北京理工大學(xué)虛擬儀器報告

1、實驗報告姓名：學(xué)號：班號：專業(yè)：院系：時間：電子信息類 ( 實驗班基礎(chǔ)教育學(xué)院2015年 12月)基于 LabVIEW的雙聲道語音錄制系統(tǒng)目錄：一、設(shè)計任務(wù)二、使用設(shè)備三、任務(wù)分析四、設(shè)計步驟五、結(jié)論與展望實驗摘要 ：此次實驗要求設(shè)計一套語音信號錄制系統(tǒng)： PC 機(jī)上的聲卡作為音頻信號采集硬件， 使用者使用話筒錄音， 將聲音信號由聲卡輸進(jìn)計算機(jī)，然后由該系統(tǒng)采集音頻信號， 在最后程序結(jié)束以后將該音頻文件保存為 WAV文件存儲到計算機(jī)中。錄音系統(tǒng)設(shè)計流程為： 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；啟動聲卡采集輸入的信號，并將其數(shù)字化，轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能處理的數(shù)據(jù)； 將聲卡采集獲得的新數(shù)

2、據(jù)顯示出來， 并將它添加到原有信號的存在數(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)計任務(wù)1. 內(nèi)容設(shè)計一套語音信號錄制系統(tǒng)， 即將 PC機(jī)上的聲卡作為音頻信號采集硬件，使用者使用話筒錄音，將聲音信號由聲卡輸進(jìn)計算機(jī)，然后由該系統(tǒng)采集音頻信號，在最后程序結(jié)束以后將該音頻文件保存為Wav文件存儲到計算機(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)實際需要，更改采樣位數(shù)（8 位和 16 位）；

3、c) 按下”開始”按鈕時，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話框，保存成 *.wav 文件f) 在前面板上實時顯示波形，并顯示錄音時間二、 使用設(shè)備硬件組成：計算機(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)存儲程序三、 任務(wù)分析1、錄音系統(tǒng)設(shè)計流程：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”

4、、“采樣位數(shù)”的輸入。）b) 采集信號（啟動聲卡采集聲音信號 , 實現(xiàn)錄音、暫停、停止功能 , 并將聲音信號轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能夠識別和處理的數(shù)字信號 , 作為后續(xù)程序的數(shù)據(jù)來源。） 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）2、數(shù)據(jù)采集程序：數(shù)據(jù)采集程序要實現(xiàn)的任務(wù)就是用軟件控制聲卡采集輸入的信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號（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)程序提供了一個數(shù)據(jù)來源。b) 數(shù)據(jù)采集程序的流程：數(shù)據(jù)采集程序?qū)嵗?、數(shù)據(jù)處理程序：任務(wù)：實時波形顯示，

5、并將它添加到已有信號的存在數(shù)組中。a) 因為是實時顯示采集信號的波形， 因此我們需要用 Waveform Chart 來實現(xiàn)；b) 將新信號添加到已有信號的數(shù)組中， 可通過移位寄存器實現(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文件存到計算 機(jī)。（注： 有已 經(jīng)建 好的 “ 錄音 保存 .VID:ProgramFilesNational” ，可在中調(diào)用，具體具體路徑由安裝LABVIEW軟件的盤確定。）錄音保存.VI：5、局部變量局部變量主要是解決數(shù)據(jù)和對象在同一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

6、變量時，要求其機(jī)械動作必須設(shè)為Switch 狀態(tài)。暫停按鈕：采用case 循環(huán)如下圖：四、設(shè)計步驟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：新式修飾垂直平滑盒 / 上凸盒）。顏色設(shè)置為上天藍(lán)色、 下淺白色，具體請（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 Functionsgraphics&sound soundsoundinput SI Config ），設(shè)置聲卡參數(shù)，建立如下框圖3、控制錄音開始選擇 while 循環(huán) (AllFunctions stru

7、ctures),采樣間隔設(shè)置為200ms(AllFunctions Time&Dialog waituntilnextmsmultiple), 在停止條件接線端創(chuàng)建“錄音”輸入控件 , 將其按鈕動作設(shè)置為“釋放時轉(zhuǎn)換” , 同時在前面板創(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布爾按鈕放在 while 循環(huán)外 , 與“錄音”控件相連。建立 SI Start ，啟動聲卡，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：4、建立 while 循環(huán)作為整體部分因為要實時

8、顯示并記錄信號， 因此采用 while 循環(huán)，并通過移位寄存器來實現(xiàn)將新信號添加的已有信號的數(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 間 （ All Functions Time&Dialog format date/time string ）。5、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，在case內(nèi)部建立SI Stop和SI Start，兩個函數(shù)之間建立while 循環(huán)，延遲時間設(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creat

9、 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false:不對信號做處理。6、停止設(shè)置創(chuàng)建 case 循環(huán)和邏輯控制量， ture 時創(chuàng)建 SI Stop ，false 時直接通過7、信號的輸出聲音數(shù)據(jù)的讀取要用到“聲音輸入讀取”函數(shù)來實現(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

10、音格式”是一個 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”來實現(xiàn)聲音波形的實時顯示 , 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” , 便可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時顯示。將新信號添加到已有信號的數(shù)組中 , 可通過“移位寄存器”來實現(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)的移位寄存器數(shù)組連接成一個數(shù)組 , 再連回移位寄存

11、器 , 便可將新信號不斷地添加到已有信號數(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。同時顯示使前面板字符串“雙聲道8 位”（All FunctionsStringString Constant輸入“雙聲道8 位”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”

12、。8、while 的終止判斷將 Si Read的錯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“錯誤輸出狀態(tài)”的或運算值, 即當(dāng)按動“停止”按鈕或出現(xiàn)錯誤時, 聲卡采集任務(wù)立即停止。在這個while循環(huán)外面用“聲音輸入清零”函數(shù)實現(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。10、錄音保存在外部建立case structure，判斷條件為采樣位數(shù)，當(dāng)位數(shù)為“8 bit ”時，使用錄音保存子V

13、I，在 while 內(nèi)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（appearanceplots shown）,X 軸設(shè)置為時間（ format and precision ）,plot0 設(shè)置為白色線狀， plot1 設(shè)為紅色線狀。填充至 0。12、面板填寫信息及顏色調(diào)整While 循環(huán)整體框圖程序如下：12. 前面板：13. 錄音保存：五 、結(jié)論與展望結(jié)論：本設(shè)計滿足所需要求。錄音系統(tǒng)將 PC機(jī)上的聲卡作為音頻信號采集硬件， 使用者使用話筒錄音， 將聲音信號由聲卡輸進(jìn)計算機(jī)，然后由該系統(tǒng)采集音頻信號。當(dāng)程序運行后，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?！甭曇舻匿浿评^續(xù)；按下“停止”后聲音錄制結(jié)束，同時將彈出保存文件的對話框，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)實際需要，更改采樣位數(shù)（ 8 位和