Android N音频播放延迟

背景

在Android N上使用MediaPlayer进行高频率的音频播放，会出现很严重的声音播放延迟的问题。比如快递业务场景，在业务员正确扫描快递面单后，需要播放一个声音来提示业务员该面单已经扫描完毕，可以进行下一单扫描。业务员也是通过这个声音来作为判断标准，只有在听到声音播放的情况下才会认为这个面单已经录进了系统(出现漏扫漏件是要扣钱的)，才敢进行下一个快件的扫描。这个场景需要很高的工作效率，平均每个人每秒钟会扫描3-4个快件，也就是提示的声音每秒钟需要播放3-4次。这种条件背景下，如果代码中使用MediaPlayer去完成这么高频率的音频播放动作，会有很大的问题，声音播放延迟的问题很严重，因为声音播放不及时，会极大的影响业务员的工作效率。(并不是每个平台、每个Android系统都有这个问题，这里讨论的是高通8909 Android N平台)。

问题定位

08-02 18:45:30.834 367 589 D audio_hw_primary: enable_snd_device: snd_device(2: speaker)
08-02 18:45:30.839 367 589 D audio_hw_primary: enable_audio_route: apply mixer and update path: deep-buffer-playback

通过抓取日志分析，发现日志中有大量如上所示的"deep-buffer-playback"的日志信息，这是Android Audio系统播放音频文件最终采取的播放模式。很显然，这些声音的播放都是采取的"deep-buffer-playback"模式。在Android系统上，声音的播放主要有三种模式，分别是low-latency-playback、deep-buffer-playback和compressed-offload-playback。

low-latency-playback: 用于按键音、游戏背景音等对时延要求高的声音输出。音频文件是在AP侧解码成PCM数据，然后再经由Audio DSP送给codec芯片播放出来。
deep-buffer-playback: 用于音乐等对时延要求不高的声音输出。音频文件是在AP侧解码成PCM数据，如果有音效的话会再对PCM数据处理（android audio framework中有effect音效模块，支持的音效有均衡器、低音增强、环绕声等），然后再经由Audio DSP送给codec芯片播放出来。
compressed-offload-playback: 用于音乐等声音输出，但是音频解码部分的工作是在Audio DSP中完成，AP侧只负责把音频码流送到Audo DSP中，送出去后AP侧会进行休眠，Audo DSP中会分配一块较大的buffer去处理此数据，在Audo DSP中进行解码、音效的处理等工作，在Audo DSP解码器处理完数据之前，它会唤醒AP侧去送下一包数据。用这种模式播放音频能有效的降低功耗，是最为推荐的播放音乐的模式。

结合日志和deep-buffer-playback 的定义，可以得出问题出在播放模式上，既在对实时性要求非常高的场景下采用了高延时的播放模式。那么，系统是如何判断播放音频的时候是采用low-latency-playback 还是 deep-buffer-playback？我们如何自主选择播放模式？

播放模式选择

反编译合作方的apk，发现他们播放的是wav格式的音频文件，并且使用的是MediaPlayer播放器播放音频。

大概的调用方式：
if (isPlayer) {return;
}
isPlayer = true;
if (mediaPlayer != null) {mediaPlayer.stop();mediaPlayer.release();mediaPlayer = null;
}
mediaPlayer = MediaPlayer.create(this, R.raw.xxx);
mediaPlayer.setOnCompletionListener(onCompletionListener);
mediaPlayer.start();

MediaPlayer的功能主要是用来播放音乐的，如mp3这种音频文件较大的流媒体，这种格式的播放对实时性要求并不高，所以在高通8909平台如果采用MediaPlayer来播放音频默认走的就是deep-buffer-playback模式。而用户需要播放的音频文件只是一个很短促的提示音，如果要实时性很高可以采用SoundPool的方式来播放，SoundPool会将音频文件预先缓存为一个16位PCM流，播放的时候直接通过Audio DSP送给codec芯片播放出来，少了很多流程，也就减少了很多延时。

01-01 10:48:51.357   377   608 D audio_hw_primary: start_output_stream: enter: stream(0xb34441c0)usecase(1: low-latency-playback) devices(0x2)

通过实际的测试，发现日志中的deep-buffer-playback 变成了 low-latency-playback，说明使用SoundPool播放音频文件默认走的是 low-latency-playback模式。不过SoundPool对播放的音频文件有很多限制，比如文件大小不能超过1M等，只能用来播放一些很短促的音效。

另外，MediaPlayer其实也有参数可以设置播放模式

AudioAttributes aa = new AudioAttributes.Builder().setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC).setFlags(AudioAttributes.FLAG_LOW_LATENCY).setUsage(AudioAttributes.USAGE_GAME).build();
mediaPlayer.setAudioAttributes(aa);

如上的setFlags(AudioAttributes.FLAG_LOW_LATENCY)，就是设置MediaPlayer低延时播放，但是通过测试发现即使设置了FLAG_LOW_LATENCY也没什么卵用，播放音频的时候还是走的deep-buffer-playback模式，不知道是不是这个属性被废弃的原因。

解决方案

虽然找到了解决方案，换成SoundPool播放既可，但是说服不了合作方修改apk，商业合作就是这样，能把问题踢给别人绝对不会挂在自己身上。而且同样的apk在高通8917平台不会有问题，在MTK平台也没有问题，就在我们的高通8909平台有问题，这就没办法解释了，只能我们想办法在Android系统里改源代码。

status_t NuPlayer::Renderer::onOpenAudioSink(const sp<AMessage> &format,bool offloadOnly,bool hasVideo,uint32_t flags,bool isStreaming) {ALOGV("openAudioSink: offloadOnly(%d) offloadingAudio(%d)",offloadOnly, offloadingAudio());...省略...// We should always be able to set our playback settings if the sink is closed.LOG_ALWAYS_FATAL_IF(mAudioSink->setPlaybackRate(mPlaybackSettings) != OK,"onOpenAudioSink: can't set playback rate on closed sink");
+        int64_t tmp_duration;
+        format->findInt64("durationUs", &tmp_duration);
+        if (tmp_duration < 3000000000) {// duration < 3s.
+            pcmFlags = AUDIO_OUTPUT_FLAG_FAST;
+        }status_t err = mAudioSink->open(sampleRate,numChannels,(audio_channel_mask_t)channelMask,AVNuUtils::get()->getPCMFormat(format),0 /* bufferCount - unused */,mUseAudioCallback ? &NuPlayer::Renderer::AudioSinkCallback : NULL,mUseAudioCallback ? this : NULL,(audio_output_flags_t)pcmFlags,NULL,doNotReconnect,frameCount);...省略...
}

在frameworks/av/meida/libmediaplayerservice/nuplayer/NuPlayerRenderer.cpp文件的onOpenAudioSink方法中，添加如上带+号的代码段。

NuPlayer是做什么的？添加的代码段是什么意思？

NuPlayer是Android流媒体框架的核心，播放音频文件也在流媒体也就是NuPlayer的管理范围之内，而onOpenAudioSink这个方法中会最终决定播放音频文件的播放模式。添加的代码意思是如果该音频文件的播放时长小于3秒，就将播放模式强制改为low-latency-playback(既AUDIO_OUTPUT_FLAG_FAST，该常量在audio.h中定义)。

通过这种取巧的方式，既不影响MediaPlayer播放大的音频文件，也不需要合作方修改apk，算是一个比较兼容的修改方式，最终用户也未再反馈过该问题，算了解决了吧。