Encontrei uma solução paliativa, que fica monitorando a alteração do volume do sistema em si. Quando o volume diminui, por exemplo, de 10 para 9, o programa redefine o volume de volta para 10 (fingindo que não houve mudança no volume) e realiza a ação desejada (idem para quando o volume aumenta).
Essa solução funciona em vários dispositivos, mas acho essa solução meio "gambiarra".
Alguém conhece um modo, que não envolva root ou custom ROMS, para monitorar e tratar o pressionamento das teclas físicas de volume com a tela bloqueada, a partir de um serviço?
Valeu pessoal!
Atualização
Tipos de solução como a que o GravityBox usa só funcionam se o aparelho estiver com root... Ainda assim, gostaria de algo o mais parecido possível: