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耳机底噪大揭秘(下)

2022-03-20 18:13:01 459

嗨!好久不见,之前小编分享了关于耳机底噪的成因及关注点的推文,阅览量反映出各位观众老爷们极大的热情和浓厚的兴趣,所以答应大家的底噪全套解决方案真容和典型客户实际测试具体案例,今天要放出来啦,分为以下4个部分介绍,热乎乎的知识点哦。

01

量产产线检测方案

02

研发改良检测方案

03

人工听力判断与设备判断对比

04

量产阶段全检管控电流音问题 

一、

量产产线检测方案

对于耳机品牌方来说,客诉率对于产品来说是极为关键的指标。而事实上,有相当一部分品牌已经因为底噪问题遭受了差评和退货,而且底噪相关的投诉在耳机所有的投诉里面占据很大比例。这种情况对于品牌的发展极为不利,很有可能给客户留下品质有问题的标签,影响后续产品的市场反馈。

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因此对于耳机品牌来说,底噪问题应当导入产线以进行100%检测,实现对应问题的有效管控,杜绝问题耳机流到客户手中的情况。但对应的额外测试也需要对成本进行有效的管控,在达成目标的前提下兼顾性价比需求。
目前来说,绝大多数底噪问题都来自于ANC耳机。ANC功能增加了大量元件并使用降噪算法,同时也带来了功耗的提升,因此ANC耳机的底噪问题远比其他无ANC功能的耳机要严重。而ANC耳机本身也有着ANC性能测试,其测试条件与状态非常符合底噪测试的需求。耳机底噪大揭秘(下)(图2)耳机底噪大揭秘(下)(图2)

CRY711

CRY717(右)

探寻针对这一特点,将底噪测试融合在ANC测试工站中,实现最大化的测试效率,并减少不必要的成本支出。传统ANC测试工站中,本身就对于测试环境有着较高要求,大部分情况下可以直接套用相同的测试箱体。仅仅需要将原先普通的CRY711人工耳更换为CRY717低底噪人工耳,就可以实现对应的测试。但也有部分情况下,原先测试的箱体性能不够,那么可以考虑额外更换测试箱体,使用探寻新推出的针对底噪测试的箱体。

当底噪测试并入ANC测试工站后,其测试可以在ANC开启状态下顺带进行,只需要额外的4-5秒钟即可完成;如果希望再追加一个播放静默音的测试,最多也不过4-5秒。换言之,在ANC测试工站追加底噪测试需要花费的时间不超过十秒钟,对于设备成本的压力也会大大减小。

二、

研发改良检测方案

产线检测固然可以解决底噪产品流向用户的问题,但是出现问题的耳机是无法进行修复与补救的。越高的底噪问题比例意味着越大的量产物料损失以及工时浪费,这也迫切的要求产品在设计研发之初,就要对底噪问题进行对应的测试与改良,最大程度的降低底噪问题的比例。耳机底噪大揭秘(下)(图2)

与产线测试相同的是,研发端测试底噪也有着对应的各种要求,区别在于研发端的环境往往是能够达到要求的。大部分研发团队都有着自己的消音室,其指标已经满足了底噪的环境需求,只需要在硬件与算法端进行适配,即可实现有效的底噪测试。
而与产线不同的是,研发端对于测试效率没有过高的要求。对应底噪的测试更追求精确稳定,而非单纯的高效率高产出。针对研发端,探寻准备了各种不同算法用于针对不同特性的底噪,搭配CRY717低底噪人工耳,能够有效检测各种底噪问题。

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研发端底噪测试

在过去一年里,已经有过多个品牌因为底噪出现了各种各样的问题,轻则量产良率低,生产损失大;重则造成量产计划推迟,或引起客户大量投诉。而这一切的根本原因,往往都在于研发端没有针对底噪进行设计上的优化和改良,造成最终的底噪问题严重。如果从研发设计端就开始针对性的测试与改良,可以大大降低问题发生的比例,达到提升产线良率,降低客户投诉,同时节约生产成本的效果。这也是每一款中高端耳机都必然会选择的底噪处理方式,即研发端通过检测改良减少底噪问题,生产端通过检测避免底噪问题暴露到客户面前。
由于我们也有幸参与了许许多多的ANC耳机项目,可以在这里与大家分享一些遇到的案例和经验。让大家避免对应的问题,能够生产出性能优异的耳机。这些案例中有未进行底噪测试的客户;有虽然进行了测试,但是测试不规范达不到效果的;也有通过正确的底噪测试得到数据,并最终解决问题的客户。这里的我们选取两个较有特点且典型的案例分享,对应客户信息已经隐去,仅保留测试的案例与部分数据。当然提供测试使用的是我们的设备(CRY717低底噪人工耳以及CRY723屏蔽隔音箱),保证了我们能提供客观对应的测试数据和真实的结果。

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探寻屏蔽箱

 

三、人工听力判断与设备判断对比

由于声音测试的主观性较强,虽然存在理论上的指标,但实际上与每个人自身的听感还是有很大的关系。尤其是底噪测试的相关问题上,最终目标并不是消灭底噪,而是通过各种手段方式,将底噪降低到人耳听不见的状态,以此来解决底噪的问题。那么这里的“听不见”就存在着很大的余地。
声学中的人耳听力极限是根据统计学计算的平均结果,但实际上个体间的差异较大,简单地套用听阈曲线并不能达到很好的效果。因此在这类测试中,往往有着另一种人工判断的方式,即人耳主观判断与客观测试结果结合,定义新的测试规格。当然这里不能随便选择人员听音,必须是经过测试认证过,听力足够敏感的人-“金耳朵”才能够胜任。耳机底噪大揭秘(下)(图2)耳机底噪大揭秘(下)(图2)但第一步,仍然是通过“金耳朵”们筛选出来的不良样品和良品对比分析,初步选出20对产品。具体如下表:耳机底噪大揭秘(下)(图2)

20对样品耳机杂音问题状态

耳机底噪大揭秘(下)(图2)

1

5对良品作为参考

耳机底噪大揭秘(下)(图2)

2

15对不良品用于分析定标 

    考虑样品数量较多,我们将所有特征汇总,同特征仅保留1~2笔进行介绍。

 

特征一:3.2kHz及谐波异常    

产品:#6 #7 #8 #10 #11 #12 #14 #15

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图一 #8耳机测试结果

图一中绿色曲线是用于对比的良品耳机,红色曲线是测试的问题耳机。其中上半图是左耳,下半图是右耳。图10中可以明显看出,左耳3.2kHz对应谐波存在异常尖峰。对应产品人工听音表述为轻微杂音。耳机底噪大揭秘(下)(图2)

图二  #14耳机测试结果

从图二可以发现,#14耳机的问题也是在左耳。而从幅度来看明显要比#8耳机严重,这也符合描述中严重杂音的特征。 

特征二:底噪全频段明显偏高    

产品:#4 #6 #7 #11 #13(#6 #7有双特征)耳机底噪大揭秘(下)(图15)

图三 #4耳机测试结果 

图三能明显看出#4耳机的右耳曲线远超出正常耳机,底噪非常严重。符合标示的右耳ANC严重杂音。耳机底噪大揭秘(下)(图2)

图四 #11耳机测试结果 

图四中是#11耳机的测试结果,可以看出也有类似的特征,但主要集中在低频,2kHz以上基本恢复正常状态。但是中低频人耳感知明显,其特征仍然听起来非常严重,属于严重杂音样品。

 特征三:中频异常升高    

产品:#9

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图五 #9耳机测试结果

 

产品听音特征是风噪,其实是指类似气流吹动的声音。这部分噪声主要集中在中间频段,对于#9产品来说是在600~800Hz一段的异常升高。但由于正好处在人耳敏感频率,所以虽然图形上看来差异不大,但仍然会被人耳捕捉。

规格确定

综合了以上测试的特征和分析结果,最终我们针对此项目定下的规格主要是针对频段设置能量总和上限,用于管控整体底噪,来探测整体底噪的幅度。同时针对特征一,将3.1~3.2kHz一段设置15dB的上限用于管控电流音特征。最后面对风噪和人耳灵敏区域,单独设置600~900Hz频段的能量总和上限。

四、量产中全检管控电流音

在一个客户的项目中,因为发生了比较严重的底噪问题,而当时已经量产并发布,进行设计变更已经来不及解决发售的需求。而按照当时问题的比例,强行发售的后果会很严重,这时唯一的办法就是将已经备货的产品重新进行一次底噪测试,将问题产品剔除,同时再进行同步的问题分析和改良。
在这样的背景下,人工听音不可能完成数十万耳机的听音任务,必须要使用足够可靠的设备进行测试来解决问题。而产线端测试,有了规格之后还需要保证测试的一致性。为此,我们也进行了一致性测试的验证。耳机底噪大揭秘(下)(图2)详细的GR&R报告可以表征出测试的一致性。但针对底噪测试,环境带来的低频干扰是无法避免的,且环境噪声不稳定,是无法进行有效的重复性验证的。因此针对良品的GR&R结果或是不良品的低频结果不具备参考价值,其一致性一定是比较差的。合理的GR&R报告更多针对中高频率部分,底噪特征的一致性检验。这里截取出GR&R报告中某一个不良品5次循环测试数据作为参考。

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图六 某客户耳机1x5循环测试结果

 

从图中可以看出,低频的底噪一致性一般,存在不少变化。这是因为环境中低频分量的不稳定,在没有有效的声音信号前提下(比底噪大至少10dB),其一致性是无法得到保证的。
而关注的中高频特征,这里主要是800Hz及对应谐波产生的电流音,其一致性非常好,误差不超过0.3dB。由此可以看出,不良品特征的检测和管控是具备可重复性的,可以作为参考依据进行判定。
当然,针对电流音测试来说,想要取得类似这种稳定的结果,也需要提供稳定的测试条件。前文也提过,电流音的根源来自射频天线的信号,该客户通过指令控制,将天线信号固定为10dBm并持续在搜索模式中,以此将对应的电流音信号放大并维持稳定。如果没有类似指令,天线功率随机波动调整,测试的稳定性就难以得到保证了。
耳机底噪是耳机,特别是目前ANC耳机研发测试、出货量产测试的一个关键因素,直接决定着客户的使用体验感,不过,正如我们介绍并在实际项目中总结到的,底噪问题只能说提前做好测试,将它降低到人耳听不到的程度,目前我们是不能完全消除掉的。
好了,关于耳机底噪的揭秘,上下两期,探寻把近期做过的案子及自己的思考都分享了,静候各位伙伴的高见和点评!