Framework Tuner

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No Android 11 ou versões mais recentes, você pode usar o framework Tuner do Android para entregar conteúdo A/V. O framework usa o pipeline de hardware dos fornecedores, o que o torna adequado para SoCs de baixo e alto desempenho. O framework oferece uma maneira segura de fornecer conteúdo A/V protegido por um ambiente de execução confiável (TEE) e um caminho de mídia seguro (SMP), permitindo que ele seja usado em um ambiente de proteção de conteúdo altamente restrito.

A interface padronizada entre o sintonizador e o CAS do Android resulta em uma integração mais rápida entre os fornecedores de sintonizador e CAS. A interface do sintonizador funciona com MediaCodec e AudioTrack para criar uma solução global para Android TV. A interface do sintonizador oferece suporte a TV digital e analógica com base nos principais padrões de transmissão.

Componentes

No Android 11, três componentes são projetados especificamente para a plataforma de TV.

• HAL do sintonizador:uma interface entre o framework e os fornecedores.
• API do SDK Tuner:uma interface entre o framework e os apps
• Tuner Resource Manager (TRM): coordena os recursos de sintonizador de hardware.

No Android 11, os seguintes componentes foram aprimorados.

• CAS V2
• TvInputService ou serviço de entrada de TV (TIS)
• TvInputManagerService ou serviço de gerenciamento de entrada de TV (TIMS, na sigla em inglês)
• MediaCodec ou codec de mídia
• AudioTrack ou faixa de áudio
• MediaResourceManager ou media resource manager (MRM)

Figura 1. Interações entre componentes do Android TV

Recursos

O front-end oferece suporte aos padrões de DTV abaixo.

• ATSC
• ATSC3
• DVB C/S/T
• ISDB S/S3/T
• Analógico

O front-end no Android 12 com Tuner HAL 1.1 ou mais recente oferece suporte ao padrão DTV abaixo.

• DTMB

O Demux oferece suporte aos protocolos de transmissão abaixo.

• Stream de transporte (TS, na sigla em inglês)
• Protocolo de transporte de mídia MPEG (MMTP)
• Protocolo de Internet (IP)
• Valor de tipo e comprimento (TLV)
• Protocolo de camada de enlace ATSC (ALP)

O decodificador oferece suporte às proteções de conteúdo abaixo.

• Caminho de mídia seguro
• Limpar caminho de mídia
• Registro local seguro
• Reprodução local segura

As APIs Tuner oferecem suporte aos casos de uso abaixo.

• Verificar
• Live
• Reprodução
• Gravar

O Tuner, MediaCodec e AudioTrack oferecem suporte aos modos de fluxo de dados abaixo.

• Payload do ES com buffer de memória clara
• Payload ES com identificador de memória segura
• Transparente

Design em geral

O HAL do sintonizador é definido entre o framework do Android e o hardware do fornecedor.

• Descreve o que o framework espera do fornecedor e como ele pode fazer isso.
• Exporta as funcionalidades do front-end, demux e descrambler para o framework usando as interfaces IFrontend, IDemux, IDescrambler, IFilter, IDvr e ILnb.
• Inclui as funções para integrar o Tuner HAL a outros componentes do framework, como MediaCodec e AudioTrack.

Uma classe Java e uma classe nativa do Tuner são criadas.

• A API Java Tuner permite que os apps acessem o Tuner HAL por meio de APIs públicas.
• A classe nativa permite o controle de permissões e o processamento de grandes quantidades de dados de gravação ou reprodução com o HAL do sintonizador.
• O módulo de sintonizador nativo é uma ponte entre a classe Java do sintonizador e o HAL do sintonizador.

Uma classe de TRM é criada.

• Gerencia recursos limitados do sintonizador, como front-end, LNB, sessões CAS e um dispositivo de entrada de TV do HAL de entrada de TV.
• Aplica regras para recuperar recursos insuficientes de apps. A regra padrão é a vitória em primeiro plano.

O CAS de mídia e o HAL de CAS foram aprimorados com os recursos abaixo.

• Abre sessões do CAS para diferentes usos e algoritmos.
• Suporte a sistemas CAS dinâmicos, como a remoção e inserção de CICAM.
• Integra-se ao Tuner HAL fornecendo tokens de chave.

MediaCodec e AudioTrack foram aprimorados com os recursos abaixo.

• Usa a memória de áudio/vídeo segura como entrada de conteúdo.
• Configurado para fazer sincronização A/V de hardware na reprodução em túnel.
• Configuração de suporte para ES_payload e modo de passagem.

Figura 2. Diagrama dos componentes no HAL do sintonizador

Fluxo de trabalho geral

Os diagramas abaixo ilustram sequências de chamadas para a reprodução de transmissão ao vivo.

Configurar

Figura 3. Configurar a sequência para a reprodução da transmissão ao vivo

Manuseio de A/V

Figura 4. Como processar áudio e vídeo para a reprodução de transmissões ao vivo

Como lidar com conteúdo codificado

Figura 5. Como lidar com conteúdo codificado para reprodução de transmissões ao vivo

Processamento de dados de áudio/vídeo

Figura 6. Processamento de áudio e vídeo para reprodução de transmissão ao vivo

API Tuner SDK

A API Tuner SDK processa as interações com o JNI do Tuner, o HAL do Tuner e o TunerResourceManager. O app TIS usa a API SDK Tuner para acessar recursos e subcomponentes do sintonizador, como o filtro e o decodificador. Frontend e demux são componentes internos.

Figura 7. Interações com a API do Tuner SDK

Versões

No Android 12, a API Tuner SDK oferece suporte ao novo recurso no Tuner HAL 1.1, que é um upgrade de versão compatível com versões anteriores do Tuner 1.0.

Use a API abaixo para verificar a versão do HAL em execução.

• android.media.tv.tuner.TunerVersionChecker.getTunerVersion()

A versão mínima necessária do HAL pode ser encontrada na documentação das novas APIs do Android 12.

Pacotes

A API Tuner SDK oferece os quatro pacotes abaixo.

• android.media.tv.tuner
• android.media.tv.tuner.frontend
• android.media.tv.tuner.filter
• android.media.tv.tuner.dvr

Figura 8. Pacotes da API do Tuner SDK

Android.media.tv.tuner

O pacote Tuner é um ponto de entrada para usar o framework Tuner. O app TIS usa o pacote para inicializar e adquirir instâncias de recursos especificando a configuração inicial e o callback.

• tuner(): inicializa uma instância do sintonizador especificando os parâmetros useCase e sessionId.
• tune(): adquire um recurso de front-end e faz ajustes especificando o parâmetro FrontendSetting.
• openFilter(): adquire uma instância de filtro especificando o tipo de filtro.
• openDvrRecorder(): adquire uma instância de gravação especificando o tamanho do buffer.
• openDvrPlayback(): adquire uma instância de reprodução especificando o tamanho do buffer.
• openDescrambler(): adquire uma instância de decodificador.
• openLnb(): adquire uma instância interna de LNB.
• openLnbByName(): adquire uma instância externa de LNB.
• openTimeFilter(): adquire uma instância de filtro de tempo.

O pacote Tuner oferece funcionalidades que não estão incluídas nos pacotes de filtro, DVR e front-end. As funcionalidades estão listadas abaixo.

• cancelTuning
• scan / cancelScanning
• getAvSyncHwId
• getAvSyncTime
• connectCiCam1 / disconnectCiCam
• shareFrontendFromTuner
• updateResourcePriority
• setOnTuneEventListener
• setResourceLostListener

Android.media.tv.tuner.frontend

O pacote de front-end inclui coleções de configurações, informações, status, eventos e recursos relacionados ao front-end.

Classes

O FrontendSettings é derivado de diferentes padrões de DTV pelas classes abaixo.

• AnalogFrontendSettings
• Atsc3FrontendSettings
• AtscFrontendSettings
• DvbcFrontendSettings
• DvbsFrontendSettings
• DvbtFrontendSettings
• Isdbs3FrontendSettings
• IsdbsFrontendSettings
• IsdbtFrontendSettings

No Android 12 com Tuner HAL 1.1 ou mais recente, o seguinte padrão de TV digital é aceito.

• DtmbFrontendSettings

O FrontendCapabilities é derivado de diferentes padrões de DTV pelas classes abaixo.

• AnalogFrontendCapabilities
• Atsc3FrontendCapabilities
• AtscFrontendCapabilities
• DvbcFrontendCapabilities
• DvbsFrontendCapabilities
• DvbtFrontendCapabilities
• Isdbs3FrontendCapabilities
• IsdbsFrontendCapabilities
• IsdbtFrontendCapabilities

No Android 12 com Tuner HAL 1.1 ou mais recente, o seguinte padrão de TV digital é aceito.

• DtmbFrontendCapabilities

FrontendInfo recupera as informações do front-end. FrontendStatus recupera o status atual do front-end. OnTuneEventListener detecta os eventos no front-end. O app TIS usa ScanCallback para processar mensagens de verificação do front-end.

Busca de canais

Para configurar uma TV, o app verifica as frequências possíveis e cria uma programação de canais para que os usuários acessem. O TIS pode usar Tuner.tune, Tuner.scan(BLIND_SCAN) ou Tuner.scan(AUTO_SCAN) para concluir a verificação do canal.

Se o TIS tiver informações de entrega precisas para o sinal, como frequência, padrão (por exemplo, T/T2, S/S2) e outras informações necessárias (por exemplo, ID do PLD), o Tuner.tune é recomendado como a opção mais rápida.

Quando o usuário chama Tuner.tune, as seguintes ações acontecem:

• O TIS preenche FrontendSettings com as informações necessárias usando Tuner.tune.
• O HAL informa mensagens LOCKED de ajuste se o sinal estiver bloqueado.
• O TIS usa Frontend.getStatus para coletar as informações necessárias.
• O TIS passa para a próxima frequência disponível na lista de frequências.

O TIS chama Tuner.tune novamente até que todas as frequências sejam esgotadas.

Durante a sintonização, é possível chamar stopTune() ou close() para pausar ou encerrar a chamada Tuner.tune.

Tuner.scan(AUTO_SCAN)

Se o TIS não tiver informações suficientes para usar Tuner.tune, mas tiver uma lista de frequências e um tipo padrão (por exemplo, DVB T/C/S), recomendamos o uso de Tuner.scan(AUTO_SCAN).

Quando o usuário chama Tuner.scan(AUTO_SCAN), as seguintes ações acontecem:

• O TIS usa Tuner.scan(AUTO_SCAN) com FrontendSettings preenchido com frequência.

• O HAL informa a verificação de mensagens LOCKED se o sinal estiver bloqueado. O HAL também pode relatar outras mensagens de verificação para fornecer mais informações sobre o sinal.

• O TIS usa Frontend.getStatus para coletar as informações necessárias.

• O TIS chama Tuner.scan para que o HAL continue para a próxima configuração na mesma frequência. Se a estrutura FrontendSettings estiver vazia, o HAL vai usar a próxima configuração disponível. Caso contrário, o HAL usa FrontendSettings para uma verificação única e envia END para indicar que a operação de verificação foi concluída.

• O TIS repete as ações acima até que todas as configurações da frequência sejam esgotadas.

• O HAL envia END para indicar que a operação de verificação foi concluída.

• O TIS vai para a próxima frequência disponível na lista de frequências.

O TIS chama Tuner.scan(AUTO_SCAN) novamente até que todas as frequências sejam esgotadas.

Durante a verificação, você pode chamar stopScan() ou close() para pausar ou encerrar a verificação.

Tuner.scan(BLIND_SCAN)

Se o TIS não tiver uma lista de frequências e o HAL do fornecedor puder pesquisar a frequência do front-end especificado pelo usuário para receber o recurso de front-end, recomendamos o uso de Tuner.scan(BLIND_SCAN).

• O TIS usa Tuner.scan(BLIND_SCAN). Uma frequência pode ser especificada em FrontendSettings para a frequência de início, mas o TIS ignora outras configurações em FrontendSettings.
• O HAL informa uma mensagem de verificação LOCKED se o sinal estiver bloqueado.
• O TIS usa Frontend.getStatus para coletar as informações necessárias.
• O TIS chama Tuner.scan novamente para continuar a verificação. (FrontendSettings é ignorado.)
• O TIS repete as ações acima até que todas as configurações da frequência sejam esgotadas. O HAL incrementa a frequência sem que o TIS precise fazer nada. O HAL informa PROGRESS.

O TIS chama Tuner.scan(AUTO_SCAN) novamente até que todas as frequências sejam esgotadas. O HAL informa END para indicar que a operação de verificação foi concluída.

Durante a verificação, você pode chamar stopScan() ou close() para pausar ou encerrar a verificação.

Figura 9. Diagrama de fluxo de uma verificação de TIS

Android.media.tv.tuner.filter

O pacote de filtro é uma coleção de operações de filtro com configuração, configurações, callbacks e eventos. O pacote inclui as operações abaixo. Consulte o código-fonte do Android para conferir a lista completa de operações.

• configure()
• start()
• stop()
• flush()
• read()

Consulte o código-fonte do Android para conferir a lista completa.

FilterConfiguration é derivado das classes abaixo. As configurações são para o tipo de filtro principal e especificam qual protocolo o filtro usa para extrair dados.

• AlpFilterConfiguration
• IpFilterConfiguration
• MmtpFilterConfiguration
• TlvFilterConfiguration
• TsFilterConfiguration

As configurações são derivadas das classes abaixo. As configurações são para o subtipo de filtro e especificam que tipos de dados o filtro pode excluir.

• SectionSettings
• AvSettings
• PesSettings
• RecordSettings
• DownloadSettings

FilterEvent é derivado das classes abaixo para informar eventos de diferentes tipos de dados.

• SectionEvent
• MediaEvent
• PesEvent
• TsRecordEvent
• MmtpRecordEvent
• TemiEvent
• DownloadEvent
• IpPayloadEvent

No Android 12 com Tuner HAL 1.1 ou mais recente, os seguintes eventos são compatíveis:

• IpCidChangeEvent
• RestartEvent
• ScramblingStatusEvent

Eventos e formato de dados do filtro

Exemplo de fluxo para usar o filtro para criar PSI/SI

Figura 10. Fluxo para criar PSI/SI

1. Abra um filtro.

   Filter filter = tuner.openFilter(
     Filter.TYPE_TS,
     Filter.SUBTYPE_SECTION,
     /* bufferSize */1000,
     executor,
     filterCallback
   );
   

2. Configure e inicie o filtro.

   Settings settings = SectionSettingsWithTableInfo
       .builder(Filter.TYPE_TS)
       .setTableId(2)
       .setVersion(1)
       .setCrcEnabled(true)
       .setRaw(false)
       .setRepeat(false)
       .build();
     FilterConfiguration config = TsFilterConfiguration
       .builder()
       .setTpid(10)
       .setSettings(settings)
       .build();
     filter.configure(config);
     filter.start();
   

3. Processe SectionEvent.

   FilterCallback filterCallback = new FilterCallback() {
     @Override
     public void onFilterEvent(Filter filter, FilterEvent[] events) {
       for (FilterEvent event : events) {
         if (event instanceof SectionEvent) {
           SectionEvent sectionEvent = (SectionEvent) event;
           int tableId = sectionEvent.getTableId();
           int version = sectionEvent.getVersion();
           int dataLength = sectionEvent.getDataLength();
           int sectionNumber = sectionEvent.getSectionNumber();
           filter.read(buffer, 0, dataLength); }
         }
       }
   };
   

Exemplo de fluxo para usar MediaEvent do filtro

Figura 11. Fluxo para usar o MediaEvent do filtro

1. Abra, configure e inicie os filtros de áudio/vídeo.
2. Processe MediaEvent.
3. Receba MediaEvent.
4. Coloque o bloco linear na fila para codec.
5. Libere o identificador A/V quando os dados forem consumidos.

Android.media.tv.tuner.dvr

DvrRecorder fornece esses métodos para gravação.

• configure
• attachFilter
• detachFilter
• start
• flush
• stop
• setFileDescriptor
• write

DvrPlayback fornece esses métodos para reprodução.

• configure
• start
• flush
• stop
• setFileDescriptor
• read

DvrSettings é usado para configurar DvrRecorder e DvrPlayback. OnPlaybackStatusChangedListener e OnRecordStatusChangedListener são usados para informar o status de uma instância de DVR.

Exemplo de fluxo para iniciar uma gravação

Figura 12. Fluxo para iniciar uma gravação

1. Abra, configure e inicie o DvrRecorder.

   DvrRecorder recorder = openDvrRecorder(/* bufferSize */ 1000, executor, listener);
   DvrSettings dvrSettings = DvrSettings
   .builder()
   .setDataFormat(DvrSettings.DATA_FORMAT_TS)
   .setLowThreshold(100)
   .setHighThreshold(900)
   .setPacketSize(188)
   .build();
   recorder.configure(dvrSettings);
   recorder.attachFilter(filter);
   recorder.setFileDescriptor(fd);
   recorder.start();
   

2. Receba RecordEvent e extraia as informações do índice.

   FilterCallback filterCallback = new FilterCallback() {
     @Override
     public void onFilterEvent(Filter filter, FilterEvent[] events) {
       for (FilterEvent event : events) {
         if (event instanceof TsRecordEvent) {
           TsRecordEvent recordEvent = (TsRecordEvent) event;
           int tsMask = recordEvent.getTsIndexMask();
           int scMask = recordEvent.getScIndexMask();
           int packetId = recordEvent.getPacketId();
           long dataLength = recordEvent.getDataLength();
           // handle the masks etc. }
         }
       }
   };
   

3. Inicializar OnRecordStatusChangedListener e armazenar os dados do registro.

     OnRecordStatusChangedListener listener = new OnRecordStatusChangedListener() {
       @Override
       public void onRecordStatusChanged(int status) {
         // a customized way to consume data efficiently by using status as a hint.
         if (status == Filter.STATUS_DATA_READY) {
           recorder.write(size);
         }
       }
     };
   

HAL do sintonizador

O Tuner HAL segue o HIDL e define a interface entre o framework e o hardware do fornecedor. Os fornecedores usam a interface para implementar o HAL do sintonizador, e o framework a usa para se comunicar com a implementação do HAL do sintonizador.

Módulos

Tuner HAL 1.0

Tuner HAL 1.1 (derivado do Tuner HAL 1.0)

Figura 13. Diagrama das interações entre os módulos HAL do sintonizador

Vinculação do filtro

O HAL do sintonizador oferece suporte à vinculação de filtros, de modo que os filtros possam ser vinculados a outros filtros para várias camadas. Os filtros seguem as regras abaixo.

• Os filtros são vinculados como uma árvore, e o caminho de fechamento não é permitido.
• O nó raiz é demux.
• Os filtros funcionam de forma independente.
• Todos os filtros começam a receber dados.
• A vinculação de filtro é limpa no último filtro.

O bloco de código abaixo e a Figura 14 ilustram um exemplo de filtragem de várias camadas.

demuxCaps = ITuner.getDemuxCap;
If (demuxCaps[IP][MMTP] == true) {
        ipFilter = ITuner.openFilter(<IP, ..>)
        mmtpFilter1 = ITuner.openFilter(<MMTP ..>)
        mmtpFilter2 = ITuner.openFilter(<MMTP ..>)
        mmtpFilter1.setDataSource(<ipFilter>)
        mmtpFilter2.setDataSource(<ipFilter>)
}

Figura 14. Diagrama de fluxo de uma vinculação de filtro para várias camadas

Tuner Resource Manager

Antes do Tuner Resource Manager (TRM), a alternância entre dois apps exigia o mesmo hardware do sintonizador. O TV Input Framework (TIF) usava um mecanismo de "primeiro a adquirir", o que significa que o app que recebe o recurso primeiro o mantém. No entanto, esse mecanismo pode não ser ideal para alguns casos de uso complicados.

O TRM é executado como um serviço do sistema para gerenciar os recursos de hardware do sintonizador, TVInput e CAS para apps. O TRM usa um mecanismo de "prioridade em primeiro plano", que calcula a prioridade do app com base no status em primeiro ou segundo plano e no tipo de caso de uso. O TRM concede ou revoga o recurso com base na prioridade. O TRM centraliza o gerenciamento de recursos de ATV para transmissão, OTT e DVR.

Interface TRM

O TRM expõe interfaces AIDL em ITunerResourceManager.aidl para o framework Tuner, MediaCas e TvInputHardwareManager para registrar, solicitar ou liberar recursos.

As interfaces para gerenciamento de clientes estão listadas abaixo.

• registerClientProfile(in ResourceClientProfile profile, IResourcesReclaimListener listener, out int[] clientId)
• unregisterClientProfile(in int clientId)

As interfaces para solicitar e liberar recursos estão listadas abaixo.

• requestFrontend(TunerFrontendRequest request, int[] frontendHandle) / releaseFrontend
• requestDemux(TunerDemuxRequest request, int[] demuxHandle) / releaseDemux
• requestDescrambler(TunerDescramblerRequest request, int[] descramblerHandle) / releaseDescrambler
• requestCasSession(CasSessionRequest request, int[] casSessionHandle) / releaseCasSession
• requestLnb(TunerLnbRequest request, int[] lnbHandle) / releaseLnb

As classes de cliente e de solicitação estão listadas abaixo.

• ResourceClientProfile
• ResourcesReclaimListener
• TunerFrontendRequest
• TunerDemuxRequest
• TunerDescramblerRequest
• CasSessionRequest
• TunerLnbRequest

Prioridade do cliente

O TRM calcula a prioridade do cliente usando parâmetros do perfil do cliente e o valor de prioridade do arquivo de configuração. A prioridade também pode ser atualizada por um valor de prioridade arbitrário do cliente.

Parâmetros no perfil do cliente

O TRM recupera o ID do processo de mTvInputSessionId para decidir se um app está em primeiro ou segundo plano. Para criar mTvInputSessionId, TvInputService.onCreateSession ou TvInputService.onCreateRecordingSession inicializa uma sessão de TIS.

mUseCase indica o caso de uso da sessão. Confira abaixo os casos de uso predefinidos.

TvInputService.PriorityHintUseCaseType  {
  PRIORITY_HINT_USE_CASE_TYPE_PLAYBACK
  PRIORITY_HINT_USE_CASE_TYPE_LIVE
  PRIORITY_HINT_USE_CASE_TYPE_RECORD,
  PRIORITY_HINT_USE_CASE_TYPE_SCAN,
  PRIORITY_HINT_USE_CASE_TYPE_BACKGROUND
}

Arquivo de configuração

Arquivo de configuração padrão

O arquivo de configuração padrão abaixo fornece valores de prioridade para casos de uso predefinidos. Os usuários podem mudar os valores usando um arquivo de configuração personalizado.

Arquivo de configuração personalizado

Os fornecedores podem personalizar o arquivo de configuração /vendor/etc/tunerResourceManagerUseCaseConfig.xml. Esse arquivo é usado para adicionar, remover ou atualizar os tipos de caso de uso e os valores de prioridade. O arquivo personalizado pode usar platform/hardware/interfaces/tv/tuner/1.0/config/tunerResourceManagerUseCaseConfigSample.xml como modelo.

Por exemplo, um novo caso de uso do fornecedor é VENDOR_USE_CASE__[A-Z0-9]+, [0 - 1000]. O formato precisa seguir platform/hardware/interfaces/tv/tuner/1.0/config/tunerResourceManagerUseCaseConfig.xsd.

Valor de prioridade arbitrário e valor agradável

O TRM fornece updateClientPriority para que o cliente atualize o valor de prioridade arbitrário e o valor ideal. O valor de prioridade arbitrário substitui o valor de prioridade calculado com base no tipo de caso de uso e no ID da sessão.

O valor nice indica o quão flexível é o comportamento do cliente quando ele está em conflito com outro cliente. O valor bom diminui o valor de prioridade do cliente antes que ele seja comparado ao cliente desafiador.

Mecanismo de recuperação

O diagrama abaixo mostra como os recursos são recuperados e atribuídos quando um conflito de recursos acontece.

Figura 15. Diagrama do mecanismo de recuperação para um conflito entre recursos do Tuner