基于音频采集卡的相位测试方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种基于音频采集卡的相位测试方法，包括：控制音频采集卡发送输出音频信号给扬声器以及采集来自传声器的输入音频信号，或者，控制音频采集卡发送输出音频信号到音频器件以及采集来自音频器件的输入音频信号；对所述音频采集卡采集到的第一音频信号进行升采样处理，得到第二音频信号；对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信号；以及，对所述有效音频信号进行分析得到相位数据。相应地，本发明还公开了一种基于音频采集卡的相位测试装置。采用本发明，可以提高相位测试的准确性。
【专利说明】基于音频采集卡的相位测试方法和装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及信号处理【技术领域】，更具体地，涉及一种基于音频采集卡的相位测试 方法和装置。
【背景技术】
[0002] 现在基于音频采集卡的扬声器和传声器测试原理大都是通过计算机控制音频采 集卡输出音频信号到扬声器中，同时控制音频采集卡采集传声器收到的输入音频信号，然 后将采集到的音频信号经过分析处理得到相位测试数据。图1示出了现有基于音频采集卡 的扬声器和传声器的相位测试原理不意图。
[0003] 计算机中的声音文件是用数0和1来表示的，所以音频采集卡录音的本质就是把 模拟声音信号转换成数字信号，反之，在播放时则是把数字信号还原成模拟声音信号。把 声音模拟信号转成计算机可以辨识的数字信号，在转换过程中会将声波的波形以微分方 式切开成许多单位，再把每个切开的声波以一个数值来代表该单位的一个量，以此方式完 成取样的工作，而在单位时间内切开的数量便是所谓的采样率。由此可知，在单位时间内 取样的数量越多就会越接近原始的模拟信号，在将数字信号还原成模拟信号时也就越能 接近真实的原始声音。
[0004] 现有的一种基于音频米集卡的扬声器和传声器测试方法包括：米集控制模块用于 控制音频采集卡输出扫频信号，以及控制音频采集卡采集传声器收到的音频信号；信号分 析模块用于对音频采集卡的录音信号进行分析得到相位测试数据。由于音频采集卡采样样 本误差的存在，导致现有的测试软件不能很准确地完成相位测试。
【发明内容】
[0005] 针对上述技术问题，提供了一种能够提高相位测试准确性的基于音频采集卡的相 位测试方法和装置
[0006] 根据本发明的一方面，提供了一种基于音频采集卡的相位测试方法，包括：
[0007] 控制音频采集卡发送输出音频信号给扬声器以及采集来自传声器的输入音频信 号，或者，控制音频采集卡发送输出音频信号到音频器件以及采集来自音频器件的输入音 频信号；
[0008] 对所述音频采集卡采集到的第一音频信号进行升采样处理，得到第二音频信号；
[0009] 对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信号；以及，
[0010] 对所述有效音频信号进行分析得到相位数据。
[0011] 可选地，所述相位测试方法还包括根据所述相位数据判定产品是否合格的步骤， 该步骤进一步包括：将所述相位数据与绝对限值进行比较；如果比较结果为所述有效音频 信号的所有频点的相位数据均在绝对限值范围内，则判定产品合格，否则判定产品不合格。
[0012] 可选地，所述相位测试方法还包括根据所述相位数据判定产品是否合格的步骤， 该步骤进一步包括：将所述相位数据中各频点对应的相位数据与标准相位曲线中相同频点 对应的相位值相减，得到各频点对应的相位差值；将所述相位差值与相对限值进行比较； 如果比较结果为所述相位差值均在相对限值范围内，则判定产品合格，否则判定产品不合 格。
[0013] 可选地，所述升采样处理中采用的升采样倍数为理论最小升采样倍数的3-5倍。
[0014] 可选地，对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信号，包括：计算 所述第二音频信号的第一个有效样本点；基于所述第一有效样本点对所述第二音频信号进 行裁剪得到有效音频信号。
[0015] 可选地，计算所述第二音频信号的第一个有效样本点，包括：
[0016] 对音频采集卡的输出音频信号进行升采样处理，得到高采样率标准信号，其中， 对第一音频信号进行升采样处理的采样率和对输出音频信号进行升采样处理的采样率相 同；
[0017] 根据互相关原理将所述第二音频信号和所述高采样率标准信号进行互相关运算， 然后找到所述第二音频信号的第一有效样本点。
[0018] 根据本发明的另一方面，还提供了一种基于音频采集卡的相位测试装置，包括：
[0019] 采集控制模块，用于控制音频采集卡发送输出音频信号给扬声器以及采集来自传 声器的输入音频信号，或者，控制音频采集卡发送输出音频信号到音频器件以及采集来自 音频器件的输入音频信号；
[0020] 信号升采样模块，用于对所述音频采集卡采集到的第一音频信号进行升采样处 理，得到第二音频信号；
[0021] 信号头调整模块，用于对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信 号；以及，
[0022] 信号分析模块，用于对所述有效音频信号进行分析得到相位数据。
[0023] 可选地，所述信号头调整模块对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效 音频信号包括：对音频采集卡的输出音频信号进行升采样处理，得到高采样率标准信号，其 中，对第一音频信号进行升采样处理的采样率和对输出音频信号进行升采样处理的采样率 相同；根据互相关原理将所述第二音频信号和所述高采样率标准信号进行互相关运算，然 后找到所述第二音频信号的第一有效样本点；以及，基于所述第一有效样本点对所述第二 音频信号进行裁剪得到有效音频信号。
[0024] 可选地，所述相位测试装置还包括：检测模块，用于将所述相位数据与绝对限值进 行比较，如果比较结果为所述有效音频信号的所有频点的相位数据均在绝对限值范围内， 则判定产品合格，否则判定产品不合格。
[0025] 可选地，所述相位测试装置还包括：检测模块，用于将所述相位数据中各频点对应 的相位数据与标准相位曲线中相同频点对应的相位值相减，得到各频点对应的相位差值； 将所述相位差值与相对限值进行比较；如果比较结果为所述相位差值均在相对限值范围 内，则判定产品合格，否则判定产品不合格。
[0026] 本发明实施例通过对音频采集卡采集到的音频信号进行升采样处理，从而可以使 音频采集卡在信号采集过程中产生的采样样本误差减小，此外通过信号头调整处理去掉音 频信号中的无效部分，可以进一步减小采样样本误差，并因而在后续音频信号分析中可以 减小相位误差。通过这种相位测试方法，可以提高基于音频采集卡的扬声器、传声器和音频 器件等相位测试的准确性，这样可以提高产品测试的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1示出了现有基于音频采集卡的扬声器和传声器的相位测试原理示意图。
[0028] 图2示出了采样率为48kHz的情况下采样样本误差为1个及1/2个采样点时，音 频信号不同频率下的理论相位误差示意图。
[0029] 图3示出了采样率为48kHz的情况下，多次重复测试同一产品得到的相对相位数 据示意图。
[0030] 图4是根据本发明一实施例的基于音频采集卡的相位测试方法的流程示意图。
[0031] 图5是根据本发明一实施例的基于音频采集卡的相位测试原理示意图。
[0032] 图6是根据本发明另一实施例的基于音频采集卡的相位测试方法的流程示意图。
[0033] 图7是根据本发明实施例的基于音频采集卡的相位测试装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合附图对本发明实施方式作进一步的说明。
[0035] 发明人在研究过程中发现由于音频采集卡采样样本误差的存在，导致现有的基于 音频采集卡的扬声器和传声器测试方法不能很准确地完成相位测试。音频采集卡包括声 卡、动态采集卡等有限采样的采集设备。而且，发明人发现音频器件的相位测试也存在不能 准确实现的问题。音频器件可以是音频放大器、无线音频器件、带dsp处理的音频器件等， 它们具有音频输入端和音频输出端。
[0036] 目前音频采集卡采样率的范围可以在8kHz到192kHz之间。音频采集卡与计算机 之间的作业最常用的采样率有44. IkHz和48kHz两种。
[0037] 以48kHz采样率为例，音频采集卡会将收录到的Is模拟信号转换成48k个采样样 本。但是问题也相应而来，第一个采样样本可能是采集到了有效信号的第〇秒，也可能是采 集到了有效信号的第48k分之1秒上，也可能是采集到第0秒和第48k分之1秒之间的任 意一个位置。这种采样样本的误差会导致相位计算误差，从而对相位测试会产生比较大的 影响。
[0038] 在相位计算过程中，由采样样本的误差导致的相位计算误差可以通过以下公式计 算得到：
[0039] 相位误差=(360*音频信号频率/采样率）*采样样本误差
[0040] 图2示出了采样率在48kHZ的情况下采样样本误差为1个采样点（即为48k分之 1秒的误差）和1/2个采样点时，音频信号不同频率下的理论相位误差示意图。多1采样 (多1/2采样）曲线为采样样本开始部分多了 1个（1/2个）无效采样点时的理论相位误差 曲线，少1采样（少1/2采样）曲线为采样样本开始部分少了 1个（1/2个）有效采样点时 的理论相位误差曲线。从图2中可以看到频率越高，采样样本的误差导致的相位误差越大。 此外，由于采样误差，导致信号分析模块中得到的相位数据可能大于实际相位，也可能小于 实际相位。图3示出了采样率在48kHZ的情况下多次重复测试同一产品得到的相对相位数 据（测试所得相位数据与标准相位数据的差值）示意图。如图3所示，由于采样误差的存 在，多次测量同一个产品所得的相位数据是不同的，但是相位数据是符合图2所示的理论 相位误差趋势的。通过图3显示的相位数据和相位误差可以看出有必要提高相位数据的准 确性。进一步地，这种相位误差会导致对判定产品是否合格造成误判。
[0041] 基于上述研究分析，发明人提出一种在音频采集卡采集传声器收到的输入音频信 号之后，进入到信号分析模块之前，对音频采集卡采集的音频信号作进一步的处理的技术 方案，以减小音频采集卡采集到的音频信号的采样样本误差，从而减小信号分析模块计算 得到的相位误差。
[0042] 图4是根据本发明一实施例的基于音频采集卡的相位测试方法的流程示意图。如 图4所示，该相位测试方法包括：
[0043] S301，控制音频米集卡发送输出音频信号给扬声器以及米集传声器收到的输入音 频信号；
[0044] S302,对所述音频采集卡采集到的第一音频信号进行升采样处理，得到第二音频 信号；
[0045] S303,对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信号；以及，
[0046] S304,对所述有效音频信号进行分析得到相位数据。
[0047] 可选地，对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信号，包括：计算 所述第二音频信号的第一个有效样本点；以及，基于所述第一有效样本点对所述第二音频 信号进行裁剪得到有效音频信号。例如，利用软件算法计算升采样之后信号中的有效信号 的第一个采样样本，然后将升采样后信号的开始部分的无效采样样本从信号中剔除。
[0048] 可选地，计算所述第二音频信号的第一个有效样本点，包括：对音频采集卡的输出 音频信号进行升采样处理，得到高采样率标准信号，其中，对第一音频信号进行升采样处理 的采样率和对输出音频信号进行升采样处理的采样率相同；以及，根据互相关原理将所述 第二音频信号和所述高采样率标准信号进行互相关运算，然后找到所述第二音频信号的第 一有效样本点。
[0049] 声音信号的频率范围一般在20Hz?20kHz。声学产品的相位数据一般用X轴为频 率，y轴为相位值的二维数组表示。现以频率点100Hz、500H z、lkHz、5kHz和IOkHz为例对 本发明相位测试方法的应用作进一步的说明。
[0050] 例如，各频点下对应的相位如表1所示。
[0051] 表 1
[0052]
【权利要求】
1. 一种基于音频采集卡的相位测试方法，包括： 控制音频采集卡发送输出音频信号给扬声器以及采集来自传声器的输入音频信号， 或者，控制音频采集卡发送输出音频信号到音频器件以及采集来自音频器件的输入音频信 号； 对所述音频采集卡采集到的第一音频信号进行升采样处理，得到第二音频信号； 对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信号；以及， 对所述有效音频信号进行分析得到相位数据。
2. 根据权利要求1所述的相位测试方法，其特征在于，所述相位测试方法还包括根据 所述相位数据判定产品是否合格的步骤，该步骤进一步包括： 将所述相位数据与绝对限值进行比较； 如果比较结果为所述有效音频信号的所有频点的相位数据均在绝对限值范围内，则判 定产品合格，否则判定产品不合格。
3. 根据权利要求1所述的相位测试方法，其特征在于，所述相位测试方法还包括根据 所述相位数据判定产品是否合格的步骤，该步骤进一步包括： 将所述相位数据中各频点对应的相位数据与标准相位曲线中相同频点对应的相位值 相减，得到各频点对应的相位差值； 将所述相位差值与相对限值进行比较； 如果比较结果为所述相位差值均在相对限值范围内，则判定产品合格，否则判定产品 不合格。
4. 根据权利要求1所述的相位测试方法，其特征在于，所述升采样处理中采用的升采 样倍数为理论最小升采样倍数的3-5倍。
5. 根据权利要求1所述的相位测试方法，其特征在于，对所述第二音频信号进行信号 头调整处理得到有效音频信号，包括： 计算所述第二音频信号的第一个有效样本点； 基于所述第一有效样本点对所述第二音频信号进行裁剪得到有效音频信号。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，计算所述第二音频信号的第一个有效样 本点，包括： 对音频采集卡的输出音频信号进行升采样处理，得到高采样率标准信号，其中，对第一 音频信号进行升采样处理的采样率和对输出音频信号进行升采样处理的采样率相同； 根据互相关原理将所述第二音频信号和所述高采样率标准信号进行互相关运算，然后 找到所述第二音频信号的第一有效样本点。
7.-种基于音频采集卡的相位测试装置，包括： 采集控制模块，用于控制音频采集卡发送输出音频信号给扬声器以及采集来自传声器 的输入音频信号，或者，控制音频采集卡发送输出音频信号到音频器件以及采集来自音频 器件的输入音频信号； 信号升采样模块，用于对所述音频采集卡采集到的第一音频信号进行升采样处理，得 到第二音频信号； 信号头调整模块，用于对所述第二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信号； 以及， 信号分析模块，用于对所述有效音频信号进行分析得到相位数据。
8. 根据权利要求7所述的相位测试装置，其特征在于，所述信号头调整模块对所述第 二音频信号进行信号头调整处理得到有效音频信号包括： 对音频采集卡的输出音频信号进行升采样处理,得到高采样率标准信号,其中,对第一音频信号进行升采样处理的采样率和对输出音频信号进行升采样处理的采样率相同； 根据互相关原理将所述第二音频信号和所述高采样率标准信号进行互相关运算，然后 找到所述第二音频信号的第一有效样本点； 基于所述第一有效样本点对所述第二音频信号进行裁剪得到有效音频信号。
9. 根据权利要求7所述的相位测试装置，其特征在于，所述相位测试装置还包括： 检测模块，用于将所述相位数据与绝对限值进行比较，如果比较结果为所述有效音频 信号的所有频点的相位数据均在绝对限值范围内，则判定产品合格，否则判定产品不合格。
10. 根据权利要求7所述的相位测试装置，其特征在于，所述相位测试装置还包括： 检测模块，用于将所述相位数据中各频点对应的相位数据与标准相位曲线中相同频点 对应的相位值相减，得到各频点对应的相位差值； 将所述相位差值与相对限值进行比较； 如果比较结果为所述相位差值均在相对限值范围内，则判定产品合格，否则判定产品 不合格。
【文档编号】G01H11/06GK104316161SQ201410604680
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】李宁 申请人:歌尔声学股份有限公司