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【山衛科技】2018年10月16日 聲音系列研討會-通訊語音品質分析及最佳化

舉 辦 日 期:2018年10月16日
舉 辦 時 間:09:00~16:30    
 上課地點:台北(會場於報名完成時另通知)
主 辦 單 位:山衛科技股份有限公司
主講人: Mr. Ruge, Christian, 東南科技大學 吳孝文 教授
報 名 費 用:免費參加,名額有限請盡早報名
報 名 方 式:1. 請填妥報名表並傳真至 02-2692-1380
                2. E-MAIL至 chloe@samwells.com
                3. 山衛科技網站 線上報名
聯絡電話: 02-2692-1400*261(王先生)
報名截止日期:2018年10月21日

  有鑑於今日通話環境複雜,隨時隨處,通話環境不再侷限於必須在安靜的處所,各種不同的環境背景噪音都影響語音品質的好壞。另外,不論VoIP、GSM、Bluetooth等傳輸方式,系統與系統間,網路與網路間,都會產生不同的時間Delay,直接導致嚴重的echo。新進的Wideband寬頻技術 在提供更多通訊功能的同時,且更近似面對面說話的場景,如何利用Wideband技術設計出更好的語音品質,都有待我們積極的探討。以上種種都是新的acoustics規範、法規勢必要面臨的新挑戰,不只解決產品面對新的語音品質問題,更要能在設計階段就能預測出好的產品語音品質。


 
如何提升通訊語音品質。還將介紹模擬不同環境背景噪音的新測試法規及其趨勢,其如何使測試環境更吻合實際之使用環境,使手機於設計階段,吾人即能預測出實際使用時的語音品質等等,歡迎各先進前來指教。





本次研討會討論主題著重在以下:

○ LabCORE LabCORE是ACQUAlab新一代的Frontend,具有最新的模組化概念,提供多通道多功能,為MFE VI最佳繼任者,凡ACQUA使用者請須深入瞭解。
 
○ HQS-Audio介紹:
 HQS-Audio是一種測量標準,用於Audio音頻測試分析,可得所有電聲相關參數。應用範圍包含(喇叭單體、音箱、耳機、車用音響系統)。

測量主要功能包括:

•適用於所有應用的自動測量程序

•音箱的音場方向性特性測試

•計算喇叭單體的Thiele / Small (T/S)參數

•所有應用程序的相對方法分析

•耳機的被動式噪音隔離和主動式(ANC)噪音消除性能測試

○ 自動語音辨識VoCAS 自動語音辨識(ASR)系統得到廣泛的應用, 將介紹通訊裝置的自動呼叫處理,車用的多媒體系統,車用免持裝置、手機、平板電腦、筆記型電腦、電視或Smart Speaker自動語音辨識之應用與功能。

○ Skype-Lync Skype-Lync 測量標準是SkypeTM和Microsoft®Lync® 通信語音量測規範。Skype-Lync 測量標準定義了音頻要求,如語音品質,信噪比,迴音和延遲,3QUEST,EQUEST,POLQA以及基Double Talk等測試項目,這些音頻需求顯著影響最終的用戶體驗。

○ HHP IV HHP IV”MotoMount”新型電動手機定位器,此裝置安裝在HMS II.3人工頭,HHP IV MotoMount能夠自動定位手持裝置(例如,行動電話)至標準位置或用戶定義的位置,可透過觸控面板控制,或者使用ACQUA 根據不同的測項要求自動調整施加壓力,不需手動操作。升級的可能性:根據不同版本的HHP,我們提供了各種升級途徑,將舊HHP升級至HHP IV。

○ VoLTE測量標準 VZW(Verizon Wireless)VoLTE是HEADAcoustics ACQUA新的聲學量測標準,在VZW VoLTE的測試套件涵蓋所有VoLTE的的移動裝置,包含手持及免持模式。測試包含語音傳輸品質,delay,echo,speech transmission quality,quality for background noise transmission。結合MFE VI.1,在VZW VoLTE的測試套件提供自動化量測及數據分析。

○ Superwideband/Fullband
-MFE VIII.1 增加Opus codec。HEAD Acoustics在MFE VIII.1增加了一個VoIP codec新標準Opus,Opus 可以處理從Narrowband (8 kHz)至Fullband (48kHz)的語音及音樂訊號。
-TS 102 924/925 包含了 "ETSI Speech and multimedia Transmission Quality"測項, Basic electro-acoustic performance aspects of Superwideband/Fullband hands-free and headset terminals
 
汽車相關:

○ eCall 汽車製造商和供應商正在全力以赴制定和實施緊急呼叫系統,在發生事故的情況下,自動緊急呼叫。緊急呼叫系統最佳化,並確保撞壞的汽車救援服務之間的最佳通信品質,HEAD Acoustics 提供了HQS-eCall 的測試套件,該測試涵蓋模擬緊急呼叫時背景噪音的情況,而且還包括新的測試,如為“沉默的呼叫”(silent calls)的檢測,HQS-eCall並符合現有的規範GOST R55531-NB和UG GOST R55531-WB。

○ BreakOBSERVER 降低煞車噪音、駕駛舒適度最佳化。BreakOBSERVER能夠偵測並紀錄擾人的煞車噪音、分析任何可能的因素。自動地且智慧地紀錄煞車噪音事件。能即時回饋噪音事件的評估,主觀評價提供1~10的分數。

○ BTPA/BTPS (Binaural Transfer Path Analysis and Synthesis) BTPA是表徵個別車輛噪聲路徑的測量程序。結果可以用來創建聽到車內任何位置路徑相關的噪音,故障排除和聲音設計的,因而可以獲得可能性的精確模型。BTPS是創建基於一個BTPA模型或修改,以使其可收聽到車室內的噪聲數據的過程。雙耳錄音和重放技術用於整個以實現逼真的聲音再現。

○ ITU-T P.1100/1110 Standard telephonometric requirements such as frequency responses and loudness ratings in single talk situations, Echo performance and level variation in single and double talk situations,
Quality of background noise transmission
-Built-in hands-free systems
-After-market hands-free car kits
-Corded headsets
-Wireless headsets




  本次研討會講師Ruge, Christian曾任職於西門子通訊,目前服務於德國HEAD acoustics GmbH,專長領域為VoIP GSM和手機量測,於比較及發展終端機量測有豐富經歷。



■ Skype-Lync 法規
-SkypeTM和Microsoft®Lync® 通信語音量測規範 -語音品質,信噪比,迴音和延遲,3QUEST,EQUEST,POLQA以及基Double Talk等測試項目

■ HHP IV 新型電動手機定位器
-自動定位手持裝置至標準位置
-觸控面板控制
-自動調整施加壓力

■ VoLTE 新型電動手機定位器
-VZW(Verizon Wireless)VoLTE是HEADAcoustics ACQUA新的聲學量測標準
-語音傳輸品質,delay,echo,speech transmission quality,quality for background noise transmission

■ Superwideband/Fullband
-VoIP codec新標準Opus, 處理從Narrowband (8 kHz)至Fullband (48kHz)的語音及音樂訊號
-TS 102 924/925 包含了 "ETSI Speech and multimedia Transmission Quality"測項

■ eCall 緊急呼叫系統
-在發生事故的情況下,自動緊急呼叫 -符合GOST R55531-NB和UG GOST R55531-WB規範
-汽車救援服務之間的最佳通信品質
■ BreakOBSERVER
-降低煞車噪音、駕駛舒適度最佳化
■ BTPA/BTPS
-車輛噪聲路徑的測量程序
■ ITU-T P.1100/1110
-車內通訊語音品質測定


參考資料 :
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【活動報導】2018振動噪音實驗與分析技術研討會


【振動噪音產學技術聯盟】於20180926日假國立台北科技大學辦理
2018振動噪音實驗與分析技術研討會」第二場次。

研討會開始,首先由聯盟北部據點召集人蕭俊祥教授代表致歡迎詞,後由聯盟主席王栢村教授開幕致詞。王教授向各界貴賓介紹振動噪音產學技術聯盟,今年是聯盟計畫執行的第五年,希望藉由聯盟推廣與交流振動噪音的相關技術,由我有推廣為眾有,協助業界解決相關振動噪音的問題,並媒合相關的廠商,亦是研討會辦理之初心。

王教授也說明聯盟目前據點分佈,北部據點有北科蕭俊祥教授、中部據點有彰師大黃宜正教授、南部有正修黃柏文教授高苑夏紹毅教授等等共同主持這個聯盟計畫。

最後感謝科技部計畫補助,與國立台北科技大學協助聯盟共同辦理「2018振動噪音實驗與分析技術研討會」之第二場次。
本次研討會順利成功進行主要感謝主講人踴躍參與,共安排12場專題演講。講者包括學界產學經驗豐富的教授及業界專家,演講主題如下(依主講順序列)

1.
台北科技大學 林志哲教授 – Modelling and Control for Vibration and its Applications 
2.基太克 石峯銘董事長 振動攝影技術

3.資通電腦 曾文光總監 智慧製造規劃與應用 
4.妙點企業 葉彰和總經理 無線式機械狀態監測系統 

5.謙達科技 江明輝技術長 工業4.0預修系統:管理激發缺陷自然頻率之策略
6.逢甲大學 林葳教授 多功能表演廳堂之室內聲場評估 
7.思百吉 簡福進經理 材料聲學特性採用殘響室法與阻抗管法之比較 
8.虎門科技 許琦偉博士 超音波探頭音路分析CAE技術分享
9.山衛科技 吳孝文教授 聲音品質介紹與量測範例聲舒適度發展趨勢 
10.台北科技大學 許書涵助理教授 熱聲技術簡介 

11.皮托科技 楊棟焜處長 – COMSOL Multiphysics 應用在振動噪音分析 
12.屏科大 王栢村教授 – Development of Customized Sound Measurement Program and Application to Product Noise Evaluation
簡報檔下載
*簡報檔下載說明:簡報檔業經主講人同意公開,方能下載。

本研討會亦邀請振動噪音領域之儀器設備廠商共襄盛舉,【振動噪音產學技術聯盟】在會場透過電腦操作與專員口頭介紹聯盟經營運作,現場展示聯盟可技轉技術【客製化振動噪音量測系統(SVM)】與【聲音量測軟體(SM) 】,並於會場內拜訪聯盟會員包括:【基太克國際股份有限公司】、【虎門科技股份有限公司】、【皮托科技股份有限公司】、【謙達科技工程有限公司】、【妙點企業股份有限公司】以及【山衛科技股份有限公司】、【台灣思百吉股份有限公司】、【華新工程顧問有限公司】等,交流振動噪音領域之儀器設備新知與技術。聯盟期盼透過整合產官學界在振動噪音技術的資源和經驗,協助產業界解決產品振動噪音問題,最終提升我國產品品質及國際競爭力。

2018振動噪音實驗與分析技術研討會第二場次於北科大順利圓滿閉幕。
以下為活動花絮: 


台北科技大學 林志哲教授 – Modelling and Control for Vibration and its Applications

.基太克 石峯銘董事長 – 振動攝影技術 

資通電腦 曾文光總監 – 智慧製造規劃與應用 

妙點企業 葉彰和總經理 – 無線式機械狀態監測系統 

謙達科技 江明輝技術長 – 工業4.0預修系統:管理激發缺陷自然頻率之策略 

逢甲大學 林葳教授 – 多功能表演廳堂之室內聲場評估 

思百吉 簡福進經理 – 材料聲學特性採用殘響室法與阻抗管法之比較 

虎門科技 許琦偉博士 – 超音波探頭音路分析CAE技術分享 

山衛科技 吳孝文教授 – 聲音品質介紹與量測範例—聲舒適度發展趨勢 

台北科技大學 許書涵助理教授 – 熱聲技術簡介 

皮托科技 楊棟焜處長-COMSOL Multiphysics應用在振動噪音分析

屏科大 王栢村教授 – Development of Customized Sound Measurement Program and Application to Product Noise Evaluation

虎門科技展示攤 

妙點企業展示攤位

謙達科技展示攤位 

基太克展示攤位 

皮托科技展示攤位

山衛科技展示攤位

華新工程展示攤位 

思百吉展示攤位 

振噪聯盟展示攤位

【活動資料下載】2018.09.26--「2018振動噪音實驗與分析技術研討會」簡報檔《北科大》

「2018振動噪音實驗與分析技術研討會」簡報檔
《北科大》


1.台北科技大學 林志哲教授 – Modelling and Control for Vibration and its Applications
簡報檔下載
2.基太克 石峯銘董事長 – 振動攝影技術
3.資通電腦 曾文光總監 – 智慧製造規劃與應用
簡報檔下載
4.妙點企業 葉彰和總經理 – 無線式機械狀態監測系統
5.謙達科技 江明輝技術長 – 工業4.0預修系統:管理激發缺陷自然頻率之策略
簡報檔下載
6.逢甲大學 林葳教授 – 多功能表演廳堂之室內聲場評估
簡報檔下載
7.思百吉 簡福進經理 – 材料聲學特性採用殘響室法與阻抗管法之比較
簡報檔下載
8.虎門科技 許琦偉博士 – 超音波探頭音路分析CAE技術分享
簡報檔下載
9.山衛科技 吳孝文教授 – 聲音品質介紹與量測範例—聲舒適度發展趨勢
簡報檔下載
10.台北科技大學 許書涵助理教授 – 熱聲技術簡介
11.皮托科技 楊棟焜處長 – COMSOL Multiphysics 應用在振動噪音分析
簡報檔下載
12.屏科大 王栢村教授 – Development of Customized Sound Measurement Program and Application to Product Noise Evaluation
簡報檔下載


*簡報檔下載說明:簡報檔業經主講人同意公開,方能下載。
*為保護講者智慧財產權,簡報檔提供為4頁pdf檔及1頁pdf檔呈現。

《振動噪音科普專欄》傅立葉頻譜與自身功率頻譜有甚麼不同?


對一個信號進行頻譜分析(spectral analysis),實務上,都是採用FFT快速傅立葉轉換,就是將時間域訊號p(t),轉換到頻率域求得其對應的頻譜P(f),並由頻譜圖了解信號的頻率特徵。

當進行了FFT頻譜分析,可以得到頻譜(spectrum),本單元要更深入解釋一下,傅立葉頻譜(Fourier spectrum)以及自身功率頻譜(auto power spectrum)兩者的差異?在實務上,如何應用取得正確、有效的頻譜?

頻譜,簡單說是頻率域的函數,傅立葉頻譜P(f)自身功率頻譜Gpp(f),都是頻譜的一種,其他如頻率響應函數(frequency response function, FRF),也是一種頻譜,當然物理意義是不同的。可參考先前的單元:【如何量測得到結構的頻率響應函數?】、【常說的【振動頻譜】或【聲音頻譜】指的是甚麼?

當要對一個信號進行頻譜分析,本單元是取一個聲音信號做說明,請讀者參閱圖示之信號處理流程圖,主要步驟概述如下:

1.      取得聲音的時間域信號p(t):不管是採用精密的麥克風、或是以PC一般的麥克風錄製聲音,首先要適當選用取樣頻率(sampling frequency),本案例取樣頻率fs=44100Hz。【甚麼是取樣頻率(sampling frequency)
2.      選用適當的視窗加權函數w(t):需要觀察所欲分析的信號特徵,以決定選用適當的視窗(window)、或稱加權函數(weighting function)。參閱圖示,顯示常用的window,例如:ExponentialRectangularHanningFlat top等,有關視窗加權函數,再另闢單元討論。衰減信號使用不同視窗加權對FFT之影響,請參考先前單元:【Window effect on decay signal for FFT】、【Window effect on decay signal for FFT (2)
3.      取得加權後的時間域信號pw(t):對一個原始的量測信號p(t),在進行FFT之前,會將p(t)w(t)做對應時間的加權相乘,取得加權處理後的時間序列pw(t) =p(t)w(t),再進行FFT。注意:pw(t) =p(t)w(t)此相乘方式,是對應時間點的相乘
4.      pw(t)執行FFT運算:應用快速傅立葉轉換(fast Fourier transform, FFT)的數學運算,將時間域的信號,轉換到頻率域,得到此信號的傅立葉頻譜(Fourier spectrum)。【甚麼是頻譜分析?
5.      觀察傅立葉頻譜(Fourier spectrum):傅立葉頻譜P(f)是複數(complex number),通常有興趣的振幅值(magnitude, amplitude),數學符號表示為|P(f)|。本案例的FFT相關參數,包括:每個區間的時間(time frame)T=6 sec,終止時間t2=7,有效解析頻率fnyq=22050Hz,頻率解析度df=1Hz。注意:傅立葉頻譜只能針對某一個時間區間,進行FFT運算求得。圖示中的傅立葉頻譜|P(f)|6~7秒之間的頻譜圖。
6.      對傅立葉頻譜P(f)再運算:由傅立葉頻譜P(f)是,取其共軛複數(complex conjugate) P*(f),可以推算得到自身功率頻譜Gpp(f)=P*(f)P(f)注意:在此,僅是簡要的表達運算理念,詳細的自身功率頻譜定義,再另闢單元討論。
7.      觀察自身功率頻譜Gpp(f):自身功率頻譜是純實數;英文auto power spectrumauto power spectral density functionauto PSDauto spectrum,都是常用的名詞。自身功率頻譜可以取平均,本案例,FFT參數設定:開始時間為6,每個FFT時間區間time frame1,取10次平均,重疊率為90%,所以,終止時間為7.9

了解了信號處理流程,針對該聲音信號的第四個區間,進行頻譜分析,可以分別得到傅立葉頻譜P(f)以及自身功率頻譜Gpp(f),參閱圖示,採用4種視窗加權函數的結果討論如下:

1.      Boxcar Window:在傅立葉頻譜|P(f)|圖中,有明顯的柵欄效應(fence effect),因為只對6~7秒,進行一次FFT運算。在自身功率頻譜Gpp(f),看起來還正常,比起傅立葉頻譜|P(f)|,沒有發現有柵欄效應(fence effect),這是因為:(1)本案例FFT分析,設定了10次平均,取得自身功率頻譜Gpp(f)(2)進行FFTtime frame時間區間,p(t)在終止時間,已經降到接近0,所以,信號沒有被截斷 (truncation)的現象,頻譜圖是蠻正常的。
2.      Hanning Window:在傅立葉頻譜|P(f)|以及自身功率頻譜Gpp(f),整體頻譜圖可發現Gpp(f)還是比|P(f)|稍微平順,雖然仍有許多的小峰值。然而,這樣的頻譜圖,會讓人不容易判斷真正的信號頻率特徵。先前單元,【Window effect on decay signal for FFT (2)】已經解析此小峰值頻率係來自50Hz倍頻的電雜訊效應。
3.      Exponential 0.1:在傅立葉頻譜|P(f)|圖中,在高頻率800Hz以上,仍有柵欄效應現象。自身功率頻譜Gpp(f)的頻譜圖則可解析的判讀性好了許多,不過,仍然有微小峰值現象。
4.      Exponential 0.01:在傅立葉頻譜|P(f)|圖中,在高頻率800Hz以上,仍有柵欄效應現象。與Exponential 0.1結果相似。可以觀察自身功率頻譜Gpp(f)的頻譜圖是最清楚,可以明確判別頻譜的峰值頻率特徵。因此,可以說對此衰減型信號,以Exponential 0.01的視窗加權函數處理後,進行FFT,所得到頻譜是最好的,因為可以明確判讀主要的峰值頻率,也就是此衰減型信號的頻率特徵。

本單元以一個衰減型信號,說明不同視窗加權函數處理後的FFT頻譜分析的差異,分別觀察傅立葉頻譜P(f)以及自身功率頻譜Gpp(f),希望讀者可以體會兩種頻譜P(f)以及Gpp(f)的差異。同時,也須了解選擇適當的視窗加權函數之重要性,方可取得較好的頻譜圖,才能夠有意義的解讀頻譜之頻率特徵。

以上個人看法,請多指教!

王栢村
2018.08.07