CN110650426A - 麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法、装置和存储介质 - Google Patents

麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法、装置和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明涉及拾音设备测试技术领域，公开了一种麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法、装置和存储介质，解决了麦克风非线性谐波失真检测结果准确率不高的技术问题，其技术方案要点是麦克风阵列自录自播，采集麦克风播放的参考音频，得到采集音频数据，拆分采集音频数据并对采集后的音频数据进行数据处理，将数据处理结果与阈值进行比较，判断检测是否通过，提高了麦克风非线性谐波失真检测结果准确率。

Description

麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法、装置和存储介质
技术领域
本公开涉及拾音设备测试技术领域,尤其涉及一种麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法、装置和存储介质。
背景技术
随着信息技术的发展，智能语音技术已经成为人们信息获取和沟通最便捷、最有效的手段之一；市场出现了一系列的智能语音设备，使用各种麦克风阵列，如线性阵列，椭圆阵列和球形阵列等，在实际产品研发和量产过程中，语音的识别效果严重影响着产品的体验，这其中声学模型的消躁和回声消除技术在端对端的处理起着决定性作用。在前期研发中，需针对麦克风阵列中的结构模型，音腔结构等需专业的进行测试。
目前麦克风非线性谐波失真测试缺乏广泛方便的检测系统，操作步骤繁琐复杂，且需要专门的声学检测设备和软件，如静音室或者静音箱、人工嘴、标准麦克风等，且量产过程中造成产品测试不便，对测试环境有一定的要求；导致研发和量产成本的增加。
发明内容
本公开提供了一种麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法、装置和存储介质，达到了提高麦克风非线性谐波失真检测结果准确率的技术目的。
本公开的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，包括：
麦克风阵列对原始音频A进行录音并播放，播放后得到参考音频；
采集所述参考音频得到采集音频；
将所述采集音频拆分成N路音频数据；
对所述N路音频数据进行数据处理，得到总谐波失真参数THD和高次谐波失真参数TD，并对所述原始音频A进行频域变换得到
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
；
将所述
Figure 804933DEST_PATH_IMAGE001
、THD、TD与阈值进行对比，若都在所述阈值范围内，则通过检测，否则未通过。
进一步地，所述N等于麦克风个数加上所述参考音频的通道数，所述麦克风个数和所述参考音频的通道数至少为一个。
进一步地，所述N也是根据声卡为所述录音设置的通道参数，即第N录音通道。
进一步地，对所述N路音频数据进行数据处理，得到DB，所述
Figure 525764DEST_PATH_IMAGE002
，而
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure 97691DEST_PATH_IMAGE004
为所述采集音频的数据，M为所述采集音频的数据长度，S为所述采集音频的采样率。
进一步地，所述
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
；所述
Figure 585173DEST_PATH_IMAGE006
，其中
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
为基波，，。
进一步地，所述原始音频为以-6DB声压级对数扫描20Hz-20KHz的音频。
进一步地，所述采集音频的音频格式为pcm和/或wav。
一种麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，包括：
麦克风阵列，对原始音频A进行录音并播放，播放后得到参考音频；
采集模块，采集所述参考音频得到采集音频；
拆分模块，将所述采集音频拆分成N路音频数据；
数据处理模块，对所述N路音频数据进行数据处理，得到总谐波失真参数THD和高次谐波失真参数TD，并对所述原始音频A进行频域变换得到
Figure 981836DEST_PATH_IMAGE001
；
对比模块，将
Figure 526213DEST_PATH_IMAGE001
、THD、TD与阈值进行对比，若都在所述阈值范围内，则通过检测，否则未通过。
进一步地，所述数据处理模块对所述N路音频数据进行数据处理，得到DB，所述
Figure 161593DEST_PATH_IMAGE002
，而
Figure 458713DEST_PATH_IMAGE010
，其中
Figure 786927DEST_PATH_IMAGE004
为所述采集音频的数据，M为所述采集音频的数据长度，S为所述采集音频的采样率。
进一步地，所述麦克风阵列包括麦克风和声源装置，所述麦克风和所述声源装置至少为一个，所述麦克风与所述声源装置的距离小于一米。
进一步地，所述声源装置与所述麦克风的距离为0.05米和/或0.5米。
进一步地，所述声源装置设在与所述麦克风的中轴线方向成(0,45)度夹角的方向上。
进一步地，所述夹角为30度。
综上所述，本公开的有益效果在于：提高了检测的便利性，减小了测试成本，提高了麦克风非线性谐波失真测试结果的准确性，且测试结果数据直观，降低了测试的难度，无需专门的声学检测设备和软件，从而达到准确的检测结果，特别是在产品量产阶段，大大的节省了人力和物力。
附图说明
图1为本公开方法流程图；
图2为本公开系统示意图；
图3为麦克风阵列示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开作进一步详细说明。
图1为本公开方法流程图，如图1所示，麦克风阵列对原始音频A进行录音并播放，播放后得到参考音频；采集参考音频得到采集音频；将采集音频拆分成N路音频数据；对N路音频数据进行数据处理，得到DB值、总谐波失真参数THD和高次谐波失真参数TD，并对原始音频A进行频域变换得到
Figure 51555DEST_PATH_IMAGE001
；将
Figure 490626DEST_PATH_IMAGE001
、THD与TD与阈值进行对比，若都在阈值范围内，则通过检测，否则未通过。通过检测，则保存数据并可以同步显示DB值曲线，未通过检测则显示未通过的频段值。
上述，原始音频为以-6DB声压级对数扫描20Hz-20KHz的音频；采集音频的音频格式为pcm和/或wav，主要是因为这两种音频格式不失真，失真的音频无法使用本公开所述的方法进行检测。N等于麦克风个数加上所述参考音频的通道数，麦克风个数和参考音频的通道数至少为一个，例如可以从麦克风的左声道获取参考音频，也可以从麦克风的右声道获取参考音频，则参考音频的获取通道为两个。另外，N也是根据声卡为所述录音设置的通道参数，即第N录音通道。一般录音参数可根据声卡进行设置，例如16KHz，16bit，N通道等。显然，本公开所述的系统也适用这些设置。
Figure 32466DEST_PATH_IMAGE002
，而
Figure 141368DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure 768658DEST_PATH_IMAGE004
为采集音频的数据，M为采集音频的数据长度，S为采集音频的采样率。对DB进行频域变换使用FFT（离散傅里叶变换）进行频域变换得到。同样，
Figure 782935DEST_PATH_IMAGE012
，
Figure 452950DEST_PATH_IMAGE013
，其中为基波，，
Figure 599264DEST_PATH_IMAGE016
。
图2为本公开系统示意图，包括麦克风阵列、采集模块、拆分模块、数据处理模块和对比模块，麦克风阵列对原始音频A进行录音并播放，播放后得到参考音频；采集模块采集该参考音频得到采集音频；拆分模块将该采集音频拆分成N路音频数据；数据处理模块对N路音频数据进行数据处理，得到DB值、总谐波失真参数THD和高次谐波失真参数TD，并对所述原始音频A进行频域变换得到；对比模块将
Figure 776484DEST_PATH_IMAGE001
、THD、TD与阈值进行对比，若都在阈值范围内，则通过检测，否则不通过。其中，DB值、总谐波失真参数THD和高次谐波失真参数TD的获取方法参见本公开方法，不再赘述。
如图3所示，麦克风阵列包括麦克风和声源装置，麦克风和声源装置至少为一个，且麦克风与声源装置的距离小于一米，本公开中麦克风与声源装置的距离为0.05米和/或0.5米。一般来说声源装置设在与麦克风中轴线方向成(0,45）度夹角的方向上，本公开的声源位置在与中轴线成30度夹角的方向上。
另外，本公开没有给出具体的阈值，因为不同的智能设备在不同的应用场景下，受到设备和环境的影响，其阈值都会有变动，因而没有给出的必要。
本公开可以采用一个或多个包含有程序代码的存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）的计算机程序产品。计算机可用存储介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体，可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结果、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括但不限于：相变内存（PRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM），以及其他类型的随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）等等。
综上，本公开创造性的利用麦克风阵列自播自录音频数据，降低了了麦克风阵列非线性谐波失真的测试成本，也降低了测试环境和设备要求，大大提升了操作便利性，无需专业测试人员即可测试并将测试结果直观呈现。
以上即为本公开示范性实施例，本公开的保护范围由权利要求书及其等效物限定。

Claims (17)

1.一种麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，其特征在于，包括：
麦克风阵列对原始音频A进行录音并播放，播放后得到参考音频；
采集所述参考音频得到采集音频；
将所述采集音频拆分成N路音频数据；
对所述N路音频数据进行数据处理，得到总谐波失真参数THD和高次谐波失真参数TD；
对所述原始音频A进行频域变换得到；
将所述
Figure 658151DEST_PATH_IMAGE001
、THD、TD与阈值进行对比，若都在所述阈值范围内，则通过检测，否则未通过。
2.如权利要求1所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，其特征在于，所述麦克风阵列包括至少一个麦克风，所述N等于所述麦克风的个数加上所述参考音频的通道数，所述参考音频的通道至少为一个。
3.如权利要求2所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，其特征在于，所述N也是根据声卡为所述录音设置的通道参数，即第N录音通道。
4.如权利要求1所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，其特征在于，对所述N路音频数据进行数据处理，得到DB，所述，而
Figure DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure 696700DEST_PATH_IMAGE004
为所述采集音频的数据，M为所述采集音频的数据长度，S为所述采集音频的采样率。
5.如权利要求1所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，其特征在于，所述
Figure DEST_PATH_IMAGE005
，所述，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE007
为基波，
Figure 941179DEST_PATH_IMAGE008
。
6.如权利要求1-5任一所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，其特征在于，所述原始音频为以-6DB声压级对数扫描20Hz-20KHz的音频。
7.如权利要求1-5任一所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，其特征在于，所述采集音频的音频格式为pcm和/或wav。
8.一种麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，包括：
麦克风阵列，对原始音频A进行录音并播放，播放后得到参考音频；
采集模块，采集所述参考音频得到采集音频；
拆分模块，将所述采集音频拆分成N路音频数据；
数据处理模块，对所述N路音频数据进行数据处理，得到总谐波失真参数THD和高次谐波失真参数TD；
对所述原始音频A进行频域变换得到
Figure 533835DEST_PATH_IMAGE001
；
对比模块，将
Figure 224710DEST_PATH_IMAGE001
、THD、TD与阈值进行对比，若都在所述阈值范围内，则通过检测，否则未通过。
9.如权利要求8所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测方法，其特征在于，所述数据处理模块对所述N路音频数据进行数据处理，得到DB，所述
Figure DEST_PATH_IMAGE009
，而
Figure 824188DEST_PATH_IMAGE010
，其中
Figure 117766DEST_PATH_IMAGE011
为所述采集音频的数据，M为所述采集音频的数据长度，S为所述采集音频的采样率。
10.如权利要求8所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，所述麦克风阵列包括麦克风和声源装置，所述麦克风和所述声源装置至少为一个，所述麦克风与所述声源装置的距离小于一米。
11.如权利要求10所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，所述声源装置与所述麦克风的距离为0.05米和/或0.5米。
12.如权利要求10所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，所述声源装置设在与所述麦克风的中轴线方向成(0,45)度夹角的方向上。
13.如权利要求12所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，所述夹角为30度。
14.如权利要求8所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，所述N等于麦克风个数加上所述参考音频的通道数，所述麦克风个数和所述参考音频的通道数至少为一个。
15.如权利要求14所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，所述N也是根据声卡为所述录音设置的通道参数，即第N录音通道。
16.如权利要求8-15任一所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，所述原始音频为以-6DB声压级对数扫描20Hz-20KHz的音频。
17.如权利要求8-15任一所述的麦克风阵列的非线性谐波失真检测装置，其特征在于，所述采集音频的音频格式为pcm和/或wav。
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