T5-AI 语音盒子声学性能测试

本文以 Windows 系统为例，为您介绍如何进行 T5-AI 语音盒子声学性能测试。

环境搭建

安装 Python

请前往 Python 官方网站安装 v3.8.0 及以上版本：Python。

设置系统环境变量

1. 在 Windows 系统设置的 系统属性 > 高级 设置中，找到 环境变量。
2. 在 环境变量 > 系统变量 下，选择 Path 并编辑。
3. 在 编辑环境变量 窗口中，单击 新建，并将 python.exe 和 pip.exe 程序的路径添加到环境变量中。
   如以下路径（注意用您的实际用户名替换路径中的 用户名）:
   • C:\Users\用户名\AppData\Local\Programs\Python\Python38\
   • C:\Users\用户名\AppData\Local\Programs\Python\Python38\Scripts\

Python 安装包

• 播放/录音（audio_uart_dump.py）安装包：

  python -m pip install --upgrade pip
  pip install pyserial
  

• 信号分析（audio_test.py）安装包：

  pip install numpy
  pip install soundfile
  pip install scipy
  pip install matplotlib
  

安装音频分析软件 Audacity

请前往 Audacity 官方网站：Audacity。

测试前准备

DUT 固件要求

新发布的 T5 软件支持声学测试，其编译出来的固件可被用作被测设备（Device Under Test，DUT）的适配固件使用，如：tuyaos_demo_ai_toy_QIO_evb1.0.5.bin。

工具接线说明

工具：USB 转 UART 板（串口板），用于 PC 与待测设备之间的命令通讯。

连接方法：串口板连接到产品的 RX0、TX0、GND。

Python 脚本

请参考以下脚本：

• audio_uart_dump.py
• audio_test.py

测试说明

开始测试

打开 Windows 的命令提示符，进入 audio_uart_dump.py 文件夹运行 Python 脚本。

d:
cd D:\Test\T5AI-EVB
python audio_uart_dump.py

示例如下：

C:\Users\gerui>d:
D:\>cd D:\Test\AI_Audio_Test\T5AI\Audio_Test_0804
D:\Test\AI_Audio_Test\T5AI\Audio_Test_0804>python audio_uart_dump.py

可用串口列表:
1. COM17 - Silicon Labs CP210x USB to UART Bridge (COM17)

请选择串口号: 1
已打开串口: COM17, 波特率: 2M

支持命令:
start       - 启动录音
stop        - 停止录音
reset       - 重置录音
dump 0      - 转储麦克风通道到 dump_mic.pcm
dump 1      - 转储参考通道到 dump_ref.pcm
dump 2      - 转储AEC通道到 dump_aec.pcm
bg 0        - white noise
bg 1        - 1K-0dB (bg 1 1000)
bg 2        - sweep frequency constantly
bg 3        - sweep discrete frequency
bg 4        - min single frequency
volume 50   - 设置音量为 50%
micgain 50   - default micgain=70
quit        - 退出程序
>

测试命令

命令说明

命令	说明
start	启动录音
stop	停止录音
reset	重置录音
dump 0	转储麦克风通道到 dump_mic.pcm
dump 1	转储参考通道到 dump_ref.pcm
dump 2	转储 AEC 通道到 dump_aec.pcm
bg 0	播放 White noise，即白噪音
bg 1	播放 1 KHz/0 dB（格式：bg 1 1000）
bg 2	播放 Sweep frequency constantly，即连续扫频信号
bg 3	播放 Sweep discrete frequency，即多点扫频频率
bg 4	播放 Min single frequency，即最小单频信号
volume 50	设置音量为 50%
quit	退出程序

举例说明：

• bg 1 500：播放 500 Hz 的正弦波信号
• volume 70：设置音量为 70%

播放的音频信号说明

命令	说明
bg 0	播放 White noise，即白噪音，-3 dB，持续 5 秒
bg 1	1K Hz 正弦波信号，0 dB，持续 5 秒
bg 2	连续扫频信号（7500 Hz ~ 100 Hz），-3 dB，持续 10 秒
bg 3	多点扫频信号（7500 Hz ~ 50 Hz），-6 dB，持续 7 秒
bg 4	1K Hz 信号，-90 dB，持续 5 秒，用于测试设备底噪

bg 3 默认 21 个频点，频率和时长如下表：

频率	1000	7500	5800	4500	3500	2750	2150	1700	1300	1000	785
时长	0. 5	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3

频率	600	475	370	285	255	175	135	100	80	65	50
时长	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.5	0.5	0.5

bg 3 对应的文件：Sweep_7500-50Hz-21pt.xlsx

声学性能测试和分析

功放输出测试

输出功率、频响、底噪、总谐波失真（Total Harmonic Distortion，THD）测试：

通过 audio_uart_dump.py 产生测试信号，再用音频分析仪或示波器测量功放的输出信号。

MIC 测试

幅值、底噪、频响、THD 测试：
在消音室内用人工嘴外播测试信号，通过 audio_uart_dump.py 录音并转存 Mic 声道的音频文件，使用 Audacity 分析音频文件。

Reference 测试

幅值、底噪、频响、THD 测试：
DUT 自播自录，通过 audio_uart_dump.py 产生测试信号，录音并转存 Reference 声道的音频文件，使用 Audacity 分析音频文件。

Audacity 导入音频的方法

1. 在 Audacity 中，单击 文件 > 导入 > 原始数据。

   

2. 在 导入原始数据 窗口，按照下图进行配置：

   

使用 audio_test.py 分析音频信号（可选）

打开 Windows 的命令提示符，进入 audio_test.py 文件夹，运行 Python 脚本，例如：

d:
cd D:\Test\T5AI-EVB\audio_test
python audio_test.py --mic1 test_1k_mic.pcm --ref  test_1k_ref.pcm --test_case 1k_single

audio_test.py 说明：

• 命令：

  python audio_test.py --mic1 dump_mic.pcm --ref dump_ref.pcm --test_case 1k_single
  

• 参数：

  参数	说明
  mic1	测试音频文件
  ref	参考音频文件
  test_case	测试选项，包含：1k_single、white_noise、silence

• 不同文件对应不同测试项：

  文件	测试项
  1K 单频	thdt、dc_offset
  白噪声	dc_offset、coherence、clip_detect、delay_stability
  静音	noise_floor

• 测试项说明：

  参数	说明
  dc_offset	直流电（Direct current，DC）偏移量（通过/不通过）
  coherence	Mic 和 Ref 相关性（越接近 1 越好）
  noise_floor	底噪
  clip_detect	音频截幅检测
  thd	总谐波失真（通过/不通过）
  delay_stability	音频延迟稳定性

示例如下：

C:\Users\gerui>d:

D:\>cd D:\Test\AI_Audio_Test\T5AI\Audio_Test_0804

D:\Test\AI_Audio_Test\T5AI\Audio_Test_0804>python audio_test.py --mic1 dump_mic.pcm --ref dump_ref.pcm --test_case 1k_single
开始测试
直流偏置 (DC Offset):
dc offset: 通过
dc offset: 通过
Mic1: -0.000052, Ref: -0.000042

总谐波失真 (THD):
THD: 通过
THD: 通过
Mic1: 0.0059, Ref: 0.0017
结束测试