Звуковая доза

Android 14 обеспечивает поддержку дозы звука в аудиофреймворке и Audio HAL путем постоянного мониторинга измерений дозы звука и выдачи предупреждений пользователям о вредных уровнях воздействия.

Звуковая доза — это измерение уровня звукового давления за определенный период времени. Контролируя звуковую дозу, мы можем помочь защитить пользователей от вредного воздействия чрезмерного или длительного воздействия звука, тем самым предлагая лучшую защиту слуха при использовании наушников на портативных устройствах Android и сводя к минимуму вероятность нарушения слуха.

Новые стандарты для безопасных устройств прослушивания соответствуют нормативным требованиям по защите органов слуха IEC62368-1 3-го издания (требуется вход в систему) и EN50332-3 (доступ ограничен подписчиками), которые вводят понятие звуковой дозы.

Функция звуковой дозы позволяет OEM-производителям соблюдать новые правила безопасности слуха. Для поддержки звуковой дозы OEM-производители должны соблюдать спецификации интерфейса и правила для всех настроек и сертификаций. Индивидуальная реализация OEM может обойти или изменить реализацию звуковой дозы AOSP по умолчанию. Однако использование реализации AOSP настоятельно рекомендуется.

Расчет звуковой дозы

Стандарты IEC62368-1 3-го издания и EN50332-3 повышают точность измерения звукового воздействия путем вычисления расчетной дозы звука (CSD). CSD вычисляется путем интегрирования уровней мгновенного воздействия (MEL) с течением времени. Для вычисления дозы звука поддерживается непрерывное семидневное окно накопленных значений CSD.

В соответствии с разделом 10.6.3.2 IEC62368-1 3-го издания, если значение CSD достигает предела 100%, система предупреждает пользователя об уровнях звука при каждом увеличении на 100%. Если пользователь не подтверждает предупреждение, громкость снижается до предопределенного значения источника энергии излучения класса 1 (RS1) Таблицы 39 IEC62368-1.

Как указано в разделе 10.6.3.3 стандарта IEC62368-1 3-го издания, наряду с предупреждениями о звуковой дозе система должна инициировать предупреждение на основе экспозиции каждый раз, когда значение MEL превышает значение источника энергии излучения класса 2 (RS2) из ​​таблицы 39 стандарта IEC62368-1.

Для сертификации в соответствии с этими правилами и для того, чтобы сделать значения CSD более релевантными, система должна использовать точные выходные значения, воспринимаемые пользователями (например, выходные данные воспроизведения мультимедиа). Важно, чтобы при вычислении CSD использовались значения, близкие к фактическим уровням звукового давления, которым подвергается пользователь.

Архитектура

В зависимости от того, где захватываются кадры, характеристики оборудования и эффекты преобразователей могут влиять на уровень мощности визуализированных кадров. Чтобы иметь точное измерение уровня выходного звукового давления, мы расширили HAL, чтобы получать значения MEL непосредственно из базового оборудования и учитывать возможные эффекты, применяемые цифровым сигнальным процессором (DSP) или свойствами динамика, такими как импеданс, чувствительность и частотная характеристика.

Если HAL не может предоставить значения MEL, в качестве резервного механизма аудиофреймворк анализирует и вычисляет CSD. Это вычисление в аудиофреймворке основано на информации о визуализированном выводе, сообщенной из HAL, и кадрах, которые отправляются в аудио DSP.

Sound Dose представляет два компонента: SoundDoseHelper и SoundDoseManager, как показано на рисунке 1:

sound_dose_arch

Рисунок 1. Архитектурные компоненты функции звуковой дозы.

SoundDoseHelper

Класс SoundDoseHelper , который находится в процессе systemserver , является основной точкой сбора всех соответствующих данных о дозировании звука. Класс AudioService управляет классом SoundDoseHelper .

Класс SoundDoseHelper отвечает за следующее:

  • Обработка новой информации о дозировке
  • Постоянные значения дозы звука
  • Восстановление состояния в случае сбоя audioserver
  • Запуск уведомлений пользовательского интерфейса системы
  • Уменьшение громкости

SoundDoseManager

Класс SoundDoseManager , который находится в процессе audioserver и является частью класса AudioFlinger , собирает данные о дозе звука из HAL или вычисляет их внутренне, в качестве резерва, из кадров, отправленных в HAL. Класс SoundDoseManager отправляет данные о дозе звука в класс SoundDoseHelper .

MelProcessor и MelAggregator

Если HAL не может предоставить значения MEL, для внутреннего расчета дозы звука используются утилиты MelProcessor и MelAggregator в libaudioutils .

В классе MelProcessor основные вычисления выполняются в буфере с аудиосэмплами путем вызова MelProcessor::process(const void* buffer, size_t bytes) . OEM-производители могут использовать MelProcessor в своей реализации HAL при необходимости.

Класс MelAggregator получает значения MEL из разных аудиопортов и вычисляет значение CSD с скользящим окном в семь дней. Метод MelAggregator::aggregateAndAddNewMelRecord_l(MelRecord mel) выполняет логику. Результаты отправляются в класс SoundDoseManager для связи с AudioService .

Выполнение

Расширения интерфейса HIDL устарели, начиная с Android 14, поэтому новый интерфейс HAL для получения вычисленных значений MEL и выдачи предупреждений о воздействии, названный ISoundDose , определен как часть AIDL Audio HAL . Однако для разработчиков, которым нужно больше времени для интеграции AIDL Audio HAL, у нас есть автономная звуковая доза AIDL HAL , которая предлагает интерфейс ISoundDoseFactory . В будущем он будет устарел.

Методы HAL для поддержки звуковой дозы показаны в следующем примере кода:

/**
 * This interface provides functions related to sound exposure control required for compliance to
 * EN/IEC 62368-1 3rd edition. Implementing this interface is mandatory for devices for which
 * compliance to this standard is mandated and implementing audio offload decoding or other direct
 * playback paths where volume control happens below the audio HAL.
 */
@VintfStability
interface ISoundDose {
    /**
     * Max value in dBA used for momentary exposure warnings as defined by IEC62368-1
     * 3rd edition. This value represents the default RS2 upper bound.
     */
    const int DEFAULT_MAX_RS2 = 100;
    /** Min value of the RS2 threshold in dBA as defined by IEC62368-1 3rd edition. */
    const int MIN_RS2 = 80;

    /**
     * Sets the RS2 upper bound used for momentary exposure warnings. Default value is
     * DEFAULT_MAX_RS2 as specified in IEC62368-1 3rd edition.
     *
     * @param rs2ValueDbA custom RS2 upper bound to use
     * @throws EX_ILLEGAL_ARGUMENT if rs2ValueDbA is greater than DEFAULT_MAX_RS2 or lower
     *                             than MIN_RS2
     */
    void setOutputRs2UpperBound(float rs2ValueDbA);

    /**
     * Gets the RS2 upper bound used for momentary exposure warnings.
     *
     * @return the RS2 upper bound in dBA
     */
    float getOutputRs2UpperBound();

    /**
     * Registers the HAL callback for sound dose computation. If sound dose is supported
     * the MEL values and exposure notifications will be received through this callback
     * only. The internal framework MEL computation will be disabled.
     * It is not possible to unregister the callback. The HAL is responsible to provide
     * the MEL values throughout its lifecycle.
     *
     * @param callback to use when new updates are available for sound dose
     */
    void registerSoundDoseCallback(in IHalSoundDoseCallback callback);

    @VintfStability
    oneway interface IHalSoundDoseCallback {
        /**
         * Called whenever the current MEL value exceeds the set RS2 upper bound.
         *
         * @param currentDbA the current MEL value which exceeds the RS2 upper bound
         * @param audioDevice the audio device where the MEL exposure warning was recorded
         */
        void onMomentaryExposureWarning(float currentDbA, in AudioDevice audioDevice);

        @VintfStability
        parcelable MelRecord {
            /**
             * Array of continuously recorded MEL values >= MIN_RS2 (1 per second).
             * First value in the array was recorded at 'timestamp'.
             */
            float[] melValues;
            /**
             * Corresponds to the time in seconds, as reported by CLOCK_MONOTONIC, when
             * the first MEL entry in melValues was recorded. The timestamp values have
             * to be consistent throughout all audio ports, equal timestamp values will
             * be aggregated.
             */
            long timestamp;
        }

        /**
         * Provides a MelRecord containing continuous MEL values sorted by timestamp.
         * Note that all the MEL values originate from the audio device specified by audioDevice.
         * In case values from multiple devices need to be reported, the caller should execute
         * this callback once for every device.
         *
         * @param melRecord contains the MEL values used for CSD
         * @param audioDevice the audio device where the MEL values were recorded
         */
        void onNewMelValues(in MelRecord melRecord, in AudioDevice audioDevice);
    }
}

Новый интерфейс HAL реализует обратные вызовы , которые информируют фреймворк о мгновенном воздействии и предоставляют значения MEL всякий раз, когда выходной уровень превышает RS1. Когда эти интерфейсы реализованы, фреймворк использует их для отчетности CSD. Без этой реализации обратного вызова для расчета оценок значений CSD используется резервная реализация на AudioFlinger .

Поддержка автономной AIDL дозы звука

Пока OEM-производители не смогут интегрировать звуковую дозу в аудио HAL AIDL, они могут использовать автономный API AIDL ISoundDoseFactory в качестве обходного пути. ISoundDoseFactory использует интерфейс ISoundDose , как показано в следующем примере кода:

@VintfStability
interface ISoundDoseFactory {
    /**
     * Retrieve the sound dose interface for a given audio HAL module name.
     *
     * If a device must comply to IEC62368-1 3rd edition audio safety requirements and is
     * implementing audio offload decoding or other direct playback paths where volume control
     * happens below the audio HAL, it must return an instance of the ISoundDose interface.
     * The same instance must be returned during the lifetime of the HAL module.
     * If the HAL module does not support sound dose, null must be returned, without throwing
     * any errors.
     *
     * @param module for which we trigger sound dose updates.
     * @return An instance of the ISoundDose interface implementation.
     * @throws EX_ILLEGAL_STATE If there was an error creating an instance.
     */
    @nullable ISoundDose getSoundDose(in @utf8InCpp String module);
}

Поддержка звуковой дозы AIDL Audio HAL

Интерфейс дозы звука поддерживается в долгосрочной перспективе как часть AIDL Audio HAL путем расширения интерфейса IModule , как показано в следующем примере кода:

@VintfStability
interface IModule {
…
    /**
     * Retrieve the sound dose interface.
     *
     * If a device must comply to IEC62368-1 3rd edition audio safety requirements and is
     * implementing audio offload decoding or other direct playback paths where volume control
     * happens below the audio HAL, it must return an instance of the ISoundDose interface.
     * The same instance must be returned during the lifetime of the HAL module.
     * If the HAL module does not support sound dose, null must be returned, without throwing
     * any errors.
     *
     * @return An instance of the ISoundDose interface implementation.
     * @throws EX_ILLEGAL_STATE If there was an error creating an instance.
     */
    @nullable ISoundDose getSoundDose();
}

Эта функция является реализацией нового регламента, описанного в IEC62368-1 3-го издания и EN50332-3, поэтому внешние API-интерфейсы отсутствуют.

OEM-производители могут сертифицировать свои устройства, внедрив новые интерфейсы HAL и предоставив точные данные MEL для CSD в аудиосистему (рекомендуется) или предоставив индивидуальную реализацию дозы звука.

Включить расчет звуковой дозы

По умолчанию AOSP поддерживает логику безопасности органов слуха, которая обеспечивает сертификацию в соответствии с существующими стандартами EN50332-2 и IEC62368-1 10.6.5.

В Android 14 расчет дозы звука по умолчанию отключен.

Используйте следующие рекомендации для расчета дозы звука , начиная с Android 14-QPR1.

  • Если в вашей стране действуют правила по дозе звука, проверьте, установлено ли для config_safe_media_volume_enabled в config.xml значение true .

  • Для соответствия EN50332-3 и IEC62368-1 10.6.3 поставщики должны перекрывать флаг config_safe_sound_dosage_enabled в config.xml на true . Для устройств, которые поддерживают декодирование с разгрузкой и не реализуют интерфейсы звуковой дозы HAL , config_safe_sound_dosage_enabled не должен быть установлен на true . В таких случаях установка config_safe_sound_dosage_enabled на true может привести к неточным значениям CSD и проблемам сертификации для стандартов безопасности слуха.

Следующий график решений описывает логику, которая определяет, рассчитываются ли на основе ограничений страны и значений флагов либо уровни CSD, либо устаревшие уровни безопасности слуха (реализованы до Android 14).

enable_csd

Рисунок 2. Включение расчета дозы звука (логика добавлена ​​в Android 14-QPR1).

Проверка

При реализации интерфейса HAL для измерения дозы звука производители оригинального оборудования должны выполнить проверку по тестовым случаям VTS, определенным VtsHalAudioCoreTargetTest для реализации IModule AIDL Audio HAL или VtsHalSoundDoseFactoryTargetTest для реализации автономной дозы звука AIDL HAL.