前言
在研發與測試通訊設備（如智慧型手機、頭戴式耳機、麥克風陣列）時，我們必須在實驗室中精準且可重複地模擬人類說話時的聲場。為此，業界發展出了專門的發聲設備。然而，在查閱規格書或國際法規時，可能會經常看到 Mouth Simulator（嘴模擬器） 與 Artificial Mouth（人工嘴 / 仿真嘴） 這兩個名詞交替出現。
它們到底有什麼差別？國際法規對它們有什麼要求？市面上有哪些品牌的主流設備？本文將為各位聲學工程師們進行快速摘要說明。
一、 觀念釐清：Mouth Simulator 與 Artificial Mouth 的差別
在聲學測試業界中，許多初學者會對這兩個名詞感到困惑。但事實上，從硬體設備的角度來看，它們指的是完全相同的東西。 其主要差異在於「國際標準的正式定義」與「商業產品命名慣例」的不同：
- Artificial Mouth（人工嘴 / 仿真嘴）：
這是國際法規中最正統與嚴謹的學術名詞。在國際電信聯盟（ITU-T）的 P.51 建議書中，正式將其定義為：「一種由安裝在外殼內的揚聲器所組成的設備，其指向性與輻射模式近似於人類平均的嘴巴」。 - Mouth Simulator（嘴模擬器）：
這則是各家聲學儀器製造商（如 B&K、GRAS、MegaSig）最常使用的「商業產品名稱」。廠商習慣以此命名來強調該設備的「模擬」功能，也就是模擬人類嘴部附近的聲場。 - 特別注意 – Artificial Voice（人工語音）：
早期常有人混淆，但請注意，「人工語音（Artificial Voice）」現在指的是一組符合人類語音頻譜與時間特性的「數學定義測試訊號」，而不是指發聲的硬體設備本身。
簡單來說，法規上我們稱這項硬體為 Artificial Mouth，而向廠商採購時，型號上印的通常是 Mouth Simulator。
二、 國際法規的核心要求：ITU-T P.51 與 IEEE 269
要成為一顆合格的「人工嘴」，不能只是把喇叭裝進鐵盒裡，它必須嚴格遵守 ITU-T Rec. P.51 以及 IEEE 269 / 661 等國際標準。以下是法規中幾個最關鍵的聲學指標：
- 唇環 (Lip ring) 與 嘴部參考點 (MRP, Mouth Reference Point)：
人工嘴的前方必須配置一個直徑 25 mm、厚度小於 2 mm 的非磁性「唇環」，用以定義嘴部的參考平面。而所有的聲壓與頻率響應校準，都必須在距離唇平面正前方 25 mm 處的「嘴部參考點 (MRP)」進行。 - 標準化自由音場響應 (Normalised free-field response) 與指向性：
法規定義了人工嘴前方近場（10 個測量點）與遠場（7 個測量點）的聲壓分佈容差。這確保了人工嘴在空間中輻射聲音的方式與真人無異。 - 障礙物繞射效應 (Obstacle diffraction)：
當人類對著麥克風說話時，麥克風本身（障礙物）會對聲波產生繞射。人工嘴必須在放置標準障礙物時，產生與真人相同的聲學繞射現象。 - 最大輸出音壓與低失真 (Maximum SPL & Low Distortion)：
人工嘴必須能夠在 MRP 處穩定輸出至少 +6 dBPa（約 100 dB SPL）的聲壓級。同時，在輸出高聲壓時必須保持極低的失真，例如在 200 Hz 到 8 kHz 頻段間的諧波失真必須小於 1%。
值得一提的是，雖然傳統的 ITU-T P.51 主要規範 100 Hz 到 8 kHz 的窄頻通訊頻段，但隨著超寬頻帶 (Super Wide Band, SWB) 與高解析音訊的普及，目前基本都會將人工嘴的等化（EQ）校準頻寬延伸至 10 kHz，在某些特定專案上，品牌方也可能會要求聲學工程師校準到 14 kHz 甚至以上。
三、 市面常見的 Mouth Simulator
在目前的電聲實驗室與產線中，我們最常遇到以下幾款經典的獨立式人工嘴以及整合型設備：
1. 經典標準：Brüel & Kjær (B&K) Type 4227 / 4227-A
B&K 的 4227 型可說是業界的先驅與標準，全球出貨量極大。後續推出的 4227-A 更內建了 Class D 功率放大器，減少了熱能輸出，非常適合安裝在狹小的測試屏蔽箱內。
2. 強大且易於校準：GRAS Type 44AA / 44AB
GRAS 的 44AB（被動式）與 44AA（內建功放）在外觀上與 B&K 非常相似，但其嘴部腔體內部加入了一個特殊的繞射器 (Diffractor)。
3. 產線自動化首選：MegaSig AM 581
美格信的 AM 581 是一款專為研發與高階音頻產品產線測試設計的設備，具備高穩定性與高性價比。
4. 整合於 HATS 系統內的仿真嘴
除了獨立的人工嘴，許多測試會直接使用頭部與軀幹模擬器 (HATS) 內建的仿真嘴。例如：
- HEAD acoustics HMS II.3
二音路揚聲器架構 (Two-way loudspeaker design)： 傳統的人工嘴多採用單一全音域單體，這使得設備在推動高頻時極易產生盆裂失真或響應衰減。為了解決這個物理限制，HMS II.3 的仿真嘴特別採用了低失真的二音路揚聲器設計，使其聲學傳輸範圍 (Transmission range) 能夠完美覆蓋 50 Hz 到 20 kHz 的超寬廣頻段。
超越法規的聲學特性： 這樣的硬體設計專為高品質的全頻帶應用而生，能以最低的失真重現人類語音的完整頻譜 (Entire spectrum of the human voice)。其優異的聲學特性甚至超越了國際電信聯盟 ITU-T P.58 建議書中的標準要求。在 ETSI TR 103 155 的官方技術報告中也實測證實，HMS II.3 的仿真嘴能夠透過軟體迭代，在 80 Hz 至 14 kHz 的超寬頻帶 (SWB) 中，於嘴部參考點 (Mouth Reference Point, MRP) 處被精準地等化 (Equalized) 至極為平坦的輸出響應。 - B&K 5128
全頻帶精準模擬 (Full-band accurate simulation)： Type 5128 家族不僅在「仿真耳」的耳道幾何結構上達到了 20 Hz 至 20 kHz 的全可聽頻段 (Full audible frequency range) 真實聲學阻抗模擬，其內部的「仿真嘴」同樣經過深度優化，以應對全頻帶的發聲需求。
高頻輻射優化與等化穩定性 (High-frequency radiation and equalization stability)： 實務上，無論是哪家的人工嘴，要讓測試訊號完美發出，都必須透過測試軟體擷取原始頻率響應 (Raw frequency response) 後進行反轉補償 (Inverted compensation) 來達成等化 (Equalization)。Type 5128 針對高頻輻射與機構繞射進行了改良，解決了單一腔體在 10 kHz 以上容易出現響應深谷，進而導致高頻等化容易引發極端失真的痛點。這讓工程師在進行 20 kHz 滿頻段的喇叭等化 (Speaker equalization) 時，能獲得更穩定、快速的收斂效果，確保測試訊號的絕對純淨。
結語
無論被稱為 Mouth Simulator 還是 Artificial Mouth，這項設備都是確保麥克風與通訊產品語音品質的核心基石。深入了解法規與客戶要求，並針對測試頻寬需求（傳統窄頻或 Hi-Res 全頻帶）選擇合適的設備與校準治具，是每一位電聲工程師的必修課。