21dB 在之前的文章《双剑合璧or画蛇添足？BOSE智能音频眼镜评测》中对BOSE的智能眼镜做了简单的介绍和评测。然而消费者更加关注的一个问题是这款智能眼镜是否存在音频泄漏，为此，21dB 音频分析师王泰辉、宋哲超本着实事求是，认真科研的精神对BOSE眼镜做了泄漏分析，以供读者做参考。

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21dB音频分析师 | 王泰辉&宋哲超

引言

BOSE FRAMES作为一款智能眼镜，既可以用来欣赏音乐，也可以进行语音通话、交互等操作。考虑到智能眼镜开放式的声音传播方式，语音信息的私密性必然会成为大众关注的焦点。

在上一篇文章中，我们给出了BOSE FRAMES声音泄漏的总声压级，并以此来评价了该款AR眼镜的隐私保护性能。给出总声压级这一数据指标对购买决策已经有很大的参考意义，但是资深的音频发烧友和相关产品的开发者还想要了解更为具体的频段甚至频率点的泄漏信息。同时，随着AR眼镜市场越来越大，很多科技公司也在发力AR眼镜产品。为了满足更广泛的泄漏评测需求，以及为后续的设计做参考，21dB针对BOSE FRAMES的泄漏做了详细的测试和分析，并将测试结果与大家进行分享，包括多距离、多角度的测试结果以及对比对照。根据这些数据和现象可以较好总结出这款智能AR眼镜的声音泄漏规律，进而。为消费者和行业内的开发者提供一些更有价值的信息。

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测试原理及设备

为了尽可能降低测试环境的干扰，测试在全消声实验室中进行。全消声室六面全是规律排布的吸声尖劈，里面填充吸声材料，能够将反射声和本底噪声降到最低。测试的设备选择了B&K公司生产的数据采集处理模块PULSE 3560C，用于发送音频信号给BOSE FRAMES，并接收传回的泄漏信号和耳内音频信号。泄漏信号使用B&K公司生产的 4189-A-021 型1/2英寸自由场传声器采集，通俗地讲这就是一个麦克风，对声音信号的有效采集范围为20Hz-20kHz。

21dB测试团队接下来隆重请出G.R.A.S公司的 KEMAR 45BM型头和躯干模拟器，也就是俗称的人工头。这个人工头包括了两个人工耳和一个人工嘴，人工耳包括可以看到的软耳（软耳型号PA1060/PA1061）和藏在人头内的压力场传声器，人工嘴可以用于发声。使用人工头来佩戴眼镜和采集耳内接收到的音频信号，能够较逼真的模拟人使用眼镜的真实情况。

齐活儿了？并没有！经过仔细地检查，21dB发现还缺少了一个与眼镜进行蓝牙连接的蓝牙发射器。我们请出了UGREEN CM144 蓝牙5.0音频发射/接收器，并且使用发射模式，传输信号给BOSE FRAMES。

话不多说，看图！

测试环境及部分设备示意图

接下来为大家介绍21dB搭建的测试系统。

设备安装示意图

如设备安装图所示，BOSE FRAMES佩戴在人工头上，PULSE数据采集处理模块为蓝牙发射器提供信号，蓝牙发射器与BOSE FRAMES通过蓝牙相连接。人工头和4189传声器都与PULSE数据采集处理模块相连接，分别提供耳内信号和泄漏信号。使用B&K公司配套的Labshop软件进行数据采集和分析处理。

接下来为大家介绍一下我们测试的整体需求和测试点布置。

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21dB测试团队最初想要得到整个空间内的声场来分析泄漏情况，但是现有条件难以实现这样的测量。事实上，在人头一侧180度范围内，选取多个角度、每个角度若干个点进行测量，也可以获得足够的数据对声音泄漏进行较为全面的分析。

21dB团队每45度设定三个测量点，分别为距离人头20cm、50cm、100cm三个距离。这三个距离模拟了用户处于拥挤的公交地铁、日常走路和办公室图书馆这三种应用场景中的情况。

测量点布置示意图

最终的测量点布置如图所示，在佩戴眼镜头部的正后方（-90°）、左后方（-45°）、正左方（0°）、左前方（45°）和正前方（90°）五个方向，保持和人耳同一水平高度，分别距离左耳20cm、50cm、100cm设置测量点，共有15个。将4189传声器安放在测量点上，使用传声器架进行固定和调整。

测试时，使用PULSE数据采集处理模块发出扫频信号，1/12倍频程，频率范围从20Hz-22.4kHz。由蓝牙发射器将扫频信号传到BOSE FRAMES，最后由眼镜发声。此时我们可以得到耳内传声器及不同坐标下4189传声器的信号。

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测试结果分析

频率响应分析

对于各类音频设备来说，频率响应都是一个极为关键的指标。它经常被用来衡量耳机和音响扬声器的音质。频响曲线平直，表明该扬声器对于测试区间内任何频率的信号的响应的幅度值保持一致。不同扬声器的频响曲线有着不同的凸起和凹陷，基本上可以表明它们放出的声音音色不同。

为了评价所测试眼镜的音乐重放音质，21dB首先给出佩戴BOSE FRAMES的人工头耳内的频率响应，频响曲线如下图所示：

通过图中的曲线可以看到，在200Hz以下，频响曲线纵坐标的绝对值较小且与整个频率响应曲线的最大值有很大的差距，100Hz以下的差距甚至超过40dB。这表明 BOSE FRAMES的扬声器对于低频信号的响应不佳，又或者是该设备产生的低频信号难以传播到耳内。所以在使用BOSE FRAMES听音乐时，人的主观感受就是“低音少”。

这是因为人耳对低频的感知很大程度上基于压力。开放式的扬声器设计使得低频在自由场中辐射，而耳机的声辐射效率往往较低。BOSE FRAMES使用的就是开放式传播的解决方案，在扬声器尺寸受限的情况下，低频不佳也是情理之中。

对于从200Hz到1KHz的中频段，频响曲线比较平；较高频段 3k到8k有两个峰，整体走势和“Harman Curve”有些类似，与许多人喜欢的听感较为符合（有内味儿了）。总体来说，虽然BOSE FRAMES 没有Bose“低频劲”的传统，但是中高频的表现也还是可圈可点的。

泄漏信号基本分析

看完了测试过程中BOSE FRAMES发声在耳内测得的频响，接下来我们正式来看泄露信号的频率分布特征。泄漏信号的特征使用4189传声器在采样点采集到的20Hz-22.4kHz频率响应来分析和描述。

先来牛刀小试一下，看一下BOSE FRAMES正左方20cm处的泄漏信号测试结果。

如下图所示，其中蓝色曲线为BOSE FRAMES发声时，人工耳内压力场传声器的频响曲线，也就是刚才大家看到的那条；橘红色曲线为人工头正左方20cm处4189传声器测得的频响曲线；黄色曲线为BOSE FRAMES不发声的情况下，4189传声器测出的全消音实验室本底噪声的响应曲线。

看黄色曲线可以发现，全消声室本地噪声分布接近于白噪声，低频噪声的声压级略大，100Hz之后基本上每个频率点的噪声声压级都在20dB以下，有一些还小于0dB。

大家再来看一下红色曲线。不难发现，20cm处的泄漏信号的主要能量分布在从200Hz-22.4kHz的频率区间内。将红色、蓝色两条曲线进行对比可以发现，泄漏信号的频率响应特性与人耳内的频率响应特性在趋势上基本一致。那么这之间存在什么关联吗？

答案是：必然有关联。因为耳内的信号本身也可看作是由BOSE FRAMES“泄漏”到耳内得到的。在使用单扬声器且没有复杂声学设计的情况下，两者都相当于扬声器在自由场中的声辐射。

那么BOSE FRAMES到底有没有特殊声学设计呢？21dB进一步展开分析。

同方向不同距离泄漏信号的对比分析

在基本分析完成之后，21dB着重对比同方向三个不同距离的泄漏信号。

如图所示，黑色曲线为4189传声器在全消音实验室中测得的本底响应曲线。红色、蓝色、绿色曲线分别为BOSE FRAMES发声时，正左方20cm、50cm、100cm处4189传声器测得的频响曲线。

大家可以看到，在同一方向上，距离BOSE FRAMES 20cm处的泄漏在全频段几乎都是最高的，其次是50cm，最后是100cm，这与我们的直观经验是一致的。

根据点声源声波的传播律可知，在t时刻，距离点源r处的声压为：

根据上式可知，随着距离的增加，声压的幅值成反比衰减，因此从20cm到50cm的衰减要大于从 50 cm 到 100 cm 的衰减。

值得注意的是，不同距离上，泄漏信号的频率特性几乎是一致的。

同距离不同方向泄漏信号的对比分析

接下来21dB对相同距离、不同角度的泄漏信号进行对比分析。21dB持续带大家看图。

图中的黑色虚线仍然为4189传声器在全消音实验室中测得的本底响应曲线。红色、绿色、蓝色虚线分别为BOSE FRAMES发声时，正后方20cm处、左后方20cm处、正前方20cm处4189传声器测得的频响曲线；蓝色和绿色实线分别为BOSE FRAMES发声时，正左方20cm处和左前方20cm处4189传声器测得的频响曲线。

对比各条曲线可以发现，各角度泄漏信号的频响特性与耳内的频响特性也是基本一致的。但是在400Hz - 2kHz的中频段，正后方（-90°）的泄漏是最大的，其次是正前方（90°），而正左方的泄漏是最小的，这与21dB几位测试人员一开始的猜想不一致。

于是21dB的几位测试人员进行了简要的原理分析。

大家来看一下BOSE FRAMES的结构，如下图：

BOSE FRAMES在每一个眼镜腿上都有四个开孔，而且有一个开孔朝向后方，也是主要的发声孔。开这个孔的目的是把声音传到耳朵中，但是由于方向不是正对着耳道且声音开放式传播，不可避免的有泄漏。这也是为什么在正后方（-90°）的泄漏较其他角度大的原因。

值得注意的是，在不同方向上，泄漏信号的频率特性大致趋势一致，但是又有一些差别。而这些差别便可以体现出设计的合理程度。针对前期的设计而言，这些空间特性完全可以通过建模仿真的方法模拟出来。

事实上，通过观察同一角度不同距离和同一距离不同角度的泄漏信号的频响特性，可以发现在角度确定之后，频响特性的趋势是大致相同的，而自由场中幅度的衰减是由传播场决定，是设计无法影响的。也就是说，不同的开孔布局、开孔数量、开孔大小会影响不同角度的泄漏特性，设计的目的在于优化不同角度上的泄漏特性。在设计过程中，还要考虑与人头、人耳的耦合问题，计算泄漏也要将人头部的反射计算在内。

BOSE FRAMES的四个开孔使得它的扬声器在较大尺度的空间范围内也不能看作一个点声源，而是相当于几个传播方向受限的点声源，互相之间是有影响的。设计的方法正是利用这样的干扰来达到想要的效果，使得不同的角度有不同的特性。

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小结

现阶段AR眼镜声学设计有两个要解决的问题：一是要在保证舒适的前提下（不会振动得头疼）把耳内的低频性能提高；二是在不影响耳内频响特性的情况下，把周围空间点中的高频特性压低。

BOSE FRAMES眼镜每个通道只有一个扬声器（一左一右），在这种硬件约束下，如何设计腔体，开孔的布局也就是各个孔的相对位置，及开孔的大小都是非常值得注意的。正如我们前文所分析的那样，结构设计目的在于优化不同角度上的泄漏特性。

不过既然要优化不同角度的泄漏特性，不妨跳出这种单扬声器的思维框架，是不是可以采用扬声器阵列，或者采用骨传导技术等解决方案？这些都是值得进一步探讨的。

21dB会持续关注AR眼镜声学设计领域，感兴趣的朋友快关注我们吧！

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