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，因此請務必瞭解這些 API 在較高層級的運作方式。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。SurfaceFlinger 會將所有算繪的顯示介面合成至螢幕。

下圖顯示主要元件的協同運作方式：

圖 1. 如何算繪介面。

主要元件如下：

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，可使用 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 可將特定合成工作委派給硬體編譯器，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。硬體編譯器必須支援事件，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 Gralloc HAL。

資料流程

請參閱下圖，瞭解 Android 圖形管線的運作方式：

圖 2. 透過 Android 的圖形資料流

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，而硬體合成器是作曲家。

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。一旦產生者將緩衝區交出，SurfaceFlinger 就會負責將所有內容合成至螢幕上。

請參閱下圖，瞭解 BufferQueue 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。圖像使用者的例子包括 SurfaceFlinger 或其他顯示 OpenGL ES 串流的應用程式，例如顯示相機觀景窗的相機應用程式。

BufferQueue 是一種資料結構，結合了緩衝區集區和佇列，並使用 Binder IPC 在程序之間傳遞緩衝區。產生器介面 (或傳遞給想要產生圖形緩衝區的使用者) 為 IGraphicBufferProducer (SurfaceTexture 的一部分)。BufferQueue 通常用於將內容算繪至 Surface，並透過 GL 消費者等其他工作進行使用。

BufferQueue 可在三種不同模式下運作：

類似同步模式：BufferQueue 預設會以類似同步模式運作，其中從生產者傳入的每個緩衝區都會傳送至消費者。在這個模式中，系統不會丟棄任何緩衝區。如果產生器速度太快，且建立緩衝區的速度比耗盡緩衝區的速度還快，則會阻斷並等待空閒緩衝區。

非封鎖模式：BufferQueue 也可以在非封鎖模式下運作，在這種情況下，它會產生錯誤，而不是等待緩衝區。在這個模式中，系統也不會丟棄任何緩衝區。這在應用程式軟體中非常實用，因為這些軟體可能無法瞭解圖形架構的複雜依附元件。

棄用模式：最後，BufferQueue 可設定為棄用舊緩衝區，而非產生錯誤或等待。舉例來說，如果要盡可能快速地將 GL 算繪結果算繪至紋理檢視畫面並繪製，就必須捨棄緩衝區。

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 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。

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。