本發(fā)明涉及電數(shù)字數(shù)據(jù)處理的，尤其涉及一種耳機質(zhì)量評估方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著智能手機的高度普及化，耳機作為智能手機的一種重要配件設(shè)備，其應(yīng)用率也逐年增加。其中無線耳機具有便攜性高、智能化功能豐富和兼容性廣泛的特點，市場份額不斷增加。同時，得益于藍牙技術(shù)、音頻處理技術(shù)和人體工學(xué)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)新，無線耳機的總體質(zhì)量也在不斷提高。同時，為了對應(yīng)日益激烈的市場競爭，無線耳機制造商將原先獨屬于高端耳機的技術(shù)下沉，高抗干擾、無損音質(zhì)和立體環(huán)繞聲等技術(shù)逐漸成為普通耳機的標(biāo)配。

2、目前，申請?zhí)枮閏n202211697149.0的中國發(fā)明專利公開了一種基于心理聲學(xué)的耳機質(zhì)量的評估方法，該申請方案具體包括：s1：首先給定固定頻率與幅值的正弦波激勵信號輸入耳機，得到測試信號；s2：通過將參考(刺激)信號和得到的測試(響應(yīng))信號作為輸入，輸入peaq模型，得到mov變量；s3：通過先將move變量輸入兩層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練；s4：重復(fù)s1、s2步驟，再通過將mov輸入訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；s5：最終得到被測試的耳機的pdi值，通過選用步進掃頻正弦波信號能夠反映更真實的人耳的聽力范圍，進而使得對耳機的質(zhì)量評估能夠得到更加真實的測量數(shù)據(jù)，該發(fā)明中，對音頻信號進行了預(yù)處理從而降低了外部因素對耳機質(zhì)量評估造成的影響，并最終根據(jù)pdi數(shù)值來評判被測量耳機的質(zhì)量的好壞。但是該發(fā)明采用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練集僅由固定頻率與幅值的正弦波激勵信號組成，沒有考慮實際應(yīng)用場景中耳機接收的音頻復(fù)雜度高，低頻、中頻和高頻數(shù)據(jù)均包含在內(nèi)。在實際使用中，無線耳機受到信號干擾和噪聲干擾是影響收聽音質(zhì)的重要原因，該發(fā)明未考察耳機接收信號的抗干擾性。同時，該發(fā)明未考慮立體聲渲染技術(shù)導(dǎo)致的耳機左右聲道存在區(qū)別，缺少對左耳機和右耳機進行差異化評估。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：傳統(tǒng)耳機質(zhì)量評估方法未充分考慮無線耳機在信號干擾與噪聲干擾條件下的數(shù)據(jù)接收質(zhì)量和音質(zhì)水平，同時對無線耳機的輸出模擬信號進行分析時未按照低頻、中頻和高頻進行頻譜劃分，而是進行整體頻譜分析，缺乏精確性。同時缺少對耳機音質(zhì)和耳機主動降噪能力的綜合考察。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、步驟s1，將耳機與信源端進行配對，通過信源端向耳機傳輸測試音頻信號，將耳機布置于距離信源端的標(biāo)準(zhǔn)距離處，開啟信號干擾源，分別獲取左耳機和右耳機的第一接收數(shù)據(jù)包，關(guān)閉信號干擾源，分別獲取左耳機和右耳機輸出的解調(diào)音頻模擬信號，開啟噪聲干擾源，分別獲取左耳機和右耳機輸出的主動降噪模擬信號；

4、將耳機布置于距離信源端的臨界距離處，分別獲取左耳機和右耳機的第二接收數(shù)據(jù)包；

5、步驟s2，基于第一接收數(shù)據(jù)包和第二接收數(shù)據(jù)包進行計算得到測試誤碼率與測試丟包率，通過預(yù)期誤碼率和預(yù)期丟包率對耳機質(zhì)量進行一次評估，若一次評估結(jié)果為質(zhì)量不合格，則停止評估，輸出最終評估結(jié)果為質(zhì)量不合格；

6、步驟s3，對解調(diào)音頻模擬信號進行數(shù)字化處理，通過頻帶劃分得到頻帶數(shù)據(jù)集并計算得到的頻帶重心偏差與頻帶通量偏差，對耳機質(zhì)量進行二次評估，若二次評估結(jié)果為質(zhì)量不合格，則停止評估，輸出最終評估結(jié)果為質(zhì)量不合格；

7、步驟s4，通過解調(diào)音頻模擬信號和高頻頻帶數(shù)據(jù)計算得到立體聲系數(shù)，通過主動降噪模擬信號計算得到主動降噪系數(shù)，通過指標(biāo)加權(quán)評估模型計算得到耳機質(zhì)量最終評估結(jié)果。

8、作為本發(fā)明所述的一種耳機質(zhì)量評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：將耳機與信源端進行配對，通過信源端向耳機傳輸預(yù)設(shè)的測試音頻信號，開啟信號干擾源，通過射頻信號發(fā)生器輸出2.4khz頻段的干擾信號，分別獲取左耳機和右耳機位于標(biāo)準(zhǔn)距離處的第一接收數(shù)據(jù)包和臨界距離處的第二接收數(shù)據(jù)包。

9、作為本發(fā)明所述的一種耳機質(zhì)量評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：基于耳機信號接收質(zhì)量進行一次評估，通過左耳機和右耳機的第一接收數(shù)據(jù)包和第二接收數(shù)據(jù)包計算得到第一測試丟包率和第一測試誤碼率、第二測試丟包率和第二測試誤碼率，通過預(yù)期誤碼率模型計算得到第一預(yù)期誤碼率和第二預(yù)期誤碼率；

10、通過預(yù)期誤碼率和預(yù)期丟包率進行閾值篩選得到所述一次評估結(jié)果，當(dāng)且僅當(dāng)?shù)谝粶y試丟包率小于第一預(yù)期丟包率、第二測試丟包率小于第二預(yù)期丟包率、第一測試誤碼率小于第一預(yù)期誤碼率和第二測試誤碼率小于第二預(yù)期誤碼率時判定一次評估結(jié)果為質(zhì)量合格，否則判定一次評估結(jié)果為質(zhì)量不合格，預(yù)期誤碼率的計算表達式為：

11、；

12、其中，表示預(yù)期誤碼率，表示信噪比，c表示距離系數(shù)，e表示自然常數(shù)，t表示階數(shù)，t表示最大階數(shù)，表示t階修正bessel函數(shù)，表示0階修正bessel函數(shù)，m表示調(diào)制和系數(shù)，n表示調(diào)制差系數(shù)。

13、作為本發(fā)明所述的一種耳機質(zhì)量評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：將耳機布置于距離信源端標(biāo)準(zhǔn)距離處，分別獲取左耳機和右耳機輸出的解調(diào)音頻模擬信號，對左耳機和右耳機解調(diào)音頻模擬信號進行數(shù)字化處理得到左耳機和右耳機頻譜數(shù)據(jù)；

14、其中，對模擬信號數(shù)字化處理具體包括：預(yù)加重，以20ms為幀長、10ms為幀移進行分幀，再通過加漢明窗和快速傅里葉分解處理將解調(diào)音頻模擬信號從時域信號轉(zhuǎn)化為頻譜信號。有利于完整保留音頻特征的同時保證了計算速度。

15、基于頻率值對左耳機頻譜數(shù)據(jù)按照低頻、中頻與高頻進行劃分得到三個頻帶數(shù)據(jù)、和；

16、基于頻率值對右耳機頻譜數(shù)據(jù)按照低頻、中頻與高頻進行劃分得到三個頻帶數(shù)據(jù)、和；

17、基于左耳機和右耳機頻譜數(shù)據(jù)劃分得到的頻帶數(shù)據(jù)集分別計算得到對應(yīng)的頻帶重心和頻帶通量，其計算表達式為：

18、；

19、；

20、其中，i表示左耳機和右耳機序號,j表示頻帶序號，表示i序號耳機對應(yīng)的第j個頻帶的頻帶重心，表示i序號耳機對應(yīng)的第j個頻帶的頻帶通量，n表示幀長，表示頻率索引，n表示幀索引，表示頻譜幅值，表示在第n幀中，頻率為k的頻譜分量。

21、其中，頻帶重心和頻帶通量在低頻、中頻和高頻上的偏離標(biāo)準(zhǔn)并不相同，通過頻帶劃分有利于更精確反應(yīng)頻帶重心偏差和頻帶通量偏差的對音質(zhì)保留度的影響。

22、作為本發(fā)明所述的一種耳機質(zhì)量評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：基于耳機音頻保真質(zhì)量進行二次評估，對所述頻帶重心與基準(zhǔn)頻帶重心進行差分加權(quán)平均計算得到左耳機和右耳機的頻帶重心偏差，對所述頻帶通量與基準(zhǔn)頻帶通量進行差分加權(quán)平均計算得到左耳機和右耳機的頻帶重心偏差；

23、通過左耳機和右耳機的頻帶重心偏差與頻帶通量偏差進行閾值篩選得到所述二次評估結(jié)果，當(dāng)且僅當(dāng)頻帶重心偏差屬于第一重心偏差閾值區(qū)間、頻帶通量偏差屬于第二閾值區(qū)間時判定二次評估結(jié)果為質(zhì)量合格，否則判定二次評估結(jié)果為質(zhì)量不合格。

24、其中，耳機在接收所述測試音頻信號后經(jīng)過耳機內(nèi)部芯片進行解調(diào)、渲染和混音等處理后輸出所述解調(diào)音頻模擬信號，所述解調(diào)音頻模擬信號再經(jīng)放大器作用得到人耳聽見的聲波，考慮到經(jīng)過解調(diào)、渲染和混音等處理后測試音頻信號的頻譜參數(shù)會發(fā)生合理變化，選取計算頻帶重心偏差與頻帶通量偏差作為參考量，有利于充分衡量音質(zhì)保真度。

25、作為本發(fā)明所述的一種耳機質(zhì)量評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：對耳機立體聲效果進行質(zhì)量評估，通過所述左、右耳解調(diào)音頻模擬信號進行時域譜計算得到耳間響度差，通過左耳機頻譜數(shù)據(jù)劃分得到的高頻頻帶數(shù)據(jù)和右耳機頻譜數(shù)據(jù)劃分得到的高頻頻帶數(shù)據(jù)進行頻域乘積計算得到頻譜互相關(guān)函數(shù)，基于互相關(guān)函數(shù)的最大時延和頻譜采樣頻率計算得到耳間時間差，通過耳間響度差和耳間時間計算得到立體聲系數(shù)。

26、作為本發(fā)明所述的一種耳機質(zhì)量評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：對耳機的主動降噪質(zhì)量進行評估，對主動降噪模擬信號進行數(shù)字化處理得到左耳機和右耳機的主動降噪頻譜數(shù)據(jù)，基于主動降噪頻譜數(shù)據(jù)計算得到譜概率密度函數(shù)，通過頻譜概率密度函數(shù)計算得到短時頻譜熵，通過短時頻譜熵進行反相噪聲提取，將反相噪聲與測試環(huán)境噪音進行疊加得到消聲噪音，通過消聲噪音的聲場平均能量密度計算得到主動降噪系數(shù)。

27、作為本發(fā)明所述的一種耳機質(zhì)量評估方法的一種優(yōu)選方案，其中：將計算得到的丟包率、誤碼率、頻帶重心偏差、頻帶通量偏差、立體聲系數(shù)和主動降噪系數(shù)輸入指標(biāo)加權(quán)評估模型，計算得到耳機質(zhì)量最終評估結(jié)果，其計算表達式為：

28、；

29、其中，q表示最終評估結(jié)果，v表示距離索引，表示丟包率權(quán)值，表示左耳機與右耳機的平均丟包率，表示預(yù)期丟包率，表示誤碼率權(quán)值，表示左耳機與右耳機的平均誤碼率，表示預(yù)期誤碼率，表示頻帶重心偏差權(quán)值，表示頻帶重心偏差的絕對值，g表示重心偏差參數(shù)，表示頻帶通量偏差權(quán)值，表示頻帶通量偏差的絕對值，h表示通量偏差參數(shù)，表示立體聲權(quán)值，表示立體聲系數(shù)，表示主動降噪權(quán)值，表示主動降噪系數(shù)。

30、一種耳機質(zhì)量評估系統(tǒng)系統(tǒng)，具體組成包括：干擾模塊，測試模塊，數(shù)據(jù)處理模塊和終端模塊；

31、所述干擾模塊用于輸出干擾信號和干擾噪音；

32、所述測試模塊用于向耳機傳輸測試音源數(shù)據(jù)并調(diào)節(jié)耳機與信源端距離，并獲取耳機接收的數(shù)據(jù)包、耳機輸出的解調(diào)模擬信號和主動降噪模擬信號；

33、所述數(shù)據(jù)處理模塊用于計算測試誤碼率與測試丟包率，通過預(yù)期誤碼率模型計算得到預(yù)期誤碼率，實現(xiàn)對耳機輸出的解調(diào)音頻模擬信號的數(shù)字化處理和頻帶劃分，完成對頻帶重心、頻帶通量、立體聲系數(shù)和主動降噪系數(shù)的計算，并通過指標(biāo)加權(quán)評估模型輸出評估結(jié)果；

34、所述終端模塊用于輸入執(zhí)行命令并實時顯示系統(tǒng)狀態(tài)與反饋。

35、本發(fā)明的有益效果：通過信號干擾源有利于充分考察耳機在干擾條件下的信號接收質(zhì)量，通過頻帶劃分有利于精確考察耳機的音質(zhì)保真度水平，通過一次質(zhì)量評估和二次質(zhì)量評估篩選出質(zhì)量不合格的耳機并停止進一步評估，有利于降低計算復(fù)雜度和評估時間。通過指標(biāo)加權(quán)評估模型將立體聲系數(shù)和主動降噪系數(shù)作為耳機的加分項，充分體現(xiàn)高質(zhì)量耳機與普通耳機的區(qū)別，有利于綜合全面地評估耳機質(zhì)量。