Android音频焦点及混音策略

1.前言

1.1 音频焦点官方解读

两个或两个以上的 Android 应用可同时向同一输出流播放音频。系统会将所有音频流混合在一起。虽然这是一项出色的技术,但却会给用户带来很大的困扰。为了避免所有音乐应用同时播放,Android 引入了“音频焦点”的概念。 一次只能有一个应用获得音频焦点。

当您的应用需要输出音频时,它需要请求获得音频焦点,获得焦点后,就可以播放声音了。不过,在您获得音频焦点后,您可能无法将其一直持有到播放完成。其他应用可以请求焦点,从而占有您持有的音频焦点。如果发生这种情况,您的应用应暂停播放或降低音量,以便于用户听到新的音频源。

1.2 案例说明解读

1).如果手机上安装了两个音频播放器,当一个正在播放的时候,打开第二个播放歌曲,有没有发现第一个自动暂停了。

2).如果你在听音频的同时,又去打开了其它视频APP,你会发现音频APP暂停播放了。

3).如果你正在听音频或者看视频时,来电话了,那么音视频便会暂停。挂了电话后音乐又继续播放,视频则需要点击按钮播放,是不是很奇怪

4).当你收到消息,比如微信消息,并且有消息声音的时候,那么听音频的那一瞬间,音频的声音会变小了,然后过会儿又恢复了。是不是很有意思。

别蒙圈,这个就叫做音频捕获和丢弃焦点

1.3为什么要处理音频焦点问题

如果不处理捕获与丢弃音频焦点的话,那么同时开几个音视频播放器,就会出现多个声音;

这是一种不好的体验。如下图:

Android音频焦点及混音策略_第1张图片

图1

Android音频焦点及混音策略_第2张图片

图2

1.4  Vehicle为什么要混音呢?

Vehicle混音场景使用较频繁,常用的场景如下:

  • 媒体播放(音乐 + 收音 + 视频) + 导航场景
  • 媒体播放(音乐 + 收音 + 视频) + 语音提示

2. APP规范化

2.1 遵守音频焦点准则

行为恰当的音频应用应根据以下一般准则来管理音频焦点:

  • 在即将开始播放之前调用 requestAudioFocus(),并验证调用是否返回 AUDIOFOCUS_REQUEST_GRANTED。如果按照本指南中的说明设计应用,则应在媒体会话的 onPlay() 回调中调用 requestAudioFocus()
  • 在其他应用获得音频焦点时,停止或暂停播放,或降低音量。
  • 播放停止后,放弃音频焦点。

运行的 Android 版本不同,音频焦点的处理方式也会不同:

  • 从Android 2.2(API 级别 8)开始,应用通过调用 requestAudioFocus() 和 abandonAudioFocus() 来管理音频焦点。应用还必须为这两个调用注册 AudioManager.OnAudioFocusChangeListener,以便接收回调并管理自己的音量。
  • 对于以 Android 5.0(API 级别 21)及更高版本为目标平台的应用,音频应用应使用 AudioAttributes 来描述应用正在播放的音频类型。例如,播放语音的应用应指定 CONTENT_TYPE_SPEECH。
  • 面向 Android 8.0(API 级别 26)或更高版本的应用应使用 requestAudioFocus() 方法,该方法会接受 AudioFocusRequest 参数。AudioFocusRequest 包含有关应用的音频上下文和功能的信息。系统使用这些信息来自动管理音频焦点的得到和失去。

2.2 请求音频焦点

获取音频焦点的第一个步骤是先向系统发出申请焦点的消息。注意这只是发出请求,并非直接获取。为了申请到音频聚焦,您必须向系统描述好您的意图。介绍四个常见音频焦点类型:

  • AUDIOFOCUS_GAIN的使用场景:应用需要聚焦音频的时长会根据用户的使用时长改变,属于不确定期限。例如:多媒体播放或者播客等应用。
  • AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_MAY_DUCK的使用场景:应用只需短暂的音频聚焦,来播放一些提示类语音消息,或录制一段语音。例如:闹铃,导航等应用。
  • AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT的使用场景:应用只需短暂的音频聚焦,但包含了不同响应情况,例如:电话、QQ、微信等通话应用。
  • AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_EXCLUSIVE 的使用场景:同样您的应用只是需要短暂的音频聚焦。未知时长,但不允许被其它应用截取音频焦点。例如:录音软件。

在音频焦点成功获取后,该方法会返回AUDIOFOCUS_REQUEST_GRANTED常量,否则,会返回AUDIOFOCUS_REQUEST_FAILED常量。

音频焦点处理逻辑:

  • 在service的oncreate方法中调用初始化方法
  • 在播放音频的时候开始请求捕获音频焦点
  • 在音频销毁的时候开始丢弃音频焦点

1). Android O之前版本,需要用到 AudioFocusRequest,只需实现 AudioManager.OnAudioFocusChangeListener 接口。代码如下:

AudioManager mAudioManager = (AudioManager) mContext.getSystemService(Context.AUDIO_SERVICE);
int focusRequest = mAudioManager.requestAudioFocus(
..., // Need to implement listener
       AudioManager.STREAM_MUSIC,
       AudioManager.AUDIOFOCUS_GAIN);
switch (focusRequest) {
   case AudioManager.AUDIOFOCUS_REQUEST_FAILED:
     //请求焦点失败-->不允许播放
   case AudioManager.AUDIOFOCUS_REQUEST_GRANTED:
     //请求焦点成功->开始播放
}

2). Android O以及更新的版本上 必须使用 builder 来实例化一个 AudioFocusRequest 类。(在 builder 中必须指明请求的音频焦点类型),接口代码如下:

audioManager = (AudioManager) Context.getSystemService(Context.AUDIO_SERVICE);
    playbackAttributes = new AudioAttributes.Builder()
            .setUsage(AudioAttributes.USAGE_GAME)
            .setContentType(AudioAttributes.CONTENT_TYPE_MUSIC)
            .build();
    focusRequest = new AudioFocusRequest.Builder(AudioManager.AUDIOFOCUS_GAIN)
            .setAudioAttributes(playbackAttributes)
            .setAcceptsDelayedFocusGain(true)
            .setOnAudioFocusChangeListener(afChangeListener, handler)
            .build();
    mediaPlayer = new MediaPlayer();
    final Object focusLock = new Object();
    boolean playbackDelayed = false;
    boolean playbackNowAuthorized = false;
    // ...
    int res = audioManager.requestAudioFocus(focusRequest);
    synchronized(focusLock) {
        if (res == AudioManager.AUDIOFOCUS_REQUEST_FAILED) {
            //请求焦点失败-->不允许播放
        } else if (res == AudioManager.AUDIOFOCUS_REQUEST_GRANTED) {
            //请求焦点成功->开始播放
        } else if (res == AudioManager.AUDIOFOCUS_REQUEST_DELAYED) {
            //延时焦点
        }
    }
    // ...

延时焦点-场景案例:

假如当用户在通话中打开游戏,他们想玩游戏,不想听到游戏声音。但是当他们通话结束的时候他们想听到游戏声音(通话应用暂时持有音频焦点)。如果您的应用支持延迟音频聚焦,会发生如下情况:

  • 当您的应用申请音频焦点的时候,会被拒绝并锁住,通话应用继续持有音频焦点,您的应用因此不播放音频。因为您的应用是游戏,可以正常继续操作,只是没有声音。
  • 当通话结束,您的应用会被授权延迟音频聚焦。这个授权是来自刚才申请音频聚焦被拒绝后锁住的那个请求,它只是被延迟一段时间后再授权给您。您可以像上文建议应对音频焦点得失的处理方式那样处理,在本例中,此时便可以开始恢复播放。 目前低于 Android O 的版本是不支持延迟音频聚焦这个功能的,所以本用例在其它版本下,应用并不会延迟获得音频焦点。

​​​​​​​2.3 响应音频焦点的状态改变

一旦获得音频聚焦,您的应用要马上做出响应,因为它的状态可能在任何时间发生改变(丢失或重新获取),您可以实现 OnAudioFocusChangeListener 的来响应状态改变。

以下代码展示了 OnAudioFocusChangeListener 接口的实现,它处理了与 Google Assistant 应用协同工作的时候,音频焦点的各种状态的变化。

状态说明:

  • AUDIOFOCUS_GAIN:重新获取音频焦点。
  • AUDIOFOCUS_LOSS:永久性失去音频焦点,则其他应用会播放音频。您的应用应立即暂停播放,清理资源;因为它不会收到 AUDIOFOCUS_GAIN 回调
  • AUDIOFOCUS_ LOSS_TRANSIENT:暂时失去音频焦点,但是很快就会重新获得,在此状态应该暂停所有音频播放,但是不能清除资源
  • AUDIOFOCUS_ LOSS_TRANSIENT _CAN_DUCK:暂时失去音频焦点应用应该降低音量(如果您不依赖于自动降低音量),允许持续播放音频(以很小的声音),不需要完全停止播放。
//焦点状态改变
@Override
public void onAudioFocusChange(int focusChange) {
	int volume;
	switch (focusChange) {
		// 重新获得焦点
        //如果通话结束,恢复播放;获取音量并且恢复音量。这个情景应该经常遇到
		case AudioManager.AUDIOFOCUS_GAIN:
			if (!willPlay() && isPausedByFocusLossTransient) {
				// 通话结束,恢复播放
				mPlayService.playPause();
			}
			//获取音量
			volume = mAudioManager.getStreamVolume(AudioManager.STREAM_MUSIC);
			if (mVolumeWhenFocusLossTransientCanDuck > 0 && volume ==
					mVolumeWhenFocusLossTransientCanDuck / 2) {
				// 恢复音量
				mAudioManager.setStreamVolume(AudioManager.STREAM_MUSIC,
						mVolumeWhenFocusLossTransientCanDuck, AudioManager.FLAG_REMOVE_SOUND_AND_VIBRATE);
			}

			isPausedByFocusLossTransient = false;
			mVolumeWhenFocusLossTransientCanDuck = 0;
			break;
		// 永久丢失焦点,如被其他播放器抢占,释放焦点
        // 必须停止所有的audio播放,清理资源
		case AudioManager.AUDIOFOCUS_LOSS:
			if (willPlay()) {
				forceStop();
			}
			break;
		// 短暂丢失焦点,比如来了电话或者微信视频音频聊天等等
        // 但是很快就会重新获得,在此状态应该暂停所有音频播放,但是不能清除资源
		case AudioManager.AUDIOFOCUS_LOSS_TRANSIENT:
			if (willPlay()) {
				forceStop();
				isPausedByFocusLossTransient = true;
			}
			break;
		// 瞬间丢失焦点,如通知,导航
        // 暂时失去 audio focus,但是允许持续播放音频(以很小的声音),不需要完全停止播放。
		case AudioManager.AUDIOFOCUS_LOSS_TRANSIENT_CAN_DUCK:
			// 音量减小为一半
			volume = mAudioManager.getStreamVolume(AudioManager.STREAM_MUSIC);
			if (willPlay() && volume > 0) {
				mVolumeWhenFocusLossTransientCanDuck = volume;
				mAudioManager.setStreamVolume(AudioManager.STREAM_MUSIC,
						mVolumeWhenFocusLossTransientCanDuck / 2,
						AudioManager.FLAG_REMOVE_SOUND_AND_VIBRATE);
			}
			break;
		default:
			break;
	}

失去焦点的三种类型:

  • 失去短暂焦点 (AudioManager.AUDIOFOCUS_LOSS_TRANSIENT)
  • 失去永久焦点 (AudioManager.AUDIOFOCUS_LOSS)
  • Ducking (AudioManager.AUDIOFOCUS_LOSS_TRANSIENT_CAN_DUCK)

场景:

  1. 当永久丢失焦点,比如同时打开播放器,则停止或者暂停播放,否则出现两个声音
  2. 当短暂丢失焦点,比如比如来了电话或者微信视频音频聊天等等,则暂停或者停止播放
  3. 当瞬间丢失焦点,比如手机来了通知/导航。前提是你的通知是震动或者声音时,会短暂地将媒体音量减小一半;当然你也可以减小三分之一。

重新获得焦点场景:

  • 当重新获得焦点的时候,如果通话结束,恢复播放;获取音量并且恢复音量。这个情景应该经常遇到。

​​​​​​​2.4 释放音频焦点

播放完音频,记得使用 AudioManager.abandonAudioFocus(...) 来释放掉音频焦点。在前面的步骤中,我们遇到了一个应用暂停播放应该释放音频焦点的情况,但是这个应用依旧保留了音频焦点。

// Abandon audio focus when playback complete
audioManager.abandonAudioFocus(afChangeListener);
  • 如果要释放的client是在栈顶,则释放之后,让下一个栈顶的client获得了音频焦点。
  • 如果要释放的client不是在栈顶,则只是移除这个记录,不需要更改当前音频焦点的占有情况。

​​​​​​​2.5 APP音频焦点规范化后的效果:如下图

Android音频焦点及混音策略_第3张图片

3. 混音策略

3.1 系统软件混音

通过上述音频焦点AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_MAY_DUCK模式实现混音操作,或者在修改系统框架层,处理导航输出,压低媒体声音实现混音效果。

​​​​​​​3.2 硬件混音

参考框架图:

Android音频焦点及混音策略_第4张图片

如上硬件框架,软件设计如下:

  • NAV + Media混音时候,FM声道Mute,同时压低Media音量。
  • NAV + FM混音时候,Media声道Mute,同时压低FM音量。

4.  异常情况处理

4.1 导航APP未按音频焦点规范,系统如何处理?//主要涉及系统软件混音

处理方案如下:

  • 软件混音:系统Framework层将第三方导航的声音绑定到STREAM_ALARM通道, 系统媒体声音绑定到STREAM_MUSIC通道,通过设置不同通道的音量来实现混音效果。
  • 如何获取当前使用的APP包名?

        方法:ActivityThread.currentPackageName();//获取该Class在哪个package调用

//AudioAttributes 参考修改
Public AudioAttributes build(){
	...
	String mCurName = ActivityThread.currentPackageName();
	if(mCurName  != null  && mCurName .equals(“com.android.nav”))
	{
		//重置媒体ContentType
		mContentType = AudioManager.STREAM_ALARM;
		//重置mUsage 类型
		mUsage = USAGE_ALARM;
	}
	...
}
  • 检测到是第三方导航请求音频焦点,那么通知媒体减低音量

​​​​​​​4.2 第三方媒体播放器未按音频焦点规范,系统如何处理?

  • 系统层强制切换焦点,将第三方APP焦点移除堆栈(或者清空堆栈),将新请求的焦 点移到栈顶,重新请求焦点。

​​​​​​​4.3 未经过SOC处理的收音机FM/AM音频焦点及混音如何处理?

  • 通过Native控制FM/AM的源切换
  • 通过硬件混音实现
  • 软件混音,通过Native控制driver压低FM/AM音量

 音频焦点涉及相关代码路径:

frameworks/base/media/java/android/media/AudioFocusRequest.java

frameworks/base/media/java/android/media/AudioAttributes.java

frameworks/base/media/java/android/media/AudioManager.java

frameworks/base/media/java/android/media/AudioSystem.java

frameworks/base/media/java/android/media/AudioFocusInfo.java

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/audio/AudioService.java

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/audio/FocusRequest.java

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/audio/MediaFocusControl.java

你可能感兴趣的:(Android系统开发,音频焦点,Audio,focus)