TWI450268B - 聲音測試方法 - Google Patents

Description

聲音測試方法

本發明係關於一種聲音測試方法。

多媒體機上盒在出廠時均需對其聲音進行測試，以確保其聲音之各項參數在所設定之範圍內。目前，多媒體機上盒之聲音出現失真現象主要包括破音、停頓及尖銳音等。

數位音頻系統係透過將聲波波形轉換成一串資料來再現原始聲音。實現該步驟使用之設備係類比/數位轉換器，它給聲波拍下複數"快照"(即進行採樣)，每一張快照均記錄下了原始類比聲波之某一時刻之電壓值，將一連串快照連接起來，就形成了聲波之波形。每一秒鐘所拍攝之快照數目稱為採樣頻率(或稱採樣率)，採樣頻率之單位為Hz(赫茲，即每秒鐘多少次)。採樣時所採用之量化精度決定了採用多少"臺階"來表示聲波振幅之範圍(即動態範圍)。採樣時量化精度為1-bit時所得到之音頻訊號可提供兩個臺階，即6dB(分貝)之動態範圍。

請參閱圖1，其中A段為破音之音頻波形圖。破音，即超過音頻動態範圍之極限而發生聲音失真。請一併參閱圖2，其中B段中幅值持續接近於零之部分為停頓音之音頻波形圖。停頓音，即在音頻輸出中，持續一段時間內沒有聲音訊號，只有一定直流偏壓。請一併參閱圖3，其中C段中幅值明顯大於其他幅值之部分為尖銳音之音頻波形圖。尖銳音，即在音頻輸出中，在一段時間內連續出現 不正常之高頻聲音訊號。

目前在對多媒體機上盒之聲音失真現象進行檢測時，大部分採用人工測試，即透過試聽該多媒體機上盒，來判斷其是否具有破音、停頓或尖銳音之現象，故在測試過程中，需要測試者長時間進行試聽工作，如此不僅對測試者之耳朵會造成一定傷害，還會浪費大量時間與人力來完成測試工作。另，在試聽過程中需要測試者對聲音具有較高之靈敏度，且一旦測試者發現破音、停頓或尖銳音現象，並不能及時地錄製該段聲音，故測試過程中可能會出現較多誤差，重現與定位聲音失真問題亦很困難。

鑒於以上內容，有必要提供一種可自動測試之聲音測試方法。

一種聲音測試方法，用於測試一發聲設備之音頻訊號，一具有音效卡之電腦主機與該發聲設備相連，以存儲該發聲設備所發出之音頻訊號，該聲音測試方法包括以下步驟：開啟該發聲設備；該電腦主機對該發聲設備所發出之音頻訊號進行資料採樣；該電腦主機存儲資料採樣所得到之採樣點；以及該電腦主機根據所存儲之採樣點之幅值判斷該發聲設備所發出之音頻訊號是否有失真部分。

前述聲音測試方法透過對音頻訊號進行資料採樣、運算得出該音頻訊號是否具有失真部分，用於代替目前之人工測試，減少了測試誤差。

本發明聲音測試方法之較佳實施方式中採用線路輸入介面對音頻訊號進行資料採樣，即將一發聲設備如一多媒體機上盒與一電腦主機之音效卡之線路輸入介面相連進行資料採樣，其中量化精度為16bit，採樣頻率為44.1KHz，即該電腦主機採樣所得到之聲波振幅範圍為-32768至32767，該電腦主機每一秒鐘對該多媒體機上盒所發出之音頻訊號進行44.1×10³次採樣。

請參閱圖4，本發明聲音測試方法之較佳實施方式包括以下步驟：

步驟S1：開啟該多媒體機上盒，使其播放一段音頻訊號，並將其音頻輸出介面與該電腦主機之音效卡之線路輸入介面相連。

步驟S2：該電腦主機對該多媒體機上盒所發出之音頻訊號進行資料採樣。

步驟S3：該電腦主機存儲資料採樣所得到之採樣點。

步驟S4：該電腦主機對其所存儲之採樣點進行資料運算，以判斷該音頻訊號中是否存在失真訊號，即是否存在破音、停頓或尖銳音。

步驟S5：若該音頻訊號中存在失真訊號，該電腦主機則將該音頻訊號錄製成數位音頻檔，如WAV格式檔。

步驟S6：該電腦主機將音頻訊號中失真部分寫入日誌(Log)資訊，存儲於該電腦主機記憶體中，此時音頻測試結束。

步驟S7：若該音頻訊號中不存在失真訊號，此時音頻測試結束。

前述聲音測試方法結束後，若該音頻訊號中存在失真訊號，測試者可重複播放該音頻訊號所對應之WAV格式檔，並可根據已存儲之日誌資訊顯示該音頻訊號中之失真訊號，以供測試者校驗其失真部分或調試該多媒體機上盒。步驟S5及S6根據實際需要可省略。

請一併參閱圖5，本發明聲音測試方法之步驟S4中破音檢測包括以下步驟：

步驟S11：該電腦主機對其所存儲之採樣點以Xms為單位進行資料運算，其中X為5-20之間任一值，本實施方式中取X=10，由於本實施方式中採樣頻率為44.1KHz，即每10ms之音頻資料內具有441個採樣點(44.1×10³×10×10^-3)。

步驟S12：該電腦主機取該441個採樣點之最大幅值與最小幅值，分別記為Max及Min，並存儲於該電腦主機之記憶體內。

步驟S13：該電腦主機取出Max及Min之絕對值，並判斷其絕對值是否等於32767或32768，若Max及Min之絕對值均小於32767，該電腦主機則判斷該10ms之音頻訊號 內不具有破音部分，此時破音測試結束，並進入步驟S7或者轉而檢測停頓音或者尖銳音。

步驟S14：若Max或Min之絕對值等於32767或32768，該電腦主機則進一步判斷該441個採樣點中是否具有連續的Y個最大採樣點或是否具有連續的Y個最小採樣點，其中該最大採樣點之幅值與最小採樣點之幅值等於32767或32768，其中Y為3-10之間任一值，本實施方式中取Y=5。

步驟S15：若該等441個採樣點中具有連續的5個最大採樣點或具有連續的5個最小採樣點，該電腦主機則判斷該10ms音頻內具有破音部分，此時破音測試結束，並進入步驟S5或者轉而檢測停頓音或尖銳音。

步驟S16：若該441個採樣點中不具有連續的5個最大採樣點或不具有連續的5個最小採樣點，該電腦主機則判斷該10ms音頻訊號內不具有破音部分，此時破音測試結束，並進入步驟S7或者轉而檢測停頓音或尖銳音。

其中，步驟S11中“以10ms為單位進行資料運算”係為了平衡測試時間與測試精度，設計者可根據需要進行變更。步驟S14中Y之數量係根據人耳所能辨別之破音來設定，設計者亦可根據需要選擇不同之Y值，如Y=3或10均可。

請一併參閱圖6，本發明聲音測試方法之步驟S4中停頓音檢測包括以下步驟：

步驟S21：該電腦主機對其所存儲之採樣點以Mms為單位 進行資料運算，其中M為20-30之間任一值，本實施方式中取M=20，由於本實施方式中採樣頻率為44.1KHz，即每20ms內具有882個採樣點(44.1×10³×20×10^-3=882)。

步驟S22：該電腦主機取882個採樣點中每相鄰兩個採樣點之幅值之差值之絕對值作總和，記為SUM，並求出其平均值即SUM/881後存儲於該電腦主機之記憶體中。

步驟S23：該電腦主機判斷該平均值即SUM/881是否小於N，其中N為5-20之間任一值，本實施方式中取N=10。

步驟S24：若所得平均值小於10，即(SUM/881)<10，該電腦主機則判斷該20ms音頻訊號內具有停頓音部分，此時停頓音測試結束，並進入步驟S5或者轉而檢測破音或尖銳音。

步驟S25：若所得平均值不小於N，即(SUM/881)≧10，該電腦主機則判斷該20ms音頻訊號內不具有停頓音部分，此時停頓音測試結束，並進入步驟S7或者轉而檢測破音或尖銳音。

其中，步驟S21中M為20-30之間任一值係根據人耳所能辨別之停頓音來設定，一般小於20ms之停頓音人耳並不能識別。步驟S23中N之值理論上應設為0，此處N為5-20之間任一值係由於考慮到直流偏壓之作用，設計者可根據需要對M及N之值進行變更，如M=30，N=5或20均可。

請一併參閱圖7，本發明聲音測試方法之步驟S4中尖銳音檢測包括以下步驟：

步驟S31：該電腦主機對其所存儲之採樣點以Pms為單位進行資料運算，其中P為3-10之間任一值，本實施方式中取P=5，由於本實施方式中採樣頻率為44.1KHz，即每5ms內約有220個採樣點(44.1×10³×5×10^-3=220.5)。

步驟S32：該電腦主機取220個採樣點中每相鄰兩採樣點之幅值之差值之絕對值作總和，並將其存儲於該電腦主機之記憶體中。

步驟S33：該電腦主機判斷是否完成對Q個5ms中採樣點進行資料運算，若完成則至步驟S34，若沒有完成則至步驟S31，其中Q為5-10之間任一值，本實施方式中取Q=10。

步驟S34：該電腦主機取10個總和中最大值與最小值，分別記為Max及Min，並將其存儲於該電腦主機之記憶體中。

步驟S35：該電腦主機判斷Max/Min是否大於S，其中S為20-30之間任一值，本實施方式中取S=20。

步驟S36：若Max/Min大於S，該電腦主機則判斷該Q×Pms內音頻訊號具有尖銳音部分，此時尖銳音測試結束，並進入步驟S5或者轉而檢測破音或停頓音。

步驟S37：若Max/Min不大於S，該電腦主機則判斷該Q×Pms內音頻訊號不具有尖銳音部分，此時尖銳音測試結束，並進入步驟S7或者轉而檢測破音或停頓音。

其中，步驟S31中取P=5、步驟S33中取Q=10係為了平衡測試時間與測試精度，設計者可根據需要進行變更。步 驟S35中S為20-30之間任一值係根據人耳所能辨別之尖銳音來設定，設計者可根據需要進行變更，如S=25或30均可。

前述聲音測試方法中步驟“失真訊號檢測”包括破音、停頓音及尖銳音之檢測係為了能全面地檢測該多媒體機上盒所發出之音頻訊號，設計者可根據需要選擇所要測試之項目或者變更測試順序。且，前述聲音測試方式除了應用於該多媒體機上盒之外，還可用於其他發聲設備，如MP3、DVD及手機等。另，為了降低由該發聲設備所發出之音頻訊號之噪音，可在該電腦主機與發聲設備之間連接一衰減電路，以降低噪音。

前述聲音測試方法透過對音頻訊號進行採樣、運算得出該音頻訊號中是否具有破音、停頓音或尖銳音，用於代替目前之人工測試，減少了測試誤差；另，該聲音測試方法在發現音頻訊號中具有失真現象時即將該失真部分記錄下來，從而給後續校驗及調試工作帶來了方便。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

圖1係破音之音頻波形圖。

圖2係停頓音之音頻波形圖。

圖3係尖銳音之音頻波形圖。

圖4係本發明聲音測試方法之較佳實施方式之流程圖。

圖5係本發明聲音測試方法中破音測試之流程圖。

圖6係本發明聲音測試方法中停頓音測試之流程圖。

圖7係本發明聲音測試方法中尖銳音測試之流程圖。

Claims (13)

1. 一種聲音測試方法，用於測試一發聲設備之音頻訊號，一具有音效卡之電腦主機與該發聲設備相連，以存儲及運算該發聲設備所發出之音頻訊號，該音頻測試方法包括以下步驟：開啟該發聲設備；該電腦主機以一特定取樣頻率對該發聲設備所發出之音頻訊號進行資料採樣及量化處理，以得到複數採樣點；該電腦主機存儲資料採樣以及量化處理後所得到之採樣點；以及該電腦主機根據所存儲之採樣點之幅值判斷該發聲設備所發出之音頻訊號是否有失真部分，其中該電腦主機透過以下步驟來判斷該發聲設備所發出之音頻訊號是否有失真：該電腦主機將每一Xms時間單位內的採樣點進行資料運算；該電腦主機判斷Xms時間單位中所獲得的採樣點中是否具有連續的Y個最大或連續的Y個最小採樣點，該最大或最小採樣點之幅值等於該電腦主機進行資料採樣時聲波振幅之最大幅值或最小幅值，若條件成立則判斷該音頻訊號有失真部分，其中3≦Y≦10；以及若條件不成立則判斷該音頻訊號無失真部分。
2. 如申請專利範圍第1項所述之聲音測試方法，其中該電腦主機與發聲設備之間還連接一衰減電路，該衰減電路用於降低由該發聲設備所發出之音頻訊號之噪音。
3. 如申請專利範圍第1項所述之聲音測試方法，其中X=10， Y=5。
4. 如申請專利範圍第1項所述之聲音測試方法，其中若該音頻訊號有失真部分，該聲音測試方法還包括以下步驟：該電腦主機將該音頻訊號進行錄製，並存儲於該電腦主機之記憶體內。
5. 如申請專利範圍第4項所述之聲音測試方法，其中步驟“該電腦主機對該音頻訊號進行錄製”之後還包括以下步驟：該電腦主機將音頻訊號之失真部分寫入日誌資訊，並存儲於該電腦主機記憶體中。
6. 一種聲音測試方法，用於測試一發聲設備之音頻訊號，一具有音效卡之電腦主機與該發聲設備相連，以存儲及運算該發聲設備所發出之音頻訊號，該音頻測試方法包括以下步驟：開啟該發聲設備；該電腦主機以一特定取樣頻率對該發聲設備所發出之音頻訊號進行資料採樣及量化處理，以得到複數採樣點；該電腦主機存儲資料採樣以及量化處理後所得到之採樣點；以及該電腦主機根據所存儲之採樣點之幅值判斷該發聲設備所發出之音頻訊號是否有失真部分，其中該電腦主機透過以下步驟來判斷該發聲設備所發出之音頻訊號是否有失真：該電腦主機將每一Mms時間單位內的採樣點進行資料運算，其中20≦M≦30；該電腦主機將Mms時間單位中所獲得的採樣點中每相鄰之兩採樣點之幅值之差值之絕對值作總和，並求出其平均值 ；該電腦主機判斷該平均值是否小於N，若該平均值小於N，則判斷該音頻訊號有失真部分，其中5≦N≦20；以及若該平均值不小於N，則判斷該音頻訊號無失真部分。
7. 如申請專利範圍第6項所述之聲音測試方法，其中M=20，N=10。
8. 如申請專利範圍第6項所述之聲音測試方法，其中若該音頻訊號有失真部分，該聲音測試方法還包括以下步驟：該電腦主機將該音頻訊號進行錄製，並存儲於該電腦主機之記憶體內。
9. 如申請專利範圍第8項所述之聲音測試方法，其中步驟“該電腦主機對該音頻訊號進行錄製”之後還包括以下步驟：該電腦主機將音頻訊號之失真部分寫入日誌資訊，並存儲於該電腦主機記憶體中。
10. 一種聲音測試方法，用於測試一發聲設備之音頻訊號，一具有音效卡之電腦主機與該發聲設備相連，以存儲及運算該發聲設備所發出之音頻訊號，該音頻測試方法包括以下步驟：開啟該發聲設備；該電腦主機以一特定取樣頻率對該發聲設備所發出之音頻訊號進行資料採樣及量化處理，以得到複數採樣點；該電腦主機存儲資料採樣以及量化處理後所得到之採樣點；以及該電腦主機根據所存儲之採樣點之幅值判斷該發聲設備所發出之音頻訊號是否有失真部分，其中該電腦主機透過以 下步驟來判斷該發聲設備所發出之音頻訊號是否有失真：該電腦主機將每一Pms時間單位內的採樣點進行資料運算，其中3≦P≦10；該電腦主機將Pms時間單位中所獲得的採樣點中每相鄰兩個採樣點之幅值之差值之絕對值作總和；該電腦主機判斷是否完成對Q個Pms時間單位中的採樣點進行資料運算，其中5≦Q≦10；若該電腦主機完成對Q個Pms時間單位中的採樣點進行資料運算，該電腦主機則取Q個Pms時間單位中的每相鄰兩個採樣點之幅值之差值之絕對值之總和中最大值與最小值，分別記為Max及Min；該電腦主機判斷Max/Min是否大於S，若Max/Min≧S則判斷該音頻訊號有失真部分，其中20≦S≦30；以及若Max/Min<S，則判斷該音頻訊號無失真部分。
11. 如申請專利範圍第10項所述之聲音測試方法，其中P=5，Q=10，S=20。
12. 如申請專利範圍第10項所述之聲音測試方法，其中若該音頻訊號有失真部分，該聲音測試方法還包括以下步驟：該電腦主機將該音頻訊號進行錄製，並存儲於該電腦主機之記憶體內。
13. 如申請專利範圍第12項所述之聲音測試方法，其中步驟“該電腦主機對該音頻訊號進行錄製”之後還包括以下步驟：該電腦主機將音頻訊號之失真部分寫入日誌資訊，並存儲於該電腦主機記憶體中。