CN106068008B - 音频播放设备失真测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种音频播放设备失真测试方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、将信号源信号发送至被测音频播放设备播放，由测试MIC采集被测音频播放设备播放的音频信号；（2）、计算信号源信号的频率响应H(f)；（3）、对信号源信号在时域加短时时间窗，对每一时间窗内的信号源信号进行短时傅里叶变换；（4）、对所采集的音频信号在时域加短时时间窗，对每一时间窗内的采集信号进行短时傅里叶变换；（5）、计算时间窗△Tj内频率点fi的M次谐波失真THD。本发明的音频播放设备失真测试方法，通过短时傅里叶变换STFT分析短时窗信号计算测试谐波失真，对测试信号要求降低，不需单独发送扫频信号；同时信号输出设备可以不是测试系统，做到本地播放情况下测试失真。

Description

音频播放设备失真测试方法
技术领域
本发明涉及测试技术领域，具体地说，是涉及一种音频播放设备失真测试方法。
背景技术
目前研发和生产过程中声学参数THD谐波失真大都应用测试系统发送扫频信号进行测试，对于非正弦扫频信号只能分析频率响应。在研发生产过程中，会遇到很多情况下测试信号用非扫频信号测试频率响应，在测试谐波失真时会重发一遍扫频信号，延长测试时间。另外，越来越多的耳机音箱具备本地播放功能，内置存储器和播放器，测试过程中无法通过测试系统播放音频信号，较难测试谐波失真。
发明内容
本发明为了解决现有谐波失真大需要测试系统发送扫频信号进行测试，
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种音频播放设备失真测试方法，包括以下步骤：
（1）、将信号源信号发送至被测音频播放设备播放，由测试MIC采集被测音频播放设备播放的音频信号；
（2）、计算信号源信号的频率响应H(f)；
（3）、对信号源信号在时域加短时时间窗，=[△T1，△T2,…△TJ]，对每一时间窗内的信号源信号进行短时傅里叶变换，频率点fi在信号源信号某一时间窗△Tj内的信号强度为S（fi）及频率点fi的m次谐波在信号源信号的时间窗△Tj内的信号强度为S（mfi），其中，2≤j≤J,j和J均为整数；
（4）、对所采集的音频信号在时域加短时时间窗，对每一时间窗内的采集信号进行短时傅里叶变换，频率点fi在采集信号的时间窗△Tj内的信号强度为R（fi）及频率点fi的m次谐波在采集信号的时间窗△Tj内的信号强度为R（mfi）；
（5）、计算时间窗△Tj内频率点fi的M次谐波失真THD：
其中，Pm=R(mfi)-S(mfi)H(mfi)
M≥m≥2；
M、m分别为整数。
进一步的，步骤（1）之前还包括选取频率点的步骤，在选定频率范围内等间隔或者等倍频程选取N个频率点fi，其中，1≤i≤N；
i，N分别为整数。
进一步的，步骤（2）中，信号源信号的频率响应H(fi)的计算方法为：
（21）、对信号源信号进行傅里叶变换，得到信号源信号的频谱S(f)；
（22）、对所采集的音频信号进行傅里叶变换，得到采集信号的频谱R(f)；
（23）、计算信号源信号的频率响应H(fi)：
H(f)=R(f)/S(f)。
进一步的，信号源来自于测试设备或者音频播放设备的本地存储单元。
进一步的，所述信号源信号为扫频信号或者非扫频信号。
进一步的，所述音频播放设备为喇叭、麦克风、音箱、耳机中的一种。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的音频播放设备失真测试方法，通过短时傅里叶变换STFT分析短时窗信号计算测试谐波失真，对测试信号要求降低，不需单独发送扫频信号；同时信号输出设备可以不是测试系统，做到本地播放情况下测试失真，无论是本地播放设备还是测试系统，任意播放一段音频信号，即可同时测得频率响应及谐波失真。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所提出的音频播放设备失真测试方法的一种实施例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，针对目前声学参数谐波失真与频率响应需要分别测得，以及声学参数谐波失真必须采用专门测试系统发送扫频信号才可测得，导致测试效率低，无法适用于具有本地播放功能音频播放设备测量的技术问题，本实施例提出了一种音频播放设备失真测试方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、将信号源信号发送至被测音频播放设备播放，由测试MIC采集被测音频播放设备播放的音频信号；
S2、计算信号源信号的频率响应H(f)；
S3、对信号源信号在时域加短时时间窗，=[△T1，△T2,…△TJ]，对每一时间窗内的信号源信号进行短时傅里叶变换，频率点fi在信号源信号某一时间窗△Tj内的信号强度为S（fi）及频率点fi的m次谐波在信号源信号的时间窗△Tj内的信号强度为S（mfi），其中，2≤j≤J,j和J均为整数；
S4、对所采集的音频信号在时域加短时时间窗，对每一时间窗内的采集信号进行短时傅里叶变换，频率点fi在采集信号的时间窗△Tj内的信号强度为R（fi）及频率点fi的m次谐波在采集信号的时间窗△Tj内的信号强度为R（mfi）；
S5、计算时间窗△Tj内频率点fi的M次谐波失真THD：
由于待测设备产生谐波失真，信号源S(fi)产生的响应不仅是R(fi)，还会在mfi处产生响应(谐波失真)，因此R(mfi)包含S(mfi)的频率响应S(mfi)H(mfi)加上S(fi)的m次谐波失真Pm。
其中，Pm=R(mfi)-S(mfi)H(mfi)；
M≥m≥2；
M、m分别为整数。
本实施例的音频播放设备失真测试方法，通过短时傅里叶变换STFT分析短时窗信号的方式计算测试谐波失真，对测试信号要求降低，不需专门发送扫频信号；同时信号输出设备可以不是测试系统，做到本地播放情况下测试失真，无论是本地播放设备还是测试系统，发送至音频播放设备任意一段音频信号，即可同时测得频率响应及谐波失真。
本实施例中，信号源可以来自于测试设备或者音频播放设备的本地存储单元。信号源信号为扫频信号或者非扫频信号，本方法均可以同时测量得到频率响应以及谐波失真。
由于人类听觉能够分辨出的音频频率固定，因此测试时只需在人类听觉辨别频率范围内选取测试频率点，步骤S1之前还包括选取频率点的步骤，在选定频率范围内等间隔（或等倍频程）选取N个频率点fi，其中，1≤i≤N；
i，N分别为整数。
步骤S2中，信号源信号的频率响应H(fi)的计算方法为：
S21、对信号源信号进行傅里叶变换，得到信号源信号的频谱S(f)；
S22、对所采集的音频信号进行傅里叶变换，得到采集信号的频谱R(f)；
S23、计算信号源信号的频率响应H(fi)：
H(f)=R(f)/S(f)。
所述音频播放设备为喇叭、麦克风、音箱、耳机中的一种，不需要单独发送测试机指定扫频信号，可以缩短研发生产测试时间，降低成本。
本方法当S(fi)的值远大于S(mfi)时结果最为准确，因此为满足测试结果精度要求，需要△S=S(fi)-S(mfi)>20dB。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种音频播放设备失真测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将信号源信号发送至被测音频播放设备播放，由测试麦克风采集被测音频播放设备播放的音频信号；
(2)、计算信号源信号的频率响应H(f)；
(3)、对信号源信号在时域加短时时间窗ω，ω＝[△T1，△T2,…△TJ]，对每一时间窗内的信号源信号进行短时傅里叶变换，频率点fi在信号源信号某一时间窗△Tj内的信号强度为S(fi)及频率点fi的m次谐波在信号源信号的时间窗△Tj内的信号强度为S(mfi)，其中，2≤j≤J,j和J均为整数；
(4)、对所采集的音频信号在时域加短时时间窗ω，对每一时间窗内的采集信号进行短时傅里叶变换，频率点fi在采集信号的时间窗△Tj内的信号强度为R(fi)及频率点fi的m次谐波在采集信号的时间窗△Tj内的信号强度为R(mfi)；
(5)、计算时间窗△Tj内频率点fi的M次谐波失真THD：
其中，Pm＝R(mfi)-S(mfi)H(mfi)
M≥m≥2；
M、m分别为整数；S(mfi)H(mfi)为S(mfi)的频率响应，Pm为S(fi)的m次谐波失真。
2.根据权利要求1所述的音频播放设备失真测试方法，其特征在于，步骤(1)之前还包括选取频率点的步骤，在选定频率范围内等间隔或等倍频程选取N个频率点fi，其中，1≤i≤N；
i，N分别为整数。
3.根据权利要求1所述的音频播放设备失真测试方法，其特征在于，步骤(2)中，信号源信号的频率响应H(fi)的计算方法为：
(21)、对信号源信号进行傅里叶变换，得到信号源信号的频谱S(f)；
(22)、对所采集的音频信号进行傅里叶变换，得到采集信号的频谱R(f)；
(23)、计算信号源信号的频率响应H(fi)：
H(f)＝R(f)/S(f)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的音频播放设备失真测试方法，其特征在于，信号源来自于测试设备或者音频播放设备的本地存储单元。
5.根据权利要求1-3任一项所述的音频播放设备失真测试方法，其特征在于，所述信号源信号为扫频信号或者非扫频信号。
6.根据权利要求1-3任一项所述的音频播放设备失真测试方法，其特征在于，所述音频播放设备为喇叭、麦克风、音箱、耳机中的一种。
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