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ACQUA测试分析（三）
2020-10-31 22:13:52· 来源：海德声科 HEAD acoustics
通过前ACQUA测试分析（一）和ACQUA测试分析（二），想必大家已经对常见的基础测试项有所了解，本篇将着重讲解一下回声及其相关的测试。什么是回声？回声是指在通
通过前ACQUA测试分析（一）和ACQUA测试分析（二），想必大家已经对常见的基础测试项有所了解，本篇将着重讲解一下回声及其相关的测试。
什么是回声？
回声是指在通话过程中说话人的语音经过设备和网络传输到对方，被对方设备的扬声器播出后又由对方设备的麦克风拾取到并经由网络传输回来，导致说话人听到了自己的声音。在实际应用中，回声还可能受到网络、信号处理电路带来的干扰影响。
在测试中，说话人的角色（即下图中的Far End Talker）由软件模拟，语音信号直接由软件以电信号方式经由前端和综测仪传输到近端的被测设备，如下图的手机处，语音信号由手机的扬声器播放后再被手机的麦克风拾取，该部分被拾取的语音经过手机的信号处理及编码后通过射频发送到综测仪，再经由前端被软件获取进行分析。
回声的影响与延时密切相关。下图展示了TELR（说话者回声响度评定值，依据ITU-T G.111）与时延的关系，TELR数值越高表明对回声的抑制要求越高。上面一条黑色曲线表示在不同时延下可接受的TELR数值，下面的黑色曲线表示临界值。如果TELR位于临界值以下，表明这时候的回声已经对说话者产生恼人的影响。对于传统的座机，由于其传输延时较小，20ms左右的延时只需31dB的TELR就可以使回声处在可令人接受的程度。但现在的智能手机，信号传输延时通常在200ms以上，要达到与座机相似的回声水平，需要将TELR提高到50dB以上。越高的延时对设备回声处理能力也提出了更高的要求。
如何评价回声信号质量？
常见的评价回声信号质量的指标包括以下几种：
1.TCLw - Terminal Coupling Loss weighted 加权终端耦合损耗
TELR在计算时将设备的发送及接受响度评定值考虑在内，但这在实际测试中并不常用。TCLw（ITU-T P.341）计算了回声信号在频域上的总的能量衰减强度，可以看成是传统回声损耗（Echo Loss，ITU-T G.122）的补充。传统回声损耗计算只考虑了300-3400Hz的窄带部分，而TCLw在延用相同计算方法的基础上将计算带宽增加到了300-6700Hz。目前还没有针对超宽带和全带宽的回声损耗计算方式的国际标准。
常见的TCLw测试源信号如下图所示，由依据ITU-T P.501的压缩真实语音信号(Compressed real speech signal)组成。
TCLw的测试结果为单一数值，由计算回声信号的频谱（下图绿色曲线）减去测试源信号的频谱（下图红色曲线），再计算该频谱之差在频域上的能量总和得到的，数值越大说明对回声信号的衰减越强。一般标准规范会规定对设备在特定音量大小下（如最大音量）的TCLw数值，测试结果超过该数值则满足要求。
2.Echo attenuation versus Time 时域回声衰减
TCLw评价了设备在频域上总的能量衰减性能但忽视了在时间跨度上的表现，有些回声可能会随着时间的推移在不同的时间点上出现，导致有时能听到明显的回声，但由于该回声占比比较小，所以依旧能够获得一个较好的TCLw结果。时域回声衰减这项测试就是用于评价设备终端在随时间变化时的回声衰减性能，验证是否能在通话过程中一直保持足够的回声衰减强度。
常见的时域回声衰减测试源信号如下图所示，由依据ITU-T P.501的周期性重复的复合源信号(CSS: Composite Source Signal)组成。
测试的结果是在时域上的幅值曲线，该幅值是由收到的回声信号幅值减去测试源信号幅值得到的。通常对于该测试的要求是通话时测量到的回声衰减不应比测量到的最大回声衰减下降超过6dB，即如果对于某个CSS信号某个时刻的衰减是最大衰减为XdB，则要求对其它CSS信号在任意时刻的衰减都不能少于(X-6)dB。注意该要求只对有CSS信号部分生效，信号空闲部分不计入评价。在判断时会将幅值曲线与容差曲线的下确界对齐，若不满足要求，曲线会超出容差曲线的上确界。下面两个结果示例中，第一张图的曲线完好地处在上下确界中间，而第二张图的曲线在第三个CSS信号的开始时刻得到了它的最大衰减，但由于衰减幅度变化过大，导致无法满足要求。
3.Spectral Echo Attenuation 频域回声衰减
频域回声衰减测试也可以看成是对TCLw在频域上的补充。TCLw评价的频域上总能量衰减并不能反映出设备在各个频率上单独的衰减性能，对于一些特定频率的回声，频域回声衰减测试能够有效地对其进行分析。
常见的频域回声衰减测试源信号使用与TCLw测试相同的源信号。
测试后得到回声衰减的频谱曲线，该曲线由回声信号的频谱减去测试源信号的频谱得出。标准规范中会规定频谱曲线需满足的条件，下图表格摘自ETSI ES 202 737，表格中规定了各个频率点需要达到的限值要求，该值为上限值，相邻频率点中间的频率限值由两点的连线确定。
ACQUA中结果展示为单一数值，正数表示通过测试，负数表示不通过。正数数值的大小表示频谱曲线与上确界的最小垂直距离，负数数值的大小表示频谱曲线超出上确界的最大垂直距离。下图结果示例中展示了两个设备的回声衰减频谱曲线，黑色曲线为根据上面表格画出的上确界。红色是表现较好的一款，而蓝色处在了不通过的边缘。
本期介绍了回声的几个测试项，但回声的测试并不止于此。其它有关回声的测试，如回声的MOS值评分、回声在双讲状态下的测试将在之后的文章再为大家介绍。
ACQUA使用小技巧
ACQUA中的数据库通常测试项繁多，覆盖范围比较广，而实际测试时可能只需要其中一部分测试项进行测试分析。在配置好相关的MMD Setting和Measurement Setting后，很多时候可以直接选中所需的多个测试项一次性进行测试而无需手动干预，但每次打开数据库都要勾选相关测试项也是一个不小的麻烦，所以ACQUA提供了SMD Collection的功能，可以将想要的测试项都放在一个集合里，选中这个集合就相当于选中了放在集合中的所有测试项。
选择所需的测试项有两种方式，1）按住Ctrl + 单击多选测试项，如下方图一以选择SND和RCV的延时测试项为例；2）勾选测试项前方的复选框，如下方图二。
选择完后在其中任一测试项上右键选择“SMD Collection”，通过第一种方式选择测试项的则选择“Add selected SMDs to Collection”，通过第二种方式的选择“Add marked SMDs to Collection”。第一次使用需要选择“New SMD collection...”以新建集合，在弹出的对话框中自定义集合名称（目前暂不支持中文字符）。
设置好集合后想要选择该集合也有两种方式：
1）通过在任意测试项上右键选择“SMD Collection”->“Marks from SMD Collection”->“自定义的集合名称”，选择之后对应的测试项前方的复选框会被勾选，再右键选择“Start Marked Measurements”即可进行勾选中的测试项的测试。
2）通过界面左上角的下拉栏进行选择，如选择下图的自定义集合名称“Demo”。
以此方式选择后数据库将只显示集合中的测试项，如下图所示，此时可勾选MMD前方的复选框进行全选测试。退出该集合显示模式可在之前的下拉栏中选择“No SMD collection”或者单击下拉栏右边的按键。
如需删除集合可在任意测试项上右键选择“SMD Collection”->“Delete Collection”->“自定义的集合名称”，如需删除集合中的某些测试项则需先以第二种方式选择该集合，再以第一种方式选择需要删除的测试项，在测试项上右键选择“SMD Collection”->“Remove Selected SMDs from Collection”。
关于我们
海德声科（HEAD acoustics China）是全球领先的声学解决方案及声音与振动分析领域供应商HEAD acoustics GmbH在中国设立的子公司。HEAD acoustics凭借其在声学领域的专业性和相关软硬件研发的先驱地位，在NVH、声学和语音音频质量的测量、分析和优化领域广受赞誉。其产品和服务广泛用于汽车、电信，IT设备、办公用品和家电行业的制造商和研究机构，以及在声音环保领域的企业与院所等。
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