dose de som

O Android 14 oferece suporte para dose sonora na estrutura de áudio e Audio HAL, monitorando continuamente as medições de dose sonora e emitindo avisos aos usuários sobre níveis de exposição prejudiciais.

A dose sonora é uma medição dos níveis de pressão sonora durante um período de tempo. Ao monitorar a dose sonora, podemos ajudar a proteger os usuários dos efeitos prejudiciais da exposição sonora excessiva ou prolongada, oferecendo assim melhor proteção auditiva ao usar fones de ouvido em dispositivos Android portáteis e minimizando a chance de deficiência auditiva.

Os novos padrões para dispositivos de audição seguros estão em conformidade com os requisitos regulamentares para proteção auditiva na 3ª edição IEC62368-1 (requer login) e EN50332-3 (acesso limitado a assinantes), que introduzem o conceito de dose sonora.

A função de dose sonora permite que os OEMs sigam os novos regulamentos de segurança auditiva. Para suportar a dose sonora, os OEMs devem seguir as especificações e regulamentos de interface para todas as personalizações e certificações. Uma implementação OEM personalizada pode ignorar ou modificar a implementação padrão do AOSP de dose sonora. No entanto, é altamente recomendável usar a implementação AOSP.

Cálculo da dose sonora

As normas IEC62368-1 3ª edição e EN50332-3 aumentam a precisão da medição da exposição sonora calculando a dose sonora calculada (CSD). O CSD é calculado integrando os níveis de exposição momentânea (MEL) ao longo do tempo. Uma janela contínua de sete dias de valores acumulados de CSD é mantida para o cálculo da dose sonora.

De acordo com a seção 10.6.3.2 da IEC62368-1 3ª edição, caso o valor do CSD atinja o limite de 100%, o sistema alerta o usuário sobre os níveis sonoros a cada aumento de 100%. Se o usuário não confirmar o aviso, o volume será reduzido para o valor predefinido da fonte de energia de radiação classe 1 (RS1) da Tabela 39 da IEC62368-1.

Conforme mencionado na seção 10.6.3.3 da 3ª edição da IEC62368-1, juntamente com os avisos de dose sonora, o sistema deve iniciar um aviso baseado em exposição sempre que o valor MEL exceder o valor da fonte de energia de radiação classe 2 (RS2) da Tabela 39 da IEC62368 -1.

Para a certificação com estes regulamentos e para tornar os valores do CSD mais relevantes, o sistema deve usar valores de saída precisos conforme percebidos pelos usuários (como a saída de reprodução de mídia). É importante que o cálculo do CSD utilize valores próximos dos níveis reais de pressão sonora aos quais o usuário está exposto.

Arquitetura

Dependendo de onde os quadros são capturados, as características de hardware e os efeitos dos transdutores podem influenciar o nível de potência dos quadros renderizados. Para obter uma medição precisa do nível de pressão sonora de saída, estendemos o HAL para obter os valores MEL diretamente do hardware subjacente e levar em conta possíveis efeitos aplicados pelo processador de sinal digital (DSP) ou propriedades do alto-falante, como impedância, sensibilidade, e resposta de frequência.

Se o HAL não puder fornecer valores MEL, como mecanismo de fallback, a estrutura de áudio analisa e calcula o CSD. Este cálculo na estrutura de áudio é baseado nas informações sobre a saída renderizada relatada pelo HAL e nos quadros que são enviados ao DSP de áudio.

A dose sonora apresenta dois componentes, SoundDoseHelper e SoundDoseManager, conforme mostrado na Figura 1:

sound_dose_arch

Figura 1. Componentes arquitetônicos do recurso de dose sonora.

SoundDose Helper

A classe SoundDoseHelper , que reside no processo systemserver , é o principal ponto de coleta de todos os dados relevantes de dosagem de som. A classe AudioService gerencia a classe SoundDoseHelper .

A classe SoundDoseHelper é responsável pelo seguinte:

  • Lidando com novas informações de dosagem
  • Valores de dose sonora persistentes
  • Recuperando o estado em caso de falha audioserver
  • Acionando notificações da IU do sistema
  • Diminuindo o volume

SoundDoseManager

A classe SoundDoseManager , que reside no processo audioserver e faz parte da classe AudioFlinger , coleta os dados de dose sonora do HAL ou os computa internamente, como substituto, a partir dos quadros enviados ao HAL. A classe SoundDoseManager envia os dados da dose sonora para a classe SoundDoseHelper .

MelProcessor e MelAggregator

Se o HAL não puder fornecer valores MEL, os utilitários MelProcessor e MelAggregator em libaudioutils serão usados ​​para o cálculo interno da dose sonora.

Na classe MelProcessor , o cálculo principal é realizado em um buffer com amostras de áudio chamando MelProcessor::process(const void* buffer, size_t bytes) . Os OEMs podem usar MelProcessor em sua implementação HAL, se necessário.

A classe MelAggregator recebe os valores MEL de diferentes portas de áudio e calcula o valor CSD com uma janela contínua de sete dias. O método MelAggregator::aggregateAndAddNewMelRecord_l(MelRecord mel) executa a lógica. Os resultados são enviados para a classe SoundDoseManager para comunicação com AudioService .

Implementação

As extensões da interface HIDL estão obsoletas a partir do Android 14, portanto, a nova interface HAL para recuperar valores MEL computados e emitir avisos de exposição, chamada ISoundDose , é definida como parte do AIDL Audio HAL . Porém, para implementadores que precisam de mais tempo para integrar o AIDL Audio HAL, temos um AIDL HAL de dose sonora independente , que oferece a interface ISoundDoseFactory . Isso será descontinuado no futuro.

Os métodos HAL para suporte de dose sonora são mostrados no exemplo de código a seguir:

/**
 * 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);
    }
}

A nova interface HAL implementa retornos de chamada que informam a estrutura sobre a exposição momentânea e fornecem valores MEL sempre que o nível de saída excede RS1. Quando essas interfaces são implementadas, a estrutura as utiliza para relatórios do CSD. Sem esta implementação de retorno de chamada, uma implementação de retorno no AudioFlinger é usada para calcular estimativas de valores CSD.

Suporte AIDL autônomo de dose sonora

Até que os OEMs possam integrar a dose de som no HAL de áudio AIDL, eles podem usar a API AIDL autônoma ISoundDoseFactory como solução alternativa. ISoundDoseFactory usa a interface ISoundDose , conforme mostrado no exemplo de código a seguir:

@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);
}

Dose de som Suporte AIDL Áudio HAL

A interface de dose de som é suportada a longo prazo como parte do AIDL Audio HAL estendendo a interface IModule , conforme mostrado no exemplo de código a seguir:

@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();
}

Este recurso é uma implementação de um novo regulamento descrito na 3ª edição IEC62368-1 e EN50332-3, portanto, não há APIs voltadas para o exterior.

Os OEMs podem certificar seus dispositivos implementando as novas interfaces HAL e fornecendo dados MEL precisos para CSD à estrutura de áudio (recomendado) ou fornecendo uma implementação personalizada de dose sonora.

Habilitar o cálculo da dose sonora

Por padrão, o AOSP suporta a lógica de segurança auditiva que garante a certificação com os padrões EN50332-2 e IEC62368-1 10.6.5 existentes.

No Android 14, o cálculo da dose sonora está desabilitado por padrão.

Use as diretrizes a seguir para ativar o cálculo da dose sonora a partir do Android 14-QPR1.

  • Se os regulamentos de dose sonora forem aplicados em seu país, verifique se config_safe_media_volume_enabled em config.xml está definido como true .

  • Para estar em conformidade com EN50332-3 e IEC62368-1 10.6.3, os fornecedores devem sobrepor o sinalizador config_safe_sound_dosage_enabled em config.xml para true . Para dispositivos que suportam decodificação de descarregamento e não implementam interfaces HAL de dose sonora , config_safe_sound_dosage_enabled não deve ser definido como true . Nesses casos, definir config_safe_sound_dosage_enabled como true pode levar a valores CSD imprecisos e problemas de certificação para padrões auditivos de segurança.

O gráfico de decisão a seguir descreve a lógica que determina se, com base nas restrições do país e nos valores das bandeiras, o CSD ou os níveis de segurança auditiva legados (implementados antes do Android 14) são calculados.

enable_csd

Figura 2. Habilite o cálculo da dose sonora (a lógica é adicionada no Android 14-QPR1).

Validação

Ao implementar a interface HAL para dose sonora, os OEMs devem validar em relação aos casos de teste VTS definidos por VtsHalAudioCoreTargetTest para a implementação IModule AIDL Audio HAL ou por VtsHalSoundDoseFactoryTargetTest para a implementação autônoma de dose sonora AIDL HAL.