原创 智能音箱该怎么测?

2019-8-20 15:23 319 2 4 分类: 消费电子

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: Echo Dot Gen 2nd > Eufy > Echo Dot Gen 3rd >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: Echo Dot Gen 2nd > Eufy> Echo Dot Gen 3rd > 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: Echo Dot Gen 2nd > Eufy > Echo Dot Gen 3rd >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: Echo Dot Gen 2nd = Echo Dot Gen 3rd >Eufy > 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: Echo Dot Gen 2nd = Echo Dot Gen 3rd >Onkyo > 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: Echo Dot Gen 2nd > Echo Dot Gen 3rd >Onkyo > 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: Echo Dot Gen 2nd > Echo Dot Gen 3rd >Eufy > 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。


 

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文章评论 3条评论)

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MKT_183195012 2019-8-26 13:27

开发工匠: 写的好,学习和参考了,音箱测试太重要了,很难控质量
是的呀~市面音箱产品现在层出不穷,质量好坏参差不齐,需要质量把控才行~

开发工匠 2019-8-21 14:32

写的好,学习和参考了,音箱测试太重要了,很难控质量

curton 2019-8-20 21:41

参数好多啊
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