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作者：百佳泰/Raymond Amazon在2016年6月发布Alexa软件开发工具包后让语音助理应用迅速崛起；Alexa语音助理也在来年的CES展会中大放异彩，获得多家厂商的支持与采用。语音助理以遍地开花的形式纷纷被各大厂商植入在各类型的物联产品，其中又以智能型手机占绝大部分。用户可透过手机内建的语音助理来快速进行关键字搜寻或下达各种不同需求的指令，让手机不再需动手来启动各种功能。 然而，从用户的实际操作上来看，语音助理经常会发生以下两种问题： 1. 手机对于指令的收音与辨认不良。 当用户在户外下达语音指令时，旁边一台汽车呼啸而过，或在骑车时，麦克风被引擎声干扰等，上述原因皆容易造成手机上的语音助理无法完整识别正确的指令。 2. 手机麦克风收音的正确性。 厂商可针对语音助理后台的云端、AI数据库进行校对。然而，即便有强力的后台校对功能，也无法修正手机上的收音与降躁技术。举例来说，使用者会因户外环境的变因，导致手机的收音、降噪技术收到错误信息，造成语音助理识别准确率降低。 当上述问题发生时，用户可能会对产品的质量抱持怀疑外，也可能会对周遭的亲友进行宣传、或反对购买，不仅让品牌被贴上质量不佳的标签，也会造成品牌的信赖度降低等风险。 百佳泰聆听您的需求，针对环境变因进行模拟及测试 百佳泰以台湾地区在地文化作为环境基准；尤以交通工具多以摩托车为主的情况下，使用者会把手机放在摩托车用的手机架上，以便骑车时可随时对手机语音助理下指令。然而，如果这时手机的收音不佳，会影响对使用者的方便度。我们使用聆听室与各种语音组合，仿真用户在骑车使用时可能会遇到的情境，并搭配目前广泛使用的Google语音助理进行验证测试。其数值可协助品牌商及开发商日后在设计手机收音时作为参考指标。 环境架设 为了保证环境模拟的高度准确性，聆听室、固定语句、声音大小等条件都需建立在一个可控的范围内。 下图为模拟手机在摩托车车架上的使用环境 1. 外部音量达70~75dbC 2. 用专业喇叭仿真一般人正常说话，音量大小为90dbC 3. 利用手机架保持手机悬空 测试摆放位置如下 测试目标 1. 安静情况下手机的收音表现 2. 马路环境下手机的收音表现 3. 在三种使用者最可能使用的距离下，搭配1和2，两点手机的收音表现 同时，因应现在蓝牙耳机的使用情况增加，使用者经常利用手机搭配蓝牙耳机使用，故我们也针对了蓝牙耳机在路上使用时，可能遇到的情况实行模拟。 三种模拟情境 1. 一般室内 2. 马路上：一般马路声音大小，有车子和引擎声（约为75 dbC） 3. 马路上：略微吵杂， 模拟上下班马路声音大小，有车子和引擎声（约为85 dbC） 测试设备 耳机使用了目前市面上的主流蓝牙耳机，并分别使用语音助理和假人仿真真人讲话效果。 实际测试结果 一般室内 当在一般室内的环境（约65dbC）时，A牌手机的表现均回复正确，B牌手机则有2句没有正确抓到语意。此外，从图1-2可看出，无论在各种距离，B牌手机皆发生已经唤醒但却抓不到正确语句的情况。此外，在蓝牙耳机的测试结果显示，耳机1和2皆有良好的反应与回复，性能表现优异。 图1-1 一般室内环境（A牌手机） 图1-2 一般室内环境（B牌手机） 一般马路 在模拟一般马路（约75dbC）的情境测试，可得知识别率开始降低，且回复不正确的频率也慢慢增加。但我们发现A牌手机的表现相较于B牌略为稳定；B牌的测试结果明显降低许多，甚至在模拟最远距离（60cm）处还发生无反应的情形。 图2-1 一般马路环境（A牌手机） 图2-2 一般马路环境 （B牌手机） 吵杂马路 最后一个测试我们模拟在吵杂马路（约85dbC）的情境，从结果得知两者的语音识别度表现皆为不理想；而在蓝牙耳机的测试结果显示，耳机2的表现相较于耳机1略好。 图3-1 吵杂马路环境（A牌手机） 图3-2 吵杂马路环境（B牌手机） 从以上三项测试数据结果我们得知，即使在相同的环境中，产品也会因硬件设计的不同造成不同的结果：A牌手机除了收音麦克风外还另设2个抗环境音用的抗噪麦克风；而B牌手机在设计上只保留1个收音的麦克风，因此设计上的不同反映在了测试成绩上，同时也代表了使用者有可能会遇到的问题。而在蓝牙耳机的测试中，两款耳机均在吵杂的环境中表现较差；但由于耳机2在设计上有4个收音麦克风，固表现优于耳机1。 专业语音助理性能测试尽在百佳泰 手机中内建语音助理的功能在近年来蓬勃发展，使其作用越来越广泛。因用户越加开始注重语音助理的用户体验度，手机、蓝牙耳机的设计无论从硬件（麦克风）或是软件（UX）上也须精进更多的要素与功能。百佳泰不仅拥有Audio声学实验室、且能提供Amazon Alexa Built-in的相关性能验证，协助您找出产品潜在的风险问题并提供客制化的情境仿真测试，可确保产品质量及提升消费者对于品牌的信赖及好感度。

智能音箱在近年来逐渐成为许多家庭中的智能小帮手；用户无需动手便可以实时查询天气、拨号、以及播放音乐等。然而，当智能音箱内建的喇叭发出的音质无法满足音乐爱好者时，从音箱上的输出这时就能派上用场。基于单纯以人耳判断音质的好坏是非常主观的，百佳泰搜集目前市面上较热门的4款智能音箱，透过专业仪器的测试手法，分析智能音箱数字信号转模拟信号的质量以及输出的音质是否有衰减、失真、串音、噪声等问题。 智能音箱该怎么测？ 累积多年测试经验的百佳泰，拥有专业的声学验证测试经验，可针对音质与音量提供相对应的解决方案。透过测试数据的累积，我们发现智能音箱经常会发生以下问题: 1.最大电压输出不足，喇叭无法推动 2.智能音箱开机过程中产生异常的噪音 3.左右声道分离度太差，如看电影右边爆破声跑到左边 针对上述问题，我们选用市面上热门的4款智能音箱作为此次的测试DUT，并设计出7大测试项目，分析每款智能音箱在输出音质上的差异性。 测试仪器: Audio PrecisionAPx585 + 10K Ohm Loading 测试设定及流程: 从云端拨放48K音讯测试档案，接着透过3.5mm并带有10K Ohm负载阻抗的线材，连接至Audio Precision APx585，测量出数据后再做比较。 注：Onkyo 因不支持云端播放所以是透过计算机输入来播放测试档案。 ​ 最大输出不失真测试（Full Acale Test) 测项主要是在确认受测产品在不失真的情况下的最大输出电压，并观察是否产生截波现象。输出电压会影响产品可输出的最大音量，也就是会左右推动负载的能力；当输出电压不足或是超出产品工作范围限制而导致推力不佳时，会使播放出来的音质显得生硬、干扁、或是截波，而造成声音失真的现象。 ​ 动态范围测试 (Dynamic Range Test) 测项主要是在了解受测产品的音质干净程度。动态范围所要测量的便是原始音讯与背景噪音的相对差距，以及噪音在频域上的分布情形。信噪比越高就代表噪声越小，音质越干净；反之，信噪比低则代表噪声较大、较多，会直接或间接的影响到原始信号的音质和音色。 ​ 噪音水平值 (Noise Level during system activity) 测项主要是在测噪音。噪音通常由智能音箱自行产生，和输入的讯号无关。这一个值越低越好；和 Dynamic Ranger 最大不同是编译码器(Codec)会一直处于工作状态。 ​ 声道相位差测试(Inter-channel Phase Difference Test) 测项主要是量测产品的相位，两声道的相位差距过大时，会造成音像定位不准确而导致声音模糊。这个测试项目可观察两声道相位间的时间延迟；时间差越小就代表相位差越小，音像定位越准确。左右声道的时间差会直接影响到正确的声音相位，因不同相位的互相抵消原理，因此会对原始音频产生很大的影响。 ​ 全频总谐波失真加噪声测试(THD + N vs. Frequency Test) 测项指的是输入音频经过受测装置处理后在原始信号频率倍数位置产生的非原始信号，称之为谐波。谐波失真的发生会使声音信号的质量下降、以及一些音讯细节的损失；而当谐波失真过大时则会相当程度改变原始的音色，而这个测项便是在观察受测产品谐波失真及噪讯在频域分布的情形。 ​ 幅值响应测试 (Magnitude Response Test) 测项主要量测声音在各个不同频率的位准，并评估其涟波值是否平顺、以及观察受测产品在高频与低频时的音讯重现能力；通带涟波值代表的是音频震荡的幅度，峰值与谷值间的距离越接近，代表涟波值越平稳。 ​ 串音测试(Crosstalk Test) 测项主要量测串音，指的是来自不同声道的噪声干扰和原始信号的比值。由于左右声道相位不同，因此串音有可能造成声道分离度不足、音场模糊、造成无法准确定位原始信号要传达的信息，通过观察受测产品防治串音的能力可评估其声道分离度。 测试结果: 最大输出不失真测试（Full Acale Test) 量测结果显示，左右声道的失真率（THD+N）应是越低越好。而Onkyo 在输出1KHz频率时，左右声道的失真落差高达 0.3%，与其他智能音箱有十倍的差距。 整体表现排名 Onkyo ​ 动态范围测试 (Dynamic Range Test) 上述结果显示，所有智能音箱中除了Onkyo，其余都符合建议标准：在A加权后的数据小于 -90 dB。而EchoDot Gen 2nd和 Eufy 则有接近16bit 音讯，拥有可呈现最大动态范围(96dB)的表现（动态范围的值越大越好）。 整体表现排名 Onkyo ​ 噪音水平值 (Noise Level during system activity) 测试结果显示，所有智能音箱中除了Onkyo 都符合建议标准：在A加权后的数据小于 -90 dB（所代表的值为噪音值越小越好）。 整体表现排名 Onkyo ​ 声道相位差测试(Inter-channel Phase Difference Test) 透过数据图显示，所有智能音箱都符合建议标准：在20Hz-20KHz的频率范围内、二声道彼此的相位角度差异小于30deg。只有 Onkyo在20Hz-100Hz频率范围稍微有差异 1 deg 左右。 整体表现排名 Onkyo ​ 全频总谐波失真加噪声测试(THD + N vs. Frequency Test) 测试结果显示，所有智能音箱都未符合建议标准：20Hz-20KHz的频率范围内，总谐波失真加噪讯小于 -80dBFS。其中，Echo Dot Gen 2nd在18-19K 左右就失去信号，而 Echo Dot Gen 3rd在15K-20K频率范围大于 -40 dBFS，Eufy 跟Onkyo 则是在各频段内有较差的失真表现。 整体表现排名 Eufy ​ 幅值响应测试 (Magnitude Response Test) 由上图所示，除了Echo Dot Gen 2nd符合建议标准：Lowband的衰减小于3dB、High band衰减小于1dB、Passband的Ripple小于正负0.25dB。其余三款的表现如下：Echo Dot Gen 3rd在高低频有些许衰减，Eufy 在 15kHz 就开始衰减，而Onkyo 也是在 20Hz 频率开始衰减，待频率上升才趋近稳定。 整体表现排名 Eufy 串音测试(Crosstalk Test) 最后一项的测试结果显示，除了 Onkyo未符合建议标准：在20Hz-15KHz的频率范围内，二声道互相泄漏电量小于 -60dBFS。其余智能音箱皆符合建议标准；Onkyo 在低频完全落在 -40 dB 之外，而 Echo Dot Gen 3rd跟 Eufy 则是会在中高频段有不稳定的情形。 整体表现排名 Onkyo 综合结果评比 本文针对「音质」这项常被一般大众忽略的重要功能为例，点出在目前市场上智能音箱输出所会出现的音质问题。针对上述智能音箱输出的7大测试结果，我们制作出下方的分数雷达图：分数越高，代表质量越好。其中，Echo DotGen 2nd在整体音质输出的表现优于其他智能音箱，Echo Dot Gen3rd则表现平平。而Eufy在THD + N vs. Frequency以及Magnitude Response这部分表现较差，Onkyo在各项目的表现都不及其他智能音箱，确实有进步的空间。对于开发商及品牌商日后在商品开发时可针对测项及测试结果作为参考依据，避免因产品的音质不良或各种问题造成使用者不良体验。