基于聲卡的labview的數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)分析(編輯修改稿)
2024-12-22 19:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出。聲卡的基本工作流程為 [2]：輸 入時，麥克風(fēng)或線路輸入 (Line In)獲取的音頻信號通過 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送到計算機(jī)進(jìn)行播放、錄音等各種處理；輸出時，計算機(jī)通過總線將數(shù)字化的聲音信號以 PCM(脈沖編碼調(diào)制 )方式送到 D/A轉(zhuǎn)換器，變成模擬的音頻信號，進(jìn)而通過功率放大器或線路輸出 (Line Out)送到音箱等設(shè)備轉(zhuǎn)換為聲波，人耳偵測到環(huán)境空氣壓力的改變，大腦將其解釋為聲音。 衡量聲卡的技術(shù)指標(biāo)包括復(fù)音數(shù)量、采樣頻率、采樣位數(shù) (即量化精度 )、聲道數(shù)、信噪比 (SNR)和總諧波失真 (THD)等，主要介紹如下： (1)復(fù)音數(shù)量 代表了 聲卡能夠同時發(fā)出多少種聲音。復(fù)音數(shù)越大，音色就越好，播放聲音時可以聽到的聲部越多、越細(xì)膩。 (2)采樣頻率 每秒采集聲音樣本的數(shù)量。采樣頻率越高，記錄的聲音波形就越準(zhǔn)確，保真度就越高，但采樣數(shù)據(jù)量相應(yīng)變大，要求的存儲空間也越多。 (3)采樣位數(shù) 將聲音從模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號的二進(jìn)制位數(shù) (bit)。位數(shù)越高，在定域內(nèi)能表示的聲波振幅的數(shù)目越多，記錄的音質(zhì)也就越高。例如， 16位聲卡把音頻信號的大小分為 216=65536個量化等級來實施上述轉(zhuǎn)換。 目前一般的聲卡最高采樣頻率可達(dá) 96KHz；采樣位數(shù)可達(dá) 16位甚至 32位；聲道數(shù)為 2，即立體聲雙聲道，可同時采集兩路信號，需要時還可選用多路輸入的高檔聲卡或配置多塊聲卡；每路輸入信號的最高頻率可達(dá) KHz，輸出 16位的數(shù)字音頻信號，而 16位數(shù)字系統(tǒng)的信噪比可達(dá) 96dB。 3 系統(tǒng)功能設(shè)計 硬件實現(xiàn) 聲卡一般有 Line In和 Mic In兩個信號輸入插孔，聲音傳感器 (本文采用通用的麥克風(fēng) )信號可通過這兩個插孔連接到聲卡。若由 Mic In輸入，由于有前置放大器，容易引入噪聲且會導(dǎo)致信號過負(fù)荷，故推薦使用 Line In，其噪聲干擾小且動態(tài)特性良好。聲 卡測量信號的引入應(yīng)采用音頻電纜或屏蔽電纜以降低噪聲干擾。若輸入信號電平高于聲卡所規(guī)定的最大輸入電平，則應(yīng)在聲卡輸入插孔和被測信號之間配置一個衰減器，將被測信號衰減至不大于聲卡最大允許輸入電平。此外，將聲卡的 Line Out端口接到耳機(jī)上還可以實時的監(jiān)聽聲音信號。 LabVIEW對聲音采集的設(shè)置默認(rèn)于其所處的操作系統(tǒng)，本文使用的是最普通的聲卡，對于高級的聲卡采集信號時，要注意關(guān)閉如混響之類的一些特效，避免影響測量結(jié)果的真實性。 軟件設(shè)計 根據(jù) VI結(jié)構(gòu)化的特征，把整個系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集和信號分析兩個模塊 ，以友好的圖形界面與用戶進(jìn)行交互。 數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)采集模塊根據(jù)用戶設(shè)置的聲音格式從聲卡獲得數(shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)及其頻譜特性以直觀的圖形方式呈現(xiàn)于用戶面前。該模塊還提供保存所有或部分?jǐn)?shù)據(jù)以及轉(zhuǎn)到信號分析模塊的功能。由于 PCM波形音頻格式輸出的信號質(zhì)量最好，所以本文使用該格式對信號進(jìn)行數(shù)字化處理、存盤和重載。數(shù)據(jù)采集過程分為三步： ① 初始化 /配置聲卡； ② 采樣； ③釋放聲卡。圖 1
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