翻出了4年前實(shí)習(xí)期間手繪梳理的Android圖形框架根竿，其實(shí)有些細(xì)節(jié)都記不清了。 所以這里再文字梳理一邊，加深理解也作為一個(gè)積淀革骨，接下來(lái)希望能梳理清楚Android系統(tǒng)如何進(jìn)行HDR上屏的至朗。

先籠統(tǒng)來(lái)說(shuō)屉符，我們知道，我們將某個(gè)圖像在Androids設(shè)備上顯示涉及下述環(huán)節(jié)：
1. 我們將要顯示的數(shù)據(jù)交付給Android系統(tǒng)（Canvas锹引、OpenGLES矗钟、Vulkan），
2. Android系統(tǒng)將要顯示的內(nèi)容處理成相應(yīng)的buffer（GUI+芯片）嫌变，
3. 顯示硬件根據(jù)buffer數(shù)據(jù)使顯示屏每個(gè)像素發(fā)出對(duì)應(yīng)的光（LCD吨艇、OLED屏幕設(shè)備）。

GUI架構(gòu)處理的就是上述的第二步腾啥。

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推薦相關(guān)文章：

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GUI最重要成員Surface东涡、SurfaceFlinger介紹：

Android 卷I-Surface系統(tǒng)，從Android的基本View組件解釋view hierarchy如何與Android GUI協(xié)作：

https://wiki.jikexueyuan.com/project/deep-android-v1/surface.html

SurfaceFlinger 圖形系統(tǒng)：

https://blog.csdn.net/freekiteyu/article/details/79483406

SurfaceFlinger 用于應(yīng)用程序的典型繪圖流程：

https://blog.csdn.net/xuesen_lin/article/details/8954840

SurfaceFlinger如何OpenGLES聯(lián)動(dòng)起來(lái)：

https://blog.csdn.net/xuesen_lin/article/details/8954553

承載圖像信息的Buffer的介紹：

羅神的Android幀緩沖區(qū)（Frame Buffer）硬件抽象層（HAL）模塊Gralloc的實(shí)現(xiàn)原理分析： https://blog.csdn.net/Luoshengyang/article/details/7747932

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從手繪紙最上面開(kāi)始說(shuō)吧倘待，Android 框架提供了各種用于 2D 和 3D 圖形渲染的 API软啼，可與制造商的圖形驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)代碼交互，

應(yīng)用開(kāi)發(fā)者可通過(guò)三種方式將圖像繪制到屏幕上：使用畫(huà)布延柠、OpenGL ES 或 Vulkan祸挪。2D指的沒(méi)有開(kāi)啟硬件加速的Canvas，但是針對(duì)Android 4.0以上的系統(tǒng)贞间，默認(rèn)開(kāi)啟了硬件加速贿条，所以我們基本上可以理解圖像繪制目前市面上Android手機(jī)都會(huì)用到GPU處理。

不過(guò)不管是2D還是3D增热、Canvas還是gles或是Vulkan整以，我們都會(huì)把繪制數(shù)據(jù)畫(huà)到Surface上去。注意這里Surface不等于我們常說(shuō)SurfaceView峻仇。最直接理解公黑，Surface就是作為SurfaceFlinger的代理，SurfaceFlinger作為系統(tǒng)服務(wù)摄咆，是系統(tǒng)資源凡蚜，供各個(gè)App使用，每個(gè)App要去用這個(gè)資源就需要代理交接吭从，而這個(gè)代理對(duì)接什么呢朝蜘？window，窗口涩金。

Window擁有一個(gè)Surface谱醇，在Surface里繪制Window里的內(nèi)容暇仲。一個(gè)application通過(guò)ViewRoot向Windows Manager Service申請(qǐng)創(chuàng)建窗口，WMS也是系統(tǒng)服務(wù)負(fù)責(zé)分配窗口資源副渴，Windows Manager為每一個(gè)窗口創(chuàng)建Surface來(lái)讓application在上面繪制各種物體奈附。我們看到android機(jī)上各種圖案都是通過(guò)一個(gè)個(gè)win來(lái)組織的，win有很多種 比如systemWindow煮剧，status bar（電量斥滤、wifi、信號(hào)那塊）轿秧、navigation bar（home頁(yè)中跌，前進(jìn)咨堤，后退）菇篡、還有我們開(kāi)發(fā)者最熟悉的Activity對(duì)應(yīng)的win，application window一喘。各種window驱还，z軸疊加，如果布局不好會(huì)擋住凸克，這也是為什么各種劉海屏幕议蟆、曲面屏幕，手機(jī)廠商都有一定的適配工作萎战。

Activity內(nèi)的各種子view布局就靈活很多咐容，最終布局也會(huì)由ViewRoot來(lái)管理，管理的結(jié)構(gòu)是一個(gè)叫View Hierarchy（視窗繼承關(guān)系）根據(jù)這個(gè)關(guān)系蚂维，View Root把Activity里的各種子View 布局好規(guī)劃好映射到 Surface里的buffer里去戳粒，這樣子，當(dāng)我們一個(gè)View內(nèi)容發(fā)生改變的時(shí)候虫啥，我們不用整個(gè)surface里面的buffer更新蔚约，只用更新部分區(qū)域，這個(gè)過(guò)程就是下圖中的invalidate和draw涂籽。

說(shuō)到這里苹祟，可以引出 SurfaceView，它獨(dú)立于Activity评雌，有自己的線程（當(dāng)然 生命周期還是需要依附于Activity）树枫，有自己獨(dú)立的window，我們知道window是z軸排列的景东，所以一般SurfaceView是與Activity是存在“覆蓋”關(guān)系的团赏，在有的比較低性能的手機(jī)上我們切換應(yīng)用的時(shí)候，可以看到activity與surfaceview是分開(kāi)的耐薯，activity的一般會(huì)布局上“挖個(gè)透明區(qū)域”留給SurfaceView顯示舔清。由于SurfaceView的獨(dú)立線程特性丝里，使得它很適合用來(lái)做一些相對(duì)耗時(shí)可能會(huì)block的事情，比如視頻媒體相關(guān)的体谒。

同時(shí)媒體展示還有一個(gè)常用的控件杯聚，叫做TextureView，參考到Google Android Developer：https://developer.android.com/reference/android/view/TextureView抒痒，這個(gè)控件通過(guò)SurfaceTexture可以使用GPU資源幌绍，這點(diǎn)跟SurfaceView一樣，但是它沒(méi)有自己獨(dú)立的window故响，它跟其他控件一樣從屬于ViewRoot傀广，對(duì)應(yīng)的是整個(gè)Activity的window，在View Hierarchy結(jié)構(gòu)中彩届，也是為什么這個(gè)控件可以輕易的“ moved, transformed, animated, etc.”伪冰。還有一個(gè)東西叫GLSurfaceView，這個(gè)是封裝好了的SurfaceView樟蠕，也能夠配置HDR色域贮聂，而且吧這個(gè)控件游戲常用到，也就是說(shuō)寨辩，HDR技術(shù)也可以落地到游戲上去吓懈。

一個(gè)有獨(dú)立的window，一個(gè)從屬于ViewRoot的window靡狞，所以SurfaceView為什么transform往往需要開(kāi)發(fā)者自行開(kāi)發(fā)耻警，但是ViewRoot早已預(yù)設(shè)了控件transform的能力，SurfaceTexture沿用就好甸怕。

到這里簡(jiǎn)單描述一下我理解得的 常見(jiàn)的activity甘穿、surfaceview如何“承上”（承載App里各種view）了，接下來(lái)就是比較難的Android GUI的內(nèi)容了蕾各，我把它概括為啟下扒磁？把我們期待App的中各個(gè)區(qū)塊的內(nèi)容填充告訴到Android 系統(tǒng)服務(wù)。

啟下的起點(diǎn)就從surface開(kāi)始吧式曲，

上面我們提到了 surface妨托，surface在我看來(lái)是兩個(gè)東西組成，一個(gè)是buffer queue吝羞，實(shí)現(xiàn)一套生產(chǎn)者消費(fèi)者模式兰伤；一個(gè)是緩存，buffer queue傳送的東西钧排，存儲(chǔ)著我們“承上”來(lái)的繪制或者素材數(shù)據(jù)敦腔，比如我粗暴地理解成bitmap。

消費(fèi)者生產(chǎn)者模式恨溜，我們的應(yīng)用符衔、系統(tǒng)應(yīng)用找前、各種窗口生產(chǎn)出要上屏的內(nèi)容，這些內(nèi)容以surface的形式判族，交由給SurfaceFlinger進(jìn)行整合生產(chǎn)出整塊屏幕顯示內(nèi)容給Display HAL層去上屏躺盛；怎么交由呢？surface中還有一個(gè)可以跟SurfaceFlinger系統(tǒng)服務(wù)打交道的代理形帮，我們應(yīng)用的surface當(dāng)然在我們應(yīng)用進(jìn)程槽惫，要跟 SurfaceFlinger 打交道需要跨進(jìn)程，所以不是即時(shí)的辩撑，我們常常說(shuō)屏幕的刷新幀率多少界斜，比如120hz屏幕，其實(shí)也對(duì)應(yīng)著SurfaceFlinger需要每秒鐘整合多少次屏幕內(nèi)容合冀，或者我們可以理解成每1/120s各薇，SurfaceFlinger就把這段時(shí)間，各個(gè)進(jìn)程送來(lái)的上屏內(nèi)容收集水慨，然后一層一層的摞起來(lái)得糜，整合成一個(gè)整個(gè)屏幕的畫(huà)面數(shù)據(jù)敬扛；SurfaceFlinger與Display HAL之間也有一個(gè) buffer queue晰洒， 一個(gè)存放當(dāng)前上屏數(shù)據(jù)，一個(gè)存放著下一個(gè)上屏數(shù)據(jù)啥箭，120hz屏幕每1/120s交替一次谍珊。

以上就是根據(jù)我的理解大致的描述發(fā)生在Android系統(tǒng)服務(wù)中上屏過(guò)程，如若有什么地方說(shuō)的錯(cuò)誤的急侥，望指正砌滞；

那么HDR這個(gè)能力是怎么在Android的上屏過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的呢？我通過(guò)上網(wǎng)查閱資料以及分析Dump下來(lái)的SurfaceFlinger的信息坏怪，大致腦補(bǔ)出了一個(gè)workflow贝润，僅供參考：

首先，我們知道铝宵，對(duì)于上屏內(nèi)容處理打掘，SurfaceFlinger處理的單元是Layer，確實(shí)每一Layer都有字段標(biāo)識(shí)它是不是HDR以及HDR mode鹏秋。

所以對(duì)于第三方開(kāi)發(fā)尊蚁，我們需要做的就是把HDR信息配置到window上去，這個(gè)信息最終會(huì)配置到對(duì)應(yīng)的Layer上侣夷。Google Android Developer有介紹一些方法横朋。https://developer.android.com/training/wide-color-gamut

然后我們知道SurfaceFlinger每次要處理很多Layer，一般UI layer的數(shù)據(jù)是8bit sRGB百拓，而如果有一個(gè)layer是 10bit HDR RGB琴锭。與此同時(shí)平時(shí)廠商介紹手機(jī)的時(shí)候晰甚，色域的介紹基本上都是覆蓋P3 or DCI-P3色域百分之多少，其實(shí)也就是說(shuō)决帖，即使layer是 10bit HDR压汪，其實(shí)就目前的手機(jī)屏幕支持的色域能力而言，我們手機(jī)也展示不了真實(shí)的BT 2020的色域下的表現(xiàn)古瓤，是轉(zhuǎn)到了P3色域下的表現(xiàn)止剖。所以在這個(gè)屏幕的廣色域模式下，任何顏色最終都是映射到P3色域上落君。

SDR的layer經(jīng)過(guò)一次 Color Gamut轉(zhuǎn)化穿香，將BT709的顏色映射到P3的色域下；而HDR的layer除了需要經(jīng)歷Color Gamut轉(zhuǎn)化绎速，將BT2020的顏色映射到P3的色域下之外還需要color-transfer的轉(zhuǎn)換皮获，比如說(shuō)PQ模式，由于屏幕硬件設(shè)備的Gamma值是固定的纹冤，假定是值a洒宝，芯片可以通過(guò)對(duì)PQ模式下Layer的RGB值乘上一個(gè)系數(shù)，Color-Transfer（PQ）/ a , 最終也實(shí)現(xiàn)了對(duì)應(yīng)的Color-Transfer的作用萌京，當(dāng)然可能因?yàn)槭謾C(jī)屏幕遠(yuǎn)達(dá)不到HDR標(biāo)準(zhǔn)值的亮度值要求雁歌，Color-Transfer（PQ）值可能被優(yōu)化過(guò),相較之下 iOS的HDR能力反而做的好得多。

接下來(lái)談下HDR跟屏幕之間的關(guān)系知残。

目前常常各大廠商PR稿在介紹屏幕能力的時(shí)候會(huì)著重強(qiáng)調(diào)自己的屏幕是OLED屏幕靠瞎。其實(shí)OLED屏幕之前，主流的手機(jī)的屏幕是LCD屏幕求妹。OLED屏幕雖然有很多被人吐槽的點(diǎn)乏盐，比如說(shuō)燒屏、低頻PWM調(diào)光晃眼睛制恍，但是它的發(fā)光特性卻非常適合HDR功能父能。OLED屏幕是屏幕整齊排布的是自行發(fā)光體，而LCD屏幕是屏幕排布的只是濾鏡元件净神，亮度通過(guò)背光實(shí)現(xiàn)何吝，有點(diǎn)像是皮影戲，后面打著大燈控制亮度强挫，前面帶有顏色的濾鏡片控制顏色岔霸，這種背光的模式導(dǎo)致即使屏幕要顯示帶有黑色的畫(huà)面，但是黑色區(qū)域也不是真正的無(wú)光俯渤，只是相對(duì)的黑呆细，但是OLED屏幕就可以控制黑色區(qū)域完全不發(fā)光就可以實(shí)現(xiàn)“極致的黑”，所以當(dāng)分母為0，亮度比就可以非常非常大絮爷，所以O(shè)LED屏幕的亮度比遠(yuǎn)大于LCD屏幕趴酣。而我們知道，HDR技術(shù)的目的是讓明暗細(xì)節(jié)都能在同一幀畫(huà)面中體現(xiàn)出來(lái)坑夯，OLED的屏幕的特性就與HDR目的非常契合岖寞，所以移動(dòng)端的HDR技術(shù)常常和OLED屏幕聯(lián)系起來(lái)。

絮絮叨叨先說(shuō)到這里了柜蜈。