嵌入式世界專欄─Android 系統下的多媒體通訊問題

Android Audio Subsystem。

自從2008年9月全球第一支Android 手機 HTC Dream (G1)問世以來， 美國Google 公司所主導的Android即以旋風之姿，橫掃智慧型手機作業系統的佔有率，不但領先Windows Mobile、Symbian，並且與 iPhone OS分庭抗禮，由於其開放源代碼的策略，在全球擁有最多的開發者。

作為一個高階的嵌入式作業系統與智慧型手機通訊平台，Android 也面臨許多產品化與商業化的考驗。其中，手機用戶最關心的，就是語音品質以及進一步的視訊多媒體通訊品質。以音頻為例，Android Audio Subsystem音頻子系統下定義了一個叫做AudioFlinger的服務模組，負責所有的SRC (sample rate conversion)，以及向下的音頻硬體介接(Audio hardware interface)。然而問題在於這個AudioFlinger對音頻串流造成不小的延遲(latency)，同時因為Android 系統音頻以44.1KHz 為標準音頻輸出，在某些視訊音頻為48KHz的情況下，會造成SRC採樣率轉換的失真，類似的情況也發生在語音通訊，因為大部分的語音通訊為 8/16/32KHz，在Android 底下仍然會有SRC採樣率轉換的失真問題，這就是為什麼大部分的SOC廠商會針對GSM語音通道，製作一個客製化的驅動程式，以確保語音品質並降低延遲，但是，這種客製化驅動介面通常只給GSM使用，並不開放給上層的通訊應用程式(App)，因此，以下載(Download)為基礎的通訊App，如網路電話VoIP、整合式通訊器Unified Communicator、通常無法達到好的通訊品質。

然而科技的進步，讓我們不斷有好消息，在Android 2.3以後，AudioFlinger不再是音頻系統的唯一服務方案，Android 2.3 開始採用OpenSL ES, the standard for embedded audio acceleration，它的概念類似 OpenGL ES 的3D視頻加速，在硬體的輔助與標準的API介面下，應用程式開發者可以發展非常可攜性的通訊應用App，並且能保證音頻的品質。針對未配備OpenSL ES硬體的晶片，以D2 Technologies(美商迪爾亞科技)所開發的即時語音方案為例(如圖示)，相信在不久的未來，能看到更多具有優良品質的通訊應用在Android 上。

Android的視頻也有相類似的效能與品質問題，限於篇幅，在此簡短介紹，Android的視頻子系統目前是以視訊播放(Video Playback)為主，同樣是因為效能的關係，由原先的 OpenCore 架構演進到 Android 2.2 的 StageFright，但是這樣的改進仍然不夠，在通訊系統下，視訊必須是雙向的，亦即同時進行編碼(壓縮)與解碼(解壓縮)，這裡往往有效能問題，多數的解決方案都發展往下層的 OpenMAX 或客製化的驅動程式，如何減少記憶體複製(memory copy)和視訊音訊的同步(audio/video synchronization)為其中的關鍵。

通訊技術已經進入4G (如 LTE)，頻寬已不再是問題，電信業者也開始制定類似Skype 的通訊服務標準，如 IR.92 VoLTE、GSMA RCS (Rich Communication Suite)、3GPP IMS (IP Multimedia Subsystem)，當人們開始在 PC 平台享受豐富的多媒體通訊時，對嵌入式系統的能力，應該也會有一定的期望吧。D2 Technologies Inc. 美商迪爾亞科技提供的全方位 VoLTE/IMS/RCS 終端軟體解決方案可以經由Android 中間層軟體的優化，其創新的mCUE通訊應用程式能在Android上展示優異的通訊品質。

[嵌入式世界專欄每週二刊載]