調諧器架構

透過集合功能整理內容 你可以依據偏好儲存及分類內容。

如果是 Android 11 以上版本，您可以使用 Android Tuner 架構來提供 A/V 內容。此架構會使用供應商提供的硬體管道，因此適合用於低階和高階 SoC。此架構提供安全的傳遞方式，可透過受信任的執行環境 (TEE) 和安全媒體路徑 (SMP) 保護影音內容，讓您在受嚴格限制的內容保護環境中使用。

Tuner 和 Android CAS 之間的標準化介面，可加快 Tuner 供應商和 CAS 供應商之間的整合作業。調諧器介面可搭配 MediaCodec 和 AudioTrack 使用，為 Android TV 建構單一世界解決方案。調諧器介面支援數位電視和類比電視，並遵循主要的廣播標準。

元件

針對 Android 11，我們特別設計了三個適用於 TV 平台的元件。

• Tuner HAL：架構與供應商之間的介面
• Tuner SDK API：架構和應用程式之間的介面
• Tuner Resource Manager (TRM)：協調 Tuner 硬體資源

針對 Android 11，我們已強化下列元件。

• CAS V2
• TvInputService 或 TV 輸入服務 (TIS)
• TvInputManagerService 或 TV Input Manager Service (TIMS)
• MediaCodec 或媒體轉碼器
• AudioTrack 或音軌
• MediaResourceManager 或媒體資源管理工具 (MRM)

圖 1. Android TV 元件之間的互動

功能

前端支援下列 DTV 標準。

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

搭載 Tuner HAL 1.1 以上版本的 Android 12 前端支援下列 DTV 標準。

• DTMB

Demux 支援下列串流通訊協定。

• 傳輸串流 (TS)
• MPEG 媒體傳輸通訊協定 (MMTP)
• 網際網路通訊協定 (IP)
• 類型長度值 (TLV)
• ATSC 連結層通訊協定 (ALP)

Descrambler 支援下列內容保護機制。

• 安全的媒體路徑
• 清除媒體路徑
• 安全的本機記錄
• 安全的本機播放功能

Tuner API 支援下列用途。

• 掃描
• 直播
• 播放
• 錄影

Tuner、MediaCodec 和 AudioTrack 支援下列資料流模式。

• 含有清除記憶體緩衝區的 ES 酬載
• 含有安全記憶體句柄的 ES 酬載
• 透視

整體設計

Tuner HAL 是在 Android 架構和供應商的硬體之間定義。

• 說明架構對供應商的期望，以及供應商可能採取的做法。
• 透過 IFrontend、IDemux、IDescrambler、IFilter、IDvr 和 ILnb 介面，將前端、解多工和解密器的功能匯出至架構。
• 包含用於將 Tuner HAL 與其他架構元件 (例如 MediaCodec 和 AudioTrack) 整合的函式。

系統會建立 Tuner Java 類別和原生類別。

• Tuner Java API 可讓應用程式透過公開 API 存取 Tuner HAL。
• 原生類別可透過 Tuner HAL 控制權限，並處理大量錄製或播放資料。
• 原生 Tuner 模組是 Tuner Java 類別和 Tuner HAL 之間的橋樑。

建立 TRM 類別。

• 管理有限的調諧器資源，例如前端、LNB、CAS 工作階段，以及電視輸入 HAL 中的電視輸入裝置。
• 套用規則，從應用程式中回收不足的資源。預設規則是前景勝出。

媒體 CAS 和 CAS HAL 已強化以下功能。

• 針對不同用途和演算法開啟 CAS 工作階段。
• 支援動態 CAS 系統，例如 CICAM 移除和插入。
• 提供金鑰符記，與 Tuner HAL 整合。

MediaCodec 和 AudioTrack 已強化下列功能。

• 使用安全的 A/V 記憶體做為內容輸入。
• 已設定在管道式播放中執行硬體 A/V 同步。
• 已設定支援 ES_payload 和直通模式。

圖 2. Tuner HAL 內元件的圖表

整體工作流程

下圖說明直播播放的呼叫序列。

設定

圖 3. 直播播放的設定順序

處理影音

圖 4. 處理直播播放的 A/V

處理經過加密的內容

圖 5. 處理直播內容的雜訊內容

處理影音資料

圖 6. 處理 A/V 以便播放直播

Tuner SDK API

Tuner SDK API 會處理與 Tuner JNI、Tuner HAL 和 TunerResourceManager 的互動。TIS 應用程式會使用 Tuner SDK API 存取 Tuner 資源和子元件，例如篩選器和解密器。前端和解多工是內部元件。

圖 7. 與 Tuner SDK API 互動

版本

從 Android 12 開始，Tuner SDK API 支援 Tuner HAL 1.1 中的新功能，這是 Tuner 1.0 的回溯相容性版本升級。

使用下列 API 檢查執行中的 HAL 版本。

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

如需查看所需的最低 HAL 版本，請參閱新的 Android 12 API 說明文件。

套件

Tuner SDK API 提供下列四個套件。

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

圖 8. Tuner SDK API 套件

Android.media.tv.tuner

調音器套件是使用調音器架構的進入點。TIS 應用程式會使用套件，透過指定初始設定和回呼來初始化及取得資源例項。

• tuner()：指定 useCase 和 sessionId 參數，初始化 Tuner 例項。
• tune()：指定 FrontendSetting 參數，取得前端資源並進行調整。
• openFilter()：指定篩選器類型，取得篩選器例項。
• openDvrRecorder()：指定緩衝區大小，取得錄製例項。
• openDvrPlayback()：透過指定緩衝區大小，取得播放例項。
• openDescrambler()：取得 descrambler 例項。
• openLnb()：取得內部 LNB 例項。
• openLnbByName()：取得外部 LNB 例項。
• openTimeFilter()：取得時間篩選器例項。

Tuner 套件提供篩選器、DVR 和前端套件未涵蓋的功能。以下列出這些功能。

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

Android.media.tv.tuner.frontend

前端套件包含前端相關設定、資訊、狀態、事件和功能的集合。

類別

FrontendSettings 會根據下列類別衍生出不同的 DTV 標準。

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

從搭載 Tuner HAL 1.1 以上版本的 Android 12 開始，系統支援下列 DTV 標準。

• DtmbFrontendSettings

FrontendCapabilities 會根據下列類別衍生出不同的 DTV 標準。

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

從搭載 Tuner HAL 1.1 以上版本的 Android 12 開始，系統支援下列 DTV 標準。

• DtmbFrontendCapabilities

FrontendInfo 會擷取前端資訊。FrontendStatus 會擷取前端的目前狀態。OnTuneEventListener 會監聽前端的事件。TIS 應用程式會使用 ScanCallback 處理來自前端的掃描訊息。

掃描頻道

為了設定電視，應用程式會掃描可能的頻率，並建立頻道陣容供使用者存取。TIS 可能會使用 Tuner.tune、Tuner.scan(BLIND_SCAN) 或 Tuner.scan(AUTO_SCAN) 來完成管道掃描作業。

如果 TIS 有正確的訊號提交資訊 (例如頻率、標準 (例如 T/T2、S/S2) 和其他必要資訊 (例如 PLD ID))，建議使用 Tuner.tune 這個更快速的選項。

使用者呼叫 Tuner.tune 時，會發生下列動作：

• TIS 會使用 Tuner.tune 為 FrontendSettings 填入必要資訊。
• 如果信號已鎖定，HAL 會回報調音 LOCKED 訊息。
• TIS 會使用 Frontend.getStatus 收集必要資訊。
• TIS 會轉移至頻率清單中的下一個可用頻率。

TIS 會再次呼叫 Tuner.tune，直到所有頻率都用盡為止。

在調整期間，您可以呼叫 stopTune() 或 close() 來暫停或結束 Tuner.tune 呼叫。

Tuner.scan(AUTO_SCAN)

如果 TIS 沒有足夠的資訊可使用 Tuner.tune，但有頻率清單和標準類型 (例如 DVB T/C/S)，建議使用 Tuner.scan(AUTO_SCAN)。

使用者呼叫 Tuner.scan(AUTO_SCAN) 時，會發生下列動作：

• TIS 使用 Tuner.scan(AUTO_SCAN)，並以 FrontendSettings 填入頻率。

• 如果信號已鎖定，HAL 會回報掃描 LOCKED 訊息。HAL 也可能會回報其他掃描訊息，以提供有關信號的其他資訊。

• TIS 會使用 Frontend.getStatus 收集必要資訊。

• TIS 會呼叫 Tuner.scan，讓 HAL 繼續在相同頻率上進行下一個設定。如果 FrontendSettings 結構體為空白，HAL 會使用下一個可用的設定。否則，HAL 會使用 FrontendSettings 進行一次性掃描，並傳送 END 表示掃描作業已完成。

• TIS 會重複執行上述動作，直到頻率的所有設定都用盡為止。

• HAL 會傳送 END，表示掃描作業已完成。

• TIS 會轉移至頻率清單中的下一個可用頻率。

TIS 會再次呼叫 Tuner.scan(AUTO_SCAN)，直到所有頻率都用盡為止。

掃描期間，您可以呼叫 stopScan() 或 close() 來暫停或結束掃描。

Tuner.scan(BLIND_SCAN)

如果 TIS 沒有頻率清單，且供應商 HAL 可以搜尋使用者指定前端的頻率，以便取得前端資源，建議您使用 Tuner.scan(BLIND_SCAN)。

• TIS 使用 Tuner.scan(BLIND_SCAN)。您可以在 FrontendSettings 中指定頻率，以便開始播放頻率，但 TIS 會忽略 FrontendSettings 中的其他設定。
• 如果信號已鎖定，HAL 會回報掃描 LOCKED 訊息。
• TIS 會使用 Frontend.getStatus 收集必要資訊。
• TIS 再次呼叫 Tuner.scan 以繼續掃描。(FrontendSettings 會遭到忽略)。
• TIS 會重複執行上述動作，直到頻率的所有設定都用盡為止。HAL 會增加頻率，而不需要 TIS 採取任何行動。HAL 會回報 PROGRESS。

TIS 會再次呼叫 Tuner.scan(AUTO_SCAN)，直到所有頻率都用盡為止。HAL 會回報 END，表示掃描作業已完成。

掃描期間，您可以呼叫 stopScan() 或 close() 來暫停或結束掃描。

圖 9.TIS 掃描的流程圖

Android.media.tv.tuner.filter

篩選器套件是一組篩選器作業，以及設定、設定、回呼和事件。這個套件包含下列作業。如需完整的作業清單，請參閱 Android 原始碼。

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

如需完整清單，請參閱 Android 原始碼。

FilterConfiguration 是從下列類別衍生而來。這些設定適用於主要篩選器類型，並指定篩選器用來擷取資料的通訊協定。

• AlpFilterConfiguration
• IpFilterConfiguration
• MmtpFilterConfiguration
• TlvFilterConfiguration
• TsFilterConfiguration

這些設定源自下列類別。這些設定適用於篩選器子類型，並指定篩選器可排除的資料類型。

• SectionSettings
• AvSettings
• PesSettings
• RecordSettings
• DownloadSettings

FilterEvent 是從下列類別衍生而來，用於回報不同類型的資料事件。

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

從搭載 Tuner HAL 1.1 以上版本的 Android 12 開始，系統支援下列事件。

• IpCidChangeEvent
• RestartEvent
• ScramblingStatusEvent

篩選器的事件和資料格式

使用篩選器建構 PSI/SI 的範例流程

圖 10. 建構 PSI/SI 的流程

1. 開啟篩選器。

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

2. 設定並啟動篩選器。

   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. 處理 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); }
         }
       }
   };
   

使用篩選器中的 MediaEvent 的流程示例

圖 11. 使用篩選器中的 MediaEvent 資料流

1. 開啟、設定及啟動 A/V 濾鏡。
2. 處理 MediaEvent。
3. 接收 MediaEvent。
4. 將線性區塊排入 codec 的佇列。
5. 在使用完資料後釋放 A/V 句柄。

Android.media.tv.tuner.dvr

DvrRecorder 提供下列錄製方法。

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

DvrPlayback 提供以下播放方法。

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

DvrSettings 用於設定 DvrRecorder 和 DvrPlayback。OnPlaybackStatusChangedListener 和 OnRecordStatusChangedListener 用於回報 DVR 例項的狀態。

開始記錄的流程範例

圖 12. 開始錄製的流程

1. 開啟、設定及啟動 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. 接收 RecordEvent 並擷取索引資訊。

   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. 初始化 OnRecordStatusChangedListener 並儲存記錄資料。

     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);
         }
       }
     };
   

Tuner HAL

Tuner HAL 會遵循 HIDL，並定義架構與供應商硬體之間的介面。供應商會使用此介面實作 Tuner HAL，而架構會使用此介面與 Tuner HAL 實作項目通訊。

模組

Tuner HAL 1.0

Tuner HAL 1.1 (源自 Tuner HAL 1.0)

圖 13. Tuner HAL 模組之間互動情形的示意圖

篩選器連結

Tuner HAL 支援篩選器連結，因此篩選器可連結至其他篩選器，以便建立多層。篩選器會遵循下列規則。

• 篩選器會以樹狀結構連結，不允許關閉路徑。
• 根節點是 demux。
• 濾鏡會獨立運作。
• 所有篩選器開始擷取資料。
• 篩選器連結會在最後一個篩選器上清除。

以下程式碼區塊和圖 14 說明瞭篩選多個圖層的範例。

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>)
}

圖 14. 多個圖層的篩選器連結流程圖

調諧器資源管理工具

在 Tuner Resource Manager (TRM) 推出之前，您必須使用相同的 Tuner 硬體，才能在兩個應用程式之間切換。TV Input Framework (TIF) 使用「先取得者勝」機制，也就是說，先取得資源的應用程式就能保留該資源。不過，這項機制可能不適合某些複雜的用途。

TRM 會以系統服務的形式執行，管理應用程式的 Tuner、TVInput 和 CAS 硬體資源。TRM 會使用「前景勝出」機制，根據應用程式的前景或背景狀態和用途類型，計算應用程式的優先順序。TRM 會根據優先順序授予或撤銷資源。TRM 可集中管理廣播、OTT 和 DVR 的 ATV 資源。

TRM 介面

TRM 會在 ITunerResourceManager.aidl 中公開 AIDL 介面，供 Tuner 架構、MediaCas 和 TvInputHardwareManager 註冊、要求或釋出資源。

下方列出用於管理用戶端的介面。

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

以下列出用於要求及釋出資源的介面。

• 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

以下列出用戶端和要求類別。

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

用戶端優先順序

TRM 會使用用戶端設定檔中的參數和設定檔中的優先順序值，計算用戶端的優先順序。優先順序也可能會根據用戶端的任意優先順序值更新。

用戶端設定檔中的參數

TRM 會從 mTvInputSessionId 擷取程序 ID，以決定應用程式是前景或背景應用程式。如要建立 mTvInputSessionId，TvInputService.onCreateSession 或 TvInputService.onCreateRecordingSession 會初始化 TIS 工作階段。

mUseCase 表示工作階段的用途。預先定義的用途如下所列。

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
}

設定檔

預設設定檔

下方的預設設定檔會提供預先定義用途的優先順序值。使用者可以使用自訂設定檔變更這些值。

自訂設定檔

供應商可以自訂設定檔 /vendor/etc/tunerResourceManagerUseCaseConfig.xml。這個檔案可用來新增、移除或更新用途類型和用途優先順序值。自訂檔案可使用 platform/hardware/interfaces/tv/tuner/1.0/config/tunerResourceManagerUseCaseConfigSample.xml 做為範本。

舉例來說，新供應商用途為 VENDOR_USE_CASE__[A-Z0-9]+, [0 - 1000]。格式應遵循 platform/hardware/interfaces/tv/tuner/1.0/config/tunerResourceManagerUseCaseConfig.xsd。

任意優先順序值和好值

TRM 會提供 updateClientPriority，讓用戶端更新任意優先順序值和 nice 值。任意優先順序值會覆寫系統根據用途類型和工作階段 ID 計算出的優先順序值。

nice 值會指出當用戶端與其他用戶端發生衝突時，用戶端行為的寬鬆程度。在優先順序值與挑戰用戶端進行比較前，nice 值會降低用戶端的優先順序值。

回收機制

下圖顯示發生資源衝突時，如何回收及指派資源。

圖 15. 圖表：Tuner 資源之間發生衝突時的回收機制