一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

2021-01-08 20:00:00 2点赞 9收藏 0评论

自2016年苹果的AirPods发布以来,TWS耳机市场一直在迅猛发展和壮大,逐步提升在整个耳机市场中的份额,无论是坐公交,乘地铁,漫步,还是居家娱乐,都能看到TWS耳机的魅影。

换个角度讲,TWS耳机正在全方位融入人们的生活。与此同时,习惯了TWS的用户对于TWS耳机也有着更高的要求,比如音质,降噪,更好的无线连接,防水,续航,轻便,舒适等。

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

近期市场调查反馈得知,消费者普遍把音质作为选购TWS耳机的首要指标。其中消费者直观感受到的几项指标,在生产环节又容易忽略及不易测试出来的。测试员在听音时因工厂环境原因也难以分辨出来,但在实际使用过程中又很容易发现的不良,造成客户投诉及批量退货。这就是异(常)音,底噪和回声问题。下面我们基于这三者的表象,原因以及测量方法做些介绍。

一、耳机异(常)音

异(常)音泛指耳机喇叭漏气、杂音、振音等非正常音。其产生原因大概有以下几项:

1、喇叭音圈问题,如变形、散线、未对齐、尾部卷起大振幅时音圈碰擦到T铁或华司等。
2、喇叭磁隙问题,有摩擦或松散微粒。
3、喇叭振膜问题,脱胶,喇叭振膜边缘与钢架胶粘处分离,或振膜表面破损。
4、耳机电气及悬挂系统的缺陷,导致干扰附加音。

异常音之所以难测试,一是恼人的异常音往往是比较轻微的,由于人工听音存在主观辨识性的问题,对于这类轻微的异常音疏于判断,但是终端客户可能不接受;二是在于产线测试环境嘈杂,普通的测试设备易受干扰,人耳对低阶次谐波的失真不敏感,所以在低阶的谐波失真导致的异音可能无法听出,但仪器有可能测出,从而导致误测,生产效率降低。

要想准确检测出异常音,高性能的硬件采集和优秀的软件算法缺一不可。指南测控的标准声学测试系统,通过规范的配备自研的高精度的测试传感器、高隔离度的环境环境、高灵敏度的GT-BT216C音频分析仪,辅以良好的减振结构设计,基于异常音包含大量的高次谐波失真成分这一基本原理,结合大量的生产测试经验和实验研究,形成了优于普通Rub&Buzz的独特的多达4种异常音检测指标,来全面检测异常音。

下图TWS耳机中的右耳在播放低频成分较为明显的音乐或者声源时,人耳可以听出略微的异音感;左耳表现正常。

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

通过指南测控的标准声学测试系统实际测试的结果,右耳喇叭播放时有略微异音,左耳喇叭听感正常。左右耳TWS组队声学测试,可以在喇叭播放特性的喇叭异常音测试步骤中看到,有异音的右耳的低频分量强度会变高,通过在指南Girant Audistic声学测试软件上测试异(常)音,并与正常品的对比和设定合理的limits,可以快速准确的检查出耳机的异常音不良。

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

下图是喇叭异常音1和喇叭异常音2的局部放大图,绿色曲线是在测试系统上测得的左耳的异常音曲线,橙色曲线是在测试系统上测得的右耳的异常音曲线,红色曲线是经过验证对比后设定的异(常)音管控的上限。

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

二、耳机底噪

底噪也就是本底噪声,一般指在电声系统中,除去有用的信号外的总噪声。底噪有来自于固有的电子、电磁噪音,也有确是功放电路或电源性能问题导致的。理论上底噪是无法去除的,当然只有当底噪大到影响听感的时候才是问题。很多时候可以提高信噪比把底噪给压低,这确实可以降低听音乐时噪声的影响。但是总之人们还是有带耳机不听音乐的时候,典型的如ANC耳机降噪工作的时候,此时显得尤为重要,近期几大知名品牌都因为ANC底噪问题造成过批量退货。

为了准确的检测产品底噪,我们需要知道目前行业内耳机功放工作类型大概有以下两种:

1、产品处于蓝牙播放状态时,功放IC有打开,输入端无任何音源,喇叭输出端有底噪信号输出。
2、产品处于蓝牙播放状态时,IC会被系统静音,信号输入端需要给一个很小信号触发功放IC打开,喇叭输出端有底噪信号输出。

总的来说,底噪时需要多种指标和技术手段来验证和管控。指南测控整个标准声学测试系统通过极高灵敏度的仪器和声学传感器,采用多种评估底噪能量值的方法,以及专门为底噪测试而设计的箱体及治具结构,测试软件逻辑等一体化的设计,可以准确快速的进行底噪测试。

下图TWS耳机中的左耳,在喇叭播放空声源时,喇叭端有略微的电流声底噪,右耳无此不良现场,通过指南测控的标准声学测试系统进行左右耳TWS声学测试,可以在底噪测试步骤中检测到,有底噪异常的左耳的一些频段能量值偏高,无底噪问题的右耳的表现就“平顺”很多。再结合与更多正常品的对比和设定合理的limits,可以快速准确的检查出耳机在各种状态下的底噪不良。

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

下图是喇叭底噪测试的局部放大图,浅绿色曲线是在测试系统上测得的左耳的喇叭噪谱曲线,白色曲线是在测试系统上测得的右耳的喇叭噪谱曲线,红色曲线是经过验证对比后设定的喇叭底噪管控的上限。

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

三、耳机回声

回声来自于非预期的泄露,一般分为电学回声和声学回声。前者一般由于麦克风和扬声器线路布局不合理的电路耦合造成,后者则是由于麦克风和扬声器的声学泄露耦合而成。对于回声不良的耳机来说,在通话时,耳机喇叭播放的声音信号通过麦克风又传回电话另一头的手机,从而让讲话者听到自己的声音。

对于耳机来讲,主要是声学回声,表现为收发环路的隔离度不好,其根本原因就是耳机在装配时麦克风与喇叭的密封隔离没做好,导致通话时回声出现的不良体验。图中的耳机,在通话时,人耳会略微的感受到回声,也就是佩戴人讲话的声音又传递到了耳机本身的喇叭后播放出来,也有会在通话对方的手机端出现回声现像影响双方的通话质量。

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

指南测控的标准声学测试系统,根据回声传输路径,通过测试通话时耳机喇叭信号泄露到麦克风的能量,计算耦合损耗TCLw/EL来反映当前回声能量密度,结合样品和经验数据来设置合适的limits,能够快速可靠测试出耳机的回声性能。 如下图指南标准声学测试系统的回声特性测试项,能快速,准确直接的检测出回声不良的耳机类产品。

一文读懂TWS耳机异音,底噪,回声测试难点

以上就是关于耳机异音,底噪和回音的大概介绍和指南测控提供的高效可靠的测试方法,供大家在需要用到的时候参考,希望能帮助您解决所面临的问题。

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如有其他真无线耳机测试方面的问题想要探讨,也欢迎与指南测控进行联系:)

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