CN117915255A - 音频输出延迟的测量方法、装置、系统、设备及存储介质 - Google Patents

音频输出延迟的测量方法、装置、系统、设备及存储介质 Download PDF

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CN117915255A CN202211275512.XA CN202211275512A CN117915255A CN 117915255 A CN117915255 A CN 117915255A CN 202211275512 A CN202211275512 A CN 202211275512A CN 117915255 A CN117915255 A CN 117915255A
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Abstract

本申请公开了一种音频输出延迟的测量方法、装置、系统、设备及存储介质，涉及多媒体测试领域。方法包括：响应于音频播放指令，播放测试音频；接收测量设备发送的音频采样数据以及采样时刻，音频采样数据由测量设备按照采样频率对接收到的测试音频进行采样得到；基于音频采样数据以及采样时刻确定测试音频的起始播放时刻；基于起始播放时刻以及音频播放指令的指令触发时刻确定待测终端的音频输出延迟。在音视频播放等场景中，用户对于音频与视频之间的播放延迟较为敏感，因此通过测量得到精确的音频输出延迟数据，可以为音频与视频的对齐处理提供参考。

Description

音频输出延迟的测量方法、装置、系统、设备及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及多媒体测试领域，特别涉及一种音频输出延迟的测量方法、装置、系统、设备及存储介质。
背景技术
在音视频播放等场景中，终端中的音频播放器在接收到音频播放指令后，还需执行获取音频文件、解码音频文件等处理，并且处理得到的音频信号还需传输至扬声器或耳机接口才能完成音频输出过程，这使得音频信号无法响应于播放指令即时输出，也即存在不可避免的音频输出延迟。
在实际应用中，音频输出延迟是影响用户体验的一个重要因素，因而在终端的开发和测试的过程中给常需要测定音频延迟，以便对音视频播放过程进行校准，提高音画同步性。
发明内容
本申请实施例提供了一种音频输出延迟的测量方法、装置、系统、设备及存储介质，能够测试得到精确的音频播放延迟数据，基于该数据可以进一步提高音视频播放中音画同步的准确性。所述技术方案如下：
一方面，本申请实施例提供了一种音频输出延迟的测量方法，所述方法用于待测终端，所述方法包括：
响应于音频播放指令，播放测试音频；
接收测量设备发送的音频采样数据以及采样时刻，所述音频采样数据由所述测量设备按照采样频率对接收到的所述测试音频进行采样得到；
基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻；
基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定所述待测终端的音频输出延迟。
另一方面，本申请实施例提供了一种音频输出延迟的测量方法，所述方法用于测量设备，所述方法包括：
按照采样频率对待测终端输出的音频信号进行采样，得到音频采样数据，所述待测终端用于在接收到的音频播放指令的情况下播放测试音频；
向所述待测终端发送所述音频采样数据以及采样时刻，以便所述待测终端基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻，并基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定音频输出延迟。
另一方面，本申请实施例提供了一种音频输出延迟的测量装置，所述装置包括：
播放模块，用于响应于音频播放指令，播放测试音频；
接收模块，用于接收测量设备发送的音频采样数据以及采样时刻，所述音频采样数据由所述测量设备按照采样频率对接收到的所述测试音频进行采样得到；
第一确定模块，用于基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻；
第二确定模块，用于基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定所述待测终端的音频输出延迟。
另一方面，本申请实施例提供了一种音频输出延迟的测量装置，所述装置包括：
采样模块，用于按照采样频率对待测终端输出的音频信号进行采样，得到音频采样数据，所述待测终端用于在接收到的音频播放指令的情况下播放测试音频；
发送模块，用于向所述待测终端发送所述音频采样数据以及采样时刻，以便所述待测终端基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻，并基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定音频输出延迟。
另一方面，本申请实施例提供了一种音频输出延迟的测量系统，所述系统包括待测终端以及测量设备；所述测量设备通过所述待测终端的音频输出接口与所述待测终端相连；
所述待测终端用于实现如上述方面所述的用于所述待测终端的音频输出延迟的测量方法，所述测量设备用于实现如上述方面所述的用于所述测量设备的音频输出延迟的测量方法。
另一方面，本申请实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述方面所述的音频输出延迟的测量方法。
另一方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如上述方面所述的音频输出延迟的测量方法。
另一方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述方面所述的音频输出延迟的测量方法。
在本申请实施例中，通过测量设备接收待测终端播放的音频，并令测量设备将采样得到的音频采样数据发送至待测终端进行数据分析，进而确定待测终端实际输出测试音频对应音频信号的起始播放时刻，并进一步确定待测终端由音频播放指令出发播放音频时对应的指令触发时刻与起始播放时刻之间的延迟，也即音频输出延迟；基于测量设备与待测终端组成的音频输出延迟的测量系统，本申请可以测量得到精确的待测终端对应的音频输出延迟，进而，在音视频播放等场景中，音频输出延迟可以用于对齐音频与视频的播放进程，提高音画同步性等。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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示出了本申请一个示例性实施例提供的音频输出延迟测量的系统的示意图；
图2示出了本申请一个示例性实施例提供的音频输出延迟测量的方法的流程图；
图3示出了本申请一个示例性实施例提供的测量设备的内置芯片的示意图；
图4示出了本申请一个示例性实施例提供的示意性模数转换器的时序图；
图5示出了本申请一个示例性实施例提供的对时处理的示意图；
图6示出了本申请一个示例性实施例提供的起始播放时刻确定方法的流程图；
图7示出了本申请一个示例性实施例提供的参考采样点的示意图；
图8示出了本申请另一个示例性实施例提供的参考采样点的示意图；
图9示出了本申请另一个示例性实施例提供的参考采样点的示意图；
图10示出了本申请一个示例性实施例提供的音频输出延迟的测量装置的结构框图；
图11示出了本申请另一个示例性实施例提供的音频输出延迟的测量装置的结构框图；
图12示出了本申请一个示例性实施例提供的待测终端的结构方框图；
图13示出了本申请一个示例性实施例提供的测量设备的结构方框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
为了方便理解，下面对本申请实施例中涉及的名词进行说明。
模拟数字转换器(Analog to Digital Converter，ADC)：是指一种将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常模拟数字转换器可以将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小，故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小，而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
音频输出延迟：也被称为音频播放延迟，是指具有音频播放功能的应用从开始执行音频播放指令，到音频文件通过耳机插孔或是内置扬声器播放之间经历的时间。在播放音视频的场景下，设备需要基于音频播放延迟对音频和视频的播放过程在时间上进行校准，避免出现音画不同步现象影响用户体验。
请参考图1，其示出了本申请一个示例性实施例提供的音频输出延迟的测量系统的示意图。该系统包括待测终端110、测量设备120，其中，测量设备120通过待测终端110的音频输出接口130与待测终端110相连。
待测终端110可以是智能电视、智能手机、平板电脑等具有音频播放功能。其中，该音频播放功能可以是待测终端中的原生应用具备的功能，或者，可以是第三方应用具备的功能。在本申请实施例中，待测终端中设置有用于测量音频输出延迟的测试程序111，该测试程序具备音频播放功能，可以用于播放测试音频。
测量设备120为具有音频信号分析功能的电子设备，测量设备120中包括模数转换器122，其中，模数转换器122用于将采样得到的音频模拟信号转换为音频数据，以便基于所得音频数据对音频信号进行分析。
在本申请实施例中，待测终端110通过测试程序111播放测试音频，并记录指令触发时刻112，进而待测终端输出测试音频对应的音频信号113，该音频信号113为模拟信号，其中，指令触发时刻112与音频信号113的输出时间之间存在音频输出延迟。进一步的，测量设备120在音频输出接口130处对音频信号113进行采样，并记录其采样时刻121，进而，测量设备120通过模数转换器122对于采样得到的音频信号113进行模数转换处理，得到音频采样数据123。在获取上述数据的情况下，测量设备120向待测终端110传输采样时刻121以及音频采样数据123，以便待测终端110进行数据处理得到音频输出延迟。
在一种可能的实施方式中测量设备120和待测终端110可以通过Wi-Fi等方式进行数据传输。此外，测量设备120可以同时与多个具有音频播放功能的待测终端110建立Wi-Fi连接，本申请实施例仅以测量设备120仅测量一个待测终端110的音频输出延迟为例进行示意性说明，但对此并不构成限定。
请参考图2，其示出了本申请一个示例性实施例提出的音频输出延迟的测量方法的流程图。本申请以该方法用于图1所示的待测终端以及测量设备进行说明。
步骤201，待测终端响应于音频播放指令，播放测试音频。
基于待测终端与测量设备共同组成音频输出延迟的测量系统，该系统用于测量待测终端从接收并响应音频播放指令，到实际输出测试音频对应的音频信号之间存在的延迟，该延迟是指音频输出延迟，也即音频播放指令触发待测终端播放音频后，待测终端所执行的获取音频文件并对音频文件进行解码传输等操作造成延迟。
在一种可能的实施方式中，待测终端中设置有用于测量音频输出延迟的测量程序，测量程序具备音频播放功能，可以响应于音频播放指令播放测试音频。相应的，在播放测试音频的同时，待测终端可以记录指令触发时刻，也即音频播放指令触发待测终端播放测试音频的时刻。待测终端在接收到音频播放指令，并完成对音频文件的获取、解码、传输等操作后，从音频输出接口处以终端音频输出功率输出测试音频对应的音频信号，信号输出时长即为音频播放时长，示意性的，待测终端可以以50mW的音频输出功率输出一段时长为50ms的音频信号。
步骤202，测量设备按照采样频率对待测终端输出的音频信号进行采样，得到音频采样数据，其中，待测终端用于在接收到的音频播放指令的情况下播放测试音频。
在上述音频输出延迟的测量系统中，测量设备在待测终端的音频输出接口处对输出的音频信号进行采样，并基于采样频率记录每个采样点对应的音频信号电压。示意性的，测量设备的采样频率可以是10KHz，采样电阻可以采用32Ω的高精度采样电阻，通过实测数据可以得到，在待测终端以50mW音频输出攻略输出音频信号，且测量设备采用32Ω的采样电阻进行采样的情况下，音频信号电压的范围为-1.3V～+1.3V，并且，在10KHz的采样频率下，经实测可得，采样延迟引入的最大误差小于0.05ms。
在一种可能的实施方式中，基于待测终端输出的音频信号为模拟信号，为通过对测试音频进行分析进一步确定音频输出延迟，测量设备需通过模数转换器将采集得到的音频信号转换为数字信号，进一步的，模数转换器将数字信号传输至主控芯片进行数据处理和存储，也即得到包含有音频信号电压的音频采样数据。
示意性的，在测量设备中可以采用MAX19191 Flash型模数转换器将采集得到的模拟信号转换为数字信号，并进而将数字信号传输至主控芯片进行进一步的数据处理。相应的，测量设备中的主控芯片可以是ESP32-D0WD-V3(下文中简称ESP32)。其中，如图3所示，ADC与主控芯片之间通过GPIO(General Purpose Input Output，通用输入输出)连接D0-D7以及DVAL(Data Valid，数据有效信号)，在对音频信号进行采样的过程中，如图4所示，ESP32通过内置定时器输出PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号连接至时钟，ADC在时钟(CLK)上升沿开始进行模数转换，并在转换完成后将所得数字信号对应的数据设置到D0-D7(数据引脚)，进一步设置高电平为DVAL，以便ESP32在DVAL为高电平时读取到D0-D7对应的8位数据，并存储至内存中。
步骤203，测量设备向待测终端发送音频采样数据以及采样时刻，以便待测终端基于音频采样数据以及采样时刻确定测试音频的起始播放时刻，并基于起始播放时刻以及音频播放指令的指令触发时刻确定音频输出延迟。
基于测量设备的主控芯片中存储有音频采样数据，测量设备可以通过Wi-Fi、蓝牙链路等方式向待测终端发送音频采样数据，以便待测终端对音频采样数据进行数据处理。需要说明的是，上述数据传输方式仅做说明用，本申请对此不作限定。
可选的，测量设备可以记录各个采样点对应的采样时刻，并将采样时刻发送至待测终端，以便待测终端基于音频采样数据以及采样时刻确定音频输出延迟；测量设备还可以将起始采样时刻以及采样频率发送至待测终端，以便待测终端确定各个采样点对应的采样时刻。
示意性的，如图3所示，测量设备中的主控芯片可以是ESP32-D0WD-V3，ESP32中内置有Wi-Fi功能，可以用于将内存中存储音频采样数据以及采样时刻发送至待测设备，并且，经实测可得，基于ESP32中计时器频率为80MHz，在采样过程中，由于测量设备精度限制引入的误差小于1/80us。
步骤204，待测终端接收测量设备发送的音频采样数据以及采样时刻，其中，音频采样数据由测量设备按照采样频率对接收到的测试音频进行采样得到。
其中，音频采样数据中包含有各个采样点对应的音频信号电压，相应的，待测终端可以将接收到的采样时刻与音频信号电压一一对应，获得完整的采样点信息。
步骤205，待测终端基于音频采样数据以及采样时刻确定测试音频的起始播放时刻。
基于音频采样数据中包含有反应测试音频对应音频特征的音频信号电压，待测终端可以结合采样时刻确定待测终端中测试音频的起始播放时刻，也即确定待测终端实际开始输出测试音频对应的音频信号的时刻。
步骤206，待测终端基于起始播放时刻以及音频播放指令的指令触发时刻确定待测终端的音频输出延迟。
基于音频输出时刻指示了待测终端对音频播放指令进行响应的时刻，以及其实际输出音频信号的时刻之间的延迟，待测终端可以确定上述起始播放时刻与指令触发时刻之间的时间差即为音频输出延迟。
需要说明的是，在计算音频输出延迟的过程中，待测终端同时使用了基于测量设备对应时钟确定的起始播放时刻，以及基于待测终端对应时钟确定的指令触发时刻，而两时钟对应的时间之间不可避免存在设备时间差。为消除设备时间差引入的计算误差，待测终端可以与测量设备进行对时，确定待测终端与测量设备之间的设备时间差。
如图5所示，在一种可能的实施方式中，待测终端中设置的测试程序可以将待测终端中时钟对应的当前时刻Ta进行打包，并将所得待测终端时间数据包P1发送至测量设备，测量设备在接收到数据包P1时，同步记录接收时刻Tb，并将测量设备的当前时刻Tc与Ta以及Tb进行打包，进一步的，测量设备将测量设备时间数据包P2发送至待测终端，待测终端在接收到数据包P2的情况下，同步记录接收时刻Td。上述各个时刻中，待测终端对应的Ta时刻以及测量设备对应的Tb时刻之间的时间差，指示了待测设备将数据进行打包并将数据包发送至测量设备并被其接收所需的时间，并且其中包含了两设备之间的时钟误差，相应的，测量设备对应的Tc时刻以及待测终端对应的Td时刻之间的时间差，指示了测量设备将数据进行打包并将数据包发送至待测终端并被其接收所需的时间以及二者之间的时钟误差。进而，对上述两种时间差取平均值即可确定待测终端与测量设备之间的设备时间差，该计算过程可以通过如下公式表达：
ΔT＝[(Tb-Ta)+(Td-Tc)]/2
进一步的，待测终端可以基于设备时间差对起始播放时刻进行修正，并进而基于修正后的起始播放时刻以及音频播放指令的指令触发时刻确定待测终端的音频输出延迟。
其中，基于设备时间差修正起始播放时刻的过程可以通过如下数学计算式表达：
T2′＝T2+ΔT
其中，T2为起始播放时刻，ΔT为经由上述计算得到的设备时间差，T2′修正后的起始播放时刻。进而在确定修正后的起始播放时刻的情况下，待测终端由以下公式计算得到音频输出延迟：
音频输出延迟＝T2′-T1
其中，T1为指令触发时刻，T2′为修正后的起始播放时刻。基于待测终端与测量设备通过Wi-Fi直连的方式传输数据包，在该过程中引入的误差非常小，基于实际测试可得，两设备之间的对时误差小于±1ms。
综上所述，在本申请实施例中，通过测量设备接收待测终端播放的音频，并令测量设备将采样得到的音频采样数据发送至待测终端进行数据分析，进而确定待测终端实际输出测试音频对应音频信号的起始播放时刻，并进一步确定待测终端由音频播放指令出发播放音频时对应的指令触发时刻与起始播放时刻之间的延迟，也即音频输出延迟；基于测量设备与待测终端组成的音频输出延迟的测量系统，本申请可以测量得到精确的待测终端对应的音频输出延迟，进而，在音视频播放等场景中，音频输出延迟可以用于对齐音频与视频的播放进程，提高音画同步性等。
音频采样数据中包含有各个采样点对应的音频信号电压，基于采样点对应的音频信号电压以及采样时刻，待测终端可以得到表征测试音频的离散音频采样数据。如图6所示，关于待测终端基于音频采样数据确定起始播放时刻的方法，可以包括如下步骤：
步骤601，基于音频采样数据确定参考采样点。
在实际的测量过程中，由于硬件设备等等因素，音频采样数据中难以避免的存在一定的采样噪声，由实际的实验数据可得，采样噪声整体符合正态分布，并且示意性的，实测中的噪声电压范围在-0.015V至+0.015V之间。基于采样噪声的存在，待测终端在音频采样数据中获得的对应于测量设备首次采集到音频信号电压的时刻，并无法准确指示音频信号实际起始输出的时刻。例如，如图6所示，在测试音频为一段正弦波信号的情况下，待测终端从音频信号电压为0处开始播放测试音频，当测量设备采集音频信号时，音频采样数据在音频信号电压较低的位置受采样噪声干扰严重，难以之间基于音频采样数据确定起始播放时刻。
因此，在一种可能的实施方式中，待测终端确定一个可以表征测试音频的音频特征的参考采样点，该参考采样点可以是对应音频信号电压较高的采样点，以便减少采样噪声对于计算过程和计算结果的影响。在测试音频的音频曲线为正弦曲线或余弦曲线的情况下，待测终端可以确定音频采样数据中音频信号电压达到极值的采样点为参考采样点，并进一步计算得到采样参考点与起始播放点之间的时间间隔，也即可以确定测试音频的起始播放时刻。如图7所示，基于参考采样点应为对一样音频信号电压较高的采样点，在音频曲线为正弦曲线的情况下，待测终端基于音频采样数据确定的参考采样点可以是音频曲线在第一周期中的第一个极大值点(1/4周期处)，或是第一个极小值点(3/4周期处)。
步骤602，确定参考采样点与测试音频的起始播放点之间的时间间隔。
基于参考采样点往往与起始播放时刻对应的采样点也即起始播放点不同，待测终端需进一步确定参考采样点与起始播放点之间的时间间隔，以便基于参考采样点对应的采样时刻确定起始播放时刻。其中，待测终端可以基于音频采样数据表征的测试音频的音频特征确定上述时间间隔。
在一种可能的实施方式中，在待测终端基于音频采样数据确定的参考采样点为音频信号电压达到极值时的采样点的情况下，基于测试音频的音频频率以及极值对应的极值点在音频曲线中的周期位置，待测终端确定参考采样点与测试音频的起始播放点之间的时间间隔。
示意性的，测试音频为音频频率为880Hz的一段正弦波，且待测终端确定测试音频的第一个正弦周期中音频信号电压取极大值时对应的采样点为参考采样点，也即测试音频的第一个周期中的1/4周期处对应的采样点，进而参考采样点与起始播放点之间的时间间隔即为1/4个周期对应的时间。由音频频率为880Hz可以计算得到一个周期的时长为1/880s，进而可以得到参考采样点与测试音频的起始播放点之间的时间间隔为(1/880)*(1/4)s。
需要说明的是，在本申请实施例中，由于待测终端未对音频采样数据进行函数拟合，也即上述参考采样点属于音频采样数据对应的真实采样点，而非经由函数拟合过程滤波得到的拟合采样点，因此上述参考采样点对应的音频信号电压中包含有采样噪声，进而通过上述实施例计算得到的参考采样点与测试音频的起始播放点之间的时间间隔中存在较大误差。为减小采样噪声对计算结果的影响，待测终端可以基于至少两个参考采样点的采样时刻以及时间间隔，确定至少两个参考起始播放时刻参与后续计算。
步骤603，基于参考采样点的采样时刻以及时间间隔，确定测试音频的起始播放时刻。
基于时间间隔表征了参考采样点与起始播放点之间的时间间隔，该时间间隔即为参考采样点的采样时刻与起始播放时刻之间的差值，进而可以通过相减计算确定测试音频的起始播放时刻。
示意性的，测试音频为一段音频频率880Hz的正弦波，在待测终端基于音频采样数据确定的参考采样点为音频信号电压在第一周期内的极大值点的情况下，通过上述实施例可知，时间间隔为(1/880)*(1/4)s，进而，起始播放时刻的计算公式可以表示为：
其中，T2为起始播放时刻，Tmax为波峰处的参考采样点对应的采样时刻。
需要说明的是，在待测终端确定至少两个参考起始播放时刻的情况下，待测终端可以将至少两个参考起始播放时刻的平均值确定为测试音频的起始播放时刻。
音频采样数据中包含有各个采样点对应的音频信号电压，采样点对应的音频信号电压以及采样时刻构成了表征测试音频特征的离散数据图。基于音频采样数据中不可避免的存在采样噪声，在待测终端播放的测试音频为正弦波或是余弦波的情况下，待测终端可以基于采样点对应的音频信号电压以及采样时刻进行函数拟合以减小采样噪声对于音频输出延迟计算的影响，也即待测终端可以通过函数拟合实现类似滤波处理的降噪效果。进一步的，待测终端可以基于所得拟合函数构建出对应的音频曲线，也即体现测试音频波形的正弦曲线或是余弦曲线。
基于三角函数表达式为：其中b为表征了函数对应曲线在纵轴方向的偏移量，在本申请实施例中，测试音频对应的正弦波或是余弦波在纵轴方向上并无偏移，在进行函数拟合时，b取值为0。在实际测量过程中，在对待测终端输出的测试音频对应的音频信号进行采样的过程中，由于测量设备的硬件限制等因素，不可避免的存在采样噪声，影响音频信号电压的准确性，而基于b的真实取值为定值0，待测终端可以利用该特征对音频采样数据进行修正。
在一种可能的实施方式中，待测终端确定参考采样点以及参考采样点之后采样点的音频采样数据的音频信号电压之和。
在测量设备进行采样的过程中，拟合采样点对应的采样周期为正弦周期或余弦周期的整数倍。例如，基于T＝1/f，在音频频率为880Hz的情况下，音频曲线对应的正弦周期或余弦周期为1/880s，进而，可以选择采样周期为25ms，即为1/880s的22倍，也即在一个采样周期为25ms的音频采样数据中包含有22个完整的正弦周期或余弦周期。相应的，在音频曲线于纵轴方向上不存在偏移的情况下，所有采样点对应的音频信号电压之和应当为0。
进一步的，在音频采样数据收到采样噪声的影响的情况下，也即在音频信号电压之和不为0的情况下，待测终端基于音频信号电压之和以及拟合采样点的数量，确定修正电压。该计算过程可以由以下数学表达式进行表示：
其中，dc为修正电压，n为拟合采样点的数量，di为第i个采样点对应的音频信号电压。进而，待测终端基于修正电压对拟合采样点的音频采样数据进行数据修正，也即令di′＝di+dc，其中，di′为修正后的音频采样数据。
在对音频采样数据进行修正的基础上，关于待测终端对离散的音频采样数据进行函数拟合，得到拟合函数的方法，可以包括如下步骤：
1、基于测试音频的音频频率、拟合采样点的音频采样数据、以及采样频率进行函数拟合，得到拟合函数，拟合采样点包括参考采样点以及参考采样点之后的采样点，拟合函数用于表征拟合得到的测试音频的音频曲线。
在一种可能的实施方式中，在测试音频对应的音频曲线为正弦函数或是余弦函数的情况下，拟合函数对应的函数表达式可以是：
其中，ω＝2πf，f为音频频率，示意性的f可以取880Hz。
为通过对音频采样数据进行函数拟合的方式确定起始播放时刻，本申请实施例中令参考采样点处为拟合函数的起始点，也即参考采样点处x值取0，相应的，上述函数表达式中的初始相位表征了参考采样点对应的参考时刻与起始播放时刻之间的差值，也即初始相位在数值上与参考采样点以及起始播放点之间的时间间隔相等。
其中，关于确定参考采样点的方法，可以是以下方式中的任意一种：
A、在音频采样数据由测量设备在采样到音频信号电压时开始记录的情况下，待测终端将音频采样数据中音频信号电压首次达到电压阈值的采样点确定为参考采样点。
如图8所示，以测试音频对应的音频曲线为正弦函数曲线为例进行说明，测量设备在接收到音频信号的情况下即开始进行采样，在第一个音频周期的前期采样点对应的音频信号电压较小的情况下，音频采样数据受采样噪声影响较大，存在较大误差，进而待测终端可以基于设置的电压阈值，确定经过拟合后的采样点中首次达到电压阈值时对应的采样点为参考采样点。
需要说明的是，电压阈值的取值应尽可能大，以减小采样噪声对音频采样数据的影响，但为保证参考采样点以及参考采样点之后的采样点可以表征一个完整的音频周期，电压阈值需要和电压峰值之间保留一定的距离，例如，在电压峰值为+1.3V的情况下，电压阈值可以为+1V。
B、在音频采样数据由测量设备在音频信号电压首次达到电压阈值时开始记录的情况下，待测终端将首条音频采样数据对应的采样点确定为参考采样点。
如图9所示，测量设备可以设置电压阈值为采样阈值，仅在音频信号电压达到电压阈值的情况下，开始对音频信号进行采样，其中，音频采样数据中的第一个采样点即为参考采样点，进而在音频采样数据中仅包含参考采样点以及参考采样点之后的采样点。
进而在确定x轴起始点的情况下，可以确定每一个采样点对应的有x＝i/F，其中，F为测量设备的采样频率，i指第i个采样点。示意性的，采样频率为10kHz，则在以参考采样点作为x轴起始点的情况下，各个采样点对应的采样时刻可以表示为x＝i/10000。
进一步的，本申请实施例通过最小二乘法对音频采样数据进行函数拟合。基于上述经过修正的实际音频采样数据di′，待测终端计算得到误差平方和E：
基于函数导数取0时，函数取得极值，进而待测终端可以通过联立下列公式计算得到函数表达式中A和的值。
其中，即为对应时间间隔的初始相位，A为拟合函数中的振幅与音频采用数据中的电压值范围相对应。进而，上述拟合函数的函数表达式中各个参数的值均可确定，也即待测终端得到了拟合函数。
2、基于拟合函数确定参考采样点与测试音频的起始播放点之间的时间间隔。
在一种可能的实施方式中，待测终端可以将拟合函数中的初始相位确定为参考采样点与测试音频的起始播放点之间的时间间隔，也即有如下数学表达式：
其中，T3为参考采样点对应的采样时刻，T2为起始播放时刻。
在通过上述实施例计算得到音频输出延迟的过程中，也即在待测终端对音频采样数据进行函数拟合并基于拟合函数确定音频输出延迟的情况下，函数拟合计算过程会引入一定误差，其中误差估算公式可以表示为：
其中f为音频频率。示意性的，在噪声电压峰值为0.015V，音频信号电压峰值为1.3V，音频频率为880Hz的情况下，该拟合误差约为6.5us。
综上所述，本申请实施例中，在测试音频对应的音频曲线为正弦函数或余弦函数的情况下，待测终端通过对所得音频采样数据进行函数拟合，减小采样噪声带来的计算误差，实现类似对数据进行滤波的效果。在函数拟合过程中，通过控制参考采样点的横坐标值取0，使得拟合函数中的初始相位值即为参考采样点与起始播放点之间的时间间隔，进而在完成函数拟合的同时，即可得到用于计算音频输出延迟的时间间隔。
请参考图10，其示出了本申请一个示例性实施例提出的音频输出延迟的测量装置的结构框图。本申请以该装置用于图1所示的待测终端进行说明，该装置包括：
播放模块1001，用于响应于音频播放指令，播放测试音频；
接收模块1002，用于接收测量设备发送的音频采样数据以及采样时刻，所述音频采样数据由所述测量设备按照采样频率对接收到的所述测试音频进行采样得到；
第一确定模块1003，用于基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻；
第二确定模块1004，用于基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定所述待测终端的音频输出延迟。
可选的，所述第一确定模块1003，还用于：
基于所述音频采样数据确定参考采样点；
确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的时间间隔；
基于所述参考采样点的所述采样时刻以及所述时间间隔，确定所述测试音频的所述起始播放时刻。
可选的，在所述测试音频的音频曲线为正弦曲线或余弦曲线的情况下，所述第一确定模块1003，还用于：
基于所述测试音频的音频频率、拟合采样点的所述音频采样数据、以及所述采样频率进行函数拟合，得到拟合函数，所述拟合采样点包括所述参考采样点以及所述参考采样点之后的采样点，所述拟合函数用于表征拟合得到的所述测试音频的音频曲线；
基于所述拟合函数确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的所述时间间隔。
可选的，在所述测试音频的音频曲线为正弦曲线或余弦曲线的情况下，所述第一确定模块1003，还用于：
在所述音频采样数据由所述测量设备在采样到音频信号电压时开始记录的情况下，将所述音频采样数据中所述音频信号电压首次达到电压阈值的采样点确定为所述参考采样点；
或者，
在所述音频采样数据由所述测量设备在音频信号电压首次达到电压阈值时开始记录的情况下，将首条音频采样数据对应的采样点确定为所述参考采样点。
可选的，在所述测试音频的音频曲线为正弦曲线或余弦曲线的情况下，所述第一确定模块1003，还用于：
将所述拟合函数中的初始相位确定为所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的所述时间间隔。
可选的，在所述测试音频的音频曲线为正弦曲线或余弦曲线，且所述拟合采样点对应的采样周期为正弦周期或余弦周期的整数倍的情况下，所述第一确定模块1003，还用于：
确定所述参考采样点以及所述参考采样点之后采样点的所述音频采样数据的音频信号电压之和；
在所述音频信号电压之和不为0的情况下，基于所述音频信号电压之和以及所述拟合采样点的数量，确定修正电压；
基于所述修正电压对所述拟合采样点的所述音频采样数据进行数据修正。
可选的，在所述测试音频的音频曲线为正弦曲线或余弦曲线的情况下，所述第一确定模块1003，还用于：
将所述音频采样数据中所述音频信号电压达到极值的采样点确定为所述参考采样点；
所述确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的时间间隔，包括：
基于所述测试音频的音频频率以及所述极值对应的极值点在所述音频曲线中的周期位置，确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的所述时间间隔。
可选的，所述装置还包括对时模块，用于与所述测量设备进行对时，确定所述待测终端与所述测量设备之间的设备时间差；
所述基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻之后，所述第一确定模块1003，还用于：
基于设备时间差对所述起始播放时刻进行修正；
所述第二确定模块1004，还用于：
基于修正后的所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定所述待测终端的音频输出延迟。
综上所述，在本申请实施例中，待测终端通过播放模块播放测试音频，并通过接收模块接收测量设备发送的音频采样数据以及采样时刻，以便通过第一确定模块确定待测终端实际输出测试音频对应音频信号的起始播放时刻，并进一步通过第二确定模块确定待测终端由音频播放指令出发播放音频时对应的指令触发时刻与起始播放时刻之间的延迟，也即音频输出延迟；基于测量设备与待测终端组成的音频输出延迟的测量系统，本申请可以测量得到精确的待测终端对应的音频输出延迟，进而，在音视频播放等场景中，音频输出延迟可以用于对齐音频与视频的播放进程，提高音画同步性等。
请参考图11，其示出了本申请一个示例性实施例提出的音频输出延迟的测量装置的结构框图。本申请以该装置用于图1所示的测量设备进行说明，该装置包括：
采样模块1101，用于按照采样频率对待测终端输出的音频信号进行采样，得到音频采样数据，所述待测终端用于在接收到的音频播放指令的情况下播放测试音频；
发送模块1102，用于向所述待测终端发送所述音频采样数据以及采样时刻，以便所述待测终端基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻，并基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定音频输出延迟。
请参考图12，其示出了本申请一个示例性实施例提供的待测终1200的结构方框图。该待测终端1200可以是便携式移动终端，比如：智能手机、平板电脑、动态影像专家压缩标准音频层面3(Moving Picture Experts Group Audio Layer III，MP3)播放器、动态影像专家压缩标准音频层面4(Moving Picture Experts Group Audio Layer IV，MP4)播放器。待测终端1200还可能被称为用户设备、便携式终端等其他名称。
通常，待测终端1200包括有：处理器1201和存储器1202。
处理器1201可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器1201可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1201也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。在一些实施例中，处理器1201可以在集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制。一些实施例中，处理器1201还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器1202可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是有形的和非暂态的。存储器1202还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器1202中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器1201所执行以实现本申请实施例提供的音频输出延迟的测量方法。
可选的，待测终端1200还可包括有：通信组件1203。
通信组件1203用于与待测终端1200与测量设备建立通信连接。
请参考图13，其示出了本申请一个示例性实施例提供的测量设备1300的结构方框图。
测量设备1300包括有：处理器1301、存储器1302。
处理器1301可以是可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器1301可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable LogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器1301可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。
存储器1302可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是有形的和非暂态的。存储器1302还可包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。在一些实施例中，存储器1302中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器1301所执行以实现上述申请实施例提供的音频输出延迟的测量方法。
可选的，测量设备1300还可包括有：模数转换器1303、通信组件1304。
其中，模数转换器1303用于对采集得到的模拟信号也即测试音频对应的音频信号进行模数转换处理，得到音频采样数据；通信组件1304可以为蓝牙组件、串口通信组件等等，也可以是测量设备1300中内置主控芯片中的通信功能。测量设备1300可以通过通信组件1304与待测终端建立数据通信连接。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该存储介质存储有至少一段程序，至少一段程序用于被处理器执行以实现如上述实施例所述的音频输出延迟的测量方法。
本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例提供的音频输出延迟的测量方法。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本申请实施例所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种音频输出延迟的测量方法，其特征在于，所述方法用于待测终端，所述方法包括：
响应于音频播放指令，播放测试音频；
接收测量设备发送的音频采样数据以及采样时刻，所述音频采样数据由所述测量设备按照采样频率对接收到的所述测试音频进行采样得到；
基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻；
基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定所述待测终端的音频输出延迟。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻，包括：
基于所述音频采样数据确定参考采样点；
确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的时间间隔；
基于所述参考采样点的所述采样时刻以及所述时间间隔，确定所述测试音频的所述起始播放时刻。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测试音频的音频曲线为正弦曲线或余弦曲线；
所述确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的时间间隔，包括：
基于所述测试音频的音频频率、拟合采样点的所述音频采样数据、以及所述采样频率进行函数拟合，得到拟合函数，所述拟合采样点包括所述参考采样点以及所述参考采样点之后的采样点，所述拟合函数用于表征拟合得到的所述测试音频的音频曲线；
基于所述拟合函数确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的所述时间间隔。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述音频采样数据确定参考采样点，包括：
在所述音频采样数据由所述测量设备在采样到音频信号电压时开始记录的情况下，将所述音频采样数据中所述音频信号电压首次达到电压阈值的采样点确定为所述参考采样点；
或者，
在所述音频采样数据由所述测量设备在音频信号电压首次达到电压阈值时开始记录的情况下，将首条音频采样数据对应的采样点确定为所述参考采样点。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述拟合函数确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的所述时间间隔，包括：
将所述拟合函数中的初始相位确定为所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的所述时间间隔。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述拟合采样点对应的采样周期为正弦周期或余弦周期的整数倍；
所述基于所述测试音频的音频频率、拟合采样点的所述音频采样数据、以及所述采样频率进行函数拟合，得到拟合函数之前，还包括：
确定所述参考采样点以及所述参考采样点之后采样点的所述音频采样数据的音频信号电压之和；
在所述音频信号电压之和不为0的情况下，基于所述音频信号电压之和以及所述拟合采样点的数量，确定修正电压；
基于所述修正电压对所述拟合采样点的所述音频采样数据进行数据修正。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测试音频的音频曲线为正弦曲线或余弦曲线；
所述基于所述音频采样数据确定参考采样点，包括：
将所述音频采样数据中所述音频信号电压达到极值的采样点确定为所述参考采样点；
所述确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的时间间隔，包括：
基于所述测试音频的音频频率以及所述极值对应的极值点在所述音频曲线中的周期位置，确定所述参考采样点与所述测试音频的起始播放点之间的所述时间间隔。
8.根据权利要求1至7一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
与所述测量设备进行对时，确定所述待测终端与所述测量设备之间的设备时间差；
所述基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻之后，所述方法包括：
基于设备时间差对所述起始播放时刻进行修正；
所述基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定所述待测终端的音频输出延迟，包括：
基于修正后的所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定所述待测终端的音频输出延迟。
9.一种音频输出延迟的测量方法，其特征在于，所述方法用于测量设备，所述方法包括：
按照采样频率对待测终端输出的音频信号进行采样，得到音频采样数据，所述待测终端用于在接收到的音频播放指令的情况下播放测试音频；
向所述待测终端发送所述音频采样数据以及采样时刻，以便所述待测终端基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻，并基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定音频输出延迟。
10.一种音频输出延迟的测量装置，其特征在于，所述装置包括：
响应于音频播放指令，播放测试音频；
接收测量设备发送的音频采样数据以及采样时刻，所述音频采样数据由所述测量设备按照采样频率对接收到的所述测试音频进行采样得到；
基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻；
基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定所述待测终端的音频输出延迟。
11.一种音频输出延迟的测量装置，其特征在于，所述装置包括：
按照采样频率对待测终端输出的音频信号进行采样，得到音频采样数据，所述待测终端用于在接收到的音频播放指令的情况下播放测试音频；
向所述待测终端发送所述音频采样数据以及采样时刻，以便所述待测终端基于所述音频采样数据以及所述采样时刻确定所述测试音频的起始播放时刻，并基于所述起始播放时刻以及所述音频播放指令的指令触发时刻确定音频输出延迟。
12.一种音频输出延迟的测量系统，其特征在于，所述系统包括待测终端以及测量设备；所述测量设备通过所述待测终端的音频输出接口与所述待测终端相连；
所述待测终端用于实现如权利要求1至8任一所述的音频输出延迟的测量方法，所述测量设备用于实现如权利要求9所述的音频输出延迟的测量方法。
13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任一所述的音频输出延迟的测量方法，或者，实现如权利要求9所述的音频输出延迟的测量方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有至少一段程序，所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1至8任一所述的音频输出延迟的测量方法，或者，实现如权利要求9所述的音频输出延迟的测量方法。
15.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机指令，所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中；计算机设备的处理器从所述计算机可读存储介质读取所述计算机指令，所述处理器执行所述计算机指令，使得所述计算机设备执行如权利要求1至8任一所述的音频输出延迟的测量方法，或者，执行如权利要求9所述的音频输出延迟的测量方法。
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