Comment tester la qualité audio d’un appareil intelligent
Comment les fabricants, les réparateurs et les reconditionneurs testent-ils la qualité des réponses acoustiques des microphones et des haut-parleurs des appareils intelligents ?
Les appareils intelligents tels que les haut-parleurs intelligents, les appareils mobiles, les assistants personnels, les thermostats intelligents, les caméras de sécurité intelligentes et autres ont fait leur entrée sur le marché grand public au cours des dernières années. De plus en plus d’appareils ménagers sont connectés au réseau domestique intelligent. La plupart de ces appareils sont dotés d’une interface audio, telle que des haut-parleurs ou des microphones intégrés, pour interagir avec l’utilisateur. Certains d’entre eux offrent même une qualité audio impressionnante. Le nombre d’appareils intelligents produits croît rapidement sur ce marché émergent.
1) Le défi
Dans un test de microphone traditionnel, le microphone testé est placé à une distance fixe d’un haut-parleur de génération de signal calibré. Le signal reçu par le microphone est directement introduit dans l’analyseur audio, ce qui produit les résultats.
Dans un test de haut-parleur traditionnel, le haut-parleur testé est placé à une distance fixe d’un microphone de mesure calibré. Un signal connu est émis par le haut-parleur, reçu par le microphone de mesure et directement introduit dans l’analyseur audio, ce qui produit les résultats.
Ces deux tests traditionnels sont appelés tests de circuit en « boucle fermée ». Le signal de test provient de l’analyseur audio, traverse la chaîne de signal de l’appareil testé et revient dans l’analyseur audio avec peu ou pas de délai.
Cependant, lors du test d’appareils intelligents, une mesure en boucle fermée n’est souvent pas possible, car ces appareils ne disposent pas de connecteurs d’entrée et de sortie audio désignés, nécessaires pour interrompre la chaîne de signal et mesurer séparément le microphone et le haut-parleur de l’appareil. Autrement dit, nous ne pouvons pas accéder directement aux fils à l’arrière du microphone ou du haut-parleur sans risquer de détruire l’appareil.
2) La solution
La solution consiste à utiliser une configuration de test en « boucle ouverte », où, pour le test du microphone, les résultats sont enregistrés par l’appareil testé (DUT) lui-même et, pour le test du haut-parleur, le signal de test est produit par le DUT lui-même.
3) En pratique…
Voyons comment cela fonctionne avec un exemple. L’appareil testé pour cet article est un Amazon Echo Dot, l’un des modèles de haut-parleurs intelligents les plus populaires sur le marché. Les concepts abordés ici s’appliquent à tout type d’appareil intelligent.
L’appareil Amazon Echo Dot contient à la fois un haut-parleur et un ensemble de microphones qui peuvent être testés individuellement dans une configuration en boucle ouverte.
Amazon Echo Dot
4) Configuration matérielle
La configuration pour mesurer l’Amazon Echo Dot comprend :
- Analyseur audio FX100,
- Microphone de mesure M2010 calibré pour capter les signaux du haut-parleur de l’appareil testé
- Talkbox NTi Audio calibré comme source sonore, pour émettre des signaux vers les microphones de l’appareil testé
- Un ordinateur portable ou un appareil mobile pour accéder aux services cloud d’Amazon Echo.
5) Test du haut-parleur Amazon Echo Dot
a) Bibliothèque multimédia
Le fichier de signal de test appelé « TestSignal » est pré-généré et stocké dans une bibliothèque multimédia locale ou basée sur le cloud. Pour lire le fichier « TestSignal », le haut-parleur intelligent est invité par une commande vocale appropriée. Cette commande vocale est également pré-générée, stockée sur l’analyseur audio et émise par un haut-parleur séparé près de l’appareil testé. Le test complet du haut-parleur dans cette configuration est effectué en trois étapes :
- L’analyseur audio émet la commande vocale préenregistrée « Alexa, demande à ma bibliothèque multimédia de lire TestSignal » par le biais des haut-parleurs situés près de l’appareil testé.
- L’Amazon Echo Dot détecte la commande vocale grâce à ses microphones et répond en lisant la piste « TestSignal » de la bibliothèque multimédia par le biais de son propre haut-parleur – le haut-parleur testé.
- Le signal du haut-parleur est capté par le microphone de mesure calibré directement dans l’analyseur audio et les résultats de la mesure sont affichés.
b) Signal de test du haut-parleur
La piste audio « TestSignal » est utilisée pour tester les paramètres du haut-parleur et se compose de trois parties :
- Onde sinusoïdale de 1 kHz / 1 s. Ceci permet de stabiliser les algorithmes de traitement du signal (par exemple, le contrôle automatique du gain).
- Séquence de signal de déclenchement. Il s’agit d’un signal qui est reconnu par l’analyseur audio. Il déclenche l’analyseur pour qu’il démarre l’acquisition de données. De plus, le signal de déclenchement est utilisé pour corriger les différences de fréquence d’échantillonnage entre l’appareil testé et l’analyseur audio.
- Signal GlideSweep de 100 Hz à 10 kHz / 1 s. Ce balayage est le signal réel analysé pendant la mesure. Tous les paramètres mesurables pertinents pour le haut-parleur sont mesurés en parallèle.
Le fichier « TestSignal » peut être produit directement à partir du logiciel FX-Control au format de fichier .mp3 ou .wav.
c) Paramètres de test du haut-parleur
Les paramètres de mesure du haut-parleur déterminés dans ce test sont les suivants :
- Réponse en fréquence en dBSPL
- Réponse de la Distortion en %
- Sensibilité à 1 kHz en dBSPL
- DHT à 1 kHz en %
- Réponse de raideur (Rub&Buzz) en Pa/s
Paramètres de test du haut-parleur
d) Interface Bluetooth
L’Amazon Echo Dot peut également lire l’audio à partir d’une source Bluetooth. Par conséquent, le fichier « TestSignal » peut être lu par l’analyseur audio et envoyé à l’appareil testé via un convertisseur Bluetooth. Il s’agit d’une chaîne de signal en « boucle fermée ».
Système en boucle fermée
6) Test du microphone Amazon Echo Dot
Malheureusement, il n’existe aucun moyen d’acquérir directement le signal du microphone Amazon Echo Dot. Par conséquent, aucune configuration de mesure en boucle fermée n’est disponible.
a) Accéder à l’historique des commandes Amazon Echo
Il existe cependant un moyen d’enregistrer un signal de test avec le microphone de l’appareil testé et d’accéder à cet enregistrement quelques instants plus tard.
Chaque fois que l’Amazon Echo Dot reconnaît le mot-clé « Alexa », il commence immédiatement à enregistrer l’audio jusqu’à ce que le niveau du signal descende en dessous du bruit de fond.
De plus, ces enregistrements sont mis à la disposition de l’utilisateur via l’application Amazon Alexa, soit par le biais d’un navigateur Web, soit par le biais d’un appareil mobile.
En utilisant ces deux fonctionnalités, la procédure de test du microphone Amazon Echo Dot est la suivante :
- Émettre le signal de test du microphone. Ce signal est précédé de l’enregistrement vocal du mot-clé « Alexa »
- Après quelques secondes, l’enregistrement du signal de test est disponible pour la lecture à partir de l’application Amazon Alexa. Ce signal est relu par l’opérateur et réintroduit électriquement dans l’analyseur audio FX100. Les résultats de la mesure sont affichés.
b) Signal de test du microphone
Le signal de test du microphone commence par l’enregistrement vocal du mot-clé « Alexa » pour déclencher l’enregistrement sur l’Amazon Echo Dot.
Après cela, le signal a la même structure et la même fonctionnalité que le signal de test du haut-parleur mentionné précédemment.
c) Paramètres de test du microphone
Les paramètres de mesure du microphone déterminés dans ce test sont les suivants :
- Réponse en fréquence en dBV
- Réponse de la Distortion en %
- Sensibilité à 1 kHz en dBV
- DHT à 1 kHz en %
Paramètres de test du microphone
7) Combiner les tests dans une séquence
La séquence complète des signaux émis et des mesures prises peut être facilement mise en œuvre dans le séquenceur FX-Control.
En quelques secondes, les paramètres acoustiques complets du microphone et du haut-parleur de l’appareil intelligent sont caractérisés.
Voici un lien vers une vidéo qui montre la séquence de mesure.
Séquence de test combinée
