如何对TWS通话降噪耳机进行测试

通话降噪与主动降噪的区别是什么？
如何对TWS通话降噪耳机进行测试？有哪几种测试方法？

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陈婧甄

2021-8-3 14:19:05

在TWS耳机领域，对产品的便携性要求较高，耳机必须要做到足够的小巧才容易被用户接受。
在如此小巧的TWS耳机中加入降噪功能，是目前音频厂商共同面对的难题，今天我们来就来针对性的聊聊TWS耳机降噪技术是如何实现的。
通话降噪与主动降噪，区别是什么？
主动降噪和通话降噪是不一样的降噪技术，主动降噪是起到把环境噪声最大程度地抵消，让使用耳机的人享受安静的环境。
而通话降噪则是另一个方向的应用，它可以让使用通话降噪耳机的人在嘈杂的马路边打电话，或者在飞驰的摩托车，在开着音乐，或开了车窗的汽车行驶中的汽车里打电话，电话另一边的人也能清楚地听到你的讲话内容，噪声基本传不过去。
简单说，主动降噪，就是使用耳机的人爽，而通话降噪，就是电话另一头的人爽。
通话降噪，3大主要技术
1， Beamforming 指向增强技术
2，自适应滤波技术
3，上行骨传导技术
这3项技术，其实并不是新的技术，我们的手机，基本都有2颗麦（一个在充电口旁边，另一个在相机镜头旁边），默默地在帮助我们进行通话降噪好多年（所以，有时用耳机打电话怕讲不清楚时，我们习惯关掉耳机，直接用手机，就主要是这个原因）。
上行骨传导技术本质是通过采集脸或声带的振动信号，进行通话内容的传输，因为环境噪声传导介质是空气，而直接用加速度传感器采你脸上或声带的振动，则可以隔离环境噪声，这项技术在军事上应用十分广泛，在坦克里打电话，直升飞机上打电话，就都有用此项技术。
现在，TWS耳机的形态，加速了这3项技术在耳机上的应用。TWS耳机的高耳夫球杆的形态，让双麦的距离能布置得更远，提升了beamforming的算法效果。
TWS 半入耳的形态，让耳软骨的振动能更高效地传递给加速度传感器，上行骨传导能得到更高信噪比的信号。同时，蓝牙芯片计算能力与功耗的优化，使得这些算法能更好地跑在TWS芯片里。
通话降噪，接下来将会成为中高端TWS耳机的标配，耳机工厂需要敏感地把握住这个趋势，在测试设备的投资上进行比较谨慎地选择，需要选择那种可以升级后进行通话降噪测试的系统，避免再花不绯的价格升级现有蓝牙音频测试系统，或购买新的支持通话降噪测试系统。
而实际上，只要规划得好，常规蓝牙声学与通话降噪，是可以在一个站上完成的，只要测试系统支持这样做。
1. 研发阶段，进行通话降噪效果测试的手段
1.1 研发阶段Beamforming 算法降噪效果怎么测
我们在办公室进行TWS耳机的Beamforming降噪效果测试。
系统架构如下图，我们通过转台TT625，测量耳机的每个角度的HFP传输能量，如果我们使用扫频信号，就可以认为在自适应滤波器还没收敛完成，即可以认为收到的信号都是只有beamforming 指向增强处理后的信号。

下图是AirPods和某品牌的TWS耳机的Beamforming 降噪效果对比

从上面2个图，可以看出，AirPods表现十分优异，在90度急剧衰减，这样体现出来就是你用AirPods打电话时，这时如果有一个和你同等身高的人对着你耳朵方向讲话，其声音也会被急剧衰减，几乎传不到你电话对方的那头去，当然，你走在路上，汽车喇叭声也几乎会被衰减掉，这样就起到很强的通话降噪效果。
1.2 研发阶段自适应滤波算法怎么测
研发测试，不仅仅需要针对beamforming效果进行量化，还需要进行自适应滤波器收敛效果，甚至进行收敛时间的测试，AudioExpert平台都是支持，其思路和接下来要讲的量产测试方法里的开关测试法类似，这里就不多讲，我们继续来看量产的测试手段。
2. 量产阶段，进行品质把控的测量手段
这两年来，美格信支持过一批批的头戴游戏通话降噪耳机，TWS通话降噪耳机的量产测试，现在把积累的经验介绍给大家。
量产主要的测试方法有3种：
1、信噪比测试法
2、回路测试法
3、开关测试法
这3种方法，有优有劣，美格信的系统，都无缝支持，下面进行分析介绍。
2.1 信噪比测试法
这种方法，不需要芯片商指令支持，基本上哪家仪器都能支持，而且测量环境与真实使用环境比较类似，测试出来的降噪数据接近真实效果。但由于算法一直开着，容易受环境干扰，测试数据不是很稳定，有时需要复测才能通过，再加上需要一些时间等待收敛，测试效率和良率都比较低。
评价：入门阶测量
量产推荐指数：三颗星
2.2 回路测试法
这种方法，需要芯片厂商或方案商的支持，必需进行DUT控制，而且TWS形态上，又不支持太多顶针点，所以一般走的是SPP或BLE协议。但由于这种测试方法是剥离了算法的影响，所以基本上可以把双麦的品质与装配误差测出来，一致性非常高，而且无收敛时间，测试效率也高，高端品牌而且重视通话降噪品质的，基本会倾向于采用这种方式。目前，美格信的系统可以支持这4家芯片的DUT控制，BES，Airoha，REALTEK，QUALCOMM。
评价：高级测量
量产推荐指数：五颗星
2.3 开关测试法
这种方法，通过DUT的开关，测试噪声能量的穿透效果，由于这种测试只有一个角度，beamforming 的噪声抑制能力基本被忽略，而且还需要DUT指令，还要等待收敛的时间，所以这种方法在量产上是的最不推荐。但推荐使用在研发阶段，测试自适应滤波器的效果，早期单麦降噪的量产测试，也有部分厂商选择这种方式。
评价：入门级
量产推荐指数：一颗星
美格信喜欢标准化的设计，从软件平台化，硬件模块化，系统单穴化，长远看，这样可以释放用户的灵活度，对用户来说是最有利的。但短期内，对用户的知识水平要求比较高，使用起来可能感觉比较吃力，但人总是要往前看的，使用美格信的东西，用着用着，测试原理就都懂了，自己也就上一个台阶了。
不仅如此，我们设计的单穴化系统，支持TWS常规声学与上行降噪合并（上行降噪必将成本中端TWS耳机的标配功能），所以，此设备的投资也兼容行业发展需求，符合行业长期发展的技术趋势。

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