車載電子系統(tǒng)中多路音頻控制的研究與實(shí)現(xiàn)

張文興

摘要：針對(duì)車載電子系統(tǒng)中多路音頻輸出時(shí)混音所帶來(lái)的問題以及傳統(tǒng)多路音頻控制方案中存在的缺陷，設(shè)計(jì)一種基于音頻焦點(diǎn)的多路音頻控制方案。根據(jù)音頻流類型定義其優(yōu)先級(jí)，進(jìn)而定義音頻焦點(diǎn)控制策略。當(dāng)音頻焦點(diǎn)變化時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的音量規(guī)則，調(diào)整各個(gè)音頻流播放音量。測(cè)試結(jié)果表明，該方案能夠有效地去除混音所帶來(lái)的聽覺混淆并克服了傳統(tǒng)多路音頻控制方案中的缺陷。從實(shí)現(xiàn)上看，其具有較強(qiáng)的通用性，較好的可擴(kuò)展性以及可維護(hù)性。該方案已經(jīng)被應(yīng)用于量產(chǎn)并且投入市場(chǎng)的某車載電子產(chǎn)品中，從市場(chǎng)反饋來(lái)看，用戶體驗(yàn)度以及駕駛安全性都得到了很大提升。

[關(guān)鍵詞]多路音頻控制音頻焦點(diǎn)音量規(guī)則車載電子系統(tǒng)

1引言

隨著車輛的普及，各類車載電子產(chǎn)品層出不窮，功能多樣。聲音作為系統(tǒng)與駕駛者交互的一種方式，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，同時(shí)，人們對(duì)其實(shí)用性、安全性、友好性的要求越來(lái)越高。眾所周知，在一個(gè)系統(tǒng)中，同一時(shí)刻，可能有多個(gè)應(yīng)用需要使用音頻設(shè)備輸出音頻流，原生系統(tǒng)的混音功能，使得人耳在同一時(shí)刻，聽到的是多路聲音的共同輸出。對(duì)于車載電子系統(tǒng)來(lái)說，車輛在行駛過程中，導(dǎo)航播報(bào)、音樂播放、語(yǔ)音助理、電話等應(yīng)用，可能同時(shí)發(fā)聲，車內(nèi)的人聽到的是各個(gè)音頻流混音后的效果，有可能造成聽覺混淆，甚至導(dǎo)致安全隱患。因此，需要對(duì)各個(gè)音頻流進(jìn)行統(tǒng)一控制，使得同一時(shí)刻，人耳聽到的是清晰、明確、可靠的聲音。

為了去除混音所帶來(lái)的問題，傳統(tǒng)的音頻控制方案主要是針對(duì)音頻流本身的播放邏輯進(jìn)行控制，例如，通話中，音樂暫停;通話結(jié)束，音樂繼續(xù)播放。這種方案處理的對(duì)象是各個(gè)音頻流的實(shí)例，存在以下缺點(diǎn)：

（1）需要維護(hù)各個(gè)音頻流的狀態(tài)機(jī)，控制邏輯復(fù)雜，狀態(tài)切換頻繁，并且切換過程中往往伴隨著資源的申請(qǐng)和釋放，對(duì)系統(tǒng)性能影響較大。

（2）當(dāng)控制策略發(fā)生變化時(shí)，需修改源碼，可擴(kuò)展性較低，不能適應(yīng)不同產(chǎn)品之間的變化，維護(hù)成本較高。

（3）不適用對(duì)實(shí)時(shí)音頻流的處理，例如本地電臺(tái)，此音頻流是不能被暫停的，需要單獨(dú)的控制邏輯。

本文針對(duì)其缺陷，提出一種基于音頻焦點(diǎn)并結(jié)合預(yù)設(shè)音量規(guī)則的多路音頻控制方案，然后給出其在Android原生系統(tǒng)中的實(shí)施用例以及測(cè)試分析，最終得出結(jié)論。

2基于音頻焦點(diǎn)的多路音頻控制

基于音頻焦點(diǎn)的多路音頻控制的基本思想為：根據(jù)音頻焦點(diǎn)控制策略確定享有音頻焦點(diǎn)的音頻流;實(shí)時(shí)監(jiān)聽系統(tǒng)音頻焦點(diǎn)的變化，根據(jù)預(yù)設(shè)的音量規(guī)則對(duì)系統(tǒng)各路音頻流音量進(jìn)行調(diào)整。音頻焦點(diǎn)控制策略為：根據(jù)系統(tǒng)中每路音頻流類型規(guī)定其優(yōu)先級(jí)，當(dāng)某個(gè)音頻流需要播放時(shí)，請(qǐng)求音頻焦點(diǎn)，如果其優(yōu)先級(jí)大于當(dāng)前正在播放的音頻流的優(yōu)先級(jí)，賦予其音頻焦點(diǎn)，否則便不賦予其音頻焦點(diǎn);當(dāng)享有音頻焦點(diǎn)的音頻流停止播放時(shí)，釋放其音頻焦點(diǎn)，并為剩余正在播放的音頻流中優(yōu)先級(jí)最高的音頻流賦予音頻焦點(diǎn)。預(yù)設(shè)的音量規(guī)則為：規(guī)定每種音頻流的原始音量，享有音頻焦點(diǎn)時(shí)的音量以及其不享有音頻焦點(diǎn)時(shí)的音量。在控制過程中實(shí)時(shí)維護(hù)每路音頻流信息，包括：類型、優(yōu)先級(jí)、原始音量、享有1不享有音頻焦點(diǎn)時(shí)的音量、當(dāng)前是否享有音頻焦點(diǎn)。按照功能可以將以上所述劃分為如下模塊：

（1）控制模塊：根據(jù)音頻焦點(diǎn)控制策略

確定享有音頻焦點(diǎn)的音頻流，更新相關(guān)的音頻流信息，并通知調(diào)整模塊;

（2）調(diào)整模塊：監(jiān)聽音頻焦點(diǎn)的變化，獲取各路音頻流信息，按照預(yù)設(shè)的音量規(guī)則，調(diào)整其播放音量;

（3）維護(hù)模塊：維護(hù)各路音頻流信息，包括類型、優(yōu)先級(jí)、原始音量、享有1不享有音頻焦點(diǎn)時(shí)的音量、當(dāng)前是否享有音頻焦點(diǎn)。各個(gè)模塊間的交互如圖1所示。

控制模塊流程如圖2所示，調(diào)整模塊流程如圖3所示。

3測(cè)試分析

將該方案移植進(jìn)Android原生系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，音頻流類型以及為各個(gè)類型音頻流預(yù)設(shè)音量規(guī)則如表1所示。其中，規(guī)定優(yōu)先級(jí)由高到低為0-9，音量值范圍為0-15。

測(cè)試效果需通過聽覺進(jìn)行感知，該方案能夠有效去除多路音頻輸出時(shí)混音所帶來(lái)的聽覺混淆，其已經(jīng)被應(yīng)用于量產(chǎn)并且投放市場(chǎng)的某車載電子產(chǎn)品中，系統(tǒng)中跟音頻輸出相關(guān)的應(yīng)用為電話、語(yǔ)言助理、導(dǎo)航、音樂、藍(lán)牙，所對(duì)應(yīng)的音頻流類型規(guī)定為STREAM_VOICE_CALL、STREAM_NOTIFICATION、STREAM_SYSTEM、STREAMMUSIC、STREAMBLUETOOTHSCO，音量規(guī)則按照表1進(jìn)行設(shè)定，從市場(chǎng)反饋來(lái)看，用戶體驗(yàn)度和駕駛安全性都得到了很大提升。

4結(jié)論

根據(jù)定義的音頻焦點(diǎn)控制策略以及預(yù)設(shè)的音量規(guī)則，當(dāng)音頻焦點(diǎn)變化時(shí)，調(diào)整各音頻流的播放音量。對(duì)享有音頻焦點(diǎn)和不享有音頻焦點(diǎn)的音頻流設(shè)置不同的播放音量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)音頻流分別采用不同的播放音量同時(shí)播放，可以很好的解決混音所帶來(lái)的問題，既能實(shí)現(xiàn)多路音頻的同時(shí)播放，又不會(huì)造成聽覺混淆，極大的提升了使用者的體驗(yàn)度和安全性。

從實(shí)現(xiàn)上來(lái)看，可以將音頻焦點(diǎn)控制策略以及音量規(guī)則定義成可配置的文件，與傳統(tǒng)的多路音頻控制方案相比，優(yōu)勢(shì)在于：

（1）當(dāng)控制策略發(fā)生變化時(shí)，無(wú)需修改源碼，只需修改配置即可，可擴(kuò)展性較強(qiáng)，能夠快速適應(yīng)不同產(chǎn)品之間的變化，降低了開發(fā)和維護(hù)成本;

（2）對(duì)音頻流的控制不改變音頻流本身的播放邏輯，不存在系統(tǒng)資源的申請(qǐng)和釋放，對(duì)性能影響較小;

（3）對(duì)實(shí)時(shí)音頻流的控制和本地音頻流的控制相同，無(wú)需獨(dú)立的邏輯。

該方案的應(yīng)用場(chǎng)景并不局限于車載電子系統(tǒng)，可以將其應(yīng)用于任何有此類需求的智能系統(tǒng)中，并且適用于各種類型的音頻流，對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)一管理，并對(duì)播放規(guī)則進(jìn)行控制，通用性較強(qiáng)，可擴(kuò)展性較好，且維護(hù)成本較低。

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