音響品質評價系統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）

音響品質評價系統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評價與分析工作的測試系統，并對系統的組成、工作原理和應用情況做了重點描述。

汽車音響；音質；評價

音響品質評價是音響導航產品開發工作中的一項重要內容，其目的是通過主觀評價或科學分析的手段評價音響的音質情況，以便更好地改善音響產品的整體品質水平。為了適應未來音響導航產品的開發需要，神龍公司建立了一套全新的音響品質評價系統。整套系統依據功能分為音頻數據采集、音質主觀評價和音響性能參數測量3個子系統，具備有便捷的操作方法、豐富的評價手段、自動化的結果統計方式等優點。本文分別對3個子系統的組成及原理予以介紹。

1 音頻數據采集子系統

音頻數據采集子系統用于采集商品車上音響所播放的音頻信息，從而用于后續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會干擾聲場環境的問題，提升了后續主觀評價環節的效率及評價結果的精確程度。

音頻數據采集子系統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高精度數字式信號采集系統，這套系統的外形被設計成與真人軀干大小相似的人工頭形式，以便真實還原車內原始聲場環境。同時系統還配備了立體式麥克風、內置鋰電池、三維激光定位裝置等附件，從而更好地適應車內特殊的工作環境。系統的最高采樣率高達96kHz，頻率范圍為3Hz～20kHz，已經可以無失真地對汽車音響的音頻數據進行采集。

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系統的參數，并控制音頻數據采集過程。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采集數據會干擾聲場環境的問題。

在使用音頻數據采集子系統時，需要首先將HMS IV.0人工頭放置在商品車內，使用可調式底座、三維激光定位裝置等配件調整好人工頭的位置，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。

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

2 音質主觀評價子系統

音質主觀評價子系統是整個音響品質評價系統的核心部分，主要用于將前文中采集到的音頻數據在半消聲室內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計評價結果，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評價工作。

整套子系統同樣由硬件和軟件兩部分構成。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，其組成框圖如圖1所示。

圖1 音質主觀評價子系統的硬件框圖

硬件部分的主要設備為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、編輯 和下發評分模板、收集分析統計結果；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可編程均衡器相當于外置聲卡，用于提供監聽耳機的接口，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，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計可以確保不會產生回聲現象，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聲品質評價與測試軟件。它可以用來導入待評價的音源、編輯 下發評價模板、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（對多個音頻的音質直接進行排序操作）等多種測試類型，以便充分滿足音質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 其中的內容，即可下發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品設計的評價模板實例，用于對比評價音響在刷寫音效標定文件前后音質水平是否得到改善。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簽，評價人員可以直接點擊按鈕為2個屬性選擇對應的分值［2］。

圖2 音質評價模板實例

圖3 SQuare軟件評價結果分析圖表

評價工作結束之后，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品進行音質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果（No cal.、With cal.區域分別對應未刷寫音效標定和刷寫音效標定之后的評分值），圖3b則統計了“立體感”屬性在刷寫標定前后的得分均值。從圖3中可以看出，刷寫音效標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，刷寫音效標定文件之后確實有效提升了音響產品的表現力。

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

圖4 音質主觀評價子系統運行效果圖

3 音響性能參數測量子系統

音響性能參數測量與分析子系統主要供測試人員客觀量化地測量音響產品的各項性能參數，如信噪比、頻率響應、失真度等性能參數。這種科學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，并為音響產品評價工作提供數據支撐。

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

圖5 音響性能參數測量子系統的硬件框圖

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

圖6 使用音頻分析儀測量出的頻率響應曲線

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

4 總結

本文介紹的音響品質評價系統結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備、Head SQuare評分軟件、音頻分析儀等專業設備，有效解決了之前評價方式中存在的各種問題，使得音響品質評價工作能夠朝著標準化、自動化的方向發展。目前該系統已經應用于神龍公司多款音響產品的開發工作中，并產生了積極的效果。

音響品質評價工作是一項長期的工作，除了加強在硬件設施上的投入，下一步還應當著力培養熟悉音響系統構造、樂理知識、音質評判與分析方法的評價人員，并不斷完善和改進現有的音響品質評價標準［3］，從而使得音響品質評價系統能夠更好地服務于產品的開發工作。

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

［2］孟子厚.音質主觀評價的實驗心理學方法［M］.北京：國防工業出版社，2008.

［3］陳輝.感知質量評審在汽車開發中的運用［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航產品開發工作。