行動電話聲音品質的快速測試法

2004-02-03
雖然行動電話的重點應用是在數據通訊上,但毫無疑問地,語音仍然是手機最迷人的殺手級應用,因此,行動電話的聲音品質是其最重要的特性之一。聲音品質會受3個因素影響:語音編碼器(Vocoder)的選擇、行動電話的機構設計以及聲音傳感器(麥克風和喇叭)的選擇。
雖然行動電話的重點應用是在數據通訊上,但毫無疑問地,語音仍然是手機最迷人的殺手級應用,因此,行動電話的聲音品質是其最重要的特性之一。聲音品質會受 3個因素影響:語音編碼器(Vocoder)的選擇、行動電話的機構設計以及聲音傳感器(麥克風和喇叭)的選擇。語音編碼器的選擇在制訂標準的時候就已經決定了,不是任何的應用設計可以改變的。機構設計包括聲音的隔離、到耳朵的耦合路徑、以及雜訊的抵銷(noise cancellation)等。喇叭和麥克風的選擇也是重要的因素,但也是在開發的過程中就決定的。設計品質的驗證是一個冗長又困難的過程,困難點在於人聲和耳朵的模擬,以及在進行聲音測試的時候,如何將人類的生理機能因素列入考慮。雖然市面上有現成的設備可以進行這種測試,但是一般都相當昂貴,而且行動電話的聲音品質驗證過程非常地耗時。  

行動電話一旦進入生產程序之後,前文中所提到的因素應該都已經驗證過,且若有問題的話,也應該已經解決了,但果真是如此嗎?測試流程會不會又抓出有瑕疵的喇叭或麥克風?目前已有無線通訊測試儀器推出了聲音測試的功能,可用於GSM或cdma2000的測試。  

生產製造上的考量  

在生產程序上進行測試,其構想是以噪音來激勵(excite)麥克風,並以可被分析的電子聲音來激勵喇叭。方法是使用一個簡單的夾具(fixture),該夾具需要先以一個已知的良好設計品來進行調校,該良好設計品的反應會被學習起來,然後將每支行動電話的測試結果與之比較。  

可選擇的一種聲音測試信號是一個稱為P-50的人造聲音,P-50是ITU標準所定的名稱,用來描述聲音產生的過程。  

該聲音的統計資料顯示與真實語音的吻合度相當高,吻合的項目包括:振幅的變動、頻率響應、以及信號在一段時間內與真實語音的振幅和頻率相吻合的機率。不過,要比對這些吻合的機率需要花上一段相當長的時間,不符合生產製造流程的需求。  

離散式多載波調變信號測試較省時  

比較好的替代方法是使用離散式的多載波調變信號,這些信號隨後可以用傅立葉技術加以分析,所涵蓋的頻率範圍從300到3000Hz。這種信號對現代的語音編碼器而言並不是理想的信號,但因為會與一個已知良好的裝置做比較,所以可以偵測出有問題的聲音傳感器。此外,將語音編碼器的雜訊抵銷功能關掉,可進一步改善測試儀器中用來測試喇叭的信號,這種方式可以產生更好的正弦波聲音。  

圖1所示為喇叭的測試方式,所採用的是以下的步驟:先在測試儀器中產生聲音檔,然後送到內部的語音編碼器中進行編碼,語音編碼器的雜訊抵銷功能要關掉。接著,將產生的語音資料透過實際的無線連結發射到手機上。測試夾具到手機喇叭的聲音耦合要夠好,一般會使用一圈緊壓住行動電話機體的泡棉橡膠,並將麥克風懸掛在喇叭上面。喇叭的音量實際上是相當低的,需要有氣密裝置才能聽到它的輸出。來自麥克風的信號會被接到測試儀器的聲音輸入端,以計算頻率響應。  

麥克風的測試步驟大體上也是一樣的,但方向相反,如圖2所示。聲音也是在測試儀器中產生,然後送到聲音輸出埠,以驅動固定在麥克風附近的喇叭。接著,透過RF連結將手機語音編碼器的輸出信號發射到測試儀器中,進行聲音的解碼和頻率響應的計算。  

將分析出來信號的形狀和振幅與參考測試信號做比較,就可確定待測手機的組件是否為可靠的合格設計,圖3是GSM行動電話的喇叭測試結果。這些測試通常每一項測試所需的時間都不到一秒。在生產製造的過程中,行動電話已經利用測試儀器在真實的連結中測試過了。不過,這些測試會需要用到特殊的夾具,但設計起來並不會太困難。  

(作者現任職於安捷倫科技公司)  

本站使用cookie及相關技術分析來改善使用者體驗。瞭解更多

我知道了!