Framework de Tuner

En Android 11 o versiones posteriores, puedes usar el framework de Tuner de Android para entregar contenido A/V. El framework usa la canalización de hardware de los proveedores, lo que lo hace adecuado para los SoC de gama baja y alta. El framework proporciona una forma segura de entregar contenido de A/V protegido por un entorno de ejecución confiable (TEE) y una ruta de acceso de medios segura (SMP), lo que permite que se use en un entorno de protección de contenido muy restringido.

La interfaz estandarizada entre Tuner y Android CAS permite una integración más rápida entre los proveedores de Tuner y los proveedores de CAS. La interfaz de Tuner funciona con MediaCodec y AudioTrack para crear una solución global para Android TV. La interfaz del sintonizador admite tanto la TV digital como la analógica según los principales estándares de transmisión.

Componentes

En Android 11, se diseñaron tres componentes específicamente para la plataforma de TV.

• HAL del sintonizador: Es una interfaz entre el framework y los proveedores.
• API del SDK de Tuner: Es una interfaz entre el framework y las apps.
• Tuner Resource Manager (TRM): Coordina los recursos de HW del sintonizador

En Android 11, se mejoraron los siguientes componentes.

• CAS V2
• TvInputService o servicio de entrada de TV (TIS)
• TvInputManagerService o Servicio de administrador de entrada de TV (TIMS)
• MediaCodec o códec de medios
• AudioTrack o pista de audio
• MediaResourceManager o administrador de recursos multimedia (MRM)

Figura 1: Interacciones entre los componentes de Android TV

Funciones

El frontend admite los siguientes estándares de DTV.

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

El frontend en Android 12 con Tuner HAL 1.1 o versiones posteriores admite el estándar de DTV que se indica a continuación.

• DTMB

Demux admite los siguientes protocolos de transmisión:

• Flujo de transporte (TS)
• Protocolo de transporte de medios MPEG (MMTP)
• Protocolo de Internet (IP)
• Valor de longitud del tipo (TLV)
• Protocolo de capa de vínculo de ATSC (ALP)

El decodificador admite las siguientes protecciones de contenido.

• Ruta de medios segura
• Ruta de medios clara
• Registro local seguro
• Reproducción local segura

Las APIs del sintonizador admiten los casos de uso que se indican a continuación.

• Escanear
• En vivo
• Reproducción
• Grabar

Los elementos Tuner, MediaCodec y AudioTrack admiten los siguientes modos de flujo de datos.

• Carga útil de ES con búfer de memoria claro
• Carga útil de ES con identificador de memoria seguro
• Modo de cámara externa

Diseño general

El HAL del sintonizador se define entre el framework de Android y el hardware del proveedor.

• Describe lo que el marco espera del proveedor y cómo este podría hacerlo.
• Exporta las funcionalidades de frontend, demux y descrambler al framework a través de las interfaces IFrontend, IDemux, IDescrambler, IFilter, IDvr y ILnb.
• Incluye las funciones para integrar el HAL de Tuner con otros componentes del framework, como MediaCodec y AudioTrack.

Se crean una clase Tuner de Java y una clase nativa.

• La API de Tuner para Java permite que las apps accedan a Tuner HAL a través de APIs públicas.
• La clase nativa permite el control de permisos y el procesamiento de grandes cantidades de datos de grabación o reproducción con el HAL de Tuner.
• El módulo Native Tuner es un puente entre la clase Tuner de Java y el HAL de Tuner.

Se crea una clase de TRM.

• Administra recursos limitados del sintonizador, como el frontend, el LNB, las sesiones de CAS y un dispositivo de entrada de TV desde el HAL de entrada de TV.
• Aplica reglas para recuperar recursos insuficientes de las apps. La regla predeterminada es la victoria en primer plano.

El CAS de medios y el HAL de CAS se mejoraron con las siguientes funciones.

• Abre sesiones de CAS para diferentes usos y algoritmos.
• Admite sistemas CAS dinámicos, como la inserción y extracción de CICAM.
• Se integra con el HAL del sintonizador proporcionando tokens clave.

MediaCodec y AudioTrack se mejoraron con las siguientes funciones.

• Toma la memoria A/V segura como entrada de contenido.
• Se configura para realizar la sincronización de A/V de hardware en la reproducción en túnel.
• Se configuró la compatibilidad con ES_payload y el modo de transferencia.

Figura 2: Diagrama de los componentes dentro del HAL del sintonizador

Flujo de trabajo general

En los siguientes diagramas, se ilustran las secuencias de llamadas para la reproducción de transmisiones en vivo.

Configuración

Figura 3: Secuencia de configuración para la reproducción de transmisiones en vivo

Manipulación de equipos audiovisuales

Figura 4: Cómo controlar el A/V para la reproducción de transmisiones en vivo

Cómo controlar el contenido codificado

Figura 5: Cómo controlar el contenido codificado para la reproducción de transmisiones en vivo

Procesamiento de datos de A/V

Figura 6: Procesamiento de A/V para la reproducción de transmisiones en vivo

API del SDK del sintonizador

La API del SDK de Tuner controla las interacciones con Tuner JNI, Tuner HAL y TunerResourceManager. La app de TIS usa la API del SDK de Tuner para acceder a los recursos y subcomponentes de Tuner, como el filtro y el decodificador. Los componentes internos son el frontend y el demux.

Figura 7: Interacciones con la API del SDK de Tuner

Versiones

A partir de Android 12, la API del SDK de Tuner admite nuevas funciones en Tuner HAL 1.1, que es una actualización retrocompatible de la versión 1.0 de Tuner.

Usa la siguiente API para verificar la versión del HAL en ejecución.

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

La versión mínima requerida del HAL se puede encontrar en la documentación de las nuevas APIs de Android 12.

Paquetes

La API del SDK de Tuner proporciona los cuatro paquetes que se indican a continuación.

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

Figura 8: Paquetes de la API del SDK de Tuner

Android.media.tv.tuner

El paquete Tuner es un punto de entrada para usar el framework de Tuner. La app de TIS usa el paquete para inicializar y adquirir instancias de recursos especificando el parámetro de configuración inicial y la devolución de llamada.

• tuner(): Inicializa una instancia de Tuner especificando los parámetros useCase y sessionId.
• tune(): Adquiere un recurso de frontend y lo ajusta especificando el parámetro FrontendSetting.
• openFilter(): Adquiere una instancia de filtro especificando el tipo de filtro.
• openDvrRecorder(): Adquiere una instancia de grabación especificando el tamaño del búfer.
• openDvrPlayback(): Adquiere una instancia de reproducción especificando el tamaño del búfer.
• openDescrambler(): Adquiere una instancia de decodificador.
• openLnb(): Adquiere una instancia de LNB interna.
• openLnbByName(): Adquiere una instancia de LNB externa.
• openTimeFilter(): Adquiere una instancia de filtro de tiempo.

El paquete Tuner proporciona funcionalidades que no se incluyen en los paquetes de filtro, DVR y frontend. Las funcionalidades se enumeran a continuación.

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

Android.media.tv.tuner.frontend

El paquete de frontend incluye colecciones de parámetros de configuración, información, estados, eventos y capacidades relacionados con el frontend.

Clases

FrontendSettings se deriva para diferentes estándares de DTV según las siguientes clases.

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

A partir de Android 12 con Tuner HAL 1.1 o versiones posteriores, se admite el siguiente estándar de DTV.

• DtmbFrontendSettings

FrontendCapabilities se deriva para diferentes estándares de DTV según las clases que se indican a continuación.

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

A partir de Android 12 con Tuner HAL 1.1 o versiones posteriores, se admite el siguiente estándar de DTV.

• DtmbFrontendCapabilities

FrontendInfo recupera la información del frontend. FrontendStatus recupera el estado actual del frontend. OnTuneEventListener escucha los eventos en el frontend. La app de TIS usa ScanCallback para procesar los mensajes de análisis del frontend.

Búsqueda de canales

Para configurar una TV, la app analiza las frecuencias posibles y crea una lista de canales a la que los usuarios pueden acceder. El TIS puede usar Tuner.tune, Tuner.scan(BLIND_SCAN) o Tuner.scan(AUTO_SCAN) para completar el análisis del canal.

Si el TIS tiene información de entrega precisa para el canal, como la frecuencia, el estándar (por ejemplo, T/T2, S/S2) y la información adicional necesaria (por ejemplo, el ID de PLD), se recomienda Tuner.tune como la opción más rápida.

Cuando el usuario llama a Tuner.tune, suceden las siguientes acciones:

• El TIS completa FrontendSettings con la información requerida usando Tuner.tune.
• El HAL informa mensajes de ajuste LOCKED si el indicador está bloqueado.
• El TIS usa Frontend.getStatus para recopilar la información necesaria.
• El TIS se mueve a la siguiente frecuencia disponible en su lista de frecuencias.

El TIS vuelve a llamar a Tuner.tune hasta que se agotan todas las frecuencias.

Durante el ajuste, puedes llamar a stopTune() o close() para pausar o finalizar la llamada de Tuner.tune.

Tuner.scan(AUTO_SCAN)

Si el TIS no tiene suficiente información para usar Tuner.tune, pero tiene una lista de frecuencias y un tipo estándar (por ejemplo, DVB T/C/S), se recomienda Tuner.scan(AUTO_SCAN).

Cuando el usuario llama a Tuner.scan(AUTO_SCAN), suceden las siguientes acciones:

• El TIS usa Tuner.scan(AUTO_SCAN) con FrontendSettings completado con la frecuencia.

• El HAL informa mensajes de LOCKED si el indicador está bloqueado. El HAL también puede informar otros mensajes de análisis para proporcionar información adicional sobre la señal.

• El TIS usa Frontend.getStatus para recopilar la información necesaria.

• La TIS llama a Tuner.scan para que el HAL continúe con el siguiente parámetro de configuración en la misma frecuencia. Si la estructura FrontendSettings está vacía, el HAL usa el siguiente parámetro de configuración disponible. De lo contrario, el HAL usa FrontendSettings para un análisis único y envía END para indicar que finalizó la operación de análisis.

• El TIS repite las acciones anteriores hasta que se agota toda la configuración de la frecuencia.

• El HAL envía END para indicar que finalizó la operación de análisis.

• El TIS se mueve a la siguiente frecuencia disponible en su lista de frecuencias.

El TIS vuelve a llamar a Tuner.scan(AUTO_SCAN) hasta que se agotan todas las frecuencias.

Durante el análisis, puedes llamar a stopScan() o close() para pausar o finalizar el análisis.

Tuner.scan(BLIND_SCAN)

Si el TIS no tiene una lista de frecuencias y el HAL del proveedor puede buscar la frecuencia del frontend especificado por el usuario para obtener el recurso del frontend, se recomienda Tuner.scan(BLIND_SCAN).

• El TIS usa Tuner.scan(BLIND_SCAN). Se puede especificar una frecuencia en FrontendSettings para la frecuencia de inicio, pero el TIS ignora otros parámetros de configuración en FrontendSettings.
• El HAL informa un mensaje de LOCKED de búsqueda si se bloquea la señal.
• El TIS usa Frontend.getStatus para recopilar la información necesaria.
• El TIS vuelve a llamar a Tuner.scan para continuar con el análisis. (FrontendSettings se ignora).
• El TIS repite las acciones anteriores hasta que se agota toda la configuración de la frecuencia. El HAL incrementa la frecuencia sin que el TIS deba realizar ninguna acción. El HAL informa PROGRESS.

El TIS vuelve a llamar a Tuner.scan(AUTO_SCAN) hasta que se agotan todas las frecuencias. El HAL informa END para indicar que finalizó la operación de análisis.

Durante el análisis, puedes llamar a stopScan() o close() para pausar o finalizar el análisis.

Figura 9: Diagrama de flujo de un análisis de TIS

Android.media.tv.tuner.filter

El paquete de filtros es una colección de operaciones de filtrado junto con la configuración, los parámetros, las devoluciones de llamada y los eventos. El paquete incluye las siguientes operaciones. Consulta el código fuente de Android para obtener la lista completa de operaciones.

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

Consulta el código fuente de Android para obtener la lista completa.

FilterConfiguration se deriva de las siguientes clases. Los parámetros de configuración son para el tipo de filtro principal y especifican qué protocolo usa el filtro para extraer datos.

• AlpFilterConfiguration
• IpFilterConfiguration
• MmtpFilterConfiguration
• TlvFilterConfiguration
• TsFilterConfiguration

Los parámetros de configuración se derivan de las siguientes clases. La configuración es para el subtipo de filtro y especifica qué tipos de datos puede excluir el filtro.

• SectionSettings
• AvSettings
• PesSettings
• RecordSettings
• DownloadSettings

FilterEvent se deriva de las siguientes clases para informar eventos de diferentes tipos de datos.

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

A partir de Android 12 con Tuner HAL 1.1 o versiones posteriores, se admiten los siguientes eventos.

• IpCidChangeEvent
• RestartEvent
• ScramblingStatusEvent

Eventos y formato de datos del filtro

Ejemplo de flujo para usar el filtro y compilar PSI/SI

Figura 10: Flujo para compilar PSI/SI

1. Abre un filtro.

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

2. Configura y, luego, inicia el 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. Procesa 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); }
         }
       }
   };
   

Ejemplo de flujo para usar MediaEvent desde el filtro

Figura 11: Flujo para usar MediaEvent desde el filtro

1. Abre, configura y, luego, inicia los filtros de A/V.
2. Procesa MediaEvent.
3. Recibe MediaEvent.
4. Pon en cola el bloque lineal en codec.
5. Libera el identificador de A/V cuando se hayan consumido los datos.

Android.media.tv.tuner.dvr

DvrRecorder proporciona estos métodos para la grabación.

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

DvrPlayback proporciona estos métodos para la reproducción.

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

DvrSettings se usa para configurar DvrRecorder y DvrPlayback. OnPlaybackStatusChangedListener y OnRecordStatusChangedListener se usan para informar el estado de una instancia de DVR.

Ejemplo de flujo para iniciar una grabación

Figura 12: Flujo para iniciar un registro

1. Abre, configura y, luego, inicia 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. Recibe RecordEvent y recupera la información del 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. Inicializa OnRecordStatusChangedListener y almacena los datos del 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 del sintonizador

La HAL del sintonizador sigue HIDL y define la interfaz entre el framework y el hardware del proveedor. Los proveedores usan la interfaz para implementar la HAL del sintonizador, y el framework la usa para comunicarse con la implementación de la HAL del sintonizador.

Módulos

HAL del sintonizador 1.0

Tuner HAL 1.1 (derivado de Tuner HAL 1.0)

Figura 13: Diagrama de las interacciones entre los módulos HAL del sintonizador

Vinculación de filtros

El HAL del sintonizador admite la vinculación de filtros, de modo que los filtros se pueden vincular a otros filtros para varias capas. Los filtros siguen las reglas que se indican a continuación.

• Los filtros se vinculan como un árbol, no se permite la ruta de cierre.
• El nodo raíz es demux.
• Los filtros funcionan de forma independiente.
• Todos los filtros comienzan a recibir datos.
• La vinculación del filtro se vacía en el último filtro.

En el siguiente bloque de código y en la Figura 14, se ilustra un ejemplo de filtrado de varias capas.

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 flujo de una vinculación de filtros para varias capas

Administrador de recursos del sintonizador

Antes de Tuner Resource Manager (TRM), cambiar entre dos apps requería el mismo hardware del sintonizador. El TV Input Framework (TIF) usaba un mecanismo de "el primero en adquirir gana", lo que significa que la app que obtiene el recurso primero se lo queda. Sin embargo, este mecanismo podría no ser ideal para algunos casos de uso complicados.

El TRM se ejecuta como un servicio del sistema para administrar los recursos de hardware del sintonizador, TVInput y CAS para las apps. TRM usa un mecanismo de "ganancia en primer plano", que calcula la prioridad de la app según su estado en primer o segundo plano y el tipo de caso de uso. El TRM otorga o revoca el recurso según la prioridad. El TRM centraliza la administración de recursos de ATV para transmisiones, OTT y DVR.

Interfaz de TRM

El TRM expone interfaces de AIDL en ITunerResourceManager.aidl para el framework de Tuner, MediaCas y TvInputHardwareManager para registrar, solicitar o liberar recursos.

A continuación, se enumeran las interfaces para la administración de clientes.

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

A continuación, se indican las interfaces para solicitar y liberar recursos.

• 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

A continuación, se enumeran las clases de cliente y de solicitud.

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

Prioridad del cliente

El TRM calcula la prioridad del cliente con parámetros del perfil del cliente y el valor de prioridad del archivo de configuración. El cliente también puede actualizar la prioridad con un valor arbitrario.

Parámetros en el perfil del cliente

TRM recupera el ID del proceso de mTvInputSessionId para decidir si una app es de primer o segundo plano. Para crear mTvInputSessionId, TvInputService.onCreateSession o TvInputService.onCreateRecordingSession inicializa una sesión de TIS.

mUseCase indica el caso de uso de la sesión. A continuación, se indican los 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
}

Archivo de configuración

Archivo de configuración predeterminado

El siguiente archivo de configuración predeterminado proporciona valores de prioridad para casos de uso predefinidos. Los usuarios pueden cambiar los valores con un archivo de configuración personalizado.

Archivo de configuración personalizado

Los proveedores pueden personalizar el archivo de configuración /vendor/etc/tunerResourceManagerUseCaseConfig.xml. Este archivo se usa para agregar, quitar o actualizar los tipos de casos de uso y los valores de prioridad de los casos de uso. El archivo personalizado puede usar platform/hardware/interfaces/tv/tuner/1.0/config/tunerResourceManagerUseCaseConfigSample.xml como plantilla.

Por ejemplo, un caso de uso de un proveedor nuevo es VENDOR_USE_CASE__[A-Z0-9]+, [0 - 1000]. El formato debe seguir platform/hardware/interfaces/tv/tuner/1.0/config/tunerResourceManagerUseCaseConfig.xsd.

Valor de prioridad arbitrario y valor agradable

TRM proporciona updateClientPriority para que el cliente actualice el valor de prioridad arbitrario y el valor de cortesía. El valor de prioridad arbitrario anula el valor de prioridad calculado a partir del tipo de caso de uso y el ID de sesión.

El valor de cortesía indica qué tan tolerante es el comportamiento del cliente cuando entra en conflicto con otro cliente. El valor de nice disminuye el valor de prioridad del cliente antes de que se compare con el del cliente desafiante.

Mecanismo de recuperación

En el siguiente diagrama, se muestra cómo se recuperan y asignan los recursos cuando se produce un conflicto de recursos.

Figura 15: Diagrama del mecanismo de recuperación para un conflicto entre recursos de Tuner