北京理工大學(xué)虛擬儀器報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)號(hào)：班號(hào)：專業(yè)：電子信息類（實(shí)驗(yàn)班）院系：基礎(chǔ)教育學(xué)院基于LabVIEW的雙聲道語音錄制系統(tǒng)目錄：一、二、設(shè)計(jì)任務(wù)使用設(shè)備三、任務(wù)分析四、五、設(shè)計(jì)步驟 結(jié)論與展望實(shí)驗(yàn)摘要 ：此次實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)一套語音信號(hào)錄制系統(tǒng)： PC 機(jī)上的聲卡作為 音頻信號(hào)采集硬件， 使用者使用話筒錄音， 將聲音信號(hào)由聲卡輸進(jìn)計(jì) 算機(jī)，然后由該系統(tǒng)采集音頻信號(hào)， 在最后程序結(jié)束以后將該音頻文 件保存為WAN文件存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。錄音系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程為： 設(shè)置聲卡的工作模式和參數(shù)， 為聲卡的正 常工作做準(zhǔn)備；啟動(dòng)聲卡采集輸入的信號(hào)，并將其數(shù)字化，轉(zhuǎn)換成計(jì) 算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)； 將聲卡采集獲得的新數(shù)據(jù)顯示出來， 并將它添加

2、到原有信號(hào)的存在數(shù)組中； 停止聲卡采集任務(wù)，釋放占用的系統(tǒng)資源、 并將采集的數(shù)據(jù)按指定格式進(jìn)行保存。 聲音質(zhì)量為雙聲道； 在開始采 集前，操作者可根據(jù)實(shí)際需要，更改采樣位數(shù)（ 8位和 16位）；關(guān)鍵字：多聲道、采樣位數(shù)可調(diào)、錄音系統(tǒng) 。一、設(shè)計(jì)任務(wù)1. 容設(shè)計(jì)一套語音信號(hào)錄制系統(tǒng)，即將PC機(jī)上的聲卡作為音頻信號(hào)采 集硬件，使用者使用話筒錄音，將聲音信號(hào)由聲卡輸進(jìn)計(jì)算機(jī)，然后 由該系統(tǒng)采集音頻信號(hào)，在最后程序結(jié)束以后將該音頻文件保存為 Wav 文件存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī) 。2. 要求：a）聲音質(zhì)量為雙聲道；b）在開始采集前，操作者可根據(jù)實(shí)際需要，更改采樣位數(shù)（ 8位 和 16 位）；c）按下”開始”按鈕時(shí)

3、，才開始采集聲音；d）在采集過程中，按下”暫定”按鈕，暫定聲音的采集，再次按下 暫 定”按鈕，繼續(xù)采集聲音。e）按下 停止”按鈕，停止采集聲音，并彈出保存文件的對(duì)話框， 保存成 *.wav 文件f）在前面板上實(shí)時(shí)顯示波形，并顯示錄音時(shí)間二、使用設(shè)備硬件組成：計(jì)算機(jī)、聲卡、話筒（ MIC）軟件組成：數(shù)據(jù)采集程序、數(shù)據(jù)處理程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序三、任務(wù)分析1、錄音系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程：a）配置聲卡（設(shè)置聲卡工作模式和參數(shù) ,為聲卡正常工作做準(zhǔn) 備。選擇“聲音輸入設(shè)置”函數(shù) ,在“聲音格式”處創(chuàng)建“錄 音格式” 輸入控件 ,該控件為 3元素簇,可以控制“聲道”、“采 樣頻率”、“采樣位數(shù)”的輸入。）-b）采集信

4、號(hào)（啟動(dòng)聲卡采 集聲音信號(hào) ,實(shí)現(xiàn)錄音、暫停、停止功能 , 并將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換 成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理的數(shù)字信號(hào) , 作為后續(xù)程序的數(shù)據(jù) 來源。）一-c）數(shù)據(jù)處理（將聲卡采集獲得的新數(shù)據(jù)顯示出來， 并將它添加到原有信號(hào)的存在數(shù)組中）- d）關(guān)閉聲卡（停止 聲卡采集任務(wù)，釋放占用的系統(tǒng)資源。并將采集的數(shù)據(jù)按指 定格式進(jìn)行保存）I采集信mJ工柞模式和卡的正常工 作做準(zhǔn)備0忖采集輸入的信 號(hào)，并將其 數(shù)字化.轉(zhuǎn) 損咸計(jì)翼機(jī) 能竝遲的數(shù)V信號(hào)數(shù)據(jù)處理獲得的新對(duì)顯示出來， 幷將它添加 到原有伯號(hào) 的存在數(shù)組 中4信號(hào)處理關(guān)閉聲卡I停止聲卡采、集任務(wù)，釋 放占用的雷統(tǒng)資源。并將采集的 數(shù)將按指定 格式進(jìn)行保

5、J2、 數(shù)據(jù)采集程序：數(shù)據(jù)采集程序要實(shí)現(xiàn)的任務(wù)就是用軟件控制 聲卡采集輸入的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（即我們常說 的數(shù)據(jù)）提供給后續(xù)程序處理。它為后續(xù)程序提供了一個(gè)數(shù) 據(jù)來源。b）數(shù)據(jù)采集程序的流程:|聲卡勢(shì)數(shù)設(shè)蠱|f|啟動(dòng)聲卡|f |采集信號(hào)| T停止聲卡并洌聲卡|c(?nns數(shù)據(jù)采集程序?qū)嵗?3、數(shù)據(jù)處理程序：任務(wù)：實(shí)時(shí)波形顯示，并將它添加到已有信號(hào)的存在數(shù)組中。a）因?yàn)槭菍?shí)時(shí)顯示采集信號(hào)的波形，因此我們需要用WaveformChart來實(shí)現(xiàn)；b）將新信號(hào)添加到已有信號(hào)的數(shù)組中，可通過移位寄存器實(shí)現(xiàn)。4、數(shù)據(jù)保存程序：任務(wù)：在最后程序結(jié)束以后，將該音頻文件保存為 Wav文件存 到計(jì)算機(jī)。

6、（注：有已經(jīng)建好的 錄音保存.VI ”可在D:ProgramFilesNati onalIn strume ntLabview7.1exampleSo un dSo un d.llb中調(diào)用，具體具體路徑由安裝 LABVIEW軟件的盤確定。）錄音保存.VI:monoSfe錄音格式（銭）5、局部變量局部變量主要是解決數(shù)據(jù)和對(duì)象在同一 VI程序中的復(fù)用問題a）創(chuàng)建局部變量b）設(shè)定局部變量狀態(tài)（讀操作和寫操作）c）邏輯型控制量使用局部變量時(shí)，要求其機(jī)械動(dòng)作必須設(shè)為Switch 狀態(tài)。Find CoritrdHide ControlChange 2 Indkator Change to Const an

7、t gf/Fipgn and Tp.BooleAniConstantControlIndkatorLOCri VAriAbleReferencePfopafty Nods * Lrwdks Node k暫停按鈕：采用case循環(huán)如下圖:m3四、設(shè)計(jì)步驟1、創(chuàng)建前面板上半部分選擇“垂直平滑盒”，下半部分選擇“上凸盒”（操作:新式T修飾T垂直平滑盒/上凸盒）。顏色設(shè)置為上天藍(lán)色、下淺白色, 具體請(qǐng)（按住shift右擊鼠標(biāo)調(diào)出工具模板-顏色工具-在需要改變 顏色處右擊鼠標(biāo)選擇所需顏色）。2、設(shè)置聲卡參數(shù)建立 SI CONFIG (All Fun ctio ns graphics&sou nd sou

8、 ndsou nd選擇while循環(huán)(All Functions structures),采樣間隔設(shè)置為200ms(AII Fun cti ons Time&Dialog wait un tiln ext msmultiple),在停止條件接線端創(chuàng)建“錄音”輸入控件，將其按鈕動(dòng)作設(shè)置為“釋放時(shí)轉(zhuǎn)換”，同時(shí)在前面板創(chuàng)建“工作狀態(tài)”指示燈，顯示“未錄音”與“錄音中”，在程序框圖中將這個(gè)布爾按鈕放在 while 循環(huán)外，與“錄音”控件相連。建立SI Start，啟動(dòng)聲卡，并將SI Config 的task ID out 與SI Start 的task ID in 通過while循環(huán)連接。如圖:站id

9、priFiG :COTIFK畫一睜B&o ean4、建立while循環(huán)作為整體部分因?yàn)橐獙?shí)時(shí)顯示并記錄信號(hào)，因此采用while循環(huán)，并通過移位 寄存器來實(shí)現(xiàn)將新信號(hào)添加的已有信號(hào)的數(shù)組中（移位寄存器使用： 在while圖框右擊鼠標(biāo)，選擇 Add Shift Register ）。在前面板顯示 錄音時(shí) 間 （AllFunctions 宀 Time&Dialog 宀 format date/timestri ng ）。I蒐海m月莞H廿H時(shí)Ml分啊st珈p廣3 神I一If-DI5、暫停設(shè)置創(chuàng)建case structure,設(shè)置邏輯型控制量。a、當(dāng)邏輯值為真時(shí)，在case部建立SI Stop和SI S

10、tart，兩個(gè) 函數(shù)之間建立while循環(huán)，延遲時(shí)間設(shè)為100ms建立“暫定”的局 部變量（創(chuàng)建局部變量：在邏輯控制量上右擊tcreat宀localvariable ）與while的“停止”相連，并將其設(shè)為continue if ture（右 擊鼠標(biāo)進(jìn)行選擇）。將SI Stop和SI Start的輸出與輸入經(jīng)過whilel 連接。將SI Stop的輸入經(jīng)過case圖框與SI Config的輸出相連。b、當(dāng)邏輯值為假時(shí)false:不對(duì)信號(hào)做處理SISTfiRT6、停止設(shè)置創(chuàng)建case循環(huán)和邏輯控制量，ture時(shí)創(chuàng)建SI Stop false時(shí)直接通過7、信號(hào)的輸出聲音數(shù)據(jù)的讀取要用到“聲音輸入讀

11、取”函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，其輸出是雙聲道8位還是16位則由輸入控件“聲音格式”決定。由于輸入控 件“聲音格式”是一個(gè)3元素的簇，因此要用到“按名稱解除捆綁” 函數(shù)，并將解除捆綁后的“采樣位數(shù)”作為 case條件結(jié)構(gòu)的輸入值。 創(chuàng)建字符串常量，用文本顯示控件顯示聲道的不同，默認(rèn)是雙聲道8 位。選擇“波形圖表”來實(shí)現(xiàn)聲音波形的實(shí)時(shí)顯示，將“聲音輸入讀取”函數(shù)的“立體聲8位/16位”輸出端接到“波形圖表”上，并將 “波形圖表”屬性中的“外觀”改成“ 2曲線顯示”，便可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 的實(shí)時(shí)顯示。將新信號(hào)添加到已有信號(hào)的數(shù)組中，可通過“移位寄存器”來實(shí)現(xiàn)，將“讀取聲音輸入”函數(shù)的輸出數(shù)組和錄制過程while循環(huán)的移位

12、寄存器數(shù)組連接成一個(gè)數(shù)組 ，再連回移位寄存器，便可將 新信號(hào)不斷地添加到已有信號(hào)數(shù)組中，具體操作如下：建立cases tructure, 使用簇分解函數(shù)將錄音模式的三個(gè)量分 解，選擇其中的采樣位數(shù)作為判斷的輸入，a、若輸入為8 bit，則使用Si Read，輸出端口為stereo 8-bit ， 建立 Waveform Chart，與輸出端口相連。同時(shí)顯示使前面板字符串“雙聲道 8 位”（All Functions宀String 宀String Constant 宀輸入“雙聲道8位”宀建立顯示量）。b、若判斷為16 bit，則輸出端 口為stereo 16-bit，字符串顯示“雙聲道16位”。

13、:w 曾rr點(diǎn)8、while的終止判斷將Si Read的錯(cuò)誤輸出用簇分解函數(shù)分解，選擇其中的 staus與 停止邏輯控制量進(jìn)行“與”判斷，然后與 while的停止連接。9、 關(guān)閉聲卡：整個(gè)聲音采集、數(shù)據(jù)處理過程使用 while循環(huán)來控制, 循環(huán)條件為“停止”按鈕和“錯(cuò)誤輸出狀態(tài)”的或運(yùn)算值 ，即當(dāng)按動(dòng)“停止”按鈕或出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，聲卡采集任務(wù)立即停止。在這個(gè) while 循環(huán)外面用“聲音輸入清零”函數(shù)實(shí)現(xiàn)聲音輸入清零 ，釋放所占用的 系統(tǒng)資源。在while外部建立Si Clear,關(guān)閉聲卡。.-4* I status IiIIIH10、錄音保存在外部建立case structure ，判斷條件為采

14、樣位數(shù)，當(dāng)位數(shù)為“ 8 bit ”時(shí)，使用錄音保存子VI，在while部使用簇合并將Si Read 與移位寄存器的一端合成后輸入到錄音保存VI的stereo8位輸入端，創(chuàng)建錄音格式的局部變量，并與錄音保存VI的輸出端相連接。當(dāng)位數(shù)為“16 bit ”，合成簇與錄音保存VI的stereo16位輸入端相連接， 輸出端仍與錄音格式的局部變量相連。11、波形顯示選擇屬性(properties ),曲線顯示設(shè)置為 2( appearanee宀plotsshown) ,X 軸設(shè)置為時(shí)間(format and precision ) ,plot0 設(shè)置為白色線狀，plotl設(shè)為紅色線狀。填充至0PhtOPl

15、ot 119250619260612、面板填寫信息及顏色調(diào)整While循環(huán)整體框圖程序如下:S-I：?乳工片I31 UF B1I諸列Ii屈栓wa?rar：T12.前面板:13.錄音保存:五、結(jié)論與展望結(jié)論：本設(shè)計(jì)滿足所需要求。錄音系統(tǒng)將 PC機(jī)上的聲卡作為音頻信號(hào)采集硬件，使用者使用話筒錄音，將聲音信號(hào)由聲卡輸進(jìn)計(jì)算 機(jī)，然后由該系統(tǒng)采集音頻信號(hào)。當(dāng)程序運(yùn)行后，按下“開始錄音” 鍵后程序開始錄音； 按下“暫?！焙舐曇舻匿浿茣和?， 再次按“暫停” 聲音的錄制繼續(xù)；按下“停止”后聲音錄制結(jié)束，同時(shí)將彈出保存文 件的對(duì)話框，文件 *.wav 格式保存。聲音質(zhì)量為雙聲道；在開始采集前， 操作者可根據(jù)實(shí)際需要，