專利名稱：測量左右聲道相位差的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量的方法和裝置，特別涉及一種測量左右聲道相位差的方法和
裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)音頻設(shè)備由單聲道發(fā)展到雙聲道時，衡量聲音質(zhì)量的指標(biāo)除各單獨聲道的指標(biāo) 外，增加了三項與左右聲道之間差別相關(guān)的指標(biāo)，即左右聲道增益差、相位差和串?dāng)_。增益 差和串?dāng)_仍然可以先分別測量各聲道的輸出電平，再通過一定運算而得到。唯相位差必須 同時檢測兩個聲道的信號才能測得它們的相對差別。原則上可用雙蹤示波器同時檢測兩個 聲道的信號波形，進行比較而得到相位上的差別，這樣的比較，雖然可察覺相位差的存在， 但是不可能得到相位差的具體數(shù)值的。由于設(shè)備的指標(biāo)甚高(《5° )，以至于判定合格與 否也難做到。專門用來測量音頻信號質(zhì)量的儀器叫"音頻分析儀"，我國能生產(chǎn)此類設(shè)備，并 有該設(shè)備的相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，但只適用于單聲道，不具備測量相位差的功能。只有若干種進口的 多(雙)聲道音頻分析儀才能測量此項目，價格極其昂貴，大大增加了測試成本。因此急迫 需要尋找測量成本低、精度高的左右聲道相位差測量新方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種測量成本低、精度高的測量左右聲道相位差的 方法和裝置。
本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法，其中包括步驟 A、用信號發(fā)生器生成頻率為F的被測信號和頻率為Fl = (n/(n-l))*F的標(biāo)尺信 號； B、基準(zhǔn)周期相位差為A①。的被測信號和標(biāo)尺信號分別輸入待測設(shè)備左右聲道的 輸入端口，所述A①。為0或已知數(shù)值； C、用雙蹤示波器顯示經(jīng)待測設(shè)備處理后的輸出信號，找到標(biāo)尺信號中與基準(zhǔn)周
期相距m個周期與被測信號相位差為O，則輸出的被測信號和標(biāo)尺信號相位差A(yù)O = m/
n*360° ，其符號右偏取正、左偏取負(fù)，左右聲道的相位差為A①-A①。。 本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法，其中標(biāo)尺信號的基準(zhǔn)周期內(nèi)的波腹設(shè)有原
點標(biāo)記。 本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法，其中原點標(biāo)記為波形上的高頻記號、缺口、 突起、幅度的高低差異之一。 本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法，其中被測信號的頻率F為997Hz。本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法，其中n等于90、180、360、720之一。 本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法，其中待測設(shè)備為雙聲道音頻放大器或由音
頻編碼單元、復(fù)用單元、信道編碼單元、調(diào)制發(fā)射單元、接收解調(diào)單元、信道解碼單元、解復(fù)
用單元、音頻解碼單元構(gòu)成的系統(tǒng)。
4
本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法，其中待測設(shè)備為多聲道設(shè)備，將F1置于某
一特定聲道，其它聲道置F，用雙蹤示波器可直接測出其它聲道相對于特定聲道的相位差，
將它們各自相對于特定聲道的相位差帶符號相減即可得到它們之間的相位差。
本發(fā)明測量左右聲道相位差的裝置，包括待測設(shè)備，其中，還包括 左右聲道相位差測試信號發(fā)生器，用于生成頻率為F的被測信號和頻率為Fl =
(n/(n-l)^F的標(biāo)尺信號，基準(zhǔn)周期相位差為A①。的被測信號和標(biāo)尺信號分別輸入待測設(shè)
備左右聲道的輸入端口，所述A①。為0或已知數(shù)值； 雙蹤示波器，連接至待測設(shè)備左右聲道的電路輸出端，用于顯示經(jīng)待測設(shè)備處理 后的輸出信號，找到標(biāo)尺信號中與基準(zhǔn)周期相距m個周期與被測信號相位差為0，則輸出的 被測信號和標(biāo)尺信號相位差A(yù)O =m/n*360° ，其符號右偏取正、左偏取負(fù)，左右聲道的相 位差為A O-A O。。 本發(fā)明測量左右聲道相位差的裝置，包括待測音頻解碼設(shè)備，其中，還包括
編碼的左右聲道相位差測試信號發(fā)生器，用于生成頻率為F的被測信號和頻率為 F1= (n/(n-l)^F的標(biāo)尺信號，基準(zhǔn)周期相位差為A①。的被測信號和標(biāo)尺信號分別輸入 音頻編碼器，音頻編碼器的輸出信號輸入待測音頻解碼設(shè)備的輸入端口 ；
雙蹤示波器，連接至待測音頻解碼設(shè)備左右聲道的電路輸出端，用于顯示經(jīng)待測 音頻解碼設(shè)備處理后的輸出信號，找到標(biāo)尺信號中與基準(zhǔn)周期相距m個周期與被測信號相 位差為O，則輸出的被測信號和標(biāo)尺信號相位差A(yù)O =m/n*360° ，其符號右偏取正、左偏 取負(fù)，左右聲道的相位差為A①-A①。。 本發(fā)明測量左右聲道相位差的裝置，其中音頻編碼器復(fù)合在TS流編碼器中或是 各種數(shù)字與模擬音頻編碼器。 本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法和裝置使用裝有上述測試信號的信號發(fā)生器 和雙蹤示波器即可實現(xiàn)左右聲道相位差的測量，因此測量成本低、精度高。


圖1是左右聲道頻率同為F時的波形； 圖2是A聲道為Fl， B聲道為F，無相位差時的情況； 圖3是A聲道為Fl， B聲道為F，并有微小相位差的情況； 圖4是本發(fā)明測量左右聲道相位差的裝置的基本測量電路框圖； 圖5是音頻解碼設(shè)備左右聲道相位差測量電路框圖； 圖6是根據(jù)和信號波形確定特征點位置示意圖； 圖7是根據(jù)F、 Fl重疊波形的對稱性確定特征點位置示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明測量左右聲道相位差的方法和裝置作進一步說明。
—、左右聲道相位差測量方法的原理 圖1是左右聲道頻率同為F時的波形(其中一個聲道作了反向處理)，如果兩者相 位差為0，上(B聲道)下(A聲道)波形的波谷和波腹全部對齊，若它們之間有微小的相位 差A(yù)①(如圖1所示)，波谷和波腹則不再對齊，每個周期偏移卻全都相同。由于偏移一個周期為36(T ，360°內(nèi)的偏移量全憑操作者觀測波形估計，因此直接根據(jù)偏移的大小來測定AO是很困難的，難以達到較高的測量精度，尤其是要觀測正負(fù)5。以內(nèi)的相位差則更為困難。 若將A聲道的頻率稍稍提高到Fl，使B聲道F的n_l個周期內(nèi)Fl有n個周期，即F1 = (n/(n-l)^F，如圖2所示，當(dāng)基準(zhǔn)周期(即用于比較兩者相位差的周期，也是原點所在的周期)相位差為0時，原點處F1的波腹與F的波谷對齊，之后將不再對齊，且偏移越來越大，直到Fl的第n個波腹正好與F的第(n-1)個波谷對齊。當(dāng)基準(zhǔn)周期相位差為A①時，如圖3所示，原點Fl的波腹與F的波谷就不對齊了 ，但可找到Fl的與原點相距m(圖中m = 3)個波腹與F的波谷對齊(以下稱特征點)，由于Fl的n個波腹對應(yīng)于相移360° ，m對應(yīng)于相移m/n個36(T (AO=m/n*360° )。由此可見，只要對Fl和F的原點做上標(biāo)記，數(shù)出特征點離原點有多少個周期，就可以得到相位差的具體角度，并根據(jù)位移的方向判定誰超前誰落后。我們稱F為被測信號，F(xiàn)l為標(biāo)尺信號。由以上分析可知，本測量方法的關(guān)鍵點在于用確定特征點的偏移來替代微小的難以確定的直接偏移。由于特征點的偏移相對于直接偏移"放大"了 n倍，使精確測量成為可能。 需要指出的是，根據(jù)上述原理，被測信號和標(biāo)尺信號在輸入待測設(shè)備之前基準(zhǔn)周期最好是相位差為0，此時比較待測設(shè)備輸出的Fl和F相位差A(yù)①=m/n*360°就是左右聲道的相位差，其符號右偏取正、左偏取負(fù)；如果被測信號和標(biāo)尺信號在輸入待測設(shè)備之前基準(zhǔn)周期不是O，也應(yīng)當(dāng)是已知數(shù)值A(chǔ)①。，此時如果待測設(shè)備輸出的被測信號和標(biāo)尺信號相位差A(yù)O =m/n*360° ，其符號右偏取正、左偏取負(fù)，左右聲道的相位差為A①-A①。。
二、測試信號各項參數(shù)的選擇
1)頻率F 頻率F往往由測量標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定。按我國的標(biāo)準(zhǔn)，像國外許多標(biāo)準(zhǔn)一樣，F(xiàn)為997Hz。
但原則上說，F(xiàn)可取要求測量的任何音頻頻率。
2)n的取值 原則上說，n越大，讀數(shù)越精確。例如，分別取n等于90、180、360和720， m每變化l，對應(yīng)的A①為4。 、2° 、1°和0.5° 。實際上，n如果取更大的值，不同m的波形之間的差別就太小，難以確定特征點的位置，而且數(shù)出波形的個數(shù)也越發(fā)困難，反而無法正確讀數(shù)。n應(yīng)根據(jù)精度和便于讀數(shù)兩者折衷地選取，如本發(fā)明中選取90、180、360和720。
3)區(qū)段重復(fù) 參照圖2，按一、左右聲道相位差測量方法的原理所述之連續(xù)信號，由標(biāo)記點相對偏移中所含周期的個數(shù)可確定相位差所含360。的個數(shù)，不足360。的部分，由m來確定，因此量程可無限地大。但要使示波器抓住原點并穩(wěn)定地顯示頻率不同的兩個信號的完整波形是十分困難的，或者說實際上是不可能的。然而，要求的量程其實甚小，比如指標(biāo)為5。的情況下，±10°之內(nèi)讀出確切的結(jié)果，±10°之外告知相位差超過±10°即滿足要求了。因此可以不必使用連續(xù)信號，只要選取包含原點及其兩邊一定周期的信號并使其不斷重復(fù)就可以了。區(qū)段的長短由精度和量程共同決定。
4)標(biāo)記的制作 計數(shù)原點的標(biāo)記是必備的，當(dāng)量程在360°之內(nèi)，原點的相對偏移不會超出1個周期，標(biāo)記只要做在標(biāo)尺信號F1上就可以了。標(biāo)記的作用僅在于使作為原點的波腹與其它一般波腹區(qū)分開來，因此可采用任何可行的方式，例如圖2和圖3中采用了高頻記號，其它如
幅度的高低、缺口 /突起等等都可選用，這些標(biāo)記使用一般的信號發(fā)生器編程即可實現(xiàn)。如
果重復(fù)區(qū)間內(nèi)波形周期太多，那么在Fl原點的兩旁每10個波腹上還可做上副標(biāo)記以方便
m的計數(shù)，當(dāng)然它們應(yīng)與原點標(biāo)記有所區(qū)別。 三、測試信號實例 1 、 F為997Hz (相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求)； 2、取n = 360，則m = 1時，A①=1° ; 3、 Fl = n/ (n_l) F = 999. 777159Hz ; 4、重復(fù)區(qū)間取25ms (每秒重復(fù)40次)，區(qū)間中央為Fl的波腹，F(xiàn)的波谷，F(xiàn)和Fl持續(xù)24ms，約有24個周期(量程可以達到正負(fù)12。)，前后各有0. 5ms無信號的間隙；
5、信號的正常幅度為20dBFS(1/10的滿刻度)，F(xiàn)l原點的波腹上有一缺口作為標(biāo)記，兩旁第10個波腹上也有較淺的缺口作為副標(biāo)記，而且ls有標(biāo)記ls無標(biāo)記，如此既指明了原點位置，又能判定無標(biāo)記時波形的真切形狀。
四、測量方法
1、測量電路的連接 圖4是本發(fā)明測量左右聲道相位差的裝置的基本測量電路框圖；相位差為0的測試信號F1和F分別接到待測設(shè)備的左(L)右(R)兩路的輸入端口。用雙蹤示波器(例如RIG0L DS1102C)顯示經(jīng)待測設(shè)備處理后的輸出信號，測量所得之相位差即為待測設(shè)備所造成的相位差。 圖4中的"待測設(shè)備"，概念上是泛指的，它可以是單一設(shè)備(例如雙聲道音頻放大器)，也可以是由若干單元(簡繁不一)組合而成的系統(tǒng)(復(fù)雜的系統(tǒng)如音頻編碼單元、復(fù)用單元、信道編碼單元、調(diào)制發(fā)射單元——接收解調(diào)單元、信道解碼單元、解復(fù)用單元、音頻解碼單元構(gòu)成的系統(tǒng))，但此組合系統(tǒng)共同特征是具有兩路音頻信號進口和兩路音頻信號出口。本測量方法適用于任何符合以上描述的待測設(shè)備(系統(tǒng))而不涉及其具體構(gòu)成，都采用符合上述規(guī)定的F1和F作為測試信號，用雙蹤示波器特征點的偏移來讀取輸出信號的相位差A(yù)①。當(dāng)被測對象僅為被測系統(tǒng)中某個單元時，那么其余單元的相位差應(yīng)確保為O，或至少應(yīng)是已知值A(chǔ)①。，那么被測單元的相位差即為A①或(A①-A①。)。有時，測試信號就在包含在測量系統(tǒng)的某個單元里，圖5是測量音頻解碼器的一種實用測量系統(tǒng)，圖中，"編碼的左右聲道相位差測試信號發(fā)生器"實際上就是上述規(guī)定的左右聲道相位差測試信號與音頻編碼器(例如TS流發(fā)生器中的音頻編碼器或各種數(shù)字及模擬音頻編碼器)的組合。
本方法也適用于多聲道場合。例如在L(左)、C(中)、R(右)，SL(左后)，SR(右后)的5聲道場合下，可將Fl置于聲道C，其它4聲道置F，則用雙蹤示波器可直接測出L、R、SL、SR各自相對于C的相位差，若要測量它們之間的相位差，則將它們各自相對于C的相位差相減(帶符號)即可得到。
2、由示波器波形讀取相位差的具體步驟 1)正確連接和調(diào)整將F1信號(雙聲道的L輸出，5聲道的C輸出)接示波器A輸入，F(xiàn)信號(雙聲道的R輸出，5聲道的L/R/SL/SR輸出)接示波器B輸入，正確調(diào)節(jié)示波器的同步、增益、位置等諸項參數(shù)，以得到穩(wěn)定的兩路波形。
2)讀取測量結(jié)果
(1)示波器具有相加功能的場合 此時應(yīng)優(yōu)先啟動此項功能，在屏幕上得如圖6所示的3條波形，它們從上到下分別
為F、和信號(F+F1)、F1，微調(diào)A或(和)B通道的增益，使和信號的波形幅度最小。仔細判
定波形幅度最小的位置，如一段范圍內(nèi)幅度同為最小，則判其中點為幅度最小位置，該點即
為特征點的位置。數(shù)出從原點到特征點之間所含波形周期的個數(shù)，即為所測相位差的數(shù)值，
單位為"(360° /n)"(實施例中，由于n二 360，單位正好為"r ")，當(dāng)特征點在原點右邊
時，F(xiàn)的相位比F1超前，取正號，反之則為負(fù)。如果相位差較大，原點到特征點的距離較大，
用原點讀數(shù)就不甚方便，此時特征點離某副標(biāo)記會較近，以此副標(biāo)記的讀數(shù)為參考再作相
應(yīng)的修正就比較方便。 (2)示波器無相加的功能的場合 如圖7那樣，將顯示波形盡量展寬(如可能啟用展寬功能)并使上下波形稍稍相
疊，仔細比較各重疊的波形的對稱程度，最對稱(交叉點的連線最水平，最高最低點連線最
垂直)的即為特征點的位置，如有多個重疊波形都判為最對稱，那么它們的中點判定為特
征點的位置。水平移動波形位置，數(shù)出特征點相對于原點偏移的波形周期個數(shù)，按上述同樣
的規(guī)則，確定測量結(jié)果。 3)實施例的讀數(shù)一則 由圖6的和波形可見，在向右離原點2. 5到4. 5個周期范圍內(nèi)，波形幅度都顯最小，于是判定特征點對原點右偏3. 5。由于實施例中n = 360，因而相位差為+3. 5° ，即F比Fl超前3. 5° 。 仔細判讀圖7的波形，第2、3、4、5個重疊波形的對稱性較好，如再加寬后仔細比較，3、4對稱性更好，結(jié)果都是特征點右偏3. 5，相位差為+3. 5° ，與上述結(jié)果相一致。
實際上上述被測信號F、F1是用軟件數(shù)字生成的，設(shè)計相位差為3. 74° ，測量結(jié)果
的誤差在o.5。之內(nèi)，最壞的估計誤差也超不過r ，完全達到實際使用的要求。實現(xiàn)了測
量成本低、精度高、能用通用儀器測量左右聲道相位差的預(yù)定目標(biāo)。 以上的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種測量左右聲道相位差的方法，其特征在于，包括步驟A、用信號發(fā)生器生成頻率為F的被測信號和頻率為F1＝(n/(n-1))*F的標(biāo)尺信號；B、基準(zhǔn)周期相位差為ΔΦ0的被測信號和標(biāo)尺信號分別輸入待測設(shè)備左右聲道的輸入端口，所述ΔΦ0為0或已知數(shù)值；C、用雙蹤示波器顯示經(jīng)待測設(shè)備處理后的輸出信號，找到標(biāo)尺信號中與基準(zhǔn)周期相距m個周期與被測信號相位差為0，則輸出的被測信號和標(biāo)尺信號相位差ΔΦ＝m/n*360°，其符號右偏取正、左偏取負(fù)，左右聲道的相位差為ΔΦ-ΔΦ0。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量左右聲道相位差的方法，其特征在于標(biāo)尺信號的基準(zhǔn) 周期內(nèi)的波腹設(shè)有原點標(biāo)記。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量左右聲道相位差的方法，其特征在于原點標(biāo)記為波形 上的高頻記號、缺口 、突起、幅度的高低差異之一 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量左右聲道相位差的方法，其特征在于被測信號的頻率F 為997Hz。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量左右聲道相位差的方法，其特征在于n等于90、180、 360、720之一。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量左右聲道相位差的方法，其特征在于待測設(shè)備為雙聲道音頻放大器或由音頻編碼單元、復(fù)用單元、信道編碼單元、調(diào)制發(fā)射單元、接收解調(diào)單元、 信道解碼單元、解復(fù)用單元、音頻解碼單元構(gòu)成的系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測量左右聲道相位差的方法，其特征在于待測設(shè)備為多聲道設(shè)備，將F1置于某一特定聲道，其它聲道置F，用雙蹤示波器可直接測出其它聲道相對于 特定聲道的相位差，將它們各自相對于特定聲道的相位差帶符號相減即可得到它們之間的 相位差。
8. —種測量左右聲道相位差的裝置，包括待測設(shè)備，其特征在于，還包括 左右聲道相位差測試信號發(fā)生器，用于生成頻率為F的被測信號和頻率為F1 = (n/(n_l))*F的標(biāo)尺信號，基準(zhǔn)周期相位差為A①。的被測信號和標(biāo)尺信號分別輸入待測設(shè)備 左右聲道的輸入端口，所述A①。為0或已知數(shù)值；雙蹤示波器，連接至待測設(shè)備左右聲道的電路輸出端，用于顯示經(jīng)待測設(shè)備處理后的 輸出信號，找到標(biāo)尺信號中與基準(zhǔn)周期相距m個周期與被測信號相位差為0，則輸出的被測 信號和標(biāo)尺信號相位差A(yù)O =m/n*360° ，其符號右偏取正、左偏取負(fù)，左右聲道的相位差 為△。-
9. 一種測量左右聲道相位差的裝置，包括待測音頻解碼設(shè)備，其特征在于，還包括 編碼的左右聲道相位差測試信號發(fā)生器，用于生成頻率為F的被測信號和頻率為Fl =(n/(n-l)^F的標(biāo)尺信號，基準(zhǔn)周期相位差為A①。的被測信號和標(biāo)尺信號分別輸入音頻編 碼器，音頻編碼器的輸出信號輸入待測音頻解碼設(shè)備的輸入端口；雙蹤示波器，連接至待測音頻解碼設(shè)備左右聲道的電路輸出端，用于顯示經(jīng)待測音頻 解碼設(shè)備處理后的輸出信號，找到標(biāo)尺信號中與基準(zhǔn)周期相距m個周期與被測信號相位差 為0，則輸出的被測信號和標(biāo)尺信號相位差A(yù)①=m/n*360° ，其符號右偏取正、左偏取負(fù)， 左右聲道的相位差為A①-A①。。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的測量左右聲道相位差的方法，其特征在于音頻編碼器復(fù)合在TS流編碼器中或是各種數(shù)字與模擬音頻編碼器。
全文摘要
一種測量左右聲道相位差的方法和裝置，方法包括步驟用信號發(fā)生器生成頻率為F的被測信號和頻率為F1＝(n/(n-1))*F的標(biāo)尺信號；基準(zhǔn)周期相位差為ΔΦ0的被測信號和標(biāo)尺信號分別輸入待測設(shè)備左右聲道的輸入端口；用雙蹤示波器顯示經(jīng)待測設(shè)備處理后的輸出信號，找到標(biāo)尺信號中與基準(zhǔn)周期相距m個周期與被測信號相位差為0，則輸出的被測信號和標(biāo)尺信號相位差ΔΦ＝m/n*360°，其符號右偏取正、左偏取負(fù)，左右聲道的相位差為ΔΦ-ΔΦ0。裝置包括待測設(shè)備，還包括左右聲道相位差測試信號發(fā)生器、雙蹤示波器。本發(fā)明使用裝有上述測試信號的信號發(fā)生器和雙蹤示波器即可實現(xiàn)左右聲道相位差的測量，因此測量成本低、精度高。
文檔編號H04R29/00GK101697603SQ200910078729
公開日2010年4月21日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月2日
發(fā)明者徐康興 申請人:北京牡丹視源電子有限責(zé)任公司;