音頻測試裝置及方法
2023-08-04 20:17:21 1
專利名稱：音頻測試裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種音頻測試裝置及方法，特別涉及一種對發聲設備 音頻接口進行測試的裝置及方法。
背景技術：
目前，對有音頻接口如耳機接口的發聲設備左右聲道的測試一般 有以下兩種方法， 一種是人工糹企測，主要依靠接入耳機，由作業員耳 朵聽從發聲設備音頻接口所輸出的聲音來判別發聲設備的質量，這種 方法雖然簡單，但受作業員主觀影響大，而且沒有考慮環境噪音影響 以及耳機質量不高引起的聲音音質下降，結果不準確，檢測質量低， 同時作業員的聽力也會受到損害。另 一種是採用專用音頻測量儀器測
量如Audio Precision ( AP )公司的AP2700系列等音頻分析儀進行測 試，該音頻測試儀器測試結果很準確，但測試儀器的價格昂貴。
此外， 一般音頻接口如耳機接口聲道質量好壞是通過測試從音頻 接口輸出聲音的總諧波失真、信噪比、串音、頻率響應以及滿格度失 真等來判別的，而現在測試時乂人音頻接口輸出音頻文件進行測試的方 法是一般輸出一段1KHZ的音頻信號求出總諧波失真、信噪比等參數， 然後輸出 一段掃頻信號即混合多個頻率的信號來求出頻率響應等參 數，這樣導致測試時間比較長。
發明內容
有鑑於此，提供一種音頻測試裝置和方法，該方法可在分成不同 時段的 一短暫時間內輸出 一 系列各時間段不同的音頻信號，同時採集 各時段的音頻信號，根據採集的音頻信號可對音頻接口的多個參數同 時進行測量。不需要昂貴的儀器，也不需要針對不同的測試項目播放 不同的音頻文件，該裝置和方法可大大減小成本並縮短了測試時間。
一種音頻測試裝置，包括一聲音採集裝置、 一存儲器、 一顯示器 以及一中央處理器。其中，，亥存儲器中存儲有一測試音頻文件，該測 試音頻文件的音頻數據包括有多個音頻數據部分，所述音頻數據部分
分別能表現為播放時第一、第二聲道均為靜音狀態的音頻數據部分； 第 一聲道輸出單頻率的音頻信號，第二聲道保持為靜音狀態的音頻數 據部分；第一、第二聲道均輸出多個頻率混合的音頻信號的音頻數據 部分；第一聲道為靜音狀態，第二聲道輸出單頻率的音頻信號的音頻 數據部分。
該音頻測試裝置的數據接口通過 一 數據線與發聲設備的數據接口 連接，同時，該音頻測試裝置的音頻接口通過一音頻線與發聲設備的 音頻接口連接，在進行音頻測試時，該測試音頻文件通過H據接口被 傳送到發聲設備，發聲設備將該測試音頻文件通過音頻接口輸出，同 時音頻採集裝置通過音頻接口採集該測試音頻文件各部分的音頻數 據，然後存儲在存儲器中，最後由中央處理器根據存儲器存儲的音頻 數據進行各項參數的測試，並將結果通過顯示器輸出顯示。
一種音頻測試的方法，包括以下步驟播放一音頻文件；在該音 頻文件播放過程中，在第一時間段內左右聲道輸出為靜音狀態；採集 第 一 時間段內左右聲道的噪音信號，並轉換成數位訊號後儲存於存儲 器中；在第二時間段內左聲道輸出單頻率音頻信號，同時右聲道保持 為靜音狀態；採集第二時間段內的左聲道單頻率音頻信號以及右聲道 的串擾信號，並轉換成數位訊號後儲存於存儲器中；在第三時間段內 左右聲道輸出多頻率音頻信號；採集第三時間段內的左右聲道的多頻 率音頻信號，並轉換成數位訊號後儲存於存儲器中；在第四時間段內 的右聲道輸出單頻率音頻信號，左聲道輸出為靜音狀態；採集第四時 間段內的右聲道單頻率音頻信號以及左聲道的串擾信號，並轉換成數 字信號後儲存於存儲器中；根據所存儲的各個時段的信號對發聲設備 的各項參數進行測量。
通過該裝置和方法可在一段短暫的時間裡輸出測試需要的所有信 號，其中該短暫的時間又分成了幾個時間段，每個時間段輸出不同的 音頻信號，同時通過採集各時間段的音頻信號，對音頻接口的多個參
數同時進行測量，在確保測試準確度、降低測試成本的同時，減少了 測量時間。
圖1是音頻測試裝置第一實施方式的方塊圖。
圖2是發聲設備音頻接口測試方法中聲音播放過程的示意圖。
圖3是發聲設備音頻接口的音頻測試方法的流程圖。 圖4是發聲設備音頻接口的信噪比測試流程圖。 圖5是發聲設備音頻接口的聲道串音測試流程圖 圖6是發聲設備音頻接口的總諧波失真測試流程圖 圖7是發聲設備音頻接口的滿格度失真測試流程圖 圖8是發聲設備音頻接口的頻率響應測試流程圖
具體實施例方式
請參閱圖1，為音頻測試裝置第一實施方式的方塊圖。該音頻測 試裝置2包括一聲音採集裝置10、 一中央處理器20、 一存儲器40以 及一顯示設備30。其中，存儲器40中儲存有一測試音頻文件，當對 發聲設備1進行測試時，該發聲設備1通過一數據傳輸接口(圖中未示) 如USB接口或IEEE 1394接口與音頻測試設備2連接，該音頻文件被 傳輸至發聲設備l中，然後由發聲設備1從其音頻接口 101輸出。本 實施方式中，該發聲設備1為有第一、第二聲道的雙聲道音頻接口的 電子裝置，如有耳機接口的手機、MP3播放器等手持設備，該聲音採 集裝置10為音效卡10。該發聲設備1的音頻接口 102通過一音頻線12 連接至音效卡10，則由發聲設備1的音頻接口 101的第一聲道與第二聲 道輸出的音頻信號經音效卡10轉換成數字音頻信號後傳輸至中央處理 器20，由中央處理器20將該數字音頻信號儲存於存儲器40中。然後 中央處理器20對儲存於存儲器40中的第一、第二聲道的數字音頻信 號進行處理，以對發聲設備音頻接口 101第一、第二聲道的各項參數 如信噪比、聲道串音、總諧波失真、滿格度失真及頻率響應進行測試， 並將測試結果通過顯示設備30輸出。
該測試音頻文件為 一 特殊音頻文件，其專用於本發明的音頻測試， 該測試音頻文件的音頻數據包括有多個音頻數據部分，所述音頻數據
部分分別能表現為播放時第一時間段T1內第一、第二聲道均為靜音 狀態的音頻數據部分；第二時間段T2內第一聲道輸出單頻率的音頻信 號，第二聲道保持為靜音狀態的音頻數據部分；第三時間段T3內第一、 第二聲道均輸出多個頻率混合的音頻信號的音頻數據部分；第四時間 段T4內第一聲道為靜音狀態，第二聲道輸出單頻率的音頻信號的的音 頻數據部分。所述第一、第二聲道分別為左、右聲道中的一種，在本 實施方式中為了描述的方便，將第一聲道定義為左聲道，第二聲道定 義為右聲道，當然該第一、第二聲道的定義可以互換。此外，在不同 實施方式中，第一時間I史T1、第二時間I更T2、第三時間—敬T3及第四 時間段T 4對應的音頻數據部分的順序是可以變換的。
請參閱圖2,為發聲設備音頻接口測試方法中聲音播放過程的示 意圖。在第一時間段Tl內，左右聲道均為靜音狀態，在第二時間段 T2內左聲道輸出單頻率的音頻信號，右聲道保持為靜音狀態，在第三 時間段T3內左右聲道均輸出多個頻率混合的音頻信號，在第四時間段 T4內左聲道為靜音狀態，右聲道輸出單頻率的音頻信號。在本實施方 式中，該單頻率信號為1KHZ的音頻信號。
請參閱圖3，為發聲設備音頻接口的音頻測試方法的流程圖。首 先中央處理器20將存儲器40中的該測試音頻文件傳輸至發聲設備1, 該發聲設備1從其音頻接口輸出該測試音頻文件(S310);在第一段 時間Tl,音頻接口左右聲道輸出為靜音狀態(S311);音效卡10採集 該段時間左右聲道的噪音信號，並將該噪音信號轉換成數位訊號後， 由中央處理器20將其儲存到存儲器40中(S312);在第二段時間T2， 音頻接口 101左聲道輸出單頻率音頻信號，右聲道保持靜音狀態 (S313);音效卡IO採集該段時間左聲道單頻率音頻信號以及右聲道串 音信號，並將其轉換成數字音頻信號後，由中央處理器20將其儲存到 存儲器40中(S314);在第三段時間T3,音頻接口左右聲道輸出的 均為多個頻率的音頻信號(S315);音效卡IO採集該段時間左右聲道的 多頻率音頻信號，並分別轉換成數字音頻信號後，由中央處理器20將
其儲存到存儲器40中(S316);在第四段時間T4，右聲道輸出單頻 率音頻信號，左聲道輸出靜音狀態(S317);音效卡10採集該段時間裡 的右聲道單頻率信號以及左聲道串音信號，並分別轉換成數字音頻信 號後，由中央處理器20儲存到存儲器40中(S318);根據存儲器40 中存儲的各時間段內的數字音頻信號對發聲設備音頻接口 101左右聲 道的各項參數進行測試(S319)。各參數的具體測試方法請參閱圖4~ 圖8。
請參閱圖4,為發聲設備音頻接口的信噪比(Signal to Noise, SNR) 測試流程圖。首先，中央處理器20根據存儲器40存儲的在第一時間 段Tl所採集的左右聲道噪音信號分別求出左右聲道的噪音電平Nl、 NR ( S401 );中央處理器20根據存儲器40儲存的在第二段時間T2 採集的左聲道單頻率音頻信號求出左聲道信號電平Sl ( S402);中央 處理器2 0根據存儲器4 0儲存的在第四時間段T4採集的右聲道單頻率 音頻信號求出右聲道信號電平SR (S403 );中央處理器20基於左聲 道信號電平SL以及左聲道噪音電平NL求出左聲道信噪比為 SNR二201g(^/A^)，基於右聲道信號電平Sr以及右聲道噪音屯平Nr求 出右聲道信噪比為SNR=201gOSR/A^) (S404);將測試結果輸出至顯示 設備30 ( S405 )。
請參閱圖5，為發聲設備音頻接口的左右聲道串音測試流程圖。 首先，中央處理器20根據存儲器40存儲的在第二時間段T2採集的左 聲道單頻率音頻信號以及右聲道的串音信號，求出左聲道信號電平SL 以及右聲道串音信號電平CR (S501);中央處理器20根據存儲器40 儲存的在第四時間段T4採集的右聲道單頻率音頻信號以及左聲道串 音信號，求出右聲道信號電平sr以及左聲道串音信號電平CJ S502 ); 中央處理器20基於左聲道串音信號電平Cl以及右聲道信號屯平Sr求 出左聲道串音二201g(q/s》，基於右聲道串音信號電平Cr以及左聲道 信號電平SL求出右聲道串音=20^<^/^) (S503 );將測試結果通過 顯示設備30輸出(S504 )。
請參閱圖6,為發聲設備音頻接口的總諧波失真(Total Harmonic Distortion, THD)測試流程圖。首先，中央處理器20根據存儲器40儲存的在第二時間段T2採集的左聲道單頻率音頻信號以及在第四時 間段T4採集的右聲道單頻率音頻信號分別做傅立葉變換得到該左聲 道單頻率音頻信號的頻域信號以及右聲道單頻率音頻信號的頻域信號 (S601);中央處理器20根據該左聲道單頻率音頻信號的頻域信號求 出左聲道音頻信號各諧波成分的幅值/^力'=1，2...，iV)，根據該右聲道單 頻率音頻信號的頻域信號求出右聲道音頻信號各諧波成分的幅值 //fl,(/ = l,2...,A0 (S602);基於左聲道音頻信號各諧波成分幅值，求出左 聲道總諧波失真為
7m>=如丄22+仏32+...+/^2)/(仏12+仏22+//丄32+...+仏/)，基於右聲道音頻信號
各諧波成分幅值，求出右聲道總諧波失真為
r朋=7(^ 22+7/ 32+.../(//w2+//M2+//M2+...+// iv2) ( S603 );將觀'j試結果 輸出至顯示設備30 (S604)。
請參閱圖7,為發聲設備音頻接口的滿格度失真測試流程圖。在 測試時，中央處理器20執行如下步驟根據存儲器40儲存的在第二 時間段T2和第四時間段T4採集的左、右聲道單頻率音頻信號，求出 左聲道信號電平和右聲道信號電平(S701);將得到的左、右聲道信 號電平與一預設規格電平作比較(S702 )，若左聲道或右聲道信號電 平與預設規格電平差值超出 一預設範圍，則說明左聲道或右聲道存在 滿格度失真，否則不存在滿格度失真(S703 );將測試結果輸出至顯 示設備30 ( S704 )。
請參閱圖8，為發聲設備音頻接口的頻率響應測試流程圖。在測 試時，中央處理器20執行如下步驟對存儲器40儲存的在第三時間 段T3採集的左、右聲道多頻率音頻信號截取多段相同長度的音頻信號 (S801);對該左、右聲道的多段音頻信號加窗處理後分別進行快速 傅立葉變換得到左、右聲道的多個頻域信號(S802);對該左、右聲 道的多個頻域信號取平均值求出 一左聲道的平均頻域信號和一右聲道 的平均頻域信號(S803 );根據該左、右聲道的平均頻域信號求出左 右聲道的頻率響應值(S804);將結果輸出至顯示設備30 ( S805 )。
權利要求
1.一種音頻測試裝置，包括一聲音採集裝置、一存儲器、一顯示器以及一中央處理器，其特徵在於:該存儲器中存儲有一測試音頻文件，該測試音頻文件的音頻數據包括有多個音頻數據部分，所述音頻數據部分分別能表現為播放時:第一、第二聲道均為靜音狀態的音頻數據部分；第一聲道輸出單頻率的音頻信號，第二聲道保持為靜音狀態的音頻數據部分；第一、第二聲道均輸出多個頻率混合的音頻信號的音頻數據部分；第一聲道為靜音狀態，第二聲道輸出單頻率的音頻信號的音頻數據部分；該音頻測試裝置的數據接口通過一數據線與發聲設備的數據接口連接；該音頻測試裝置的音頻接口通過一音頻線與發聲設備的音頻接口連接；在進行音頻測試時，該測試音頻文件通過數據接口被傳送到發聲設備，發聲設備將該測試音頻文件通過音頻接口輸出，音頻採集裝置通過音頻接口同時採集該測試音頻文件各部分的音頻數據，然後存儲在存儲器中，最後由中央處理器根據存儲器存儲的音頻數據進行各項參數的測試，並將結果通過顯示器輸出顯示。
2. 如權利要求1所述的音頻測試裝置，其特徵在於，該音頻測試 裝置的數據接口為USB接口或IEEE 1394接口 。
3. 如權利要求1所述的音頻測試裝置，其特徵在於，該聲音採集 裝置為音效卡。
4. 一種音頻測試方法，其可對發聲設備左右聲道的各項參數同時 進行測量，其特徵在於，該方法包括以下步驟播放一音頻文件；在該音頻文件播放過程中，在第 一時間段內左右聲道輸出為靜音 狀態；採集第一時間段內左右聲道的噪音信號，並轉換成數位訊號後儲 存於存儲器中； 在第二時間段內左聲道輸出單頻率音頻信號，同時右聲道保持為靜音狀態；—採集第二時間段內的左聲道單頻率音頻信號以及右聲道的串擾信 號，並轉換成數位訊號後儲存於存儲器中；在第三時間段內左右聲道輸出多頻率音頻信號；採集第三時間段內的左右聲道的多頻率音頻信號，並轉換成數字 信號後儲存於存儲器中；在第四時間段內的右聲道輸出單頻率音頻信號，左聲道輸出為靜 音狀態；採集第四時間段內的右聲道單頻率音頻信號以及左聲道的串擾信號，並轉換成數位訊號後儲存於存儲器中；根據所採集的各個時段的信號對發聲設備的各項參數進行測量。
5. 如權利要求4所述的音頻測試方法，其特徵在於，該方法還包 括以下步驟根據第 一 時間段採集並存儲的噪音信號求出左聲道與右聲道的噪 音電平；根據第二時間段採集並存儲的左聲道單頻率音頻信號求出左聲道 信號電平，根據第四時間段採集並存儲的右聲道單頻率音頻信號求出 右聲道信號電平；基於左聲道信號電平以及左聲道噪音電平求出左聲道信噪比，基 於右聲道信號電平以及右聲道噪音電平求出右聲道信噪比。
6. 如權利要求4所述的音頻測試方法，其特徵在於，該方法還包 括如下步驟根據第二時間段採集並存儲左聲道音頻信號及右聲道的串擾信號 分別求出左聲道音頻信號電平及右聲道串音信號電平；根據第四時間段採集並存儲的右聲道音頻信號及左聲道的串擾信 號分別求出右聲道音頻信號電平及左聲道串音信號電平；基於左聲道串音信號電平以及右聲道信號電平求出左聲道串音， 基於右聲道串音信號電平以及左聲道信號電平求出右聲道串音。
7. 如權利要求4所述的音頻測試方法，其特4i在於，該方法還包 括以下步驟對第二時間段採集並存儲的左聲道單頻率音頻信號以及笫四時間 段採集並存儲的右聲道單頻率音頻信號分別做傅立葉變換，得到左右 聲道單頻率音頻信號的頻域信號；根據左聲道的頻域信號求出左聲道各次諧波的幅值以及根據右聲 道的頻域信號求出右聲道各次諧波的幅值；求出左聲道的總諧波失真以及右聲道的總諧波失真。
8. 如權利要求4所述的音頻測試方法，其特徵在於，該方法還包 括步驟求出第二時間段採集並存儲的左聲道音頻信號的信號電平與第四時間段採集並存儲的右聲道音頻信號的信號電平；將所求出的左聲道信號電平與一預設之規格電平做比較；若二者差值超出 一 預設範圍，則發聲設備的右聲道存在滿格度失真，否則不存在滿格度失真。
9. 如權利要求4所述的音頻測試方法，其特徵在於，該方法還包 括步驟在第三時間段所採集並存儲的信號中截取相同長度的多段信 號對其做快速傅立葉變換，使所截取的各段信號變換為頻域信號；對多段頻域信號中的相同頻率取平均值求出平均頻域信號； 根據平均頻域信號求該發聲設備的頻率響應值。
全文摘要
一種音頻測試方法，用於對發聲設備左右聲道的測試，包括以下步驟播放一音頻文件，在該音頻文件播放過程中，在第一段時間裡左右聲道輸出為靜音狀態；採集該段時間裡左右聲道的噪音信號；在第二段時間裡左聲道輸出單頻率音頻信號，右聲道保持靜音狀態；採集該段時間裡左聲道單頻率音頻信號以及右聲道受左聲道串擾的信號；在第三段時間裡左右聲道輸出的均為多個頻率的音頻信號；採集該段時間裡左右聲道的多頻率音頻信號；在第四段時間裡右聲道輸出單頻率音頻信號，左聲道為靜音狀態；採集該段時間裡的右聲道單頻率信號以及左聲道受右聲道串擾的信號；根據採集到的各時間段內的左右聲道信號對聲音質量進行測試。本發明還揭露一種音頻測試裝置。
文檔編號H04R29/00GK101374374SQ20071007657
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月24日 優先權日2007年8月24日
發明者健 孫, 程華東, 蔡文升, 耀 趙, 連文釧, 鵬 陳 申請人:鵬智科技(深圳)有限公司;錦天科技股份有限公司