向巍，秦麗，黃波，楊楠

（神龍汽車有限公司，湖北武漢 430056）

音響品質(zhì)評價系統(tǒng)的建立及其運用研究

向巍，秦麗，黃波，楊楠

（神龍汽車有限公司，湖北武漢 430056）

介紹一套適用于汽車音響音質(zhì)評價與分析工作的測試系統(tǒng)，并對系統(tǒng)的組成、工作原理和應(yīng)用情況做了重點描述。

汽車音響；音質(zhì)；評價

音響品質(zhì)評價是音響導(dǎo)航產(chǎn)品開發(fā)工作中的一項重要內(nèi)容，其目的是通過主觀評價或科學(xué)分析的手段評價音響的音質(zhì)情況，以便更好地改善音響產(chǎn)品的整體品質(zhì)水平。為了適應(yīng)未來音響導(dǎo)航產(chǎn)品的開發(fā)需要，神龍公司建立了一套全新的音響品質(zhì)評價系統(tǒng)。整套系統(tǒng)依據(jù)功能分為音頻數(shù)據(jù)采集、音質(zhì)主觀評價和音響性能參數(shù)測量3個子系統(tǒng)，具備有便捷的操作方法、豐富的評價手段、自動化的結(jié)果統(tǒng)計方式等優(yōu)點。本文分別對3個子系統(tǒng)的組成及原理予以介紹。

1 音頻數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

音頻數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)用于采集商品車上音響所播放的音頻信息，從而用于后續(xù)的回放和評價工作中。這種“先采集再回放”的模式解決了過去評價人員擁擠在商品車內(nèi)會干擾聲場環(huán)境的問題，提升了后續(xù)主觀評價環(huán)節(jié)的效率及評價結(jié)果的精確程度。

音頻數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)由軟件和硬件兩個部分組成。硬件部分選用了德國HEAD acoustics公司的HMS IV.0高精度數(shù)字式信號采集系統(tǒng)，這套系統(tǒng)的外形被設(shè)計成與真人軀干大小相似的人工頭形式，以便真實還原車內(nèi)原始聲場環(huán)境。同時系統(tǒng)還配備了立體式麥克風(fēng)、內(nèi)置鋰電池、三維激光定位裝置等附件，從而更好地適應(yīng)車內(nèi)特殊的工作環(huán)境。系統(tǒng)的最高采樣率高達96kHz，頻率范圍為3Hz～20kHz，已經(jīng)可以無失真地對汽車音響的音頻數(shù)據(jù)進行采集。

軟件部分選用了HEAD acoustics公司的RCVI采集軟件。這款軟件運行在手持式PDA上，可以以藍牙連接的方式配置HMS IV.0系統(tǒng)的參數(shù)，并控制音頻數(shù)據(jù)采集過程。這種無線控制方式在操作時既簡單易行，又可避免測試人員待在車內(nèi)采集數(shù)據(jù)會干擾聲場環(huán)境的問題。

在使用音頻數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)時，需要首先將HMS IV.0人工頭放置在商品車內(nèi)，使用可調(diào)式底座、三維激光定位裝置等配件調(diào)整好人工頭的位置，并將其用安全帶固定在座椅上，隨后再通過藍牙連接至RCVI采集軟件。測試人員可以在關(guān)閉所有車門之后，在車外使用手持式PDA（掌上電腦）控制整個采集過程。

對于音響產(chǎn)品使用的音源，一般會依據(jù)音響主觀評價工作的需求選取幾首有代表性的音樂，測試的音源應(yīng)覆蓋流行、樂器、人聲等多種音樂風(fēng)格，以便在后期全面評價音響的高音、低音、響度等參數(shù)。

2 音質(zhì)主觀評價子系統(tǒng)

音質(zhì)主觀評價子系統(tǒng)是整個音響品質(zhì)評價系統(tǒng)的核心部分，主要用于將前文中采集到的音頻數(shù)據(jù)在半消聲室內(nèi)進行回放試聽和評分操作。評價人員在試聽音頻時可以使用專門的評分軟件在筆記本電腦上進行評分，打分完成后，評分軟件會在后臺收集和統(tǒng)計評價結(jié)果，并自動給出分析報告。這種評價方式雖然也屬于主觀評價范疇，但是得益于半消聲室的良好隔音效果以及評分軟件的自動化操作，可以更加高效靈活地進行音響品質(zhì)評價工作。

整套子系統(tǒng)同樣由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。硬件方面選擇了HEAD acoustics公司的PEQV可編程均衡器和HD IV.1動圈式監(jiān)聽耳機，配合音箱、低音炮、功放、筆記本電腦等輔助配件，組合成一套完整的硬件系統(tǒng)，其組成框圖如圖1所示。

圖1 音質(zhì)主觀評價子系統(tǒng)的硬件框圖

硬件部分的主要設(shè)備為6臺筆記本電腦和6臺PEQV可編程均衡器。6臺電腦依據(jù)功能的不同，可分為管理端電腦（PC Admin）和評分端電腦（PC User1～PC User5）。管理端電腦用來配置PEQV可編程均衡器的參數(shù)、編輯 和下發(fā)評分模板、收集分析統(tǒng)計結(jié)果；評分端電腦則用來接收評分模板，供評價人員完成評分操作，整套系統(tǒng)支持最多5名評價人員同時進行評分操作。PEQV可編程均衡器相當(dāng)于外置聲卡，用于提供監(jiān)聽耳機的接口，同時控制功放、揚聲器等組件。均衡器使用AES連接線相互串聯(lián)，并分別通過USB線與評分端PC相連接［1］。

整個硬件部分提供了音箱／低音炮、HD IV.1監(jiān)聽耳機2種播放音源的方式。在使用音箱／低音炮時，借助半消聲室的特殊設(shè)計可以確保不會產(chǎn)生回聲現(xiàn)象，評價人員也能相互交流探討；使用耳機時，評價人員能夠更加專注于評分過程本身。2種播放方式可以根據(jù)實際需求進行合理選擇。

軟件方面，我們選擇了HEAD acoustics公司的SQuare聲品質(zhì)評價與測試軟件。它可以用來導(dǎo)入待評價的音源、編輯 下發(fā)評價模板、控制音源的播放過程，同時也提供了圖形化的交互界面，供評價人員使用評價模板進行評分操作。

SQuare軟件支持對比測試（對2個音頻的同一屬性進行對比評價）、語義細分測試（對多個音頻的不同屬性分別做出評分操作）、排名測試（對多個音頻的音質(zhì)直接進行排序操作）等多種測試類型，以便充分滿足音質(zhì)主觀評價工作的各種需求。在選擇好測試類型之后，軟件能自動生成一個全圖形化的評價模板，只需簡單編輯 其中的內(nèi)容，即可下發(fā)給其它評價人員進行評分操作。

圖2展示了為神龍公司某款音響產(chǎn)品設(shè)計的評價模板實例，用于對比評價音響在刷寫音效標(biāo)定文件前后音質(zhì)水平是否得到改善。模板的評價類型選擇了語義細分測試，評價項目則選擇“響度”、“立體感”2項屬性。其中，“響度”屬性選擇了5分制評分方法，“立體感”屬性則使用了更易理解的五段式文字標(biāo)簽，評價人員可以直接點擊按鈕為2個屬性選擇對應(yīng)的分值［2］。

圖2 音質(zhì)評價模板實例

圖3 SQuare軟件評價結(jié)果分析圖表

評價工作結(jié)束之后，Square軟件可以收集所有的評分值，并自動生成分析圖表和Excel形式的測試報告。圖3展示了對上文中音響產(chǎn)品進行音質(zhì)主觀評價之后得到的分析圖表，圖3a顯示了5位評價人員針對“立體感”屬性所給出的評分結(jié)果（No cal.、With cal.區(qū)域分別對應(yīng)未刷寫音效標(biāo)定和刷寫音效標(biāo)定之后的評分值），圖3b則統(tǒng)計了“立體感”屬性在刷寫標(biāo)定前后的得分均值。從圖3中可以看出，刷寫音效標(biāo)定之后的主觀評價分值普遍要高一些，評分均值也高出1.5分左右。說明單從主觀感受方面來講，刷寫音效標(biāo)定文件之后確實有效提升了音響產(chǎn)品的表現(xiàn)力。

音質(zhì)主觀評價子系統(tǒng)的實際運行效果圖可參見圖4。通過該子系統(tǒng)的運用，擺脫了之前在商品車內(nèi)單靠紙和筆進行主觀評價的情況，通過使用更加專業(yè)的硬件設(shè)備和更智能便捷的評分系統(tǒng)，使得音響主觀評價工作更加簡單高效。

圖4 音質(zhì)主觀評價子系統(tǒng)運行效果圖

3 音響性能參數(shù)測量子系統(tǒng)

音響性能參數(shù)測量與分析子系統(tǒng)主要供測試人員客觀量化地測量音響產(chǎn)品的各項性能參數(shù)，如信噪比、頻率響應(yīng)、失真度等性能參數(shù)。這種科學(xué)量化式的測試手段有效消除了主觀評價方式中存在的不確定因素，并為音響產(chǎn)品評價工作提供數(shù)據(jù)支撐。

整套子系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備分別選用了Audio Precision公司SYS-2722音頻分析儀和AP2700音頻分析軟件，其系統(tǒng)框圖如圖5所示。待測的音響產(chǎn)品連接有+12V電源和CAN總線接口設(shè)備，以確保其能正常工作。音響產(chǎn)品的音頻輸出則接至濾波器進行整形、濾波，再通過音頻線傳輸?shù)揭纛l分析儀，從而完成音頻參數(shù)的測量工作。

圖5 音響性能參數(shù)測量子系統(tǒng)的硬件框圖

這里以測試某款導(dǎo)航產(chǎn)品的頻率響應(yīng)曲線為例，介紹音響性能參數(shù)測量子系統(tǒng)的實際應(yīng)用。在測量時，讓導(dǎo)航產(chǎn)品播放標(biāo)準(zhǔn)的20 Hz～20 kHz掃頻信號，并使用音頻分析儀測試其頻率響應(yīng)曲線，得到的測試結(jié)果如圖6所示，其中標(biāo)注為A和B的兩條曲線分別對應(yīng)刷寫音效標(biāo)定前后測得的結(jié)果。可以看出刷寫音效標(biāo)定之后，音響在中頻、高頻段的幅值有明顯的增大，說明音效標(biāo)定有效提升了導(dǎo)航產(chǎn)品在中高頻段的表現(xiàn)力，達到了提升音質(zhì)水平的效果。

圖6 使用音頻分析儀測量出的頻率響應(yīng)曲線

限于篇幅，這里僅僅列舉了測量頻率響應(yīng)參數(shù)的實例，在實際應(yīng)用中一般還會測量音響產(chǎn)品的信噪比、失真等參數(shù)，從而更加精準(zhǔn)、全面、客觀地評價音響導(dǎo)航產(chǎn)品的音質(zhì)水平。

4 總結(jié)

本文介紹的音響品質(zhì)評價系統(tǒng)結(jié)合了主觀評價與客觀分析兩種手段，通過使用高精度音頻采集設(shè)備、Head SQuare評分軟件、音頻分析儀等專業(yè)設(shè)備，有效解決了之前評價方式中存在的各種問題，使得音響品質(zhì)評價工作能夠朝著標(biāo)準(zhǔn)化、自動化的方向發(fā)展。目前該系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于神龍公司多款音響產(chǎn)品的開發(fā)工作中，并產(chǎn)生了積極的效果。

音響品質(zhì)評價工作是一項長期的工作，除了加強在硬件設(shè)施上的投入，下一步還應(yīng)當(dāng)著力培養(yǎng)熟悉音響系統(tǒng)構(gòu)造、樂理知識、音質(zhì)評判與分析方法的評價人員，并不斷完善和改進現(xiàn)有的音響品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)［3］，從而使得音響品質(zhì)評價系統(tǒng)能夠更好地服務(wù)于產(chǎn)品的開發(fā)工作。

［1］德國HEAD acoustics公司.PEQV Programmable Digital Equalizer User Manual［Z］.

［2］孟子厚.音質(zhì)主觀評價的實驗心理學(xué)方法［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2008.

［3］陳輝.感知質(zhì)量評審在汽車開發(fā)中的運用［J］.上海汽車，2010，（2）：37-39.

（編輯 陳程）

The Establishment and Application of Audio Quality Evaluation System

XIANG Wei，QIN Li，HUANG Bo，YANG Nan
（Dongfeng Peugeot Citroen Automobile Company，Wuhan 430056，China）

This article introduces a testing system forVehicle audio quality evaluation and analysis，and describes its composition，working principles and application in detail.

audio system；sound quality；evaluation

U463.671

A

1003－8639（2016）11－0067－03

2016-03-02；

2016-03-08

向巍（1986-），男，工程師，主要從事汽車音響導(dǎo)航產(chǎn)品開發(fā)工作。