Android 如何使用GPU硬體加速

 

1.名詞解釋

GPU：Graphic Processing Unit （圖形處理器）

OpenGL：Open Graphic Library 定義了一個跨程式設計語言、跨平台的編程介面的規格，不同廠商會有不同的實現方法，它主要用於三維圖象（二維的亦可）繪製。

SurfaceFlinger：Android中負責Surface之間疊加、混合操作的動態庫

Skia：Android中的2D圖形庫

libagl：Android中通過軟體方法實現的一套OpenGL動態庫

libhgl：為區別libagl，自訂的一種叫法。特指GPU廠商提供的硬體實現的OpenGL

composition：特指SurfaceFlinger對各個Surface之間的疊加、混合操作

render：特指使用OpenGL動態庫進行3D渲染

copybit:Android使用2D引擎來加速圖形操作（主要是Surface之間的composition操作）的一種技術，對應著一個或幾個動態庫。

pmem：Android特有驅動，從linux核心中reserve物理連續記憶體，可以為2d、3d引擎、vpu等裝置分配物理連續記憶體。

2 3D、2D引擎在Android中的使用方法

2.1 Android如何使用2D、3D引擎

Android在啟動後，會在運行時根據設定檔載入OpenGL（libagl & libhgl）的實現，如果有libhgl實現，預設使用libhgl實現，否則使用libagl實現。

 

Android OpenGL動態庫使用方法：

1. 判斷是否含有egl.cfg檔案，如果沒有在載入libagl

2. 如果有egl.cfg檔案，則解析egl.cfg檔案，根據egl.cfg檔案載入對應libhgl和libagl

3. 分別解析libagl和libhgl，擷取libagl和libhgl中標準OpenGL函數的函數地址（函數指標）

4. 系統在執行過程中，會通過函數指標調用到libagl或者libhgl中去，從而實現圖形的繪製。

 

OpenGL在Android中兩個作用：

1. 用於Surface的composition操作。

         SurfaceFlinger會調用到OpenGL中，通過libagl或者libhgl做Surface的組合、疊加操作。

2. 用於圖形映像的渲染

         Android framework會對OpenGL實現進行java層次的簡單封裝，在java應用程式中對OpenGL的調用最終會調用到libagl或者libhgl中去。

         很多第三方遊戲、3D圖庫、某些launcher會使用OpenGL實現比較炫麗UI的特效。

 

Copybit在Android中的作用

Copybit在Android中主要用於Surface的composition操作。

 

 

Skia在Android中的作用

Skia是Android的2D圖形庫，用於繪製文字、幾何圖形、映像等。

Skia的裝置後端：Raster、OpenGL、PDF

 

Skia是否支援硬體加速？（此乃官方說明，我只是翻譯。）

參考http://code.google.com/p/skia/wiki/FAQ

1. Skia子類SkCanvas

         由於所有的繪圖操作都會通過SkCanvas子類，這些繪圖可以重新導向到不同的圖形API。SkGLCanvas已經可以將繪圖操作直接指向對OpenGL的調用。參考src/gl目錄

2. 自訂存在瓶頸的調用

         Skia中的某些blit操作存在瓶頸，可以利用CPU的一些特性去重寫這些操作。比如在ARMV7裝置上可以使用NEON SIMD指令進行最佳化。參考src/opts目錄

 

2.2 使用GPU硬體加速需要做的工作

1. Linux核心方面：

         1.1添加GPU驅動支援，以模組方式編譯GPU驅動，Android啟動時載入核心模組。

         1.2添加PMEM支援，預留記憶體供GPU使用

2. Android方面：

         2.1添加copybit HAL

我們使用copybit調用2D engine對surface composition進行硬體加速。這樣可能會達到更大的效能提升效果（比起使用3D engine）。

         2.2修改gralloc

gralloc負責顯存等的分配，以及對framebuffer操作。如果使用copybit，必須修改gralloc

         2.3修改libagl

如果使用copybit，必須修改libagl，對libagl做部分hack，使之能夠調用到copybit。

         2.4修改surfaceflinger

         如果使用 copybit可能需要做部分修改