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ACQUA測試分析（三）

2020-10-31 22:13:52·  來源：海德聲科 HEAD acoustics  
　
通過前ACQUA測試分析（一）和ACQUA測試分析（二），想必大家已經(jīng)對常見的基礎(chǔ)測試項有所了解，本篇將著重講解一下回聲及其相關(guān)的測試。什么是回聲？回聲是指在通
通過前ACQUA測試分析（一）和ACQUA測試分析（二），想必大家已經(jīng)對常見的基礎(chǔ)測試項有所了解，本篇將著重講解一下回聲及其相關(guān)的測試。
 
什么是回聲？
 
回聲是指在通話過程中說話人的語音經(jīng)過設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄Ψ?，被對方設(shè)備的揚聲器播出后又由對方設(shè)備的麥克風(fēng)拾取到并經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸回來，導(dǎo)致說話人聽到了自己的聲音。在實際應(yīng)用中，回聲還可能受到網(wǎng)絡(luò)、信號處理電路帶來的干擾影響。
 
在測試中，說話人的角色（即下圖中的Far End Talker）由軟件模擬，語音信號直接由軟件以電信號方式經(jīng)由前端和綜測儀傳輸?shù)浇说谋粶y設(shè)備，如下圖的手機處，語音信號由手機的揚聲器播放后再被手機的麥克風(fēng)拾取，該部分被拾取的語音經(jīng)過手機的信號處理及編碼后通過射頻發(fā)送到綜測儀，再經(jīng)由前端被軟件獲取進行分析。
 
回聲的影響與延時密切相關(guān)。下圖展示了TELR（說話者回聲響度評定值，依據(jù)ITU-T G.111）與時延的關(guān)系，TELR數(shù)值越高表明對回聲的抑制要求越高。上面一條黑色曲線表示在不同時延下可接受的TELR數(shù)值，下面的黑色曲線表示臨界值。如果TELR位于臨界值以下，表明這時候的回聲已經(jīng)對說話者產(chǎn)生惱人的影響。對于傳統(tǒng)的座機，由于其傳輸延時較小，20ms左右的延時只需31dB的TELR就可以使回聲處在可令人接受的程度。但現(xiàn)在的智能手機，信號傳輸延時通常在200ms以上，要達到與座機相似的回聲水平，需要將TELR提高到50dB以上。越高的延時對設(shè)備回聲處理能力也提出了更高的要求。
 
如何評價回聲信號質(zhì)量？
 
常見的評價回聲信號質(zhì)量的指標包括以下幾種：
 
1.TCLw - Terminal Coupling Loss weighted 加權(quán)終端耦合損耗
TELR在計算時將設(shè)備的發(fā)送及接受響度評定值考慮在內(nèi)，但這在實際測試中并不常用。TCLw（ITU-T P.341）計算了回聲信號在頻域上的總的能量衰減強度，可以看成是傳統(tǒng)回聲損耗（Echo Loss，ITU-T G.122）的補充。傳統(tǒng)回聲損耗計算只考慮了300-3400Hz的窄帶部分，而TCLw在延用相同計算方法的基礎(chǔ)上將計算帶寬增加到了300-6700Hz。目前還沒有針對超寬帶和全帶寬的回聲損耗計算方式的國際標準。
 
常見的TCLw測試源信號如下圖所示，由依據(jù)ITU-T P.501的壓縮真實語音信號(Compressed real speech signal)組成。
 
TCLw的測試結(jié)果為單一數(shù)值，由計算回聲信號的頻譜（下圖綠色曲線）減去測試源信號的頻譜（下圖紅色曲線），再計算該頻譜之差在頻域上的能量總和得到的，數(shù)值越大說明對回聲信號的衰減越強。一般標準規(guī)范會規(guī)定對設(shè)備在特定音量大小下（如最大音量）的TCLw數(shù)值，測試結(jié)果超過該數(shù)值則滿足要求。
 
2.Echo attenuation versus Time 時域回聲衰減
 
TCLw評價了設(shè)備在頻域上總的能量衰減性能但忽視了在時間跨度上的表現(xiàn)，有些回聲可能會隨著時間的推移在不同的時間點上出現(xiàn)，導(dǎo)致有時能聽到明顯的回聲，但由于該回聲占比比較小，所以依舊能夠獲得一個較好的TCLw結(jié)果。時域回聲衰減這項測試就是用于評價設(shè)備終端在隨時間變化時的回聲衰減性能，驗證是否能在通話過程中一直保持足夠的回聲衰減強度。
 
常見的時域回聲衰減測試源信號如下圖所示，由依據(jù)ITU-T P.501的周期性重復(fù)的復(fù)合源信號(CSS: Composite Source Signal)組成。
 
測試的結(jié)果是在時域上的幅值曲線，該幅值是由收到的回聲信號幅值減去測試源信號幅值得到的。通常對于該測試的要求是通話時測量到的回聲衰減不應(yīng)比測量到的最大回聲衰減下降超過6dB，即如果對于某個CSS信號某個時刻的衰減是最大衰減為XdB，則要求對其它CSS信號在任意時刻的衰減都不能少于(X-6)dB。注意該要求只對有CSS信號部分生效，信號空閑部分不計入評價。在判斷時會將幅值曲線與容差曲線的下確界對齊，若不滿足要求，曲線會超出容差曲線的上確界。下面兩個結(jié)果示例中，第一張圖的曲線完好地處在上下確界中間，而第二張圖的曲線在第三個CSS信號的開始時刻得到了它的最大衰減，但由于衰減幅度變化過大，導(dǎo)致無法滿足要求。
 
3.Spectral Echo Attenuation 頻域回聲衰減
 
頻域回聲衰減測試也可以看成是對TCLw在頻域上的補充。TCLw評價的頻域上總能量衰減并不能反映出設(shè)備在各個頻率上單獨的衰減性能，對于一些特定頻率的回聲，頻域回聲衰減測試能夠有效地對其進行分析。
 
常見的頻域回聲衰減測試源信號使用與TCLw測試相同的源信號。
 
測試后得到回聲衰減的頻譜曲線，該曲線由回聲信號的頻譜減去測試源信號的頻譜得出。標準規(guī)范中會規(guī)定頻譜曲線需滿足的條件，下圖表格摘自ETSI ES 202 737，表格中規(guī)定了各個頻率點需要達到的限值要求，該值為上限值，相鄰頻率點中間的頻率限值由兩點的連線確定。
 
ACQUA中結(jié)果展示為單一數(shù)值，正數(shù)表示通過測試，負數(shù)表示不通過。正數(shù)數(shù)值的大小表示頻譜曲線與上確界的最小垂直距離，負數(shù)數(shù)值的大小表示頻譜曲線超出上確界的最大垂直距離。下圖結(jié)果示例中展示了兩個設(shè)備的回聲衰減頻譜曲線，黑色曲線為根據(jù)上面表格畫出的上確界。紅色是表現(xiàn)較好的一款，而藍色處在了不通過的邊緣。
 
本期介紹了回聲的幾個測試項，但回聲的測試并不止于此。其它有關(guān)回聲的測試，如回聲的MOS值評分、回聲在雙講狀態(tài)下的測試將在之后的文章再為大家介紹。
 
ACQUA使用小技巧
 
ACQUA中的數(shù)據(jù)庫通常測試項繁多，覆蓋范圍比較廣，而實際測試時可能只需要其中一部分測試項進行測試分析。在配置好相關(guān)的MMD Setting和Measurement Setting后，很多時候可以直接選中所需的多個測試項一次性進行測試而無需手動干預(yù)，但每次打開數(shù)據(jù)庫都要勾選相關(guān)測試項也是一個不小的麻煩，所以ACQUA提供了SMD Collection的功能，可以將想要的測試項都放在一個集合里，選中這個集合就相當于選中了放在集合中的所有測試項。
 
選擇所需的測試項有兩種方式，1）按住Ctrl + 單擊多選測試項，如下方圖一以選擇SND和RCV的延時測試項為例；2）勾選測試項前方的復(fù)選框，如下方圖二。
 
 
選擇完后在其中任一測試項上右鍵選擇“SMD Collection”，通過第一種方式選擇測試項的則選擇“Add selected SMDs to Collection”，通過第二種方式的選擇“Add marked SMDs to Collection”。第一次使用需要選擇“New SMD collection...”以新建集合，在彈出的對話框中自定義集合名稱（目前暫不支持中文字符）。
 
設(shè)置好集合后想要選擇該集合也有兩種方式：
1）通過在任意測試項上右鍵選擇“SMD Collection”->“Marks from SMD Collection”->“自定義的集合名稱”，選擇之后對應(yīng)的測試項前方的復(fù)選框會被勾選，再右鍵選擇“Start Marked Measurements”即可進行勾選中的測試項的測試。
2）通過界面左上角的下拉欄進行選擇，如選擇下圖的自定義集合名稱“Demo”。
 
以此方式選擇后數(shù)據(jù)庫將只顯示集合中的測試項，如下圖所示，此時可勾選MMD前方的復(fù)選框進行全選測試。退出該集合顯示模式可在之前的下拉欄中選擇“No SMD collection”或者單擊下拉欄右邊的按鍵。
 
 
如需刪除集合可在任意測試項上右鍵選擇“SMD Collection”->“Delete Collection”->“自定義的集合名稱”，如需刪除集合中的某些測試項則需先以第二種方式選擇該集合，再以第一種方式選擇需要刪除的測試項，在測試項上右鍵選擇“SMD Collection”->“Remove Selected SMDs from Collection”。
 
關(guān)于我們
海德聲科（HEAD acoustics China）是全球領(lǐng)先的聲學(xué)解決方案及聲音與振動分析領(lǐng)域供應(yīng)商HEAD acoustics GmbH在中國設(shè)立的子公司。HEAD acoustics憑借其在聲學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)性和相關(guān)軟硬件研發(fā)的先驅(qū)地位，在NVH、聲學(xué)和語音音頻質(zhì)量的測量、分析和優(yōu)化領(lǐng)域廣受贊譽。其產(chǎn)品和服務(wù)廣泛用于汽車、電信，IT設(shè)備、辦公用品和家電行業(yè)的制造商和研究機構(gòu)，以及在聲音環(huán)保領(lǐng)域的企業(yè)與院所等。
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