AAOS 音频焦点请求

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前言

本文章的目标是首先了解Android中音频焦点的基本概念，理解代码中相关音频焦点的使用方法。其次理解AAOS 中相关交互矩阵概念，理解其实现焦点管理的流程。

基本概念

音频焦点的目标是是确保在多个应用程序同时播放音频时，用户能够顺利地听到他们想要听的声音，并防止多个应用同时混合输出声音，造成用户困扰。也就是每次要去播放某个声音的时候先去请求焦点，请求到焦点后才能开始播放。
音频焦点是在Android API 8中引入的一个概念。它用于表示用户一次只能专注于一个音频流，比如听音乐或播客，但不能同时进行。在某些情况下，多个音频流可以同时播放，但用户只会真正聆听（专注于）其中一个，而其他音频在后台播放。例如，在导航提示播放时，同时降低音量播放音乐。当应用程序请求音频焦点时，它表示希望“拥有”音频焦点来播放音频。

提供给应用来获取音频焦点的api

android 的audioManager 提供了requestAudioFocus 的接口来获取焦点

        AudioFocusRequest mFocusRequest = new AudioFocusRequest.Builder(focusRequest)
                    .setAudioAttributes(mAttrib)
                    .setOnAudioFocusChangeListener(mFocusListener)
                    .setForceDucking(false)
                    .setWillPauseWhenDucked(false)
                    .setAcceptsDelayedFocusGain(false)
                    .build();
            ret = mAudioManager.requestAudioFocus(mFocusRequest);

mFocusRequest 的构造有几个参数可以传递

attribute可以认为是音频播放的原因如 USAGE_MEDIA或者 USAGE_VOICE_COMMUNICATION等等建议为请求使用与音频/媒体播放相同的AudioAttributes。如果未设置任何属性，则会使用默认属性AudioAttributes.USAGE_MEDIA。
AudioFocusChangeListener延时焦点注册的回调，当延时焦点获取到的时候会回调到注册的函数中。
是否强制降低音量
当焦点被duck的时候是否进行pause操作
是否接受获取到焦点是延时焦点

当然还支持其他不同的参数设置，这些参数设置是为了满足不同的场景来使用。比如：在用户听音频书籍或播客时，设备播放导航提示时，用户希望音频暂停而不是降低音量，因为同时听导航提示和语音内容会让人难以理解。因此，系统不会自动对播放音频书籍或博客的应用程序进行降低音量。如果应用程序想要需要暂停而不是降低音量，可以使用Builder.setWillPauseWhenDucked(true) 设置之后在其他应用占用了焦点后框架不会自动为应用降低音量而是回调到应用注册的函数中。

不同类型的焦点请求：

AudioManager.AUDIOFOCUS_GAIN：表示您的应用程序现在是用户正在听取的唯一音频源。音频播放的持续时间未知，可能非常长：在用户完成与您的应用程序的交互后，不希望其他音频流继续播放。这种焦点通常用于音乐播放、游戏或视频播放器。
AudioManager.AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT：用于在应用程序暂时从当前拥有者那里获取焦点，但用户期望一旦应用程序不再需要音频焦点时，播放会回到之前的状态。例如，用于播放闹钟或进行VoIP通话。播放是有限的：闹钟会超时或被取消，VoIP通话有开始和结束。当其中任何事件结束时，如果用户在开始时正在听音乐，则用户希望音乐恢复，而不希望同时听两者。
AudioManager.AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_MAY_DUCK：这种焦点请求类型与AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT相似，都是临时性的焦点请求。但其还表示在拥有焦点的同时，允许另一个应用以降低的音量（“ducked”）继续播放。例如，在播放导航提示或通知时，允许音乐继续播放，但音量不足以妨碍用户听清导航提示。典型的"ducked"应用程序的衰减率为0.2f（或-14dB），例如播放时可以使用**MediaPlayer.setVolume(0.2f)**来实现。
AudioManager.AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_EXCLUSIVE：也用于临时请求，但还表示应用程序希望设备在此期间不播放任何其他内容。这通常用于音频录制或语音识别等情况，在此期间不希望系统播放通知等内容。

AAOS中的音频焦点管理

AAOS请求处理是CarService 这边处理，所谓的处理就是根据传递进来的请求参数和目前持有的场景来决定是否让这个焦点请求成功。这个具体的规则是基于交互矩阵来实现的。具体来所通过重写 AudioPolicy的相关回调来截获原来的audioRequest，然后处理完成后设置到AudioManger 中。主要是重写下面的那些实现。

 public static abstract class AudioPolicyFocusListener {
        public void onAudioFocusGrant(AudioFocusInfo afi, int requestResult) {}
        public void onAudioFocusLoss(AudioFocusInfo afi, boolean wasNotified) {}
        /**
         * Called whenever an application requests audio focus.
         * Only ever called if the {@link AudioPolicy} was built with
         * {@link AudioPolicy.Builder#setIsAudioFocusPolicy(boolean)} set to {@code true}.
         * @param afi information about the focus request and the requester
         * @param requestResult deprecated after the addition of
         *     {@link AudioManager#setFocusRequestResult(AudioFocusInfo, int, AudioPolicy)}
         *     in Android P, always equal to {@link #AUDIOFOCUS_REQUEST_GRANTED}.
         */
        public void onAudioFocusRequest(AudioFocusInfo afi, int requestResult) {}
        /**
         * Called whenever an application abandons audio focus.
         * Only ever called if the {@link AudioPolicy} was built with
         * {@link AudioPolicy.Builder#setIsAudioFocusPolicy(boolean)} set to {@code true}.
         * @param afi information about the focus request being abandoned and the original
         *     requester.
         */
        public void onAudioFocusAbandon(AudioFocusInfo afi) {}
    }

AAOS中的音频焦点管理具体外部设置focus流程：

首先在创建外部的audioPolicy时，会设置AudioPolicyFocusListener注册外部的focus处理的handler到policy并设置IsAudioFocusPolicy 为true将外部的 audioPolicy注册到audioManger，实际是注册到audioservice，
在audioservice中管理焦点请求的类是mMediaFocusControl。在有外部注册的AudioPolicyFocusListener的情况下，所有外部通过audiomanger调用的requestfocus。都会在通过audioPolicy的notifyAudioFocusRequest来处理，这边是一个handler 发送MSG_FOCUS_REQUEST消息然后处理消息的地方将使用外部注册的mFocusListener.onAudioFocusRequest来处理。这个地方会回调caraudioservice 注册进去的mFocusHandler来处理
mFocusHandler是实现了audiopolicy的AudioPolicyFocusListener的接口主要包括focus grant\loss\request\loss几种情况。
carAudioService 中requestFoces实现的流程，这个流程简单来说就是根据AAOS定义的交互矩阵和当前已经获取的焦点类型和当前请求焦点的类型来判断当前的这个焦点请求是可以获取还是拒绝。

交互矩阵

为了支持 AAOS 的需求，系统会根据请求的 CarAudioContext 和当前焦点持有者的 CarAudioContext 之间的预定义交互来处理音频焦点请求。交互类型分以下三种：独占、拒绝和并发。

独占交互

简单来说就是当前应用持有的焦点会被将要请求焦点的应用占有，当前应用失去焦点。
拒绝交互

简单来说当前应用持有的焦点会一直保持，其他应用无法获取当前的焦点。
并发交互

当前应用和其他应用可以同时拥有焦点，AAOS特有的。

AAOS 最独特的地方就是并发交互。在这种交互模式下，请求音频焦点的车载应用可与其他应用同时持有焦点。若要实现并发交互，必须满足以下条件。即：
1. 传入的焦点请求的是 AudioManager.AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_MAY_DUCK。
2. 当前焦点持有者未设置 setPauseWhenDucked(true)。
  
  如果满足上述条件，焦点请求将返回 AUDIOFOCUS_REQUEST_GRANTED，而当前焦点持有者的焦点不会发生任何变化。不过，如果当前焦点持有者选择接收闪避事件或在闪避时暂停，则会失去焦点，就像独占交互一样。

下表显示了由 CarAudioService 定义的交互矩阵。行内容和列内容分别表示当前焦点持有者和传入请求的 CarAudioContext。

举例：如果音乐媒体应用目前正持有音频焦点，而导航应用要请求获得焦点，那么通过该矩阵便能知道，这两个交互可以同时进行。

由于并发交互的缘故，可能会存在多个焦点持有者。在这种情况下，系统会将传入的焦点请求与当前的各个焦点持有者进行比较，然后决定应用哪种交互。此时，最保守的交互会胜出（先是拒绝交互，然后是独占交互，最后是并发交互）。

下表罗列了传入焦点请求的 CarAudioContext（列）与现有焦点持有者的上下文（行）之间的焦点交互。每个单元格表示两种上下文的预期交互类型，其中：

R 代表拒绝交互
E 代表独占交互
C 代表并发交互

在这里插入图片描述

duck的实现流程

duck指的是两个音频都在播放的时候，其中一个音频主动的降低音量。

AOSP legacy模式

关键代码MediaFocusControl.java、FocusRequester.java
1. 根据是不是有外部注册的focusPolicy, 使用的是框架的还是外部的音频焦点请求策略。如果使用框架的，在音频焦点失去的时候，同时本应用的焦点类型是AUDIOFOCUS_LOSS_TRANSIENT_CAN_DUCK那么就会调用frameworkHandleFocusLoss，这里面会调用mFocusController.duckPlayers进行处理. 这其中会调用addDuck其中会调用applyVolumeShaper，对进行duck的音频设置曲线。
2. 在audiotrack的PlaybackThread 线程中有外部的数据写入的时候调用mixthread的prepareTracks_l 从volumeShaper这边获取音量，这个音量是经过sharp处理的，duck的时候就是原来的0.2倍，这个音量最后会乘上音频数据。从而实现了音量的降低。
AAOS 动态路由
1. AAOS 动态路由目前的实现是所有的焦点的获取都是由外部的CarAudioService 进行处理的。其中在焦点类型为AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_MAY_DUCK（当前请求焦点的播放需要正在播放的声音能够降低音量）需要调用audioControl hal的onDevicesToDuckChange来降低音量。
2. 主要是onDevicesToDuckChange起作用，在carAudioService request policy中会回调这个，这个调用到AudioControl hal。hal 中调用 set_device_address_is_ducked 这个是属于audio_hw 也就是audio hal 中，在这里面是设置具体的哪个address为duck，设置为duck的在后面往这边写数据的时候会乘上一个值。相当于是减小音量了。

AAOS 测试应用kitchensink焦点相关

代码位置：packages\services\Car\tests\EmbeddedKitchenSinkApp\src\com\google\android\car\kitchensink\audio\AudioTestFragment.java
首先进行音乐music播放，这个播放是循环的，然后在在播放过程中可以选择Nav 导航播放 USAGE_ASSISTANCE_NAVIGATION_GUIDANCE ，或者 Vr USAGE_ASSISTANT播放这两个获取的焦点不同。
Nav获取的焦点是AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT_MAY_DUCK，也就是music播放还是可以获取到焦点播放不会暂停，但是会降低音量。Vr获取到的是 AUDIOFOCUS_GAIN_TRANSIENT，music音乐播放会完全暂停。其暂停的操作是通过audioservice发送focuschange的消息到请求焦点的回调中。