張文興

摘要：針對車載電子系統(tǒng)中多路音頻輸出時混音所帶來的問題以及傳統(tǒng)多路音頻控制方案中存在的缺陷，設(shè)計一種基于音頻焦點的多路音頻控制方案。根據(jù)音頻流類型定義其優(yōu)先級，進而定義音頻焦點控制策略。當(dāng)音頻焦點變化時，根據(jù)預(yù)設(shè)的音量規(guī)則，調(diào)整各個音頻流播放音量。測試結(jié)果表明，該方案能夠有效地去除混音所帶來的聽覺混淆并克服了傳統(tǒng)多路音頻控制方案中的缺陷。從實現(xiàn)上看，其具有較強的通用性，較好的可擴展性以及可維護性。該方案已經(jīng)被應(yīng)用于量產(chǎn)并且投入市場的某車載電子產(chǎn)品中，從市場反饋來看，用戶體驗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)揮著越來越重要的作用，同時，人們對其實用性、安全性、友好性的要求越來越高。眾所周知，在一個系統(tǒng)中，同一時刻，可能有多個應(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，使得人耳在同一時刻，聽到的是多路聲音的共同輸出。對于車載電子系統(tǒng)來說，車輛在行駛過程中，導(dǎo)航播報、音樂播放、語音助理、電話等應(yīng)用，可能同時發(fā)聲，車內(nèi)的人聽到的是各個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，需要對各個音頻流進行統(tǒng)一控制，使得同一時刻，人耳聽到的是清晰、明確、可靠的聲音。

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

（1）需要維護各個音頻流的狀態(tài)機，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和釋放，對系統(tǒng)性能影響較大。

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

（3）不適用對實時音頻流的處理，例如本地電臺，此音頻流是不能被暫停的，需要單獨的控制邏輯。

本文針對其缺陷，提出一種基于音頻焦點并結(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)中的實施用例以及測試分析，最終得出結(jié)論。

2基于音頻焦點的多路音頻控制

基于音頻焦點的多路音頻控制的基本思想為：根據(jù)音頻焦點控制策略確定享有音頻焦點的音頻流;實時監(jiān)聽系統(tǒng)音頻焦點的變化，根據(jù)預(yù)設(shè)的音量規(guī)則對系統(tǒng)各路音頻流音量進行調(diào)整。音頻焦點控制策略為：根據(jù)系統(tǒng)中每路音頻流類型規(guī)定其優(yōu)先級，當(dāng)某個音頻流需要播放時，請求音頻焦點，如果其優(yōu)先級大于當(dāng)前正在播放的音頻流的優(yōu)先級，賦予其音頻焦點，否則便不賦予其音頻焦點;當(dāng)享有音頻焦點的音頻流停止播放時，釋放其音頻焦點，并為剩余正在播放的音頻流中優(yōu)先級最高的音頻流賦予音頻焦點。預(yù)設(shè)的音量規(guī)則為：規(guī)定每種音頻流的原始音量，享有音頻焦點時的音量以及其不享有音頻焦點時的音量。在控制過程中實時維護每路音頻流信息，包括：類型、優(yōu)先級、原始音量、享有1不享有音頻焦點時的音量、當(dāng)前是否享有音頻焦點。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)音頻焦點控制策略

確定享有音頻焦點的音頻流，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）維護模塊：維護各路音頻流信息，包括類型、優(yōu)先級、原始音量、享有1不享有音頻焦點時的音量、當(dāng)前是否享有音頻焦點。各個模塊間的交互如圖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測試分析

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

測試效果需通過聽覺進行感知，該方案能夠有效去除多路音頻輸出時混音所帶來的聽覺混淆，其已經(jīng)被應(yīng)用于量產(chǎn)并且投放市場的某車載電子產(chǎn)品中，系統(tǒng)中跟音頻輸出相關(guān)的應(yīng)用為電話、語言助理、導(dǎo)航、音樂、藍牙，所對應(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進行設(shè)定，從市場反饋來看，用戶體驗度和駕駛安全性都得到了很大提升。

4結(jié)論

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

從實現(xiàn)上來看，可以將音頻焦點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)勢在于：

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

（2）對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)資源的申請和釋放，對性能影響較小;

（3）對實時音頻流的控制和本地音頻流的控制相同，無需獨立的邏輯。

該方案的應(yīng)用場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，對其進行統(tǒng)一管理，并對播放規(guī)則進行控制，通用性較強，可擴展性較好，且維護成本較低。

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