專利名稱：減小噪音影響的發(fā)聲設備測試裝置及測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)聲設備測試裝置及其測試方法，特別涉及一種 對發(fā)聲設備各項參數(shù)進行測試時減小噪音影響的發(fā)聲設備測試裝置及 測試方法。
背景技術(shù)：
目前，對發(fā)聲設備如喇叭、音箱等進行測試的方法大致分為兩種 一種是人工檢測，主要依靠作業(yè)員耳朵聽發(fā)聲設備所發(fā)出的聲音來判 別發(fā)聲設備的好壞，這種方法雖然簡單，但受作業(yè)員主觀影響大，而 且沒有考慮環(huán)境以及發(fā)聲設備的噪音影響，結(jié)果不準確，檢測質(zhì)量低， 同時作業(yè)員的聽力也會受到損害。另一種是采用專用音頻測量儀器如 Audio Precision ( AP )公司的AP2700系列等音頻分析儀進行測試，該 音頻測試儀器測試結(jié)果很準確，但測試儀器的價格昂貴，而且測試時， 須配合AP公司的標準麥克風和校準器，使之成為一套專業(yè)的電聲測 試系統(tǒng)。
中國知識產(chǎn)^又局在2001年11月1日/>告的，專利號為CN 2403628Y，名稱為"多功能電喇叭測試裝置"的專利中揭露了一種多 功能電喇叭的測試裝置，該測試裝置能夠?qū)囉秒娎雀黜梾?shù)進行 測試。該測試裝置在測試電喇叭的總諧波失真時，利用傳聲器如麥克 風采集一聲波信號，該聲波信號經(jīng)過一 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成一數(shù)字信號， 處理器對該數(shù)字信號截取一整周期，然后調(diào)用快速傅立葉變換程序算 出各次諧波幅值相對于基頻幅值的比值得到總諧波失真。然而該裝置 測試電喇叭各項性能時沒有考慮噪音的影響，測試的準確度會因為噪 音干擾而下降
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，提供一種能減小噪音影響的發(fā)聲設備測試裝置及測試 方法，對待測發(fā)聲設備發(fā)出的音頻信號先進行消噪處理再進行各項參 數(shù)的測試，從而用較小的成本提高了對發(fā)聲設備參數(shù)測試的準確性， 以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
該減小噪音影響的發(fā)聲設備測試裝置包括一聲音采集裝置、 一音 頻處理裝置、 一存儲器及一處理單元。其中該聲音釆集裝置用于采集 一發(fā)聲設備所發(fā)出之時域模擬音頻信號。該音頻處理裝置用于將該聲 音采集裝置釆集到的時域模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成時域數(shù)字音頻信號。該 處理單元包括一錄入模塊、 一傅立葉變換模塊、 一運算模塊以及一測 試模塊。
其中該錄入模塊用于將音頻處理裝置轉(zhuǎn)換的時域數(shù)字音頻信號儲 存于存儲器中，傅立葉變換模塊用于調(diào)用存儲器中的時域數(shù)字音頻信 號并截取一預設長度的數(shù)字音頻信號，對該預設長度的數(shù)字音頻信號 進行第一次快速傅立葉變換，記錄所得頻譜中每個頻率的頻率幅值于 存儲器中，再次調(diào)用存儲器中的時域數(shù)字音頻信號并截取兩倍預設長 度的數(shù)字音頻信號，對該兩倍預設長度的數(shù)字音頻信號進行第二次快 速傅立葉變換，記錄第二次傅立葉變換所得頻譜中與第一次傅立葉變 換所得頻譜中每一相同頻率的前一頻率的頻率幅值即為該每一頻率的 噪音成分幅值于存儲器中。該運算模塊，用存儲器中記錄的第一次傅 立葉變換的每個頻率幅值減去第二次傅立葉變換后所記錄的第一次傅 立葉變換的每個頻率幅值對應的噪音成分幅值，得到一與第一次傅立 葉變換后的頻率相同的頻域音頻信號。該傅立葉變換模塊還對該運算 模塊得到的頻域音頻信號進行反傅立葉變換，得到一時域音頻信號。 該測試模塊，對經(jīng)過反傅立葉變換后的時域信號進行相關(guān)參數(shù)測試。
該減小噪音影響的發(fā)聲設備測試方法包括以下步驟采集一發(fā)聲 設備所輸出之時域模擬音頻信號；將時域模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成時域數(shù) 字音頻信號;存儲該時域數(shù)字音頻信號；對所存儲的時域數(shù)字音頻信號 截取一預設長度的時域數(shù)字音頻信號，對截取的預設長度數(shù)字音頻信 號進行第一次快速傅立葉變換；記錄所得頻譜中每個頻率的頻率幅值； 對所存儲的時域數(shù)字音頻信號截取兩倍預設長度的數(shù)字音頻信號，對
該兩倍預設長度的數(shù)字音頻信號進行第二次快速傅立葉變換；記錄第 二次傅立葉變換所得頻i普中與第 一次傅立葉變換所得頻譜中 一相同頻 率的前一頻率的頻率幅值即為該頻率的噪音成分幅值；用第一次傅立 葉變換的每個頻率幅值減去第二次傅立葉變換后所記錄的噪音成分幅 值，得到一與第一次傅立葉變換后的頻率相同的頻域信號；對該頻域 音頻信號進行反傅立葉變換，得到一時域音頻信號；對經(jīng)過反傅立葉 變換后的時域音頻信號進行相關(guān)參數(shù)測試。
這樣，通過本發(fā)明的發(fā)聲設備測試裝置和方法，用較小的成本獲 得了發(fā)聲設備各項參數(shù)較準確的測試結(jié)果。


圖1是減小噪音影響的發(fā)聲設備測試系統(tǒng)的架構(gòu)圖。 圖2是傅立葉變換模塊對音頻信號進行第一次快速傅立葉變換的 頻語圖。
圖3是傅立葉變換模塊對音頻信號進行第二次快速傅立葉變換的 頻譜圖。
圖4是減小噪音影響的發(fā)聲設備測試方法的流程圖。
具體實施例方式
請參閱圖1，為減小噪音影響的發(fā)聲設備測試系統(tǒng)的架構(gòu)圖。該 發(fā)聲設備測試系統(tǒng)包括一發(fā)聲設備測試裝置1及一 第 一發(fā)聲設備2a及 /或一第二發(fā)聲設備2b。該第一發(fā)聲設備2a可為具有喇叭且可播放自 身存儲器中的音頻文件的設備如媒體播放器、手機等手持設備，該第 二發(fā)聲設備2b為只能被動播放其他電子裝置中的音頻文件的設備如 音箱等。在對第二發(fā)聲設備2b進行測試時，該第二發(fā)聲設備2b通過 一音頻連接線連接至發(fā)聲設備測試裝置1或者其他電子裝置上。該發(fā) 聲設備測試裝置1包括一處理單元10、 一音頻采集裝置20、 一音頻處 理裝置30及一存儲器40。
其中，該音頻采集裝置20用于采集第一發(fā)聲設備2a或者第二發(fā) 聲設備2b所發(fā)出的時域模擬音頻信號。在本實施方式中該音頻采集裝
置20采用超心型話筒，由于這種超心型話筒對偏離方向的聲音大量衰 減，故應將該超心型話筒正對且盡量靠近發(fā)聲設備，但是為了避免接 觸產(chǎn)生新的噪音，話筒不能接觸發(fā)聲設備。該音頻處理裝置30為普通 聲卡，用于將音頻采集裝置20采集到的時域模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成時域 數(shù)字音頻信號。本實施方式中，通過一特定測試音頻文件對發(fā)聲設備 進行測試，當所測試的發(fā)聲設備為第一發(fā)聲設備2a時，則測試音頻文 件存儲于第 一發(fā)聲設備2a的存儲器中，當所測試的發(fā)聲設備為第二發(fā) 聲設備2b時，則測試音頻文件存儲于發(fā)聲設備測試裝置1的存儲器 40中，該第一發(fā)聲設備2a以及存儲器40中的音頻文件可為任意頻率 音頻信號。為了提高測試準確性，本實施方式中，該測試音頻文件為 1000赫茲(1KHZ)頻率的標準參考音頻信號。同時第一發(fā)聲設備及/ 或第二發(fā)聲設備所輸出的音頻信號的音量應大于卯分貝，這樣可減小 環(huán)境噪音的干擾。
處理單元10包括一錄入模塊101、 一播》丈才莫塊102、 一傅立葉變 換模塊103、 一運算模塊104以及一測試模塊105。其中錄入模塊101， 用于將音頻處理裝置轉(zhuǎn)換的時域數(shù)字音頻信號儲存于存儲器40中。播 放模塊102用于在所測試的發(fā)聲設備為第二發(fā)聲設備2b,且第二發(fā)聲 設備2b連接至該測試設備1時，調(diào)用儲存于存儲器40中的音頻文件， 并將該音頻文件傳輸至音頻處理裝置30轉(zhuǎn)換為模擬音頻信號后通過 第二發(fā)聲設備2b輸出。該傅立葉變換模塊103調(diào)用存儲在存儲器40 中的數(shù)字音頻信號對其分別進行第一次及第二次快速傅立葉變換 (FFT, Fast Fourier Transform ),具體變換過程請參閱圖2及圖3。
請參閱圖2,為傅立葉變換模塊對音頻信號進行第一次快速傅立 葉變換的頻譜圖。傅立葉變換模塊103調(diào)用儲存在存儲器40中的時域 數(shù)字音頻信號后，首先對該數(shù)字音頻信號進行第一次FFT變換，即截 取一預設長度的時域數(shù)字音頻信號，為了避免不是整周期截取數(shù)字音 頻信號所產(chǎn)生的截斷效應，即減小頻譜泄漏，可對該預設長度的時域 數(shù)字音頻信號加窗處理后進行FFT變換，得到圖2所示頻譜圖。該窗 可為漢明(Hamming)窗或漢寧(Harming)窗等窗函tt。
圖2所示頻譜圖橫坐標每一個點為逐漸均勻增大的頻率值，縱坐
標為每個頻率值的幅值(db)。橫坐標每個點的頻率可由下述傅立葉公式
1確定
其中，i表示頻譜圖橫坐標第i個點，fi為該點的頻率，fs為采樣頻 率，N為所截取的數(shù)字音頻信號長度，由于(K/^V，可知共有N個點 表示從0HZ到fs/2的頻率。
在本實施方式中，釆樣頻率f;設為96KHZ,第一次FFT變換截取 的數(shù)字音頻信號長度設為4096個數(shù)字音頻信號點，即N=4096,由上 述的傅立葉公式1可知得到頻i普圖的頻率范圍在0HZ到48KHZ之間， 有4096個點均勻地表示這些頻率即有4096個頻率，記錄每個頻率對 應的幅值即頻率幅值Fa于存儲器40中。
請參閱圖3，為傅立葉變換模塊103對音頻信號進行第二次FFT 變換所得到的頻譜圖。在第二次FFT變換中，傅立葉變換模塊103再 次調(diào)用存儲器40中的時域數(shù)字音頻信號，然后截取長度為第一次FFT 變換所截取的預設長度的2倍的時域數(shù)字音頻信號，對該兩倍預設長 度的時域數(shù)字音頻信號加窗處理后進行第二次FFT變換，得到圖3所 示頻譜圖。該頻譜圖的頻率范圍仍然是0到fs/2。由傅立葉公式1可 以4,出4專立葉/>式2如下<formula>formula see original document page 8</formula>
由于第二次FFT變換的長度為第 一 次FFT變換的兩倍，則由傅里 葉公式2可知，若第一次傅立葉變換后表示頻率fj的點為第i點，則 在第二次傅立葉變換后表示頻率fi的點將變?yōu)榈?i點，即在第二次傅 立葉變換后，表示相同頻率值的點數(shù)為第一次傅立葉變換后的兩倍。 即在本實施方式中，如果第一次FFT變換中代表每個頻率點為1、 2、
3..... 4096，則在第二次傅立葉變換后代表同一頻率的點則變?yōu)榈?br> 1*2、第2*2、 3*2.....第4096*2點等偶數(shù)點，第l、第3、第5、
…、第8191等4096個奇數(shù)點為新插入的點，即為第一次FFT變換的 各頻率分離出來的噪音成分，即第二次FFT變換的第2n-l點為第一次FFT變換的第n點分離出來的噪音成分(1 S " S 4096 ),例如第1 點為第一次FFT變換的第1點的頻率分離出的噪音成分，第3點為第 一次FFT變換的第2點的頻率分離出來的.噪音成分，第5點為第一次 FFT變換的第3點的頻率分離出來的噪音成分，…，第8191個點為第 一次FFT變換的第4092點的頻率分離出的噪音成分。記錄該每個奇數(shù) 點的幅值即噪音成分幅值Na于存儲器40中。
在得到消噪前信號頻率幅值Fa以及噪音成分幅值Na后，運算模塊 104用頻率幅值Fa逐一減去噪音成分幅值Na,即，該第一次FFT變換 的第1點的幅值減去第二次FFT變換的第l點的幅值，第一次FFT變 換的第2個點的幅值減去第二次FFT變換的第3個點的幅值等等。則 可消去大部分噪音，得到消去了噪音成分的有4096個點的頻域信號。 傅立葉變換模塊103對該消去了噪音成分的頻域信號做反傅立葉變換 得到 一 時域的音頻信號，然后將消噪后的時域音頻信號發(fā)送給測試模 塊105。測試模塊105根據(jù)消噪后的時域音頻進行發(fā)聲設備的各項參 數(shù)如總諧波失真的測試，由于各項參數(shù)的測試為現(xiàn)有一般技術(shù)，因此 在本發(fā)明中不多加描述。
請參閱圖4，為減小噪音影響的發(fā)聲設備測試方法流程圖。首先， 發(fā)聲設備輸出一段時域模擬音頻信號(S101);音頻采集裝置20采集 該時域模擬音頻信號并通過聲音處理裝置30將該時域模擬音頻信號 轉(zhuǎn)換成時域數(shù)字音頻信號(S102);該時域數(shù)字音頻信號通過錄入模 塊101被儲存在存儲器40中(S103);傅立葉變換模塊103調(diào)用存儲 器40中的時域數(shù)字音頻信號，并截取一預設長度的數(shù)字音頻信號，在 對該預設長度的數(shù)字音頻信號加窗處理后進行第一次快速傅立葉變換 (S104);記錄頻率幅值Fa (S105);傅立葉變換才莫塊103再次調(diào)取 存儲器40中的時域數(shù)字音頻信號，并截取2倍預設長度的時域數(shù)字音 頻信號，對該2倍預設長度的時域數(shù)字音頻信號加窗處理后進行第二 次快速傅立葉變換(S106);記錄第二次傅立葉變換所得頻譜中與第 一次傅立葉變換所得頻譜中相同的每一頻率的前一頻率的頻率幅值即 為該每個頻率的噪音成分幅值Na (S107);用第一次快速傅立葉變換 得到的頻率幅值Fa減去第二次快速傅立葉變換得到的噪音成分幅值
Na,得到一消噪的頻域音頻信號(S108);傅立葉變換模塊103對消 噪的頻域音頻信號進行反傅立葉變換得到消噪的時域音頻信號然后傳 送該消噪的時域音頻信號至測試模塊105 (S109);測試模塊105根 據(jù)該消噪的時域音頻信號對總諧波失真等各項參數(shù)進行測試(S110)。
權(quán)利要求
1.一種減小噪音影響的發(fā)聲設備測試裝置，其包括一存儲器，一測試模塊，一音頻采集裝置用于采集一發(fā)聲設備所輸出之時域模擬音頻信號，一音頻處理裝置用于將該聲音采集裝置采集到的時域模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成時域數(shù)字音頻信號，以及一錄入模塊用于將音頻處理裝置轉(zhuǎn)換成的時域數(shù)字音頻信號儲存于存儲器中，其特征在于，該發(fā)聲設備測試裝置還包括一傅立葉變換模塊，用于調(diào)用存儲器中所述時域數(shù)字音頻信號并截取一預設長度的數(shù)字音頻信號，對該預設長度的數(shù)字音頻信號進行第一次傅立葉變換，記錄所得頻譜中每個頻率的頻率幅值于存儲器中，再次調(diào)用存儲器中的時域數(shù)字音頻信號并截取兩倍預設長度的數(shù)字音頻信號，對該兩倍預設長度的數(shù)字音頻信號進行第二次快速傅立葉變換，記錄第二次傅立葉變換所得頻譜中與第一次傅立葉變換所得頻譜中每一相同頻率的前一頻率的頻率幅值即該每一頻率的噪音成分幅值于存儲器中；一運算模塊，用存儲器中記錄的第一次傅立葉變換所獲得的每個頻率的頻率幅值減去第二次傅立葉變換后所獲得的該頻率的噪音成分幅值，得到一與第一次傅立葉變換后的頻率相同的頻域音頻信號；該傅立葉變換模塊還對該運算模塊得到的頻域音頻信號進行反傅立葉變換，得到一時域音頻信號，該測試模塊對經(jīng)過反傅立葉變換后的時域信號進行相關(guān)參數(shù)測試。
2. 如權(quán)利要求1所述發(fā)聲設備測試裝置，其特征在于，所述聲音 采集裝置采用的音頻采集裝置為超心型話筒。
3. 如權(quán)利要求1所述發(fā)聲設備測試裝置，其特征在于，該存儲器 中還存儲一音頻文件，在所測試的發(fā)聲設備為只能被動播放其他電子 裝置中的音頻文件的設備時，中央處理器控制音頻文件通過發(fā)聲設備 輸出。
4. 如權(quán)利要求1所述發(fā)聲設備測試裝置，其特征在于，該傅立葉 變換模塊在對時域音頻信號進行第一次及第二次傅立葉變換之前，先對該時域音頻信號進行加窗處理。
5. 如權(quán)利要求4所述的發(fā)聲設備測試裝置，其特征在于，進行加 窗處理的窗函數(shù)為海明窗或漢寧窗。
6. —種減小噪音影響的發(fā)聲設備測試方法，其特征在于，該方法 包括釆集一發(fā)聲設備所輸出之時域模擬音頻信號； 將時域模擬音頻信號轉(zhuǎn)換成時域數(shù)字音頻信號； 存儲該時域數(shù)字音頻信號；對所存儲的時域數(shù)字音頻信號截取一預設長度的時域數(shù)字音頻信 號，對截取的預設長度數(shù)字音頻信號進行第一次快速傅立葉變換； 記錄所得頻譜中每個頻率的頻率幅值；對所存儲的時域數(shù)字音頻信號截取兩倍預設長度的數(shù)字音頻信 號，對該兩倍預設長度的數(shù)字音頻信號進行第二次快速傅立葉變換；記錄第二次傅立葉變換所得頻譜中與第一次傅立葉變換所得頻譜 中每 一 相同頻率的前 一 頻率的頻率幅值即該每 一 頻率噪音成分幅值；用第一次傅立葉變換的每個頻率幅值減去第二次傅立葉變換后所 記錄的噪音成分幅值，得到一與第一次傅立葉變換后的頻率相同的消 噪的頻域音頻信號；對該頻域音頻信號進行反傅立葉變換，得到 一 消噪的時域音頻信號；對該消噪的時域音頻信號進行相關(guān)參數(shù)測試。
7. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)聲設備測試方法，其特征在于，該方法 還包括在對時域音頻信號進行第一次及第二次傅立葉變換之前先對該 時域數(shù)字音頻信號進行加窗處理的步驟。
8. 如權(quán)利要求6所述的發(fā)聲設備測試方法，其特征在于，進行加 窗處理的窗函數(shù)為海明窗或漢寧窗。
全文摘要
一種減小噪音影響的發(fā)聲設備測試方法，包括步驟采集發(fā)聲設備所發(fā)出的模擬信號；將該模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；截取一段預設長度的數(shù)字信號進行第一次快速傅立葉變換得到第一頻譜，記錄每個頻率幅值；截取2倍預設長度的數(shù)字信號進行第二次快速傅立葉變換后得到第二頻譜，記錄第二頻譜中與第一頻譜中相同的頻率對應的前一頻率的頻率幅值即噪音成分幅值；用每個頻率幅值分別減去與每個頻率對應的噪音成分幅值，得到一消噪的頻域音頻信號；對該消噪的頻域音頻信號做反傅立葉變換得到一消噪后的時域音頻信號并對其做相關(guān)參數(shù)測試。同時還提供了一種發(fā)聲設備測試裝置。通過該方法和裝置，以較小的成本獲得了較準確的測試結(jié)果。
文檔編號H04R29/00GK101355829SQ200710075319
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者李海生, 王漢哲, 程華東, 謝冠宏, 耀 趙, 連文釧 申請人:鵬智科技(深圳)有限公司;錦天科技股份有限公司