CN112437391B - 用于开放环境的麦克风测试方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种用于开放环境的麦克风测试方法。该方法包括：控制麦克风开启录音，根据开放环境中的环境噪声，选择与环境噪声对应的测试音频，控制扬声器系统将测试音频进行播放；在测试音频进行播放的期间控制麦克风的收音孔密封器件进行闭合，使得麦克风采集多种录音音频；对在开放环境下麦克风采集的多种录音音频进行分析，基于分析结果确定麦克风的测试结果。本发明实施例还提供一种用于开放环境的麦克风测试系统。本发明实施例通过环境搭建和系统调节，保证了开放环境下的测试准确率，大幅度降低了测试成本。夹具控制、播放/录音控制、数据分析均由测试系统完成，避免了人为误差；一次测试得到多个测试指标，大大增加了产测效率。

Description

用于开放环境的麦克风测试方法及系统

技术领域

本发明涉及测试领域，尤其涉及一种用于开放环境的麦克风测试方法及系统。

背景技术

为了测试麦克风的实际指标值，通常会在消声室或屏蔽箱中，利用专业测试硬件(人工嘴、标准麦克风、声压标定器、声卡)及配套分析软件，通过标准测试流程测得麦克风的一些参数，如频率响应、总谐波失真、气密性等。

在实现本发明过程中，发明人发现相关技术中至少存在如下问题：

这些对于麦克风的测试过程需要在消声室(造价大几十万甚至百万)或屏蔽箱(数万)中进行，同时还需要大量的测试设备，如人工嘴、标准麦克风、声压标定器、专业声卡及分析软件等，设备价格昂贵(少则数万，多则数十万)，并且测试的操作流程较为复杂，对操作人员的专业要求较高。因此，较难应用到工厂产线这类环境。

由于传统麦克风测试需要专业的软硬件搭配，设计之初主要考虑的是实验室环境，未考虑应用到工厂产线这种开放环境。因为工厂产线声学环境复杂，存在各种声学反射面、外界噪声干扰等，无法达到实验室那种较高水平的声学环境(如本底噪声<20dB(A)SPL，无声学反射面等)。在工厂产线这种开放环境中，消声室测试的条件无法达成，如果使用屏蔽箱来模拟消声室环境。屏蔽箱由于箱内吸声材料尺寸限制，存在明显的低频声波反射，所以屏蔽箱的低频测试结果无法保证准确性。

发明内容

为了至少解决现有技术中工厂产线这种开放环境下无法准确测出麦克风实际指标的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种用于开放环境的麦克风测试方法，包括：

控制麦克风开启录音，根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频，控制扬声器系统将所述测试音频进行播放；

在所述测试音频进行播放的期间控制所述麦克风的收音孔密封器件进行闭合，使得所述麦克风采集多种录音音频；

对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果。

第二方面，本发明实施例提供一种用于开放环境的麦克风测试系统，包括：

控制程序模块：

-用于控制麦克风开启录音，根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频，控制扬声器系统将所述测试音频进行播放；

-用于在所述测试音频进行播放的期间控制所述麦克风的收音孔密封器件进行闭合，使得所述麦克风采集多种录音音频；

测试程序模块：

-用于对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果。

第三方面，提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的用于开放环境的麦克风测试方法的步骤。

第四方面，本发明实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现本发明任一实施例的用于开放环境的麦克风测试方法的步骤。

本发明实施例的有益效果在于：通过环境搭建和系统调节，保证了开放环境下的测试准确率，从而省去屏蔽箱、消声室等环境要求，大幅度降低了测试成本。另外，夹具控制、播放/录音控制、数据分析均由测试系统完成，避免了人为误差；并且一次测试即可得到多个测试指标，大大增加了产测效率。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明一实施例提供的一种用于开放环境的麦克风测试方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的一种用于开放环境的麦克风测试系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

如图1所示为本发明一实施例提供的一种用于开放环境的麦克风测试方法的流程图，包括如下步骤：

S11：控制麦克风开启录音，根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频，控制扬声器系统将所述测试音频进行播放；

S12：在所述测试音频进行播放的期间控制所述麦克风的收音孔密封器件进行闭合，使得所述麦克风采集多种录音音频；

S13：对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果。

在本实施方式中，考虑到应用到开放环境中，例如工厂产线，这样可以省去消声室、屏蔽箱等昂贵设备，同时还要保证测试准确率。并且可以通过一次测试得到多个麦克的指标。本方法的测试方法可以搭载在电子设备，构成测试终端(例如电脑等，在此不做限制)中，来控制麦克风、扬声器系统、收音孔密封器件等。

对于步骤S11，为了测试麦克风，需要有扬声器系统进行音频播放，在扬声器系统的选择中，优选测试频段频率响应平坦度很高的扬声器系统，通常的来说，各大品牌的有源监听音响都可以满足频段频率响应平坦度的要求。这是由于为了保证高保真回放效果，有源监听音箱的频率响应通常非常平坦，足够满足测试需求。并且这类有源音响的市场价格也在千元级别左右，测试成本远低于屏蔽箱类的测试方案。

扬声器系统配置好后，还需要对麦克风进行安置。在麦克风安置的过程中，对麦克风与扬声器系统的距离也有一定的考究。作为一种实施方式，所述扬声器系统与所述麦克风的距离大于所述扬声器系统的近远场临界距离，用于降低所述麦克风采集的音频信号中，反射/散射声、环境噪声的能量占比。为了实现这样的距离，可以通过设计夹具，将扬声器系统放置在麦克风收音孔附近。在距离的考究中，距离在大于扬声器系统的近远场临界距离(通常约为扬声器系统振膜的直径)的前提下越小越好。距离大于近远场临界距离，是为了避免扬声器系统近场声场起伏导致的不满足声压衰减规律的问题。距离又要尽可能的小，是为了最大限度提高直达声的能量，从而提高相对反射/散射声、外界干扰噪声的能量比，最终实现麦克风收到信号的绝大多数能量为直达声，反射/散射声、外界干扰噪声的能量占比非常小。

各设备安置好之后，通过测试终端控制麦克风开启录音，此时，测试终端就可以采集到当前开放环境下的环境噪声。对环境噪声进行分析，可以确定出环境噪声属于哪类的噪声，例如宽频噪声、也能检测出噪声中的子带能量等参数信息。

有了这些环境噪声的参数信息，就可以选择对应的测试音频，这些测试音频是预先制作好的，保存在测试终端中，测试音频可选扫频波(频率步进、线性/对数调制等)、宽频噪声(如白噪声、粉红噪声、布朗噪声)、单音、多音等，来应对不同的环境噪声。通过扬声器系统，将对应的环境噪声进行播放。

对于步骤S12，考虑到一次测试出麦克风的多种指标参数，就需要多种类型的音频，这时候就需要麦克风的收音孔密封器件进行配合，可以通过时间配合，例如采集20秒的非闭合情况下的音频，20秒闭合状态下的音频。这样，与扬声器系统播放的测试音频，扬声器系统停止播放音频双双结合，可以采集多种录音音频。

对于步骤S13，在采集到多种录音音频后，对录音音频进行分析。

作为一种实施方式，在本实施例中，所述多种录音音频包括：收音孔密封器件不闭合情况下，测试音频的第一录音，所述收音孔密封器件闭合情况下，所述测试音频的第二录音，所述收音孔密封器件闭合情况下，无测试音频的第三录音。

所述对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果包括：

对开放环境下采集的第一录音、第二录音、第三录音进行分析，基于所述第一录音的分析结果以及所述麦克风的基准值，确定所述麦克风的频率响应以及总谐波失真是否达标，基于所述第一录音和所述第二录音的分析结果，确定所述麦克风的密封性是否达标，基于所述第三录音的分析结果以及所述麦克风的基准值，确定所述麦克风的本底噪声是否达标。

主要进行时频域转换和分析。具体的，基准值和达标的上下限：通过选取若干数量在实验室环境下测试达标的样机，拿到产线环境，通过上述产线测试方法测得多组麦克风数据，最后统计这些数据的分布情况，得到达标的上下限值。比如，选取20个样机，产线测试得到20组数据。经统计后发现，以这20组频率响应的均值为参考，20组数据与参考的差值均小于±2dB，则基准值设为频率响应的均值，达标的上下限设为<±2dB。再如，20组密封性数据均满足500Hz以下>10dB，500Hz以上>15dB，则这就是密封性测试的下限。同理，20组本底噪声数据均满足200Hz以下<-60dB，200Hz以上<-70dB，则这就是本底噪声测试的上限。以此类推，不再赘述总谐波失真等其他指标。

通过该实施方式可以看出，通过环境搭建和系统调节，保证了开放环境下的测试准确率，从而省去屏蔽箱、消声室等环境要求，大幅度降低了测试成本。另外，夹具控制、播放/录音控制、数据分析均由测试系统完成，避免了人为误差；并且一次测试即可得到多个测试指标，大大增加了产测效率。

作为一种实施方式，在本实施例中，所述测试音频包括：扫频波、宽频噪声，其中，所述扫频波包括：频率步进、线性/对数调制，所述宽频噪声包括：白噪声、粉红噪声、布朗噪声。

所述根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频包括：

当所述开放环境的环境噪声属于宽频噪声时，所述测试音频选择白/粉红噪声；

当所述开放环境的子带能量高于预设阈值时，所述测试音频选择扫频波。

在本实施方式中，考虑到开放环境中的噪声的不同属性，若开放环境的噪声属于宽频噪声(最为常见，如通风扇噪声、流水线滚动噪声等)，则可以选取目标测试频段的白/粉红噪声，通过扬声器系统的音量调节，保证每个子带上测试信号相比环境噪声的信噪比大于20dB以上，即可保证测试准确率；

若开放环境的噪声在某些子带能量较强，则可选用扫频波，同样通过扬声器系统的音量调节，保证每个子带上测试信号相比环境噪声的信噪比大于20dB以上。测试音频时长通常在几秒到几十秒，或几到几十个周期，时长/周期越长，经过平均计算后越能够减少冲击噪声、短时人声的干扰；但结合产线测试效率问题，音频时长/周期也不宜过大。

作为一种实施方式，所述控制扬声器系统将所述测试音频进行播放包括：

控制所述扬声器系统播放所述测试音频的音量，将所述音量调整至麦克风录音满幅的80％～90％，用于避免环境噪声干扰。

在本实施方式中，在测试距离确定的前提下，测试音量调整至麦克风录音接近满幅但不截幅，通常保持在满幅的80％～90％，这样扬声器音量足够大，以保证直达声能量远大于反射/散射声、外界干扰噪声，即保证了很高的信噪比，有利于测试结果的准确率。以常见麦克风录音满幅在110～120dB为例，满幅80％～90％的信号约为108～118dB，为保证20dB以上信噪比，则环境噪声需小于88dB，即可保证较高的测试准确率。

作为一种实施方式，所述麦克风的收音孔密封器件的材质包括：具有弹性、无孔的材质，所述材质至少包括：硅胶、橡胶。

在本实施方式中，国内外工业企业的噪声暴露允许值在85dB以内，所以绝大多数产线都能达到20dB的测试信噪比。麦克风收音孔密封器件根据具体待测产品形态，调整实际尺寸。密封器件通常选取硅胶、橡胶等具有一定弹性、无穿孔的材质。其厚度几毫米到几厘米不等，根据实际产品形态、夹具尺寸、产线环境决定。比如产线环境较为嘈杂，则在夹具尺寸宽裕的前提下，密封器件厚度需要尽可能厚，如1～2厘米以上，以保证足够的隔声量，能够隔绝环境噪声，最大限度降低环境噪声的干扰。最后，通过单片机、电脑等测试系统实现扬声器系统播放测试音频、音量调节以及麦克风收音孔密封器件闭合、麦克风录音的控制。

如图2所示为本发明一实施例提供的一种用于开放环境的麦克风测试系统的结构示意图，该系统可执行上述任意实施例所述的用于开放环境的麦克风测试方法，并配置在终端中。

本实施例提供的一种用于开放环境的麦克风测试系统10包括：控制程序模块11和测试程序模块12。

其中，控制程序模块11：-用于控制麦克风开启录音，根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频，控制扬声器系统将所述测试音频进行播放；-用于在所述测试音频进行播放的期间控制所述麦克风的收音孔密封器件进行闭合，使得所述麦克风采集多种录音音频；测试程序模块12：-用于对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果。

进一步地，所述测试音频包括：扫频波、宽频噪声，其中，所述扫频波包括：频率步进、线性/对数调制，所述宽频噪声包括：白噪声、粉红噪声、布朗噪声。

进一步地，所述控制程序模块用于：当所述开放环境的环境噪声属于宽频噪声时，所述测试音频选择白/粉红噪声；

当所述开放环境的子带能量高于预设阈值时，所述测试音频选择扫频波。

进一步地，所述控制程序模块用于：控制所述扬声器系统播放所述测试音频的音量，将所述音量调整至麦克风录音满幅的80％～90％，用于避免环境噪声干扰。

进一步地，所述多种录音音频包括：收音孔密封器件不闭合情况下，测试音频的第一录音，所述收音孔密封器件闭合情况下，所述测试音频的第二录音，所述收音孔密封器件闭合情况下，无测试音频的第三录音。

进一步地，所述测试程序模块用于：对开放环境下采集的第一录音、第二录音、第三录音进行分析，基于所述第一录音的分析结果以及所述麦克风的基准值，确定所述麦克风的频率响应以及总谐波失真是否达标，基于所述第一录音和所述第二录音的分析结果，确定所述麦克风的密封性是否达标，基于所述第三录音的分析结果以及所述麦克风的基准值，确定所述麦克风的本底噪声是否达标。

进一步地，所述系统还用于：所述扬声器系统与所述麦克风的距离大于所述扬声器系统的近远场临界距离，用于降低所述麦克风采集的音频信号中，反射/散射声、环境噪声的能量占比。

进一步地，所述麦克风的收音孔密封器件的材质包括：具有弹性、无孔的材质，所述材质至少包括：硅胶、橡胶。

本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的用于开放环境的麦克风测试方法；

作为一种实施方式，本发明的非易失性计算机存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令设置为：

控制麦克风开启录音，根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频，控制扬声器系统将所述测试音频进行播放；

在所述测试音频进行播放的期间控制所述麦克风的收音孔密封器件进行闭合，使得所述麦克风采集多种录音音频；

对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果。

作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的方法对应的程序指令/模块。一个或者多个程序指令存储在非易失性计算机可读存储介质中，当被处理器执行时，执行上述任意方法实施例中的用于开放环境的麦克风测试方法。

非易失性计算机可读存储介质可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据装置的使用所创建的数据等。此外，非易失性计算机可读存储介质可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，非易失性计算机可读存储介质可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

本发明实施例还提供一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例的用于开放环境的麦克风测试方法的步骤。

本申请实施例的电子设备以多种形式存在，包括但不限于：

(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。

(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等，例如平板电脑。

(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。

(4)其他具有数据处理功能的电子装置。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”，不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于开放环境的麦克风测试方法，包括：

控制麦克风开启录音，根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频，控制扬声器系统将所述测试音频进行播放；

在所述测试音频进行播放的期间控制所述麦克风的收音孔密封器件进行闭合，使得所述麦克风采集多种录音音频，其中，所述多种录音音频包括：收音孔密封器件不闭合情况下，测试音频的第一录音，所述收音孔密封器件闭合情况下，所述测试音频的第二录音，所述收音孔密封器件闭合情况下，无测试音频的第三录音；

对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试音频包括：扫频波、宽频噪声，其中，所述扫频波包括：频率步进、线性/对数调制，所述宽频噪声包括：白噪声、粉红噪声、布朗噪声。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频包括：

当所述开放环境的环境噪声属于宽频噪声时，所述测试音频选择白/粉红噪声；

当所述开放环境的子带能量高于预设阈值时，所述测试音频选择扫频波。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制扬声器系统将所述测试音频进行播放包括：

控制所述扬声器系统播放所述测试音频的音量，将所述音量调整至麦克风录音满幅的80％～90％，用于避免环境噪声干扰。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果包括：

对开放环境下采集的第一录音、第二录音、第三录音进行分析，基于所述第一录音的分析结果以及所述麦克风的基准值，确定所述麦克风的频率响应以及总谐波失真是否达标，基于所述第一录音和所述第二录音的分析结果，确定所述麦克风的密封性是否达标，基于所述第三录音的分析结果以及所述麦克风的基准值，确定所述麦克风的本底噪声是否达标。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述扬声器系统与所述麦克风的距离大于所述扬声器系统的近远场临界距离，用于降低所述麦克风采集的音频信号中，反射/散射声、环境噪声的能量占比。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述麦克风的收音孔密封器件的材质包括：具有弹性、无孔的材质，所述材质至少包括：硅胶、橡胶。

8.一种用于开放环境的麦克风测试系统，包括：

控制程序模块：

-用于控制麦克风开启录音，根据开放环境中的环境噪声，选择与所述环境噪声对应的测试音频，控制扬声器系统将所述测试音频进行播放；

-用于在所述测试音频进行播放的期间控制所述麦克风的收音孔密封器件进行闭合，使得所述麦克风采集多种录音音频，其中，所述多种录音音频包括：收音孔密封器件不闭合情况下，测试音频的第一录音，所述收音孔密封器件闭合情况下，所述测试音频的第二录音，所述收音孔密封器件闭合情况下，无测试音频的第三录音；

测试程序模块：

-用于对在所述开放环境下所述麦克风采集的所述多种录音音频进行分析，基于分析结果确定所述麦克风的测试结果。

9.一种电子设备，其包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器，其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。

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