百佳泰之TWS耳機及智慧音箱之電聲量測/咨詢服務

Allion Labs / Greg Tsai

最早在2016年隨著Apple移除了IPHONE 7的耳機孔、健身與運動的意識上漲以及穿戴式裝置成為一股風潮,TWS無線藍牙耳機的商機逐漸佔有一席之地。消費者越來越重視個人化的娛樂體驗,除了穿戴舒適以及造型時尚之外,大眾對於TWS產品的功能操作與音質也越來越高標準。

TWS耳機進行電聲測量的必要性

對TWS耳機來說,最核心的功能就是揚聲器發出聲音、麥克風收音。要確保這些核心功能,還需仰賴電聲量測來發現設計問題。若基礎問題沒解決,恐會進一步影響到應用層面,例如:語音辨識、主動式降噪。

  • 電聲設計的問題:
    • 麥克風指向性:麥克風收音的方向性問題,導致某些方向的收音效果不佳,影響語音識別質量
    • 頻率響應(Frequency Response): 設計不良的頻響曲線,其上的峰和谷會影響語言清晰度
    • 總諧波失真(THD): 當諧波成份高出聽覺掩蔽,人耳就會感覺音質有異
  • 產品異常分析的需求
    • 因為機構組裝不良使得組件鬆脫產生額外的共振雜音

TWS 耳機的電聲量測挑戰

  1. 麥克風沒有 “有線的” 輸出路徑,也沒有 “有線的” 揚聲器的輸入路徑。
  2. 需要從“主機(手機)” 進行記錄和播放。
  3. 真無線耳機的收音/播放延遲, 直接影響消費者的使用體驗.
  4. 主動式降噪功能的量測
  5. 真無線耳機的發展愈趨多功能化,各功能的交互影響,提高了測試的複雜度.
    例如: 各功能全部開啟後, 對延遅的影響程度.

智慧音箱的電聲量測挑戰

  • 麥克風沒有直接輸出路徑,也沒有揚聲器的輸入路徑。
    • 這些設備從“雲”(一種基於Internet的某種服務(例如Amazon Music))進行記錄和回放。
  • 智能揚聲器通常是通過語音激活的,幾乎沒有手動控制,甚至沒有手動控制以方便測試。
  • 智能揚聲器是非同步音頻設備,因此會受到採樣率誤差
    或設備與測量系統之間不匹配的影響。

百佳泰解決方案

1. 基本電聲元件量測

揚聲器: 遵循IEC 60268-5, 可以量測以下項目:

  • 頻率響應 (Frequency Response)
  • 靈敏度 (Sensitivity)
  • 阻抗 (Impedance)
  • 方向性 (Directivity)
  • 失真(Distortion)
  • 線性度 (Linearity)
  • Thiele/Small 參數 (T/S parameter)

麥克風: 遵循IEC 60268-4, 可以量測以下項目:

  1. 頻率響應 (Frequency Response)
  2. 靈敏度(Sensitivity)
  3. 噪音水平 (Noise level)
  4. 動態範圍 (Dynamic Range)
  5. 失真(Distortion)
  6. 線性度 (Linearity)

2. TWS耳機/智慧音箱之揚聲器電聲量測

TWS 耳機在無響室中的架設情形.

揚聲器系統的性能包括頻率響應,靈敏度和失真的測量。揚聲器的測量是通過以下方式進行的:

  • 將測試信號上傳到手機
  • 播放測試信號
  • 用HATS內的麥克風擷取響應信號.
  • 使用分析儀進行分析

3. TWS耳機/智慧音箱之麥克風電聲量測

麥克風系統的性能包括頻率響應,靈敏度和失真的測量。麥克風的測量是通過以下方式進行的:

  • 使用校準的人工嘴模擬器播放測試信號
  • TWS耳機麥克風收音, 儲存在手機上.
  • 從手機下載到分析儀
  • 使用分析儀器, 解析錄音

4. 藍牙延遲量測

  • 採用Audio Precision 高精確度量測系統
  • 構成高度同步播放/錄音量測系統
  • 自相關Time Delay Estimation 技術及 MLS 信號, 確保延時量測無誤差.

5. Debug 除錯 / 諮詢服務

 案例: 生產階段不良品分析

此案例為電聲產品在製造產線出現質量不良時的分析.

透過傳統的Frequency Response 及THD測量, 初步比對檢出問題.

進一步透過時頻分析, 找到揚聲器的製造缺陷.

若有任何TWS耳機及智慧音箱之電聲量測相關問題

歡迎隨時連絡我們service@allion.com。