Kerangka kerja Android menawarkan beragam API rendering grafis untuk 2D dan 3D yang berinteraksi dengan implementasi driver grafis dari pabrikan, jadi penting untuk memiliki pemahaman yang baik tentang cara kerja API tersebut pada tingkat yang lebih tinggi. Halaman ini memperkenalkan lapisan abstraksi perangkat keras grafis (HAL) yang menjadi dasar pembuatan driver tersebut.
Pengembang aplikasi menggambar gambar ke layar dengan tiga cara: dengan Canvas , OpenGL ES , atau Vulkan .
Komponen grafis Android
Apa pun rendering API yang digunakan pengembang, semuanya dirender ke permukaan . Permukaan mewakili sisi produsen dari antrian buffer yang sering digunakan oleh SurfaceFlinger. Setiap jendela yang dibuat pada platform Android didukung oleh sebuah permukaan. Semua permukaan terlihat yang dirender digabungkan ke dalam layar oleh SurfaceFlinger.
Diagram berikut menunjukkan bagaimana komponen-komponen utama bekerja sama:
Gambar 1. Bagaimana permukaan dirender
Komponen utama dijelaskan di bawah ini:
Produser aliran gambar
Produsen aliran gambar dapat berupa apa saja yang menghasilkan buffer grafis untuk dikonsumsi. Contohnya termasuk OpenGL ES, Canvas 2D, dan dekoder video server media.
Konsumen aliran gambar
Konsumen aliran gambar yang paling umum adalah SurfaceFlinger, layanan sistem yang menggunakan permukaan yang terlihat saat ini dan menggabungkannya ke tampilan menggunakan informasi yang disediakan oleh Window Manager. SurfaceFlinger adalah satu-satunya layanan yang dapat mengubah konten tampilan. SurfaceFlinger menggunakan OpenGL dan Komposer Perangkat Keras untuk menyusun sekelompok permukaan.
Aplikasi OpenGL ES lainnya juga dapat menggunakan aliran gambar, seperti aplikasi kamera yang menggunakan aliran gambar pratinjau kamera. Aplikasi non-GL juga bisa menjadi konsumen, misalnya kelas ImageReader.
Komposer Perangkat Keras
Abstraksi perangkat keras untuk subsistem tampilan. SurfaceFlinger dapat mendelegasikan pekerjaan komposisi tertentu ke Komposer Perangkat Keras untuk memindahkan pekerjaan dari OpenGL dan GPU. SurfaceFlinger bertindak hanya sebagai klien OpenGL ES lainnya. Jadi ketika SurfaceFlinger secara aktif menggabungkan satu atau dua buffer menjadi buffer ketiga, misalnya, ia menggunakan OpenGL ES. Hal ini membuat pengomposisian memiliki daya yang lebih rendah dibandingkan membiarkan GPU melakukan semua komputasi.
Komposer Perangkat Keras HAL melakukan separuh pekerjaan lainnya dan merupakan titik sentral untuk semua rendering grafis Android. Komposer Perangkat Keras harus mendukung acara, salah satunya adalah VSYNC (yang lainnya adalah hotplug untuk dukungan plug-and-playHDMI).
Gralloc
Pengalokasi memori grafis (Gralloc) diperlukan untuk mengalokasikan memori yang diminta oleh produsen gambar. Untuk detailnya, lihat Gralloc HAL .
Aliran data
Lihat diagram berikut untuk gambaran pipeline grafis Android:
Gambar 2. Aliran data grafis melalui Android
Objek di sebelah kiri adalah penyaji yang menghasilkan buffer grafis, seperti layar beranda, bilah status, dan UI sistem. SurfaceFlinger adalah komposernya dan Komposer Perangkat Keras adalah komposernya.
Antrian Penyangga
BufferQueues menyediakan perekat antara komponen grafis Android. Ini adalah sepasang antrian yang memediasi siklus buffer yang konstan dari produsen ke konsumen. Setelah produsen menyerahkan buffer mereka, SurfaceFlinger bertanggung jawab untuk menyusun semuanya ke dalam tampilan.
Lihat diagram berikut untuk proses komunikasi BufferQueue.
Gambar 3. Proses komunikasi BufferQueue
BufferQueue berisi logika yang menyatukan produsen aliran gambar dan konsumen aliran gambar. Beberapa contoh penghasil gambar adalah pratinjau kamera yang dihasilkan oleh kamera HAL atau game OpenGL ES. Beberapa contoh konsumen gambar adalah SurfaceFlinger atau aplikasi lain yang menampilkan aliran OpenGL ES, seperti aplikasi kamera yang menampilkan jendela bidik kamera.
BufferQueue adalah struktur data yang menggabungkan kumpulan buffer dengan antrian dan menggunakan Binder IPC untuk meneruskan buffer antar proses. Antarmuka produser, atau apa yang Anda sampaikan kepada seseorang yang ingin membuat buffer grafis, adalah IGraphicBufferProducer (bagian dari SurfaceTexture ). BufferQueue sering digunakan untuk merender ke Surface dan menggunakan GL Consumer, di antara tugas-tugas lainnya.
BufferQueue dapat beroperasi dalam tiga mode berbeda:
Mode seperti sinkron - BufferQueue secara default beroperasi dalam mode seperti sinkron, di mana setiap buffer yang masuk dari produsen keluar ke konsumen. Tidak ada buffer yang dibuang dalam mode ini. Dan jika produser terlalu cepat dan membuat buffer lebih cepat daripada yang terkuras, ia akan memblokir dan menunggu buffer gratis.
Mode non-pemblokiran - BufferQueue juga dapat beroperasi dalam mode non-pemblokiran yang menghasilkan kesalahan daripada menunggu buffer dalam kasus tersebut. Tidak ada buffer yang dibuang dalam mode ini. Hal ini berguna untuk menghindari potensi kebuntuan dalam perangkat lunak aplikasi yang mungkin tidak memahami ketergantungan kompleks kerangka grafis.
Mode Buang - Terakhir, BufferQueue dapat dikonfigurasi untuk membuang buffer lama daripada menghasilkan kesalahan atau menunggu. Misalnya, jika melakukan rendering GL ke tampilan tekstur dan menggambar secepat mungkin, buffer harus dihilangkan.
Untuk melakukan sebagian besar pekerjaan ini, SurfaceFlinger hanya bertindak sebagai klien OpenGL ES lainnya. Jadi ketika SurfaceFlinger secara aktif menggabungkan satu atau dua buffer menjadi buffer ketiga, misalnya, ia menggunakan OpenGL ES.
Komposer Perangkat Keras HAL melakukan separuh pekerjaan lainnya. HAL ini bertindak sebagai titik pusat untuk semua rendering grafis Android.