圖像

Android 架構提供多種 2D 和 3D 圖形算繪 API，可與製造商實作的圖形驅動程式互動，因此請務必深入瞭解這些 API 的運作方式。本頁面將介紹這些驅動程式所建構的圖形硬體抽象層 (HAL)。繼續本節之前，請先熟悉下列用語：

應用程式開發人員可以透過三種方式將圖像繪製成螢幕畫面：使用 Canvas、 OpenGL ES 或 Vulkan。

Android 圖像元件

無論開發人員使用哪種算繪 API，所有內容都會算繪到表面上。這個介面代表緩衝區佇列的生產者端，通常由 SurfaceFlinger 耗用。在 Android 平台上建立的每個視窗都會以介面為後盾。SurfaceFlinger 會將所有顯示的介面合成到螢幕上。

下圖顯示主要元件如何協同運作：

圖 1. 平台如何算繪。

以下各節將說明主要元件。

影像串流製作人

圖片串流製作工具可以是任何產生圖形緩衝區供使用的項目。例如 OpenGL ES、Canvas 2D 和 mediaserver 影片解碼器。

映像檔串流消費者

最常見的圖像串流消費者是 SurfaceFlinger，這個系統服務會使用 Window Manager 提供的資訊，取用目前可見的介面，並將其合成到螢幕上。只有 SurfaceFlinger 服務可以修改螢幕內容。SurfaceFlinger 會使用 OpenGL 和硬體合成器 (HWC) 合成一組介面。

其他 OpenGL ES 應用程式也可以使用圖像串流，例如相機應用程式使用相機預覽圖像串流。非 GL 應用程式也可以是消費者，例如 ImageReader 類別。

硬體 Composer

顯示子系統的硬體抽象化。SurfaceFlinger 可以將特定合成工作委派給 HWC，藉此卸載 OpenGL 和 GPU 的工作。SurfaceFlinger 只是另一個 OpenGL ES 用戶端。因此，當 SurfaceFlinger 主動將一或兩個緩衝區合成到第三個緩衝區時，會使用 OpenGL ES。因此，相較於讓 GPU 執行所有運算，合成作業的耗電量較低。

硬體 Compositor HAL 負責執行另一半的工作，是所有 Android 圖像算繪的中心點。HWC 必須支援事件，其中一個是 VSync (另一個是熱插拔，用於支援隨插即用的 HDMI)。

Gralloc

圖像記憶體分配器 (Gralloc) 可分配圖像製作工具要求的記憶體。詳情請參閱「BufferQueue 和 Gralloc」。

資料流程

下圖說明 Android 圖形管道：

圖 2. Android 的圖形資料流程。

左側的物件是產生圖形緩衝區的算繪器，例如主畫面、狀態列和系統 UI。SurfaceFlinger 是合成器，HWC 則是合成器。

BufferQueue

BufferQueue 可在 Android 圖形元件之間提供黏著劑。這是一對佇列，可調解從生產者到消費者的緩衝區持續循環。製作人交出緩衝區後，SurfaceFlinger 負責將所有內容合成到螢幕上。

下圖說明 BufferQueue 通訊程序：

圖 3. BufferQueue 通訊程序。

BufferQueue 包含將圖片串流製作工具和圖片串流消費者繫結在一起的邏輯。舉例來說，相機 HAL 產生的相機預覽畫面或 OpenGL ES 遊戲，都是圖像產生器。圖像消費者的例子包括 SurfaceFlinger，或是顯示 OpenGL ES 串流的其他應用程式，例如顯示相機觀景窗的相機應用程式。

BufferQueue 是一種資料結構，可將緩衝區集區與佇列合併，並使用 Binder 程序間通訊 (IPC) 在程序之間傳遞緩衝區。製作工具介面 (或您傳遞給要產生圖像緩衝區的人員) 是 IGraphicBufferProducer (SurfaceTexture 的一部分)。BufferQueue 通常用於算繪至 Surface，並透過 GL Consumer 使用，以及其他工作。

BufferQueue 可以透過三種不同模式運作：

為執行大部分工作，SurfaceFlinger 只是另一個 OpenGL ES 用戶端。因此，當 SurfaceFlinger 主動將一或兩個緩衝區合成到第三個緩衝區時，會使用 OpenGL ES。

Hardware Composer HAL 則會執行另一半的工作。這個 HAL 是所有 Android 圖像算繪的中心點。