CN104807540B

CN104807540B - 噪声检验方法及系统

Info

Publication number: CN104807540B
Application number: CN201410041842.1A
Authority: CN
Inventors: 蔡荣郎; 王渊民
Original assignee: Huizhou Ultrasonic Audio Co Ltd
Current assignee: Huizhou Difenni Acoustics Technology Co., Ltd.
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2018-03-23
Anticipated expiration: 2034-01-28
Also published as: US9215540B2; CN104807540A; US20150215717A1

Abstract

本发明提供一种噪声检验方法及系统，用以检验一待测声音播放装置于播音时是否产生噪声。于本发明方法及系统中使用应用程序模块对待测声音播放装置输出的多个待测声音频信号进行傅立叶转换而产生多个待测声音频信号的多个待测频域信号。并依据每一待测频域信号计算每一待测声音频信号的频率所对应的待测噪声比值。本发明通过比较多个待测噪声比值与标准声音播放装置的多个标准噪声比值而自动判断待测声音播放装置于播音时是否产生噪声，毋须由经过训练的检测人员进行判断而大幅提高了整体效率。

Description

噪声检验方法及系统

技术领域

本发明涉及一种噪声检验方法及系统，特别涉及一种以仪器读取并分析待测声音播放装置所输出的待测声音频信号以判断待测声音播放装置于播音时是否产生噪声的噪声检验方法及系统。

背景技术

随着影音产品逐步走入家庭，声音播放装置（例如喇叭单体或音响等）的市场需求量越来越大。为了维持声音播放装置的品质，在生产端完成生产作业后通常会对声音播放装置进行检测，以确保其播音时没有不正常的噪声。

传统的检测方法是连续传送不同频率的信号至声音播放装置后，由人工凭借耳朵判断声音播放装置输出的声音是否具有噪声，以此鉴别声音播放装置的品质。

然而，这项工作需由经过训练的检测人员才能完成，且依据检测人员的经验及身体状况的差异，对于检测结果的判断将充满主观性而缺乏一致性。再者，若检测人员的听觉系统长期受到大量刺激，很可能因此而损伤。

因此，为避免上述情形，研究开发自动检测方法及系统，以仪器代替人耳完成检测工作，进而提高检测效率，乃为业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有较高检测效率的声音播放装置的自动化噪声检验方法及系统。

本发明的噪声检验方法，用以检验一待测声音播放装置于播音时是否产生噪声，包括以下步骤：A.使用一音频处理装置输出多个基频信号至该待测声音播放装置以使该待测声音播放装置输出对应该多个基频信号的多个待测声音信号，其中该多个基频信号具有不同频率，且该多个待测声音信号的频率与该多个基频信号相同；B.使用一收音装置接收该多个待测声音信号并将该多个待测声音信号传送至该音频处理装置；

C.使用一应用程序模块对该多个待测声音信号进行傅立叶转换而产生该多个待测声音信号的多个待测频域信号；D.使用该应用程序模块依据每一该待测频域信号计算每一该待测声音信号的频率所对应的一待测噪声比值；以及E.比较多个待测噪声比值与一标准声音播放装置的多个标准噪声比值而判断该待测声音播放装置于播音时是否产生噪声；其中，该标准声音播放装置产生多个标准声音频信号，且每一该标准声音信号的频率对应一标准噪声比值，其中，当该多个待测声音信号的任一频率所对应的待测噪声比值超过该频率所对应的标准噪声比值一特定比例时，判断该待测声音播放装置于播音时产生噪声。

本发明的噪声检验系统，用以检验一待测声音播放装置于播音时是否产生噪声，包括：一音频处理装置，用以输出多个基频信号，其中该多个基频信号具有不同频率；一处理单元，连接于该音频处理装置，包括一应用程序模块以及一储存单元，其中该储存单元存有一标准声音播放装置的多个标准噪声比值，其中，该标准声音播放装置产生多个标准声音信号，且每一该标准声音信号的频率对应一标准噪声比值；一待测声音播放装置，连接于该音频处理装置，用以接收该多个基频信号以输出对应该多个基频信号的多个待测声音信号，其中该多个待测声音信号的频率与该多个基频信号相同；以及一收音装置，连接于该音频处理装置，用以接收该多个待测声音信号并将该多个待测声音信号传送至该音频处理装置；其中，于该音频处理装置接收该多个待测声音信号后，该应用程序模块对该多个待测声音信号进行傅立叶转换而产生该多个待测声音信号的多个待测频域信号，且该应用程序模块依据每一该待测频域信号计算每一该待测声音信号的频率所对应的一待测噪声比值；以及其中，当一频率的该待测噪声比值超过该频率的该标准噪声比值一特定比例时，判断该待测声音播放装置于播音时产生噪声。

附图说明

图1为本发明的噪声检验方法及系统的方框示意图。

图2为本发明的噪声检验方法及系统的噪声检验流程图。

图3为本发明对应一基频信号的待测声音频信号的时域波形示意图。

图4为图3的待测声音频信号的频域信号示意图。

图5为本发明对应另一基频信号的待测声音频信号的时域波形示意图。

图6为图5的待测声音频信号的频域信号示意图。

图7为本发明的第一频率噪声比曲线示意图。

图8为本发明的第一频率噪声比曲线与第二频率噪声比曲线的比较图及操作介面示意图。

图9为本发明产生第二频率噪声比曲线的流程图。

其中，附图标记说明如下：

具体实施方式

需先说明者，本发明所公开的声音播放装置的噪声检验方法及系统，不再如传统必须由经过训练的检测人员才能完成，换句话说，本发明所公开的声音播放装置的噪声检验方法及系统可以自动进行声音播放装置的品质检测。

请参阅图1，其为本发明的噪声检验方法及系统的方框示意图。首先，噪声检验系统1包括音频处理装置10、处理单元11、待测声音播放装置12、收音装置13以及显示器14。

其中，音频处理装置10为声卡或动态信号提取（DSA）卡，处理单元11连接于音频处理装置10，包括应用程序模块111以及储存单元112，且音频处理装置10及处理单元11连接于同一电子装置，例如桌上型电脑或者笔记型电脑等，但不以此为限。

待测声音播放装置12为品质待检测的喇叭单体或音响装置，且待测声音播放装置12连接于音频处理装置10。收音装置13则为麦克风，且收音装置13亦连接于音频处理装置10。此外，显示器14可以是，例如电脑屏幕等，但不以此为限，且显示器14连接于处理单元11。

接下来请参阅图2，图2为本发明的噪声检验方法及系统的噪声检测流程图。由于本发明使用已通过检测的标准声音播放装置与待测声音播放装置12接收相同的信号并执行播音动作，而后比较两者的播音内容，藉以判别待测声音播放装置12是否能达到标准声音播放装置的播音品质，因此于开始检测待测声音播放装置12之前，已先将标准声音播放装置所输出的每一标准声音频信号的频率所对应的噪声比值（以下称为标准噪声比值）储存于处理单元11的储存单元112。以下将先说明检测待测声音播放装置12的方法后再说明取得多个标准噪声比值的方法。

本发明检测待测声音播放装置12的方法包括以下步骤：

步骤A：使用音频处理装置10输出多个基频信号至待测声音播放装置12，以使待测声音播放装置12输出对应多个基频信号的多个待测声音信号。

步骤B：使用收音装置13接收多个待测声音信号并将多个待测声音信号传送至音频处理装置10。

步骤C：使用应用程序模块111对多个待测声音信号进行傅立叶转换而产生多个待测声音信号的多个待测频域信号。

步骤D：使用应用程序模块111依据每一待测频域信号计算每一待测声音信号的频率所对应的待测噪声比值。

步骤E：比较多个待测噪声比值与多个标准噪声比值而判断待测声音播放装置12于播音时是否产生噪声。

由于开始检测前并无法得知待测声音播放装置12于播音时是否产生噪声，也无法得知噪声出现的频率，因此于步骤A中输出包含多个频率的多个基频信号至待测声音播放装置12，以检测较大频率范围内的噪声情况。

此外，于本发明中对待测声音播放装置12接收每一基频信号后产生的声音信号（以下称为待测声音信号）进行转换及计算而得到每一基频率信号的频率所对应的待测噪声比值，并通过比较待测声音播放装置的噪声比值（以下称为待测噪声比值）与标准声音播放装置的标准噪声比值，而得知待测声音播放装置12于播音时是否产生噪声以及噪声出现的频率。以下将进一步说明。

首先，如步骤A所示，音频处理装置10连续输出多个基频信号至待测声音播放装置12以使待测声音播放装置12输出对应多个基频信号的多个待测声音信号。于本例中，多个基频信号由多个不同频率的信号所组成，且每一基频信号的频率可介于50Hz至10000Hz之间，但不以此为限。需要说明的是，基频信号的数量及频率的选择并无特殊规定，连续的二基频信号的频率差亦无限制，可依据声音播放装置的规格而定。

当待测声音播放装置12接收多个基频信号后，待测声音播放装置12将输出相应的多个待测声音频信号，例如，当所使用的多个基频信号包含频率为100Hz、160Hz、315Hz以及500Hz的信号时，待测声音播放装置12所输出的待测声音频信号即包含频率为100Hz、160Hz、315Hz以及500Hz的信号。

同时设置于待测声音播放装置12旁的收音装置13接收多个待测声音频信号并将多个待测声音频信号传送至音频处理装置10，如步骤B所示。于本例中，收音装置13接收多个待测声音频信号而产生多个数字信号并将多个数字信号传送至音频处理装置10，而后处理单元11依据多个数字信号产生待测声音信号的频域信号，如步骤C所示。

为简化说明，以下以包含对应315Hz及500Hz的二基频信号的待测声音信号为例说明本发明待测声音信号的频域信号的形成。请同时参阅图2至图6。图3为对应一基频信号的待测声音信号的时域波形示意图，图4为图3的待测声音信号的频域信号示意图，图5为对应另一基频信号的待测声音信号的时域波形示意图，本发明的噪声检验方法及系统的第二种时域波形示意图，图6为图5的待测声音信号的频域信号示意图。

首先，音频处理装置10接收对应315Hz的基频信号的待测声音信号所产生的数字信号，而产生频率为315Hz的时域波形21，并将时域波形21传送至处理单元11的应用程序模块111。如图3所示，时域波形21的横轴代表时间，而纵轴代表振幅。为简化图面，图3仅显示了部分的时域波形21。其后，应用程序模块111对时域波形21执行傅立叶转换以产生对应315Hz的基频信号的待测声音信号的频域信号(以下称为待测频域信号)22，如图4所示，其横轴代表频率，而纵轴代表振幅。

相似地，音频处理装置10接收对应500Hz的基频信号的待测声音信号所产生的数字信号，而产生频率为500Hz的时域波形15，并将时域波形15传送至处理单元11的应用程序模块111。如图5所示，时域波形15的横轴代表时间，而纵轴代表振幅。为简化图面，图5仅显示了部分的时域波形15。其后，应用程序模块111对时域波形15执行傅立叶转换以产生对应500Hz的基频信号的待测声音信号的频域信号（以下称为待测频域信号16），如图6所示，其横轴代表频率，而纵轴代表振幅。

当取得多个待测频域信号后，应用程序模块111接着执行步骤D，依据每一待测频域信号计算每一待测声音信号的频率所对应的待测噪声比值。

如图4所示，待测频域信号22在315Hz时产生了振幅强度（亦可称为声音强度）最大的波峰M，并于其他频率产生了振幅强度小于波峰M的其他波锋。这代表着待测声音播放装置12于输出频率为315Hz的待测声音信号时在其他频率做出响应，这种情况就叫做失真。但只要波峰的高度随着频率增加而减少，即不会干扰听觉，亦即不会产生噪声。

而由图4可明确看出，待测频域信号22中对应频率X及Y的波峰N及O的振幅强度高于小于频率X的其他频率，亦即待测频域信号22的多个波峰的振幅强度并非随着频率增加而减少，因此可粗略判断待测频域信号22所对应的待测声音播放装置12于播放315Hz的待测声音频信号时可能产生了较为严重的失真现象。

但我们无法由图4确认待测声音播放装置12于播放315Hz的待测声音信号时是否产生了会干扰听觉的噪声，而需先计算对应图4的频率为315Hz的待测声音频信号的待测噪声比值，亦即失真率，并通过比较待测噪声比值与前述标准声音播放装置所输出的315Hz的声音信号（以下称为标准声音信号）的标准噪声比值而判断对应图4的频率为315Hz的待测声音信号是否严重失真并产生了会干扰听觉的噪声。

于本例中对应图4的频率为315Hz的待测声音信号的待侧噪声比值将依据待测频域信号22中315Hz的多个整数倍频率所对应的多个声音强度值（亦可称为振幅强度值）利用以下公式计算而得：

其中P及Q皆为正整数，且P大于1并小于Q。H₁代表待测频域信号22所对应的待测声音信号的1倍频率，即315Hz所对应的声音强度值，H₂代表待测频域信号22所对应的待测声音信号的2倍频率，即630Hz所对应的声音强度值，以此类推。而于本例中P可为8且Q可为50，但P与Q的数值依据不同的声音播放装置而有所差异，故并不以此为限。

对应图6的频率为500Hz的待测声音信号的待测噪声比值，亦将依据待测频域信号16中500Hz的多个整数倍频率所对应的多个声音强度值利用上述公式计算而得，于此不再赘述。

重复上述计算即可得到每一待测频域信号所对应的每一待测声音信号的频率所对应的待测噪声比值而完成步骤D。

接着请参照至图7，图7为本发明的噪声检验方法及系统的第一频率噪声比曲线示意图。由于进行上述步骤后已得到每一待测声音信号的频率所对应的待测噪声比值，因此将多个待测噪声比值绘制成一图表即可得到如图7中所示的横轴为频率，纵轴为噪声比值的第一频率噪声比曲线17。需要说明的是，图7的横轴的频率介于100Hz至950Hz之间，但其仅为其中一种实施例，并非用以限制本发明的范围，其频率范围可依据声音播放装置的规格而定。

请同时参阅图7及图8，图8为本发明的噪声检验方法及系统的多个待测噪声比值与多个标准噪声比值的比较图及操作介面示意图。由于标准声音播放装置所输出的每一标准声音频信号的频率亦将有对应的标准噪声比值，因此将多个标准噪声比值绘制成一图表后可以得到如图8所示的第二频率噪声比曲线18。而将第一频率噪声比曲线17与第二频率噪声比曲线18呈现于同一图面时，即会得到如图8所示的横轴为频率，纵轴为噪声比值的比较图19。

当比较图19呈现于显示器14上时，检测者可通过图8中的操作介面23对比较图19进行细部的调节。举例而言，使用者可于起始频率框24及终止频率框25中输入欲显示于比较图19的声音信号的特定频率频率范围所对应的噪声比值，亦可以于最小倍数框26修改前述步骤D的P的数值，并于最大倍数框27修改前述步骤D的Q的数值。

再者，检测者还可以按压调整键28后分别指定第一频率噪声比曲线17于每一频率的待测噪声比值允许超过第二频率噪声比曲线18于该频率的标准噪声比值的特定比例而形成一上限曲线20。举例而言，若第二频率噪声比曲线18于一频率时的标准噪声比值为0.35，而检测者设定的特定比例为15%，则于该频率时上限曲线20所对应的噪声比值即为0.4025，亦即第一频率噪声比曲线17于该频率时的待测噪声比值最多可为0.4025。

需要说明的是，若第一频率噪声比曲线17于一频率时的待测噪声比值未超过上限曲线20，则可以判断待测声音播放装置12于播放该频率的声音时并未严重失真而不会产生干扰听觉的噪声，因此通过比较多个待测噪声比值与由多个标准噪声比值所界定出的上限曲线20即可判断待测声音播放装置12于播音时是否产生噪声以及出现噪声的频率，如步骤E所示。由于本例中已将多个待测噪声比值的第一频率噪声比曲线17、多个标准噪声比值的第二频率噪声比曲线18以及上限曲线20呈现于同一图面，因此检测者可直接由比较图19分析第一频率噪声比曲线17于任一频率时的待测噪声比值是否超过上限曲线20而判断待测声音播放装置12于播音时是否产生干扰听觉的噪声。需要说明的是，步骤E亦可以于按压测试键29后由应用程序模块111完成并将结果显示于测试结果显示区30，而当步骤E由应用程序模块111完成时可以不生成比较图19。此外，图8的操作介面23仅为其中一种呈现方式，并不以此为限。

由图8可明显看出，第一频率噪声比曲线17于频率为120Hz、170Hz、300Hz及475Hz时，其待测噪声比值皆超过上限曲线20，故于此例中我们得以判定第一频率噪声比曲线17所对应的待测声音播放装置12为播音时产生干扰听觉的噪声的不良品。

接下来说明取得多个标准噪声比值的方法，请参照图9，图9为本发明的噪声检验方法及系统的取得多个标准噪声比值的流程图。取得多个标准噪声比值的方法包括以下步骤：

步骤A1：使用音频处理装置10输出多个基频信号至标准声音播放装置以使标准声音播放装置输出对应多个基频信号的多个标准声音信号。

步骤A2：使用收音装置13接收多个标准声音信号并将多个标准声音信号传送至音频处理装置10。

步骤A3：使用应用程序模块111对标准声音信号进行傅立叶转换而产生多个标准声音信号的多个标准频域信号。

步骤A4：使用应用程序模块111依据每一标准频域信号计算每一标准声音信号的频率所对应的标准噪声比值。

其中步骤A1至步骤A4与步骤A至步骤D大致相同，其差别仅在于待测声音播放装置12被替换为标准声音播放装置，故于此不再赘述。

综上所述，本发明所公开的噪声检验方法及系统，利用应用程序模块111通过傅立叶转换而产生多个待测声音信号的多个待测频域信号，并依据每一待测频域信号计算每一待测声音信号的频率所对应的待测噪声比值，以通过比较多个待测噪声比值与标准声音播放装置的多个标准噪声比值而判断待测声音播放装置于播音时是否产生噪声。故本发明的噪声检验方法及系统可以透过应用程序模块111直接分析待测声音频信号，毋须由经过训练的检测人员进行判断而大幅提高了整体效率。

以上所述的实施例仅为说明本发明的技术思想与特点，其目的在使本领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以的限定本发明的范围，即大凡依本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims

1.一种噪声检验方法，用以检验一待测声音播放装置于播音时是否产生噪声，包括以下步骤：

A.使用一音频处理装置输出多个基频信号至该待测声音播放装置以使该待测声音播放装置输出对应该多个基频信号的多个待测声音信号，其中该多个基频信号具有不同频率，且该多个待测声音信号的频率与该多个基频信号相同；

B.使用一收音装置接收该多个待测声音信号并将该多个待测声音信号传送至该音频处理装置；

C.使用一应用程序模块对该多个待测声音信号进行傅立叶转换而产生该多个待测声音信号的多个待测频域信号；

D.使用该应用程序模块依据每一该待测频域信号计算每一该待测声音信号的频率所对应的一待测噪声比值；以及

E.比较多个待测噪声比值与一标准声音播放装置的多个标准噪声比值而判断该待测声音播放装置于播音时是否产生噪声；其中，该标准声音播放装置产生多个标准声音频信号，且每一该标准声音信号的频率对应一标准噪声比值，其中，当该多个待测声音信号的任一频率所对应的待测噪声比值超过该频率所对应的标准噪声比值一特定比例时，判断该待测声音播放装置于播音时产生噪声，

其中于该步骤D中，每一该待测噪声比值依据以下算式计算而得：其中P与Q皆为正整数且P大于1并小于Q，且H₁至H_Q为每一该待测频域信号所对应的该待测声音频信号的正整数倍频率所对应的声音强度值，

其中于该步骤A之前还包括以下步骤：

A1.使用该音频处理装置输出该多个基频信号至该标准声音播放装置以使该标准声音播放装置输出对应该多个基频信号的该多个标准声音信号，其中该多个标准声音信号的频率与该多个基频信号相同；

A2.使用该收音装置接收该多个标准声音信号并将该多个标准声音信号传送至该音频处理装置；

A3.使用该应用程序模块对该标准声音信号进行傅立叶转换而产生该多个标准声音信号的多个标准频域信号；以及

A4.使用该应用程序模块依据每一该标准频域信号计算每一该标准声音信号的频率所对应的该标准噪声比值。

2.如权利要求1所述的噪声检验方法，其中该多个基频信号的频率介于50Hz至10000Hz之间。

3.如权利要求1所述的噪声检验方法，其中于该步骤A4中，每一该标准噪声比值系依据以下算式计算而得：其中P与Q皆为正整数且P大于1并小于Q，且H₁至H_Q为每一该标准频域信号所对应的该标准声音频信号的正整数倍频率所对应的声音强度值。

4.如权利要求1所述的噪声检验方法，其中该音频处理装置是一声卡或一动态信号提取卡，该待测声音播放装置是一喇叭单体或一音响装置，该收音装置是一麦克风。

5.一种噪声检验系统，用以检验一待测声音播放装置于播音时是否产生噪声，包括：

一音频处理装置，用以输出多个基频信号，其中该多个基频信号具有不同频率；

一处理单元，连接于该音频处理装置，包括一应用程序模块以及一储存单元，其中该储存单元存有一标准声音播放装置的多个标准噪声比值，其中，该标准声音播放装置产生多个标准声音信号，且每一该标准声音信号的频率对应一标准噪声比值；

一待测声音播放装置，连接于该音频处理装置，用以接收该多个基频信号以输出对应该多个基频信号的多个待测声音信号，其中该多个待测声音信号的频率与该多个基频信号相同；以及

一收音装置，连接于该音频处理装置，用以接收该多个待测声音信号并将该多个待测声音信号传送至该音频处理装置；

其中，于该音频处理装置接收该多个待测声音信号后，该应用程序模块对该多个待测声音信号进行傅立叶转换而产生该多个待测声音信号的多个待测频域信号，且该应用程序模块依据每一该待测频域信号计算每一该待测声音信号的频率所对应的一待测噪声比值；以及

其中，当一频率的该待测噪声比值超过该频率的该标准噪声比值一特定比例时，判断该待测声音播放装置于播音时产生噪声。

6.如权利要求5所述的噪声检验系统，其中该多个基频信号的频率介于50Hz至10000Hz之间。

7.如权利要求5所述的噪声检验系统，其中每一该待测噪声比值是依据以下算式计算而得：其中P与Q皆为正整数且P大于1并小于Q，且H₁至H_Q为每一该待测频域信号所对应的该待测声音信号的正整数倍频率所对应的声音强度值。

8.如权利要求5所述的噪声检验系统，其中该音频处理装置还用于输出该多个基频信号至该标准声音播放装置以使该标准声音播放装置输出该多个基频信号的该多个标准声音信号，其中，该多个标准声音信号的频率与该多个基频信号相同，且该收音装置更用于接收该多个标准声音信号并将该多个标准声音信号传送至该音频处理装置，且该应用程序模块更用于对该多个标准声音信号进行傅立叶转换而产生相应的多个标准频域信号，并依据每一标准频域信号计算每一该标准声音信号的频率所对应的一标准噪声比值。

9.如权利要求8所述的噪声检验方法，其中每一该标准噪声比值是依据以下算式计算而得：其中P与Q皆为正整数且P大于1并小于Q，且H₁至H_Q为每一该待测频域信号所对应的该待测声音频信号的正整数倍频率所对应的声音强度值。

10.如权利要求5所述的噪声检验系统，其中该音频处理装置是一声卡或一动态信号提取卡，该声音播放装置是一喇叭单体或一音响装置，该收音装置是一麦克风。