一种感知音频质量测量方法与流程

本发明涉及噪声信号的检测，尤其涉及一种感知音频质量测量方法。

背景技术：

1、生产线上对扬声器异音缺陷的检测极为重要，因为此类故障往往会产生刺耳声音，这会导致客户主观评价扬声器的质量很差，而且此类缺陷往往是由制造过程的缺陷所产生的，例如，扬声器支架或环绕件没有正确粘合，音圈引线长度错误，音圈发生摩擦等原因都会导致扬声器的听感下降，这些故障如果不立即纠正，将会导致产能的浪费和产量的下降，且会对人的听感产生很大影响，为发现这些潜在的问题，我们需要一种高效可靠的音频测量方法。

2、现有技术中对扬声器异音缺陷的检测主要依赖于对杂音所导致的失真测量，这种测量方式需要将原始信号和扬声器采集的采集信号进行比对，由此来判断失真的类型和程度，但对于传统检测机制，并非所有检测到的杂音都是人耳可听的，人耳或背景噪声引发的掩蔽效应可能使其中的一些故障不可听，即使它们在客观的信号分析时清楚的存在，这将会导致产线上的误判；

3、然而，目前，行业上的检测环境，噪音对其测试结果会造成很大的影响，可能一点小噪音也能造成误判，导致产能降低，为了避免此类误判，良好的音频测量算法应当具备容易设置限制并可以在不同环境使用的特性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种感知音频质量测量方法，以解决现有技术中存在的对于扬声器异音缺陷检测时，会将呈现人耳不可听的掩蔽音的扬声器检出，造成产量浪费的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种感知音频质量测量方法，其特征在于，

3、包括如下步骤：

4、选取预定范围的正弦步进信号作为参考信号，通过待测产品进行播放；

5、对生成的正弦步进信号单步频点时长进行设定，保证每个频点的采样时长大于10ms，并且周期至少要为10，确保每个频点播放的声音时长能达到人耳灵敏度感应范围；

6、在播放录制前先校准硬件回路；

7、采集回来的波形先将前面激励还未播放的环境噪音予以剔除，以此得到波形与激励信号在时间上重合；

8、对每一组信号进行hanning窗函数运算；

9、对加窗后的信号进行快速傅里叶变换，将时域信号转换为频域信号，以获取频域输出；

10、将频域中小于20hz和大于20khz的频段幅值置为0，限制在人耳可听频率范围内；

11、据人耳对频率的特殊响应，使用耳朵加权滤波器对频域数据进行外中耳加权，得到外中耳加权的频域信号；

12、根据听觉音高标度近似算法，将加权后的数据分组到不同的频带内，形成24个不重叠的频带，构成bark刻度，并计算各频率组映射到音高的能量；

13、根据频率组的中心频率，为每个频率组的能量添加一个内部噪音，该内部噪音为血流产生在耳朵内部的噪音；

14、对添加内部噪音的能量进行幅值校正；

15、根据参考信号的能量大小和频率分布，计算当前频点的掩蔽阈值；

16、根据人耳对声音频率的敏感特性，计算人耳听觉的绝对阈值；

17、根据感知掩蔽和听觉阈值，计算异音响度；

18、根据异音响度和频谱，计算信号的粗糙度和尖锐度；

19、如果粗糙度和尖锐度有一项超过阈值，则待测产品的异音响度表现为突出；

20、如果粗糙度和尖锐度两项指标都超过阈值，则需要增加响度；

21、如果粗糙度和尖锐度都未达到阈值，则需要降低响度，

22、对每组频点使用该响度计算模型，根据频率和响度值绘制xy图，形成频率响度图表；

23、根据频率响度图表中频率点的响度值是否超过预设值来判断产品是否存在人耳可以感知的异音，如果超过，则判定受检测产品存在人耳可感知的异音。

24、其中，所述预定范围为100～10k。

25、其中，所述校准硬件回路是指根据采集设备灵敏度以及声卡校准电压对其幅值修正。

26、其中，所述hanning窗函数运算的公式为：

27、

28、式中，n代表窗口长度。

29、其中，所述外中耳加权的计算公式为：

30、

31、其中f[k]代表频率。

32、其中，将加权后的数据分组到不同的频带内，分组后所得的每一个频率组，应当计算其低频fl、高频fu、频率带宽fw以及中心频率fc。

33、其中，所述内部噪音的单位为dbspl。

34、其中，所述幅值校正的计算公式为：

35、

36、其中，etest为测试信号扩频后的能量，eref为参考信号扩频后的能量，z为以bark刻度分组后的频率组数量。

37、其中，所述人耳听觉阈值的计算公式为：

38、

39、式中，l(f)表示在频率f时的听觉阈值，l0是参考频率，为1000hz。

40、其中，所述响度为局部噪音响度，是指所有滤波器声道中所有大于0的指定响度的总和。

41、本发明的一种感知音频质量测量方法，在现有技术的基础上，充分考虑了环境噪声的影响，可以做到在不同的环境下重复使用的同时保证测量结果的准确性和一致性，且本申请的方法引入对频率的人耳加权，可以使计算结果更贴近实际听感，与人的主观感受更为接近，避免了不必要的浪费，使得测量结果更易与主观评价相辅相成。

技术特征：

1.一种感知音频质量测量方法，其特征在于，

2.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

5.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

6.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

7.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

8.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

9.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

10.如权利要求1所述的感知音频质量测量方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及噪声信号的检测技术领域，具体涉及一种感知音频质量测量方法，包括如下步骤：选取预定范围的正弦步进信号作为参考信号；剔除环境噪音，对每一组信号进行Hanning窗函数运算；获取频域输出；将频域限制在人耳可听频率范围内；构成Bark刻度；根据频率组的中心频率，为每个频率组的能量添加一个内部噪音；对添加内部噪音的能量进行幅值校正；计算当前频点的掩蔽阈值，形成频率响度图表；判断和挑选，本申请充分考虑了环境噪声的影响，且本申请的方法引入对频率的人耳加权，可以使计算结果更贴近实际听感，与人的主观感受更为接近，避免了不必要的浪费，使得测量结果更易与主观评价相辅相成。

技术研发人员：程飞,巴楠,刘清波,杨蕊琦
受保护的技术使用者：方博科技（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11