专利名称：音频传输延时检测装置和音频传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子通讯技术领域，尤其涉及音频传输延时检测装置和音频传输系统。
背景技术：
在数字音频传输系统(如语音电话系统、视讯系统、监控系统等)中，需要测试系统音频信号传输延时，以实现音频信号的同步。为满足上述需求，现有技术提供了一种音频同步对齐测试方法，该方法中，首先产生一个音频测试序列，并为该音频测试序列设置标志部形成第一测试序列；然后将第一测试序列输入到被测系统，使该第一测试序列在被测系统内经系统实际延时后输出第二测试序列；捕捉被测系统输出的第二测试序列，利用第一测试序列的标志部和第二测试序列中的标志部计算出输入和输出之间的时间差值作为被测系统的延时。现有技术还提供了一种测试音频/视频同步的方法，该方法使用计算频率的设备基于节目时钟基准编码数字流，在数字流中包含系统时间时钟字段、节目时钟基准字段、音频解码时间戳字段、音频表示时间戳字段、视频解码时间戳字段和视频表示时间戳字段，通过数字流中的时间戳进行同步检测。发明人在实现本实用新型的过程中，发现现有技术至少存在以下缺陷前一种方案需要单独的音频捕获设备和两路测试序列，后一种方案需要在音频流中插入时间戳。可见，现有技术方案对测试序列均有额外要求，且前一种方案还需要额外的音频捕获设备，对硬件设备也有一定要求。
实用新型内容本实用新型提供了一种音频传输延时检测装置和音频传输系统，在无需额外音频捕获设备和额外涉及音频测试信号的情况下，实现音频传输延时的检测。本实用新型提供的音频传输延时检测装置，其信号输入端和信号输出端之间的音频传输线路上串联有开关，在该音频传输线路上并联有自激检测模块，所述自激检测模块连接有计时器，所述自激检测模块与所述开关电连接；所述自激检测模块用于根据音频输入信号检测被测音频传输系统是否发生自激， 并在检测到自激时向所述开关发送打开该开关的控制信号，向所述计时器发送开始计时的控制信号，在检测到被测音频传输系统消除自激时，向所述计时器发送停止计时的控制信号。上述音频传输延时检测装置中，在所述音频传输线路上还串联有放大器；所述自激检测模块还与所述放大器电连接，用于在检测到被测音频传输系统发生自激时，向所述放大器发送减小增益的控制信号。上述音频传输延时检测装置中，所述自激检测模块包括依次串联的FFT变换模块、幅度检测模块、控制模块；[0013]所述FFT变换模块，用于对输入的音频信号进行FFT变换；所述幅度检测模块，用于对所述FFT变换模块的输出信号进行幅度检测和自激频率检测；所述控制模块，用于根据所述幅度检测模块检测到的音频信号的幅度和频率，判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向所述开关发送打开该开关的控制信号，向所述计时器发送开始计时的控制信号；在判断被测音频传输系统消除自激时， 向所述计时器发送停止计时的控制信号。上述音频传输延时检测装置中，所述自激检测模块包括依次串联的FFT变换模块、幅度检测模块、滤波模块、能量检测模块、控制模块，所述幅度检测模块还与所述控制模块连接； 所述FFT变换模块，用于对输入的音频信号进行FFT变换；所述幅度检测模块，用于对所述FFT变换模块的输出信号进行幅度检测和自激频率检测；所述滤波模块，用于对所述音频传输延时检测装置的信号输入端输入的音频频谱中幅度最大的频率信号进行滤波处理；能量检测模块，用于对所述滤波模块滤波后的音频信号的能量进行检测；所述控制模块，用于根据所述幅度检测模块检测到的音频信号的幅度和频率，以及所述能量检测模块检测到的信号能量，判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向所述开关发送打开该开关的控制信号，向所述计时器发送开始计时的控制信号；在判断被测音频传输系统消除自激时，向所述计时器发送停止计时的控制信号。上述音频传输延时检测装置中，所述自激检测模块包括依次串联的能量检测模块、控制模块；所述能量检测模块，用于对输入的音频信号进行能量检测；所述控制模块，用于根据所述能量检测模块检测到的音频信号的能量判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向所述开关发送打开该开关的控制信号， 向所述计时器发送开始计时的控制信号；在判断被测音频传输系统消除自激时，向所述计时器发送停止计时的控制信号。上述音频传输延时检测装置中，所述计时器还连接有用于输出计时器计时时间的时间输出模块。上述音频传输延时检测装置中，所述音频传输线路上还串联有模数转换模块，按照信号流向，所述数模转换模块位于所述自激检测模块前端。本实用新型提供的音频传输系统，包括发送端设备和接收端设备，所述发送端设备包括音频输入模块和编码模块，所述接收端设备包括解码模块和音频输出模块，所述发送端设备的音频输入模块和编码模块之间，或者所述接收端设备的解码模块和音频输出模块之间，或者所述发送端设备的编码模块和所述接收端设备的解码模块之间，串联有如上述的不包含模数转换模块的音频传输延时检测装置。本实用新型提供的另一种音频传输系统，包括发送端设备和接收端设备，所述发送端设备包括音频输入模块和编码模块，所述接收端设备包括解码模块和音频输出模块， 所述发送端设备的音频输入模块和所述接收端设备的音频输出模块之间串联有上述的包含有模数转换模块的音频传输延时检测装置本实用新型中，在音频传输延时检测装置中设置自激检测模块，用于根据音频输入信号检测被测音频传输系统是否发生自激，并在检测到自激时，向连接的计时器发送开始计时的控制信号，并向音频传输线路上串联的开关发送打开的控制信号，以消除自激；在检测到被测音频传输系统消除自激时，向该计时器发送停止计时的控制信号。由于音频传输系统存在传输延时，自激的产生到消除相应也存在一定延时，该延时可作为音频传输系统的延时，通过本实用新型实施例检测自激产生到消除过程的延时，可以得到被测音频传输系统的延时。与现有技术相比，无需引入额外的音频采集设备，也无需设计额外的检测序列，或是在检测序列中增加时间戳，从而在技术实现上简单易行。
图1为本实用新型实施例中的音频传输系统结构示意图；图2A和图2B分别为本实用新型实施例中的音频传输延时检测装置的结构示意图；图3A、图3B和图3C分别为本实用新型实施例中的音频传输延时检测装置内部的自激检测模块的结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种音频传输延时检测装置。 该装置无需额外的音频捕获设备和音频测试信号，也无需在音频码流中插入时间戳，通过该装置可完成对音频传输延时的自动测试。
以下结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。如图1所示，为本实用新型中的音频传输延时检测装置所测试的音频传输系统的示意图。该音频传输系统(如语音电话系统、视讯系统、监控系统等)中包含有发送设备 100和接收设备200。发送设备100可包括音频采集模块11和编码模块12。其中，音频采集模块11，负责将外部的模拟音频信号(如麦克风输入信号或线路输入信号等)进行数字化，即变换为数字信号。编码模块12将数字化后的音频信号进行编码，然后通过传输路径300(如可以是传输网络，该传输网络可以是直连的，或者经过中继/交换设备所形成的)将编码后的信号发送给接收设备200。接收设备200可包括解码模块21和音频输出模块22。其中，解码模块21将接收到的信号解码成数字音频信号。音频输出模块22将数字音频信号还原成模拟音频信号，并可通过扬声器或者线路输出完成音频输出。通过发送设备100、接收设备200以及其中的传输途径300完成了一路单向音频传输。需要双向音频传输的设备则由方向相反的两条发送/接收设备构成，即音频传输的两端设备中均需要包括上述音频采集模块、编码模块、解码模块和音频输出模块。为简明起见，本实用新型实施例仅以单向音频传输的情况为例进行描述。上述发送设备100、传输路径300、接收设备200构成了音频传输系统。本实用新型实施例所提供的音频传输延时测试装置的被测对象(DUT)即为该系统。[0040]当音频传输系统的输出作为该系统的输入时，即系统输出的信号作为系统输入信号进行放大后又作为系统输入，从而产生自激(啸叫)现象。 例如，在使用扩音设备时，常常会遇到一种情况喇叭(音频输出模块)里突然发出刺耳的尖叫，这种现象的原理在物理学上称为“自激”，即，将喇叭发出的声音传到麦克风 (音频输入模块)里，再经过扩音器等音频传输设备放大，在喇叭中传出更大的声音，然后
这些声音又被送进了麦克风，又经过放大，又在喇叭中播出来......这样一直重复下去，
形成正反馈，最后就形成了自激(啸叫)。自激现象产生的条件是音频系统的放大比大于1，而实际的音频传输系统的放大比通常大于1。音频传输系统的噪声虽然是微弱的，但通常会存在，这样，当满足条件时就产生自激现象。本实用新型提供的音频传输延时检测装置，利用音频传输系统普遍存在的自激现象，实现对音频传输系统进行延时检测。本实用新型实施例提供的音频传输延时检测装置可串接于发送设备100的音频采集模块11和编码模块12之间，或者串接于发送设备100的编码模块12和接收设备200 的解码模块21之间，或者串接于接收设备200的解码模块21和音频输出模块22之间，还可以串接于接收设备200的音频输出模块22和发送设备100的音频输入模块11之间。如图2A所示，音频传输延时检测装置400可包括开关41、自激检测模块42和计时器45，开关41可以是电子开关。其中，开关41串联在音频传输线路40上，自激检测模块 42并联在音频传输线路40上，自激检测模块42分别与开关41和计时器45电连接，可向开关41发送控制信号以控制开关41的闭合或打开状态，以及向计时器45发送控制信号以控制其开始计时或停止计时。在音频传输线路40上还可串接放大器43，其增益不小于1。相应的，自激检测模块42与放大器43电连接，可向放大器43发送控制信号以调节放大器43 的增益。该音频传输延时检测装置400可串接在音频采集模块11和编码模块12之间(如音频传输延时检测装置400的输入端A接音频采集模块11的输出端，音频传输延时检测装置400的输出端B接编码模块12的输入端)，也可串接在编码模块12和解码模块21之间 (如音频传输延时检测装置400的输入端A接编码模块12的输出端，音频传输延时检测装置400的输出端B接解码模块21的输入端)，还可以串接在解码模块21和音频输出模块 22之间(如音频传输延时检测装置400的输入端A接解码模块21的输出端，音频传输延时检测装置400的输出端B接音频输出模块22的输入端)。在这几种情况下，音频传输延时检测装置400的输入信号均为数字信号。如图2B所示，在音频传输延时检测装置400的基础上增加模数转换模块(A/D) 44， 即可得到音频传输延时检测装置500。按照信号流向，模数转换模块44处于自激检测模块 42输入端之前。该音频传输延时检测装置500可串接在音频输入模块11和音频输出模块 22之间，具体的，音频输出模块22的输出信号作为音频传输延时检测装置500的输入信号， 音频传输延时检测装置500的输出信号作为音频输入模块11的输入信号。在这种情况下， 音频传输延时检测装置500的输入信号均为模拟信号，因此需要模数转换模块将输入的模拟信号转换为数字信号，以提供给自激检测模块42进行分析处理。图2A和图2B所示的音频传输延时检测装置(400，500)中，放大器43为可选模块。 在需要进行音频传输延时检测而当前音频传输系统不满足自激条件时，可通过自激检测模块42控制放大器43增加其增益以使音频传输系统的整个回路的放大比大于1，即达到自激条件而产生自激；在自激检测模块42检测到自激后，可通过控制放大器43降低其增益以使音频传输系统的整个回路的放大比不大于1，从而消除自激。如果没有放大器43，则自激检测模块42可与被测音频传输系统中的放大器电连接，以向该放大器发送控制信号以调节该放大器的增益。另外，图2A或图2B所示的音频传输延时检测装置(400，500)中，还可以包括时间输出模块(未在图中示出)，如显示模块，与计时器45连接，用以输出计时器的计时时间，从而方便了解被测音频传输系统的延时。本实用新型实施例所提供的音频传输延时检测装置(400，500)中的自激检测模块42可采用现有算法判断是否产生自激。如，采用能量检测法，即判断输入音频幅度是否一直处于满幅度，如果是，则产生自激。也可以采用频谱检测法，即判断输入音频是否包含某个频率幅度持续满幅度，如果是，则产生自激。相应的，自激检测模块42可采用能够实现相应算法的电路模块来实现。图3A、图3B和图3C分别示出了采用不同自激检测算法电路实现的自激检测模块 42的结构。如图3A所示，自激检测模块42A可包括依次串联的FFT变换模块421、幅度检测模块422、控制模块423。其中，FFT变换模块421，用于对输入端接收到的音频信号进行FFT 变换；幅度检测模块422用于对FFT变换模块421的输出信号进行幅度和自激频率检测；控制模块423用于根据幅度检测模块422检测到的音频信号的幅度和频率判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向开关41发送打开该开关的控制信号，向计时器45发送开始计时的控制信号；在判断被测音频传输系统消除自激时，向计时器45发送停止计时的控制信号。具体的，控制模块423接收到幅度检测模块422输出的信号后，可根据信号幅度参数在判断输入的音频信号幅度一直保持在一定幅度范围且频率恒定的情况下时，判断被测系统产生自激。该种情况下，控制模块423还可向放大器44 (或者被测系统的放大器)发送控制信号，以降低放大器的增益。其中，FFT变换模块421可通过各种常规的FFT变换电路实现，幅度检测模块422 可通过各种常规的幅度检测电路实现，控制模块423可通过控制电路实现。如图3B所示，自激检测模块42B可包括依次串联的FFT变换模块421、幅度检测模块422、滤波模块424、能量检测模块425、控制模块426，幅度检测模块422还与控制模块 426连接。其中，FFT变换模块421和幅度检测模块422与前述相同，在此不再赘述。滤波模块424用于对输入的音频信号的幅度最大的频率信号进行滤波；能量检测模块425用于对输入的音频信号的能量进行检测；控制模块426用于根据幅度检测模块422检测到的音频信号的幅度和频率，以及能量检测模块425检测到的信号能量，判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向开关41发送打开该开关的控制信号，向计时器45 发送开始计时的控制信号；在判断被测音频传输系统消除自激时，向计时器45发送停止计时的控制信号。具体的，控制模块426可在判断输入的音频信号幅度一直保持在一定幅度范围的情况下且频率恒定，并且被过滤掉的音频的能量占音频信号总能量的大部分比例时，判断被测系统产生自激。该种情况下，控制模块423还可向放大器44 (或者被测系统的放大器)发送控制信号，以降低放大器的增益)。 其中，滤波模块424可采用各种常规滤波器实现，能量检测模块425可通过各种常规能量检测模块实现，控制模块426可通过控制电路实现。如图3C所示，自激检测模块42C可包括依次串联的能量检测模块425、控制模块 427。其中，能量检测模块425用于对输入信号进行能量检测；控制模块427用于根据能量检测模块425检测到的音频信号的能量判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向开关41发送打开该开关的控制信号，向计时器45发送开始计时的控制信号； 在判断被测音频传输系统消除自激时，向计时器45发送停止计时的控制信号。具体的，控制模块427可在判断超限(即音频的能量超过一定限度)持续时间大于一定值的情况下时，判断被测系统产生自激。该种情况下，控制模块423还可向放大器 44(或者被测系统的放大器)发送控制信号，以降低放大器的增益。其中，控制模块427可通过控制电路模块实现。基于上述实施例提供的音频传输自激检测装置的结构以及与音频传输系统的连接方式，音频传输延时的检测过程和检测原理为在被测的音频传输系统正常工作情况下，音频传输自激检测装置中的开关为闭合状态，此时不用考虑正常工作增益大小。该装置中的自激检测模块不工作。在时延测试模式下(即音频传输系统的输入和输出短接)，音频传输自激检测装置中的开关闭合，可通过音频传输自激检测装置中的自激检测模块调节放大器增大增益或者调节传输设备本身增益，使被测系统整体增益远大于1，被测系统产生自激。自激检测模块检测到自激后，控制开关打开，这样自激条件被破坏。由于被测系统传输时延的存在，在一段延时(如At)之后，自激检测模块才能检测到自激完全消失。此延时(即计时器计时时长)即为被测系统音频传输的时延。需要说明的是，对于双向音频传输系统，在两个方向上只需插入一个本实用新型实施例提供的音频传输检测装置即可实现音频传输的延时检测。综上所述，本实用新型的上述实施例中，在音频传输延时检测装置中设置自激检测模块，用于根据音频输入信号检测被测音频传输系统是否发生自激，并在检测到自激时， 向连接的计时器发送开始计时的控制信号，并向音频传输线路上串联的开关发送打开的控制信号，以消除自激；在检测到被测音频传输系统消除自激时，向该计时器发送停止计时的控制信号。由于音频传输系统存在传输延时，自激的产生到消除相应也存在一定延时，该延时可作为音频传输系统的延时，通过本实用新型实施例检测自激产生到消除过程的延时， 可以得到被测音频传输系统的延时。与现有技术相比，无需引入额外的音频采集设备，也无需设计额外的检测序列，或是在检测序列中增加时间戳，从而在技术实现上简单易行。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种音频传输延时检测装置，其特征在于，所述音频传输延时检测装置的信号输入端和信号输出端之间的音频传输线路上串联有开关，在该音频传输线路上并联有自激检测模块，所述自激检测模块连接有计时器，所述自激检测模块与所述开关电连接；所述自激检测模块用于根据音频输入信号检测被测音频传输系统是否发生自激，并在检测到自激时向所述开关发送打开该开关的控制信号，向所述计时器发送开始计时的控制信号，在检测到被测音频传输系统消除自激时，向所述计时器发送停止计时的控制信号。
2.如权利要求1所述的音频传输延时检测装置，其特征在于，在所述音频传输线路上还串联有放大器；所述自激检测模块还与所述放大器电连接，用于在检测到被测音频传输系统发生自激时，向所述放大器发送减小增益的控制信号。
3.如权利要求1所述的音频传输延时检测装置，其特征在于，所述自激检测模块包括 依次串联的FFT变换模块、幅度检测模块、控制模块；所述FFT变换模块，用于对输入的音频信号进行FFT变换；所述幅度检测模块，用于对所述FFT变换模块的输出信号进行幅度检测和自激频率检测；所述控制模块，用于根据所述幅度检测模块检测到的音频信号的幅度和频率，判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向所述开关发送打开该开关的控制信号，向所述计时器发送开始计时的控制信号；在判断被测音频传输系统消除自激时，向所述计时器发送停止计时的控制信号。
4.如权利要求1所述的音频传输延时检测装置，其特征在于，所述自激检测模块包括 依次串联的FFT变换模块、幅度检测模块、滤波模块、能量检测模块、控制模块，所述幅度检测模块还与所述控制模块连接；所述FFT变换模块，用于对输入的音频信号进行FFT变换；所述幅度检测模块，用于对所述FFT变换模块的输出信号进行幅度检测和自激频率检测；所述滤波模块，用于对所述音频传输延时检测装置的信号输入端输入的音频频谱中幅度最大的频率信号进行滤波处理；能量检测模块，用于对所述滤波模块滤波后的音频信号的能量进行检测； 所述控制模块，用于根据所述幅度检测模块检测到的音频信号的幅度和频率，以及所述能量检测模块检测到的信号能量，判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向所述开关发送打开该开关的控制信号，向所述计时器发送开始计时的控制信号； 在判断被测音频传输系统消除自激时，向所述计时器发送停止计时的控制信号。
5.如权利要求1所述的音频传输延时检测装置，其特征在于，所述自激检测模块包括 依次串联的能量检测模块、控制模块；所述能量检测模块，用于对输入的音频信号进行能量检测；所述控制模块，用于根据所述能量检测模块检测到的音频信号的能量判断被测音频传输系统是否发生自激，并在判断发生自激时，向所述开关发送打开该开关的控制信号，向所述计时器发送开始计时的控制信号；在判断被测音频传输系统消除自激时，向所述计时器发送停止计时的控制信号。
6.如权利要求1所述的音频传输延时检测装置，其特征在于，所述计时器还连接有用于输出计时器计时时间的时间输出模块。
7.如权利要求1-6任一项所述的音频传输延时检测装置，其特征在于，所述音频传输线路上还串联有模数转换模块，按照信号流向，所述数模转换模块位于所述自激检测模块前端。
8.一种音频传输系统，包括发送端设备和接收端设备，所述发送端设备包括音频输入模块和编码模块，所述接收端设备包括解码模块和音频输出模块，其特征在于，所述发送端设备的音频输入模块和编码模块之间，或者所述接收端设备的解码模块和音频输出模块之间，或者所述发送端设备的编码模块和所述接收端设备的解码模块之间，串联有如权利要求1-6任一项所述的音频传输延时检测装置。
9.一种音频传输系统，包括发送端设备和接收端设备，所述发送端设备包括音频输入模块和编码模块，所述接收端设备包括解码模块和音频输出模块，其特征在于，所述发送端设备的音频输入模块和所述接收端设备的音频输出模块之间串联有如权利要求7所述的音频传输延时检测装置。
专利摘要本实用新型公开了一种音频传输延时检测装置和音频传输系统，该装置的信号输入端和信号输出端之间的音频传输线路上串联有开关，在该音频传输线路上并联有自激检测模块，所述自激检测模块连接有计时器，所述自激检测模块与所述开关电连接；所述自激检测模块用于根据音频输入信号检测被测音频传输系统是否发生自激，并在检测到自激时向所述开关发送打开该开关的控制信号，向所述计时器发送开始计时的控制信号，在检测到被测音频传输系统消除自激时，向所述计时器发送停止计时的控制信号。采用本实用新型可在无需额外音频捕获设备和额外涉及音频测试信号的情况下，实现音频传输延时的检测，同时消除设备自激现象。
文档编号H04B17/00GK202068423SQ20112007480
公开日2011年12月7日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者赵子华 申请人:杭州华三通信技术有限公司