智能音箱性能测试

应用文章
智能音箱声学测量

扬声器电声测量

智能音箱的核心是智能虚拟助理(IVA),它可以使用语音命令来引导设备完成从播放新的音频内容、音乐、播客等到控制家庭自动化系统,甚至下达在线购物订单的所有操作。值得注意的是,这种同样的IVA技术,有麦克风和扬声器支持,正被添加到各种家用电器恒温箱、机顶盒、冰箱中,实现语音控制,从而将它们变成“智能设备”。显然,大多数智能手机也能起到智能音箱的作用。

而这部分,以及这里找到的各种资源,将主要讨论智能音箱测试,大部分内容同样适用于更广泛的智能设备类别及其音频性能的测量。

衡量智能音箱的性能带来了各种各样的挑战,无论测试是集中在一个子系统还是整个设备上。许多挑战与IVA、各子系统的复杂性以及随后的音频信号路径有关。

智能音箱IVAs
与智能音箱的互动从一个特定的“唤醒词”或短语开始,然后是一个命令。在正常工作模式下,智能音箱处于半休眠状态,但总是“监听”唤醒字,从而触发它们获取和处理语音命令。在语音识别方面,智能音箱本身只能识别叫醒词(或短语)。更多的计算密集型语音识别和后续处理是由连接的服务器上的智能虚拟助手完成的。根据正在进行的评估,唤醒字可能是测试过程的一个组成部分。

音频子系统
智能音箱包含几个不同的音频子系统,包括:
麦克风阵列
有源扬声器系统
信号处理算法(用于波束形成、噪声抑制等的前端处理)

智能音箱的主要音频路径位于设备和IVA之间,通过Wi-Fi或有线连接使用互联网。在输入端,通过设备的麦克风阵列感测包含语音命令的语音信号,将其数字化并上传到IVA以进行信号处理和命令解释。在输出端,数字音频内容从web服务器传输到设备,在那里它从数字转换为模拟,然后在设备的扬声器系统上播放时最终转换为声音信号。智能扬声器智能音箱也可能有几个辅助音频路径(例如,模拟输出和输入插孔、与其他智能扬声器智能音箱的网络连接等)

声学测试
智能音箱的音频子系统有许多组件,这些组件有助于提高整体性能和音频质量。在某个阶段,必须对这些组件和系统中的每一个进行测试,最后对整个智能音箱系统进行端到端的性能评估。

出于以下原因,智能音箱的主要输入和输出音频路径可能非常具有挑战性:
1. 智能音箱的输入和输出都是声学的,而且声学测试本质上比电子(模拟或数字)音频测试更复杂。声学测试需要校准的麦克风,通常是一个消声测试室,和一个高质量的扬声器系统来刺激DUT麦克风

2. 智能音箱天生就是开环设备。在输入端,信号(通常是语音)被捕获、数字化并作为数字音频文件传输到某个服务器。要评估输入路径性能,必须从服务器检索音频文件,并与最初生成的信号进行比较分析。在输出端,源于服务器上的音频文件的音频内容被流式传输到设备,在那里它被转换为模拟并在设备的扬声器系统上播放。要评估输出路径性能,必须使用测量麦克风测量设备的扬声器输出,并与来自服务器的原始信号进行比较。原始信号通常是以编码音频信号(例如MP3或AAC)的形式出现,这要求在分析之前对其进行解码。

3. 设备中的A/D和D/A转换器的采样率总是与音频分析仪不同,在分析过程中需要某种形式的补偿。