專利名稱：非介入式單端采集的音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及計(jì)算機(jī)多媒體信息傳播、QoS服務(wù)質(zhì)量測(cè)量，特別是涉及非介入式單端采集的音頻端到端時(shí)延測(cè)量方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體業(yè)務(wù)應(yīng)用快速發(fā)展和普及，網(wǎng)絡(luò)音視頻點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)音視頻會(huì)議等系統(tǒng)迅速流行。用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)的QoS服務(wù)質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。如何能夠快速、方便、精確地對(duì)候選產(chǎn)品的關(guān)鍵性QoS參數(shù)做出評(píng)估，是成功選擇最佳產(chǎn)品的關(guān)鍵。同時(shí)，研發(fā)和生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)和系統(tǒng)的廠商，也需要一種裝置能夠方便快捷地對(duì)自己生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)多媒體產(chǎn)品的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，以便在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中測(cè)量關(guān)鍵參數(shù)，隨時(shí)改進(jìn)。端到端時(shí)延是多媒體業(yè)務(wù)的關(guān)鍵性能參數(shù)之一，它直接影響QoS和用戶體驗(yàn)的評(píng)估。端到端時(shí)延通常包括采集時(shí)延、編碼時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延、解碼時(shí)延、播放時(shí)延等。現(xiàn)有的檢測(cè)端到端時(shí)延的方法大致可以分為兩大類一類屬于介入式，即通過(guò)在被測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸路徑的一端注入特征的測(cè)量信號(hào)，或者在被測(cè)系統(tǒng)原有信號(hào)數(shù)據(jù)上附加測(cè)量數(shù)據(jù)，然后在另一端提取測(cè)量數(shù)據(jù)并記錄接收到的時(shí)間，比較兩個(gè)時(shí)間的差值獲取時(shí)延大小。這一類介入式方法的主要特點(diǎn)是需要介入到被測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸路徑中，向其中加入數(shù)據(jù)或從中提取測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量裝置與被測(cè)設(shè)備之間存在物理線路的連接。這類介入式測(cè)量方法的主要難點(diǎn)在于首先，由于測(cè)量數(shù)據(jù)通常依附于被測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀或數(shù)據(jù)分組來(lái)傳遞，中間不可避免經(jīng)過(guò)編碼壓縮、封裝、解封裝、解碼等環(huán)節(jié)，測(cè)量數(shù)據(jù)在編碼壓縮和解壓過(guò)程中可能會(huì)丟失或損壞；其次，由于被測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)格式、封裝格式、編碼壓縮和解碼算法未必公開(kāi)，測(cè)試人員要設(shè)計(jì)與之匹配的測(cè)量方式和測(cè)量信號(hào)會(huì)比較困難。第三，介入式測(cè)量方法通常要求在被測(cè)系統(tǒng)的信號(hào)數(shù)據(jù)通路上串接分接頭或匯接頭，對(duì)于已經(jīng)安裝完畢的被測(cè)系統(tǒng)，通常比較麻煩或根本不被允許。此外，有的介入式測(cè)量方法需要在被測(cè)系統(tǒng)的終端上運(yùn)行測(cè)量用的工具軟件，通過(guò)工具軟件進(jìn)行計(jì)時(shí)。這種方式可能會(huì)影響被測(cè)系統(tǒng)終端本身的正常運(yùn)行，最多只能在開(kāi)發(fā)和調(diào)試階段使用，而很難被運(yùn)用在已經(jīng)產(chǎn)品化的系統(tǒng)上。另一類測(cè)試方法是非介入式的，被測(cè)系統(tǒng)和測(cè)量裝置之間不存在物理接觸，把被測(cè)系統(tǒng)視為黑盒子，測(cè)試信號(hào)主要是通過(guò)聲、光信號(hào)方式進(jìn)入被測(cè)系統(tǒng)，并以聲、光方式輸出。測(cè)量裝置通過(guò)對(duì)比和分析輸入、輸出信號(hào)來(lái)獲得時(shí)延大小。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是不介入被測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行，與被測(cè)系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)，所以具有最廣泛的適用性。比如通過(guò)人眼、 人耳的主觀感覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，來(lái)評(píng)估端到端時(shí)延就是這類方法。[0013]利用人眼、人耳來(lái)主觀評(píng)測(cè)雖然非常直觀，但存在很大的誤差，尤其是兩種被測(cè)系統(tǒng)的端到端時(shí)延參數(shù)比較接近的情況下，很難做出科學(xué)準(zhǔn)確的判斷，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果缺乏說(shuō)服力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供非介入式單端采集的音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置。本實(shí)用新型采用非介入的策略，把被測(cè)系統(tǒng)當(dāng)作黑盒子，針對(duì)被測(cè)系統(tǒng)端到端的音頻時(shí)延設(shè)計(jì)了測(cè)試技術(shù)方案。本實(shí)用新型的非介入式單端采集號(hào)的音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置，包括如下組件組件1，音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器100，負(fù)責(zé)產(chǎn)生音頻測(cè)試信號(hào)。該信號(hào)可以為音頻時(shí)延測(cè)量裝置所分析和識(shí)別。組件2，音頻多路采集模塊200，負(fù)責(zé)輸入分離或混合的多路音頻測(cè)試信號(hào)，并將采集到的音頻信號(hào)輸入音頻時(shí)延測(cè)量單元。組件3，音頻時(shí)延測(cè)量單元300，負(fù)責(zé)對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行分析、識(shí)別、比較和測(cè)量，確定音頻端到端時(shí)延。組件4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示單元400，用于存儲(chǔ)顯示所述音頻時(shí)延測(cè)量單元300確定的音頻端到端時(shí)延。本實(shí)用新型非介入式單端采集的音頻端到端時(shí)延測(cè)量方法及裝置具有以下優(yōu)占.
^ \\\ ·(1)本實(shí)用新型方法為非介入式，把被測(cè)系統(tǒng)視為黑盒子。因此，本實(shí)用新型的測(cè)試方法不受被測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)類型、數(shù)據(jù)格式、編解碼算法、功能實(shí)現(xiàn)方式等因素的影響。(2)本實(shí)用新型方法測(cè)出的音頻端到端時(shí)延，包含了從音頻采集一直到音頻播放在內(nèi)所有環(huán)節(jié)的時(shí)延總和，與用戶做主觀評(píng)測(cè)時(shí)所感受和評(píng)估的音頻時(shí)延在類型和內(nèi)容上
完全一致。(3)本實(shí)用新型方法的測(cè)試信號(hào)在被測(cè)系統(tǒng)中的傳播路徑形成一個(gè)回路，既包含了從本地到遠(yuǎn)端的傳播路徑，也包含了從遠(yuǎn)端到本地的傳播路徑。即使傳輸網(wǎng)絡(luò)存在去向路徑和回向路徑的性能不對(duì)稱，也可以通過(guò)計(jì)算回路延遲，然后除以2得到一個(gè)綜合性的平均值，來(lái)消除這種網(wǎng)絡(luò)路徑的性能不對(duì)稱性造成的影響，平均后的結(jié)果能更準(zhǔn)確的反映被測(cè)系統(tǒng)音頻端到端時(shí)延的真實(shí)性能。(4)本實(shí)用新型方法可以在指定時(shí)間段內(nèi)令測(cè)試信號(hào)發(fā)生器持續(xù)地產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)，利用測(cè)量裝置進(jìn)行持續(xù)測(cè)試，獲得一系列時(shí)延數(shù)據(jù)，并從中分析最大時(shí)延、最小時(shí)延和平均時(shí)延等統(tǒng)計(jì)特征，能夠更全面的反映端到端時(shí)延的在不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷狀況下的性能變化。

圖1是本實(shí)用新型一實(shí)例的音頻端到端時(shí)延測(cè)試原理示意圖；圖2是本實(shí)用新型一實(shí)例的測(cè)量裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例1，圖1給出了音頻端到端時(shí)延測(cè)試的原理示意圖。如圖1，本實(shí)用新型的音頻端到端時(shí)延測(cè)量方法包括步驟1，音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器發(fā)出音頻測(cè)試信號(hào)，該信號(hào)同時(shí)輸入測(cè)量裝置的麥克風(fēng)和被測(cè)系統(tǒng)的本地終端的麥克風(fēng)。(1)該步驟1中的音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器需要放置在測(cè)量裝置的麥克風(fēng)有效拾音距離以內(nèi)，保證該發(fā)生器產(chǎn)生的音頻測(cè)試信號(hào)能夠有效地被測(cè)量裝置接收到。(2)該步驟1中的音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器需要放置在被測(cè)系統(tǒng)的本地麥克風(fēng)的有效拾音距離以內(nèi)，保證該發(fā)生器產(chǎn)生的音頻測(cè)試信號(hào)能夠有效地進(jìn)入被測(cè)設(shè)備。(3)該步驟1中的音頻測(cè)試信號(hào)可以是預(yù)先設(shè)定頻率范圍的音頻脈沖，該音頻脈沖的頻率和模式必須可以被測(cè)量裝置所識(shí)別，并記錄其起始時(shí)刻和峰值時(shí)刻。比如音頻測(cè)試信號(hào)可以是人耳可辨識(shí)頻率范圍內(nèi)的、有一定強(qiáng)度的短促聲音。步驟2，進(jìn)入本地終端麥克風(fēng)的信號(hào)經(jīng)過(guò)處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸，到達(dá)遠(yuǎn)端終端的揚(yáng)聲器。進(jìn)入本地音頻采集設(shè)備的信號(hào)則直接被測(cè)量裝置讀取。(1)該步驟2中的音頻測(cè)試信號(hào)從本地麥克風(fēng)進(jìn)入被測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)一系列環(huán)節(jié)，最終在被測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)端終端的揚(yáng)聲器播出。比如，該音頻測(cè)試信號(hào)在被測(cè)系統(tǒng)中所經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)包括但不限于音頻采集、編碼壓縮、封裝、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送、網(wǎng)絡(luò)傳輸、網(wǎng)絡(luò)接收、解封裝、解碼、播放等。(2)該步驟2中的音頻測(cè)試信號(hào)同時(shí)由測(cè)量裝置的麥克風(fēng)采集。測(cè)量裝置的麥克風(fēng)的型號(hào)與被測(cè)系統(tǒng)的本地麥克風(fēng)型號(hào)無(wú)關(guān)。(3)該步驟2中的測(cè)量裝置的麥克風(fēng)采集到的音頻測(cè)試信號(hào)，最終被提交給信號(hào)處理單元進(jìn)行分析，并記錄其到達(dá)時(shí)間。步驟3，被測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)端終端麥克風(fēng)靠近遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器，接收遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器的測(cè)試音頻， 經(jīng)過(guò)編解碼后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸傳回本地終端。(1)該步驟3中的被測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)端終端的麥克風(fēng)需要靠近遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器，保證遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器發(fā)出的測(cè)試音頻信號(hào)能夠有效和可靠地被遠(yuǎn)端終端的麥克風(fēng)接收。(2)該步驟3中的被測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)端終端需要暫時(shí)關(guān)閉回聲消除/抑制功能，以保證遠(yuǎn)端揚(yáng)聲器發(fā)出的音頻測(cè)試信號(hào)能順利被遠(yuǎn)端麥克風(fēng)接收，并回送到本地端。(3)該步驟3中的被測(cè)系統(tǒng)遠(yuǎn)端終端麥克風(fēng)收到的測(cè)試音頻信號(hào)再次進(jìn)入被測(cè)系統(tǒng)，沿反方向傳回本地終端，途中經(jīng)過(guò)的環(huán)節(jié)包括但不限于音頻采集、編碼壓縮、封裝、網(wǎng)絡(luò)發(fā)送、網(wǎng)絡(luò)傳輸、網(wǎng)絡(luò)接收、解封裝、解碼、播放等.步驟4，本地終端接收到遠(yuǎn)端終端傳回的測(cè)試音頻，解碼后直接播放，并被測(cè)量裝置的本地音頻信號(hào)采集設(shè)備所接收，然后被測(cè)量裝置讀取。(1)該步驟4中的測(cè)試音頻信號(hào)傳回本地終端，解碼后在本地終端揚(yáng)聲器播放。(2)該步驟4中的被測(cè)系統(tǒng)本地?fù)P聲器需要位于測(cè)量裝置麥克風(fēng)的有效拾音距離以內(nèi)，保證本地?fù)P聲器播放的音頻測(cè)試信號(hào)能夠有效可靠地被測(cè)量裝置麥克風(fēng)采集。[0046](3)該步驟4中的測(cè)量裝置的麥克風(fēng)與步驟2中的測(cè)量裝置的麥克風(fēng)是同一個(gè)設(shè)備。(4)該步驟4中的測(cè)量裝置的麥克風(fēng)采集到經(jīng)過(guò)延遲的音頻測(cè)試信號(hào)后，提交給信號(hào)處理單元進(jìn)行分析。步驟5，測(cè)量裝置對(duì)先后收到的測(cè)試音頻信號(hào)進(jìn)行識(shí)別，計(jì)算兩者之間的時(shí)間差值，并除以2，作為被測(cè)系統(tǒng)的音頻端到端時(shí)延。(1)該步驟5中的測(cè)量裝置對(duì)先后收到的音頻測(cè)試信號(hào)進(jìn)行識(shí)別。經(jīng)過(guò)被測(cè)系統(tǒng)傳遞的音頻測(cè)試信號(hào)，與直接從信號(hào)發(fā)生器接收的音頻測(cè)試信號(hào)相比，可能會(huì)存在一定程度的失真，測(cè)量裝置需要從接收到的信號(hào)中正確地識(shí)別出帶有延遲的音頻測(cè)試信號(hào)，并記錄其到達(dá)時(shí)間。(2)該步驟5中的測(cè)量裝置根據(jù)先后兩次到達(dá)的音頻測(cè)試信號(hào)的到達(dá)時(shí)間，計(jì)算兩者之間的時(shí)間差值。該時(shí)間差值包括從本地到遠(yuǎn)端和從遠(yuǎn)端返回本地的時(shí)延，相當(dāng)于兩倍的端到端時(shí)延，因此需要除以2，獲得端到端時(shí)延的平均值。在上述步驟1 步驟5中，測(cè)試信號(hào)發(fā)生器可根據(jù)需要，周期性地生成音頻測(cè)試信號(hào)，測(cè)試裝置周期性重復(fù)步驟1 步驟5，獲得一系列時(shí)延記錄，從中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得最大時(shí)延、最小時(shí)延、平均時(shí)延和時(shí)延方差等一系列參數(shù)，并把數(shù)據(jù)集分別提交給存儲(chǔ)設(shè)備和顯示設(shè)備進(jìn)行保存和打印顯示。實(shí)施例2，圖2給出了音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置的構(gòu)造示意圖如圖2，本實(shí)用新型的音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置包括組件1，音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器100，負(fù)責(zé)產(chǎn)生音頻測(cè)試信號(hào)。該信號(hào)可以為音頻時(shí)延測(cè)量裝置所分析和識(shí)別。組件2，音頻多路采集模塊200，負(fù)責(zé)輸入分離或混合的多路音頻測(cè)試信號(hào)，并將采集到的音頻信號(hào)輸入音頻時(shí)延測(cè)量單元。組件3，音頻時(shí)延測(cè)量單元300，負(fù)責(zé)對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行分析、識(shí)別、比較和測(cè)量，具體步驟包括步驟1，對(duì)音頻多路采集模塊輸入的混合多路音頻測(cè)試信號(hào)進(jìn)行分析，由于延遲后的音頻測(cè)試信號(hào)不可避免帶有噪聲干擾，需要準(zhǔn)確地從混合后的信號(hào)中識(shí)別到音頻測(cè)試信號(hào)的起點(diǎn)、峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)，并記錄下來(lái)。步驟2，將記錄下的延遲后的音頻測(cè)試信號(hào)的到達(dá)時(shí)間點(diǎn)與直接接收自信號(hào)發(fā)生器的音頻測(cè)試信號(hào)的到達(dá)時(shí)間點(diǎn)相比較，計(jì)算兩者的差值，除以2，作為實(shí)際的音頻端到端延遲。步驟3，從步驟2獲得的音頻端到端延遲，提交到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示單元。組件4，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示單元400，用于存儲(chǔ)顯示所述音頻時(shí)延測(cè)量單元(300)確定的音頻端到端時(shí)延。上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.非介入式單端采集號(hào)的音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置，其特征在于包括音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器(100)，負(fù)責(zé)產(chǎn)生音頻測(cè)試信號(hào)；該信號(hào)可以為音頻時(shí)延測(cè)量裝置所分析和識(shí)別；音頻多路采集模塊(200)，負(fù)責(zé)輸入分離或混合的多路音頻測(cè)試信號(hào)，并將采集到的音頻信號(hào)輸入音頻時(shí)延測(cè)量單元；音頻時(shí)延測(cè)量單元(300)，負(fù)責(zé)對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行分析、識(shí)別、比較和測(cè)量，確定音頻端到端時(shí)延；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非介入式單端采集號(hào)的音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置，其特征在于還包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示單元G00)，用于存儲(chǔ)顯示所述音頻時(shí)延測(cè)量單元(300)確定的音頻端到端時(shí)延。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種非介入式單端采集的音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置，包括音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器、音頻多路采集模塊、音頻時(shí)延測(cè)量單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及顯示單元。音頻測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，負(fù)責(zé)產(chǎn)生音頻測(cè)試信號(hào)，該信號(hào)可以為音頻時(shí)延測(cè)量裝置所分析和識(shí)別。音頻多路采集模塊，負(fù)責(zé)輸入分離或混合的多路音頻測(cè)試信號(hào)，并將采集到的音頻信號(hào)輸入音頻時(shí)延測(cè)量單元。音頻時(shí)延測(cè)量單元，負(fù)責(zé)對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行分析、識(shí)別、比較和測(cè)量，確定音頻端到端時(shí)延。本實(shí)用新型為非介入式單端采集的音頻端到端時(shí)延測(cè)量裝置，與現(xiàn)有裝置相比，不受被測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的影響，全面包括所有的環(huán)節(jié)的時(shí)延，具有準(zhǔn)確、方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04B17/00GK202218235SQ201120338569
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者劉小熊, 張凌, 許勇, 黃松 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)