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P3610-2MIC 測試報告

作者:木瓜科技
P3610-2MIC 測試報告

如何在嘈雜的環境中(類如廚房/客廳/健身房的環境中)擷取幹淨的人聲,是智能裝置做語音互動和語音通話必須要解決的問題。

在現實生活中,嘈雜的環境中,有多種噪聲的存在,也阻礙了智能裝置有效地擷取人聲,這些噪聲包含了:

•裝置自身播放的聲音,如電視/機頂盒/Sound bar等智能裝置正在播放音樂

•環境中的穩态和非穩态的,發散的噪聲,如風扇/空調等環境基礎噪聲

•環境空間内的點噪聲,如固定在某個位置的電視發出的聲音等噪聲

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一個高性能的語音接口在這種裝置中,就顯得尤為重要。P3610-2MIC 除了解決噪聲問題,可同時提供遠距離拾音和語音打斷(Barge-in)。

這樣的前端語音接口便可輸出幹淨且有效的人聲進行語音互動(ASR)和會議通話(Communication)。

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在智能裝置中, P3610-2MIC 作為高成本效益的語音接口裝置,可以非常快速地應用到語音互動(ASR)和語音通話(Communication)使用;尤其它專門優化了ASR的前端處理,極大提高了語音打斷和語音識别的性能。非常适合應用于智能音響,智能電視,機頂盒以及智能網關中。

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測試概述

P3610-2MIC闆語音性能測試旨在介紹麥克風的基本性能參數測試,用于功能評估,包括麥克風聲壓靈敏度、麥克風一緻性、DSP算法功能測試以及其他的聲學組裝測試建議等。測試将使用标準測試裝置和軟體,并在可控制環境下進行。

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測試條件和工具如下:

1、測試裝置/工具:P3610-2MIC闆、Type-C USB線、高保真音箱或者人工嘴、Audacity/Adobe Audition音頻軟體、測試音頻、分貝儀/聲壓計;

2、測試環境:測試應在标準消音室/半消音室或會議室内進行,以避免外部環境噪聲對測試結果的影響。

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測試細節

● 麥克風聲壓測試

麥克風的AOP通常在120 dB左右,如果聲音信号超過該值,則會導緻麥克風拾音出現截幅,導緻聲音失真。

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測試方法:使用分貝儀靠近麥克風,測試確定偵測到的聲音在120dB以内。

● 麥克風一緻性測試

每個麥克風拾音信号需要保持高一緻性,在組裝結構外殼時,需要統一錄制所有麥克風原始信号,進行分析去一緻性,重點是展現在幅值和頻譜特性。

每個麥克風信号的一緻性要求為整個XMOS陣列方案項目的基本要求,陣列麥克風才能發揮其應有的性能。

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測試方法:

(1)使用高保真音箱/人工嘴播放一段白噪聲測試音頻;

(2)将被測P3610-2MIC闆距離人工嘴30cm左右進行錄音;

(3)使用Audacity/Adobe Audition分析檢視錄音音頻的頻率。

● DSP測試

下文的測試内容,全部是USB的固件測試舉例:

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AEC測試

參考信号是決定AEC性能效果的條件之一,陣列方案目前使用的兩種參考方式(USB/I2S), 無論使用那種方式首先都需要確定裝置播放喇叭不能存在失真、過載,喇叭輸出與數字I2S信号頻譜要相對比對。

參考信号設計需要注意以下:

1. 使用USB通路作為參考信号回采的時候,I2S out後端模拟設計使用線性模拟設計以滿足參考信号與I2S信号相比對,請勿使用EQ子產品晶片,經過EQ後端模拟輸出将與實際原有參考信号頻譜資訊不比對。

2. 使用I2S作為參考信号的時候,建議從裝置功放後端添加ADC晶片進行分壓取樣,以確定通過I2S與實際播放聲音比對。

3. 裝置任何時候播放聲音音量響度都不能超過麥克風所能承受的最大聲壓級,建議揚聲器最大播放音量到麥克風聲壓≤120dB。

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測試方法:

(1)XMOS 播放聲音,注意 MIC 與音箱的避震,還有 MIC 的密封性

(2)發聲源大概 65dB 左右發聲,距離MIC拾音距離 3-5 米,測試其性能

(3)播放的噪音,白噪音最好

(4)需注意回采方式是USB還是I2S,使用的固件不同

IC 測試

IC(Interference Cancellation,幹擾源消除),幹擾源消除的作用主要是消除環境中固定的位置點發出的幹擾聲音信号,該信号視為為幹擾信号被P3610-2MIC消除。

IC算法不需要接入參考信号,但會存在一個收斂時間過程,在幹擾源信号的位置和P3610-2MIC的位置相對固定,并且有VAD人聲檢測後即可實作收斂消除。

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測試方法:

(1)在消音室或者會議室内使用高保真音箱/人工嘴播放類似洗衣機、收音機的噪聲測試音頻;

(2)将P3610-2MIC闆放置在高保真音箱/人工嘴前方通過USB進行錄音;一段時間後再同時播放一段人聲音頻;

(3)經過P3610-2MIC檢測後,使用Audacity檢視處理後的音頻。

VAD 測試

VAD(Voice Activity Detection,語音活動檢測)。控制IC和AGC的适應性,以優化近端語音的輸出。

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測試方法:

(1)在消音室或者會議室内使用高保真音箱/人工嘴播放一段存在人聲、背景噪聲的測試音頻;

(2)将 P3610-2MIC 闆放置在高保真音箱/人工嘴前方通過 USB 進行錄音;

(3)經過 P3610-2MIC 檢測識别後,使用 Audacity 檢視處理後的音頻。

NS 測試

NS (Noise Suppression, 噪聲抑制),噪聲抑制的作用主要是抑制抑制來自其頻率特性不會随時間瞬時變化的噪聲源。其中包括散射的背景噪聲和固定噪聲源,類似于穩态噪聲和非穩态噪聲。

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測試方法:

(1)在消音室内使用高保真音箱/人工嘴播放背景音測試音頻;

(2)将P3610-2MIC闆放置在高保真音箱/人工嘴前方通過USB進行錄音;

(3)經過P3610-2MIC降噪後,使用Audacity檢視錄制高背景_播放音處理後的音頻

AGC 測試

AGC(Automatic Gain Control,自動增益控制),自動增益的作用主要是可以動态調整音頻增益,或設定固定增益,使聲音保持所需的輸出電平。

測試方法:可以使用Audacity軟體進行前後錄音,對比前後音頻幅度的大小

固定增益

設定為固定增益,則輸出的音頻信号的幅度将随着增益的設定放大或縮小,但是需要注意,過大的增益會引起音頻失真,是以需要根據具體情況進行合理的設定

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自适應增益

設定為自适應增益,則代表AGC的增益值時刻在變動,期望最終是輸出的音頻信号保持平緩,保持聲音大小在同一水準上。

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聲學結構指導測試

● 密封性測試

密封主要是為了確定麥克風的拾音孔僅在結構外殼的拾音腔孔擷取外界的聲音,避免聲音進入到結構内部來回反射産生較嚴重的混響。

在硬體設計時,需要提前考慮麥克風的密封性的設計,通常産品是增加密封膠套來實作密封性能,并且在硬體上需要預留密封膠套的位置以吻合産品結構聲學需求。

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測試方法:Audacity 錄音擷取到每個MIC原始資料,在一次錄音測試中,裝置本機播放白噪聲音頻,使用密封矽膠套對每個 MIC 進行堵孔(拾音口)測試,檢視堵孔前後對比的的內插補點,在密封良好的情況下,堵孔前後的內插補點保持 30db 或者高于 30db 可判定為密封良好。

● 避震測試

避震主要是為了喇叭播放聲音時音腔産生的震動不傳導到麥克風闆,避免聲音通過震動傳導到麥克風,進而避免影響麥克風的拾音。

關于避震性,做以下建議:

1. 在設計喇叭音腔跟麥克風有足夠的距離,并且有絕對的隔絕;

2. 在産品裝置本體與麥克風子產品闆子之間的連接配接添加避震緩沖材料,例如橡膠墊,矽膠墊、泡棉.

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