[中关村在线音频频道原创]2013年5月28日,创\"芯\"未来 奋达二十周...
黄小凯 徐煦 陈浪
【摘 要】随着数字移动通信和多媒体技术的快速发展，数字移动终端用途越来越广泛，其结构和功能也越来越复杂和多元化，因此质量问题也越来越受人们所关注。然而，无论移动智能终端产品如何发展，音频性能总是其最基本也是最重要的功能之一，音频质量的好坏直接影响用户体验和正常使用，它的优劣也是衡量该产品质量好坏的基本技术要求，所以对产品的“声设计”和“声质量”控制的要求会变得越来越高，需要有一套科学严谨的检测技术来保证。
【关键词】音频；测试；主观评价；客观描述；声质量
中图分类号： TN924 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）11-0024-002
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.11.009
【Abstract】with the rapid development of digital mobile communication and multimedia technology， digital mobile terminal USES more and more widely， its structure and function also more and more complicated and diversified， so the quality problem is becoming more and more attention by people. However， no matter how mobile intelligent terminal product development， audio performance is always the one of the most basic and most important function of audio quality directly affect the user experience and normal use， the pros and cons of it is to measure the basic technical requirements of the product quality is good or bad， so the product of "design" and "sound" quality control requirements will become more and more high， need a set of scientific and rigorous testing technology to guarantee.
【Key words】Audio； Test； Subjective evaluation； Objective description； The sound quality
0 現状
目前，国际上对于数字移动终端音频性能测试标准都是基于以前的数字移动通信产品的基础上制定的，有3GPP TS51.010 、3GPP TS26.131、和 3GPP TS26.132。其具体的测试方法和标准基本上由ITU（国际电信联盟）牵头起草和制定的，我国目前对移动电话音频性能测试最新版的现行有效标准是 YD/T 1538-2014《数字移动终端音频性能技术要求及测试方法》。
1 测试原理和方法
本文主要研究依据国内最新测试标准YD/T 1538-2014《数字移动终端音频性能技术要求及测试方法》的要求，参照和参考其引用的国际标准，介绍了一种能表达人对声音信号听觉效果的分析，用主观评价和客观测试相结合，对数字移动终端的音频性能进行检验的测试方法。
关于音频的质量检验一般有两种基本类别：
（1）传统的音频测试。该测试可在电路板预组装之前，或在最后的组装完成之后完成。这种试验配置通常是将来自音频分析仪的激励信号通过在被检样品（DUT）的音频组件后，返回到音频分析仪进行测量（例如，音频环回模式测试）见图1。该测试适合测定的音频质量参数：诸如频率响应、谐波失真等。
（2）音频/射频结合的测试。这种测试通常在最后的组装完成后进行，涉及了完整的RF来验证经过发射和接收路径后的音频激励信号。它需要有一个带音频分析仪功能模块的综合通信分析仪。
对于数字移动终端产品音频质量的检验更适合后一种情况。这种方法注意到了在传输过程中编解码的错误造成的影响，也考虑了丢帧，滤波，发送、接收延时和时间抖动等因素的影响，通过比较源信号和采集到的信号进行分析，能更好地反映出人对语音质量的感知。数字移动终端进行语音通话时的接入方式如图2所示。
这种以音频/射频结合的测试通常提供被测终端工作时整体的状态：利用准确的数据和图形，验证音频信号调制/解调过程和结果正确性和完整性。然而，它们不一定显示电声器件，即扬声器和麦克风的状态。事实上，它其实是具有缺陷的电声器件反映在组合的音频/射频测试中的有效结果。而传统的音频测试对扬声器和麦克风等电声器件的静态测试是必不可少的。因此，选择以头和躯干模拟器（HATS）为基础进行搭建数字移动终端的音频测试系统。其测试在空中接口处进行。本文应用的数字移动终端音频测试系统的主要由ACQUA 测试分析系统、前端测量设备MFE VI.1、 CMU200通用无线综合测试仪、HMS II.3人工头测量系统和消声室搭建组成。 其中，HMS II.3人工头主要由人工嘴、人工耳、HMS躯干箱和紧固夹持定位装置（HHP II.1）组成。
2 测试和结果分析
2.1 发送方向的测试
测试发送灵敏度/频率特性，发送响度评定值，发送失真的测试过程。其原理和信号传输的过程如图3所示：
测试发送灵敏度/频率特性，发送响度评定值，发送失真的测试过程。由测试系统软件“ACQUA”控制测量前端“MFE”，发出一个信号源，产生一个测试信号送给头肩模拟器上的仿真嘴，在嘴参考点处产生一个的声压（发送灵敏度和发送响度评定值是-4.7dBPa，发送失真是在频率1020HZ时的5个不同声压）发声，仿真嘴将其电信号转换为声音信号，发出声音后，再通过空气传导给数字移动电话机的MIC，移动电话机将采集到的测试信号编码后通过射频线连接到通用无线通信测试仪，通用无线通信测试仪再将其解码，并将模拟信号传给测量前端MFE VI.1，通过 “MFE VI.1” 进行模数转换后转送给给测试系统软件“ACQUA”，再由 “ACQUA”将所采集的信号用内置的算法进行计算和分析，得到最终的测试数据及曲线。
以发送响度评定值（SLR）为例，我们对此方法进行测试的结果进行分析，测试结果见表1。
求得样品3组测量的标准偏差（SD）为：SD1=0.12，SD2=0.10，SD3=0.18。
根据YD/T 1538-2014标准的要求：发送响度评定值 SLR=8±3dB。从表1中可以看出3组发送响度评定值均符合标准规定的要求，单项判定均为合格。同时，也可以看出3组测试结果中：样品最大的一组标准偏差为0.18，处在比较低的水平。说明测试数据都比较集中，离散程度小。也证明该系统对于该项目的测试具有较高的可靠性，测试结果可重复性较高，一致性较好。适合此类定量的项目的测试。
2.2 接收方向的测试
测试接收灵敏度/频率特性，接收响度评定值，接收失真的测试过程：接收方向的测试，其示意图如图4所示：
测试前，按照ITU-T P.64建议的规定将移动终端的手柄安放在HATS上，测试采用采用Type3.3人工耳。确定被测样品手柄与耳骨参考点（DRP）之间的压力应为8N。先测试接收方向的延时，测试系统软件“ACQUA”将会将值保存，并在测试后面对此有影响的项目时进行调用并补偿。再由测试系统软件“ACQUA” 发出数字测试信号，由控制测量前端“MFE VI.1”进行数模转换后传给综测仪，综测仪将接受到的信号编码并传给被测终端发声，人工耳在耳参考点接收到声音后传回“MFE VI.1”，经“MFE VI.1”进行模数转换后传回给测试系统软件“ACQUA”， 再由“ACQUA”将发出的信号与接收的信号进行分析比较。
以接收失真为例，我们对此方法进行接收方向测试的数据进行分析：
接收失真是接收信号和总失真的一个比较值，他反映了接收器的线性程度。按YD/T 1538-2014中新的要求，当音量控制键设置为通常音量时，接收失真在系统模拟器（SS）的参考编解码器输入端口和耳骨参考点（DRP）经过散射场均衡后的值之间进行测量，测量结果应高于YD/T 1538-2014中表7给出的极值。
测试用正弦信号频率为1020Hz，在系统模拟器的信号输入端口施加的测试电平分别为：0、-3、-10、-16、-20、-30 dBm0，并且測试信号幅度的顺序为降序。正弦波信号的持续时间为0.36毫秒，信号的测量部分为170.67毫秒。测试结果如表2所示：
测试信号频率为315Hz、408 Hz、510 Hz、816 Hz，在系统模拟器的信号输入端口施加的测试电平均为16dBm0，测试结果如表3所示：
从测试对应的数值可以看出，样品在接收电平为16dBm0时不同频点下的测试结果，和在频率为1020Hz时，不同测试电平下的测试结果均高于标准规定的极值，而且3次测试的都结果都比较接近，离散程度小。证明系统对于该项目的测试具有较高的可靠性。
3 小结
由于人耳对不同频率的声音的感知不同，本文通过在数字通信系统的传输过程中测量不同频率时，声压的变化对不同测试项目的影响；同一频率时，不同声压对发送端产生的影响；同一频率时，不同接收电平下对接收端产生的影响；不同频率时，在同一接收电平下对接收端的影响等等。最后，运用内置客观评价算法的测试软件，进行加权计算和分析，得出被测终端样品是否满足标准要求的结论。相当于主观评价和客观测量相结合的方式来评价数字移动终端的音频性能。因为人是语音的最终接受者，这种评价方法是语音质量的真实反映，通过多组数据的重复独立测量和比较，分析和验证利用该系统进行该项测试是科学可行的。随着VoLTE高清语音的普及，将会延伸出更多的终端产品，在窄带语音测试仍然适用的同时，越来越多的产品对于宽带语音测试也会有新的要求，甚至还会衍生出更多新的测试项目，其测试方法和技术要求也会随着各类终端产品的发展而不断调整和更新。我们的数字移动终端音频测试技术的研究还需要不断的跟进，更深入的研究，才能更好地推进行业的发展，让更多更好的“声设计”的产品给用户带来更愉快的“声体验”。
【参考文献】
[1]中华人民共和国工业和信息化部.2014.YD/T 1538-2014.数字移动终端音频性能技术要求和测试方法[S].北京：人民邮电出版社.
[2]lTU-T P.51 Artificial Mouth[S].International Telecommunication Union，1996.
[3]ITU-T P.57 Artificial Ears[S].International Telecommunication Union，2011.
