[发明专利]音频扬声器的瞬态多音调测试信号和方法

说明书

生成瞬态多音调测试信号以检测扬声器回放的钢琴噪声失真。测试信号具有类似于钢琴和弦的并且可选择的诸如三个的数个共振峰音调，使得频率和谐波保持在频率上分布。测试信号提供了定义正常扬声器操作性能的基础，并允许用户通过突出在测试信号的扬声器回放期间检测到的钢琴噪声失真来定义超出正常边界的扬声器响应。

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年5月27日提交的美国临时专利申请第63/030,812号和2021年5月7日提交的美国临时专利申请第63/185,567号的优先权，这些申请通过引用结合于此。

技术领域

实施例总体上涉及生成用于测试音频扬声器以检测钢琴噪声失真的多音调测试信号。

背景技术

诸如移动电话、平板电脑和笔记本电脑等小型便携式设备进行高品质音频播放的需求导致对于小型(微型换能器)扬声器的更高质量控制标准。由于它们的尺寸小、公差紧密、空气体积有限，所以即使这种扬声器中的微小生产缺陷也会导致显著的音频劣化。

钢琴噪声是扬声器中的一种失真，其已经被认为是主要影响在小型便携式设备中使用的微型换能器的常见问题。钢琴噪声可能是一种非常明显的失真，当再现某些类型的音频信号时，即使在相对较低的输出电平下也会出现这种失真。顾名思义，这种类型的失真主要影响钢琴音调再现，但其他类型的声音也看上去像该失真，如乐钟(例如，众所周知的计算机启动时播放的音调)或具有类似音色的内容。

较小的扬声器特别容易出现这种失真问题，这是因为延伸到扬声器模块中的换能器后面的封闭空气体积以及便携式设备中扬声器周围的空气是有限的。这个问题在微型换能器中更加严重，因为驱动器辐射表面面积与外壳中空气体积的比率比更传统的扬声器系统高得多，导致截留空气的高度压缩。如果空气通过小的漏洞被吸入和排出外壳，则可容易产生声学伪像(acoustic artefact)(诸如由嗡嗡声表明)。由于这些伪像往往在频率上与音频或内容信号分开，因此它们的可听度增强，从而导致可察觉的失真。

目前的测试生产音频扬声器的方法通常包括使用简单的测试音调来提供扬声器的简单功能合格/不合格测试(pass/fail test)。它们不提供任何用于识别细微或微小失真的机制，该细微或微小失真可能不足以使设备发生故障，但仍足以使得扬声器在大多数回放应用中无用。

发明内容

实施例包括一种通过生成具有不同共振峰音调的瞬态测试信号来测试音频扬声器的钢琴噪声失真的方法，所述共振峰音调被配置为允许频率和谐波保持在频率上分布，其中所述测试信号占据音频频谱内的刺激区域。将测试信号应用于扬声器，并且测量扬声器的麦克风响应以捕获音频频谱的与刺激区域分开的分析区域内的频率响应。将所测量的麦克风响应与推导出的基线值进行比较，以确定扬声器的合格或不合格性能，以便向用户报告。

实施例还涉及一种测试扬声器的方法，包括获得一批次内的样本数量的扬声器的标准频率响应测量结果和钢琴噪声测量结果，以推导出关于钢琴噪声失真将合格扬声器与不合格扬声器区分开的阈值，并且生成瞬态测试信号，该信号具有类似于钢琴和弦的并且是可选择的多个共振峰音调，使得频率和谐波保持在频率上分布。测试信号被成形为具有在被成形的衰减周期内应用的突发功率的脉冲信号，其然后被应用于各扬声器。然后各扬声器的响应被记录，并且被用于推导出各扬声器的钢琴噪声失真水平。将所推导出的失真水平与阈值进行比较以确定各扬声器的合格性能或不合格性能，并且可以将结果报告给用户。