Google, Inc. hat das Fraunhofer IIS als ersten Entwickler von Mediencodecs ausgewählt, um eine native, betriebssystemnahe und speichersichere Decoder-Implementierung in Rust bereitzustellen. Diese ist nun in Android 17 verfügbar. Fraunhofer IIS ist bereits seit über einem Jahrzehnt Anbieter der FDK AAC-Audiocodec-Implementierung im Android-Betriebssystem.
Rust ist eine moderne Systemprogrammiersprache, die sich aufgrund ihrer inhärenten Speichersicherheit zur bevorzugten Wahl von Google für das Android Media Module entwickelt hat. Die Entscheidung von Google, von C/C++ zu Rust zu wechseln, war der Ausgangspunkt für eine wegweisende Zusammenarbeit zwischen Google und dem Fraunhofer IIS. Das gemeinsame Ziel war die Portierung des FDK AAC-Audiocodecs nach Rust. Das Ergebnis demonstriert die Rust-Kompetenz des Fraunhofer IIS und etabliert einen neuen Standard für Mediencodecs in Android, der Sicherheit gewährleistet und zugleich die Decoder-Performance steigert.
Typischerweise geht erhöhte Sicherheit auf Kosten höherer Komplexität. Das Team nutzte jedoch verschiedene Maßnahmen, um diesen Zielkonflikt zu überwinden und die Komplexität sogar zu reduzieren. Zunächst wurde der FDK AAC-Decoder von Festkomma- auf Gleitkomma-Arithmetik umgestellt. Dabei machte man sich die Eigenschaften der in heutigen Android-Geräten eingesetzten Prozessoren mit ihren effiziente FPUs zu nutze. Darüber hinaus entfällt durch den Einsatz von Rust die Notwendigkeit von Sanitizern, die zuvor für C/C++-Code erforderlich waren. Dadurch reduziert sich der Instrumentierungsaufwand erheblich.
Die Speichersicherheit von Rust ermöglicht außerdem weitere Einsparungen, da der Decoder nun im selben Prozess wie die Anwendung ausgeführt werden kann, anstatt – wie üblich – in einem zusätzlichen, isolierten Sandbox-Prozess. Durch diese architektonische Verbesserung wird aufwendige Interprozesskommunikation (IPC) vermieden, was zu erheblichen Performancegewinnen führt. In der Summe reduzieren all diese Maßnahmen die Gesamtkomplexität während der Audiowiedergabe um 40-60% im Vergleich zu Android 16. Diese Leistungssteigerung ist besonders für Apps im Bereich der Audiobearbeitung und Gaming-Anwendungen relevant.
Der FDK2 AAC-Rust-Decoder von Fraunhofer ist nun für OEMs und App-Entwickler in Android 17 verfügbar. Die Implementierung wurde von Audioexperten des Fraunhofer IIS in enger Zusammenarbeit mit den Android Media- und Security-Teams entwickelt und vor der Veröffentlichung umfangreichen Sicherheitstests und Prüfungen unterzogen.
„Rust ist eine vergleichsweise neue Programmiersprache, die dem Android-Betriebssystem eine erhebliche zusätzliche Sicherheit verleiht“, sagt Nikolaus Färber, Leiter der Abteilung Embedded Audio Software am Fraunhofer IIS. „Die Entwicklung der FDK2 AAC-Rust-Decoder-Implementierung für Android OS war für unser Team eine großartige, aber zugleich auch herausfordernde Erfahrung. Wir sind sehr stolz auf das Ergebnis und die gewonnene Expertise.“
Die C/C++-Softwareimplementierungen der offenen ISO-MPEG-Audiocodecs AAC, HE-AAC, HE-AACv2 und AAC-ELD von Fraunhofer IIS sind seit 2012 Teil von Android sowie des Android Open Source Projects – in Form der FDK AAC-Codec-Bibliothek für ARM- und x86-Prozessoren. Im Jahr 2018 wurde das FDK2 veröffentlicht, wodurch mehrere neue Technologien für Android-OEMs, App-Entwickler und Serviceanbieter eingeführt wurden, darunter xHE-AAC mit MPEG-D DRC (Lautheits- und Dynamikbereichssteuerung) sowie der Low-Latency-Codec AAC-ELDv2.
Der Fraunhofer FDK2 AAC-Rust-Decoder sowie die C/C++-Encoder- und Decoder-Implementierungen für Android werden weiterhin für Android-OEMs und im AOSP zur Verfügung stehen.
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xHE-AAC ist eine eingetragene Marke von Fraunhofer in Deutschland und anderen Ländern. Android ist eine Marke von Google Inc. Der Android-Roboter ist eine Reproduktion oder Modifikation eines von Google erstellten und geteilten Werks und wird gemäß den in der Creative Commons Attribution License 3.0 beschriebenen Bedingungen verwendet.