面向音頻的盲分離算法實現(xiàn)程序使用說明

面向音頻的盲分離算法實現(xiàn)程序使用說明院系計算機科學與技術(shù)學院專業(yè)班級物聯(lián)網(wǎng)工程1201班姓名學號指導教師2021年5月281相關介紹 32程序使用說明 43結(jié)果驗證 104總評 15

1相關介紹面向音頻的盲源分離程序首先是能夠讀入音頻，讀入音頻才能夠?qū)σ纛l內(nèi)的數(shù)據(jù)進行相應的運算處理。我們平時使用的多媒體文件有很多種類，例如mp3,raw等等，而在這之前，wav音頻格式是多媒體文件中最常使用的一種聲音波形文件格式。wav文件都是由兩部分組成，分別文件頭部分和音頻信號數(shù)據(jù)。在了解到wav文件的格式之后，我們便可以讀取wav數(shù)據(jù)內(nèi)容，從而得到我們所需要的音頻數(shù)據(jù)信號。如果有n個混合源信號，那么我們觀測到的信號也是n個，因為現(xiàn)在所有算法并沒有很好的解決觀測信號少于源信號得這種情況。所以，觀測信號的數(shù)目一定是大于等于源音頻信號的。因為舉例采用的兩個音頻混合，為了更好理解，見圖1-1。圖1-1觀測信號采集圖

2程序使用說明為了更好符合測試數(shù)據(jù)，我在http://research.ics.aalto.fi/ica/cocktail/cocktail_en.cgi這個網(wǎng)站上找到了一些測試數(shù)據(jù)，在此測試我選用的是兩個音頻源信號的混合?；旌虾?，我得到的是兩個wav文件。如圖2-1。圖2-1觀測信號文件示意圖打開播放，是兩個聲音的混合，選用的是一個人說話，和一個警鈴聲，兩個wav我們聽到的基本是一樣的，沒有什么太明顯的區(qū)別，我們執(zhí)行音頻讀入程序讀出wav文件的內(nèi)容。讀出來wav的數(shù)據(jù)之后，我們將其保存在2個txt文件中，然后我們就是需要對這些數(shù)據(jù)進行處理，每組數(shù)據(jù)都是50000*1?；谒惴▽崿F(xiàn)是使用C語言完成的，所以界面制作采用MFC，界面布局基本如圖2-2。圖2-2盲源音頻信號分離程序界面下面詳細闡述一下各個按鈕的功能。首先是最下面一行的9個音頻，點擊相應音頻就會播放，這是一些基本特征相同的源聲音信號，在把這些源聲音信號混合之后，我們可以通過程序?qū)ζ溥M行相應的分離。Open按鈕可以打開相應的目錄選擇文件，得到文件的路徑，wavread函數(shù)是對相應文件來讀取音頻數(shù)據(jù)，并寫入文件中。Open1和open2可以打開目錄選取對應的音頻數(shù)據(jù)TXT文件，得到相應的路徑，ICA音頻分離是執(zhí)行主程序，對數(shù)據(jù)進行計算分離，得到相應的分開的音頻數(shù)據(jù)。由于我的目的是音頻分離，所以存在兩個源信號音頻，稱為j1.wav和j2.wav，這兩個源信號音頻混合之后得到兩個混合的音頻信號，設為j.wav和jj.wav，我們是讀入混合之后的兩個音頻信號j.wav和jj.wav，并對其內(nèi)數(shù)據(jù)進行處理，最后寫入文件之后為了比對，我將最后處理完的數(shù)據(jù)仍舊是寫成wav格式，設為save1.wav和save2.wav，用這兩個音頻信號與j1.wav和j2.wav進行比對。 點擊OPEN按鈕，可以打開文件的相應目錄，選擇相應的混合好的音頻信號，如圖2-3。圖2-3程序測試open按鈕示意圖點擊wavwread按鈕，就會對wav音頻文件進行讀取，因為后面需要測試結(jié)果以及對比波形信號，所以我在此處將其讀成數(shù)組，保存在TXT文件，以備后面所用，見圖2-4。圖2-4程序測試wavread按鈕示意圖讀取之后，函數(shù)會將數(shù)據(jù)寫到TXT文件內(nèi)，供讀取所用。我們會在相應的目錄里看到與之對應的TXT文件，圖2-5。圖2-5音頻信號文件數(shù)據(jù)圖打開TXT文件，可見到文件內(nèi)相應的數(shù)據(jù)，這就是構(gòu)成音頻文件的相應數(shù)據(jù)，也是利用函數(shù)讀取wav文件舍棄掉文件頭部分得到的數(shù)據(jù)。利用open1和open2按鈕加載相應的文件路徑之后，就可以進行主程序運算分離了，見圖2-6。圖2-6程序執(zhí)行示意圖經(jīng)過幾分鐘的計算，程序運行完成。圖2-7程序測試完成示意圖我們打開對應的文件目錄，可見出現(xiàn)的對應文件，ICA分離程序成功運行完成。見圖2-8。圖2-8程序測試生成文件示意圖ICA程序執(zhí)行完成，為了更好地對比數(shù)據(jù)，我選擇了生成兩個TXT文件，TXT文件內(nèi)分離之后的音頻數(shù)據(jù)。如圖2-9。圖2-9解混音頻文件數(shù)據(jù)示意圖

3結(jié)果驗證接下來就是系統(tǒng)的測試結(jié)果，我以兩個聲音的混合作為例子，來驗證音頻分離程序的性能，為了便于比較，兩個聲音特征盡量相同，也就是說聲音的頻率，長度等特征都相同。而對于性能的驗證需要一些科學的措施，，而不能是一些沒有根據(jù)的感覺，我采用對音頻信號波形的分析來驗證fastICA音頻分離程序的性能優(yōu)劣。在之前，執(zhí)行過fastICA程序，生成了兩個TXT文件。因為選用的是兩個聲音的混合信號，所以最后分離完成，得到的也是兩個文件，為了分析音頻信號數(shù)據(jù)，根據(jù)文件內(nèi)的數(shù)據(jù)做出波形來比對，圖3-1是源音頻信號的波形，這是混合之前的兩個音頻信號。圖3-1源信號音頻波形圖圖3-1是源信號音頻的波形圖，我選出的兩個音頻一個是警報聲，另一個是一個人的說話聲，所以在上圖的波形圖中我們可以看到第一個圖是一個聲音多次循環(huán)，因為根據(jù)解析出來的數(shù)據(jù)是可以知道，這兩個音頻信號都是50000*1的數(shù)組，所以X軸坐標最大為5*10^4次方，波形圖下面的信號就是一個人說話的聲音，是不規(guī)則的波形，這是源音頻信號的波形。而將這兩個音頻信號混合之后，我們得到混合音頻，也就是實際上我們觀測到的音頻信號，因為現(xiàn)在對于只接收到的觀測信號少于源音頻信號數(shù)量的這種情況，暫時還沒有一種很好的算法可以完美解決，所以我們觀測的音頻信號是兩個。波形圖如下：圖3-2觀測的混合音頻信號波形圖兩個觀測信號，就是兩個麥克風接收到的信號，而兩個麥克風對混合之后的信號進行接收，所以基本上波形是一致的，數(shù)據(jù)也是50000*1。我們可以從圖中看出這是圖3-2兩個聲音的混合。接下來就是對混合音頻進行分離后的數(shù)據(jù)分析，波形圖如下：圖3-3解混音頻信號數(shù)據(jù)圖根據(jù)圖上我們可以看出，這個圖3-3與圖3-1的源音頻信號基本一致，我們將圖像對比來看：圖3-4源信號1與解混信號波形圖對比根據(jù)對比圖來看，我們發(fā)現(xiàn)X軸保持一致，但是Y軸坐標不同，根據(jù)波形圖的意義來看，X軸疏密程度代表著頻率，也就是音調(diào)，而Y軸代表著振幅，振幅就是響度，最高點與最低點之間的差值越大，代表著響度越大。所以我們根據(jù)上圖可以看出，在混合音頻信號經(jīng)過fastICA程序之后，分離出來的音頻與源音頻對比，聲音的頻率基本保持不變，而且振幅的波動基本不變，但是我們可以發(fā)現(xiàn)Y軸坐標變化了，這就說明振幅在保持原來特征的基礎上，整體變小了，也就說聲音音調(diào)沒有變化，但是聲音變小了，我在嘗試播放了這個聲音之后，發(fā)現(xiàn)基本與源音頻的聲音一致，但是夾雜了少許的噪聲，而且整體聲音感覺略低，這個也可以解釋不是完全一致，而噪聲的存在我經(jīng)過檢查，在運算時，一些運算都采用的是近似值或者是一種趨近計算，而不是使用數(shù)學方法計算出來的精確值。接下來我們對比第二個源音頻信號，結(jié)果如圖：圖3-5源信號2與解混信號波形圖對比根據(jù)音頻信號2的波形圖對比來看，我們發(fā)現(xiàn)對于信號2的分離最后結(jié)果相似度沒有第一個信號分離結(jié)果性能好，橫坐標沒有變化，是沒有問題的，我們發(fā)現(xiàn)縱坐標依舊減小了，這個影響也不大，因為第一個信號振幅也是減小的，但是不影響音調(diào)，這個沒有什么問題，但是發(fā)現(xiàn)第二個音頻信號的分離波形與源音頻信號相差較為明顯。我打開最后生成的wav文件，發(fā)現(xiàn)聲音特征是沒有變化的，但是多了一些噪聲，可以發(fā)現(xiàn)，相比于源音頻信號的波形，分離出來得到的音頻信號波形連續(xù)性更強，信號中間的分隔不明顯，這也是存在一定噪聲的體現(xiàn)。但是整體上音調(diào)時基本沒有變化的，聲音也是基本一致的。

4總評音頻分離程序是基于C語言完成的，由于數(shù)據(jù)是從音頻數(shù)據(jù)內(nèi)讀出來的，選擇的兩個6s的音頻，采用8000的采樣率，讀出來是50000*2的矩陣，所以，wav文件為了保持源聲音品質(zhì)，數(shù)據(jù)量很大。而C對于矩陣的處理時多次嵌套循環(huán)。這也減緩了程序的執(zhí)行速度，但整體上，算法實現(xiàn)是成功的，系統(tǒng)性能優(yōu)良。本章通過對兩個混合音頻文件進行測試，先后驗證了數(shù)據(jù)內(nèi)容，波形，以及聲音效果，可得此音頻分離系統(tǒng)是很有效的，性能很好，同時，由于是在底層C語言完成的程序，而且音頻文件數(shù)據(jù)內(nèi)容較大，處理起來需要一定的時間，這也是因為矩陣較大，程序執(zhí)行起來循環(huán)太多。 但是根據(jù)波形來看，音頻信號分離性能還是很好的，幾乎無噪聲，不損壞源音頻信號，可以成功分離，實現(xiàn)了fastICA算法對音頻的分離，得到了符合預期的結(jié)果。

咖啡店創(chuàng)業(yè)計劃書第一部分：背景在中國，人們越來越愛喝咖啡。隨之而來的咖啡文化充滿生活的每個時刻。無論在家里、還是在辦公室或各種社交場合，人們都在品著咖啡?？Х戎饾u與時尚、現(xiàn)代生活聯(lián)系在一齊。遍布各地的咖啡屋成為人們交談、聽音樂、休息的好地方，咖啡豐富著我們的生活，也縮短了你我之間的距離，咖啡逐漸發(fā)展為一種文化。隨著咖啡這一有著悠久歷史飲品的廣為人知，咖啡正在被越來越多的中國人所理解。第二部分：項目介紹第三部分：創(chuàng)業(yè)優(yōu)勢目前大學校園的這片市場還是空白，競爭壓力小。而且前期投資也不是很高，此刻國家鼓勵大學生畢業(yè)后自主創(chuàng)業(yè)，有一系列的優(yōu)惠政策以及貸款支持。再者大學生往往對未來充滿期望，他們有著年輕的血液、蓬勃的朝氣，以及初生牛犢不怕虎的精神，而這些都是一個創(chuàng)業(yè)者就應具備的素質(zhì)。大學生在學校里學到了很多理論性的東西，有著較高層次的技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)代大學生有創(chuàng)新精神，有對傳統(tǒng)觀念和傳統(tǒng)行業(yè)挑戰(zhàn)的信心和欲望，而這種創(chuàng)新精神也往往造就了大學生創(chuàng)業(yè)的動力源泉，成為成功創(chuàng)業(yè)的精神基礎。大學生創(chuàng)業(yè)的最大好處在于能提高自己的潛力、增長經(jīng)驗，以及學以致用;最大的誘人之處是透過成功創(chuàng)業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)自己的理想，證明自己的價值。第四部分：預算1、咖啡店店面費用咖啡店店面是租賃建筑物。與建筑物業(yè)主經(jīng)過協(xié)商，以合同形式達成房屋租賃協(xié)議。協(xié)議資料包括房屋地址、面積、結(jié)構(gòu)、使用年限、租賃費用、支付費用方法等。租賃的優(yōu)點是投資少、回收期限短。預算10-15平米店面，啟動費用大約在9-12萬元。2、裝修設計費用咖啡店的滿座率、桌面的周轉(zhuǎn)率以及氣候、節(jié)日等因素對收益影響較大?？Х瑞^的消費卻相對較高，主要針對的也是學生人群，咖啡店布局、格調(diào)及采用何種材料和咖啡店效果圖、平面圖、施工圖的設計費用，大約6000元左右3、裝修、裝飾費用具體費用包括以下幾種。(1)外墻裝飾費用。包括招牌、墻面、裝飾費用。(2)店內(nèi)裝修費用。包括天花板、油漆、裝飾費用，木工、等費用。(3)其他裝修材料的費用。玻璃、地板、燈具、人工費用也應計算在內(nèi)。整體預算按標準裝修費用為360元/平米，裝修費用共360*15=5400元。4、設備設施購買費用具體設備主要有以下種類。(1)沙發(fā)、桌、椅、貨架。共計2250元(2)音響系統(tǒng)。共計450(3)吧臺所用的烹飪設備、儲存設備、洗滌設備、加工保溫設備。共計600(4)產(chǎn)品制造使用所需的吧臺、咖啡杯、沖茶器、各種小碟等。共計300凈水機，采用美的品牌，這種凈水器每一天能生產(chǎn)12l純凈水，每一天銷售咖啡及其他飲料100至200杯，價格大約在人民幣1200元上下?？Х葯C，咖啡機選取的是電控半自動咖啡機，咖啡機的報價此刻就應在人民幣350元左右，加上另外的附件也不會超過1200元。磨豆機，價格在330―480元之間。冰砂機，價格大約是400元一臺，有點要說明的是，最好是買兩臺，不然夏天也許會不夠用。制冰機，從制冰量上來說，一般是要留有富余?？钪票鶛C每一天的制冰量是12kg。價格稍高550元，質(zhì)量較好，所以能夠用很多年，這么算來也是比較合算的。5、首次備貨費用包括購買常用物品及低值易耗品，吧臺用各種咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的費用。大約1000元6、開業(yè)費用開業(yè)費用主要包括以下幾種。(1)營業(yè)執(zhí)照辦理費、登記費、保險費;預計3000元(2)營銷廣告費用;預計450元7、周轉(zhuǎn)金開業(yè)初期，咖啡店要準備必須量的流動資金，主要用于咖啡店開業(yè)初期的正常運營。預計2000元共計： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：發(fā)展計劃1、營業(yè)額計劃那里的營業(yè)額是指咖啡店日常營業(yè)收入的多少。在擬定營業(yè)額目標時，必須要依據(jù)目前市場的狀況，再思考到咖啡店的經(jīng)營方向以及當前的物價情形，予以綜合衡量。按照目前流動人口以及人們對咖啡的喜好預計每一天的營業(yè)額為400-800，根據(jù)淡旺季的不同可能上下浮動2、采購計劃依據(jù)擬訂的商品計劃，實際展開采購作業(yè)時，為使采購資金得到有效運用以及商品構(gòu)成達成平衡，務必針對設定的商品資料排定采購計劃。透過營業(yè)額計劃、商品計劃與采購計劃的確立，我們不難了解，一家咖啡店為了營業(yè)目標的達成，同時有效地完成商品構(gòu)成與靈活地運用采購資金，各項基本的計劃是不可或缺的。當一家咖啡店設定了營業(yè)計劃、商品計劃及采購計劃之后，即可依照設定的采購金額進行商品的采購。經(jīng)過進貨手續(xù)檢驗、標價之后，即可寫在菜單上。之后務必思考的事情，就是如何有效地將這些商品銷售出去。3、人員計劃為了到達設定的經(jīng)營目標，經(jīng)營者務必對人員的任用與工作的分派有一個明確的計劃。有效利用人力資源，開展人員培訓，都是我們務必思考的。4、經(jīng)費計劃經(jīng)營經(jīng)費的分派是管理的重點工作。通常能夠?qū)⒖Х鹊杲?jīng)營經(jīng)費分為人事類費用(薪資、伙食費、獎金等)、設備類費用(修繕費、折舊、租金等)、維持類費用(水電費、消耗品費、事務費、雜費等)和營業(yè)類費用(廣告宣傳費、包裝費、營業(yè)稅等)。還能夠依其性質(zhì)劃分成固定費用與變動費用。我們要針對過去的實際業(yè)績設定可能增加的經(jīng)費幅度。5、財務計劃財務計劃中的損益計劃最能反映全店的經(jīng)營成果?？Х鹊杲?jīng)營者在營運資金的收支上要進行控制，以便做到經(jīng)營資金合理的調(diào)派與運用?？傊陨纤械牧椈居媱?營業(yè)額、商品采購、銷售促進、人員、經(jīng)費、財務)是咖啡店管理不可或缺的。當然，有一些咖啡店為求管理上更深入，也能夠配合工作實際需要制訂一些其他輔助性計劃。第六部分：市場分析2019-2021年中國咖啡市場經(jīng)歷了高速增長的階段，在此期間咖啡市場總體銷售的復合增長率到達了17%;高速增長的市場為咖啡生產(chǎn)企業(yè)帶給了廣闊的市場空間，國外咖啡生產(chǎn)企業(yè)如雀巢、卡夫、ucc等企業(yè)紛紛加大了在中國的投資力度，為爭取未來中國咖啡市場的領先地位打下了良好的基礎。咖啡飲料主要是指速溶咖啡和灌裝即飲咖啡兩大類咖啡飲品;在速溶咖啡方面，2018-2021年間中國速溶咖啡市場規(guī)模年均增長率到達16%，顯示出還處于成長階段的中國速溶咖啡市場的高增長性和投資空間;在灌裝即飲咖啡方面，2008-2010年間中國灌裝即飲咖啡市場年均增長率也同樣到達15%;未來幾年，中國咖啡飲料的前景仍將被看好?，F(xiàn)今咖啡店主要是以連鎖式經(jīng)營，市場主要被幾個集團壟斷。但由于幾個集團的咖啡店并沒有個性主題，很難配合講求特式的年青人。我們亦有思考到其他飲品店的市場競爭狀況，但發(fā)現(xiàn)這些類似行業(yè)多不是以自助形式經(jīng)營，亦很難配合講求效率的年青人。故我們認為開設自助式主題咖啡店能到達年青人的需要，尚有很多發(fā)展空間。有數(shù)據(jù)證明，中國的咖啡消費量正逐年上升，而有望成為世界重要的咖啡消費國。第七部分：營銷策略1、同行業(yè)競爭分析知己知彼，百戰(zhàn)百勝?？Х鹊杲?jīng)營者應隨時關注競