放音乐情景的播放模式就是MODE_NORMAL,什么样的情形就得用什么样的播放模式,不能搞混,比如MODE_IN_CALL,就只能由通话时才能使用;
(3)音频流类型,我们操作手机的音频时需要指定操作的是哪一个流,虽然手机的中音频流类型有很多,但是一旦进入到属性里,android就会将其整理成几种类型,这才是实际的类型,与上面的播放模式对应;

 

5.源码分析

上面介绍了音频输出通道,播放模式和流类型,接下来就从源码framework层的角度来分析了;

  1. AudioManager.java
  2. public void setMode(int mode) {
  3. final IAudioService service = getService();
  4. try {
  5. //调用AudioService的setMode()方法
  6. service.setMode(mode, mICallBack, mApplicationContext.getOpPackageName());
  7. } catch (RemoteException e) {
  8. throw e.rethrowFromSystemServer();
  9. }
  10. }
  1. AudioService.java
  2. public void (int mode, IBinder cb, String callingPackage) {
  3. //应用设置音频模式,需要android.Manifest.permission.MODIFY_AUDIO_SETTINGS权限
  4. if (!checkAudioSettingsPermission("setMode()")) {
  5. return;
  6. }
  7. //如果要使用的音频模式是MODE_IN_CALL,那得有android.Manifest.permission.MODIFY_PHONE_STATE权限;
  8. //所以,除非是要通话,一般都很少用MODE_IN_CALL,语音视频等用的是MODE_IN_COMMUNICATION
  9. if ( (mode == AudioSystem.MODE_IN_CALL) &&
  10. (mContext.checkCallingOrSelfPermission(
  11. android.Manifest.permission.MODIFY_PHONE_STATE)
  12. != PackageManager.PERMISSION_GRANTED)) {
  13. return;
  14. }
  15. if (mode < AudioSystem.MODE_CURRENT || mode >= AudioSystem.NUM_MODES) {
  16. return;
  17. }
  18. int newModeOwnerPid = 0;
  19. synchronized(mSetModeDeathHandlers) {
  20. if (mode == AudioSystem.MODE_CURRENT) {
  21. mode = mMode;
  22. }
  23. //如果此次设置的音频播放模式和上一次的不同,那就返回这次使用新音频播放模式的进程的pid
  24. newModeOwnerPid = mode, cb, Binder.getCallingPid(), callingPackage);
  25. }
  26. //如果进入了RINGTONE, IN_CALL 或者IN_COMMUNICATION模式,清除掉当前更改音频模式的应用进程的蓝牙SCO连接
  27. if (newModeOwnerPid != 0) {
  28. disconnectBluetoothSco(newModeOwnerPid);
  29. }
  30. }

setMode()中的重点是setModeInt()方法,真正的逻辑都在这里:

  1. AudioService.java
  2. private int setModeInt(int mode, IBinder cb, int pid, String caller) {
  3. int newModeOwnerPid = 0;
  4. if (cb == null) {
  5. return newModeOwnerPid;
  6. }
  7. SetModeDeathHandler hdlr = null;
  8. Iterator iter = mSetModeDeathHandlers.iterator();
  9. //循环遍历mSetModeDeathHandlers,找到与传递进来的相同pid的SetModeDeathHandler,并赋值给hdlr,
  10. //相同的pid也就是相同的应用,即找到相同的应用
  11. while (iter.hasNext()) {
  12. SetModeDeathHandler h = (SetModeDeathHandler)iter.next();
  13. if (h.getPid() == pid) {
  14. hdlr = h;
  15. // Remove from client list so that it is re-inserted at top of list
  16. iter.remove();
  17. hdlr.getBinder().unlinkToDeath(hdlr, 0);
  18. break;
  19. }
  20. }
  21. //下面就是设置新的音频播放模式
  22. int status = AudioSystem.AUDIO_STATUS_OK;
  23. //实际的播放模式
  24. int actualMode;
  25. do {
  26. //初始化实际的播放模式,与传递进来的mode相同
  27. actualMode = mode;
  28. //如果设置的模式是正常的播放模式,那就从mSetModeDeathHandlers列表的顶端获取一个模式给actualMode,
  29. //最近一次设置非正常音频模式的应用都会被放在mSetModeDeathHandlers的顶端
  30. if (mode == AudioSystem.MODE_NORMAL) {
  31. // get new mode from client at top the list if any
  32. if (!mSetModeDeathHandlers.isEmpty()) {
  33. hdlr = mSetModeDeathHandlers.get(0);
  34. cb = hdlr.getBinder();
  35. actualMode = hdlr.getMode();
  36. }
  37. } else {
  38. //新建hdlr
  39. if (hdlr == null) {
  40. hdlr = new SetModeDeathHandler(cb, pid);
  41. }
  42. // Register for client death notification
  43. try {
  44. cb.linkToDeath(hdlr, 0);
  45. } catch (RemoteException e) {
  46. // Client has died!
  47. }
  48. //将hdlr加到mSetModeDeathHandlers中,并放到首位,也就是最后一个调用setMode()的进程位于列表的顶部
  49. mSetModeDeathHandlers.add(0, hdlr);
  50. //设置当前进程的音频播放模式,hdlr.setMode()会将mode设置给mMode,这个要注意,要不然很容易跟下面的"actualMode != mMode"混淆
  51. hdlr.setMode(mode);
  52. }
  53. if (actualMode != mMode) {
  54. //通过AudioSystem将当前的音频模式设置到底层去,status返回设置的结果
  55. status = AudioSystem.setPhoneState(actualMode);
  56. if (status == AudioSystem.AUDIO_STATUS_OK) {
  57. if (DEBUG_MODE) { Log.v(TAG, " mode successfully set to " + actualMode); }
  58. //如果设置成功,保存当前的音频播放模式
  59. mMode = actualMode;
  60. } else {
  61. //如果设置不成功,从mSetModeDeathHandlers中删除该应用
  62. if (hdlr != null) {
  63. mSetModeDeathHandlers.remove(hdlr);
  64. cb.unlinkToDeath(hdlr, 0);
  65. }
  66. mode = AudioSystem.MODE_NORMAL;
  67. }
  68. } else {
  69. status = AudioSystem.AUDIO_STATUS_OK;
  70. }
  71. } while (status != AudioSystem.AUDIO_STATUS_OK && !mSetModeDeathHandlers.isEmpty());
  72. if (status == AudioSystem.AUDIO_STATUS_OK) {
  73. if (actualMode != AudioSystem.MODE_NORMAL) {
  74. if (mSetModeDeathHandlers.isEmpty()) {
  75. Log.e(TAG, "setMode() different from MODE_NORMAL with empty mode client stack");
  76. } else {
  77. //如果这个进程设置的音频模式为非正常模式,那就返回这个进程的pid
  78. newModeOwnerPid = mSetModeDeathHandlers.get(0).getPid();
  79. }
  80. }
  81. //下面的代码用来设置当前音频流类型的音量
  82. int streamType = getActiveStreamType(AudioManager.USE_DEFAULT_STREAM_TYPE);
  83. int device = getDeviceForStream(streamType);
  84. int index = mStreamStates[mStreamVolumeAlias[streamType]].getIndex(device);
  85. setStreamVolumeInt(mStreamVolumeAlias[streamType], index, device, true, caller);
  86. updateStreamVolumeAlias(true /*updateVolumes*/, caller);
  87. }
  88. return newModeOwnerPid;
  89. }

AudioService用mMode来保存当前的音频播放模式;

(2)设置音频音频输出管道

设置音频输出管道的方法有两个分别是setSpeakerphoneOn()和setBluetoothScoOn(),我们来就看下最常用的设置扬声器播放;

  1. AudioManager.java
  2. public void setSpeakerphoneOn(boolean on){
  3. final IAudioService service = getService();
  4. try {
  5. //调用AudioService的setSpeakerphoneOn()
  6. service.setSpeakerphoneOn(on);
  7. } catch (RemoteException e) {
  8. throw e.rethrowFromSystemServer();
  9. }

进入到AudioService:

  1. AudioService.java
  2. public void setSpeakerphoneOn(boolean on){
  3. //需要权限android.Manifest.permission.MODIFY_AUDIO_SETTINGS
  4. if (!checkAudioSettingsPermission("setSpeakerphoneOn()")) {
  5. return;
  6. }
  7. // for logging only
  8. final String eventSource = new StringBuilder("setSpeakerphoneOn(").append(on)
  9. .append(") from u/pid:").append(Binder.getCallingUid()).append("/")
  10. .append(Binder.getCallingPid()).toString();
  11. if (on) {
  12. //开启扬声器
  13. if (mForcedUseForComm == AudioSystem.FORCE_BT_SCO) {
  14. sendMsg(mAudioHandler, MSG_SET_FORCE_USE, SENDMSG_QUEUE,
  15. AudioSystem.FOR_RECORD, AudioSystem.FORCE_NONE,
  16. eventSource, 0);
  17. }
  18. //进入扬声器播放的标志AudioSystem.FORCE_SPEAKER
  19. mForcedUseForComm = AudioSystem.FORCE_SPEAKER;
  20. } else if (mForcedUseForComm == AudioSystem.FORCE_SPEAKER){
  21. //取消扬声器
  22. mForcedUseForComm = AudioSystem.FORCE_NONE;
  23. }
  24. mForcedUseForCommExt = mForcedUseForComm;
  25. //此时是语音模式AudioSystem.FOR_COMMUNICATION,mForcedUseForComm表示当前是哪种音频通道
  26. sendMsg(mAudioHandler, MSG_SET_FORCE_USE, SENDMSG_QUEUE,
  27. AudioSystem.FOR_COMMUNICATION, mForcedUseForComm, eventSource, 0);
  28. }
  29. private static void sendMsg(Handler handler, int msg,
  30. int existingMsgPolicy, int arg1, int arg2, Object obj, int delay) {
  31. //existingMsgPolicy是SENDMSG_QUEUE
  32. if (existingMsgPolicy == SENDMSG_REPLACE) {
  33. handler.removeMessages(msg);
  34. } else if (existingMsgPolicy == SENDMSG_NOOP && handler.hasMessages(msg)) {
  35. return;
  36. }
  37. synchronized (mLastDeviceConnectMsgTime) {
  38. long time = SystemClock.uptimeMillis() + delay;
  39. //传递进来的参数封装,交给mAudioHandler处理;
  40. //arg1是AudioSystem.FOR_COMMUNICATION, arg2是mForcedUseForComm,
  41. //obj是eventSource,eventSource就是调用扬声器的进程的信息
  42. handler.sendMessageAtTime(handler.obtainMessage(msg, arg1, arg2, obj), time);
  43. if (msg == MSG_SET_WIRED_DEVICE_CONNECTION_STATE ||
  44. msg == MSG_SET_A2DP_SRC_CONNECTION_STATE ||
  45. msg == MSG_SET_A2DP_SINK_CONNECTION_STATE) {
  46. mLastDeviceConnectMsgTime = time;
  47. }
  48. }
  49. }

进入到mAudioHandler,调用setForceUse(msg.arg1, msg.arg2, (String) msg.obj);

  1. private void setForceUse(int usage, int config, String eventSource) {
  2. synchronized (mConnectedDevices) {
  3. setForceUseInt_SyncDevices(usage, config, eventSource);
  4. }
  5. }
  6. private void setForceUseInt_SyncDevices(int usage, int config, String eventSource) {
  7. if (usage == AudioSystem.FOR_MEDIA) {
  8. sendMsg(mAudioHandler, MSG_REPORT_NEW_ROUTES,
  9. SENDMSG_NOOP, 0, 0, null, 0);
  10. }
  11. mForceUseLogger.log(new ForceUseEvent(usage, config, eventSource));
  12. //将语音模式AudioSystem.FOR_COMMUNICATION,音频通道mForcedUseForComm交给AudioSystem,
  13. //AudioSystem会将其设置到HAL底层
  14. AudioSystem.setForceUse(usage, config);
  15. }

可以看到,AudioService用mForcedUseForComm和mForcedUseForCommExt保存了当前的音频通道,AudioService在调用AudioSystem.setForceUse(usage, config)方法时,会将相应的音频播放模式和音频通道设置到底层,从这里可以就看出,为什么在调用setSpeakerphoneOn()时要结合setMode()一起使用了;

6.疑惑:

前面介绍中就说了android手机中有很多的音频输出通道,为啥AudioService只提供了setSpeakerphoneOn()和setBluetoothScoOn这两个手动切换音频输出通道的方法呢?
之所以AudioService只提供这两个方法,是因为有些切换是系统自动完成的,比如有线耳机,蓝牙耳机的插入和拔出等,这些音频外设的切换在应用层是无法处理的;
有线耳机和蓝牙耳机均属于音频外设,关于音频外设的内容,可以看下一个章节;

 

7.听筒,扬声器,有线耳机这三个输出设备的切换

(1)听筒通道

听筒模式一般只会在通话或者语音过程中才会用到,所以,要使用听筒模式,必须得指定播放模式为MODE_IN_CALL或者是MODE_IN_COMMUNICATION;

(2)扬声器通道

在不插入音频外设如耳机的情况下,手机中的输出设备只有听筒和扬声器,要想在听筒和扬声器中切换是比较容易的,无非就是setSpeakerphoneOn()方法调用以及指定播放模式为MODE_IN_CALL或者是MODE_IN_COMMUNICATION;

(3)有线耳机

耳机是音频外设,此时手机中的音频输出设备有3个,除了耳机还有听筒和扬声器;

那底层是怎样选择一个设备进行音频输出的呢?

这就和音频系统中的音频路由策略有关,底层在播放音频时会选择一个设备,这个逻辑跟设备的优先级有关,代码在AudoPolicyServcie中,有时间在剖析这个具体原理;

所以,当手机中的音频输出设备有耳机,听筒和扬声器时,会根据设备的优先级来进行选择;

从测试的结果来看,3个当中,耳机的优先级最高,其次是听筒;

 

8.总结:

手机的输出设备大体可以分为3类:听筒,扬声器和外设,AudioServcie只提供了手动切换扬声器和蓝牙sro的接口,其余的则由系统根据设备的优先级进行自动切换,听筒设备只能在通话模式或者通信模式下才能使用;

手机音频的播放模式也可以分为4类:待机状态,音视频通话状态,视频/VoIP通话状态与响铃状态,这几个状态会影响系统对音频输出设备的选择;

在AudioService中,无论是手动切换输出设备,还是设置音频的播放模式,都是通过AudioSystem将值设置到AudioFlinger和AudioPolicyManager中,再由AudioFlinger和AudioPolicyManager将其设置到底层中;

 

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