CN101740079A - 基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其包括以下步骤:S1通过待测设备播放标准正弦波信号;S2通过音频采集卡采集待测音频的模拟信号,经脉冲编码调制形成PCM数据后,再将PCM数据转换成原始波形数据;S3检测得到的待测音频的正弦波信号峰值;S4本地产生标准正弦波信号;S5通过过零检测法做相位匹配,找到待测音频信号的信号周期及正相过零点,使得本地产生的正弦波音频信号与采集到的待测音频信号相位匹配;S6通过区间容差法计算信噪比SNR测信号相位匹配,从而保持信号同步;S6通过区间容差法计算信噪比SNR,通过对音频的SNR指标量化而判断音频输出设备对音频的输出质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种测试方法,特别是关于一种基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法。
背景技术
对音频输出设备进行生产测试时需要对音频输出功能做出快速,客观的判断,并保障测试结果的一致性和可重复性,以确保产品的合格和测试系统的可靠性。当前现行的音频测试技术主要包括以下:
1.基于人耳监听的音频输出功能测试技术:
2.回路式自动检测计算机音频设备播放功能的方法;
3.自动检测计算机CD音频播放功能的方法
这几类类音频测试技术中,方法1在实际生产中广泛应用,剩余两种测试技术由于缺少可实现性,尚未得到广泛应用。同时这三种测试方法都不能很好的满足现代生产技术对音频输出设备的测试要求,甚至是无法实现,主要因为现有方案不能克服由于输出信号频率波动、系统固有失真等带来的信号相位不稳定,信号失真等问题,从而导致测试失败。
现有技术中的一种基于人耳监听的音频输出功能测试技术,是依赖于人的主观判断的功能测试技术,即在产品测试时将音频设备输出接口接入音响等设备,依赖不同人群对声音质量的识别而进行音频设备的输出功能正常与否,是多数生产厂商普遍采用的方法,但是上述方法存在一些不足:(1)依赖于操作员的主观判断,缺少统一的评判标准,测试效率低,对整个测试系统的可再现性较差。(2)对生产作业环境要求过高,生产作业环境噪音较大时将严重影响测试结果。(3)无法实现测试自动化。(4)缺少完整的质量数据,无法进行质量回溯。
现有技术中的另一种回路式自动检测计算机音频设备播放功能的方法,通过制作一个标准音频文件作为音频源数据文件,通过物理连接将计算机一输出端口接入到计算机的另一输入端口,并通过输入端口录制一份正在播放的音频文件,最后与标准音频源数据进行比对,如果完全一样,则音频功能正常,否则音频功能不正常。这种方法存在的缺点是:(1)该方法只能针对理论上的无失真传输系统进行测试,不能对实际设备进行测试,在实际中无法实现;(2)采用文件的原始数据比较,而不采用数据的特性参数或信号指标,并且采用文件全比对,这在实际中将无法实现;(3)当待测的音频输出设备输出的接口不一致时,无法进行测试;(4)只适用于计算机音频输出设备,当待测设备是机顶盒,手机等设备时,信号将无法接入,更无法进测试;(5)在测试过程中需要与提前制定的标准文件比较,文件操作频繁,效率较低;(6)待测音频输出设备输出的信号的频率不可能完全稳定,信号会有相位的偏移,这时也将导致方法失效;(7)该方法对播放的音频的时间长度,以及起始时间与终止时间都有严格要求,稍有点偏差都将造成测试失败,而在实际测试中,这些要求很难得到保障。
现有技术中的一种自动检测计算机CD音频播放功能的方法:在测试前先找到一台功能正常的待测设备,用这台设备播放预先制作的音频文件,并录制成标准文件,测试时用其他待测设备播放同一音频文件,并同时录制一份,然后用刚录制的文件与标准文件比对,当完全一样时才认为输出功能正常。
上述的自动检测计算机CD音频播放功能的方法的核心也是与标准文件的原始数据作简单比对,当完全一样时才认为输出功能正常,而这只能在理论上实现,实际中任何系统都会有失真,而且失真程度并不是完全一样,同时待测设备也会对信号频率带来影响,即使用播放恒频率的音频文件也不可能保障任何一台功能正常的设备播出的频率完全一样。另外播放的起止时间以及播放的时长都会使文件原始数据比对无法进行。这些因素将导致该方法在实际测试中无法实现,所以回路式自动检测计算机音频设备播放功能的方法,也将面临以下问题:
(1)该方法只能针对理论上的无失真传输系统进行测试,不能对实际设备进行测试,在实际中无法实现。
(2)采用文件的原始数据比较,而不采用数据的特性参数或信号指标,并且采用文件全全比对,这在实际中将无法实现。
(3)当待测的音频输出设备输出的接口不一致时,无法进行测试。
(4)只适用于计算机音频输出设备,当待测设备是机顶盒,手机等设备时,信号将无法接入,更无法进行测试。
(5)在测试过程中需要与提前找到一台功能正常的待测设备,并进行文件比较,文件操作频繁,效率较低。
(6)待测音频输出设备输出的信号的频率不可能完全稳定,信号会有相位的偏移,这时也将导致上述方法失效。
(7)该方法对播放的音频的时间长度、以及起始时间与终止时间都有严格要求,而实际测试时这些要求很难得到保障。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供一种高效客观的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:提供一种基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其包括以下步骤:S1通过待测设备播放标准正弦波信号;S2通过音频采集卡采集待测音频的模拟信号,经脉冲编码调制形成PCM数据后,再将PCM数据转换成原始波形数据;S3检测得到的待测音频的正弦波信号峰值;S4本地产生标准正弦波信号;S5通过过零检测法做相位匹配,找到待测音频信号的信号周期及正相过零点,使得本地产生的正弦波音频信号与采集到的待测音频信号相位匹配;S6通过区间容差法计算信噪比SNR,通过对音频的SNR指标量化而判断音频输出设备对音频的输出质量。
本发明解决进一步技术问题的方案是:所述的步骤S1中,所述的标准的正弦波信号是指频率固定并且已知,峰值固定并且已知的正波弦波信号。
本发明解决进一步技术问题的方案是:所述的步骤S1中,所述的标准的正弦波信号为频率为1KHz,峰值为1V的正弦波。
本发明解决进一步技术问题的方案是:在步骤2之前,需要先将待测音频输出设备的音频输出接口通过转换接头或转换板卡转换为RCA接口,再接入到采集卡的输入端。
本发明解决进一步技术问题的方案是:所述的音频采集卡插入计算机PCI插槽中,并安装采集卡的驱动。
本发明解决进一步技术问题的方案是:所述的步骤S6中,如果得到的SNR在允许的范围内,则测试结果为PASS,如果得到的SNR不在允许的范围内,则测试结果为FAIL。
本发明解决进一步技术问题的方案是:所述的步骤S4中,所述的标准正弦波信号y=Asin(x),其中,A为检测得到的正弦波信号的峰值的均值,x的范围为0至N,N为待测信号一周期内采样点数的2倍。
本发明解决进一步技术问题的方案是:所述的步骤S6中,所述的区间容差法是通过取出待测音频信号S的采样点S(n),如果该样点的大小恰好在本地信号So对应的两个个样点值形成的区间内,也就是[So(2n-1),So(2n+1)],则将该待测值恢复为ASin((2n)),否则保持不变。
相较于现有技术,本发明的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法通过信号幅度检测与区间容差法计算SNR,不依赖于原始数据的完全比对,降低了对测试系统的要求,是实际应用切实可行,并提高了测试的一致性和可再现性,确保了测试的可靠性,有效的克服了音频输出设备输出频率不恒定及音量波动对测试结果的影响,提高测试方法的可靠性。
附图说明
图1是本发明的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法的流程示意图。
图2是本发明的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法的音频自动测试主流程示意图。
图3是本发明的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法的正弦信号幅度统计自检测流程示意图。
图4是本发明的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法的计算SNR的流程示意图。
具体实施方式
以下内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
如图1至图4所示,本发明的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,通过待测设备播放标准正弦波信号,通过音频采集卡进行音频的采集和A/D转换,并通过计算机软件分析所采集的数据,计算出音频信号的指标参数:幅度与信噪比(signal to noise ratio,SNR),根据幅度与信噪比SNR的范围给出最终的测试结果(PASS/FAIL)。
参见图2,本发明的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,包括以下步骤:
步骤1:通过待测设备播放标准正弦波信号。所述的标准的正弦波信号是指频率固定并且已知,峰值固定并且已知的正波弦波信号,如频率为1KHz,峰值为1V的正弦波。它可以.wav,.mp3等文件形式存在。
步骤2:通过音频采集卡采集待测音频的模拟信号,经脉冲编码调(pulse code modulation,PCM)形成(无压括)PCM(记为:X)数据后,再将PCM数据转换成原始波形数据Y。在具体实施中,可以将PCM数据定义为X,将原始波形数据记为Y的话,假设采集卡以32kHz采样,16bit量化,采样参考电压为V。以上参数可由采集卡得到其转换方法为:y=V/(2^16)*x
如果音频设备的信号输出接口不是统一的标准视频输入(RadioCorporation of American,RCA)接口,在步骤2之前,需要先将待测音频输出设备的音频输出接口通过转换接头或转换板卡转换为RCA接口,再接入到采集卡的输入端。所述的音频采集卡插入计算机PCI插槽中,并安装采集卡的驱动。
步骤3:检测得到的待测音频的正弦波信号峰值,检测方法如图3所示,在以某一固定的音量级别进行播放标准正弦波信号时,如果通过音频输出设备得到的信号峰值在允许范围内(如:当以音量值14播放音频时,信号的峰值参考范围为[1.8,2.2],单位为V)则继续以下步骤,如果峰值不在正常的允许的范围内则显示检测结果为FAIL;
步骤4:本地产生标准正弦波信号,所述的标准正弦波信号y=Asin(x),其中,A为检测得到的正弦波信号的峰值的均值,x的范围为0至N,N为待测信号一周期内采样点数的2倍或者2倍左右,在本实施例中,本地是是测试设备本身。
步骤5:通过过零检测法做相位匹配,找到上述的音频信号的信号周期及正相过零点,使得本地产生的正弦波音频信号与采集到的待测音频信号相位匹配;
步骤6:通过区间容差法计算信噪比SNR,如果得到的SNR在允许的范围内,则测试结果为PASS,如果得到的SNR不在允许的范围内,则测试结果为FAIL。所述的区间容差法是通过取出待测音频信号S的采样点S(n),如果该样点的大小恰好在本地信号So对应的两个个样点值形成的区间内,也就是[So(2n-1),So(2n+1)]),则将该待测值恢复为ASin((2n)),否则保持不变,最后再对按上面方法处理后的待测数据计算SNR。
测试时,执行上述主流程的步骤1到步骤6,当处理到用统计法自检测正弦信号幅值时调用正弦信号幅度统计自检测子流程,如图3所示,用于在一定范围内自动适应音量的波动,音频数据通过过零检测得到其周期特征,取出一周期的数据,判断是否是最后一周期,如果不是,则计算一周期内的峰值的均值的最大值(Amax)和最小值(Amin),然后计算该周期内的峰值的均值的估值Ae=(Amax-Amin)/2,判断所述的估值Ae与最大值(Amax)是否相等或者存在较小的误差,如果不相等则取下一周期的数据,如果相等则计算本周期内的峰值的均值的估值Ae=(Amax-Amin)/2并计数,对已估值进行求累加和,重复上述的步骤直到取得的周期是最后一个周期,然后得到峰值的均值A=估值累加和/已估值的个数。当流程执行到过零检测法做相位匹配时,要执行的操作是用过零法找到信号的周期及正相过零点,使得本地信号与采集到的待测信号相位匹配,当主流程执行到区间容差法计算信噪比SNR时调用计算SNR子流程,如图4所示,用于在容差区间内(所允许的误差范围内)处理采样信号,采集音频数据以及一周期内的N点Sin(x)数据,然后取得一样点数据a(i),并判断是否是最后一个样点,如果不是,则判断sin(i-1)<a(i)<sin(i+1)是否成立,如果不成立,则取下一样点,如果成立,则认为样点在允许的误差范围内,设其值为a(i)=sin(i),然后取下一样点,直到最后一个样点,然后将Sin(x)视为标准信号计算已处理过的采样信号的信噪比SNR,最后输出SNR。如果在上面的处理中,采样信号在容差区间内就将待测信号的样值设置为标准值,即认为这个样值是正常的,是标准的,无噪声的。如果样值不在容差区间内,则认为该样值有失真,保持样值不变,然后计算信噪比SNR。这样只要待测音频信号的频率和幅度在容差区间内波动,就不会对测试结果带来影响,有效的克服了现有方案不能解决频率波动及音量波动的问题,最后根据音频信号的信噪比SNR及幅度的范围给出最终判断结果(PASS or FAIL)。
本发明的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法的有益效果是:
(1)用计算机自动分析与计算,并根据计算结果报告测试结果而不使用人耳监听,提高了测试精度与效率,并使用测试结果具有一致性,实现了音频输出功能的自动化测试;
(2)该方法通过信号幅度检测与区间容差法计算SNR,有效的克服了音频输出设备输出频率不恒定及音量波动对测试结果的影响,提高了测试方法的可靠性;
(3)采用正弦信号并引入相位自适应(相位匹配),且在本地产生1周期正弦信号来克服现在方案对播放时间长度与播放起止时间的苛刻要求,从而使用测试更方便灵活准确;
(4)利用标准正弦音频数据源,不需要在测试前提前用已知功能完备的待测设备录制,降低了对测试标准的要求;
(5)采用区间容差法计算音频参数“SNR”方法来判断对音频输出设备输出音频质量好坏的判断方法,从而替代传统的依靠比较输入和输出音频的数据一致性的比较方法,和传统的人工判断方法。、降低了对测试系统的要求,使实际应用切实可行,并提高了测试的一致性和可再现性,确保了测试系统的可靠性;
(6)能够通过软件将采集到得数字信号还原成模拟音频图像波形,满足可视化测试的要求。
Claims (8)
1.一种基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其包括以下步骤:S1通过待测设备播放标准正弦波信号;S2通过音频采集卡采集待测音频的模拟信号,经脉冲编码调制形成PCM数据后,再将PCM数据转换成原始波形数据;S3检测得到的待测音频的正弦波信号峰值;S4本地产生标准正弦波信号;S5通过过零检测法做相位匹配,找到待测音频信号的信号周期及正相过零点,使得本地产生的正弦波音频信号与采集到的待测音频信号相位匹配;S6通过区间容差法计算信噪比SNR,通过区间容差法计算信噪比SNR,通过对音频的SNR指标量化而判断音频输出设备对音频的输出质量。
2.根据权利要求1所述的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其特征在于:所述的步骤S1中,所述的标准的正弦波信号是指频率固定并且已知、峰值固定并且已知的正波弦波信号。
3.根据权利要求2所述的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其特征在于:所述的步骤S1中,所述的标准的正弦波信号为频率为1KHz,峰值为1V的正弦波。
4.根据权利要求1所述的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其特征在于:在步骤2之前,需要先将待测音频输出设备的音频输出接口通过转换接头或转换板卡转换为RCA接口,再接入到采集卡的输入端。
5.根据权利要求4所述的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其特征在于:所述的音频采集卡插入计算机PCI插槽中,并安装采集卡的驱动。
6.根据权利要求1所述的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其特征在于:所述的步骤S6中,如果得到的SNR在允许的范围内,则测试结果为PASS,如果得到的SNR不在允许的范围内,则测试结果为FAIL。
7.根据权利要求1所述的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其特征在于:所述的步骤S4中,所述的标准正弦波信号y=Asin(x),其中,A为检测得到的正弦波信号的峰值的均值,x的范围为0至N,N为待测信号一周期内采样点数的2倍。
8.根据权利要求1所述的基于区间容差法的音频输出功能自动测试方法,其特征在于:所述的步骤S6中,所述的区间容差法是通过取出待测音频信号S的采样点S(n),如果该样点的大小恰好在本地信号So对应的两个个样点值形成的区间内,也就是[So(2n-1),So(2n+1)],则将该待测值恢复为ASin((2n)),否则保持不变。
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