无线话筒K歌音响-调音标准流程

📎 原始文档：https://www.kdocs.cn/l/choUueV2DtZn 无线话筒K歌音响-调音标准流程

无线话筒K歌音响系较为复杂的系统，里面涉及到咪头选型，喇叭选型，话筒声学结构设计，音响的声学结构设计，PCB设计，软件设计等设计。客人对音响效果的细腻程度和层次感要求都很高，调音难度较高。在电子系统设计方面，我们建议需要确保软硬件运行都正常的情况下，才去做调音。
下文主要是描述在电子系统设计方面的一个调音标准流程，如何确保硬件系统正常，软件系统该如何配置等。

一、基础指标测试

该部分测试目的是为了确保硬件环境正常，以便后续调试顺利进行。基础指标测试中，要确保download到芯片的eq_cfg_hw.bin的所有音效都bypass。

1.1 蓝牙音频指标

完成蓝牙指标测试表.xlsx，同步需要确认以下参数：

主控DAC增益与DACVDD电源档位，确认输出的峰峰值和底噪。
主控输出各项指标正常（输出辐度、底噪、失真度）。
根据实际需要，调整功放输入电阻参数，使功放输出达到期望值。
调整功放的输入电容，电容与电阻会构成高通滤波器，电容的大小会影响功放本身的低频响应及开关功放popo声。
确定功放输出的频响曲线及底噪。
查看功放规格书，确认功放本身的书出是否达到规格书上的指标及实际需要：（示例如下）

1.2 无线麦指标

参考麦克风指标测试.xlsx，同步需要确认一下参数：

MIC的响应范围，包括普通说话和大声说话。
大声说话麦的幅值是否超过芯片的最大输入幅值，是否需要加电阻进行衰减。（695、696系列: 0.6V VPP；697、701系列：1.2V VPP）
匹配合适的麦增益和DAC增益，以达到预期的声音大小。（建议dac端在不失真和不超过最大输入幅值的情况下越大越好，尽量调小麦增益，这样可以有效减少麦引入的噪声）
扫幅测试，确定不同声音输入下声音放大的比列大小。
扫频测试，确认整个频段频响及整体失真度是否在合理的范围内。
确认低噪声大小是否在接受范围内。

借助仪器：AP、消声室、外置功放（全频）喇叭/人工嘴。
接线图如下：
测试流程：
1、AP输出端连接人工嘴，麦克风腔体距离喇叭功放/人工嘴10cm放置，麦正负端串电容接AP输入端。
2、软件关闭喊话模式下的所有音效。
3、 AP驱动人工耳播放一定幅度的1kHz信号，使用分贝仪测量麦克风腔体位置的声压，调整AP输出幅度，使得分贝仪测得声压约为75dB（模拟大声喊话），记此时AP输出幅度Vtest。
4、 AP输出Vtest(20Hz-20kHz)的扫频信号，记录此时麦克风腔体频响曲线。
5、重复步骤3-4，测试声压50dB时的频响曲线（模拟正常说话输入时的麦克风腔体频响曲线）。

1.4 喇叭腔体测试

借助仪器：AP、消声室、外置功放、标麦。
接线图如下：
测试流程：
1 、AP仪器输出端通过外置功放模块驱动喇叭腔体发声，调整AP输出信号，使得功放输出功率为设定值Wmax，此时AP输出信号为Vtest1。
2 、喇叭腔体距离人工耳30cm放置，全指向麦连接AP输入端。
3 、AP灌入(20Hz-20kHz)@Vtest1扫频信号，观察喇叭腔体频响曲线。
4 、重复步骤3，测试输入信号幅度为0.5Vtest1时的频响曲线（测试小功率输出时的喇叭腔体频响曲线）。

二、对比样机调试

对比样机，一般指的是客户为了达到某种调试效果，而去网上或者市面找到的效果比较好的样机做对比调试的，我们需要同步去测试调试样机与对比样机的音频指标，分解其影响因素及差异，包括电信号及声信号，以调试达到客户满意的效果。
另外，音质是有一个整体的效果，整个音频链路上各个模块对音质都起着至关重要的作用，包括咪头选型、麦腔体、主控处理、声音大小、功放及喇叭腔体等等，需要逐一测试确认，最好能做到单一变量进行对比测试，既同个咪头麦腔体，同个蓝牙主控处理，同个功放喇叭。

2.1 电信号测试

参考1.1及1.2进行调试样机及对比样机音频指标测试并做好记录，特别注意如下：

测试时需关掉所有的音效、防啸叫、噪声门等，确保原声测试效果。
确认声音输出幅度大小一致，特别注意测试带载和空载是否有区别，确保最后听到的声音接近。
测试扫频和扫幅，确保对比样机是否加EQ或是DRC，对调试样机需做同样的处理，确保输出的电信号一致。
注意扫幅失真度大小，若对比提前失真需在mic输出上加两级RC（串1K+下地102+串1K+下地102）。

2.2 声信号测试

参考1.3及1.4进行调试样机及对比样机音频指标测试并做好记录。
对比麦腔体及喇叭腔体对声信号的影响程度，适当调整麦选型、麦腔体，喇叭选型，结构腔体等影响音质的因素，并可以通过适当的调整EQ让调试样机趋于对比样机。

三、软件配置

下面以发布的SDK - jl701n_soundbox_release_vx.x.x为例子，说明一些常用的配置。

3.1 功能配置

音效调试分为music音效和话筒音效调试两部分，music音效指的是蓝牙播歌，插T卡，U盘播歌，linein播歌等的音效调试，话筒音效指的是话筒的音效处理。
在各个板子头文件中有相关的配置，以demo板子为例：
apps\soundbox\board\br28\board_jl701n_demo\board_jl701n_demo_cfg.h
下面是music 音效的部分功能配置
下面是话筒音效的功能配置

3.2 话筒功能的开关和配置

话筒的开关：主要用于话筒的开关，音效的切换，参数的切换调整。
cpu\br28\audio_mic\mic_effect.c
cpu\br28\audio_mic\mic_effect.h
话筒的配置：主要用于设置话筒的模拟增益，采样率和采样点数，需要开启的音效
（如移频模块MIC_EFFECT_CONFIG_HOWLING）
cpu\br28\audio_mic\effect_reg.c

3.3 分贝指示器功能

在cpu\br28\audio_mic\mic_effect.c可以打开宏定义LOUDNESS_DEBUG_ENABLE来开启分贝指示器功能,通过指示器功能来
还需要在apps\common\audio\amplitude_statistic.c开关指示器的打印
使能程序内部的能量监视功能，通过串口打印观察，确保最大音量喊话时ADC采集到的数据没有饱和失真，以及后续输出到DAC或者IIS的数字信号，不会饱和失真。
默认初始化了2个指示器，一个放在mic in最前级（默认标号为[1]），用来监视输入输入是否饱和。一个放在DAC前（默认标号为[2]），用来监视算法处理输出是否饱和：

正常能量范围log示例
能量过低log示例
能量饱和log示例
指示器初始化指示器有初始化和运行两个接口：

/*
 * 接口描述：指示器初始化接口
 * 参数说明：loud_obj     是模块数据结构句柄
 *          sr           带计算数据的采样率
 *          print_dest   打印频率，每sr/50*print_dest 长的数据打印一次
 *          Index        指示器标识，会打印出来
 */
void  loudness_meter_init(LOUDNESS_M_STRUCT* loud_obj,int sr,int print_dest,u8 index);

/*
 *接口说明：指示器运行接口
 *参数说明：loud_obj   初始化后的模块数据结构句柄
 *         data       数据存放指针
 *         len        为数据点数
 */
void  loudness_meter_short(LOUDNESS_M_STRUCT *loud_obj,short *data, int len);

初始化后把数据放入loudness_meter_short 函数运行就会实现相关数据的计算打印。

3.4 工具在线调试功能

详见配置如下：

//*********************************************************************************//
//                          新音箱配置工具 && 调音工具                             //
//*********************************************************************************//
#define TCFG_CFG_TOOL_ENABLE                DISABLE              //是否支持音箱在线配置工具
#define TCFG_EFFECT_TOOL_ENABLE                ENABLE              //是否支持在线音效调试,使能该项还需使能EQ总使能TCFG_EQ_ENABL,
#define TCFG_NULL_COMM                        0                //不支持通信
#define TCFG_UART_COMM                        1                //串口通信
#define TCFG_USB_COMM                        2                //USB通信
#if (TCFG_CFG_TOOL_ENABLE || TCFG_EFFECT_TOOL_ENABLE)
#define TCFG_COMM_TYPE                        TCFG_USB_COMM    //通信方式选择
#else
#define TCFG_COMM_TYPE                        TCFG_NULL_COMM
#endif
#define TCFG_ONLINE_TX_PORT                    IO_PORT_DP      //UART模式调试TX口选择
#define TCFG_ONLINE_RX_PORT                    IO_PORT_DM      //UART模式调试RX口选择
#define TCFG_ONLINE_ENABLE                  (TCFG_EFFECT_TOOL_ENABLE)    //是否支持音效在线调试功能

程序上使能TCFG_EFFECT_TOOL_ENABLE，TCFG_COMM_TYPE 选择TCFG_USB_COMM可以直接插入USB线通过USB CDC协议通信。TCFG_COMM_TYPE 选择TCFG_UART_COMM需要通过串口工具通信。
插入工具后，可以在工具上看见相应的接口，点击打开等待连接成功
具体可以参考：
新Tools的音效调试使用.otl EffectTool_UserManual.pdf

3.5 音效文件（eq_cfg_hw.bin）的选择

eq_cfg_hw.bin是代码自动适配选择的，可以观察到，路径cpu\br28\tools\effect_file含有许多bin文件，这些文件通过编译前置处理进行选择，路径cpu\br28\tools\download.c，将对应的BIN文件拷贝为eq_cfg_hw.bin，最后会下载进到代码中。

3.7 话筒音效切换

一个K歌音效会包含很多音效，例如KTV模式，专业模式，男变女，女变男等，现在的代码逻辑可以直接切换eq_cfw_hw.bin的效果，用来表示各音效模式，不需要使用代码来调整参数，如下图。
cpu\br28\audio_mic\effect_parm.c

//模式切换时 参数更新接口
void set_mic_reverb_mode_by_id(u8 mode) {
...
...
...
}

四、效果调试

效果调试需要在软硬件都正常的情况下才进行的一个步骤。在调试之前，请充分熟悉且了解工具的使用，音效模块参数的意义，各个音效模块的作用。

4.1 调试流程

music 音效的调试没有涉及到话筒，调试过程会比较快速，主要确保DAC模块的模拟增益达到最大，以及DAC/模块的输出最大幅度尽量使用H2挡位。
话筒音效会比较复杂，在调试过程，测试者一般不容易察觉到声音变化，推荐一个人说，一个人听的方式评判。
话筒的调试建议按照以下流程进行：

硬件达到最优状态->
打开分贝指示器，调整音响芯片端的audio adc模拟增益，使得audio adc的信号幅度（正常说话），靠近-3dB~0dB->
调整DRC模块的输入增益大小，使小声说的时候的话筒的声音足够大->
调整啸叫->
调整原声，使富有感情->
调整混响音效->
调整其他模块音效。

4.2 话筒音效参数详解

话筒的音效包含有EQ、移频啸叫、陷波抑制啸叫、DRC、PlateReverb、echo等功能。从下面的链接中查看详细解释
音效调式.otl

4.3 调试经验分享

1. 整个无线话筒K歌音响中，TX端，RX端，DSP端都可以调整EQ，通常情况我们只调节DSP这边，不调整TX和RX，TX和RX的EQ都会拉平。 2. TX端的话筒模拟增益建议调整为等级5，RX的DACLDO电压调整为1.2Vpp，DSP端的增益根据分贝指示器来调整，根据索引号【1】的能量数值判断，使得正常说话的能量尽量靠近-3dB~0dB。 3. 按照第b点调整后，一般还是没能达到客人认为的声音大得情况，可以通过DRC模块的输入增益调整，通常都会增大到索引号【2】的能量爆掉，出现部分失真，但是这个失真在允许范围内的。 4. 移频啸叫模块一般不建议调整很大的参数，会有明显听出变声，不建议使用pitch shift ratio模块，使用frequency shift scale不超过±3. 5. 处理啸叫问题的时候，移频啸叫模块和陷波抑制啸叫模块都是处理明显啸叫的，对于说一句后有一点一点的啸叫，我们称为尾音，尾音问题需要依靠压制EQ频点来抑制啸叫。当发现啸叫频段很宽，严重影响了人说话的声音，这个时候需要更换腔体来调整。

本文档包含以下子页面

EffectTool_UserManual