CN110062320A - 降噪耳机滤波器计算的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降噪耳机滤波器计算的测试方法，包括如下步骤：噪声校准步骤；被动测试步骤，通过扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，采集音箱发出的声音信号并转化为电信号，并计算出音箱的频响曲线；同时采集该扫频信号，结合采集到的音箱发出的声音信号计算出噪声的相位曲线，计算被动频响和被动的相位；喇叭参数测试步骤，采集喇叭发出的声音信号并转化为电信号，并计算出腔体喇叭频响曲线，同时计算出腔体喇叭的相位曲线；麦克风参数测试步骤；计算步骤，计算出目标滤波器理想的频响数据以及相位数据。本发明一种自动进行数据换算，简化了测试流程，缩短了产品开发周期，提高了产品开发效率的降噪耳机滤波器计算的测试方法。

Description

降噪耳机滤波器计算的测试方法

技术领域

本发明涉及降噪耳机的降噪技术领域，尤其涉及一种自动进行数据换算，简化了测试流程，缩短了产品开发周期，提高了产品开发效率的降噪耳机滤波器计算的测试方法。

背景技术

模拟降噪主要采用硬件实施，硬件设计主要集中于滤波器的设计，对相关系数的测量以及计算准备性要求很高，硬件电路对元器件参数的变化十分敏感，一旦硬件滤波器确定下来，想重新修改和调试十分困难，因此，对整个研发流程要求极高，任何一个环节出现问题，都将导致整个产品的设计前功尽弃。

现有技术方案存在以下不足：

1目前，模拟降噪设计滤波器所需的参数测量主要采用单步测量的方式，测试过程冗杂，耗费时间长；

2当所需参数测量完毕之后，工程师需要对相关参数进行换算，耗时长，计算出错风险高；

3计算完相应的滤波器定参后，目前测试目标滤波器基本采用手动更换硬件电路的方式，这种方式开发成本高，对工程师知识结构要求高；

4声学工程师设计滤波器过程会循环重复1，2动作，找到合适的耳机腔体之后，再进行3动作，由于1，2的冗杂过程，造成产品开发周期长，开发效率低，出错风险高

因此，亟需一种自动进行数据换算，简化了测试流程，缩短了产品开发周期，提高了产品开发效率的降噪耳机滤波器计算的测试方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动进行数据换算，简化了测试流程，缩短了产品开发周期，提高了产品开发效率的降噪耳机滤波器计算的测试方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：提供一种降噪耳机滤波器计算的测试方法，包括如下步骤：

噪声校准步骤，通过一个定义好的扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，采集音箱发出的声音信号并将声音信号并转化为电信号，并计算出音箱的频响曲线FR(1)；同时采集扫频信号，结合采集到的音箱发出的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(1)；

被动测试步骤，人工耳带耳机，耳机不上电，通过同一个扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，采集音箱发出的声音信号并转化为电信号，并计算出音箱的频响曲线FR(2#)；同时采集该扫频信号，结合采集到的音箱发出的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(2#)，被动的频响为FR(2)＝FR(2#)-FR(1)，被动的相位为PH(2)＝PH(2#)-PH(1)；

喇叭参数测试步骤，人工耳带耳机，通过同一个扫频信号驱动喇叭发出声音信号，采集喇叭发出的声音信号并转化为电信号，并计算出腔体喇叭频响曲线FR(3)；同时采集该扫频信号，结合采集到的喇叭发出的声音信号计算出腔体喇叭的相位曲线PH(3)；

麦克风参数测试步骤，通过同一个扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，腔体麦克风采集音箱发出的声音信号，采集到的声音信号并转化为电信号，并计算出腔体麦克风频响曲线FR(4)；同时采集该扫频信号，结合腔体麦克风采集到的声音信号计算出腔体麦克风的相位曲线PH(4)。

计算步骤，根据公式FR＝FR(2)-FR(3)-FR(4)，PH＝180°+PH(2)-PH(3)-PH(4)计算出目标滤波器理想的频响数据以及相位数据。

所述噪声校准步骤中，通过采集卡输出端输出扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，人工耳采集音箱发出的声音信号并将声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集卡采集到的电信号计算出频响曲线FR(1)；采集卡输出所述定义好的扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合人工耳输入端采集到的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(1)。

所述被动测试步骤中，人工耳带耳机，耳机不上电，通过采集卡输出端输出扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，人工耳采集音箱发出的声音信号并将声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集卡采集到的电信号计算出频响曲线FR(2#)；采集卡输出所述扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合人工耳输入端采集到的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(2#)，被动的频响为FR(2)＝FR(2#)-FR(1)，被动的相位为PH(2)＝PH(2#)-PH(1)。

所述喇叭参数测试步骤中，喇叭参数测试是为了测出待测腔体喇叭的频响曲线与相位曲线，通过采集卡输出端输出同一个扫频信号驱动喇叭发出声音信号，人工耳采集喇叭发出的声音信号，并将采集到的声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集到的信号计算出腔体喇叭频响曲线FR(3)；采集卡输出所述扫频信号驱动喇叭发出声音信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合人工耳输入端采集到的声音信号计算出腔体喇叭的相位曲线PH(3)。

所述麦克风参数测试步骤，麦克风参数测试是为了测出待测腔体麦克风的频响曲线与相位曲线，通过采集卡输出端输出同一个扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，腔体麦克风采集音箱发出的声音信号，并将采集到的声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集到的信号计算出腔体麦克风频响曲线FR(4)；采集卡输出扫频信号驱动音箱的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合腔体麦克风输入端采集到的信号计算出腔体麦克风的相位曲线PH(4)。

与现有技术相比，由于在本发明降噪耳机滤波器计算的测试方法中，主要针对目前主动降噪耳机开发过程耗时长，开发成本高，开发效率低，出错风险大四大缺点，通过对算法进行整合升级，配合自主研发硬件，实现了一键式自动测试计算，导出工程师所需的滤波器定参数据。

针对上边所述缺点，采取以下方式解决：

1，针对“耗时长”以及“开发效率低”，本发明能够自动进行数据换算，简化了测试流程，缩短了产品开发周期，减少了出错率还提高了产品开发效率；

2，针对“开发成本高”，本发明能够自动换算导出数据，且导出的数据可直接与AS3415等仿真工具进行滤波器电路设计仿真，减少了开发过程的硬件损耗。

附图说明

图1所示为噪声校准步骤的工作流程图。

图2所示为被动测试步骤的工作流程图。

图3所示为喇叭参数测试步骤的工作流程图。

图4所示为麦克风测试步骤的工作流程图。

图5所示为本发明降噪耳机滤波器计算的测试方法的接线示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

首先需要说明本发明降噪耳机滤波器的计算原理：本发明通过计算模块进行计算，只需要知道声音采集端采集到的声信号数据，即可通过计算模块计算出对应的频率响应曲线FR；若是计算相对相位曲线PH，而计算模块需要知道采集卡端实际输出信号的数据，与声音采集端实际采集到的声信号数据；计算模块还能计算主动降噪滤波器定参(目标频响曲线FR(4)与目标相位曲线PH(4))，需要知道对待测腔体喇叭进行四个步骤的测试：

而介绍该四个步骤测试之前，需要说明的是，下文中出现的喇叭为待测耳机的喇叭，麦克风同样为待测耳机的麦克风。

参考图1，首先进行第一步骤：

第一步骤测试为噪声校准步骤，所述噪声校准步骤中，通过采集卡输出端输出扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，人工耳采集音箱发出的声音信号并将声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集卡采集到的电信号计算出频响曲线FR(1)；采集卡输出所述定义好的扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合人工耳输入端采集到的声音信号通过计算模块计算出噪声的相位曲线PH(1)。

参考图2，接下来进行第二步骤：

第二步骤为：被动测试步骤，所述被动测试步骤中，人工耳带耳机，耳机不上电，即是让人工耳在带上耳机的状态下采集音箱发出的扫频噪声信号，通过采集卡输出端输出扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，人工耳在带上耳机的状态下采集音箱发出的声音信号并将声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集卡采集到的电信号计算出频响曲线FR(2#)；采集卡输出所述扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，计算模块结合人工耳输入端采集到的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(2#)，被动频响为FR(2)＝FR(2#)-FR(1)，被动的相位为PH(2)＝PH(2#)-PH(1)。

结合图3，第三步骤为：喇叭参数测试步骤：

所述喇叭参数测试步骤中，喇叭参数测试是为了测出待测腔体喇叭的频响曲线与相位曲线，通过采集卡输出端输出同一个扫频信号驱动喇叭发出声音信号，人工耳采集喇叭发出的声音信号，并将采集到的声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集到的信号计算出腔体喇叭频响曲线FR(3)；采集卡输出所述扫频信号驱动喇叭发出声音信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合人工耳输入端采集到的声音信号计算出腔体喇叭的相位曲线PH(3)；

结合图4，第四步骤为：麦克风参数测试步骤：

所述麦克风参数测试步骤，麦克风参数测试是为了测出待测腔体麦克风的频响曲线与相位曲线，通过采集卡输出端输出同一个扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，腔体麦克风采集音箱发出的声音信号，并将采集到的声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集到的信号计算出腔体麦克风频响曲线FR(4)；采集卡输出扫频信号驱动音箱的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合腔体麦克风输入端采集到的信号计算出腔体麦克风的相位曲线PH(4)。

第五步骤为：计算步骤：

计算模块根据公式FR＝FR(2)-FR(3)-FR(4)，PH＝180°+PH(2)-PH(3)-PH(4)计算出目标滤波器理想的频响数据以及相位数据。

参考图5：

本实施例中，PM6143为基于NI公司采集卡的基础上进行研发的采集装置，AO为信号输出通道，用于输出激励信号，则以上定义好的扫频信号是通过AO进行输出，AI为信号采集通道并且内潜IEPE供电模块，用于采集输入信号以及为人工耳供电；MPA318为头戴式耳机专用人工耳，MPA711为入耳式耳机专用人工耳。

工作原理：

1噪声校准时，软件调用AO1，AO2输出同一个扫频信号，音箱发出扫频噪声信号，AI3采集AO1输出的激励信号，AI4采集人工耳端输出的电信号，计算出FR(1)及PH(1)；

2被动测试时，软件调用AO1，AO2输出同一个扫频信号，音箱发出扫频声，AI3采集AO1输出的激励信号，AI4采集人工耳端输出的电信号，计算出FR(2)及PH(2)；

3喇叭参数测试时，软件调用AO3，AO4输出同一个扫频信号，产品喇叭发出声音，AI3采集AO3输出的激励信号，AI4采集人工耳端输出的电信号，计算出FR(3)及PH(3)；

4麦克风参数测试时，软件调用AO1，AO2输出同一个扫频信号，音箱发出声音，AI1采集AO1输出的激励信号，AI2采集腔体麦克风端输出的电信号，计算出FR(4)及PH(4)。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。但凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。又如，左端、右端、上端、下端之类的方向关系术语仅仅表示附图给我们呈现出来的方向关系，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的方向关系。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种降噪耳机滤波器计算的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

噪声校准步骤，通过一个扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，采集音箱发出的声音信号并转化为电信号，并计算出音箱的频响曲线FR(1)；同时采集扫频信号，结合采集到的音箱发出的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(1)；

被动测试步骤，人工耳带耳机，耳机不上电，通过同一个扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，采集音箱发出的声音信号并转化为电信号，并计算出音箱的频响曲线FR(2#)；同时采集该扫频信号，结合采集到的音箱发出的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(2#)，被动的频响为FR(2)＝FR(2#)-FR(1)，被动相位为PH(2)＝PH(2#)-PH(1)；

喇叭参数测试步骤，人工耳带耳机，通过同一个扫频信号驱动喇叭发出声音信号，采集喇叭发出的声音信号并转化为电信号，并计算出腔体喇叭频响曲线FR(3)；同时采集该扫频信号，结合采集到的喇叭发出的声音信号计算出腔体喇叭的相位曲线PH(3)；

麦克风参数测试步骤，通过同一个扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，腔体麦克风采集音箱发出的声音信号并转化为电信号，并计算出腔体麦克风频响曲线FR(4)；同时采集该扫频信号，结合腔体麦克风采集到的声音信号计算出腔体麦克风的相位曲线PH(4)；

计算步骤，根据公式FR＝FR(2)-FR(3)-FR(4)，PH＝180°+PH(2)-PH(3)-PH(4)计算出目标滤波器理想的频响数据以及相位数据。

2.如权力要求1所述的降噪耳机滤波器计算的测试方法，其特征在于，所述噪声校准步骤中，通过采集卡输出端输出扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，人工耳采集音箱发出的声音信号并将声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集卡采集到的电信号计算出频响曲线FR(1)；采集卡输出所述定义好的扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合人工耳输入端采集到的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(1)。

3.如权力要求1所述的降噪耳机滤波器计算的测试方法，其特征在于，所述被动测试步骤中，人工耳带耳机，耳机不上电，通过采集卡输出端输出扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，人工耳采集音箱发出的声音信号并将声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集卡采集到的电信号计算出频响曲线FR(2#)；采集卡输出所述扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合人工耳输入端采集到的声音信号计算出噪声的相位曲线PH(2#)，被动的频响为FR(2)＝FR(2#)-FR(1)，被动的相位为PH(2)＝PH(2#)-PH(1)。

4.如权力要求1所述的降噪耳机滤波器计算的测试方法，其特征在于，所述喇叭参数测试步骤中，通过采集卡输出端输出同一个扫频信号驱动喇叭发出声音信号，人工耳采集喇叭发出的声音信号，并将采集到的声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集到的信号计算出腔体喇叭频响曲线FR(3)；采集卡输出所述扫频信号驱动喇叭发出声音信号的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合人工耳输入端采集到的声音信号计算出腔体喇叭的相位曲线PH(3)。

5.如权力要求1所述的降噪耳机滤波器计算的测试方法，其特征在于，所述麦克风参数测试步骤，通过采集卡输出端输出同一个扫频信号驱动音箱发出扫频噪声信号，腔体麦克风采集音箱发出的声音信号，并将采集到的声音信号转化为电信号发给采集卡，计算模块根据采集到的信号计算出腔体麦克风频响曲线FR(4)；采集卡输出扫频信号驱动音箱的同时，采集卡的输入端采集输出端输出的扫频信号，结合腔体麦克风输入端采集到的信号计算出腔体麦克风的相位曲线PH(4)。