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ACQUA測(cè)試分析（三）

2020-10-31 22:13:52·  來(lái)源：海德聲科 HEAD acoustics  
　
通過(guò)前ACQUA測(cè)試分析（一）和ACQUA測(cè)試分析（二），想必大家已經(jīng)對(duì)常見(jiàn)的基礎(chǔ)測(cè)試項(xiàng)有所了解，本篇將著重講解一下回聲及其相關(guān)的測(cè)試。什么是回聲？回聲是指在通
通過(guò)前ACQUA測(cè)試分析（一）和ACQUA測(cè)試分析（二），想必大家已經(jīng)對(duì)常見(jiàn)的基礎(chǔ)測(cè)試項(xiàng)有所了解，本篇將著重講解一下回聲及其相關(guān)的測(cè)試。
 
什么是回聲？
 
回聲是指在通話過(guò)程中說(shuō)話人的語(yǔ)音經(jīng)過(guò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄?duì)方，被對(duì)方設(shè)備的揚(yáng)聲器播出后又由對(duì)方設(shè)備的麥克風(fēng)拾取到并經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸回來(lái)，導(dǎo)致說(shuō)話人聽(tīng)到了自己的聲音。在實(shí)際應(yīng)用中，回聲還可能受到網(wǎng)絡(luò)、信號(hào)處理電路帶來(lái)的干擾影響。
 
在測(cè)試中，說(shuō)話人的角色（即下圖中的Far End Talker）由軟件模擬，語(yǔ)音信號(hào)直接由軟件以電信號(hào)方式經(jīng)由前端和綜測(cè)儀傳輸?shù)浇说谋粶y(cè)設(shè)備，如下圖的手機(jī)處，語(yǔ)音信號(hào)由手機(jī)的揚(yáng)聲器播放后再被手機(jī)的麥克風(fēng)拾取，該部分被拾取的語(yǔ)音經(jīng)過(guò)手機(jī)的信號(hào)處理及編碼后通過(guò)射頻發(fā)送到綜測(cè)儀，再經(jīng)由前端被軟件獲取進(jìn)行分析。
 
回聲的影響與延時(shí)密切相關(guān)。下圖展示了TELR（說(shuō)話者回聲響度評(píng)定值，依據(jù)ITU-T G.111）與時(shí)延的關(guān)系，TELR數(shù)值越高表明對(duì)回聲的抑制要求越高。上面一條黑色曲線表示在不同時(shí)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(shí)候的回聲已經(jīng)對(duì)說(shuō)話者產(chǎn)生惱人的影響。對(duì)于傳統(tǒng)的座機(jī)，由于其傳輸延時(shí)較小，20ms左右的延時(shí)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(jī)，信號(hào)傳輸延時(shí)通常在200ms以上，要達(dá)到與座機(jī)相似的回聲水平，需要將TELR提高到50dB以上。越高的延時(shí)對(duì)設(shè)備回聲處理能力也提出了更高的要求。
 
如何評(píng)價(jià)回聲信號(hào)質(zhì)量？
 
常見(jiàn)的評(píng)價(jià)回聲信號(hào)質(zhì)量的指標(biāo)包括以下幾種：
 
1.TCLw - Terminal Coupling Loss weighted 加權(quán)終端耦合損耗
TELR在計(jì)算時(shí)將設(shè)備的發(fā)送及接受響度評(píng)定值考慮在內(nèi)，但這在實(shí)際測(cè)試中并不常用。TCLw（ITU-T P.341）計(jì)算了回聲信號(hào)在頻域上的總的能量衰減強(qiáng)度，可以看成是傳統(tǒng)回聲損耗（Echo Loss，ITU-T G.122）的補(bǔ)充。傳統(tǒng)回聲損耗計(jì)算只考慮了300-3400Hz的窄帶部分，而TCLw在延用相同計(jì)算方法的基礎(chǔ)上將計(jì)算帶寬增加到了300-6700Hz。目前還沒(méi)有針對(duì)超寬帶和全帶寬的回聲損耗計(jì)算方式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
 
常見(jiàn)的TCLw測(cè)試源信號(hào)如下圖所示，由依據(jù)ITU-T P.501的壓縮真實(shí)語(yǔ)音信號(hào)(Compressed real speech signal)組成。
 
TCLw的測(cè)試結(jié)果為單一數(shù)值，由計(jì)算回聲信號(hào)的頻譜（下圖綠色曲線）減去測(cè)試源信號(hào)的頻譜（下圖紅色曲線），再計(jì)算該頻譜之差在頻域上的能量總和得到的，數(shù)值越大說(shuō)明對(duì)回聲信號(hào)的衰減越強(qiáng)。一般標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范會(huì)規(guī)定對(duì)設(shè)備在特定音量大小下（如最大音量）的TCLw數(shù)值，測(cè)試結(jié)果超過(guò)該數(shù)值則滿足要求。
 
2.Echo attenuation versus Time 時(shí)域回聲衰減
 
TCLw評(píng)價(jià)了設(shè)備在頻域上總的能量衰減性能但忽視了在時(shí)間跨度上的表現(xiàn)，有些回聲可能會(huì)隨著時(shí)間的推移在不同的時(shí)間點(diǎn)上出現(xiàn)，導(dǎo)致有時(shí)能聽(tīng)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(gè)較好的TCLw結(jié)果。時(shí)域回聲衰減這項(xiàng)測(cè)試就是用于評(píng)價(jià)設(shè)備終端在隨時(shí)間變化時(shí)的回聲衰減性能，驗(yàn)證是否能在通話過(guò)程中一直保持足夠的回聲衰減強(qiáng)度。
 
常見(jiàn)的時(shí)域回聲衰減測(cè)試源信號(hào)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(hào)(CSS: Composite Source Signal)組成。
 
測(cè)試的結(jié)果是在時(shí)域上的幅值曲線，該幅值是由收到的回聲信號(hào)幅值減去測(cè)試源信號(hào)幅值得到的。通常對(duì)于該測(cè)試的要求是通話時(shí)測(cè)量到的回聲衰減不應(yīng)比測(cè)量到的最大回聲衰減下降超過(guò)6dB，即如果對(duì)于某個(gè)CSS信號(hào)某個(gè)時(shí)刻的衰減是最大衰減為XdB，則要求對(duì)其它CSS信號(hào)在任意時(shí)刻的衰減都不能少于(X-6)dB。注意該要求只對(duì)有CSS信號(hào)部分生效，信號(hào)空閑部分不計(jì)入評(píng)價(jià)。在判斷時(shí)會(huì)將幅值曲線與容差曲線的下確界對(duì)齊，若不滿足要求，曲線會(huì)超出容差曲線的上確界。下面兩個(gè)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(gè)CSS信號(hào)的開(kāi)始時(shí)刻得到了它的最大衰減，但由于衰減幅度變化過(guò)大，導(dǎo)致無(wú)法滿足要求。
 
3.Spectral Echo Attenuation 頻域回聲衰減
 
頻域回聲衰減測(cè)試也可以看成是對(duì)TCLw在頻域上的補(bǔ)充。TCLw評(píng)價(jià)的頻域上總能量衰減并不能反映出設(shè)備在各個(gè)頻率上單獨(dú)的衰減性能，對(duì)于一些特定頻率的回聲，頻域回聲衰減測(cè)試能夠有效地對(duì)其進(jìn)行分析。
 
常見(jiàn)的頻域回聲衰減測(cè)試源信號(hào)使用與TCLw測(cè)試相同的源信號(hào)。
 
測(cè)試后得到回聲衰減的頻譜曲線，該曲線由回聲信號(hào)的頻譜減去測(cè)試源信號(hào)的頻譜得出。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中會(huì)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(gè)頻率點(diǎn)需要達(dá)到的限值要求，該值為上限值，相鄰頻率點(diǎn)中間的頻率限值由兩點(diǎn)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(guò)測(cè)試，負(fù)數(shù)表示不通過(guò)。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(fù)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(gè)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(lán)色處在了不通過(guò)的邊緣。
 
本期介紹了回聲的幾個(gè)測(cè)試項(xiàng)，但回聲的測(cè)試并不止于此。其它有關(guān)回聲的測(cè)試，如回聲的MOS值評(píng)分、回聲在雙講狀態(tài)下的測(cè)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(kù)通常測(cè)試項(xiàng)繁多，覆蓋范圍比較廣，而實(shí)際測(cè)試時(shí)可能只需要其中一部分測(cè)試項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試分析。在配置好相關(guān)的MMD Setting和Measurement Setting后，很多時(shí)候可以直接選中所需的多個(gè)測(cè)試項(xiàng)一次性進(jìn)行測(cè)試而無(wú)需手動(dòng)干預(yù)，但每次打開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)都要勾選相關(guān)測(cè)試項(xiàng)也是一個(gè)不小的麻煩，所以ACQUA提供了SMD Collection的功能，可以將想要的測(cè)試項(xiàng)都放在一個(gè)集合里，選中這個(gè)集合就相當(dāng)于選中了放在集合中的所有測(cè)試項(xiàng)。
 
選擇所需的測(cè)試項(xiàng)有兩種方式，1）按住Ctrl + 單擊多選測(cè)試項(xiàng)，如下方圖一以選擇SND和RCV的延時(shí)測(cè)試項(xiàng)為例；2）勾選測(cè)試項(xiàng)前方的復(fù)選框，如下方圖二。
 
 
選擇完后在其中任一測(cè)試項(xiàng)上右鍵選擇“SMD Collection”，通過(guò)第一種方式選擇測(cè)試項(xiàng)的則選擇“Add selected SMDs to Collection”，通過(guò)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(duì)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(guò)在任意測(cè)試項(xiàng)上右鍵選擇“SMD Collection”->“Marks from SMD Collection”->“自定義的集合名稱”，選擇之后對(duì)應(yīng)的測(cè)試項(xiàng)前方的復(fù)選框會(huì)被勾選，再右鍵選擇“Start Marked Measurements”即可進(jìn)行勾選中的測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試。
2）通過(guò)界面左上角的下拉欄進(jìn)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(kù)將只顯示集合中的測(cè)試項(xiàng)，如下圖所示，此時(shí)可勾選MMD前方的復(fù)選框進(jìn)行全選測(cè)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(cè)試項(xiàng)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(cè)試項(xiàng)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?jiǎng)h除的測(cè)試項(xiàng)，在測(cè)試項(xiàng)上右鍵選擇“SMD Collection”->“Remove Selected SMDs from Collection”。
 
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