[發明專利]一種失真動態范圍性能指標的計算方法

有效

• 申請號: 201910738665.5
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110442989B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 王義;魏陽杰;王德生;紀東;龐為光
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04R29/00
• 分類號: H04R29/00;G06F17/10
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種失真動態范圍性能指標的計算方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：將指定頻率和指定幅度的單一正弦信號作為測試信號輸入待測音頻設備或系統；

步驟2：對待測設備或系統的輸出結果進行預處理和快速傅里葉變換分析生成頻譜圖；

步驟3：在步驟2處理后的頻譜圖中，設定一條平行于X軸的輔助參考線，使其從對應輸入測試信號頻率X軸坐標的Y軸坐標按指定步長向下移動到對應Y軸的指定位置；輔助參考線每次移動后，過濾出頻譜中的雜散和諧波成分中幅度大于等于該參考線的部分；

步驟4：計算測試輸出基波信號頻譜成分與被過濾出的雜散和諧波成分功率之比，得到待測音頻設備或系統在該輔助參考線條件下的失真率PER％；

步驟5：計算測試輸出基波信號對應的最高幅度與參考線之間的距離DDR，用單位dBc表示，該距離DDR即為對應PER失真率下的失真動態范圍。

2.根據權利要求1所述的一種失真動態范圍性能指標的計算方法，其特征在于：步驟1所述指定頻率范圍為4Hz-20kHz，所述指定幅度范圍相對于待測音頻設備或系統滿幅最大輸入信號為-60dBFS～0dBFS。

3.根據權利要求1所述的一種失真動態范圍性能指標的計算方法，其特征在于：步驟2所述對輸出結果進行的預處理包括低通濾波和加權濾波器濾波，所述加權濾波器采用CCIR-RMS或A-weighted；所述快速傅里葉變換的采樣頻率大于等于40kHz，小于等于400kHz，分析點數大于等于512點，小于20000點。

4.根據權利要求1所述的一種失真動態范圍性能指標的計算方法，其特征在于：步驟3所述輔助參考線為計算用輔助線，所述步長的取值范圍為0.01dB～3dB，所述輸入測試信號頻率X軸坐標計算方法為：

(1)確定頻譜圖中直流成分范圍，如下公式所示：

其中，DCspan為頻譜圖中用于計算直流成分的寬度，round()為取整操作，SmpNum為采樣點個數，EFF1為幅度伴隨調節系數，default1為DCspan的最小默認值，取值范圍是5-500；

(2)在頻譜圖中找到除直流成分外的最高信號幅度，如下公式所示：

其中，MAXsig為輸入測試信號頻率X軸坐標對應的Y軸坐標，Spect()為FFT分析生成的頻譜數組，為頻譜數組中從第DCspan+1到第個元素的數值；

(3)在頻譜圖中找到最高信號幅度對應的X軸坐標，如下公式所示：

其中，FINbin為輸入測試信號頻率X軸坐標，find()為返回Spect()中值等于MAXsig的位置；

(4)計算輸入正弦信號的頻率，如下公式所示：

其中，FIN為輸入正弦信號的頻率，SmpFre為快速傅里葉變換的采樣頻率；

所述輔助參考線向下移動到對應Y軸的指定位置的取值范圍Y_ref如下公式所示：

MAXsig＞Y_ref≥MINsig

其中，MINsig為處理后頻譜圖中除直流成分外頻譜成分的最小值，如下公式所示：

在輔助參考線向下移動到對應Y軸的指定位置取值范圍Y_ref計算方法中，所述指定位置的取值范圍下界MINsig的優選值的計算方法為：

1)確定處理后的頻譜圖中與輸入測試信號對應的正弦信號成分范圍，如下公式所示：

其中，SIGspan為頻譜圖中用于計算信號成分的寬度，EFF2為幅度伴隨調節系數，default2為SIGspan的最小默認值，取值范圍是5-500；

2)指定位置的取值范圍下界MINsig的優選值為除直流成分和輸入信號成分外的頻譜成分的均方根，如下公式所示：

Y_optdown＝sqrt(P/L)

其中，Y_optdown為優選的指定位置的取值范圍下界，length()為求取數組內元素個數，P＝P₁+P₂為處理后的頻譜圖中除直流成分和輸入信號成分外的頻譜成分功率和，其中，

P₁＝sum(Spect(DCspan+1：FINbin-SIGspan-1)²)

其中，Sum()為對數組中每一個頻率成分的平方求和；

在輔助參考線向下移動到對應Y軸的指定位置取值范圍Y_ref計算方法中，所述指定位置的取值范圍上界MAXsig的優選值的計算方法為：

在頻譜圖中找到除直流成分和輸入信號外的雜散和諧波成分中最高幅度成分，如下公式所示：

Y_optup＝Max(MAX1，MAX2)

其中，Y_optup為指定位置的取值范圍的上界優選值；MAX1，MAX2為輸入的正弦信號左邊和右邊的除直流成分和輸入信號成外的雜散和諧波成分中最高幅度成分，如下公式所示：

MAX1＝Max(Spect(DC_span+1：FINbin-SIGspan-1))

5.根據權利要求4所述的一種失真動態范圍性能指標的計算方法，其特征在于：步驟4所述測試輸出基波信號頻譜成分與被過濾出的雜散和諧波成分功率之比，如下公式所示：

其中，X_dB為對數形式的失真率，X為過濾出的頻譜中的雜散和諧波成分中幅度大于等于輔助參考線的頻譜成分數組；

將對數形式的失真率X_dB轉換成百分比形式，如下公式所示：

其中，PER為百分比形式的失真率。