音响品质评价系统的建立及其运用研究

向巍，秦丽，黄波，杨楠

（神龙汽车有限公司，湖北武汉 430056）

音响品质评价系统的建立及其运用研究

向巍，秦丽，黄波，杨楠

（神龙汽车有限公司，湖北武汉 430056）

介绍一套适用于汽车音响音质评价与分析工作的测试系统，并对系统的组成、工作原理和应用情况做了重点描述。

汽车音响；音质；评价

音响品质评价是音响导航产品开发工作中的一项重要内容，其目的是通过主观评价或科学分析的手段评价音响的音质情况，以便更好地改善音响产品的整体品质水平。为了适应未来音响导航产品的开发需要，神龙公司建立了一套全新的音响品质评价系统。整套系统依据功能分为音频数据采集、音质主观评价和音响性能参数测量3个子系统，具备有便捷的操作方法、丰富的评价手段、自动化的结果统计方式等优点。本文分别对3个子系统的组成及原理予以介绍。

1 音频数据采集子系统

音频数据采集子系统用于采集商品车上音响所播放的音频信息，从而用于后续的回放和评价工作中。这种“先采集再回放”的模式解决了过去评价人员拥挤在商品车内会干扰声场环境的问题，提升了后续主观评价环节的效率及评价结果的精确程度。

音频数据采集子系统由软件和硬件两个部分组成。硬件部分选用了德国HEAD acoustics公司的HMS IV.0高精度数字式信号采集系统，这套系统的外形被设计成与真人躯干大小相似的人工头形式，以便真实还原车内原始声场环境。同时系统还配备了立体式麦克风、内置锂电池、三维激光定位装置等附件，从而更好地适应车内特殊的工作环境。系统的最高采样率高达96kHz，频率范围为3Hz～20kHz，已经可以无失真地对汽车音响的音频数据进行采集。

软件部分选用了HEAD acoustics公司的RCVI采集软件。这款软件运行在手持式PDA上，可以以蓝牙连接的方式配置HMS IV.0系统的参数，并控制音频数据采集过程。这种无线控制方式在操作时既简单易行，又可避免测试人员待在车内采集数据会干扰声场环境的问题。

在使用音频数据采集子系统时，需要首先将HMS IV.0人工头放置在商品车内，使用可调式底座、三维激光定位装置等配件调整好人工头的位置，并将其用安全带固定在座椅上，随后再通过蓝牙连接至RCVI采集软件。测试人员可以在关闭所有车门之后，在车外使用手持式PDA（掌上电脑）控制整个采集过程。

对于音响产品使用的音源，一般会依据音响主观评价工作的需求选取几首有代表性的音乐，测试的音源应覆盖流行、乐器、人声等多种音乐风格，以便在后期全面评价音响的高音、低音、响度等参数。

2 音质主观评价子系统

音质主观评价子系统是整个音响品质评价系统的核心部分，主要用于将前文中采集到的音频数据在半消声室内进行回放试听和评分操作。评价人员在试听音频时可以使用专门的评分软件在笔记本电脑上进行评分，打分完成后，评分软件会在后台收集和统计评价结果，并自动给出分析报告。这种评价方式虽然也属于主观评价范畴，但是得益于半消声室的良好隔音效果以及评分软件的自动化操作，可以更加高效灵活地进行音响品质评价工作。

整套子系统同样由硬件和软件两部分构成。硬件方面选择了HEAD acoustics公司的PEQV可编程均衡器和HD IV.1动圈式监听耳机，配合音箱、低音炮、功放、笔记本电脑等辅助配件，组合成一套完整的硬件系统，其组成框图如图1所示。

图1 音质主观评价子系统的硬件框图

硬件部分的主要设备为6台笔记本电脑和6台PEQV可编程均衡器。6台电脑依据功能的不同，可分为管理端电脑（PC Admin）和评分端电脑（PC User1～PC User5）。管理端电脑用来配置PEQV可编程均衡器的参数、编辑 和下发评分模板、收集分析统计结果；评分端电脑则用来接收评分模板，供评价人员完成评分操作，整套系统支持最多5名评价人员同时进行评分操作。PEQV可编程均衡器相当于外置声卡，用于提供监听耳机的接口，同时控制功放、扬声器等组件。均衡器使用AES连接线相互串联，并分别通过USB线与评分端PC相连接［1］。

整个硬件部分提供了音箱／低音炮、HD IV.1监听耳机2种播放音源的方式。在使用音箱／低音炮时，借助半消声室的特殊设计可以确保不会产生回声现象，评价人员也能相互交流探讨；使用耳机时，评价人员能够更加专注于评分过程本身。2种播放方式可以根据实际需求进行合理选择。

软件方面，我们选择了HEAD acoustics公司的SQuare声品质评价与测试软件。它可以用来导入待评价的音源、编辑 下发评价模板、控制音源的播放过程，同时也提供了图形化的交互界面，供评价人员使用评价模板进行评分操作。

SQuare软件支持对比测试（对2个音频的同一属性进行对比评价）、语义细分测试（对多个音频的不同属性分别做出评分操作）、排名测试（对多个音频的音质直接进行排序操作）等多种测试类型，以便充分满足音质主观评价工作的各种需求。在选择好测试类型之后，软件能自动生成一个全图形化的评价模板，只需简单编辑 其中的内容，即可下发给其它评价人员进行评分操作。

图2展示了为神龙公司某款音响产品设计的评价模板实例，用于对比评价音响在刷写音效标定文件前后音质水平是否得到改善。模板的评价类型选择了语义细分测试，评价项目则选择“响度”、“立体感”2项属性。其中，“响度”属性选择了5分制评分方法，“立体感”属性则使用了更易理解的五段式文字标签，评价人员可以直接点击按钮为2个属性选择对应的分值［2］。

图2 音质评价模板实例

图3 SQuare软件评价结果分析图表

评价工作结束之后，Square软件可以收集所有的评分值，并自动生成分析图表和Excel形式的测试报告。图3展示了对上文中音响产品进行音质主观评价之后得到的分析图表，图3a显示了5位评价人员针对“立体感”属性所给出的评分结果（No cal.、With cal.区域分别对应未刷写音效标定和刷写音效标定之后的评分值），图3b则统计了“立体感”属性在刷写标定前后的得分均值。从图3中可以看出，刷写音效标定之后的主观评价分值普遍要高一些，评分均值也高出1.5分左右。说明单从主观感受方面来讲，刷写音效标定文件之后确实有效提升了音响产品的表现力。

音质主观评价子系统的实际运行效果图可参见图4。通过该子系统的运用，摆脱了之前在商品车内单靠纸和笔进行主观评价的情况，通过使用更加专业的硬件设备和更智能便捷的评分系统，使得音响主观评价工作更加简单高效。

图4 音质主观评价子系统运行效果图

3 音响性能参数测量子系统

音响性能参数测量与分析子系统主要供测试人员客观量化地测量音响产品的各项性能参数，如信噪比、频率响应、失真度等性能参数。这种科学量化式的测试手段有效消除了主观评价方式中存在的不确定因素，并为音响产品评价工作提供数据支撑。

整套子系统的软硬件设备分别选用了Audio Precision公司SYS-2722音频分析仪和AP2700音频分析软件，其系统框图如图5所示。待测的音响产品连接有+12V电源和CAN总线接口设备，以确保其能正常工作。音响产品的音频输出则接至滤波器进行整形、滤波，再通过音频线传输到音频分析仪，从而完成音频参数的测量工作。

图5 音响性能参数测量子系统的硬件框图

这里以测试某款导航产品的频率响应曲线为例，介绍音响性能参数测量子系统的实际应用。在测量时，让导航产品播放标准的20 Hz～20 kHz扫频信号，并使用音频分析仪测试其频率响应曲线，得到的测试结果如图6所示，其中标注为A和B的两条曲线分别对应刷写音效标定前后测得的结果。可以看出刷写音效标定之后，音响在中频、高频段的幅值有明显的增大，说明音效标定有效提升了导航产品在中高频段的表现力，达到了提升音质水平的效果。

图6 使用音频分析仪测量出的频率响应曲线

限于篇幅，这里仅仅列举了测量频率响应参数的实例，在实际应用中一般还会测量音响产品的信噪比、失真等参数，从而更加精准、全面、客观地评价音响导航产品的音质水平。

4 总结

本文介绍的音响品质评价系统结合了主观评价与客观分析两种手段，通过使用高精度音频采集设备、Head SQuare评分软件、音频分析仪等专业设备，有效解决了之前评价方式中存在的各种问题，使得音响品质评价工作能够朝着标准化、自动化的方向发展。目前该系统已经应用于神龙公司多款音响产品的开发工作中，并产生了积极的效果。

音响品质评价工作是一项长期的工作，除了加强在硬件设施上的投入，下一步还应当着力培养熟悉音响系统构造、乐理知识、音质评判与分析方法的评价人员，并不断完善和改进现有的音响品质评价标准［3］，从而使得音响品质评价系统能够更好地服务于产品的开发工作。

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

［2］孟子厚.音质主观评价的实验心理学方法［M］.北京：国防工业出版社，2008.

［3］陈辉.感知质量评审在汽车开发中的运用［J］.上海汽车，2010，（2）：37-39.

（编辑 陈程）

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，工程师，主要从事汽车音响导航产品开发工作。