如何將Android帶入互連網數字家庭? 第二篇 轉載

在上一篇中，我們探討了數字電視/機頂盒軟體架構的現狀與未來，分享了數字家庭軟體平台未來的發展趨勢和特點(http://bit.ly/jCvlNs)。在本篇中，我們將一起來探討為什麼Android能夠成為未來數字家庭軟體平台的選擇之一；而我們又如何才能將原本為手持功能量身定做的Android移植到電視/機頂盒平台？

1. 首先，我們需要回答的第一個問題就是： Why Android?
為什麼Android能夠成為未來數字家庭軟體平台的有力競爭者？
先來看看Android自身的天然的優勢：

• Android 是一套完整的消費電子裝置的軟體解決方案，它包括：
  • Linux 核心；
  • 完整的中介軟體，包括2D/3D圖形，多媒體架構，WebKit，Dalvik虛擬機器等等；
  • 健壯的可以重用的應用程式架構以及便利實用SDK/NDK開發工具。

• Android是個開源項目：
  • 可以自由的定製和移植；（有片段化的風險，本文不做討論）
  • Android基於Apache2.0 license，方便用於商業用途。
• Android的生態系統已經建立：
  • Google Market上已經有了超過20萬的Android應用
  • 每天有超過40萬個Android裝置被啟用
• Android中集中了大量ARM架構的最佳化，在ARM上Android可以獲得倍增的效能和使用者體驗。
  除了這些優勢，Android移植到電視/機頂盒平台，劣勢也很明顯：
• 沒有TV/STB相關的API，造成Android TV/STB的應用程式架構的非標準化。
• Android不是為TV/STB設計的，需要做大量的定製，移植和最佳化工作。
• Google完全控制Android，包括新的效能，架構和應用程式架構的變化，路線圖等等。 這對於定製和移植Android的廠商有一定的風險。
• Google官方的GoogleTV 對於AndroidTV的影響：
  開發AndroidTV的夥伴需要謹慎的考慮GoogleTV對
  AndroidTV的影響：
  • 如何相容GoogleTV？
  • GoogleTV開源後，如何快速高效的merge到GoogleTV？
  • 是否可以重用GoogleTV的生態系統？

這些都是需要考慮的問題同時也是風險所在。由於成為GoogleTV Leading Partner有很高門檻，同時GoogleTV開源的時間仍然很難確認，對於希望開發Android TV/STB的夥伴，我們建議在軟體架構設計和定製時，考慮到未來相容GoogleTV的可能性；因為有很多定製和移植工作，即便在GoogleTV開源後，仍然是需要的。

圖一描述了Google已經發布的針對的不同的目標裝置的Android版本。

圖一 Google發布的針對不同裝置的Android版本

從圖一我們可以看出GoogleTV是以Android為基礎的一個分支；根據Google最新的路線圖，未來的Android主線會演化成適用於手機，平板和電視三類裝置。

2. 那麼， 如何才能將Android移植到電視或機頂盒平台呢？要說清楚這個問題， 首先我們必須明確將Android移植到電視或機頂盒平台上需要面對哪些挑戰？

• 挑戰1 ：電視使用者對於使用者介面，圖形的效能以及使用者互動模式有完全不同於手機使用者的體驗。這包括：
  • TV的解析度要求至少720p/1080p以及大於30fps的幀率；
  • TV的OSD要求32位的色彩深度；而android預設的是16bit；
  • TV的使用者介面，包括介面上內容的組織方式不同於手機；
  • TV使用者使用遙控器而不是觸控螢幕；
  • TV因為是大屏裝置，對2D/3D圖形的效能有更高的要求，需要硬體加速。
• 挑戰2 ： 適合於大屏的豐富的多媒體影音體驗：
  • 更加最佳化的多媒體架構；
  • 支援更多的音視頻檔案格式和容器；
  • 支援更多的音視頻編解碼標準；
• 挑戰3 ： 整合DTV/STB功能：整合數字電視協議棧，
  • 比如DVB-T,DVB-C, ATSC等；
  • 針對數字電視功能擴充API介面；
• 挑戰 4 ： 推動應用開發人員開發適合於TV的Android應用；
• 挑戰5 ： 內容保護
  • 如何部署CA?
  • 如何部署DRM？

接下來我們將來討論如何應對這五大挑戰。由於篇幅關係，本篇將重點討論挑戰1。 在第三篇和第四篇中，我們會依次對其他挑戰展開討論。

首先我們將挑戰1中面臨的問題分為兩類：

第一類：圖形映像顯示相關的問題：

• TV的解析度要求至少720p/1080p以及大於30fps的幀率；
• TV的OSD要求32位的色彩深度；而android預設的是16bit；
• TV因為是大屏裝置，對2D/3D圖形的效能有更高的要求，需要硬體加速

針對上述問題，需要至少對下列模組進行修改或整合，二所示：

圖二 應對挑戰1的第一類問題需要涉及的模組

第二類： 使用者互動模式相關的問題：

• TV的使用者介面，包括介面上內容的組織方式不同於手機；
• TV使用者使用遙控器而不是觸控螢幕；

針對這類問題，需要對Android中的下列模組進行修改，具體請參見圖三：

圖三 應對挑戰1的第二類問題需要涉及的模組

3. 2D和3D圖形的效能是Android TV整體效能的關鍵點；在Android中，我們可以通過最佳化Skia和SurfaceFlinger來加速2D效能。

• 如何最佳化Skia來加速Full HD的2D體驗？
  • 重用Skia中大量的Neon最佳化；或者用Neon進行進一步最佳化；
  • 利用GPU（OpenGL ES/OpenVG/…）來做Skia的後端在
  • Image Decoder中嵌入硬體decoder。

圖四說明了上述最佳化可能發生在Skia架構中的哪些模組？

圖四 Skia最佳化可能涉及的模組

• 如何通過最佳化SurfaceFlinger加速2D？
  • 在Android1.6（Donut）之前（包含Donut）的版本，需要實現“copybit”的HAL來實現2D硬體加速。
  • Android1.6以後的版本，將“Copybit”封裝進了OpenGL ES；通過硬體實現的OpenGL ES 2D API來實現硬體加速。
• Android3.0（Honeycomb）在2D上增加了新的功能，包括：
  • 通過在AndroidManifest.xml中設定

<android:hardwareAccelerated=“true”>來啟動硬體加速2D；

• 應用開發人員可以控制硬體加速的範圍，是全域的還是某個Activity或者某個View
• 通過運用GPU可以帶來更加流暢的使用者體驗

在下篇中， 我們將繼續探討如何將Android移植到電視/機頂盒平台； 同時也會重點介紹GoogleTV以及GoogleTV與AndroidTV之間的對比。