TWS耳機通話降噪3大主要技術的測試

肖冰 发表于 2019-10-08 07:42:00 收藏 已收藏
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TWS耳機通話降噪3大主要技術的測試

肖冰 发表于 2019-10-08 07:42:00
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在TWS耳機領域,對産品的便攜性要求較高,耳機必須要做到足夠的小巧才容易被用戶接受。

在如此小巧的TWS耳機中加入降噪功能,是目前音頻廠商共同面對的難題,今天我們來就來針對性的聊聊TWS耳機降噪技術是如何實現的。

通話降噪與主動降噪,區別是什麽?

主動降噪和通話降噪是不一樣的降噪技術,主動降噪是起到把環境噪聲最大程度地抵消,讓使用耳機的人享受安靜的環境。

而通話降噪則是另一個方向的應用,它可以讓使用通話降噪耳機的人在嘈雜的馬路邊打電話,或者在飛馳的摩托車,在開著音樂,或開了車窗的汽車行駛中的汽車裏打電話,電話另一邊的人也能清楚地聽到你的講話內容,噪聲基本傳不過去。

簡單說,主動降噪,就是使用耳機的人爽,而通話降噪,就是電話另一頭的人爽。

通話降噪,3大主要技術

1, Beamforming 指向增强技术

2, 自适应滤波技术

3, 上行骨传导技术 

這3項技術,其實並不是新的技術,我們的手機,基本都有2顆麥(一個在充電口旁邊,另一個在相機鏡頭旁邊),默默地在幫助我們進行通話降噪好多年(所以,有時用耳機打電話怕講不清楚時,我們習慣關掉耳機,直接用手機,就主要是這個原因)。

上行骨傳導技術本質是通過采集臉或聲帶的振動信號,進行通話內容的傳輸,因爲環境噪聲傳導介質是空氣,而直接用加速度傳感器采你臉上或聲帶的振動,則可以隔離環境噪聲,這項技術在軍事上應用十分廣泛,在坦克裏打電話,直升飛機上打電話,就都有用此項技術。

現在,TWS耳機的形態,加速了這3項技術在耳機上的應用。TWS耳機的高耳夫球杆的形態,讓雙麥的距離能布置得更遠,提升了beamforming的算法效果。

TWS 半入耳的形态,让耳软骨的振动能更高效地传递给加速度传感器,上行骨传导能得到更高信噪比的信号。同时,蓝牙芯片计算能力与功耗的优化,使得这些算法能更好地跑在TWS芯片里。

通話降噪,接下來將會成爲中高端TWS耳機的標配,耳機工廠需要敏感地把握住這個趨勢,在測試設備的投資上進行比較謹慎地選擇,需要選擇那種可以升級後進行通話降噪測試的系統,避免再花不绯的價格升級現有藍牙音頻測試系統,或購買新的支持通話降噪測試系統。

而實際上,只要規劃得好,常規藍牙聲學與通話降噪,是可以在一個站上完成的,只要測試系統支持這樣做。

1. 研发阶段,进行通话降噪效果测试的手段

1.1 研发阶段Beamforming 算法降噪效果怎么测

下圖是我們在辦公室進行TWS耳機的Beamforming降噪效果測試。

系统架构如下图,我们通过转台TT625,测量耳机的每个角度的HFP传输能量,如果我们使用扫频信号,就可以认为在自适应滤波器还没收敛完成,即可以认为收到的信号都是只有beamforming 指向增强处理后的信号。

下图是AirPods和某品牌的TWS耳机的Beamforming 降噪效果对比

從上面2個圖,可以看出,AirPods表現十分優異,在90度急劇衰減,這樣體現出來就是你用AirPods打電話時,這時如果有一個和你同等身高的人對著你耳朵方向講話,其聲音也會被急劇衰減,幾乎傳不到你電話對方的那頭去,當然,你走在路上,汽車喇叭聲也幾乎會被衰減掉,這樣就起到很強的通話降噪效果。

1.2 研發階段自適應濾波算法怎麽測

研發測試,不僅僅需要針對beamforming效果進行量化,還需要進行自適應濾波器收斂效果,甚至進行收斂時間的測試,AudioExpert平台都是支持,其思路和接下來要講的量産測試方法裏的開關測試法類似,這裏就不多講,我們繼續來看量産的測試手段。

2. 量产阶段,进行品质把控的测量手段

這兩年來,美格信支持過一批批的頭戴遊戲通話降噪耳機,TWS通話降噪耳機的量産測試,現在把積累的經驗介紹給大家。

量産主要的測試方法有3種:

1、信噪比測試法

2、回路測試法

3、開關測試法

這3種方法,有優有劣,美格信的系統,都無縫支持,下面進行分析介紹。

2.1 信噪比測試法

這種方法,不需要芯片商指令支持,基本上哪家儀器都能支持,而且測量環境與真實使用環境比較類似,測試出來的降噪數據接近真實效果。但由于算法一直開著,容易受環境幹擾,測試數據不是很穩定,有時需要複測才能通過,再加上需要一些時間等待收斂,測試效率和良率都比較低。

評價:入門階測量

量産推薦指數:三顆星

2.2 回路测试法

這種方法,需要芯片廠商或方案商的支持,必需進行DUT控制,而且TWS形態上,又不支持太多頂針點,所以一般走的是SPP或BLE協議。但由于這種測試方法是剝離了算法的影響,所以基本上可以把雙麥的品質與裝配誤差測出來,一致性非常高,而且無收斂時間,測試效率也高,高端品牌而且重視通話降噪品質的,基本會傾向于采用這種方式。目前,美格信的系統可以支持這4家芯片的DUT控制,BES,Airoha,REALTEK,QUALCOMM。

評價:高級測量

量産推薦指數:五顆星

2.3 开关测试法

这种方法,通过DUT的开关,测试噪声能量的穿透效果,由于这种测试只有一个角度,beamforming 的噪声抑制能力基本被忽略,而且还需要DUT指令,还要等待收敛的时间,所以这种方法在量产上是的最不推荐。但推荐使用在研发阶段,测试自适应滤波器的效果,早期单麦降噪的量产测试,也有部分厂商选择这种方式。

評價:入門級

量産推薦指數:一顆星

美格信喜歡標准化的設計,從軟件平台化,硬件模塊化,系統單穴化,長遠看,這樣可以釋放用戶的靈活度,對用戶來說是最有利的。但短期內,對用戶的知識水平要求比較高,使用起來可能感覺比較吃力,但人總是要往前看的,使用美格信的東西,用著用著,測試原理就都懂了,自己也就上一個台階了。

不僅如此,我們設計的單穴化系統,支持TWS常規聲學與上行降噪合並(上行降噪必將成本中端TWS耳機的標配功能),所以,此設備的投資也兼容行業發展需求,符合行業長期發展的技術趨勢。 

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