扬声器总谐波失真测量方法、装置、存储介质及测量系统与流程

本申请实施例涉及音频谐波失真测量的技术领域，尤其涉及扬声器总谐波失真测量方法、装置、存储介质及测量系统。

背景技术：

随着移动终端的多媒体技术的快速发展，人们习惯于在移动终端上听音乐和看视频，而扬声器品质的好坏，直接决定了移动终端外放音频的品质高低，因此，对于移动终端上扬声器的指标，尤其是总谐波失真(totalharmonicdistortion，thd)的测量也就变得至关重要。

技术实现要素：

本申请实施例提供扬声器总谐波失真测量方法、装置、存储介质及测量系统，可以简单、准确地测量扬声器的总谐波失真。

第一方面，本申请实施例提供了一种扬声器总谐波失真测量方法，包括：

获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号；

获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号；

根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真。

第二方面，本申请实施例提供了一种扬声器总谐波失真测量装置，包括：

第一音频信号获取模块，用于获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号；

第二音频信号获取模块，用于获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号；

总谐波失真计算模块，用于根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请实施例第一方面所述的扬声器总谐波失真测量方法。

第四方面，本申请实施例提供了一种测量系统，包括外置麦克风，存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请实施例第一方面所述的扬声器总谐波失真测量方法。

本申请实施例中提供的扬声器总谐波失真测量方案，获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号；获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号；根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真。通过采用上述技术方案，可以快速、精确地测量出扬声器的总谐波失真，尤其是针对移动终端上的扬声器的总谐波失真的测量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种扬声器总谐波失真测量方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种扬声器总谐波失真测量方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的生成的音频脉冲序列信号图；

图4为本申请实施例提供的一种扬声器总谐波失真测量装置的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的一种测量系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本申请的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

由于移动终端整机上的扬声器不可拆卸成，而且移动终端的出货量十分巨大，不太适合使用专业的扬声器的测试设备，例如klippel，对大量的所述扬声器单体的总谐波失真进行一一测量。现有技术中，主要通过测量扬声器的电流电压信号，然后根据电流电压信号计算扬声器的总谐波失真，然而该方案测量的扬声器的总谐波失真精度低，尤其不适合移动终端整机上扬声器的总谐波失真的测量。因为移动终端整机上的扬声器是不可拆卸的，如果采用电压电流信号测量法，需要从移动终端上引出导线来测量移动终端上的扬声器的电流电压信号，会由于硬件的改动引起资源的浪费。基于此，现提供如下扬声器总谐波失真的测量方案。

图1为本申请实施例提供的扬声器总谐波失真测量方法的流程示意图，该方法可以由扬声器总谐波失真测量装置执行，其中该装置可由软件和/或硬件实现，一般可集成在扬声器总谐波失真测量系统中。如图1所示，该方法包括：

步骤101、获取驱动扬声器发声的第一音频信号。

在本申请实施例中，扬声器可以包括终端设备内置的扬声器，还可以包括具有播放音频功能的独立的扬声器，需要说明的是，本申请实施例对扬声器的存在形式不做限定。当扬声器为终端设备内置的扬声器时，终端设备可以包括手机、平板电脑以及笔记本电脑等终端设备。

示例性的，获取驱动扬声器发声的第一音频信号，也即所述扬声器预播放的第一音频信号。其中，第一音频信号也可以理解为输入扬声器的音频测试信号。

步骤102、获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号。

在本申请实施例中，外置麦克风可以理解为与扬声器独立设置的音频采集设备。示例性的，当扬声器为移动终端上的扬声器时，所述外置麦克风可以理解为移动终端的外置麦克风，也即与移动终端独立设置的麦克风，而非移动终端内置的麦克风。

示例性的，获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号。可以理解的是，第二音频信号包括，将第一音频信号输入至扬声器后，第一音频信号经扬声器播放时，所述外置麦克风采集的音频信号。在本申请实施例中，外置麦克风采集的音频信号与扬声器实际播放出的音频信号间的差异可以忽略不计，因此，第二音频信号可以理解为扬声器实际播放出的音频信号，也即扬声器输出的音频信号。

步骤103、根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真。

在本申请实施例中，扬声器的总谐波失真是指语音信号源(音频信号)输入扬声器时，输出信号比输入信号多出的频外谐波成分。由于第一音频信号为驱动扬声器发声的音频信号，也即输入扬声器的音频信号，第二音频信号为第一音频信号输入至扬声器后，经扬声器输出的音频信号。输入同一音频信号后，由于扬声器品质好坏的不同，输出的第二音频信号不同，对于理想型扬声器而言，输入的第一音频信号与输出的第二音频信号完全相同，而在实际应用中，输入的第一音频信号与输出的第二音频信号不可能完全相同，其中，输入的第一音频信号与输出的第二音频信号差异性越小，表示扬声器的品质越高，反之，输入的第一音频信号与输出的第二音频信号差异性越大，表示扬声器的品质越差。由于总谐波失真是衡量扬声器品质好坏的重要指标，因此，可根据第一音频信号和第二音频信号计算扬声器的总谐波失真。

可选的，根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真，包括：对所述第一音频信号进行逆滤波处理，生成逆滤波音频信号；对所述逆滤波音频信号与所述第二音频信号进行卷积操作，生成音频脉冲序列信号；根据所述音频脉冲序列信号计算所述扬声器的总谐波失真。可以理解的是，在时域范围内，输入扬声器的第一音频信号与扬声器的非线性函数的卷积等于扬声器输出的第二音频信号(也即外置麦克风采集的第二音频信号)；而在频域范围内，输入频域音频信号与频域上扬声器的非线性系统的非线性函数的乘积等于输出频域音频信号，其中，输入频域音频信号为在频域上与第一音频信号对应的频域音频信号，输出频域音频信号为在频域上与第二音频信号对应的频域音频信号。因此，时域内的卷积就是频域内的乘积。由此可知，对第一音频信号进行逆滤波处理，生成逆滤波音频信号后，将逆滤波音频信号与第二音频信号进行卷积操作，相当于是将第二音频信号与第一音频信号做除法运算，生成的音频脉冲序列信号中包含有扬声器的非线性系统对应的非线性关系。因此，可根据所述音频脉冲序列信号计算扬声器的总谐波失真。

可选的，根据所述音频脉冲序列信号计算所述扬声器的总谐波失真，包括：根据所述音频脉冲序列信号获取预设数量个谐波脉冲响应；针对所述预设数量个谐波脉冲响应，对每个谐波脉冲响应进行傅里叶变换，得到与所述谐波脉冲响应对应的谐波失真；根据每个谐波失真计算所述扬声器的总谐波失真。示例性的，扬声器的非线性响应可以分解为多个脉冲响应的和，也即，对逆滤波音频信号与第二音频信号进行卷积操作后生成的音频脉冲序列信号中，按照时间的先后顺序，可分解为多个脉冲高度由高到低排列的脉冲信号的和。因此，可从音频脉冲序列信号中截取预设数量个谐波脉冲响应，可选的，为了减少计算总谐波失真的计算工作量，可选取5个谐波脉冲响应。针对预设数量个谐波脉冲响应，对每个谐波脉冲响应进行傅里叶变化，从而可以得到与该谐波脉冲响应对应的谐波失真，然后根据每个谐波失真计算扬声器的总谐波失真。

可选的，根据每个谐波失真计算所述扬声器的总谐波失真，包括：根据如下公式计算所述扬声器的总谐波失真：

其中，thd表示总谐波失真，hi表示第i个谐波脉冲响应对应的谐波失真，m表示谐波脉冲响应的数量。

示例性的，当m＝5时，这样在保证扬声器总谐波失真准确定的前提下，可以有效降低计算扬声器的总谐波失真时的计算量。

本申请实施例中提供的扬声器总谐波失真测量方法，获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号；获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号；根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真。通过采用上述技术方案，可以快速、精确地测量出扬声器的总谐波失真，尤其是针对移动终端上的扬声器的总谐波失真的测量。

图2为本申请实施例提供的扬声器总谐波失真测量方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括：

步骤201、当所述扬声器和所述外置麦克风处于安静环境时，获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号及获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号。

在本申请实施例中，为了避免外界嘈杂环境对计算扬声器的总谐波失真的影响，因此，当扬声器和外置麦克风处于安静环境时，获取驱动扬声器发声的第一音频信号，并获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号。可以理解的是，第一音频信号为扬声器处于安静环境时，驱动扬声器发声的音频信号，第二音频信号为扬声器和外置麦克风处于安静环境时，外置麦克风采集基于扬声器发声采集的音频信号。示例性的，当扬声器和外置麦克风所处环境噪声小于预设噪声阈值时，可表示扬声器和外置麦克风处于安静环境。又示例性的，可同时将扬声器和外置麦克风处于消音箱中，获取驱动扬声器发声的第一音频信号及获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号。可选的，为了使外置麦克基于扬声器发声采集的第二音频信号更加接近于扬声器实际输出的音频信号，可使扬声器与外置麦克风间的距离小于预设距离阈值，如小于10厘米。需要说明的是，当扬声器为移动终端上的扬声器时，可当移动终端和外置麦克风处于安静环境，并且移动终端与外置麦克风间距离小于预设距离阈值时，获取驱动移动终端上的扬声器发声的第一音频信号及获取外置麦克风基于移动终端上的扬声器发声采集的第二音频信号。

可选的，所述第一音频信号的表达式如下：

其中，s(t)表示所述第一音频信号，f1表示所述第一音频信号的起始频点，f2表示所述第一音频信号的截止频点，t表示所述第一音频信号的时长。

示例性的，输入扬声器的音频测试信号(也即第一音频信号)为s(t)，而扬声器输出的音频信号(也即外置麦克风基于扬声器发声采集的第二音频信号)可以用y(t)表示。

步骤202、对所述第一音频信号进行逆滤波处理，生成逆滤波音频信号。

在本申请实施例中，对第一音频信号s(t)进行逆滤波处理，生成逆滤波音频信号其中，

步骤203、对所述逆滤波音频信号与所述第二音频信号进行卷积操作，生成音频脉冲序列信号。

在本申请实施例中，对逆滤波音频信号与所述第二音频信号y(t)进行卷积操作，生成音频脉冲序列信号，生成的音频脉冲序列信号可以分解为多个脉冲响应的和。因此，可有如下表达式：示例性的，图3为生成的音频脉冲序列信号图。

步骤204、根据所述音频脉冲序列信号获取预设数量个谐波脉冲响应。

示例性的，根据音频脉冲序列信号获取5个谐波脉冲响应，也即m＝5。

步骤205、针对所述预设数量个谐波脉冲响应，对每个谐波脉冲响应进行傅里叶变换，得到与所述谐波脉冲响应对应的谐波失真。

在本申请实施例中，对每个谐波脉冲响应进行傅里叶变换，得到与谐波脉冲响应对应的谐波失真，即hi(f)＝fft[hi(t)],i＝1,2,…,m，其中，hi(t)表示第i个谐波脉冲响应，hi(f)表示与hi(t)对应的谐波失真。

步骤206、根据每个谐波失真计算所述扬声器的总谐波失真。

示例性的，根据公式计算扬声器的总谐波失真。

本申请实施例中提供的扬声器总谐波失真测量方法，当扬声器和外置麦克风处于安静环境时，获取驱动扬声器发声的第一音频信号及获取外置麦克风基于扬声器发声采集的第二音频信号，然后对第一音频信号进行逆滤波处理，生成逆滤波音频信号，并对逆滤波音频信号与第二音频信号进行卷积操作，生成音频脉冲序列信号，根据音频脉冲序列信号获取预设数量个谐波脉冲响应，最后针对预设数量个谐波脉冲响应，对每个谐波脉冲响应进行傅里叶变换，得到与谐波脉冲响应对应的谐波失真，并根据每个谐波失真计算扬声器的总谐波失真。通过采用上述技术方案，可以快速、精确地测量出扬声器的总谐波失真，尤其是针对移动终端上的扬声器的总谐波失真的测量，不需要从移动终端上引出导线来测量扬声器的电流电压信号，可以有效避免硬件改动带来的资源浪费。

图4为本申请实施例提供的一种扬声器总谐波失真测量装置的结构示意图，该装置可由软件和/或硬件实现，一般集成在测量系统中，可通过执行扬声器总谐波失真测量方法来对扬声器的总谐波失真进行测量。如图4所示，该装置包括：

第一音频信号获取模块401，用于获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号；

第二音频信号获取模块402，用于获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号；

总谐波失真计算模块403，用于根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真。

本申请实施例中提供的扬声器总谐波失真测量装置，获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号；获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号；根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真。通过采用上述技术方案，可以快速、精确地测量出扬声器的总谐波失真，尤其是针对移动终端上的扬声器的总谐波失真的测量。

可选的，所述总谐波失真计算模块，包括：

逆滤波处理单元，用于对所述第一音频信号进行逆滤波处理，生成逆滤波音频信号；

卷积操作单元，用于对所述逆滤波音频信号与所述第二音频信号进行卷积操作，生成音频脉冲序列信号；

总谐波失真计算单元，用于根据所述音频脉冲序列信号计算所述扬声器的总谐波失真。

可选的，总谐波失真计算单元，用于：

根据所述音频脉冲序列信号获取预设数量个谐波脉冲响应；

针对所述预设数量个谐波脉冲响应，对每个谐波脉冲响应进行傅里叶变换，得到与所述谐波脉冲响应对应的谐波失真；

根据每个谐波失真计算所述扬声器的总谐波失真。

可选的，根据每个谐波失真计算所述扬声器的总谐波失真，包括：

根据如下公式计算所述扬声器的总谐波失真：

其中，thd表示总谐波失真，hi表示第i个谐波脉冲响应对应的谐波失真，m表示谐波脉冲响应的数量。

可选的，m＝5。

可选的，所述第一音频信号的表达式如下：

其中，s(t)表示所述第一音频信号，f1表示所述第一音频信号的起始频点，f2表示所述第一音频信号的截止频点，t表示所述第一音频信号的时长。

可选的，获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号及获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号，包括：

当所述扬声器和所述外置麦克风处于安静环境时，获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号及获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号；其中，所述扬声器与所述外置麦克风间的距离小于预设距离阈值。

本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行扬声器总谐波失真测量方法，该方法包括：

获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号；

获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号；

根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真。

存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddrram、sram、edoram，兰巴斯(rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括可以驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的扬声器总谐波失真测量操作，还可以执行本申请任意实施例所提供的扬声器总谐波失真测量方法中的相关操作。

本申请实施例提供了一种测量系统，该测量系统中可集成本申请实施例提供的扬声器总谐波失真测量装置。图5为本申请实施例提供的一种测量系统的结构示意图。测量系统500可以包括：外置麦克风501，存储器502，处理器503及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器503执行所述计算机程序时实现如本申请实施例所述的扬声器总谐波失真测量方法。

本申请实施例提供的测量系统，获取驱动所述扬声器发声的第一音频信号，并获取外置麦克风基于所述扬声器发声采集的第二音频信号，然后根据所述第一音频信号和所述第二音频信号计算所述扬声器的总谐波失真，可以快速、精确地测量出扬声器的总谐波失真，尤其是针对移动终端上的扬声器的总谐波失真的测量。

上述实施例中提供的扬声器总谐波失真测量装置、存储介质及测量系统可执行本申请任意实施例所提供的扬声器总谐波失真测量方法，具备执行该方法相应的功能模块和有益效果。未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的扬声器总谐波失真测量方法。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。