原创如何将Android带入互联网数字家庭? 第二篇

 2011-10-9 15:28  2133 10 15 分类: 消费电子

上接：如何将Android带入互联网数字家庭? 第一篇

如何将Android带入互联网数字家庭? 第二篇

在上一篇中，我们探讨了数字电视/机顶盒软件架构的现状与未来，分享了数字家庭软件平台未来的发展趋势和特点。在本篇中，我们将一起来探讨为什么Android能够成为未来数字家庭软件平台的选择之一；而我们又如何才能将原本为手持设备量身定做的Android移植到电视/机顶盒平台？

首先，我们需要回答的第一个问题就是： Why Android?为什么Android能够成为未来数字家庭软件平台的有力竞争者？

先来看看Android自身的天然的优势：

Android 是一套完整的消费电子设备的软件解决方案，它包括：
- Linux 内核；
- 完整的中间件，包括2D/3D图形，多媒体框架，WebKit，Dalvik虚拟机等等；
- 健壮的可以重用的应用程序框架以及便利实用SDK/NDK开发工具。
Android是个开源项目：
- 可以自由的定制和移植；（有碎片化的风险，本文不做讨论）
- Android基于Apache2.0 license，方便用于商业用途。
Android的生态系统已经建立：
- Google Market上已经有了超过20万的Android应用
- 每天有超过40万个Android设备被激活
Android中集中了大量ARM架构的优化，在ARM上Android可以获得倍增的性能和用户体验。

除了这些优势，Android移植到电视/机顶盒平台，劣势也很明显：

没有TV/STB相关的API，造成Android TV/STB的应用程序框架的非标准化。
Android不是为TV/STB设计的，需要做大量的定制，移植和优化工作。
Google完全控制Android，包括新的性能，架构和应用程序框架的变化，路线图等等。这对于定制和移植Android的厂商有一定的风险。
Google官方的GoogleTV 对于AndroidTV的影响：
－开发AndroidTV的合作伙伴需要谨慎的考虑GoogleTV对AndroidTV的影响：
－－如何兼容GoogleTV？
－－ GoogleTV开源后，如何快速高效的merge到GoogleTV？
－－是否可以重用GoogleTV的生态系统？

这些都是需要考虑的问题同时也是风险所在。由于成为GoogleTV Leading Partner 有很高门槛，同时GoogleTV开源的时间仍然很难确认，对于希望开发Android TV/STB的合作伙伴，我们建议在软件架构设计和定制时，考虑到未来兼容GoogleTV的可能性；因为有很多定制和移植工作，即便在GoogleTV开源后，仍然是需要的。

图一描述了Google已经发布的针对的不同的目标设备的Android版本。

图一 Google发布的针对不同设备的Android版本

从图一我们可以看出GoogleTV是以Android为基础的一个分支；根据Google最新的路线图，未来的Android主线会演化成适用于手机，平板和电视三类设备。

那么，如何才能将Android移植到电视或机顶盒平台呢？要说清楚这个问题，首先我们必须明确将Android移植到电视或机顶盒平台上需要面对哪些挑战？

挑战1 ：电视用户对于用户界面，图形的性能以及用户交互模式有完全不同于手机用户的体验。这包括：
－－ TV的分辨率要求至少720p/1080p以及大于30fps的帧率；
－－ TV的OSD要求32位的色彩深度；而android默认的是16bit；
－－ TV的用户界面，包括界面上内容的组织方式不同于手机；
－－ TV用户使用遥控器而不是触摸屏；
－－ TV因为是大屏设备，对2D/3D图形的性能有更高的要求，需要硬件加速。

挑战 2 ：适合于大屏的丰富的多媒体影音体验：
－－更加优化的多媒体框架；
－－支持更多的音视频文件格式和容器；
－－支持更多的音视频编解码标准；

挑战 3 ：集成DTV/STB功能：
－－集成数字电视协议栈，比如DVB-T,DVB-C, ATSC等；
－－针对数字电视功能扩展API接口；

挑战 4 ：推动应用开发者开发适合于TV的Android应用；

挑战 5 ：内容保护
－－如何部署CA?
－－如何部署DRM？

接下来我们将来讨论如何应对这五大挑战。由于篇幅关系，本篇将重点讨论挑战1。在第三篇和第四篇中，我们会依次对其他挑战展开讨论。

首先我们将挑战1中面临的问题分为两类：

第一类：图形图像显示相关的问题：

TV的分辨率要求至少720p/1080p以及大于30fps的帧率；
TV的OSD要求32位的色彩深度；而android默认的是16bit；
TV因为是大屏设备，对2D/3D图形的性能有更高的要求，需要硬件加速。针对上述问题，需要至少对下列模块进行修改或集成，如图二所示：

图二应对挑战1的第一类问题需要涉及的模块

第二类：用户交互模式相关的问题：

TV的用户界面，包括界面上内容的组织方式不同于手机；
TV用户使用遥控器而不是触摸屏；

针对这类问题，需要对Android中的下列模块进行修改，具体请参见图三：

图三应对挑战1的第二类问题需要涉及的模块

2D和3D图形的性能是Android TV整体性能的关键点；在Android中，我们可以通过优化Skia和SurfaceFlinger来加速2D性能。

如何优化Skia来加速Full HD的2D体验？

重用Skia中大量的Neon优化；或者用Neon进行进一步优化；
利用GPU（OpenGL ES/OpenVG/…）来做Skia的后端
在Image Decoder中嵌入硬件decoder。

图四说明了上述优化可能发生在Skia架构中的哪些模块？

图四 Skia优化可能涉及的模块

如何通过优化SurfaceFlinger加速2D？

在Android1.6（Donut）之前（包含Donut）的版本，需要实现“copybit”的HAL来实现2D硬件加速。
Android1.6以后的版本，将“Copybit”封装进了OpenGL ES；通过硬件实现的OpenGL ES 2D API来实现硬件加速。
Android3.0（Honeycomb）在2D上增加了新的功能，包括：
- 通过在AndroidManifest.xml中设置来启动硬件加速2D；=“true”>