SurfaceFlinger与Hardware Composer HAL：移动设备中的图形合成
2023-12-07 00:36:57
SurfaceFlinger 与 Hardware Composer HAL：移动设备图形合成详解
前言
在移动设备中，图形合成是将来自不同来源的图形元素组合成完整图像的过程。它对于提供流畅用户体验至关重要，因为它是决定屏幕显示内容的关键因素。
在 Android 系统中，图形合成主要由两个组件完成：SurfaceFlinger 和 Hardware Composer HAL （HWC HAL）。本文将深入探讨这两个组件在移动设备图形合成中的作用和区别。
SurfaceFlinger：图形合成管理器
SurfaceFlinger 是一个合成管理器，负责将来自应用程序的图形元素组合成一个完整的图像。它使用 OpenGL ES 实现图形合成，并通过 SurfaceFlinger HAL 与 GPU 进行通信。
SurfaceFlinger 可以将图形元素合成到多个不同的目标上，包括屏幕、窗口和纹理。它还可以对图形元素进行各种操作，例如缩放、旋转和裁剪。
Hardware Composer HAL：硬件合成器
HWC HAL 是一个硬件合成器，负责将 SurfaceFlinger 合成的图像合成到屏幕上。它使用硬件加速实现图形合成，可以显著提高图形合成性能。
HWC HAL 抽象出 overlays 和 2D blitter 对象来合成 Surface，或者与特定窗口硬件通信来合成窗口。使用 HWC 来合成窗口而不是通过 SurfaceFlinger 使用 GPU 合成的主要原因有两个：
- 大多数 GPU 并没有为合成进行优化。
- 当使用 SurfaceFlinger 通过 GPU 合成图层时，应用程序无法使用 GPU 进行渲染工作。
SurfaceFlinger 与 HWC HAL 的区别
虽然 SurfaceFlinger 和 HWC HAL 都是图形合成组件，但它们在功能和实现上存在很大差异：
- 作用： SurfaceFlinger 负责管理来自应用程序的图形元素，而 HWC HAL 负责将这些元素合成到屏幕上。
- 实现： SurfaceFlinger 使用 OpenGL ES 实现图形合成，而 HWC HAL 使用硬件加速实现图形合成。
- 目标： SurfaceFlinger 可以将图形元素合成到多个目标上，包括屏幕、窗口和纹理。HWC HAL 只能将图形元素合成到屏幕上。
- 操作： SurfaceFlinger 可以对图形元素进行各种操作，例如缩放、旋转和裁剪。HWC HAL 不能对图形元素进行任何操作。
SurfaceFlinger 和 HWC HAL 的协作
SurfaceFlinger 和 HWC HAL 紧密协作，为移动设备提供高效流畅的图形合成。SurfaceFlinger 管理来自应用程序的图形元素，并将合成图像传递给 HWC HAL。HWC HAL 然后使用硬件加速将图像合成到屏幕上，从而提供最终用户看到的图像。
代码示例
以下是一段代码示例，展示了如何使用 SurfaceFlinger 和 HWC HAL 进行图形合成：
// 创建 SurfaceFlinger 客户端
SurfaceFlingerClient client = new SurfaceFlingerClient();
// 创建 Surface
Surface surface = new Surface();
// 将 Surface 添加到 SurfaceFlinger
client.add(surface);
// 创建 HWC HAL 客户端
HwcHalClient hwcClient = new HwcHalClient();
// 创建 HWC 图层
HwcLayer layer = new HwcLayer();
layer.setSurface(surface);
// 创建 HWC 显示器
HwcDisplay display = new HwcDisplay();
display.addLayer(layer);
// 将 HWC 显示器提交给 HWC HAL
hwcClient.commit(display);
结论
SurfaceFlinger 和 HWC HAL 是移动设备图形合成中的关键组件。SurfaceFlinger 负责管理来自应用程序的图形元素，而 HWC HAL 负责将这些元素合成到屏幕上。它们紧密协作，提供高效流畅的图形合成，为移动用户提供出色的用户体验。
常见问题解答
- SurfaceFlinger 和 HWC HAL 之间的主要区别是什么？
- SurfaceFlinger 负责管理图形元素，而 HWC HAL 负责将这些元素合成到屏幕上。
- SurfaceFlinger 如何与 GPU 交互？
- 通过 SurfaceFlinger HAL 与 GPU 交互，使用 OpenGL ES 实现图形合成。
- 为什么使用 HWC HAL 合成窗口比使用 SurfaceFlinger 更有效率？
- 因为 HWC HAL 使用硬件加速，并且释放了 GPU 用于渲染工作。
- SurfaceFlinger 可以将图形元素合成到哪些不同目标上？
- 屏幕、窗口和纹理。
- HWC HAL 是如何抽象出 overlays 和 2D blitter 对象的？
- 通过使用特定硬件块和驱动程序来实现这些功能。
