在本文中，我們將討論開環(huán)音頻測試的一些挑戰(zhàn)，并介紹 APx500 軟件中可用于簡化這些測試的資源。

閉環(huán)測試與開環(huán)測試

首先，一些定義：我們使用“閉環(huán)”這一術(shù)語來指代一種經(jīng)典的音頻測試方法，即由音頻分析儀生成的高質(zhì)量音頻激勵(lì)信號輸入到被測設(shè)備（DUT）中，分析儀的輸入部分在一次連續(xù)操作中立即獲取并分析被測設(shè)備的輸出信號。在分析過程中，輸出信號和輸入信號之間的任何延遲（通常很小）都會被消除。閉環(huán)測試可以用于任何能夠立即傳遞音頻的設(shè)備，包括功率放大器、音頻轉(zhuǎn)換器（DAC、ADC、SRC）、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、混音臺等。

我們使用“開環(huán)”這一術(shù)語來指代一種測試，在這種測試中，音頻信號不會被生成、通過被測設(shè)備（DUT）并進(jìn)行連續(xù)分析。開環(huán)測試對于某些類型的音頻設(shè)備是必需的。例如，僅用于播放的設(shè)備（如藍(lán)光播放器、媒體播放器、媒體流設(shè)備等）沒有音頻輸入接口，因此激勵(lì)信號必須作為數(shù)字音頻文件存在于被測設(shè)備（或存儲介質(zhì)）中，或者在連接的服務(wù)器上。另一個(gè)例子是錄音設(shè)備，其“輸出”是數(shù)字音頻文件，而不是傳輸?shù)捷敵鼋涌诘男盘?。許多設(shè)備——尤其是個(gè)人電腦、平板電腦和智能手機(jī)——既可以作為播放設(shè)備，也可以作為錄音設(shè)備。對于這些設(shè)備，必須分別測試錄音和播放功能。

第三類需要進(jìn)行開環(huán)音頻測試的設(shè)備是廣播網(wǎng)絡(luò)（包括傳統(tǒng)無線電和電視，以及媒體流應(yīng)用）。在這種情況下，系統(tǒng)的輸入和輸出在物理上相隔很遠(yuǎn)，因此需要使用開環(huán)測試技術(shù)。

閉環(huán)測試本質(zhì)上比開環(huán)測試要簡單得多。在閉環(huán)測試中，音頻分析儀的分析部分“知道”正在生成什么信號以及信號何時(shí)出現(xiàn)。而且，發(fā)生器和分析器部分可以協(xié)同工作以達(dá)到最佳效率。例如，在階梯掃頻中，每當(dāng)發(fā)生器切換頻率或電平時(shí)，都可能產(chǎn)生瞬態(tài)信號。為了處理這些瞬態(tài)信號，分析器部分會使用穩(wěn)定時(shí)間，以確保在信號穩(wěn)定后才進(jìn)行測量。在閉環(huán)測試中，一旦取得穩(wěn)定讀數(shù)，分析器就會立即通知發(fā)生器進(jìn)入下一步，從而減少測試時(shí)間。在開環(huán)測試中，這種協(xié)調(diào)是不可能的。此外，某些開環(huán)測試需要一個(gè)導(dǎo)頻音或觸發(fā)信號，以便分析器能夠正確地在輸入信號中定位被測設(shè)備（DUT）的響應(yīng)。

為播放創(chuàng)建測試信號

測試設(shè)備的播放功能需要在設(shè)備（或播放介質(zhì)）上放置一個(gè)高質(zhì)量的已知音頻信號。像電平（Level）、增益（Gain）、頻率（Frequency）、總諧波失真加噪聲（THD+N）、串?dāng)_（Crosstalk）等基本音頻質(zhì)量指標(biāo)可以使用正弦波信號進(jìn)行測量。更復(fù)雜的測試可能需要使用階梯頻率掃描信號、粉紅噪聲等。為了方便創(chuàng)建測試信號，Audio Precision 提供了一個(gè)名為 APx 波形生成工具 的 Windows 應(yīng)用程序，可以從 AP.com 網(wǎng)站免費(fèi)下載（需要賬戶）。這個(gè)小型程序（小于 700 KB）可以以多種采樣率、通道數(shù)和位深度生成一些有用的音頻測試信號的 .wav 文件（見圖 1）。許多測試信號是為與 APx 軟件中內(nèi)置的測量功能配合使用而設(shè)計(jì)的。例如，該工具生成的頻率掃描信號會被包含在 APx 階梯頻率掃描測量功能所識別的掃描列表中。如果您的分析儀具有數(shù)字輸入/輸出功能，您也可以在 APx 中生成信號，并通過數(shù)字環(huán)回記錄下來，以創(chuàng)建高質(zhì)量的 .wav 文件。

圖 1. 音頻設(shè)備錄音功能的開環(huán)測試

對于頻率響應(yīng)測量，APx 軟件有幾種測量方式：(1) 可以在開環(huán)配置中使用，(2) 需要特定的激勵(lì)信號：階梯掃頻(Stepped Frequency Sweep）,多音分析（Multitone Analyzer）,連續(xù)掃頻（Continuous Sweep） 和聲學(xué)響應(yīng)（Acoustic Response）。為了方便，這些測量方式內(nèi)置了生成激勵(lì)信號的.wav 文件的功能。注意：傳遞函數(shù)測量（Transfer Function）也可以用于開環(huán)頻率響應(yīng)測量，但它無法創(chuàng)建.wav 文件，因?yàn)樗梢允褂萌魏螌拵Ъ?lì)信號（如噪聲、音樂、語音等）。

測試播放功能

在圖 2 中展示了對音頻設(shè)備播放功能進(jìn)行開環(huán)測試的過程。在這種情況下，被測設(shè)備（DUT）的輸出連接到音頻分析儀的輸入。步驟如下：

1. 配置信號發(fā)生器并保存激勵(lì)信號的.wav 文件。

2. 如果需要，對.wav 文件進(jìn)行編碼（注意：某些設(shè)備無法直接播放.wav 文件；可能需要將文件編碼為.mp3 格式等）。

3. 將激勵(lì)信號文件復(fù)制到 DUT 上。

4. 在 APx500 軟件中開始分析。

5. 從被測設(shè)備播放測試信號。

6. 音頻分析儀從被測設(shè)備獲取信號并進(jìn)行分析，以生成音頻質(zhì)量指標(biāo)。

圖2. 音頻設(shè)備播放功能的開環(huán)測試

在普通房間中測試聲學(xué)播放設(shè)備（例如 Wi-Fi 音箱或智能音箱）時(shí)，需要額外的步驟。此時(shí)，最好選擇 APx 聲學(xué)響應(yīng)測量功能 (Acoustic Response)，該功能可以對脈沖響應(yīng) (Impulse RespoInse) 進(jìn)行窗口處理，以消除房間反射。所需的額外步驟是在信號獲取后設(shè)置時(shí)間窗口。

測試錄音功能

為了測試設(shè)備的錄音功能，設(shè)置基本上與播放功能相反。在這種情況下，音頻分析儀的信號發(fā)生器連接到被測設(shè)備（DUT）的輸入端，而分析儀的輸入“連接器”設(shè)置為文件 File (Digital Units)，意味著輸入信號將來自一個(gè).wav 文件。分析儀發(fā)出的輸入信號由被測設(shè)備錄制到文件中，然后由音頻分析儀進(jìn)行分析。該過程如圖 3 所示，步驟如下：

1. 在音頻分析儀準(zhǔn)備好生成激勵(lì)信號后，開始對被測設(shè)備進(jìn)行錄音。

2. 啟動(dòng)信號發(fā)生器。

3. 當(dāng)信號記錄完成后，停止記錄過程。

4. 保存錄音文件并將其復(fù)制到運(yùn)行 APx 軟件的電腦上。

5. 如果信號不是.wav 文件（例如是.mp3 格式），則對其進(jìn)行解碼。

6. 將測量指向上述步驟中傳輸?shù)?wav 文件。

7. 在 APx 測量中分析輸入文件。

對于聲學(xué)設(shè)備，可能需要一些額外的步驟。例如，假設(shè)信號是由一個(gè)人工嘴（一種特殊揚(yáng)聲器，具有規(guī)定的開口尺寸以生成語音信號）產(chǎn)生的。在這種情況下，需要額外的步驟來校準(zhǔn)人工最，并使其輸出均衡，以獲得平坦的頻率響應(yīng)，從而準(zhǔn)確地再現(xiàn)語音信號。

圖 3. 音頻設(shè)備錄音功能的開環(huán)測試

這就是我們對 APx500 系列音頻分析儀開環(huán)音頻測試的概述，希望這些功能可以幫助您更好地完成需要的測試。