专利名称：音频测试装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种音频测试装置及方法，特别涉及一种对发声设备 音频接口进行测试的装置及方法。
背景技术：
目前，对有音频接口如耳机接口的发声设备左右声道的测试一般 有以下两种方法， 一种是人工纟企测，主要依靠接入耳机，由作业员耳 朵听从发声设备音频接口所输出的声音来判别发声设备的质量，这种 方法虽然简单，但受作业员主观影响大，而且没有考虑环境噪音影响 以及耳机质量不高引起的声音音质下降，结果不准确，检测质量低， 同时作业员的听力也会受到损害。另 一种是采用专用音频测量仪器测
量如Audio Precision ( AP )公司的AP2700系列等音频分析仪进行测 试，该音频测试仪器测试结果很准确，但测试仪器的价格昂贵。
此外， 一般音频接口如耳机接口声道质量好坏是通过测试从音频 接口输出声音的总谐波失真、信噪比、串音、频率响应以及满格度失 真等来判别的，而现在测试时乂人音频接口输出音频文件进行测试的方 法是一般输出一段1KHZ的音频信号求出总谐波失真、信噪比等参数， 然后输出 一段扫频信号即混合多个频率的信号来求出频率响应等参 数，这样导致测试时间比较长。
发明内容
有鉴于此，提供一种音频测试装置和方法，该方法可在分成不同 时段的 一短暂时间内输出 一 系列各时间段不同的音频信号，同时采集 各时段的音频信号，根据采集的音频信号可对音频接口的多个参数同 时进行测量。不需要昂贵的仪器，也不需要针对不同的测试项目播放 不同的音频文件，该装置和方法可大大减小成本并缩短了测试时间。
一种音频测试装置，包括一声音采集装置、 一存储器、 一显示器 以及一中央处理器。其中，，亥存储器中存储有一测试音频文件，该测 试音频文件的音频数据包括有多个音频数据部分，所述音频数据部分
分别能表现为播放时第一、第二声道均为静音状态的音频数据部分； 第 一声道输出单频率的音频信号，第二声道保持为静音状态的音频数 据部分；第一、第二声道均输出多个频率混合的音频信号的音频数据 部分；第一声道为静音状态，第二声道输出单频率的音频信号的音频 数据部分。
该音频测试装置的数据接口通过 一 数据线与发声设备的数据接口 连接，同时，该音频测试装置的音频接口通过一音频线与发声设备的 音频接口连接，在进行音频测试时，该测试音频文件通过H据接口被 传送到发声设备，发声设备将该测试音频文件通过音频接口输出，同 时音频采集装置通过音频接口采集该测试音频文件各部分的音频数 据，然后存储在存储器中，最后由中央处理器根据存储器存储的音频 数据进行各项参数的测试，并将结果通过显示器输出显示。
一种音频测试的方法，包括以下步骤播放一音频文件；在该音 频文件播放过程中，在第一时间段内左右声道输出为静音状态；采集 第 一 时间段内左右声道的噪音信号，并转换成数字信号后储存于存储 器中；在第二时间段内左声道输出单频率音频信号，同时右声道保持 为静音状态；采集第二时间段内的左声道单频率音频信号以及右声道 的串扰信号，并转换成数字信号后储存于存储器中；在第三时间段内 左右声道输出多频率音频信号；采集第三时间段内的左右声道的多频 率音频信号，并转换成数字信号后储存于存储器中；在第四时间段内 的右声道输出单频率音频信号，左声道输出为静音状态；采集第四时 间段内的右声道单频率音频信号以及左声道的串扰信号，并转换成数 字信号后储存于存储器中；根据所存储的各个时段的信号对发声设备 的各项参数进行测量。
通过该装置和方法可在一段短暂的时间里输出测试需要的所有信 号，其中该短暂的时间又分成了几个时间段，每个时间段输出不同的 音频信号，同时通过采集各时间段的音频信号，对音频接口的多个参
数同时进行测量，在确保测试准确度、降低测试成本的同时，减少了 测量时间。
图1是音频测试装置第一实施方式的方块图。
图2是发声设备音频接口测试方法中声音播放过程的示意图。
图3是发声设备音频接口的音频测试方法的流程图。 图4是发声设备音频接口的信噪比测试流程图。 图5是发声设备音频接口的声道串音测试流程图 图6是发声设备音频接口的总谐波失真测试流程图 图7是发声设备音频接口的满格度失真测试流程图 图8是发声设备音频接口的频率响应测试流程图
具体实施例方式
请参阅图1，为音频测试装置第一实施方式的方块图。该音频测 试装置2包括一声音采集装置10、 一中央处理器20、 一存储器40以 及一显示设备30。其中，存储器40中储存有一测试音频文件，当对 发声设备1进行测试时，该发声设备1通过一数据传输接口(图中未示) 如USB接口或IEEE 1394接口与音频测试设备2连接，该音频文件被 传输至发声设备l中，然后由发声设备1从其音频接口 101输出。本 实施方式中，该发声设备1为有第一、第二声道的双声道音频接口的 电子装置，如有耳机接口的手机、MP3播放器等手持设备，该声音采 集装置10为声卡10。该发声设备1的音频接口 102通过一音频线12 连接至声卡10，则由发声设备1的音频接口 101的第一声道与第二声 道输出的音频信号经声卡10转换成数字音频信号后传输至中央处理 器20，由中央处理器20将该数字音频信号储存于存储器40中。然后 中央处理器20对储存于存储器40中的第一、第二声道的数字音频信 号进行处理，以对发声设备音频接口 101第一、第二声道的各项参数 如信噪比、声道串音、总谐波失真、满格度失真及频率响应进行测试， 并将测试结果通过显示设备30输出。
该测试音频文件为 一 特殊音频文件，其专用于本发明的音频测试， 该测试音频文件的音频数据包括有多个音频数据部分，所述音频数据
部分分别能表现为播放时第一时间段T1内第一、第二声道均为静音 状态的音频数据部分；第二时间段T2内第一声道输出单频率的音频信 号，第二声道保持为静音状态的音频数据部分；第三时间段T3内第一、 第二声道均输出多个频率混合的音频信号的音频数据部分；第四时间 段T4内第一声道为静音状态，第二声道输出单频率的音频信号的的音 频数据部分。所述第一、第二声道分别为左、右声道中的一种，在本 实施方式中为了描述的方便，将第一声道定义为左声道，第二声道定 义为右声道，当然该第一、第二声道的定义可以互换。此外，在不同 实施方式中，第一时间I史T1、第二时间I更T2、第三时间—敬T3及第四 时间段T 4对应的音频数据部分的顺序是可以变换的。
请参阅图2,为发声设备音频接口测试方法中声音播放过程的示 意图。在第一时间段Tl内，左右声道均为静音状态，在第二时间段 T2内左声道输出单频率的音频信号，右声道保持为静音状态，在第三 时间段T3内左右声道均输出多个频率混合的音频信号，在第四时间段 T4内左声道为静音状态，右声道输出单频率的音频信号。在本实施方 式中，该单频率信号为1KHZ的音频信号。
请参阅图3，为发声设备音频接口的音频测试方法的流程图。首 先中央处理器20将存储器40中的该测试音频文件传输至发声设备1, 该发声设备1从其音频接口输出该测试音频文件(S310);在第一段 时间Tl,音频接口左右声道输出为静音状态(S311);声卡10采集 该段时间左右声道的噪音信号，并将该噪音信号转换成数字信号后， 由中央处理器20将其储存到存储器40中(S312);在第二段时间T2， 音频接口 101左声道输出单频率音频信号，右声道保持静音状态 (S313);声卡IO采集该段时间左声道单频率音频信号以及右声道串 音信号，并将其转换成数字音频信号后，由中央处理器20将其储存到 存储器40中(S314);在第三段时间T3,音频接口左右声道输出的 均为多个频率的音频信号(S315);声卡IO采集该段时间左右声道的 多频率音频信号，并分别转换成数字音频信号后，由中央处理器20将
其储存到存储器40中(S316);在第四段时间T4，右声道输出单频 率音频信号，左声道输出静音状态(S317);声卡10采集该段时间里 的右声道单频率信号以及左声道串音信号，并分别转换成数字音频信 号后，由中央处理器20储存到存储器40中(S318);根据存储器40 中存储的各时间段内的数字音频信号对发声设备音频接口 101左右声 道的各项参数进行测试(S319)。各参数的具体测试方法请参阅图4~ 图8。
请参阅图4,为发声设备音频接口的信噪比(Signal to Noise, SNR) 测试流程图。首先，中央处理器20根据存储器40存储的在第一时间 段Tl所采集的左右声道噪音信号分别求出左右声道的噪音电平Nl、 NR ( S401 );中央处理器20根据存储器40储存的在第二段时间T2 采集的左声道单频率音频信号求出左声道信号电平Sl ( S402);中央 处理器2 0根据存储器4 0储存的在第四时间段T4采集的右声道单频率 音频信号求出右声道信号电平SR (S403 );中央处理器20基于左声 道信号电平SL以及左声道噪音电平NL求出左声道信噪比为 SNR二201g(^/A^)，基于右声道信号电平Sr以及右声道噪音屯平Nr求 出右声道信噪比为SNR=201gOSR/A^) (S404);将测试结果输出至显示 设备30 ( S405 )。
请参阅图5，为发声设备音频接口的左右声道串音测试流程图。 首先，中央处理器20根据存储器40存储的在第二时间段T2采集的左 声道单频率音频信号以及右声道的串音信号，求出左声道信号电平SL 以及右声道串音信号电平CR (S501);中央处理器20根据存储器40 储存的在第四时间段T4采集的右声道单频率音频信号以及左声道串 音信号，求出右声道信号电平sr以及左声道串音信号电平CJ S502 ); 中央处理器20基于左声道串音信号电平Cl以及右声道信号屯平Sr求 出左声道串音二201g(q/s》，基于右声道串音信号电平Cr以及左声道 信号电平SL求出右声道串音=20^<^/^) (S503 );将测试结果通过 显示设备30输出(S504 )。
请参阅图6,为发声设备音频接口的总谐波失真(Total Harmonic Distortion, THD)测试流程图。首先，中央处理器20根据存储器40储存的在第二时间段T2采集的左声道单频率音频信号以及在第四时 间段T4采集的右声道单频率音频信号分別做傅立叶变换得到该左声 道单频率音频信号的频域信号以及右声道单频率音频信号的频域信号 (S601);中央处理器20根据该左声道单频率音频信号的频域信号求 出左声道音频信号各谐波成分的幅值/^力'=1，2...，iV)，根据该右声道单 频率音频信号的频域信号求出右声道音频信号各谐波成分的幅值 //fl,(/ = l,2...,A0 (S602);基于左声道音频信号各谐波成分幅值，求出左 声道总谐波失真为
7m>=如丄22+仏32+...+/^2)/(仏12+仏22+//丄32+...+仏/)，基于右声道音频信号
各谐波成分幅值，求出右声道总谐波失真为
r朋=7(^ 22+7/ 32+.../(//w2+//M2+//M2+...+// iv2) ( S603 );将观'j试结果 输出至显示设备30 (S604)。
请参阅图7,为发声设备音频接口的满格度失真测试流程图。在 测试时，中央处理器20执行如下步骤根据存储器40储存的在第二 时间段T2和第四时间段T4采集的左、右声道单频率音频信号，求出 左声道信号电平和右声道信号电平(S701);将得到的左、右声道信 号电平与一预设规格电平作比较(S702 )，若左声道或右声道信号电 平与预设规格电平差值超出 一预设范围，则说明左声道或右声道存在 满格度失真，否则不存在满格度失真(S703 );将测试结果输出至显 示设备30 ( S704 )。
请参阅图8，为发声设备音频接口的频率响应测试流程图。在测 试时，中央处理器20执行如下步骤对存储器40储存的在第三时间 段T3采集的左、右声道多频率音频信号截取多段相同长度的音频信号 (S801);对该左、右声道的多段音频信号加窗处理后分别进行快速 傅立叶变换得到左、右声道的多个频域信号(S802);对该左、右声 道的多个频域信号取平均值求出 一左声道的平均频域信号和一右声道 的平均频域信号(S803 );根据该左、右声道的平均频域信号求出左 右声道的频率响应值(S804);将结果输出至显示设备30 ( S805 )。
权利要求
1.一种音频测试装置，包括一声音采集装置、一存储器、一显示器以及一中央处理器，其特征在于:该存储器中存储有一测试音频文件，该测试音频文件的音频数据包括有多个音频数据部分，所述音频数据部分分别能表现为播放时:第一、第二声道均为静音状态的音频数据部分；第一声道输出单频率的音频信号，第二声道保持为静音状态的音频数据部分；第一、第二声道均输出多个频率混合的音频信号的音频数据部分；第一声道为静音状态，第二声道输出单频率的音频信号的音频数据部分；该音频测试装置的数据接口通过一数据线与发声设备的数据接口连接；该音频测试装置的音频接口通过一音频线与发声设备的音频接口连接；在进行音频测试时，该测试音频文件通过数据接口被传送到发声设备，发声设备将该测试音频文件通过音频接口输出，音频采集装置通过音频接口同时采集该测试音频文件各部分的音频数据，然后存储在存储器中，最后由中央处理器根据存储器存储的音频数据进行各项参数的测试，并将结果通过显示器输出显示。
2. 如权利要求1所述的音频测试装置，其特征在于，该音频测试 装置的数据接口为USB接口或IEEE 1394接口 。
3. 如权利要求1所述的音频测试装置，其特征在于，该声音采集 装置为声卡。
4. 一种音频测试方法，其可对发声设备左右声道的各项参数同时 进行测量，其特征在于，该方法包括以下步骤播放一音频文件；在该音频文件播放过程中，在第 一时间段内左右声道输出为静音 状态；采集第一时间段内左右声道的噪音信号，并转换成数字信号后储 存于存储器中； 在第二时间段内左声道输出单频率音频信号，同时右声道保持为静音状态；—采集第二时间段内的左声道单频率音频信号以及右声道的串扰信 号，并转换成数字信号后储存于存储器中；在第三时间段内左右声道输出多频率音频信号；采集第三时间段内的左右声道的多频率音频信号，并转换成数字 信号后储存于存储器中；在第四时间段内的右声道输出单频率音频信号，左声道输出为静 音状态；采集第四时间段内的右声道单频率音频信号以及左声道的串扰信号，并转换成数字信号后储存于存储器中；根据所采集的各个时段的信号对发声设备的各项参数进行测量。
5. 如权利要求4所述的音频测试方法，其特征在于，该方法还包 括以下步骤根据第 一 时间段采集并存储的噪音信号求出左声道与右声道的噪 音电平；根据第二时间段采集并存储的左声道单频率音频信号求出左声道 信号电平，根据第四时间段采集并存储的右声道单频率音频信号求出 右声道信号电平；基于左声道信号电平以及左声道噪音电平求出左声道信噪比，基 于右声道信号电平以及右声道噪音电平求出右声道信噪比。
6. 如权利要求4所述的音频测试方法，其特征在于，该方法还包 括如下步骤根据第二时间段采集并存储左声道音频信号及右声道的串扰信号 分别求出左声道音频信号电平及右声道串音信号电平；根据第四时间段采集并存储的右声道音频信号及左声道的串扰信 号分别求出右声道音频信号电平及左声道串音信号电平；基于左声道串音信号电平以及右声道信号电平求出左声道串音， 基于右声道串音信号电平以及左声道信号电平求出右声道串音。
7. 如权利要求4所述的音频测试方法，其特4i在于，该方法还包 括以下步骤对第二时间段采集并存储的左声道单频率音频信号以及笫四时间 段采集并存储的右声道单频率音频信号分别做傅立叶变换，得到左右 声道单频率音频信号的频域信号；根据左声道的频域信号求出左声道各次谐波的幅值以及根据右声 道的频域信号求出右声道各次谐波的幅值；求出左声道的总谐波失真以及右声道的总谐波失真。
8. 如权利要求4所述的音频测试方法，其特征在于，该方法还包 括步骤求出第二时间段采集并存储的左声道音频信号的信号电平与第四时间段采集并存储的右声道音频信号的信号电平；将所求出的左声道信号电平与一预设之规格电平做比较；若二者差值超出 一 预设范围，则发声设备的右声道存在满格度失真，否则不存在满格度失真。
9. 如权利要求4所述的音频测试方法，其特征在于，该方法还包 括步骤在第三时间段所采集并存储的信号中截取相同长度的多段信 号对其做快速傅立叶变换，使所截取的各段信号变换为频域信号；对多段频域信号中的相同频率取平均值求出平均频域信号； 根据平均频域信号求该发声设备的频率响应值。
全文摘要
一种音频测试方法，用于对发声设备左右声道的测试，包括以下步骤播放一音频文件，在该音频文件播放过程中，在第一段时间里左右声道输出为静音状态；采集该段时间里左右声道的噪音信号；在第二段时间里左声道输出单频率音频信号，右声道保持静音状态；采集该段时间里左声道单频率音频信号以及右声道受左声道串扰的信号；在第三段时间里左右声道输出的均为多个频率的音频信号；采集该段时间里左右声道的多频率音频信号；在第四段时间里右声道输出单频率音频信号，左声道为静音状态；采集该段时间里的右声道单频率信号以及左声道受右声道串扰的信号；根据采集到的各时间段内的左右声道信号对声音质量进行测试。本发明还揭露一种音频测试装置。
文档编号H04R29/00GK101374374SQ20071007657
公开日2009年2月25日 申请日期2007年8月24日 优先权日2007年8月24日
发明者健 孙, 程华东, 蔡文升, 耀 赵, 连文钏, 鹏 陈 申请人:鹏智科技(深圳)有限公司;锦天科技股份有限公司