AAOS 音频动态路由

news2024/10/6 8:34:13

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基本概念

Android 管理来自 Android 应用的声音，同时控制这些应用，并根据其声音类型将声音路由到 HAL 中的输出设备：整个框架如下图
在这里插入图片描述

  • 逻辑声音流

使用音频属性进行标记，应用可以有一个或多个通过标准 Android API（如用于控制焦点的 AudioManager或用于在线播放的 MediaPlayer）发出一个或多个音频数据逻辑声音流。应用声音流与 AudioAttributes相关联。逻辑声音流通过 AudioService 发送，并路由到一个（并且只有一个）可用的物理输出声音流。

  • 输出设备

在音频 HAL 级别，设备类型 AUDIO_DEVICE_OUT_BUS 提供用于车载音频系统的通用输出设备。总线设备支持可寻址端口（其中每个端口都是一个物理声音流的端点）

音频上下文到输出设备的分配是通过 car_audio_configuration.xml 完成的。

车载音频配置文件

car_audio_configuration.xml文件相关的标签

zone： 定义每个zone的相关信息，对应的是各个分区，如主区域，后座区域1、后座区域2等等。

primary zone： 主音频区， 默认情况下，所有音频都将路由到主音频区。只能有一个主音频区，主音频区通过 isPrimary=“true” 在xml中定义。

zoneId：音频区ID，用于标识不同的音频区。 其中主音频区的 audioZoneId 始终为零。

occupantZoneId：乘客区ID，用于配置基于用户ID 的路由，比如想要每个用户使用不同的音频区 ，需要按照下面例子的方式进行配置。如下例子主音频区ID是0， 乘客区ID 为0， 辅助音频区ID 为1，乘客区ID 为1。其中occupantZoneId需要对应的display有效。

<audioZoneConfiguration version="2.0">  
    <zone name="primary zone" isPrimary="true" occupantZoneId="0">    ...   
    </zone>   
    <zone name="rear seat zone" audioZoneId="1" occupantZoneId="1">    ...  
    </zone>  
    </zones>
</audioZoneConfiguration>

audioZoneId 和occupantZoneId 之间的映射关系

  1. 主音频区的 audioZoneId 始终为零

  2. audioZoneId 和 occupantZoneId 的编号不可重复

  3. audioZoneId 和 occupantZoneId 之间只能是一对一的映射

group ：音量组, 是为了对与相应音量组关联的所有设备应用相同的增益。其负责管理音频区中一系列设备的音量。在每个音量组中，音量均可单独控制，并且产生的增益会在关联的设备上进行配置，以通过相应车载放大器进行应用。音量设置将为用户保留，并在用户登录时加载.

device ：设备的地址，group关联的device

context ：音频上下文， 在 carAudioService 中的使用，用来定义路由、音量组和音频焦点管理。

外部的配置音频区的方式

  • 通过应用UID进行配置
    首先获取到需要配置的zoneId，然后利用 CarAudioManager#setZoneIdForUid API 来设置音频路由

  • 通过用户ID进行配置默认的方式
    CarAudioService 会使用汽车乘员区和音频区之间的映射来定义基于用户 ID 的路由。这样，当用户登录到乘员区时，车载音频服务就会收到通知。收到此信号后，系统会自动为所有音频区配置音频焦点管理和路由。

  • 使用 setPreferredDevice 进行路由

    Android 11 还新增了下列 API 来查询与各个音频区关联的输出设备：CarAudioManager#getOutputDeviceForUsage(int zoneId, int usage)。该 API 可用于查询用于特定音频区的输出设备以及音频属性用法。通过这种方式，第一方应用便可利用播放器的 setPreferredDevice API，将音频路由到不同的音频区。getOutputDeviceForUsage API 需使用PERMISSION_CAR_CONTROL_AUDIO_SETTINGS，并且是系统 API。以下示例展示了如何查找用于特定音频区的媒体设备以及如何使用 setPreferredDevice API 路由到该设备。

    audioZoneId = ... ;
mediaDeviceInfo = mCarAudioManager.getOutputDeviceForUsage(audioZoneId, AudioAttributes.USAGE_MEDIA);
mPlayer.setPreferredDevice(mediaDeviceInfo);

车载音频服务配置路由流程

  • 解析xml 存储到CarAudioZone
  1. 读取car_audio_configuration.xml 按照xml定义的标签顺序进行解析
  2. 解析zones标签下面的所有zone，确认只有一个primary的zone，并存储zone 到carAudioZones
  3. 解析zone标签对应的audioZoneId 和 occupantZoneId，确保occupatZontId 唯一并存储到mZoneIdToOccupantZoneIdMapping
  4. 依据解析到zone name 和id 创建CarAudioZone，开始解析volumeGroup
  5. 解析groupID标签，每解析到一个group 对应groupID 加一。同时开始解析group嵌套的device和context。
  6. 解析groupID下的device标签，device 对应的是address名字，要确认bus address是否在输出的设备中。（如何确认涉及框架）
  7. 解析device 对应的context，然后根据device的address 获取deviceinfo，然后设置context对应deviceInfo。
  8. 最后所有的解析到group、device、context的信息会存储到CarAudioZone中

  • 同步每个zone的增益相关的信息
    通过调用hal adev_set_audio_port_config来实现的，目前这个hal 层 没有实现，zone的增益实际通过设置每个group来设置的。

  • 设置audio的动态路由

    1. 遍历所有的zone对于每个zone 遍历zone中的volumeGroup
    2. 对于volumeGroup遍历所有address，对应addrss遍历所有的context
    3. 对于所有的context获取AudioAttributes的usage，一个context可能对应多个usage。对于每个usage 创建一个AudioAttributes，然后将AudioAttributes，和device相关的设置addMix到AudioMix中。

AAOS 提供给外部的是USAGE，而上面的流程是创建了address（device）–> context–>usage的映射关系。 对于应用来说，在用到声音流的地方指定了 AttributeUsages之后，carAudioService就会依据映射关系找到对应要输出的device。context真正对应的是AudioAttributes的usage数组（一个context对应一个usage数组）

AAOS 主要使用AudioAttributes.AttributeUsages 进行路由、音量调整和焦点管理。用法用于表示播放声音流的“原因”。因此，所有声音流和音频焦点请求都应为其音频播放指定用法。如果在构建 AudioAttributes 对象时未明确设置，则用法将默认为 USAGE_UNKOWN。虽然目前会对此用法采取与 USAGE_MEDIA 一样的处理，但不应依赖此行为进行媒体播放。

框架中获取可用输出设备

carAudioService 通过调用AudioManager getDevice来获取设备可用的输出设备

可用的设备在audio_policy_configuration.xml定义，其中attachDevice标签定义的device 同时在device_port中有定义的，并且设备通过hal层open，能够open成功的device 为可用的输出设备

  • audio_policy_configuration.xml解析

    1. module 标签对应HWModule，对应的是不同hal库的实现，如primary、usb等等。不同hal库的接口是一样的。上层通过HIDL的接口来调用。

    2. MixProt理解为stream流，有对应的profile profile 中配置了格式、采样率、mask、根据type 分为输入和输出流对应为类IOProfile. 其中mSupportedDevices表示

      当前流支持的设备集合；  
* 如果是sink输入流，查找规则如下：  
* 1. 遍历其父类的成员mRoutes，因为是输入流，所以遍历mRoute集合中sink为自己的route，也就是找有哪些源source设备把数据传给自己。  
* 2. 找到route后，根据route中source保存的对象，且对象type是AUDIO_PORT_TYPE_DEVICE类型(就是devicesPort标签对应的实体类DeviceDescriptor)  
* 3. 把DeviceDescriptor保存在集合中，保存在以下mSupportedDevices中，作为其支持的设备；
* 输出流，同理；最终的结果就是：
* 作为输出流source，mSupportedDevices保存此流可以输出到对应的device，stream -> device 
* 作为输入流sink，mSupportedDevices保存了其他device能输出数据到此流，  device -> stream

    3. DevicePort 标签devicePort标签可以理解为一个device设备，设备也分output和input，但是不在像mixport那样以role来分，而是以type中有关键字“IN”和“OUT”来分 对应实体类DeviceDescriptor, 在这里面也会解析profile

    4. 标签route route是把deviceport和mixport连接起来的路由，数据由一个stream输出到另一个device，或者从一个device输出到另一个stream

配置例子

  • car_audio_configuration.xml

    如下的xml配置3个音频区，

    第一个是主音频区，其用户ID 为0，占用区域ID为0，定义了4个音量组，音量组的设备有相同的音频增益

    音量组定义了两个输出设备，每个输出设置都包含了一组的音频上下文。

    第二个是后座区域1，其用户ID 为1，占用区域ID为1，定义了1个音量组，音频组定义了一个输出设备，同样也包含了一组的音频上下文。

    第三个是后座区域2，其用户ID 为2，占用区域ID为2，定义了1个音量组，音频组定义了一个输出设备，同样也包含了一组的音频上下文。

    如果配置了每个音频区以及各自的占用区域ID，那么在用户登录的时候，比如主区域登录时，对应 的应用的 音频流 会使用zone0的devices。然后根据应用设置AudioAttributes.AttributeUsages 找到context（usages 到context 的映射如下表），比如Usages是MEDIA，那么找到conetxt 是music ，context music 找到对应的bus0_media_out设备。

    如果没有配置每个音频区以及各自的用户，那么应用需要知道UID和ZONE ID。

    然后通过UID 设置对应应用的音频流到设备。

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<carAudioConfiguration version="2">
    <zones>
        <zone name="primary zone" isPrimary="true" occupantZoneId="0">
            <volumeGroups>
                <group>
                    <device address="bus0_media_out">
                        <context context="music"/>
                        <context context="announcement"/>
                    </device>
                    <device address="bus6_notification_out">
                        <context context="notification"/>
                    </device>
                </group>
                <group>
                    <device address="bus1_navigation_out">
                        <context context="navigation"/>
                    </device>
                    <device address="bus2_voice_command_out">
                        <context context="voice_command"/>
                    </device>
                </group>
                <group>
                    <device address="bus4_call_out">
                        <context context="call"/>
                    </device>
                    <device address="bus3_call_ring_out">
                        <context context="call_ring"/>
                    </device>
                </group>
                <group>
                    <device address="bus5_alarm_out">
                        <context context="alarm"/>
                    </device>
                    <device address="bus7_system_sound_out">
                        <context context="system_sound"/>
                        <context context="emergency"/>
                        <context context="safety"/>
                        <context context="vehicle_status"/>
                    </device>
                </group>
            </volumeGroups>
        </zone>
        <zone name="rear seat zone 1" audioZoneId="1" occupantZoneId="1">
            <volumeGroups>
                <group>
                    <device address="bus100_audio_zone_1">
                        <context context="music"/>
                        <context context="navigation"/>
                        <context context="voice_command"/>
                        <context context="call_ring"/>
                        <context context="call"/>
                        <context context="alarm"/>
                        <context context="notification"/>
                        <context context="system_sound"/>
                        <context context="emergency"/>
                        <context context="safety"/>
                        <context context="vehicle_status"/>
                        <context context="announcement"/>
                    </device>
                </group>
            </volumeGroups>
        </zone>
        <zone name="rear seat zone 2"  audioZoneId="2" occupantZoneId="2">
            <volumeGroups>
                <group>
                    <device address="bus200_audio_zone_2">
                        <context context="music"/>
                        <context context="navigation"/>
                        <context context="voice_command"/>
                        <context context="call_ring"/>
                        <context context="call"/>
                        <context context="alarm"/>
                        <context context="notification"/>
                        <context context="system_sound"/>
                        <context context="emergency"/>
                        <context context="safety"/>
                        <context context="vehicle_status"/>
                        <context context="announcement"/>
                    </device>
                </group>
            </volumeGroups>
        </zone>
    </zones>
</carAudioConfiguration>
CarAudioContext关联的 AttributeUsages
MUSICUNKNOWN, GAME, MEDIA
NAVIGATIONASSISTANCE_NAVIGATION_GUIDANCE
VOICE_COMMANDASSISTANT, ASSISTANCE_ACCESSIBILITY
CALL_RINGNOTIFICATION_RINGTONE
CALLVOICE_COMMUNICATION, VOICE_COMMUNICATION_SIGNALING
ALARMALARM
NOTIFICATIONNOTIFICATION, NOTIFICATION_*
SYSTEM_SOUNDASSISTANCE_SONIFICATION
EMERGENCYEMERGENCY
SAFETYSAFETY
VEHICLE_STATUSVEHICLE_STATUS
ANNOUNCEMENTANNOUNCEMENT

测试方法

  • 测试方法总结

上层只需要验证配置的路由是不是正确的。

  1. 通过kitchensink Audio 这一页面进行不同场景音频路由的测试。里面包含了不同的usage，并能够选择不同的zone。通过播放不同的usage，然后在log中查看是不是找到对应的设备进行输出。比如ASSISTANCE_NAVIGATION_GUIDANCE，对应的地址是bus1_navigation_out。 然后在policy添加log确认，有如下的log输出 说明路由成功了。
    APM_AudioPolicyManager: setOutputDevices device {type:0x1000000,@:bus1_navigation_out} delayMs 0

kitchshinkAudio

  1. 不同的userID，通过在不同的显示屏使用music应用，查看路由的设备 确认是不是不同的区域路由不同的设备。music应用只能测试context为music的情况。比如目前上面的配置，在主屏上面使用music播放音乐会路由到bus0_media_out进行播放，而在副屏上面就会路由到bus200_audio_zone_2进行播放。
  • 相关的修改
  1. car_audio_configuration.xml 添加zone，occupation，address，context
  2. audio_policy_configuration.xml 配置address的device
  3. overlay 中config.xml 修改audioUseDynamicRouting 为true

相关问题

  • 如何配置音频区域

    在car_audio_configuration.xml中配置occupantZoneId 和zonID， 这两个一一对应，其中occupantZoneId是用来映射UserID 和DisplayID。 比如car_audio_configuration.xml定义了3个occupantZoneId 分别为0,1,2。就定义了三个音频区相关的配置。需要注意的是如果在config.xml config_occupant_display_mapping 中定义的displayPort=1无效，那么audio对应的occupantZoneId为1的audio zonId也是无效的。

  • 音频的ZoneID 如何跟UserID关联起来的

    车载音频服务会监听 车载账户的启动。当车载账户启动同时解析到车内成员和显示的映射关系后 会回调到车载音频服务。这边会遍历车载音频配置解析后保存的zoneID和OccupantZoneId的映射数组，从数组中取出zoneID 和 OccupantZoneId，然后从OccupantZoneService通过OccupantZoneId获取到userID，最后构建AudioZoneId 和userID的map。同时也更新路由到audioPolicy 中， 也就是audioplicy这边的路由也保存了userid的信息。 后面应用启动音频播放的时候，audioplicy会主动获取UserID然后匹配对应UserID的路由。

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