背景噪音為關鍵測試條件　3QUEST系統揭耳機真實降噪表現

真無線藍牙(TWS)耳機的興起，帶動了主動式降噪(ANC)耳機的再次發展。由於ANC晶片技術的推出，ANC耳機不再是只有少數廠商能做的產品。調研機構統計數據顯示，2029年ANC耳機的市場規模將達34.42億美元(圖1)。

然而，對於ANC性能的真實性，須持保留態度。傳統透過白噪音/粉紅噪音(White/Pink Noise)，以及聲學人偶中的麥克風來評估ANC耳機的降噪性能，但此類方式有個明顯的缺點：White/Pink Noise是平穩噪音，無法代表瞬息萬變的真實世界噪音。因此，「聲場重建」是比較好的性能評估方法。

在現實生活中，ANC耳機不只單純用來降噪，消費者對它有更高的期待：提升通話時的語音聆聽品質。為了達成這個目標，相關的測試項目至關重要。本文將介紹Head Acoustic 3QUEST語音品質評估系統，並說明實際測試效果。3QUEST(三元品質評估系統)與另一語音訊號評估工具POLQA最大的不同在於，3QUEST是特別針對存在背景噪音條件下，進行語音品質評估的工具。

3QUEST技術介紹

3QUEST依據的標準規範如圖2所示。在通訊領域，語音品質一直是評估通話效能的關鍵指標，而通話場景大致可分為安靜環境和有背景噪音的環境。3QUEST是專為背景噪音環境所設計的測試方法，基於歐洲電信標準化協會(ETSI)的EG 202 396-3標準來評估存在背景噪音時的語音品質。

傳統上，語音品質的評估依賴主觀聽力測試，透過多人聆聽並對語音給予評分來計算平均意見得分(MOS)。ITU-T P.800將這種主觀評測方法標準化，然而，主觀測試方法耗時且成本高昂，難以廣泛應用於工業領域，因此客觀測試方法成為迫切需求。

在此背景下，諸如PSQM、PESQ、TOSQA和POLQA等客觀測試方法相繼出現：

• PSQM(ITU-T P.861)：一種侵入式演算法，主要用於評估300Hz~3,400Hz的窄頻語音品質。
• PESQ(ITU-T P.862)：綜合了PSQM和PAMS的優點，並在時間對齊方面進行最佳化，能夠評估窄頻和寬頻語音。
• POLQA(ITU-T P.863)：在PESQ的基礎上增加了對新型語音編碼技術和更寬訊號頻寬的支援。

針對噪音環境下的語音品質評估，ETSI EG 202 396-3標準定義了客觀測試方法。此方法透過比較原始語音(Clean Speech Signal)、加上背景雜訊未經處理的訊號(Unprocessed Signal)和經過裝置處理後的訊號(Processed Signal)，來計算與雜訊處理能力相關的N-MOS分數，以及與語音品質相關的S-MOS分數，並由這兩者透過二次線性迴歸運算得出綜合的G-MOS評分。3QUEST便主要依據ETSI標準進行測試。

3QUEST測試方法的特點是透過定量的客觀參數來評估設備在噪音環境下處理語音的能力。N-MOS(噪音品質意見分數)、S-MOS(語音品質意見分數)和G-MOS(整體品質意見分數)是此方法的核心評分指標。這些指標不僅能反映設備在噪音環境中處理語音的效果，還能評估設備在保留語音清晰度方面的表現。

3QUEST藉由相對演算法比較處理前後的訊號變化，客觀衡量背景噪音處理技術的有效性。此測試方法不僅對開發和測試高性能ANC耳機至關重要，也適用於各種通訊系統和終端的評估，包括汽車內建通訊系統、智慧型手機和會議通訊設備等。

實際應用與案例研究

以下將分享3QUEST實際測試結果，實驗中採用四款ANC耳機，如表1所示。

測試地點是專為聲學量測而建立的聆聽室，該聆聽室底噪達19dBA以下。實現首先安排在沒有噪音播放的條件下進行量測，以取得比較基準。其3QUEST的量測結果如表2所示。

由於沒有播放背景噪音(Back Ground Noise, BGN)，不管有沒有啟動ANC，N-MOS分數都偏高。Model C因為S-MOS分數比其他款式低，導致其G-MOS也比其他耳機更低。這表示C耳機所播放出的語音，在人耳的聆聽感受上會稍差一些。

有了以上「未播放背景噪音」條件下的基礎數據，接著就可以再進行「噪音播放」條件下的3QUEST量測，量測數據如表3所示。

實驗結果與討論

單就降噪量效果來說，Model A和Model B耳機同屬耳罩式耳機，定價也比較高，正如預期，它們的N-MOS分數高，代表它們的降噪性能比另外兩款入耳式耳機來得好。

Model D的N-MOS分數比其他機種都低，表示其降噪性能較差。雖然Model D的S-MOS分數最高，但其降噪分數N-MOS拉低了它的總體分數G-MOS，使得Model D的綜合分數與Model C相去不遠。若Model D的降噪性能再提升，其G-MOS分數也將得到相應提升。綜觀結果，整體G-MOS效果最好的是Model B，Model B也是四款耳機中最貴的一款。

從上述的研究數據中可得知，好的產品設計必須考量到使用者的應用情境，而耳機產品更是需要考量在不同環境噪音下的降噪效能表現，以避免產生客訴問題。透過基於ETSI標準的3QUEST評估工具，再搭配測試實驗室如百佳泰的環境噪音聲場還原服務，業者將可於產品設計和測試階段，識別潛在的音訊效能問題，並依據數據結果進行改進，進而在市場上提供具有高度競爭力的產品。

(本文由百佳泰Allion Labs提供)