验证 Soundbar 喇叭失真（THD）：播放测试音 + 录 Mic

这篇写什么？

做 语音唤醒 / 降噪 时，算法听到的不只是人声，还有 喇叭播出来的回声。若喇叭在测试频段已经严重失真，后面的 AEC、唤醒门限都会变难调——所以工程上常先做一轮：

喇叭（或整机放音通路）失真率 THD 验证

典型做法：在安静环境播标准测试音 → 用 Mic 录回来 → 拉到电脑算谐波失真。

一句话：

消音室/安静环境 + 固定摆位（常用约 1 m 轴上）
→ 播放 Linearity_test_48kHz（等标准信号）
→ tinycap 录 Mic WAV
→ adb pull 回电脑
→ 选稳定片段做频谱，算 THD% / dB

和 Mic + Ref 做唤醒 / 降噪 的关系：那篇讲 算法侧怎么采 Mic/Ref；本文讲 硬件放音是否「够干净」，属于更靠前的声学/通路检查。

一、THD 是什么？

给喇叭一个接近 纯正弦 的测试音，理想情况输出还是那个频率。实际上非线性会「长出」2 倍、3 倍频等 谐波。

THD（Total Harmonic Distortion，总谐波失真） 粗略说：

THD ≈（各次谐波能量的有效值） / （基波有效值）

常见两种写法：

音频里多用 电压/声压这类场量，不是「功率比」那套说法。另外还有 THD+N（+ Noise）：把噪声、哼声、杂散等一起算进去——测「出来的东西里，除了纯测试音还多了什么」。

二、环境要求

• 尽量在 消音室，至少也要 很安静 的房间
• 避免其它 App 占麦（文档里常提到关掉会抢麦的语音助手类应用，例如 Google 侧相关服务）
• 播放与录音尽量固定位置、固定音量档，方便前后对比

环境吵 = 录进噪声 = THD / THD+N 看起来更差，结论会失真。

三、测试信号

使用专用线性度 / 失真测试比特流或 WAV，例如工程里常见的：

• 文件名示例：Linearity_test_48kHz.wav（约数分钟）
• 内容按频段扫过多个测试音（可与 Bark 等听觉频带划分对照理解，不必死记公式）

播放工具： VLC、homaplayer 等，能稳定解码、不乱加 EQ/音效即可。测失真时 关掉播放器音效、响度、虚拟环绕。

四、边播边录：tinycap 抓 Mic

思路：喇叭在播测试音的同时，设备 Mic 把「空气里的声音」录成 WAV。

1）准备 ADB

adb root
adb remount
adb shell

2）开始录音（示例参数）

tinycap /sdcard/test.wav -D 0 -d 3 -c 2 -r 16000

参数含义（以常见 Android tinycap 为例，卡号 / 设备号按你的板子改）：

终端里通常会看到类似：Capturing sample: 2 channels, 16000 rate, 16 bit —— 确认再开始播测试音。

3）麦被占用怎么办？

若 tinycap 打不开设备，可先释放音频服务再立刻重录（按项目规范操作，注意会影响正在跑的音频进程）：

killall audioserver
# 马上再执行 tinycap …

更稳妥的做法是：先停掉抢麦的 App / 助手，再录。

4）把文件拉回电脑

另开一个终端（不必停录音流程的前提下，录完再 pull）：

adb pull /sdcard/test.wav C:\Users\你的路径\log\test1.wav

五、摆位与距离（测之前先固定）

用设备自带 Mic、或外接测量麦「录空气声」时，距离一变，声压和相对噪声就变，THD 也会漂。所以分析前，先把摆位记清楚、每次保持一致。

推荐摆法（消费级 Soundbar 常用）

距离说明（人话）：

• 太近（例如 < 0.3 m）：声压很大，容易让麦过载削波，THD 会被「麦自己」弄脏，不能代表喇叭。
• 约 1 m：工程上最常用的折中——够响、又不太容易贴脸削波。
• 太远（例如 > 2～3 m）：信号变弱，房间噪声相对变大，THD+N 容易变差，结论不稳。

若规格写的是「0.5 m」或「人工耳贴网罩」，就按规格来，不要和 1 m 的结果直接比数字。

用 设备板上的 Mic（tinycap 录本机麦）时：物理距离由整机结构决定，仍要固定整机姿态与播放音量，并在报告里写明「本机 Mic 路径」，避免和实验室 1 m 测量麦混谈。

六、录完 WAV 之后怎么分析？

目标：从录音里算出某个测试频点的 THD%，必要时再换成 dB。

1）先听、再选片段

1. 用耳机听一遍 test.wav：有无破音、爆音、明显底噪、中途被人打断
2. 打开 Audacity / Adobe Audition / MATLAB
3. 不要用整段乱算：选测试音已经稳定、电平差不多的 1～3 秒（扫频文件则按「当前频点」那一段切）
4. 若是多通道，先确认用的是 Mic 通道（不是静音轨或错误轨）

2）做频谱，对准基频

1. 对该片段做 FFT / 频谱分析（窗长别太短，否则峰会糊）
2. 找到最高的那根谱线 = 基波 (f_0)（例如测 1 kHz，就应对准 1000 Hz 附近）
3. 再找 (2f_0、3f_0、4f_0…) 位置的峰 = 谐波
4. 读出基波幅度 (V_1) 和各次谐波幅度 (V_2, V_3, …)（注意单位一致：都是线性幅度，或都先换成线性再算）

3）按定义算 THD%

常用（相对基波）写法：

THD = sqrt(V2² + V3² + V4² + …) / V1
THD% = THD × 100

• 一般至少算到 2～5 次谐波；噪声很大时，过高次可能被底噪淹没，不必硬读
• 若工具直接给出 THD 或 THD+N，看清它是 相对基波 还是 相对总信号，两种定义差一点点，对比时要一致

4）换成 dB，并写进条件

算出 THD% 后，用下一节表格或 Sengpielaudio 计算器 换成 dB。

报告里建议至少写清：

频点：____ Hz
距离：____ m（轴上 / 本机 Mic）
音量档：____
THD：____ %（约 ____ dB）
工具：Audacity / Python / …

5）用 Audacity 的快速路径（适合上手）

1. 打开 WAV → 选中稳定片段
2. 分析 → 绘制频谱…（Plot Spectrum）
3. 算法选 Spectrum，大小可先试 2048/4096，窗口用 Hann
4. 在图上读基波与谐波的 dB 值；若读的是 dB，先换成线性幅度再代入公式，或使用「幅度差」换算
5. 把结果记到表格，和规格 / 经验区间对比

不会算时：把同一片段和读数截图发给音频同学，比只丢一个原始 WAV 更高效。

6）% ↔ dB 速查（场量）

失真因子很小，所以 dB 值一定是负数。换算时不要漏写负号。

在线计算器：Sengpielaudio — THD % ↔ dB

常用对照（THD 电压比）：

记忆锚点：每降到原来的 1/10，大约 −20 dB（例如 1% → 0.1% 大约从 −40 到 −60）。

公式直觉（场量）：

ak(dB) ≈ 20 × log10(k)     （k 为小数，如 0.001 表示 0.1%）
k(%)   ≈ 10^(ak/20) × 100

多台设备级联时，还有「失真衰减相加」的工程估算法（见同一计算器页的多设备求和），整机链路评估时偶尔会用到。

7）THD 多少算正常？（经验区间）

没有全球统一的「及格线」——最终以你们产品规格（某频点、某声压级、某音量档）为准。下面是消费级 Soundbar / 智能音箱里常用的经验对照，方便你对结果有感觉：

读数时务必看测试条件，否则无法对比：

1. 音量档 / 声压级 — 小声很干净、大声爆 THD 很常见；规格通常写「1 W / 1 m」或「最大可用声压下 ≤ x%」
2. 频点 — 低音（如 80～200 Hz）往往比中频（1 kHz 附近）更容易高；唤醒更关心 人声相关频段（大约几百 Hz～几 kHz）
3. 距离与路径 — 1 m 测量麦 vs 本机 Mic；「喇叭电口」和「空气→Mic」不是一回事

语音唤醒场景的实用建议（经验）：

• 在 日常唤醒音量（不要拉到极限轰鸣）下，中频附近目标尽量落在 ≤ 1%（约 −40 dB），能到 ≤ 0.5% 更好
• 若只有极限大音量、或只有超低音 THD 偏高，而唤醒常用音量下中频仍干净，可按规格分开判
• 同一台机器：改音量、EQ、限幅前后各测一次，比纠结「绝对数字」更有用

你们若有内部指标（例如「1 kHz @ 1 m，THD ≤ 1%」），以后台文档为准；上表只是帮你判断「大概落在哪一档」。

七、和语音唤醒场景怎么对齐？

若 THD 已经很差：

• 先查 音量是否过大导致削波、功放限幅、EQ 猛推
• 再查 密封、腔体、单元本身
• 不要一上来只怪唤醒模型

录 Mic 算 THD 时，测的是 「喇叭 → 空气 → 麦」整条声学路径；若只要喇叭电口失真，需要另外用人工耳 / 电测点，方法不同，别混为一谈。

八、实操检查清单

1. 环境安静，助手类抢麦进程已关
2. 测试 WAV 用「直出」播放器，无额外音效
3. 摆位固定：优先 约 1 m 轴上（或按规格），高度对齐，写进笔记
4. tinycap 的 -D/-d/-c/-r 与板级文档一致，能看到 Capturing 日志
5. 边播边录，播完整段或覆盖关心的频点
6. adb pull 后听一耳朵：有无破音、爆音、明显底噪
7. 选稳定片段 → 频谱 → 读基波/谐波 → 算 THD% → 换 dB
8. 记录：距离、音量档、频点、文件名、日期，方便回归

总结

验证喇叭失真率 = 固定摆位（常用约 1 m）+ 播标准测试音 + 录 Mic + 频谱分析算 THD。
对 Soundbar / 带屏音箱做语音唤醒前，这是一道便宜的「硬件体检」：常用音量下中频尽量 ≤ 1%（约 −40 dB），能到 0.5% 更好；明显高于 3% 且落在人声频段时，先修放音再调唤醒。

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