“黑科技”骨声纹:Airpods Pro不告诉你的另一种降噪
2019.12.28



用过语音助手的你一定有过这样的体验

每次跟机器对话的节奏都特别卡顿,

每抛出一个问题都要喊一遍唤醒词,

有些尴尬的唤醒词又会让你“不忍卒读”。

不难想见,去掉唤醒词之后的人机交流体验会自然得多。


华为在去年12月底发布的Freebuds 2 Pro首次将骨声纹的概念带入消费者视野。

在这里不得不夸夸苹果,从第一代Airpods开始就采用了骨声纹芯片做通话降噪,却一直“瞒”着我们,不居功自傲,真真是花落无声、人淡如菊。



刚刚落幕的2019中国声学学会声频技术交流峰会,兆华电子总经理曹祖杨先生做了题为“蓝牙耳机骨声纹测试”的报告。

与会的行业大咖反响热烈,对骨声纹技术和其测试方法表现出了极大的兴趣。以下是小C的学习报告,欢迎大家一起讨论、各抒己见。报告PPT可以从文末链接下载。



骨声纹技术通过一颗紧贴头部的加速度传感器采集骨骼的振动信号,并将它与空气声信号融合输出清晰的语音。

说话时最直观的声音,是通过空气传播能被人直接感知的部分。最直观也最脆弱,声音在空气中的传播极易受到环境噪声的干扰。

声带的振动同时引起头部骨骼产生微小振动,也能产生声音。骨骼振动对空气噪声有极强的抗干扰能力。



按使用场景划分,骨声纹主要有两大应用。

骨声纹ID:以华为为代表,骨声纹被作为生物识别技术用于支付、唤醒等场景。

骨声纹通话降噪:以苹果Airpods为代表,骨声纹对空气噪声的高抗干扰特性保障了语音通话的质量。



在有强烈风噪的隧道中进行通话测试

关闭骨声纹后的通话效果:语音被噪声掩盖,无法提取有用信息


开启骨声纹后的通话效果:得到清晰的语音信号



ST LIS25BA登场率较高,从苹果一代Airpods到近期发布的Google Buds,多家大厂的旗舰款都采用该方案

SONION VPU (Voice Pick Up)方案目前主要为华为采用,Freebuds 2 pro和Freebuds 3的骨声纹技术均采用这一传感器


实验室着重于骨声纹对最终通话质量的贡献。通过测试验证有无骨声纹、有无振动场景下的耳机录音质量。

现有的仿真人头(HATS)方案只能对耳机的佩戴状态进行模拟,但无法产生振动信号进行测试。在振动测试中,通常使用振动台作为振动源。



噪声喇叭播放环境噪声(声信号)、语音喇叭播放语音信号(声信号)、振动台播放语音信号(振动)、蓝牙适配器采集耳机麦克风信号,CRY6151B进行分析。



上篇文章我们对Airpods Pro的主动降噪(ANC)做了评测,这里我们使用PESQ-MOS评价Airpods Pro骨声纹降噪效果。通过对16段男声和女声进行测试得到不同测试条件下16个分值,并描绘出曲线。可以看出骨声纹降噪对噪声环境下的语音质量有明显改善(中间的橙色曲线)。



麻雀虽小五脏俱全,用来形容TWS耳机再合适不过。在本就紧张的空间中再塞入骨声纹模组,是生产工艺的新挑战。何况骨声纹本身也略显“矜贵”,细微的耳机重量、芯片位置、信噪比差异可能对骨声纹性能造成较大影响。我们前面提到的骨声纹诸多好处,都需要合理的测试护航。


生产线的骨声纹测试有三个阶段:来料检验、半成品(PCBA)测试、成品测试。



来料/半成品测试确保加速度计在组装前的功能完整性,降低重工成本。

典型测试方案:振动台产生振动信号带动耳机振动,通过探针治具读取加速度计芯片的振动波形并进行分析。

典型测试项:(80-2000Hz) FR,(80-2000Hz) THD,Sensitivity,Noise,SNR

同时,ST方案还支持自发自收的回路测试,可在无振动台场景下进行基本功能验证。



成品测试更关注加速度计部件在完成组装后的性能一致性。组装位置的偏差会导致最终性能的差异。

典型测试方案:成品通过治具装配在振动台上。振动台产生振动信号带动耳机振动,通过USB读取加速度计芯片的振动波形并进行分析(需耳机FW支持)。

典型测试项:(80-2000Hz) FR,(80-2000Hz) THD,Sensitivity,Noise,SNR




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