智能音箱在近年來逐漸成為許多家庭中的智能小幫手；用戶無需動手便可以實時查詢天氣、撥號、以及播放音樂等。然而，當智能音箱內建的喇叭發(fā)出的音質無法滿足音樂愛好者時，從音箱上的輸出這時就能派上用場。基于單純以人耳判斷音質的好壞是非常主觀的，百佳泰搜集目前市面上較熱門的4款智能音箱，透過專業(yè)儀器的測試手法，分析智能音箱數(shù)字信號轉模擬信號的質量以及輸出的音質是否有衰減、失真、串音、噪聲等問題。
智能音箱該怎么測？
累積多年測試經驗的百佳泰，擁有專業(yè)的聲學驗證測試經驗，可針對音質與音量提供相對應的解決方案。透過測試數(shù)據(jù)的累積，我們發(fā)現(xiàn)智能音箱經常會發(fā)生以下問題:
- 最大電壓輸出不足，喇叭無法推動
- 智能音箱開機過程中產生異常的噪音
- 左右聲道分離度太差，如看電影右邊爆破聲跑到左邊
?針對上述問題，我們選用市面上熱門的4款智能音箱作為此次的測試DUT，并設計出7大測試項目，分析每款智能音箱在輸出音質上的差異性。
?測試儀器: ?
Audio Precision APx585 + 10K Ohm Loading
? 測試設定及流程:
從云端撥放48K音訊測試檔案，接著透過3.5mm并帶有10K Ohm負載阻抗的線材，連接至Audio Precision APx585，測量出數(shù)據(jù)后再做比較。
注：Onkyo 因不支持云端播放所以是透過計算機輸入來播放測試檔案。
7大測試項目，讓您的智能音箱擁有高質量保證
測項主要是在確認受測產品在不失真的情況下的最大輸出電壓，并觀察是否產生截波現(xiàn)象。輸出電壓會影響產品可輸出的最大音量，也就是會左右推動負載的能力；當輸出電壓不足或是超出產品工作范圍限制而導致推力不佳時，會使播放出來的音質顯得生硬、干扁、或是截波，而造成聲音失真的現(xiàn)象。
測項主要是在了解受測產品的音質干凈程度。動態(tài)范圍所要測量的便是原始音訊與背景噪音的相對差距，以及噪音在頻域上的分布情形。信噪比越高就代表噪聲越小，音質越干凈；反之，信噪比低則代表噪聲較大、較多，會直接或間接的影響到原始信號的音質和音色。
測項主要是在測噪音。噪音通常由智能音箱自行產生，和輸入的訊號無關。這一個值越低越好；和 Dynamic Ranger 最大不同是編譯碼器(Codec)會一直處于工作狀態(tài)。
測項主要是量測產品的相位，兩聲道的相位差距過大時，會造成音像定位不準確而導致聲音模糊。這個測試項目可觀察兩聲道相位間的時間延遲；時間差越小就代表相位差越小，音像定位越準確。左右聲道的時間差會直接影響到正確的聲音相位，因不同相位的互相抵消原理，因此會對原始音頻產生很大的影響。
測項指的是輸入音頻經過受測裝置處理后在原始信號頻率倍數(shù)位置產生的非原始信號，稱之為諧波。諧波失真的發(fā)生會使聲音信號的質量下降、以及一些音訊細節(jié)的損失；而當諧波失真過大時則會相當程度改變原始的音色，而這個測項便是在觀察受測產品諧波失真及噪訊在頻域分布的情形。
測項主要量測聲音在各個不同頻率的位準，并評估其漣波值是否平順、以及觀察受測產品在高頻與低頻時的音訊重現(xiàn)能力；通帶漣波值代表的是音頻震蕩的幅度，峰值與谷值間的距離越接近，代表漣波值越平穩(wěn)。
測項主要量測串音，指的是來自不同聲道的噪聲干擾和原始信號的比值。由于左右聲道相位不同，因此串音有可能造成聲道分離度不足、音場模糊、造成無法準確定位原始信號要傳達的信息，通過觀察受測產品防治串音的能力可評估其聲道分離度。
?測試結果:?
| DUT | Level L | Level R | THD+N L | THD+N R | Ranking |
| Echo Dot Gen 2nd | 925 mV | 896 mV | 0.019% | 0.009% | 1 |
| Eufy | 916mV | 916 mV | 0.018% | 0.013% | 2 |
| Echo Dot Gen 3rd | 892 mV | 896 mV | 0.017% | 0.018% | 3 |
| Onkyo | 1.972V | 2.006V | 0.166% | 0.498% | 4 |
量測結果顯示，左右聲道的失真率（THD+N）應是越低越好。而Onkyo 在輸出1KHz頻率時，左右聲道的失真落差高達 0.3%，與其他智能音箱有十倍的差距。
整體表現(xiàn)排名: Echo Dot Gen 2nd > Eufy > Echo Dot Gen 3rd > Onkyo
| DUT | Left Channel | Right Channel | Ranking |
| Echo Dot Gen 2nd | -94.604 dBrA | -95.280 dBrA | 1 |
| Eufy | -94.606 dBrA | -94.167 dBrA | 2 |
| Echo Dot Gen 3rd | -91.141 dBrA | -91.030 dBrA | 3 |
| Onkyo | 84.285 dBrA | -84.354 dBrA | 4 |
上述結果顯示，所有智能音箱中除了Onkyo，其余都符合建議標準：在A加權后的數(shù)據(jù)小于 -90 dB。而Echo Dot Gen 2nd 和 Eufy 則有接近16bit 音訊，擁有可呈現(xiàn)最大動態(tài)范圍(96dB)的表現(xiàn)（動態(tài)范圍的值越大越好）。
整體表現(xiàn)排名: Echo Dot Gen 2nd > Eufy > Echo Dot Gen 3rd > Onkyo
| DUT | Left Channel | Right Channel | Ranking |
| Echo Dot Gen 2nd | -94.290 dBrA | -94.805 dBrA | 1 |
| Eufy | -92.597 dBrA | -92.349 dBrA | 2 |
| Echo Dot Gen 3rd | -90.907 dBrA | -90.886 dBrA | 3 |
| Onkyo | -84.728 dBrA | -84.924 dBrA | 4 |
測試結果顯示，所有智能音箱中除了Onkyo 都符合建議標準：在A加權后的數(shù)據(jù)小于 -90 dB（所代表的值為噪音值越小越好）。
整體表現(xiàn)排名: Echo Dot Gen 2nd > Eufy > Echo Dot Gen 3rd > Onkyo
透過數(shù)據(jù)圖顯示，所有智能音箱都符合建議標準：在20Hz-20KHz的頻率范圍內、二聲道彼此的相位角度差異小于30deg。只有 Onkyo在20Hz-100Hz 頻率范圍稍微有差異 1 deg 左右。
整體表現(xiàn)排名: Echo Dot Gen 2nd = Echo Dot Gen 3rd > Eufy > Onkyo
測試結果顯示，所有智能音箱都未符合建議標準：20Hz-20KHz的頻率范圍內，總諧波失真加噪訊小于 -80dBFS。其中，Echo Dot Gen 2nd 在18-19K 左右就失去信號，而 Echo Dot Gen 3rd 在15K-20K頻率范圍大于 -40 dBFS，Eufy 跟 Onkyo 則是在各頻段內有較差的失真表現(xiàn)。
整體表現(xiàn)排名: Echo Dot Gen 2nd = Echo Dot Gen 3rd > Onkyo > Eufy
由上圖所示，除了Echo Dot Gen 2nd 符合建議標準：Low band的衰減小于3dB、High band衰減小于1dB、Passband的Ripple小于正負0.25dB。其余三款的表現(xiàn)如下：Echo Dot Gen 3rd 在高低頻有些許衰減，Eufy 在 15kHz 就開始衰減，而 Onkyo 也是在 20Hz 頻率開始衰減，待頻率上升才趨近穩(wěn)定。
整體表現(xiàn)排名: Echo Dot Gen 2nd > Echo Dot Gen 3rd > Onkyo > Eufy
最后一項的測試結果顯示，除了 Onkyo未符合建議標準：在20Hz-15KHz的頻率范圍內，二聲道互相泄漏電量小于 -60dBFS。其余智能音箱皆符合建議標準；Onkyo 在低頻完全落在 -40 dB 之外，而 Echo Dot Gen 3rd 跟 Eufy 則是會在中高頻段有不穩(wěn)定的情形。
整體表現(xiàn)排名: Echo Dot Gen 2nd > Echo Dot Gen 3rd > Eufy > Onkyo
綜合結果評比
本文針對「音質」這項常被一般大眾忽略的重要功能為例，點出在目前市場上智能音箱輸出所會出現(xiàn)的音質問題。針對上述智能音箱輸出的7大測試結果，我們制作出下方的分數(shù)雷達圖：分數(shù)越高，代表質量越好。其中，Echo Dot Gen 2nd 在整體音質輸出的表現(xiàn)優(yōu)于其他智能音箱，Echo Dot Gen 3rd 則表現(xiàn)平平。而Eufy在THD + N vs. Frequency以及Magnitude Response這部分表現(xiàn)較差，Onkyo在各項目的表現(xiàn)都不及其他智能音箱，確實有進步的空間。對于開發(fā)商及品牌商日后在商品開發(fā)時可針對測項及測試結果作為參考依據(jù)，避免因產品的音質不良或各種問題造成使用者不良體驗。
檢測智能音箱的聲音質量——就交給百佳泰
百佳泰多年來深耕專業(yè)測試領域，并不斷鉆研與專精各種不同產品項目的客制化測試與驗證分析。我們打造Audio聲學測試實驗室，可協(xié)助廠商厘清產品根本問題，針對音質與音量提供相對應的測試解決方案，大幅降低產品于市場上退貨的可能性以及用戶體驗不佳的反應，確保您的智能音箱擁有良好的輸出音頻質量。
]]>通常每款智能音箱在上市前，其所支持的數(shù)字助理都會經過性能驗證，以確保產品正常運作，并符合用戶預期。然而，即便產品經過基本身份驗證，現(xiàn)實生活中還是會遇到大大小小的使用問題，例如無法喚醒，或語音識別不正確等狀況。究竟是什么原因造成這些問題？以下我們將分成幾個層面來探討。
智能音箱的四大性能指標
首先我們來了解一下支持亞馬遜Alexa語音助理的智能音箱，所需要通過的驗證項目。百佳泰目前已經有提供廠商進行Amazon Alexa Built-in的相關性能驗證，其四種性能指針如下：
- FRR (Wake-Word False Rejection Rate) 驗證喚醒的正確率，
透過播放預錄的測試語音，來記錄受測產品是否每次都能被正確喚醒。 - RAR (Response Accuracy Rate)驗證回復的正確率
透過播放預錄的測試語音，來記錄受測產品是否能每次正確的回復問題，或是執(zhí)行指令動作。 - WWDD (Wake Word Detection Delay) 響應時間
為了能達到更實時的反應，避免用戶等待的不良體驗，這項驗證受測產品，在收到喚醒語音跟后續(xù)的命令之間，所需要的時間長短。 - FAR (Wake-Word False Alarm Rate) 喚醒詞測試
通常智能音箱接上電源后，就會保持全天候待命的狀態(tài)。但是一般用戶對話時，不會特意去避開使用喚醒詞，或是難免說了與喚醒詞發(fā)音相近的詞語。這項測試將在長時間的對話進行中，受測產品不會一直被誤喚醒。
圖1: 百佳泰提供之Amazon Alexa認證測試報告
花錢買罪受？聽不懂人話的智能音箱
一般來說，智能音箱在通過了上述的性能指針驗證后，可以說是已經具備了一定程度的語音識別能力，同時也具備了可上市的條件。
不過！現(xiàn)實往往沒想象中美好，
難道通過驗證就保證萬無一失了嗎？其實問題還是層出不窮…
消費者花了大錢，原本迫不及待想跟語音助理對話互動，卻發(fā)現(xiàn)問題一堆，實在非常掃興。用戶買回家經過簡單的設定，把智能音箱連上網絡完成登入，正準備開始使用時，卻發(fā)現(xiàn)語音助理怎么怪怪的，無法喚醒？不然就是問了幾個簡單問題卻答非所問！又或者是發(fā)生以下狀況:
- 沒叫它時，自己卻突然被喚醒
- 回應緩慢
- 網絡聯(lián)機不穩(wěn)定
- 聲音質量不佳
基本性能驗證是不夠的！智能音箱需要更生活化的驗證測試
先前提到的性能指針驗證，基本上是以固定數(shù)量的測試語音，透過不同的發(fā)音距離及發(fā)音源角度，外加幾種噪音干擾，來驗證智能音箱的性能表現(xiàn)。
對廠商而言時間就是金錢，只有縮短產品研發(fā)及驗證時間，才能越早開始獲利。然而，若驗證時程被限縮又無法針對問題進行精準的測試，恐怕廠商在產品上市后，還是會收到消費者客訴，甚至面臨退貨等情況。
為了幫助廠商在上市前，用最有效率、精準的驗證測試發(fā)現(xiàn)產品的潛在風險，百佳泰以使用者的角度出發(fā)，針對音響特性提出詳盡的測試項目：
- 語音種類及數(shù)量
- 語音的口音及腔調
- 更多的距離變換
- 更多的環(huán)境噪音
- 貼近不同家居裝潢材料的表現(xiàn)(玻璃、布窗簾、百頁窗、書本、電視…)
- 受測產品擺設的位置(靠墻、靠窗、電視柜、茶幾、書桌、床頭柜…)
圖2: 語音識別的測試環(huán)境
更多驗證內容請參考Audio 聲學驗證實驗室
智慧喇叭實測分享-原來擺放位置是門學問!
百佳泰專業(yè)團隊以Amazon Echo作為DUT，分別在不同的阻礙條件下進行測試：
智能語音可能使用情境
阻礙條件：無阻礙、柜子旁、窗簾旁、書本旁
發(fā)音距離：1公尺、3公尺
測試語音：英語、男聲、女聲，共480句
環(huán)境噪音：DUT音響正在播放音樂(Device Music Playback)、其他裝置正在播放音樂(External Music)、噪音(Noise)、無噪音(Silence)
智能語音在不同情境下的回應正確率
圖3: 模擬家居環(huán)境的測試結果
從實測結果可發(fā)現(xiàn)，在無家具阻隔的情況下，即使環(huán)境中有噪音干擾，智能語音的辨識度還是能夠達到100%。但若是稍微改變擺放位置，例如被窗簾、書或柜子擋住，正確率都無法達到百分之一百，也會因為不同的噪音干擾也有不同表現(xiàn)力。
在一般的產品性能驗證中，為了量化測試的結果，通常會以最理想的擺放位置進行語音識別的驗證。但這并不符合真實的使用情境，因為消費者買回家后，可能會把音響放在任何地方，產品表現(xiàn)力必定會受到環(huán)境因素影響。然而這些潛在風險，卻無法透過性能指針驗證及早發(fā)現(xiàn)，進而埋下日后消費者客訴的種子。
百佳泰除了協(xié)助客戶取得語音助理的認證之外，同時也提供客制化的情境測試，能夠模擬多種家居布置條件及場景，用來驗證智能音箱擺放位置的影響，進而協(xié)助廠商了解消費者在使用時，可能會面臨的潛在問題，并有機會及早改善并免上市后接到客訴之窘境。若有需要任何咨詢相關測試的需求，還請聯(lián)系百佳泰。
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