US282A 音效调试方法和流程_Client_20151126

US282A项目

音效调试方法和流程

最新版本：1.0

2015-10-22

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日 期

版本号

注释 作者

2015‐10‐22

1.0 正式版发布

蔡李镇、李克伟、芮元庆

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1 目 录

1 目 录..............................................................................................3 2

引 言 (5)

2.1 编写目的.....................................................................................................................5 2.2

术语和缩写词 (5)

3

DAE 要解决的问题及解决方案 (6)

3.1 如何评价一款音箱.....................................................................................................6 3.2 DAE 要解决的问题......................................................................................................6 3.3

DAE 解决方案..............................................................................................................7 3.3.1 音效模块参数说明...........................................................................................7 3.3.2 ASET 工具使用说明.........................................................................................9 3.3.2.1 ASET 安装和认证.............................................................................................9 3.3.2.2 ASET 使用指南...............................................................................................10 3.3.3 固件配置项说明 (15)

4

音效调试方法和流程 (16)

4.1 调试流程概述............................................................................................................16 4.2

音频指标测试项........................................................................................................17 4.2.1 音箱音频指标说明.........................................................................................17 4.2.2 电信号音频指标测试.....................................................................................18 4.2.3 声学指标测试.................................................................................................18 4.3

调试硬件指标（功率）.............................................................................................19 4.3.1 参考样机音频指标测试.................................................................................19 4.3.2 BYPASS 硬件平台音频指标测试..................................................................21 4.3.3 MDRC 测试.....................................................................................................21 4.4

调试EQ 曲线...............................................................................................................21 4.4.1 参数说明.........................................................................................................22 4.4.2 单个PEQ 点调试方法.....................................................................................24 4.4.2.1 Peaking filter 调试方法...................................................................................24 4.4.2.2 High pass filter 调试方法................................................................................24 4.4.3 多个PEQ 点调试方法. (25)

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4.4.3.1 高通滤波与低频增强的调试方法.................................................................25 4.4.3.2 相邻PEQ 频点调试方法.................................................................................26 4.4.4 导入参考EQ 曲线...........................................................................................28 4.4.5 PEQ 调试总结. (29)

4.5 调试音效增强/减弱/信号检测...................................................................................29 4.6 打包固件试听确认....................................................................................................30 4.7

试听...........................................................................................................................30 4.7.1 试听环境.........................................................................................................30 4.7.2 试听歌曲.........................................................................................................30 4.7.3 简单频响测试APP.........................................................................................31 4.7.4 听感主观描述.................................................................................................31 4.7.5 听音与各频段的调节关系.. (34)

5 声 明 (35)

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2 引 言

2.1 编写目的

本文档详细介绍US282A 项目的音效系统的设计和实现，以及音效调试方法和流程，以供客户了解该音效系统，提升音效调试的能力。

2.2 术语和缩写词

缩写和术语 解 释

Bypass 音效直通模式，即不启用任何音效，除了Precut 之外 Precut 预衰减，在音效处理过程中为了防止破音或限幅而衰减信号 DAE 数字音频效果，简称音效 PEQ

多段参数均衡器 BASS Enhancement 低音增强 Treble Enhancement 高音增强

MDRC 多段动态范围控制算法，防止大功率输出时声音忽大忽小 Makeup gain 补偿增益

Limiter 全频限幅器，防止削顶破音 ASET 在线音效调试工具

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3 DAE 要解决的问题及解决方案

3.1 如何评价一款音箱

评价音箱，分为客观评价和主观评价两种。

客观评价，主要指的是对音箱设计结构、电路的分析，以及使用专用仪器对音箱功率、信噪比、频响等参数的测试。

主观评价，就复杂多了，因为每个人的主观偏好不同，所以很难有一个统一的标准。这也是为什么真正的HI-FI 测试不把主观测试当作决定性的标准的原因。不过尽管如此，一些评价技巧还是有的。

1. 必需选择合适的参照系，单独听某款音箱时只要没有太明显的缺陷，你可能都觉得

差不多，可是你拿两个相近的音箱对比，你就会立即有自己选择的倾向了。常见的可以用HI-FI 耳机来作为参照比较。

2. 必需选择合适的曲目，尽量选择熟悉的曲目，能够听出音效的缺陷。

3. 就算听不到也比“听得多”要好，比如20HZ 能听到声音，表明存在低频谐振泛音，

因为20HZ 信号是听不到的，而且音箱也相应不了。 4. 中音很重要，音乐的绝大部分表现力都在中音上。

5. 能够听到定位的是好音箱，清晰的定位，立体的结像能力。

6. 能够听到细微声音的是好音箱，对细节的表现能力。

7. 能够让人忘掉音箱存在的是好音箱，能够感觉到自己处在一个完整的音场，如果清

楚感觉到音箱的存在，表明音场不够宽。

8. 听起来耐听的是好音箱，好的音箱，应该能够使人长时间听起来不烦不噪。一些高

音或低音突出的音箱，也许初听起来特色鲜明，给人留下的印象很深刻，但是长时间聆听却变得令人躁动难受。记住，只有你能够长时间聆听后，仍然不会有任何不适，主观感受仍然动听的，才是真正的好音箱。

这里要注意的是音箱的各个方面特点往往是互相联系、互相制约的，甚至是相互矛盾的，因此，某些妥协也就在所难免了，很难做到十全十美的。有所谓“鱼与熊掌往往难已兼得”。

3.2 DAE 要解决的问题

1. 对于音箱来说，由于功放和喇叭的频响曲线一般都会有所缺陷，对某些频段的响应

比较差，比如超低频和超高频，这样就会导致这些频段的响应不足，导致听感上有缺失。所以，一个高音质的音箱解决方案，必须至少能够将频响曲线补平，保证超低频和超高频能够表达出来。

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2. 根据音箱的用户群需求，结合喇叭腔体设计，需要凸显某些频段范围的效果，比如

低频要浑厚有力，人声要清晰明亮，这些都需要提升20-20KHz 以内的某些频段，以显示出好的听感效果。

3. AUX 应用模式下，由于AUX 输入源种类繁多，这些输入源的规格不全一致，比

如PC 机最大输出电压为1.2V ，IPhone 和IPod 最大输出电压为1V ，小米手机最大输出电压为660mV ，索尼手机最大输出电压为400mV ，我们的MP3播放器最大输出电压为500mV 。如果要让音箱能够兼容以上各种输入源，既不破音又要都能够输出接近音箱的额定功率，那么必须要有动态范围控制，将AUX 输入灵敏度调到400mV 左右。

4. 如果音箱对某些频段的信号进行了增强，那么要保证不破音，就必须将全频段信号

进行Precut ，这样对于那些没有增强或者增强不多的频段的信号来说，它们的功率势必比额定功率小。假设仅对低频增强3dB ，那么中频和高频的最大输出功率只有低频输出功率的1/2，也就是说，如果额定功率为4W ，中频和高频最多只能达到2W ，这是很难接受的；必须要求有动态范围控制，才能得到好的效果。当然还有一种解决方案，就是配备12W 的功放和喇叭，让低频功率加大到8W ，这样中频和高频就能达到4W ，但是这种方案的成本会高很多，并且也会让产品变得更大更笨拙。

5. 某些歌曲的某个频段信号比较小，比如轻缓的人声，如果没有对这部分进行提升，

或者对其他部分进行衰减并增大音量，那么该频段信号的输出功率就会很小。这也必须要求有动态范围控制。

6. 在AUX 应用模式和不支持音量同步的蓝牙推歌模式下，其信号是可变的，如果音

箱想根据输出功率的变化动态调整整体音效，那么就需要信号能量检测。

3.3 DAE 解决方案

3.3.1 ASET 参数说明

针对以上列出的要解决的音效问题，DAE 设计并实现了以下音效模块：

1. Precut

预衰减，在音效处理过程中为了防止破音或限幅而进行信号预衰减。 参数：

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1) Precut ratio：预衰减增益，单位为0.1db。

2. PEQ

14段均衡器，通过对某些频段的提升或衰减，使得声音听感符合各类人群的要求。 参数：

1) Filter type: 均衡器的滤波器类型，分为high pass/peak/notch/low pass/low

shelf/high shelf/band pass/phase shift ，常用的是high pass 和peak 滤波器。 2) Center frequency: 为high pass 滤波器的截止频率或peak 滤波器的中心频率，

超过采样率一半的频点将不起作用。

3) Q: 品质因素，对于peak 滤波器而言Q 值越大，滤波器带宽越窄，反应出滤波器形

状越尖；对于high pass 而言，Q 值反应了过渡带的平滑程度，Q = 0.707表示平坦，Q 值越大在截止频率附近就会有超过0dB 的突起。

4) Gain: 增益，对于peak 而言，为中心频率点的增益即peak filter 的最高增益；

对于high pass 而言，正负均可，不能为0，越小表示保留截止频率以下的低频越多，但达到-5dB 开始，则在截止频率处也会有突起。

3. BASS Enhancement

低音增强，参数：

1) Cutoff frequency:低音增强的截止频率，表示增强该频率以下的低音成分。 2) Gain: 低音增强的增益，默认0dB。

4. Treble Enhancement

高音增强，参数：

1) Cutoff frequency:为高于该频率的成分进行一定幅度的提升。 2) Gain：高音增强的增益。

5. MDRC

多段（三段）动态范围控制算法。 参数：

1) Crossover1: 第一频段与第二频段的分频点。 2) Crossover2: 第二频段与第三频段的分频点 3) DRC1 ~ DRC3：每个频段都有以下3个参数。

a) Threshold：门限值。

b) Attack time：启动时间，一般在1毫秒以下。 c) Release time：释放时间，一般在几百毫秒级别。

6. Limiter

限幅器，为了防破音。 参数：

1) Threshold: 门限值。

2) Attack time: 启动时间，一般在1毫秒以下。

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3) Release time: 释放时间，一般在几百毫秒级别。

7. Signal Detection

信号检测，即对可变信号大小进行实时检测和统计。 参数：

1) Detect Period：检测周期，范围为 1s ~ 2s，这是记录信号大小统计结果的单元，

也是信号检测结果调小的周期。

2) Detect Period Count：检测周期数，范围为 10 ~ 20，这是记录信号大小统计结

果总单元数；

3) Reduce threshold: 调低信号大小结果的阈值，范围为 -6db ~ -1db。 4) Reduce Period Count: 调低信号大小结果的周期数，范围为 1 ~ 检测周期数。

3.3.2 ASET 工具使用说明

ASET(Audio Sound Effect Tuning Tool)，是一款实时、高效调节蓝牙音箱音效的工具。工具通过ATD 通讯方式来实时修改音箱音效的相关参数，并能实时听到修改后音箱的声音变化效果供使用者参考，达到高效调试蓝牙音箱音效的目的。

ASET 工具有以下功能：

1) 实时调试蓝牙音箱音效各个参数和功能。 2) 支持保存当前调试的设置为模板，供下次使用。 3) 支持导入和导出参数。

4) 支持按照指定模板格式导出参数。 5) 支持在线调试模式和离线模式。

3.3.2.1 ASET 安装和认证

在ASET 软件安装包中，点击Setup.exe 进行工具安装，安装后可以在开始菜单->炬力工具集->ASET 调试工具 菜单项下发现工具图标，点击工具图标则可以打开此工具。

安装后，必须先认证才能够使用，认证方法如下：

1) 请先到工具安装目录下（正常是C:\Program Files\Actions\Camera Tuning Tool ）找

到Certification 目录并运行MakeUserInfo.exe 程序(Windows 7以上版本操作系统请打开右键菜单，以管理员身份运行此程序)，可以见到如下对话框：

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2) 在里面填入您的姓名例如ZhangSan （张三），点击OK 按钮，程序将生成UserCert.bin

和UserPrKey.bin 两个文件，将这两个文件发送到joelee@https://www.360docs.net/doc/fc609237.html, 索取对应的授权文件，收取到授权文件后把授权文件放在Certification 目录下则可以正常运行我们的软件。

3) 不同的电脑或者不同的操作系统，都需要一份不同的授权文件。XP 以上系统需要

禁用数字签名认证，方法，开机时按F8进入配置界面可以禁用数字签名强制。 4) 必须在软件的安装路径下的Certification 目录放置

UserCert.bin 和UserPrKey.bin ，

以及拿到的授权文件三个文件才能保证软件的正常运行。

3.3.2.2 ASET 使用指南

ASET 工具依赖ATD 驱动，只是炬力自主开发的一种USB 通信协议。工具安装的时候，会自动集成安装ATD 的驱动，这样只要PC 数据线正常连接小机，且点击工具界面上的连接按钮之后，就能在设备管理器里面看到ATD 设备，如下图：

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打开工具后，出现连接界面，如果连接了USB

并且进入U 盘模式，则可以点击“立即

连接”按钮，进入在线调试模式。如果不想调试，而是想查看上一次配置结果，或者生成SFR 的参数文件，或者导出配置项文件 *.txt ，可以选择离线模式进入。如下图：

对于工具的介绍，这里不会说明各模块的参数如何配置这种细节。而是会主要说明一些

隐含的关系和约束条件，以及一些关键功能。

1. 工具左下角的4个按钮是常用功能，第一个重置所有数据，第二个是加载上次保存

的参数；第三个是保存本次调试的参数；第四个是将调试好的参数按照固件配置项文件的格式导出。

2. 均衡器页面：导入曲线的按钮，这是导入通过AP 测试工具测量到的频响曲线，并

显示在均衡器工作区中，可以用来对比着调试EQ 曲线，精确模仿参考样机的EQ 曲线。

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必

究

3. 均衡器页面：听感描述的按钮，

打开就会有一个窗口，实时显示当前鼠标所在频点

对应的主观听感描述，这可以帮助我们更有方向性的调节EQ 曲线，并且可以帮助调试人员学习积累调音经验。

4. 均衡器页面：

预衰减参数，如果不打开MDRC 和Limiter ，那么就是用来衰减经过音效提升后的信号，这样才不会出现破音；

等效预衰减，是音效调节对信号提升的有效值估计，只在MDRC 打开时起作用。

5. 限幅器页面：Limiter 阈值一般不用修改。如果没有打开MDRC ，一般通过调节预

衰减参数来避免限幅；如果打开MDRC ，则参数与“与Limiter 差值”和信号微调等综合起来调节信号大小。

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6. 动态范围控制页面：

信号微调：对最终输出的信号进行细微的调整，如平衡不同信号源的输入大小。 音量微调：细调输出功率，如平衡不同信号源的输出功率等。

与Limiter 差值：调整MDRC 的动态范围，避免失真，一般不需要调整。

7. 音效增强页面：作用是在小音量的时候加强音效效果。

音效增强尖峰比率：该参数用来确保音效增强不会导致破音失真，忽大忽小等问题，如果音效增强对几个很靠近的PEQ 点进行增强，由于这几个PEQ 点相互影响，那么该值就会大一点。

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高通减弱，如果PEQ 中使用了高通滤波，那么如果高通减弱了，低音效果就会增强。高通截止频率指的是高通滤波的截止频率最小会调到这个频点。

音效增强频点，支持对PEQ 使用的频点进行增强，必须确保该频点值等于PEQ 中的某个频点，否则无效。所以音效增强应该在PEQ 调试OK 后再调试。

8. 音效减弱页面：作用是在大音量的时候为避免破音而减弱音效效果。

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9. 信号大小有效最小值：信号大小检测结果会被限制大于或等于该最小值，这是用来

防止因检测到信号大小很小，对音效进行过多的增强，导致信噪比较低的问题。范围为 0db ~ -60db ，默认为 -21db 。

3.3.3 固件配置项说明

DAE 配置项全部列在 case\fwpkg\config_txt\*.txt 中，以DAE_XXX 格式命名，这些配置项对应于各算法模块的参数，但是要注意由于我们的平台不支持浮点数计算，所以为了方便，我们将所有参数都转换为整数，转换关系在每个参数注释中都有说明。

DAE 配置项数目众多，并且和ASET 工具中看到的参数值还不是完全一致，需要经过转换，所以将ASET 工具中配置的参数值转写到配置项文件中是一件繁琐且容易出错的事情。于是我们在ASET 工具中提供了将DAE 配置项按照固件配置项文件要求的格式导出到 *.txt 文件的功能，导出来后只要替换到固件配置项文件中对应部分即可。

4音效调试方法和流程

4.1调试流程概述

调音流程，需要考虑各种外部条件，不同外部条件下的调音流程会有所差异。

外部条件包括以下这些：

1.参考样机

2.测量设备和手段

3.听音师

外部条件决定了调音的音效标准和调音流程的输入数据。

调音的音效标准，即判断调音的音效是否符合客户需求的标准，如果有参考样机，即腔体和喇叭都具有可比性的样机，那么可以对比着调音，这种情况下有一定听音经验的人就可以调音，当然如果有听音师会更好，可以对比优劣；如果没有参考样机，那么只能依赖有经验的听音师来调节，标准就是听音师自己喜欢的风格。

参考样机，如果腔体和喇叭都完全一致，并且可以拆开测量其电信号，那么可以通过测量其电信号，然后调试待调样机的电信号接近一致则大致OK了；如果不可拆开，那么可以测量其声信号（但声信号的可测量性不比电信号，精确度也比电信号差），然后调试待调样机的声信号接近一致则大致OK了。

注意：通过这种方式调音，由于实现音效技术差异性问题，EQ曲线一致并不代表听感就一致了，所以调好后需要根据主观听感进行微调。

测量设备和手段，主要分为2种类型：

1.电信号测量设备和手段

2.声信号测量设备和手段

这个由现场可获得的测量设备以及参与调音的工程师的测量技能，并且根据参考样机的状况，以及调音的音效标准，等各种因素决定。

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采用电信号测量设备和手段，那么可以输出功率、THD+N 、电频响曲线等数据；采用声信号测量设备和手段，那么可以输出声频响曲线。

调音还需要准备好试听歌曲和试听工具（比如可以调节频率的单频声音生成器），具体

参考后面章节。

调音流程：

1. 测量参考样机：确定目标功率和音效，需要测量各种声音的功率和音效，以全方位

了解参考样机。 2. 调试待调样机的硬件。 3. 调试待调样机的功率。

4. 调试待调样机的MDRC 指标：MDRC 和Limiter 等模块。

5. 调试待调样机的音效：PEQ 、BASS Enhancement 、Treble Enhancement 、Precut 等模

块。

6. 调试待调样机的音效增强/减弱/信号检测等模块。

7. 调试OK 后，从ASET 导出DAE 参数，更新到配置文件，然后打包固件，烧录固

件试听确认。

其中步骤4 ~ 6 是会反复多次调节的。

4.2 音频指标测试项

通过客观的指标参数，可以在某种程度上反映音箱的听感状况，音频指标反馈了音箱样机硬件平台的优劣，直接决定了增加DAE 音效后的听感好坏。

4.2.1 音箱音频指标说明

一般来说，一台音箱的音频指标会很多，但对于调音而言，要能保证基本的指标是在SPEC 要求范围以内的。音频指标包括电信号指标和声学信号指标。

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4.2.2 电信号音频指标测试

1. 最大输出功率

最大输出功率决定了音箱样机所能发出的最大响度，通常是根据产品的SPEC 来制定

的，如产品规格书要求：最大输出功率2×5W@4欧，那每个声道的最大功率输出就是5W 。

2. 失真度(THD+N)

失真度表示整个音箱系统所能还原信号的能力。通常也是根据产品的SPEC 来制定，如产品规格书要求：THD+N ≤0.2%@1W@4欧，表示在输出1W 且负载为4欧时，THD+N 要小于0.2%。一般而言，对于最大的输出功率时，THD+N 要小于1%，否则增加DAE 音效，特别是重低音时，容易产生破音现象。

3. 频响曲线

频响曲线指在音频频段内各频点的幅度测试；一般的频响曲线都是一条平直的曲线；但为了满足不同人群的听感需求时，可以把频响曲线在特定的频率做不同的改变，或者有时为了补偿喇叭，也会把一些频点提升和降低，以使各频段达到平衡。

4. THD+N 曲线

THD+N 曲线指在音频频段内各频点的THD+N 值的测试；在测试最大输出功率和频响曲线的同时，都会增加THD+N 曲线的测试。好的样机需要在音频范围内频点的THD+N 值都不要超过1%，如果有偏离较大的值，则需要制作此频点的单音文件，测试其FFT ，进而分析之。

5. MDRC 曲线

MDRC 曲线指：随着输入的变大(LINEIN 通常是10mV 至950mV)，输出功率的变化情况，从MDRC 曲线上可以看出灵敏度，限制功率等参数。

4.2.3 声学指标测试

1. 声频响曲线

声频响曲线反映了由电信号通过喇叭和腔体的作用后出来声音信号的特性。

2. 喇叭腔体阻抗曲线

喇叭和腔体的阻抗曲线是反映喇叭和腔体发声的物理特性，从曲线上可以看出：喇叭的谐振频率F0，此频率是系统低音重放的下限频率，F0越低，表明系统的低音重放效果越好；腔体的谐振频率F1；喇叭的Q 值，其表明振动系统的阻尼状态（即振动衰减的快慢）和共

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振锐度，振动很快停止的叫Q 值低，振动不易停止的叫Q 值高。Q 值过低时，音乐低频部分会衰减过大，听感上表现为低音没有震撼力；Q 值过高时，音乐低频部分得到过分加强，共鸣声较长，有点模糊不清。

4.3 调试硬件指标（功率）

一台音箱在进行各种音效调节之前，首先要保证硬件平台的各项指标都是OK 的，主要是输出功率以及THD+N 。调音的第一步就是要测试和调试各项硬件指标和MDRC 参数。

如果有对比的参考样机，就要测试参考样机的指标及曲线。

4.3.1 参考样机音频指标测试

如果参考样机可以拆机，那最好是拆机测试参考样机的电信号：小音量的EQ 和THD+N 曲线，中等音量时的EQ 和THD+N 曲线，大音量时的EQ 和THD+N 曲线，大音量时的MDRC 曲线

(如果参考样机具有MDRC 功能)。

1．小音量的EQ 和THD+N 曲线， 2．中音量的EQ 和THD+N 曲线，

3．大音量的EQ 和THD+N 曲线，如下图：

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4．大音量时，不同频率的MDRC 曲线：

如果参考样机不可以拆机，则只能测试参考样机的整机声频响：小音量的声频响曲线，中音量的声频响曲线，大音量的声频响曲线。

1．小音量的声频响曲线， 2．中音量的声频响曲线，

3．大音量的声频响曲线，如下图，各级音量等级下的声频响曲线：