コグノスケ

Androidメディア処理

昨日（2017年11月6日の日記参照）の続きです。

メッセージの宛先

メッセージがOMXNodeInstance::onMessages() 関数にたどり着き、次にOMXNodeInstance::mObserverに渡されていることはわかりましたが、これは一体何者でしょうか？

//android/frameworks/av/media/libstagefright/include/OMXNodeInstance.h

struct OMXNodeInstance {
...
private:
...
    sp<IOMXObserver> mObserver;


//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMXNodeInstance.cpp

OMXNodeInstance::OMXNodeInstance(
        OMX *owner, const sp<IOMXObserver> &observer, const char *name)
    : mOwner(owner),
      mNodeID(0),
      mHandle(NULL),
      mObserver(observer), //★★コンストラクタの2番目の引数observerで初期化している★★
      mDying(false),
      mSailed(false),
      mQueriedProhibitedExtensions(false),
      mBufferIDCount(0)
{


//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMX.cpp

status_t OMX::allocateNode(
        const char *name, const sp<IOMXObserver> &observer,
        sp<IBinder> *nodeBinder, node_id *node) {

...

    OMXNodeInstance *instance = new OMXNodeInstance(this, observer, name); //★★allocateNodeの2番目の引数observerを渡している★★

残念ながらallocateNode() の引数がわからないため、observerに何が指定されているかわかりません。

//android/frameworks/av/media/libstagefright/ACodec.cpp

bool ACodec::UninitializedState::onAllocateComponent(const sp<AMessage> &msg) {

...

    OMXClient client; //★★binderのクライアント★★
    if (client.connect() != OK) { //★★デコーダは別プロセスで実行されているので、接続する★★
        mCodec->signalError(OMX_ErrorUndefined, NO_INIT);
        return false;
    }

...

    sp<IOMX> omx = client.interface(); //★★binderを使って通信するためのインタフェース★★


//android/frameworks/av/media/libstagefright/OMXClient.cpp

class OMXClient {
public:
    OMXClient();

    status_t connect();
    void disconnect();

    sp<IOMX> interface() {
        return mOMX; //★★インタフェースはこれ★★
    }


//android/frameworks/av/media/libstagefright/OMXClient.cpp

status_t OMXClient::connect() {
    sp<IServiceManager> sm = defaultServiceManager();
    sp<IBinder> playerbinder = sm->getService(String16("media.player"));
    sp<IMediaPlayerService> mediaservice = interface_cast<IMediaPlayerService>(playerbinder);

...

    sp<IOMX> mediaServerOMX = mediaservice->getOMX();

...

    sp<IBinder> codecbinder = sm->getService(String16("media.codec"));
    sp<IMediaCodecService> codecservice = interface_cast<IMediaCodecService>(codecbinder);

...

    sp<IOMX> mediaCodecOMX = codecservice->getOMX();

...

    mOMX = new MuxOMX(mediaServerOMX, mediaCodecOMX); //★★インタフェースはここで設定している★★

    return OK;
}

なかなか複雑ですね。このインタフェースとやらの実体はMuxOMXだと思われます。

//android/frameworks/av/media/libstagefright/ACodec.cpp

bool ACodec::UninitializedState::onAllocateComponent(const sp<AMessage> &msg) {

...

    sp<IOMX> omx = client.interface(); //★★MuxOMXのオブジェクトのはず★★

...

    sp<CodecObserver> observer = new CodecObserver; //★★たぶんこれがobserver★★
    IOMX::node_id node = 0;

    status_t err = NAME_NOT_FOUND;
    for (size_t matchIndex = 0; matchIndex < matchingCodecs.size();
            ++matchIndex) {
        componentName = matchingCodecs[matchIndex];
        quirks = MediaCodecList::getQuirksFor(componentName.c_str());

        pid_t tid = gettid();
        int prevPriority = androidGetThreadPriority(tid);
        androidSetThreadPriority(tid, ANDROID_PRIORITY_FOREGROUND);
        err = omx->allocateNode(componentName.c_str(), observer, &mCodec->mNodeBinder, &node); //★★ここでobserverをMuxOMX::allocateNodeに渡す★★


//android/frameworks/av/media/libstagefright/OMXClient.cpp

status_t MuxOMX::allocateNode(
        const char *name, const sp<IOMXObserver> &observer,
        sp<IBinder> *nodeBinder,
        node_id *node) {

...

    sp<IOMX> omx;

    node_location loc = getPreferredCodecLocation(name);
    if (loc == CODECPROCESS) {
        omx = mMediaCodecOMX;
    } else if (loc == MEDIAPROCESS) {
        omx = mMediaServerOMX;
    } else {
        if (mLocalOMX == NULL) {
            mLocalOMX = new OMX;
        }
        omx = mLocalOMX;
    }

    status_t err = omx->allocateNode(name, observer, nodeBinder, node); //★★OMX::allocateNode() などに渡す★★
    ALOGV("allocated node_id %x on %s OMX", *node, omx == mMediaCodecOMX ? "codecprocess" :
            omx == mMediaServerOMX ? "mediaserver" : "local");

突然、ここで三択（mMediaCodecOMXとmMediaServerOMXとmLocalOMX）になりますが、いずれの選択肢を選んでも、渡すobserverは変わらずCodecObserverのはずです。それさえわかれば、とりあえずOKです。

Androidメディア処理

昨日（2017年11月5日の日記参照）の続きです。

OpenMAXの解説をしていると日が暮れるのでやめます。とにかくデコードされた画素データはFillBufferDoneで返ってくることがわかっていれば、コードを追いかけられるはずです。

見ているコードはAndroid 7.1です。タグで言えばandroid-7.1.2_r33辺りです。

デコード完了のお知らせ

FillBufferDoneはコールバックであることは説明しました。OpenMAXの規格では、コンポーネントがコールバックする関数は、コンポーネントを生成する際に指定します。コールバックされる関数を探すには、コンポーネントを生成していそうな個所を探せばわかるはずです。

//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMX.cpp

status_t OMX::allocateNode(
        const char *name, const sp<IOMXObserver> &observer,
        sp<IBinder> *nodeBinder, node_id *node) {

...
    
    OMXNodeInstance *instance = new OMXNodeInstance(this, observer, name); //★★1番目の引数がownerなので、thisつまりこのオブジェクトが指定される★★

    OMX_COMPONENTTYPE *handle;
    OMX_ERRORTYPE err = mMaster->makeComponentInstance(
            name, &OMXNodeInstance::kCallbacks,
            instance, &handle); //★★2番目の引数kCallbacksがコールバック関数の指定。3番目の引数instanceがFillBufferDoneのpAppDataに渡される★★


//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMXNodeInstance.cpp

// static
OMX_CALLBACKTYPE OMXNodeInstance::kCallbacks = {
    &OnEvent, &OnEmptyBufferDone, &OnFillBufferDone
};

かなり端折ってますが、FillBufferDoneのコールバック関数にはOMXNodeInstance::OnFillBufferDoneを指定しているようです。従ってデコードが終わると、画素データが入ったバッファがOMXNodeInstance::OnFillBufferDone関数に渡されます。

//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMXNodeInstance.cpp
// static
OMX_ERRORTYPE OMXNodeInstance::OnFillBufferDone(
        OMX_IN OMX_HANDLETYPE /* hComponent */,
        OMX_IN OMX_PTR pAppData,
        OMX_IN OMX_BUFFERHEADERTYPE* pBuffer) {

...

    OMXNodeInstance *instance = static_cast<OMXNodeInstance *>(pAppData); //★★makeComponentInstanceの3番目の引数に渡した値★★
    if (instance->mDying) {
        return OMX_ErrorNone;
    }
    int fenceFd = instance->retrieveFenceFromMeta_l(pBuffer, kPortIndexOutput);
    return instance->owner()->OnFillBufferDone(instance->nodeID(),
            instance->findBufferID(pBuffer), pBuffer, fenceFd); //★★ownerはOMX型のオブジェクトなのでOMX::OnFillBufferを見る★★
}


//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMX.cpp

OMX_ERRORTYPE OMX::OnFillBufferDone(
        node_id node, buffer_id buffer, OMX_IN OMX_BUFFERHEADERTYPE *pBuffer, int fenceFd) {
    ALOGV("OnFillBufferDone buffer=%p", pBuffer);

    omx_message msg;
    msg.type = omx_message::FILL_BUFFER_DONE;
    msg.node = node;
    msg.fenceFd = fenceFd;
    msg.u.extended_buffer_data.buffer = buffer;
    msg.u.extended_buffer_data.range_offset = pBuffer->nOffset;
    msg.u.extended_buffer_data.range_length = pBuffer->nFilledLen;
    msg.u.extended_buffer_data.flags = pBuffer->nFlags;
    msg.u.extended_buffer_data.timestamp = pBuffer->nTimeStamp;

    findDispatcher(node)->post(msg); //★★post() とは何だろうか？？★★

    return OMX_ErrorNone;
}

sp<OMX::CallbackDispatcher> OMX::findDispatcher(node_id node) {
    Mutex::Autolock autoLock(mLock);

    ssize_t index = mDispatchers.indexOfKey(node);

    return index < 0 ? NULL : mDispatchers.valueAt(index); //★★mDispatchersとは？★★
}

謎の関数CallbackDispatcher::post() が出てきました。名前からするとメッセージパッシングを行うための関数ではないかと予想されます。この場所に限らずstagefrightではあらゆる場所でメッセージパッシングが使用されており、とても読みづらいです……。

メッセージfrom OpenMAX

CallbackDispatcherというクラスが出てきましたので、見てみます。

//android/frameworks/av/media/libstagefright/include/OMX.h

class OMX : public BnOMX,
            public IBinder::DeathRecipient {

...

    KeyedVector<node_id, sp<CallbackDispatcher> > mDispatchers; //★★mDispatchersの定義★★


//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMX.cpp

struct OMX::CallbackDispatcher : public RefBase {
    CallbackDispatcher(OMXNodeInstance *owner);

    // Posts |msg| to the listener's queue. If |realTime| is true, the listener thread is notified
    // that a new message is available on the queue. Otherwise, the message stays on the queue, but
    // the listener is not notified of it. It will process this message when a subsequent message
    // is posted with |realTime| set to true.
    void post(const omx_message &msg, bool realTime = true);
...

private:
...
    std::list<omx_message> mQueue;


void OMX::CallbackDispatcher::post(const omx_message &msg, bool realTime) {
    Mutex::Autolock autoLock(mLock);

    mQueue.push_back(msg); //★★メッセージをキューに追加★★
    if (realTime) {
        mQueueChanged.signal();
    }
}

引数のnode_id nodeから、適切なCallbackDispatcherを探して、内部キューmQueueにメッセージを追加しています。mQueueを手掛かりにメッセージを処理する側を探すと、どうやらCallbackDispatcherThreadが処理しているようです。

//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMX.cpp

bool OMX::CallbackDispatcherThread::threadLoop() {
    return mDispatcher->loop();
}

bool OMX::CallbackDispatcher::loop() {
    for (;;) {
        std::list<omx_message> messages;

        {
            Mutex::Autolock autoLock(mLock);
            while (!mDone && mQueue.empty()) {
                mQueueChanged.wait(mLock);
            }

            if (mDone) {
                break;
            }

            messages.swap(mQueue); //★★mQueueのロック時間を短くするため、別のリストに全てのメッセージを移動させる★★
        }

        dispatch(messages); //★★メッセージ処理★★
    }

    return false;
}

void OMX::CallbackDispatcher::dispatch(std::list<omx_message> &messages) {
    if (mOwner == NULL) {
        ALOGV("Would have dispatched a message to a node that's already gone.");
        return;
    }
    mOwner->onMessages(messages); //★★メッセージ送信先のmOwnerとは？★★
}

OMX::CallbackDispatcher::CallbackDispatcher(OMXNodeInstance *owner)
    : mOwner(owner), //★★CallbackDispatcherの生成時に渡された引数で初期化されている★★
      mDone(false) {
    mThread = new CallbackDispatcherThread(this);
    mThread->run("OMXCallbackDisp", ANDROID_PRIORITY_FOREGROUND);
}

ここまででわかったことは、

• コンポーネントがOMXNodeInstance::OnFillBufferDoneをコールバックする
• OMX::OnFillBufferDoneがメッセージを送信する
• メッセージの行き先はOMX::mDispatchersに登録されているCallbackDispatcherをnewするときに渡した引数（mOwner）

困ったことに、肝心のメッセージがどこに行くか？がいまだに不明です。mOwnerとはどこで指定されているのでしょう？

メッセージはどこへ行く

OMX::mDispatchersを操作している箇所を探すと、1箇所見つかります。先程も出てきたOMX::allocateNode() です。

//android/frameworks/av/media/libstagefright/omx/OMX.cpp

status_t OMX::allocateNode(
        const char *name, const sp<IOMXObserver> &observer,
        sp<IBinder> *nodeBinder, node_id *node) {

...

    OMXNodeInstance *instance = new OMXNodeInstance(this, observer, name);

    OMX_COMPONENTTYPE *handle;
    OMX_ERRORTYPE err = mMaster->makeComponentInstance(
            name, &OMXNodeInstance::kCallbacks,
            instance, &handle); //★★3番目の引数、つまりinstanceがFillBufferDoneのpAppDataに渡される★★

    if (err != OMX_ErrorNone) {
        ALOGE("FAILED to allocate omx component '%s' err=%s(%#x)", name, asString(err), err);

        instance->onGetHandleFailed();

        return StatusFromOMXError(err);
    }

    *node = makeNodeID_l(instance);
    mDispatchers.add(*node, new CallbackDispatcher(instance)); //★★メッセージの送信先を登録する★★

どうやらOMXNodeInstanceにメッセージを送っているようです。従ってmOwner->onMessages(messages) はここに辿り着きます。

void OMXNodeInstance::onMessages(std::list<omx_message> &messages) {
    for (std::list<omx_message>::iterator it = messages.begin(); it != messages.end(); ) {
        if (handleMessage(*it)) {
            messages.erase(it++); //★★デコードに付随する情報をメッセージに載せる★★
        } else {
            ++it;
        }
    }

    if (!messages.empty()) {
        mObserver->onMessages(messages); //★★mObserverとは？★★
    }
}

ここで終わりかと思いきや、まだです。mObserverとは何者でしょうか？メッセージの冒険は続きます。

Androidのメディア再生処理

たまにはAndroidの話でも。Androidのメディア再生のデコード完了から出画までを見てみました。

Media | Android Open Source Project 辺りにあるように、Androidはlibstagefrightにメディアの処理を任せています。

図からはちょっと読み取りづらいですが、libstagefrightは動画、音声のデコードにOpenMAXというAPIを用います。図だとOMX Coreと書かれている部分です。

OpenMAXざっくり紹介

OpenMAXの各種デコーダ（※）は「コンポーネント」と呼ばれる部品になっています。

OpenMAXではデータの入力はEmptyThisBufferと呼びます。データの入力は非同期に行うことができます。コンポーネントは入力を処理し終えたら完了通知をコールバック（EmptyBufferDone）する仕組みになっています。

データの出力はFillThisBufferと呼びます。出力も非同期に行うことができます。コンポーネントはデータ出力の完了通知（FillBufferDone）をする仕組みになっています。

libstagefrightはOpenMAXのコンポーネントに対して、下記の処理を行います。他にも設定、フラッシュ、などややこしい処理がありますが、省略。

入力側はこんな感じです。

• 圧縮データが入ったバッファをEmptyThisBufferでコンポーネントに渡す
• （コンポーネント内でバッファのデータが処理される）
• 空になったバッファがEmptyBufferDoneで返ってくる

出力側もほぼ同じです。

• 空のバッファをFillThisBufferでコンポーネントに渡す
• （コンポーネント内でバッファにデコード済みデータが詰め込まれる）
• デコード済みデータが入ったバッファがFillBufferDoneで返ってくる

バッファが2つある場合も基本的には同じです。OpenMAXの特徴はバッファ1とバッファ2がお互いを気にしなくて良いことです。バッファ2が返ってきていようが返ってきていまいが、バッファ1はコンポーネントに渡して構いません。

例えばバッファ2にすごく時間が掛かって、こんな順になっても構いません（コロンの右側はコンポーネントに渡したが返ってきていないバッファの一覧）。

• start: なし
• FillThisBuffer 1: 1
• FillThisBuffer 2: 1, 2
• FillBufferDone 1: 2
• FillThisBuffer 1: 1, 2
• FillBufferDone 1: 2
• FillThisBuffer 1: 1, 2
• FillBufferDone 2: 1
• FillBufferDone 1: なし

特にデコーダの場合は、この例のように渡した順番と返ってくる順番が違う場合がほとんどです。

（※）OpenMAXの規格が定義するコンポーネントの機能は、デコーダだけではありません。しかしAndroidはデコーダコンポーネントしか使いません。

Kindle Fireの書籍をダウンロードしながら読む機能

目次: Kindle

Kindleは書籍をAmazonから本体にダウンロードしてから読みます。漫画や雑誌のように図画の多い書籍は1冊100MB近いサイズとなるため、ダウンロードに時間がかかります。

時間帯やネットワーク環境にもよりますが、DTIに乗り換えてからはネットワーク環境が改善したので、早くて2, 3分、遅くても10分程度の短いものですが、ただボーっと待っているには長い時間です。

幸いにもKindle Fireはダウンロードしながら読むことができる機能があります。

しかし、この機能はまともに動かなくて、本当は何か書いてあるはずのページなのに、真っ白なページが表示されることが多いです。一度ページが白くなってしまうと、何度見ても白いままです。

ページが白くなってしまった場合は、書籍を本体から削除し、ダウンロードしなおすと直ります。元から白いページもあるのでややこしいですけど、その辺は本を読んでいる人ならわかりますよね。

きちんと動作すれば便利な機能だと思うのですが、今は使い物にならないです。それどころか、間違えてこの機能を発動させると本が歯抜けになってしまって迷惑なので、ダウンロード中は絶対に本を開かないようにしています。

Kindle Fireは色々残念なところが多いですね……。

異世界＆最強系漫画の話

少し前にアニメ化されて盛り上がって（おそらく負の方向に…）いた「異世界はスマートフォンとともに」ですが、いわゆる異世界転生物かつ最強系という作品です。

異世界転生物は現代社会において事故で死亡、もしくは強制的に転送されるなどして、現代社会ではない世界、仮想世界などに転生するところから始まる作品です。

最強系は転生前は平凡だった主人公が、異世界に行くだけで突如強くなって、異世界で良い思いしたり、トントン拍子に上手く行く作品です。もう一つの特徴として、男性1人が主人公です。見た目ではなく価値観や行動基準が青年〜中年男性です。

私の購入履歴からざっと拾ってみたら20作品ほどありました。独断と偏見で分類しています。

元から無敵

超人高校生たちは異世界でも余裕で生き抜くようです

二度目の人生を異世界で

異世界魔法は遅れてる！

1話〜数話で無敵

賢者の孫

八男ってそれはないでしょう

レジェンド

宝くじで40億当たったんだけど異世界に移住する

異世界はスマートフォンとともに

その者、のちに…

異世界チート魔術師

元から最強

オーバーロード

デスマーチからはじまる異世界狂想曲

賢者の弟子を名乗る賢者

異世界薬局

最強、努力も継続

ナイツ＆マジック

転生したらスライムだった件

人狼への転生、魔王の副官

ありふれた職業で世界最強

村人ですが何か？

ギャグ寄り

私、能力は平均値でって言ったよね！

注意としては、全て漫画版の話です。原作小説がある作品がほとんどですが、一切読んでいませんし、内容も知りません。

無敵と最強

「無敵」と「最強」の違いはざっくりいうと、こんな感じで分類しています。

「無敵」

比類なし、強すぎて誰も追いつけないほどの差

「最強」

強いが、一歩間違えたら追いつかれるほどの差

今のところ判別できそうなシーンが無い（1巻しか発売されていないなど）場合もありますが、周りと異様にかけ離れて強いかどうかでとりあえず分類しています。ただ、いずれの作品も連載中ですから、お話が進むにつれてこの分類とは違う展開になるかもしれません。

主人公＝読者＝オジサン

異世界＆最強系の特徴として、主人公の価値観や行動基準が青年〜中年男性です。気持ち悪い言い方をすると、主人公が男でも女でも怪物でも必ず「心にオジサンがインストール」されています。先ほど挙げた20作品の中でこの点を外している作品は「私、能力は平均値で〜」だけです。

主人公を褒めたたえる周りのキャラクター達には、若い美女か地位の高い人が多いです。これは主人公（の中のオジサン）の願望がほぼ「ハーレム」か「成り上がり」に集約されるためだと思われます。

ちなみに先ほど「無敵」と「最強」に作品を分類しましたが、これは「ハーレム」と「成り上がり」傾向とそれなりに一致します。つまり「無敵」なら「ハーレム」傾向、「最強」なら「成り上がり」傾向が強いです。不思議ですね。

理屈は良いからおススメは？

ハーレムの傾向が強い作品は好みが分かれると思いますから、私のお勧めは「最強」の作品、特に「最強、努力も継続」に挙げた作品です。

表現上、努力と書きましたが、何も悩むことはありません。全戦、全勝、とにかく楽勝。成り上がりはトントン拍子、全てが上手く行きます。気分爽快ですよね！

感想

ちなみに私は普段からこんな面倒くさいことを考えて読んでいる訳じゃありません。こんなん考えていたら集中できませんし、作品が全く面白くなくなります……。