基于音頻采集卡的相位測試方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開一種基于音頻采集卡的相位測試方法，包括：控制音頻采集卡發送輸出音頻信號給揚聲器以及采集來自傳聲器的輸入音頻信號，或者，控制音頻采集卡發送輸出音頻信號到音頻器件以及采集來自音頻器件的輸入音頻信號；對所述音頻采集卡采集到的第一音頻信號進行升采樣處理，得到第二音頻信號；對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信號；以及，對所述有效音頻信號進行分析得到相位數據。相應地，本發明還公開了一種基于音頻采集卡的相位測試裝置。采用本發明，可以提高相位測試的準確性。
【專利說明】基于音頻采集卡的相位測試方法和裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及信號處理【技術領域】，更具體地，涉及一種基于音頻采集卡的相位測試 方法和裝置。
【背景技術】
[0002] 現在基于音頻采集卡的揚聲器和傳聲器測試原理大都是通過計算機控制音頻采 集卡輸出音頻信號到揚聲器中，同時控制音頻采集卡采集傳聲器收到的輸入音頻信號，然 后將采集到的音頻信號經過分析處理得到相位測試數據。圖1示出了現有基于音頻采集卡 的揚聲器和傳聲器的相位測試原理不意圖。
[0003] 計算機中的聲音文件是用數0和1來表示的，所以音頻采集卡錄音的本質就是把 模擬聲音信號轉換成數字信號，反之，在播放時則是把數字信號還原成模擬聲音信號。把 聲音模擬信號轉成計算機可以辨識的數字信號，在轉換過程中會將聲波的波形以微分方 式切開成許多單位，再把每個切開的聲波以一個數值來代表該單位的一個量，以此方式完 成取樣的工作，而在單位時間內切開的數量便是所謂的采樣率。由此可知，在單位時間內 取樣的數量越多就會越接近原始的模擬信號，在將數字信號還原成模擬信號時也就越能 接近真實的原始聲音。
[0004] 現有的一種基于音頻米集卡的揚聲器和傳聲器測試方法包括：米集控制模塊用于 控制音頻采集卡輸出掃頻信號，以及控制音頻采集卡采集傳聲器收到的音頻信號；信號分 析模塊用于對音頻采集卡的錄音信號進行分析得到相位測試數據。由于音頻采集卡采樣樣 本誤差的存在，導致現有的測試軟件不能很準確地完成相位測試。
【發明內容】
[0005] 針對上述技術問題，提供了一種能夠提高相位測試準確性的基于音頻采集卡的相 位測試方法和裝置
[0006] 根據本發明的一方面，提供了一種基于音頻采集卡的相位測試方法，包括：
[0007] 控制音頻采集卡發送輸出音頻信號給揚聲器以及采集來自傳聲器的輸入音頻信 號，或者，控制音頻采集卡發送輸出音頻信號到音頻器件以及采集來自音頻器件的輸入音 頻信號；
[0008] 對所述音頻采集卡采集到的第一音頻信號進行升采樣處理，得到第二音頻信號；
[0009] 對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信號；以及，
[0010] 對所述有效音頻信號進行分析得到相位數據。
[0011] 可選地，所述相位測試方法還包括根據所述相位數據判定產品是否合格的步驟， 該步驟進一步包括：將所述相位數據與絕對限值進行比較；如果比較結果為所述有效音頻 信號的所有頻點的相位數據均在絕對限值范圍內，則判定產品合格，否則判定產品不合格。
[0012] 可選地，所述相位測試方法還包括根據所述相位數據判定產品是否合格的步驟， 該步驟進一步包括：將所述相位數據中各頻點對應的相位數據與標準相位曲線中相同頻點 對應的相位值相減，得到各頻點對應的相位差值；將所述相位差值與相對限值進行比較； 如果比較結果為所述相位差值均在相對限值范圍內，則判定產品合格，否則判定產品不合 格。
[0013] 可選地，所述升采樣處理中采用的升采樣倍數為理論最小升采樣倍數的3-5倍。
[0014] 可選地，對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信號，包括：計算 所述第二音頻信號的第一個有效樣本點；基于所述第一有效樣本點對所述第二音頻信號進 行裁剪得到有效音頻信號。
[0015] 可選地，計算所述第二音頻信號的第一個有效樣本點，包括：
[0016] 對音頻采集卡的輸出音頻信號進行升采樣處理，得到高采樣率標準信號，其中， 對第一音頻信號進行升采樣處理的采樣率和對輸出音頻信號進行升采樣處理的采樣率相 同；
[0017] 根據互相關原理將所述第二音頻信號和所述高采樣率標準信號進行互相關運算， 然后找到所述第二音頻信號的第一有效樣本點。
[0018] 根據本發明的另一方面，還提供了一種基于音頻采集卡的相位測試裝置，包括：
[0019] 采集控制模塊，用于控制音頻采集卡發送輸出音頻信號給揚聲器以及采集來自傳 聲器的輸入音頻信號，或者，控制音頻采集卡發送輸出音頻信號到音頻器件以及采集來自 音頻器件的輸入音頻信號；
[0020] 信號升采樣模塊，用于對所述音頻采集卡采集到的第一音頻信號進行升采樣處 理，得到第二音頻信號；
[0021] 信號頭調整模塊，用于對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信 號；以及，
[0022] 信號分析模塊，用于對所述有效音頻信號進行分析得到相位數據。
[0023] 可選地，所述信號頭調整模塊對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效 音頻信號包括：對音頻采集卡的輸出音頻信號進行升采樣處理，得到高采樣率標準信號，其 中，對第一音頻信號進行升采樣處理的采樣率和對輸出音頻信號進行升采樣處理的采樣率 相同；根據互相關原理將所述第二音頻信號和所述高采樣率標準信號進行互相關運算，然 后找到所述第二音頻信號的第一有效樣本點；以及，基于所述第一有效樣本點對所述第二 音頻信號進行裁剪得到有效音頻信號。
[0024] 可選地，所述相位測試裝置還包括：檢測模塊，用于將所述相位數據與絕對限值進 行比較，如果比較結果為所述有效音頻信號的所有頻點的相位數據均在絕對限值范圍內， 則判定產品合格，否則判定產品不合格。
[0025] 可選地，所述相位測試裝置還包括：檢測模塊，用于將所述相位數據中各頻點對應 的相位數據與標準相位曲線中相同頻點對應的相位值相減，得到各頻點對應的相位差值； 將所述相位差值與相對限值進行比較；如果比較結果為所述相位差值均在相對限值范圍 內，則判定產品合格，否則判定產品不合格。
[0026] 本發明實施例通過對音頻采集卡采集到的音頻信號進行升采樣處理，從而可以使 音頻采集卡在信號采集過程中產生的采樣樣本誤差減小，此外通過信號頭調整處理去掉音 頻信號中的無效部分，可以進一步減小采樣樣本誤差，并因而在后續音頻信號分析中可以 減小相位誤差。通過這種相位測試方法，可以提高基于音頻采集卡的揚聲器、傳聲器和音頻 器件等相位測試的準確性，這樣可以提高產品測試的準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 圖1示出了現有基于音頻采集卡的揚聲器和傳聲器的相位測試原理示意圖。
[0028] 圖2示出了采樣率為48kHz的情況下采樣樣本誤差為1個及1/2個采樣點時，音 頻信號不同頻率下的理論相位誤差示意圖。
[0029] 圖3示出了采樣率為48kHz的情況下，多次重復測試同一產品得到的相對相位數 據示意圖。
[0030] 圖4是根據本發明一實施例的基于音頻采集卡的相位測試方法的流程示意圖。
[0031] 圖5是根據本發明一實施例的基于音頻采集卡的相位測試原理示意圖。
[0032] 圖6是根據本發明另一實施例的基于音頻采集卡的相位測試方法的流程示意圖。
[0033] 圖7是根據本發明實施例的基于音頻采集卡的相位測試裝置的結構框圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面結合附圖對本發明實施方式作進一步的說明。
[0035] 發明人在研究過程中發現由于音頻采集卡采樣樣本誤差的存在，導致現有的基于 音頻采集卡的揚聲器和傳聲器測試方法不能很準確地完成相位測試。音頻采集卡包括聲 卡、動態采集卡等有限采樣的采集設備。而且，發明人發現音頻器件的相位測試也存在不能 準確實現的問題。音頻器件可以是音頻放大器、無線音頻器件、帶dsp處理的音頻器件等， 它們具有音頻輸入端和音頻輸出端。
[0036] 目前音頻采集卡采樣率的范圍可以在8kHz到192kHz之間。音頻采集卡與計算機 之間的作業最常用的采樣率有44. IkHz和48kHz兩種。
[0037] 以48kHz采樣率為例，音頻采集卡會將收錄到的Is模擬信號轉換成48k個采樣樣 本。但是問題也相應而來，第一個采樣樣本可能是采集到了有效信號的第〇秒，也可能是采 集到了有效信號的第48k分之1秒上，也可能是采集到第0秒和第48k分之1秒之間的任 意一個位置。這種采樣樣本的誤差會導致相位計算誤差，從而對相位測試會產生比較大的 影響。
[0038] 在相位計算過程中，由采樣樣本的誤差導致的相位計算誤差可以通過以下公式計 算得到：
[0039] 相位誤差=(360*音頻信號頻率/采樣率）*采樣樣本誤差
[0040] 圖2示出了采樣率在48kHZ的情況下采樣樣本誤差為1個采樣點（即為48k分之 1秒的誤差）和1/2個采樣點時，音頻信號不同頻率下的理論相位誤差示意圖。多1采樣 (多1/2采樣）曲線為采樣樣本開始部分多了 1個（1/2個）無效采樣點時的理論相位誤差 曲線，少1采樣（少1/2采樣）曲線為采樣樣本開始部分少了 1個（1/2個）有效采樣點時 的理論相位誤差曲線。從圖2中可以看到頻率越高，采樣樣本的誤差導致的相位誤差越大。 此外，由于采樣誤差，導致信號分析模塊中得到的相位數據可能大于實際相位，也可能小于 實際相位。圖3示出了采樣率在48kHZ的情況下多次重復測試同一產品得到的相對相位數 據（測試所得相位數據與標準相位數據的差值）示意圖。如圖3所示，由于采樣誤差的存 在，多次測量同一個產品所得的相位數據是不同的，但是相位數據是符合圖2所示的理論 相位誤差趨勢的。通過圖3顯示的相位數據和相位誤差可以看出有必要提高相位數據的準 確性。進一步地，這種相位誤差會導致對判定產品是否合格造成誤判。
[0041] 基于上述研究分析，發明人提出一種在音頻采集卡采集傳聲器收到的輸入音頻信 號之后，進入到信號分析模塊之前，對音頻采集卡采集的音頻信號作進一步的處理的技術 方案，以減小音頻采集卡采集到的音頻信號的采樣樣本誤差，從而減小信號分析模塊計算 得到的相位誤差。
[0042] 圖4是根據本發明一實施例的基于音頻采集卡的相位測試方法的流程示意圖。如 圖4所示，該相位測試方法包括：
[0043] S301，控制音頻米集卡發送輸出音頻信號給揚聲器以及米集傳聲器收到的輸入音 頻信號；
[0044] S302,對所述音頻采集卡采集到的第一音頻信號進行升采樣處理，得到第二音頻 信號；
[0045] S303,對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信號；以及，
[0046] S304,對所述有效音頻信號進行分析得到相位數據。
[0047] 可選地，對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信號，包括：計算 所述第二音頻信號的第一個有效樣本點；以及，基于所述第一有效樣本點對所述第二音頻 信號進行裁剪得到有效音頻信號。例如，利用軟件算法計算升采樣之后信號中的有效信號 的第一個采樣樣本，然后將升采樣后信號的開始部分的無效采樣樣本從信號中剔除。
[0048] 可選地，計算所述第二音頻信號的第一個有效樣本點，包括：對音頻采集卡的輸出 音頻信號進行升采樣處理，得到高采樣率標準信號，其中，對第一音頻信號進行升采樣處理 的采樣率和對輸出音頻信號進行升采樣處理的采樣率相同；以及，根據互相關原理將所述 第二音頻信號和所述高采樣率標準信號進行互相關運算，然后找到所述第二音頻信號的第 一有效樣本點。
[0049] 聲音信號的頻率范圍一般在20Hz?20kHz。聲學產品的相位數據一般用X軸為頻 率，y軸為相位值的二維數組表示。現以頻率點100Hz、500H z、lkHz、5kHz和IOkHz為例對 本發明相位測試方法的應用作進一步的說明。
[0050] 例如，各頻點下對應的相位如表1所示。
[0051] 表 1
[0052]
【權利要求】
1. 一種基于音頻采集卡的相位測試方法，包括： 控制音頻采集卡發送輸出音頻信號給揚聲器以及采集來自傳聲器的輸入音頻信號， 或者，控制音頻采集卡發送輸出音頻信號到音頻器件以及采集來自音頻器件的輸入音頻信 號； 對所述音頻采集卡采集到的第一音頻信號進行升采樣處理，得到第二音頻信號； 對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信號；以及， 對所述有效音頻信號進行分析得到相位數據。
2. 根據權利要求1所述的相位測試方法，其特征在于，所述相位測試方法還包括根據 所述相位數據判定產品是否合格的步驟，該步驟進一步包括： 將所述相位數據與絕對限值進行比較； 如果比較結果為所述有效音頻信號的所有頻點的相位數據均在絕對限值范圍內，則判 定產品合格，否則判定產品不合格。
3. 根據權利要求1所述的相位測試方法，其特征在于，所述相位測試方法還包括根據 所述相位數據判定產品是否合格的步驟，該步驟進一步包括： 將所述相位數據中各頻點對應的相位數據與標準相位曲線中相同頻點對應的相位值 相減，得到各頻點對應的相位差值； 將所述相位差值與相對限值進行比較； 如果比較結果為所述相位差值均在相對限值范圍內，則判定產品合格，否則判定產品 不合格。
4. 根據權利要求1所述的相位測試方法，其特征在于，所述升采樣處理中采用的升采 樣倍數為理論最小升采樣倍數的3-5倍。
5. 根據權利要求1所述的相位測試方法，其特征在于，對所述第二音頻信號進行信號 頭調整處理得到有效音頻信號，包括： 計算所述第二音頻信號的第一個有效樣本點； 基于所述第一有效樣本點對所述第二音頻信號進行裁剪得到有效音頻信號。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，計算所述第二音頻信號的第一個有效樣 本點，包括： 對音頻采集卡的輸出音頻信號進行升采樣處理，得到高采樣率標準信號，其中，對第一 音頻信號進行升采樣處理的采樣率和對輸出音頻信號進行升采樣處理的采樣率相同； 根據互相關原理將所述第二音頻信號和所述高采樣率標準信號進行互相關運算，然后 找到所述第二音頻信號的第一有效樣本點。
7.-種基于音頻采集卡的相位測試裝置，包括： 采集控制模塊，用于控制音頻采集卡發送輸出音頻信號給揚聲器以及采集來自傳聲器 的輸入音頻信號，或者，控制音頻采集卡發送輸出音頻信號到音頻器件以及采集來自音頻 器件的輸入音頻信號； 信號升采樣模塊，用于對所述音頻采集卡采集到的第一音頻信號進行升采樣處理，得 到第二音頻信號； 信號頭調整模塊，用于對所述第二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信號； 以及， 信號分析模塊，用于對所述有效音頻信號進行分析得到相位數據。
8. 根據權利要求7所述的相位測試裝置，其特征在于，所述信號頭調整模塊對所述第 二音頻信號進行信號頭調整處理得到有效音頻信號包括： 對音頻采集卡的輸出音頻信號進行升采樣處理,得到高采樣率標準信號,其中,對第一音頻信號進行升采樣處理的采樣率和對輸出音頻信號進行升采樣處理的采樣率相同； 根據互相關原理將所述第二音頻信號和所述高采樣率標準信號進行互相關運算，然后 找到所述第二音頻信號的第一有效樣本點； 基于所述第一有效樣本點對所述第二音頻信號進行裁剪得到有效音頻信號。
9. 根據權利要求7所述的相位測試裝置，其特征在于，所述相位測試裝置還包括： 檢測模塊，用于將所述相位數據與絕對限值進行比較，如果比較結果為所述有效音頻 信號的所有頻點的相位數據均在絕對限值范圍內，則判定產品合格，否則判定產品不合格。
10. 根據權利要求7所述的相位測試裝置，其特征在于，所述相位測試裝置還包括： 檢測模塊，用于將所述相位數據中各頻點對應的相位數據與標準相位曲線中相同頻點 對應的相位值相減，得到各頻點對應的相位差值； 將所述相位差值與相對限值進行比較； 如果比較結果為所述相位差值均在相對限值范圍內，則判定產品合格，否則判定產品 不合格。
【文檔編號】G01H11/06GK104316161SQ201410604680
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】李寧 申請人:歌爾聲學股份有限公司