گرافیک

فریم ورک اندروید انواع API های رندر گرافیکی را برای دو بعدی و سه بعدی ارائه می دهد که با پیاده سازی سازنده درایورهای گرافیکی تعامل دارند، بنابراین مهم است که درک خوبی از نحوه عملکرد آن API ها در سطح بالاتر داشته باشید. این صفحه لایه انتزاعی سخت افزاری گرافیکی (HAL) را معرفی می کند که آن درایورها بر روی آن ساخته شده اند. قبل از ادامه این بخش، با اصطلاحات زیر آشنا شوید:

توسعه دهندگان برنامه تصاویر را به سه روش روی صفحه می کشند: با Canvas ، OpenGL ES ، یا Vulkan .

اجزای گرافیکی اندروید

مهم نیست که توسعه دهندگان API از چه رندرینگی استفاده می کنند، همه چیز بر روی یک سطح رندر می شود. سطح نمایانگر سمت تولید کننده یک صف بافر است که اغلب توسط SurfaceFlinger مصرف می شود. هر پنجره ای که در پلتفرم اندروید ایجاد می شود توسط یک سطح پشتیبانی می شود. تمام سطوح قابل مشاهده ارائه شده توسط SurfaceFlinger بر روی صفحه نمایش ترکیب می شوند.

نمودار زیر نشان می دهد که چگونه اجزای کلیدی با هم کار می کنند:

شکل 1. سطوح چگونه رندر می شوند.

اجزای اصلی در بخش های زیر توضیح داده شده است.

تولیدکنندگان جریان تصویر

تولید کننده جریان تصویر می تواند هر چیزی باشد که بافرهای گرافیکی را برای مصرف تولید می کند. به عنوان مثال می توان به رمزگشاهای ویدئویی OpenGL ES، Canvas 2D و مدیاسرور اشاره کرد.

مصرف کنندگان جریان تصویر

رایج ترین مصرف کننده جریان تصویر SurfaceFlinger است، سرویس سیستمی که سطوح قابل مشاهده فعلی را مصرف می کند و با استفاده از اطلاعات ارائه شده توسط Window Manager آنها را روی نمایشگر ترکیب می کند. SurfaceFlinger تنها سرویسی است که می تواند محتوای نمایشگر را تغییر دهد. SurfaceFlinger از OpenGL و Hardware Composer (HWC) برای ترکیب گروهی از سطوح استفاده می کند.

سایر برنامه‌های OpenGL ES نیز می‌توانند جریان تصویر را مصرف کنند، مانند برنامه دوربین که جریان تصویر پیش‌نمایش دوربین را مصرف می‌کند. برنامه های غیر GL نیز می توانند مصرف کننده باشند، برای مثال کلاس ImageReader.

آهنگساز سخت افزار

انتزاع سخت افزاری برای زیرسیستم نمایشگر. SurfaceFlinger می تواند کارهای ترکیبی خاصی را به HWC واگذار کند تا کار را از OpenGL و GPU تخلیه کند. SurfaceFlinger فقط به عنوان یکی دیگر از سرویس گیرندگان OpenGL ES عمل می کند. بنابراین وقتی SurfaceFlinger به طور فعال یک یا دو بافر را به یک سوم ترکیب می کند، برای مثال از OpenGL ES استفاده می کند. این باعث می شود که ترکیب قدرت کمتری نسبت به GPU داشته باشد که تمام محاسبات را انجام دهد.

Hardware Composer HAL نیمه دیگر کار را انجام می دهد و نقطه مرکزی تمام رندرهای گرافیکی اندروید است. HWC باید رویدادهایی را پشتیبانی کند، یکی از آنها VSync است (یکی دیگر هات پلاگ برای پشتیبانی از HDMI plug-and-play است).

گرالوک

تخصیص دهنده حافظه گرافیکی (Gralloc) برای تخصیص حافظه درخواستی تولیدکنندگان تصویر مورد نیاز است. برای جزئیات، به BufferQueue و Gralloc مراجعه کنید.

جریان داده ها

نمودار زیر خط لوله گرافیکی اندروید را نشان می دهد:

شکل 2. جریان داده های گرافیکی از طریق اندروید.

اشیاء سمت چپ رندرهایی هستند که بافرهای گرافیکی را تولید می کنند، مانند صفحه اصلی، نوار وضعیت و رابط کاربری سیستم. SurfaceFlinger آهنگساز و HWC آهنگساز است.

BufferQueue

BufferQueues چسب بین اجزای گرافیکی اندروید را فراهم می کند. اینها یک جفت صف هستند که چرخه ثابت بافرها را از تولید کننده به مصرف کننده واسطه می کنند. پس از اینکه تولیدکنندگان بافرهای خود را تحویل دادند، SurfaceFlinger مسئول ترکیب همه چیز بر روی نمایشگر است.

نمودار زیر فرآیند ارتباط BufferQueue را نشان می دهد:

شکل 3. فرآیند ارتباط BufferQueue.

BufferQueue حاوی منطقی است که تولیدکنندگان جریان تصویر و مصرف کنندگان جریان تصویر را به هم پیوند می دهد. برخی از نمونه‌های تولیدکنندگان تصویر، پیش‌نمایش‌های دوربین هستند که توسط بازی‌های دوربین HAL یا OpenGL ES تولید می‌شوند. برخی از نمونه‌های مصرف‌کنندگان تصویر عبارتند از SurfaceFlinger یا برنامه دیگری که یک جریان OpenGL ES را نمایش می‌دهد، مانند برنامه دوربین که منظره یاب دوربین را نمایش می‌دهد.

BufferQueue یک ساختار داده ای است که یک مخزن بافر را با یک صف ترکیب می کند و از Binder IPC برای عبور بافرها بین فرآیندها استفاده می کند. رابط تولید کننده، یا چیزی که به شخصی که می خواهد بافرهای گرافیکی تولید کند، ارسال می کنید، IGraphicBufferProducer (بخشی از SurfaceTexture ) است. BufferQueue اغلب برای رندر کردن به یک Surface و مصرف با یک مصرف کننده GL و سایر وظایف استفاده می شود.

BufferQueue می تواند در سه حالت مختلف کار کند:

برای انجام بیشتر این کار، SurfaceFlinger فقط به عنوان یکی دیگر از سرویس گیرندگان OpenGL ES عمل می کند. بنابراین وقتی SurfaceFlinger به طور فعال یک یا دو بافر را به یک سوم ترکیب می کند، برای مثال از OpenGL ES استفاده می کند.

Hardware Composer HAL نیمه دیگر کار را انجام می دهد. این HAL به عنوان نقطه مرکزی برای تمام رندرهای گرافیکی اندروید عمل می کند.