圖像

Android 架構提供各種 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。本頁介紹這些驅動程式所建構的圖形硬體抽象層 (HAL)。在繼續閱讀本節內容之前，請先熟悉下列術語：

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

Android 圖形元件

無論開發人員使用哪種轉譯 API，所有內容都會轉譯至途徑。此介面代表緩衝區佇列的生產者端，通常會由 SurfaceFlinger 消耗。在 Android 平台上建立的每個視窗都由介面支援。所有算繪的顯示介面都會由 SurfaceFlinger 合成至螢幕。

下圖顯示主要元件的協同運作方式：

圖 1. 如何算繪介面。

以下各節將說明主要元件。

映像檔串流產生者

圖片串流製作者可以是任何產生圖形緩衝區供使用者取用的工具。例如 OpenGL ES、Canvas 2D 和 mediaserver 影片解碼器。

映像檔串流使用者

圖片串流最常見的使用者是 SurfaceFlinger，這是一種系統服務，會使用 Window Manager 提供的資訊，使用目前可見的途徑，並將這些途徑合成至螢幕上。SurfaceFlinger 是唯一可修改螢幕內容的服務。SurfaceFlinger 會使用 OpenGL 和硬體編譯器 (HWC) 來組合一組介面。

其他 OpenGL ES 應用程式也可以使用圖片串流，例如相機應用程式會使用相機預覽圖片串流。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 可將特定的組合工作委派給 HWC，以便從 OpenGL 和 GPU 卸載工作。SurfaceFlinger 只會充當另一個 OpenGL ES 用戶端。因此，當 SurfaceFlinger 主動將一個或兩個緩衝區合成為第三個緩衝區時，就會使用 OpenGL ES。因此相較於讓 GPU 執行所有運算，合成的耗電量會降低。

硬體 Composer HAL 會執行另一半的工作，也是所有 Android 圖形算繪作業的中心點。HWC 必須支援事件，其中一個是 VSync (另一個是 hotplug，用於支援即插即用 HDMI)。

Gralloc

圖像記憶體配置器 (Gralloc) 需要分配圖像產生器要求的記憶體。詳情請參閱「BufferQueue 和 Gralloc」。

資料流程

下圖顯示 Android 圖形管道：

圖 2. 透過 Android 的圖形資料流程。

左側的物件是產生圖形緩衝區的轉譯器，例如主畫面、狀態列和系統 UI。SurfaceFlinger 是合成器，而 HWC 是作曲家。

BufferQueue

BufferQueue 可在 Android 圖形元件之間提供連結。這兩個佇列會協調從生產者傳送至消費者的緩衝區持續循環。在產生者將緩衝區交出後，SurfaceFlinger 會負責將所有內容合成至螢幕上。

下圖說明 BufferQueue 的通訊程序：

圖 3. BufferQueue 通訊程序。

BufferQueue 包含將圖片串流製作者和圖片串流使用者連結在一起的邏輯。圖像產生器的範例包括相機 HAL 或 OpenGL ES 遊戲產生的相機預覽畫面。圖像使用者的一些例子包括 SurfaceFlinger，或顯示 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結合，並使用 Binder IPC 在程序之間傳遞緩衝區。產生器介面 (或您傳遞給想要產生圖形緩衝區的使用者) 為 IGraphicBufferProducer (屬於 SurfaceTexture)。BufferQueue 通常用於將圖形算繪至表面，並透過 GL Consumer 和其他工作進行使用。

BufferQueue 可在三種不同模式下運作：

為了執行這項工作的大部分內容，SurfaceFlinger 會充當另一個 OpenGL ES 用戶端。因此，當 SurfaceFlinger 積極將一個或兩個緩衝區合成為第三個緩衝區時，就會使用 OpenGL ES。

硬體編寫器 HAL 會執行另一半的工作。此 HAL 會做為所有 Android 圖形算繪作業的中心點。