音频 HAL

Android 的音频硬件抽象层 (HAL) 可将 android.media 中较高层级的音频专用框架 API 连接到底层的音频驱动程序和硬件。音频 HAL 定义了音频服务会调用的标准接口，必须实现它才能使音频硬件正常运行。

注意：从 Android 13 开始，音频 HAL 已更新至版本 7.1。

本页将概述音频 HAL 并详细介绍其 API 和实现要求。

音频 HAL 接口

音频 HAL 接口使用 .hal 文件中的 HIDL 和配置文件的 XSD 架构来定义，如下所示。

图 1. 音频 HAL 接口

注意：如需了解详情，请参阅音频 HAL 接口定义并查看相应 HAL 版本目录的 *.hal 文件中的注释。您可以访问 /hardware/interfaces/audio/README.md 查看音频 HAL 目录结构。

配置文件

音频政策和音频效果 XML 配置文件被视为音频 HAL 接口的一部分。这些文件必须符合其架构，并通过 VTS 测试验证其是否符合。

在实现音频 HAL 的过程中，您必须创建一个描述音频拓扑的音频政策配置文件。必须在 audio_policy_configuration.xml 文件中声明音频 HAL 功能，框架才能使用相应功能。

音频 HAL API

音频 HAL 包含以下 API：

• Core HAL
• Effects HAL
• Common HAL

以下各部分逐一介绍了这些 API。

注意：对于 Android 13，所有包含 7.0 的代码路径都将替换为 7.1。在 Android 12 中，所有包含 6.0 的代码路径均已替换为 7.0。

Core HAL

Core HAL 是 AudioFlinger 用于播放音频和控制音频路由的主要 API。其中一些关键接口如下：

• IDeviceFactory.hal 是 API 的入口点。
• IDevice.hal 和 IPrimaryDevice.hal 包含一些方法，例如 setMasterVolume 或 openInputStream。
• 音频流是单向的，AudioFlinger 使用音频流通过 IStream.hal、IStreamOut.hal 和 IStreamIn.hal 向 HAL 发送音频或从 HAL 接收音频。

下表列出了有用的 Core HAL 组件的位置。

Core HAL 组件	位置
最新版本的 API	/hardware/interfaces/audio/6.0
最新 Core HAL API 的专用类型	/hardware/interfaces/audio/6.0/types.hal
音频政策配置文件 XSD 架构	/hardware/interfaces/audio/6.0/config/audio_policy_configuration.xsd

Core HAL API 的默认实现 (/hardware/interfaces/audio/core/all-versions/default/) 是一个封装容器，用于封装 Treble 推出前的使用旧版共享库的 HAL 实现。在实现直接与内核驱动程序交互的新版音频 HAL 时，也可将默认实现作为参考。

Effects HAL

Effects HAL API 供效果框架用于控制音频效果。 您还可以通过 Effects HAL API 配置预处理效果，如自动增益控制和噪音抑制。

下表列出了有用的 Effects HAL 组件的位置。

Effects HAL 组件	位置
最新版本的 API	/hardware/interfaces/audio/effect/6.0/
效果配置文件 XSD 架构	/hardware/interfaces/audio/effect/6.0/xml/audio_effects_conf.xsd

如需了解详情，请参阅 Effects HAL API 的示例实现 (/hardware/interfaces/audio/effect/all-versions/default/) 和音频效果部分。

注意：Audio Effects HAL API 与框架效果 API 类似。

Common HAL

Common HAL 是 Core HAL API 和 Effects HAL API 使用的常用数据类型的库。它只定义数据结构，因此没有接口也没有关联的 VTS 测试。Common HAL API 包含以下内容：

• 由 Core API 和 Effect API 共享的定义 (/hardware/interfaces/audio/common/6.0/types.hal)
• 用于帮助实现、客户端和测试针对 HIDL API 进行编码的实用程序 (/hardware/interfaces/audio/common/all-versions)

重要提示：Android 12 中对音频 HAL 版本 7 做出了重大变更。如需了解详情，请参阅音频 HAL V7 更新部分。

注意：声音触发器 HAL 的实现位于 /hardware/interfaces/soundtrigger，它与音频 HAL 配合使用。

要求

除了实现音频 HAL 和创建音频政策配置文件外，还必须遵循以下 HAL 要求：

• 如果有一个输入配置文件支持声音触发器捕获（从启动指令 DSP 缓冲区捕获），该实现必须支持此配置文件上与声音触发器 HAL 支持的并发会话数量相对应的活跃声音流数量。
• 按照并发捕获页面详细介绍的那样，从应用处理器并发进行语音通话 TX 和捕获。

音频 HAL V7 更新

为了解决向后兼容性问题，从 Android 13 开始，所有 HAL 变更都必须使用稳定的 AIDL。为了在 Android 13 及更高版本中支持和加强对 AIDL 的采用，音频 HAL V7 做出了以下更新：

• 统一了框架和 HAL 使用的数据模型。
• 最大限度地减少了 HIDL 数据类型（枚举）与用于音频政策配置的 XML 架构之间的重复。

具体而言，音频 HAL V7 在以下方面做出了变更：

• 枚举类型
• 数据类型
• 供应商标记
• 供应商扩展命名空间

下面的相应部分对这些变更进行了详细介绍。

枚举

从 Audio HAL V7 开始，音频政策配置文件中使用的枚举类型仅在 XSD 架构中定义，而不在 HIDL 中定义。

在音频 HAL V6 中，types.hal 中的枚举类型（例如 AudioFormat）的值也在音频政策配置文件 XSD 架构中定义，因此造成了重复。为了避免 V7 中发生这种情况，枚举类型更改为 string，并且改为在 XSD 架构中列出所有可能的枚举值。

若要比较 V7 中对 AudioFormat 枚举类型做出的一些变更，请参阅图 2。

图 2. 比较对 AudioFormat 枚举做出的一些变更

如需了解已转换为 String 的枚举类型，请参阅下面的列表：

• AudioChannelMask
• AudioContentType
• AudioDevice：供应商可扩展
• AudioFormat：供应商可扩展
• AudioGainMode
• AudioSource
• AudioStreamType
• AudioUsage

传递字符串枚举值

字符串值作为枚举值，用于跨 HAL 接口边界传输信息。框架和 HAL 封装容器都使用整数枚举值来实现业务逻辑，并采用图 3 中所示的转换方法。

图 3. 传递字符串枚举值

注意：API 在此处使用字符串可能显得有些不寻常或效率低下。我们选择使用字符串是为了消除 HIDL 与 XSD 文件之间的枚举常量重复，并简化添加供应商扩展的操作。建议仅出于通过 HAL 接口进行传输的目的将枚举表示为字符串。不建议在业务逻辑中使用以字符串表示的枚举，因为在实现布尔逻辑运算和生成比较映射时会产生关联的开销。

例如，将一个音频格式类型值从框架传递给供应商的过程如下：

1. AudioFormat 的枚举值被转换为 libaudiohal 中的字符串值，并被传递给 HAL。
2. 在 HAL 端，默认封装容器将字符串转换为枚举值，该值会被传递给旧版 HAL。

注意：供应商可以修改 system/audio.h 以使用自己的枚举值。

XML 架构的变更

XML 架构定义 (XSD) 中包含枚举值的完整列表，这使 VTS 可以更好地验证音频政策配置 XML 文件。为了符合 XSD 的这一变更，用于 HAL V7 的音频政策配置文件也做出了变更。

V7 使用标准的 ␣（空格）字符来分隔属性（例如采样率、声道掩码和标志）中的值列表，而不是使用 V6 及更低版本中所用的 ,（英文逗号）和 |（竖线）符号。正如下例中所示，使用空格来分隔 channelMasks 的值列表：

<profile channelMasks="AUDIO_CHANNEL_OUT_STEREO AUDIO_CHANNEL_OUT_MONO" … />

如需更改符号，请使用名为 update_audio_policy_config.sh 的自动转换脚本。如需为 Pixel 5 (Redfin) 设备将 V6 音频政策配置文件转换为 V7 版本，请参阅以下命令：

hardware/interfaces/audio/7.0/config/update_audio_policy_config.sh \
device/google/redfin/audio/audio_policy_configuration.xml 6.0

数据类型

为了最大限度地减少重复定义，V7 中重新定义了一些数据结构。重复的数据项元组被组合在一起，形成了可重复使用的结构。这些数据结构使用安全联合体等最新 HIDL 功能。

例如，在 V6 及更低版本中，HIDL 接口和类型中经常使用三元组 <format, sampling rate, channel mask>。为了消除这种冗余，V7 中按如下方式定义 AudioConfigBase 数据类型和其他数据类型：

• AudioConfigBase := <format, sampling rate, channel mask>

• AudioConfigBaseOptional := <[fmt], [sampl. rate], [chan. mask]>

  由 AudioConfig、AudioOffloadInfo、AudioPortConfig 使用

• AudioProfile := <format, {sampling rates}, {channel masks}>

  替换 AudioPort/PortConfig 中的未绑定集合

• AudioPortExtendedInfo := device | mix | session

  替换 AudioPort/PortConfig 中的联合体

供应商标记

除了设备类型和格式之外，供应商还可以为音轨元数据添加自定义标记。

对于播放和录制曲目元数据，供应商可以传递自己的标记，用于向应用到 HAL 的音频 I/O 流添加属性。

注意：供应商标记类似于音频格式和音频设备类型的供应商扩展。不同之处在于，AOSP 中未定义供应商标记的值，因此供应商标记仅包含供应商扩展的值。

添加播放曲目元数据的供应商标记，如以下示例所示：

struct PlaybackTrackMetadata {
…
    /** Tags from AudioTrack audio attributes */
    vec<AudioTag> tags;
};

RecordTrackMetadata 结构的实现方式类似，通过添加录制曲目元数据专用的标记来实现。

供应商扩展命名空间

从 HAL V7 开始，供应商扩展需要额外添加 V6 中不需要使用的 {vendor} 前缀。{vendor} 前缀必须至少包含三个字母数字字符才有效。

请在 V7 中使用以下格式：

VX_{vendor}_{letters/numbers}

以下是有效的 V7 供应商扩展的一些示例：

• VX_GOOGLE_VR
• VX_QCI_AMBIENT_MIC

版本信息

下表列出了每个 Android 版本的 HAL 版本号。

Android 版本	HAL 版本
Android 13	7.1
Android 12	7.0
Android 11	6.0
Android 10	5.0
Android 9	4.0
Android 8	2.0