Android2.3 中如何使用GPU硬件加速

作者: 幸福软件公司 和linux相关  

1.名词解释 

GPU:Graphic Processing Unit (图形处理器)

OpenGL:Open Graphic Library 定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格,不同厂商会有不同的实现方法,它主要用于三维图象(二维的亦可)绘制。

SurfaceFlinger:Android中负责Surface之间叠加、混合操作的动态库

Skia:Android中的2D图形库

libagl:Android中通过软件方法实现的一套OpenGL动态库

libhgl:为区别libagl,自定义的一种叫法。特指GPU厂商提供的硬件实现的OpenGL

composition:特指SurfaceFlinger对各个Surface之间的叠加、混合操作

render:特指使用OpenGL动态库进行3D渲染

copybit:Android使用2D引擎来加速图形操作(主要是Surface之间的composition操作)的一种技术,对应着一个或几个动态库。

pmem:Android特有驱动,从linux内核中reserve物理连续内存,可以为2d、3d引擎、vpu等设备分配物理连续内存。

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在启动后,会在运行时根据配置文件加载OpenGL(libagl & libhgl)的实现,如果有libhgl实现,默认使用libhgl实现,否则使用libagl实现。

Android OpenGL动态库使用方法:

1. 判断是否含有egl.cfg文件,如果没有在加载libagl

2. 如果有egl.cfg文件,则解析egl.cfg文件,根据egl.cfg文件加载对应libhgl和libagl

3. 分别解析libagl和libhgl,获取libagl和libhgl中标准OpenGL函数的函数地址(函数指针)

4. 系统在执行过程中,会通过函数指针调用到libagl或者libhgl中去,从而实现图形的绘制。

OpenGL在Android中两个作用:

1. 用于Surface的composition操作。

         SurfaceFlinger会调用到OpenGL中,通过libagl或者libhgl做Surface的组合、叠加操作。

2. 用于图形图像的渲染

         Android framework会对OpenGL实现进行java层次的简单封装,在java应用程序中对OpenGL的调用最终会调用到libagl或者libhgl中去。

         很多第三方游戏、3D图库、某些launcher会使用OpenGL实现比较炫丽UI的特效。

Copybit在Android中的作用

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

Skia在Android中的作用

Skia是Android的2D图形库,用于绘制文字、几何图形、图像等。

Skia的设备后端:Raster、OpenGL、PDF

Skia是否支持硬件加速?(此乃官方说明,我只是翻译。)

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

1. Skia子类SkCanvas

         由于所有的绘图操作都会通过SkCanvas子类,这些绘图可以重定向到不同的图形API。SkGLCanvas已经可以将绘图操作直接指向对OpenGL的调用。参考src/gl目录

2. 自定义存在瓶颈的调用

         Skia中的某些blit操作存在瓶颈,可以利用CPU的一些特性去重写这些操作。比如在ARMV7设备上可以使用NEON SIMD指令进行优化。参考src/opts目录

2.2 使用GPU硬件加速需要做的工作

1. Linux内核方面:

         1.1添加GPU驱动支持,以模块方式编译GPU驱动,Android启动时加载内核模块。

         1.2添加PMEM支持,预留内存供GPU使用

2. Android方面:

         2.1添加copybit HAL

我们使用copybit调用2D engine对surface composition进行硬件加速。这样可能会达到更大的性能提升效果(比起使用3D engine)。

         2.2修改gralloc

gralloc负责显存等的分配,以及对framebuffer操作。如果使用copybit,必须修改gralloc

         2.3修改libagl

如果使用copybit,必须修改libagl,对libagl做部分hack,使之能够调用到copybit。

         2.4修改surfaceflinger

         如果使用 copybit可能需要做部分修改

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