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智能音箱的测试方案

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01

智能音箱的音频框架

智能音箱中的音频框架主要类似下图所示

  可点击查看大图

智能音箱中的音频硬件可大致分为几个子系统:

  • 麦克风阵列

  • 扬声器系统

  • 信号处理系统

智能音箱中的音频软件可能包含的算法模块:

  • VAD 语音检测

  • ANS 降噪算法

  • AEC 回声消除

  • BF 波束成形

  • 声源定位

  • 音效处理

  • 扬声器保护

  • 非线性主动控制

  • 等等

智能音箱中的音频信号主要路径包括:

  • 上行。麦克风阵列感应语音信号,再经过数字化处理,上传给IVA(音频识别技术)进行信号处理和命令解释。

  • 下行。服务器将数字音频内容传输给设备,再将数字信号转变为模拟信号,并通过扬声器系统进行播放。

  • 其他通过AUX(频输入输出接口)/蓝牙/wifi等方式,和常规音箱一致。

02


智能音箱的测试

如上述讨论,智能音箱中的音频系统有非常多组件,包括麦克风阵列,A/D和D/A转换器,功放,扬声器,数字信号处理,音频编解码等。另外还有波束成形,回声消除,唤醒词识别等多个系统级功能。

一般需要测试每个部件以及子系统,同时最重要的是测试智能音箱整体的系统端到端的性能。

A/D和D/A转换器一般与音频分析仪的采样率不一致,需要做一定的补偿再分析。

频率响应是衡量音频设备最重要的指标。频率响应是一种传递函数的测量。对于DUT(被测设备),频率响应代表输出与频率相关的幅值和相位。通常将在特定频率(如1kHz)下的幅值设定为参考值,归一化为0dB。

目前智能音箱还是一个新的产品系列,没有一个测试的行业标准。

智能音箱输入路径测试:

可以在固定长宽(比如1m*1m)的桌面上放置被测智能音箱,在距离桌面一定距离和角度放置仿真嘴(模拟人嘴位置)。由于仿真嘴频响曲线不平坦,所以需要提前测试做一定的校准。或者直接使用监听音箱代替。再读取录音文件。

智能音箱输出路径测试:

将数字音频内容从服务器传输至音箱,再将数字信号转变为模拟信号,并通过扬声器系统进行播放。  需要采集播放出来的声音信号,再与原音频文件进行对比。这个属于开环测试。

整体开环测试框架


来源:声学号角
非线性控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2022-11-01
最近编辑:1年前
声学号角
辜磊,专注数码声学产品仿真设计...
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01—压缩高音简介压缩高音之所以叫压缩高音(或者压缩驱动器),是因为通过相位塞和号角对扬声器单元驱动的空气进行压缩,提升其输出声功率下图是简单的原理和结构说明。其压缩比为Sd/St。02—直接辐射扬声器和压缩高音的效率对比•压缩高音有点类似功放,放大输入信号。•设计上的问题(声场谐振,振膜分割振动等)或者物料和装配的公差也同样很容易成倍地反应到最终的频响和失真上。•所以一款好的压缩高音对设计/物料/装配的要求比较高。03—有效工作频段和膜片分割振动3寸钛膜,激光扫描04—压缩高音结构目前主要有两种压缩高音结构:•向后辐射球顶振膜压缩高音。•振膜材料以纯钛膜或钛膜+复合边为主。•向前辐射环状振膜压缩高音•振膜材料以PEN,Kapton等材料为主。05—频率响应下限06—频率响应上限07—常规相位塞设计•振膜和相位塞之间的间隙应尽可能小,在考虑振膜的位移以及部件和装配的公差前提下。•在号角喉口增加相位塞后,振膜各处到达出口出的声学路径差减小了很多。•障碍尺寸最好小于最高频率波长的一半,否则声波之间会产生不必要的干涉。声速按340m/s,那么20kHz声波波长为17mm,波长一半为8.5mm。一般尽可能做到10mm以下。08—压缩高音相位塞设计•为得到良好的频率响应,除了增加膜片强度/密度和阻尼外•还需要综合考虑相位塞通道数量,通道宽度和通道形状•一般采用模态抑制法设计+有限元仿真优化09—压缩高音非线性来源•磁路系统非线性Ø力系数非线性Bl(x)Ø电感非线性Le(x)•振动系统非线性Ø劲度系数非线性Kms(x)Ø振膜分割振动•声场非线性Ø前腔空气刚度非线性Cmf(x,p)Ø前腔空气粘性损耗非线性Rmf(x,f)Ø前腔声质量非线性Mmf(x,p)Ø号角中声速随高声压变化C(p)10—前腔声场非线性当振膜运动向相位塞或者声压增加时,压缩腔中的空气变得更"硬"(刚度增加)。当振膜运动向相位塞或者频率升高时,压缩腔中的空气粘性损耗增加当振膜运动向相位塞或者声压增加时,压缩腔中的空气等效质量也会随之增加。11—压缩高音仿真磁力声三场耦合,计算压缩高音在号角或行波管中的频率响应优化压缩高音磁路/膜片/相位塞设计12—压缩高音演进来源:声学号角

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