随着真无线蓝牙(TWS)耳机的兴起,也带动了主动降噪(ANC)耳机的再次发展。而由于ANC芯片技术的推出,ANC耳机不再是只有少数厂商能做的产品,据调研机构统计数据显示,2029年ANC耳机将达到 34.42亿美元市场规模。

ANC耳机市场规模

Active Noise Cancellation Headphones Market Size & Share Analysis – Industry Research Report – Growth Trends (mordorintelligence.com)

然而,ANC性能的真实性,需持保留态度。传统上是透过White/Pink Noise,以及声学人偶中的麦克风来评估ANC耳机的降噪性能,但这方式最明显的缺点是:White/Pink Noise是平稳噪音,无法代表瞬息万变的真实世界噪音。因此比较好的评估方法是透过「声场重建」的方式来进行。


延伸阅读:


在现实生活中,ANC耳机不是单纯用来降噪,消费者对它有更高的期待--提升通话时的语音聆听质量。为了达成这个目标,百佳泰投入巨资购置了专业Head Acoustic 3QUEST语音质量评估系统。3QUEST(三元质量评估系统)与另一语音信号评估工具POLQA最大的不同在于,它是特别针对存在背景噪音条件下,进行语音质量评估的工具。

了解3QUEST技术

3QUEST依据的标准规范如图所示

3QUEST依据的标准规范

在通讯领域,语音质量一直是评估通话效能的关键指标,而通话场景大致可分为安静环境和有背景噪音的环境。3QUEST是一个专为背景噪音环境所设计的测试方法,基于ETSI(欧洲电信标准化协会)的标准EG 202 396-3来评估存在背景噪音时的语音质量。

传统上,语音质量的评估依赖主观听力测试,透过多人聆听并对语音给予评分来计算平均意见得分(MOS)。ITU-T P.800标准化了这种主观评测方法,然而,主观测试方法耗时且成本高昂,难以广泛应用于工业领域,因此客观测试方法成为了迫切的需求。

在此背景下,诸如PSQM、PESQ、TOSQA和POLQA等客观测试方法相继出现。

  • PSQM(ITU-T P.861):一种侵入式算法,主要用于评估300Hz-3400Hz的窄频语音质量。
  • PESQ(ITU-T P.862):综合了PSQM和PAMS的优点,并在时间对齐方面进行了优化,能够评估窄频和宽带语音
  • POLQA(ITU-T P.863):在PESQ的基础上增加了对新型语音编码技术和更宽讯号带宽的支持。

针对噪音环境下的语音质量评估,ETSI EG 202 396-3标准定义了客观测试方法。此方法透过比较原始语音(Clean Speech Signal)、加上背景噪声未经处理的讯号(Unprocessed Signal)和经过装置处理后的讯号(Processed Signal),来计算与噪声处理能力相关的N-MOS分数,以及与语音质量相关的S-MOS分数,并由这两者透过二次线性回归运算得出综合的G-MOS评分。3QUEST测试主要就是依据ETSI标准进行!

3QUEST测试方法的特点是透过定量的客观参数来评估设备在噪音环境下处理语音的能力。N-MOS(噪音质量意见分数)、S-MOS(语音质量意见分数)和G-MOS(整体质量意见分数)是此方法的核心评分指标。这些指标不仅能反映设备在噪音环境中处理语音的效果,还能评估设备在保留语音清晰度方面的表现。

3QUEST藉由相对算法比较处理前后的讯号变化,客观地衡量背景噪音处理技术的有效性。不仅对开发和测试高性能ANC耳机至关重要,也适用于各种通讯系统和终端的评估,包括汽车内建通讯系统、智能型手机和会议通讯设备等。

实际应用与案例研究

本文分享实验,安排了以下四款ANC耳机:

四款ANC耳机实际应用与案例研究

 

测试地点是专为声学量测而建立的聆听室,该聆听室底噪达到19dBA以下。首先我们安排在没有噪音播放的条件下进行,以取得比较基准。其3QUEST的量测结果如下:

 

由于没有播放背景噪音 (Back Ground Noise,BGN) 的关系,因此不管有没有启动ANC,N-MOS分数都偏高。但Model C的S-MOS分数就比其他款式低,也因此使得它的G-MOS较其他耳机低。这表示C耳机所播放出的语音,在人耳的听感上会稍差一些。

有了以上「未播放背景噪音」条件下的基础数据,接着就可以再进行「噪音播放」条件下的3QUEST量测。以下是量测数据:

进行「噪音播放」条件下的3QUEST量测

 

Time to Market with Quality! 高质量服务为您创造价值

结果与讨论

单就降噪量效果来说,Model A和Model B耳机同属罩耳式耳机,定价也比较高, 正如预期,它们的N-MOS分数高,正代表它们的降噪性能比另两款入耳式耳机来得好。

而Model D的N-MOS分数比其他机种都低,这也表示它的降噪性能较差,虽然它的S-MOS分数是最高的,但其降噪分数N-MOS却把它的总体分数G-MOS拉低了下来,使得它的综合分数与Model C相去不远。如果Model D的降噪性能再提升,那么它的G-MOS分数也将会得到相应的提升。综观结果,整体G-MOS效果最好的是Model B,而它也是这四款耳机中最贵的一款。

从上述的研究数据中可得知,好的产品设计必须考虑到用户的应用情境,而耳机产品更是需要考虑在不同环境噪音下的降噪效能表现,避免产生客诉问题!透过ETSI标准的3QUEST评估工具,再搭配百佳泰的环境噪音声场还原服务,厂商们就能在产品设计和测试阶段,识别出潜在的音讯效能问题,并依据数据结果改进产品,从而在市场上提供具有高度竞争力的产品。

若您有任何疑问需求,欢迎随时与百佳泰联系