【聲學工程師】用聲音深化產品體驗!ASUS 最神秘「金耳朵」部門公開

「聲音」或許是多數人在選購筆電時不會優先考慮的項目,然而它卻是購買回去後能第一時間感受到差異的功能。聲音工程的運用,早些年多專注於多媒體的娛樂體驗,但從 2016年 AlphaGo 打敗棋王震撼了世界之後,就開始開啟了機器學習和語音辨識的時代,尤其最近因為肺炎疫情的關係,人人開始在家工作,大量視訊語音需求,就讓聲音工程的角色變尤為重要。

大部分科技廠內都有專門的聲音團隊,這次我們來到鮮少曝光的 ASUS 華碩聲音工程部門,採訪到「金耳朵團隊」林副理,一起來了解這個負責筆電相關聲音功能的部門,到底都在做些什麼吧!

聲音工程的專業

從喇叭單體選擇、設備調音到聲音研究,都是金耳朵團隊成員必須會的工作。一個人主要有開發和研究兩大類工作。產品開發的部分採專案制度,聲學工程師在一開始就會參與,必須依照 PM 的規格需求,與其他部門開會機構空間配置(Placement),與供應商討論出合適的單體,接者交由工業設計團隊設計外觀。接著模型、開模階段、模具品測試都會需要測試與調音,包含喇叭、音響和語音辨識等功能的調校。通常一個人需要跟完整個專案,且同時身上還會有其他專案在進行。

因為喇叭單體震幅的位移量不盡相同,因此筆電在設計時要考慮喇叭尺寸與預留空間,才不會在使用時碰到其他元件。而金耳朵研究室中都有雷射和步進馬達可以精準描繪尺寸。

「雖然一開始會定義好規格尺寸,但是如果 ID 一個弧面削下去,可能又要重來。這過程就是不斷來來回回。」

金耳朵團隊林副理

部門裡也會自我要求聲音標準,在各方面限制下,達到聲音呈現最佳的表現。技術方面,除了要懂得喇叭的結構,以清楚哪處可以優化,進而和供應商討論,也需要用演算法來處理編解碼器,例如人工嘴講話時要怎麼把雜訊濾掉等等。

人工嘴

從原型進化到量產:調音

專案開始後的調音工程至少會經過三階段,在 DVT 階段 (華碩稱 ER,Engineering Run ) 會開始進行調音並驗證,如果測出問題,便同時著手進行改善。到 PVT 階段 (華碩稱 PR,Production Run ) 修掉問題最後再確認後,基本就定案了。

金耳朵部門除了辦公區還有許多聲學實驗室,依殘響時間與測試類型分為無響室、半無響室和聆聽室。

在實驗室中,都是透過產品與麥克風的位置去變換測量類型。例如要測產品的麥克風,工程師就會用喇叭播放聲音,並將量測麥克風與產品的麥克風盡量靠近,以取得準確數據。

無響室與半無響室會設置吸音楔,透過消除反射音的方式提供一個完全無音場反射的「自由場」,方便測試產品本身的性能。牆面有作隔音,地板的下方還有隔振處理,避免四周的振動和噪音影響實驗室內部的量測(底噪 6dBA 以下)

而在聆聽室時主要是測語音辨識和通訊,在稍微有反射與底噪的情況下,以人工嘴模擬人聲,音響放環境音與雜訊來測試產品功能。

測試語音辨識的聆聽室,底噪約為 22 dBA(一般安靜的辦公室約 50-55 dBA)。另外為了模擬聲音稍有反射的環境,殘響時間為 0.23秒。(依照 歐洲電信標準協會 ETSI 規定,聆聽室的殘響時間需在 0.2 到 0.7 秒之間,底噪低於 30 dBA。)

筆電裡有兩個麥克風,會通過麥克風來辨認使用者,所以測試時會用角度 0 度、50度、近距離、遠距離(四公尺)來看能不能順利喚醒操控 Cortana、Alexa 等語音助理。而通常,當周遭有許多人聲時,產品(Voice Tracking 技術)會追蹤音量最大者。

另一間更大的聆聽室

調音的過程,除了仰賴數據與測試人員的耳朵,團隊也會做競品的研究,藉以分析別的品牌機器設計與用料的優缺點。

任何產品都是一場協作

單體要怎麼決定、放什麼位置會影響全部單位的人,機構的鎖點不能影響到、寬度剩多少、EE 的PCB、電池位置等等。一次會面對很多單位,大家都是對產品好,但當方向不一致時就需要溝通。尤其聲音功能在購買當下通常不會是最優先的考量,但使用者買回家實際使用時,聲學體驗會影響產品的評價。要怎麼說服別人這點就很重要。

「其實工作最難的還是人!」每當討論空間配置時,喇叭與空間的選定是靠與其他部門開會「爭取」而來,所以快速的臨場反應、伶俐清晰的邏輯和談判溝通的技巧都很重要,也因此如何在有限的狀況下做到極致,讓筆電既美又不用麻煩地外接喇叭,就是聲音團隊的主要功課。

如何成為聲學工程師

從 Smart Amplifier 技術出來後,喇叭因此可以變小與改變形狀,但相對聲音零件會越來越仰賴程式技術,所以其實並不一定要聲學背景。但基本會需要有理工背景,系別不太重要,畢竟工程學科最常使用的數學方程式,都是一樣的。我們面試時會從面試者對自己論文的了解度來觀察他對學問和研究的用心程度、以及反應速度和積極度。如果資料來源都說前人留下來的,那這個人可能就不那麼適合。

多數科技廠都會有專門的聲音團隊,品牌端如 Apple、Google、Hp、Dell、Acer,代工如仁寶等等。「除了組成人數上的不同,主要是代工邏輯和品牌思維也不同,代工廠追求利潤,只要符合客人規範,越便宜越好,但品牌會有自我要求,像是我們最便宜的機種也用得比別人更大的單體。」也因此品牌端的聲音部門需要有能力判斷產品,當發現代工端的做法不是好的,就必須想辦法對代工端循循善誘。

「如果你喜歡學習,華碩是個很好的地方,實驗室一直積極添購設備,也有很多供應商可以討論,以及設備商的 Seminar 可以參加。如果是個對聲音有想法的人,可以嘗試很多事情。」

聲學工程師小檔案
學經歷:新鮮人可,國立理工科碩士畢
必備軟實力:對音樂有興趣、有責任感、快速伶俐的反應、擁有談判溝通的技巧
薪資:面議

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