Lautstärke

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Android 14 unterstützt die Lautstärke im Audio-Framework und in der Audio HAL. Dazu werden die Lautstärkemessungen kontinuierlich überwacht und Nutzer werden bei schädlichen Lautstärkepegeln gewarnt.

Die Schalldosis ist eine Messung der Schalldruckpegel über einen bestimmten Zeitraum. Durch die Überwachung der Lautstärke können wir Nutzer vor den schädlichen Auswirkungen einer übermäßigen oder längeren Schalleinwirkung schützen. So wird der Gehörschutz bei der Verwendung von Kopfhörern auf tragbaren Android-Geräten verbessert und das Risiko einer Hörschädigung minimiert.

Die neuen Standards für sichere Hörgeräte entsprechen den behördlichen Anforderungen für den Gehörschutz nach IEC62368-1 (3. Edition) (Anmeldung erforderlich) und EN50332-3 (Zugriff nur für Abonnenten möglich), in denen das Konzept der Klangdosis vorgestellt wird.

Mit der Schalldosisfunktion können OEMs die neuen Vorschriften zur Hörsicherheit einhalten. Bis unterstützen die Sound Dosis, OEMs müssen Schnittstellenspezifikationen und Vorschriften einhalten für alle Anpassungen und Zertifizierungen. Eine benutzerdefinierte OEM-Implementierung kann die Standardimplementierung der AOSP-Tondosis umgehen oder ändern. Sie können jedoch Die Verwendung der AOSP-Implementierung wird dringend empfohlen.

Berechnung der Schalldosis

Die Standards in IEC62368-1, 3. Ausgabe und EN50332-3 erhöhen die Genauigkeit der Messung der Schallexposition durch Berechnung der berechneten Schalldosis (CSD). Der CSD wird berechnet, indem die momentanen Expositionsniveaus (MEL) über einen bestimmten Zeitraum hinweg integriert werden. Für die Berechnung der Lautstärkedosis wird ein kontinuierliches rollierendes Zeitfenster von sieben Tagen mit den angesammelten CSD-Werten verwendet.

Gemäß Abschnitt 10.6.3.2 von IEC62368-1 3. Wenn der CSD-Wert 100% erreicht, wird das System vom System informiert den Nutzer bei jeder Erhöhung um 100 % über den Geräuschpegel. Wenn der Nutzer die Warnung nicht bestätigt, wird die Lautstärke auf die vordefinierte Strahlung gesenkt. RS1-Wert (Energy Source Class 1) der Tabelle 39 von IEC62368-1.

Wie in Abschnitt 10.6.3.3 der 3. Ausgabe von IEC62368-1 erwähnt, zusammen mit der Warnungen bezüglich einer Dosis muss das System jedes Mal, wenn das System eine COVID-19-Warnung MEL-Wert überschreitet den Wert der Strahlungsenergiequellenklasse 2 (RS2) aus Tabelle 39 von IEC62368-1.

Zur Zertifizierung gemäß diesen Vorschriften und zur Verbesserung der CSD-Werte relevant ist, muss das System genaue Ausgabewerte verwenden, wie sie von den Nutzern wahrgenommen werden. (z. B. die Ausgabe der Medienwiedergabe). Für die Berechnung der CSD-Werte sind Werte erforderlich, die den tatsächlichen Schalldruckpegeln nahekommen, denen der Nutzer ausgesetzt ist.

Architektur

Je nachdem, wo die Frames aufgenommen werden, Hardwareeigenschaften und -effekte der Transducer können den Leistungspegel der gerenderten Frames beeinflussen. Für eine präzise Messung des Ausgabeschalldruckpegels haben wir die HAL erweitert, um die MEL-Werte direkt von der zugrunde liegenden Hardware abzurufen und mögliche Effekte zu berücksichtigen, die vom digitalen Signalprozessor (DSP) oder von Lautsprechereigenschaften wie Impedanz, Empfindlichkeit und Frequenzgang angewendet werden.

Wenn der HAL keine MEL-Werte bereitstellen kann, wird das Audio analysiert und berechnet. Diese Berechnung im Audio-Framework ist basierend auf den Informationen über die gerenderte Ausgabe, die von HAL gemeldet wurde, und Frames die an die Audio-DSP gesendet werden.

Die Funktion „Tondosis“ führt zwei Komponenten ein, SoundDoseHelper und SoundDoseManager,, wie in Abbildung 1 dargestellt:

Abbildung 1. Architektonische Komponenten der Schalldosisfunktion.

SoundDoseHelper

Die Klasse SoundDoseHelper, die sich im systemserver-Prozess befindet, ist die zentrale Sammelstelle für alle relevanten Schalldosierdaten. Die AudioService class verwaltet die SoundDoseHelper-Klasse.

Die Klasse SoundDoseHelper ist für Folgendes verantwortlich:

• Umgang mit neuen Dosierungsinformationen
• Werte für die Schalldosis beibehalten
• Status bei einem Absturz von audioserver wiederherstellen
• System-UI-Benachrichtigungen auslösen
• Lautstärke verringern

SoundDoseManager

Die SoundDoseManager-Klasse, die im audioserver-Prozess ausgeführt wird und zur AudioFlinger-Klasse gehört, erfasst die Daten zur Lautstärkeexposition von der HAL oder berechnet sie intern als Fallback aus den an die HAL gesendeten Frames. Die Klasse SoundDoseManager sendet die Daten zur Schalldosis an die Klasse SoundDoseHelper.

MelProcessor und MelAggregator

Wenn die HAL keine MEL-Werte bereitstellen kann, werden die Dienstprogramme MelProcessor und MelAggregator in libaudioutils für die interne Berechnung der Schalldosis verwendet.

In der MelProcessor-Klasse wird die Hauptberechnung in einem Zwischenspeicher mit durch Aufrufen von MelProcessor::process(const void* buffer, size_t bytes). OEMs können bei Bedarf MelProcessor in ihrer HAL-Implementierung verwenden.

Die MelAggregator-Klasse empfängt die MEL-Werte von verschiedenen Audioports und berechnet den CSD-Wert mit einem gleitenden Fenster von sieben Tagen. Die Logik wird von der Methode MelAggregator::aggregateAndAddNewMelRecord_l(MelRecord mel) ausgeführt. Die Ergebnisse werden an die SoundDoseManager-Klasse gesendet, um mit AudioService zu kommunizieren.

Implementierung

HIDL-Schnittstellenerweiterungen werden ab Android 14 eingestellt. Daher ist die neue HAL-Schnittstelle zum Abrufen berechneter MEL-Werte und zum Ausgeben von Belichtungswarnungen mit dem Namen ISoundDose als Teil der AIDL Audio HAL definiert. Für Implementierer, die mehr Zeit für die Integration der AIDL Audio HAL benötigen, gibt es jedoch eine eigenständige Sounddose-AIDL HAL, die die ISoundDoseFactory-Schnittstelle bietet. Dies ist in Zukunft eingestellt werden.

Die HAL-Methoden zur Unterstützung der Lautstärkedosis sind im folgenden Codebeispiel zu sehen:

/**
 * 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);
    }
}

Die neue HAL-Schnittstelle implementiert Callbacks. die als Grundlage für eine kurzfristige Exposition dienen und MEL-Werte liefern. wenn der Ausgabepegel RS1 überschreitet. Wenn diese Schnittstellen implementiert sind, werden sie für die Berichterstellung für benutzerdefinierte Darstellungen verwendet. Ohne diese Callback-Implementierung wird eine Fallback-Implementierung auf AudioFlinger verwendet, um Schätzungen der CSD-Werte zu berechnen.

Unterstützung für eigenständige AIDL-Funktionen für die Lautstärkeregelung

Bis OEMs die Sounddosis in den AIDL Audio HAL integrieren können, können sie die eigenständige AIDL API ISoundDoseFactory als Workaround. ISoundDoseFactory verwendet die ISoundDose-Benutzeroberfläche, wie im folgenden Codebeispiel gezeigt:

@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);
}

Unterstützung von Audiodosis AIDL Audio HAL

Die Audiodosis-Schnittstelle wird langfristig als Teil des AIDL Audio HAL unterstützt durch Erweitern der IModule-Schnittstelle, wie im folgenden Codebeispiel gezeigt:

@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();
}

Diese Funktion ist eine Implementierung einer neuen Vorschrift, die in IEC62368-1 beschrieben wird. und EN50332-3, sodass es keine nach außen gerichteten APIs gibt.

OEMs können ihre Geräte zertifizieren, indem sie die neuen HAL-Schnittstellen implementieren und Bereitstellung korrekter MEL-Daten für CSD für das Audio-Framework (empfohlen) oder durch und eine individuelle Implementierung von Schalldämpfen.

Berechnung der Schalldosis aktivieren

Standardmäßig unterstützt AOSP die Logik für den Hörschutz, die die Zertifizierung mit den bestehenden Normen EN50332-2 und IEC62368-1 10.6.5.

In Android 14 ist die Berechnung der Schalldosis deaktiviert standardmäßig aktiviert.

Mit den folgenden Richtlinien können Sie die Berechnung der Lautstärkedosis ab Android 14-QPR1 aktivieren.

• Wenn in deinem Land Vorschriften zur Schalldosierung gelten, prüfe, ob config_safe_media_volume_enabled in config.xml ist auf true eingestellt.

• Um EN50332-3 und IEC62368-1 10.6.3 einzuhalten, müssen Anbieter das Flag config_safe_sound_dosage_enabled in config.xml auf true legen. Bei Geräten, die die Dekodierung auslagern und die HAL-Schnittstellen für die Lautstärke nicht implementieren, darf config_safe_sound_dosage_enabled nicht auf true gesetzt werden. In solchen Fällen Das Festlegen von config_safe_sound_dosage_enabled auf true kann zu ungenauen CSDs führen Werten und Zertifizierungsfragen für Standards zum Schutz vor Hörvermögen.

Im folgenden Entscheidungsdiagramm wird die Logik beschrieben, mit der basierend auf den Ländereinschränkungen und den Flaggenwerten entweder die CSD oder die bisherigen Hörsicherheitsstufen (vor Android 14 implementiert) berechnet werden.

Abbildung 2. Berechnung der Lautstärkedosis aktivieren (die Logik wird in Android 14-QPR1 hinzugefügt).

Zertifizierungsstufe

Bei der Implementierung der HAL-Schnittstelle für die Schalldosis müssen OEMs die in VtsHalAudioCoreTargetTest definierten VTS-Testfälle für die IModule AIDL Audio HAL-Implementierung oder von VtsHalSoundDoseFactoryTargetTest für die eigenständige AIDL HAL-Implementierung mit Tondämpfen.