房间混响特性以及对智能音箱的影响

一切都与人相连，智能扬声器作为未来智能家居的突破和原型，受到了各行各业的追捧。最近也有消息，百度小度在家，猎豹扬声器，小爱学生，出生在今年春天，表明每个人都在努力挤进智能语音入口的门，不久前也推出了mesh同时，台湾省厂商同时推出了基于该网络的语音接口，使得多台语音设备可以互联。

作为一种新兴物种，如何在白热竞争中脱颖而出，得到市场和消费者的认可？用户感觉应该是最重要的标准。就像手机一样，在价格品牌相似的前提下，它可能会影响用户是否购买更多的形状是否有吸引力，系统是否易于使用和流畅，视频播放是否卡住，照片是否美观等。那么智能扬声器呢？虽然它的功能非常不同，但有一个基本的要求是语音识别。那么，如何制定一系列以用户体验为导向的标准测试来规范测试呢？

建立这样的标准现实吗？答案是可能的。

首先回顾当前的参考信息。亚马逊的扬声器产品测试定义了厨房、音乐和其他背景噪声，以及测试的距离和角度，但没有定义周围环境。这样，相同的产品在相同的设备但不同的环境下必须测量不同的结果。

** S测试位置示意图

参考另一个微软Cortana按照ETSI EG 202 396-1 (第6部分)指定了普通房间的配置:

? 实验室大小应为 2.7m X 3.7m 和 3.5m X 4.4m 范围内。

? 本底噪声目标为 28 dBSPL(A)而且必须 < 35 dBSPL(A)

? 尽量减少不自然声学混响。房间的混响时间应小于0.7 秒，但超过0.4 秒，频率范围为100 Hz 和 8 kHz 之间。

以下是一些混响环境差异和对语音识别影响的例子。

. 房间内人头(左)与智能设备(右)混响的示意图

什么是混响？声源停止发声后，室内衰减过程称为混响过程。是指声音通过设备发出后空间反射产生的衰减时间。混响越大，空间衰减时间越慢，声压级降低60dB所需时间为混响时间，单位为秒。房间的混响长度由其吸声量和体积决定。对于体积大、吸声小的房间，混响时间长、吸声强、体积小的房间，混响时间应短。如果混响时间太短，声音干燥，枯燥，不友好，不自然。如果混响时间太长，声音就会混淆：当声音合适时，声音就会圆润美观。从智能扬声器的角度来看，混响时间越短越好，实际使用环境中的混响必须存在。不同环境下的混响是不同的。

ETSI推荐的混响时间为0.4-0.7s之间。。在理想的消声室里，没有混响，声音直接被吸收。这种环境在现实生活中并不存在，实际的房间也有回声。除了房间的长度、宽度和高度外，混响的大小还与装饰材料的吸收反射有关，包括沙发、桌椅等。图为日本学者推荐的不同体积房间的混响时间的推荐值。一般来说，我们家庭的房间体积（长、宽、高）小于100立方米。那么混响时间最好是0.3秒到0.4秒之间。

图3.推荐不同体积房间的混响时间

每个人的使用场景也不同。但一般来说，仍有一些标准的测试可以进行。在此基础上，可以扩展更多的测试位置。测试距离也取决于用户的使用习惯。在实际的家庭环境中，可分为客厅、卧室、走廊、浴室、厨房，在不同的使用场景中，混响时间差异不小。例如，在浴室里，它的低频混响时间会非常大。当然，由于房间的大小、装饰的类型和物品的放置位置，每个房间的混响时间都会对结果产生影响。我们选择了几个典型的房间来解释。

一般智能扬声器最常用的位置是客厅，客厅大小一般为40-15平方米之间，通常是非封闭空间，一般布置沙发（吸声效果好）、电视、茶几或桌子等，有时有地毯，整个混响时间不长，有利于语音识别。浴室通常很小，大约4平方米，理论上没有太多的吸声材料，但由于许多设施的装饰，空间的形状会不规则。卧室是一个相对封闭的空间，一般面积约15平方米，空间一般是一张床和一个橱柜。理论上，浴室的混响最大，其次是卧室，客厅应该是最小的。我们可以看看具体的结果。

. Dirac 软件测试混响的示意图

B&K公司的Dirac软件计算混响，称为噪声截断法，即播放噪声，然后突然停止，然后开始录音，然后混响逐渐减少，直到消失，分析噪声的衰减时间，小于60dB响度是边界，所以叫做T60。

55555. 随着时间的推移，房间内的声波混响随时衰减

让我们来看看混响最混响最多的浴室Hz下面，混响时间还是很大的。至于为什么中高频混响时间小，猜测是浴室洗手盆、浴缸等设备对声音反射不规律造成的。混响最忌讳的是立体规则形状。

浴室的混响曲线尺寸为2.7m（H）*2.5m*2m。

. Dirac浴室的混响曲线软件测试

介绍了家里不同房间的混响后，我们选择亚马逊echo在不同的混响条件下测试其唤醒和识别率

浴室

通过初步试验，我们发现女声和儿童声在浴室的影响很小，类似于正常环境的唤醒和识别，但男声的识别会比正常环境差。男声的基频段是150-300Hz，这决定了男声的强度，也是男声的低频段，这段混响会对整个语音识别产生很大的影响。

卧室

.8m*4m*5.1m。中间是一张2米长的床。我们观察到，在不同的位置，混响时间有一些差异。例如，在房间的中间，混响时间的频率相对稳定，如下图所示：

Dirac卧室中间的混响曲线软件测试

Echo此时扬声器的唤醒和识别率也有所下降，

. Dirac卧室角落的混响曲线软件测试

下图是房间一侧的测试结果，低频混响时间介于中间和角落之间。

Dirac卧室边缘的混响曲线软件测试

从模拟结果来看，虽然中间位置的声音有点大，但从实际经验来看，如果我们想刺激房间模式，我们可以把房间比作一块紧布，如果我们想抖布，所以在中间位置加力抖动不合适，很难抖动，但如果边缘抖动，那么会在一边抖动，如果在角落抖动，那么两个方向就会抖动。

客厅

客厅是智能音箱最常用的环境，而通常我们会把音箱放在电视的旁边，下面就是我们在一个客厅环境下测的的混响的曲线，在这样的环境下，可以称为标准环境，

. Dirac软件测试的客厅中央的混响曲线

. 混响时间可调范围

下一步

随后，我们将继续推出基于亚马逊的中文标准测试结果，并根据扬声器播放部分的测试与您分享，如总谐波失真、分离、信噪比、频率响应、最大功率、最大功率失真、噪声等，请期待。

电磁方圆能为你做什么？

在实验室中，我们可以调整几条典型曲线从蓝色曲线到红色曲线的混响时间，为智能扬声器的测试提供一站式的测试服务。

电磁方圆音频实验室简介

电磁方圆音频实验室拥有完整的音频测试系统，如SoundCheck，ACQUA，AP，HATS，消声室 噪声系统可进行所有声学产品的音频测试；实验室团队具有十多年的终端音频经验，丰富的结构软硬件设计和评价经验，并提供声学模拟，如MicroCap，BassBox，FineCone，有限元FEM模拟。为客户提供一站式音频服务。