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——————————————————————————————————————————————— 基于声卡的虚拟音频信号采集与处理 数采与监测 文章编号：１００８－０５７０（２００７）１２－１－００９８－０２ 中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００７年第２３卷第１２－１期 ＶｉｒｔｕａｌＶｏｌｕｍｅＳｉｇｎａｌＡｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎＳｏｕｎｄｃａｒｄ １ （１．西南科技大学；２．宿迁学院）郝张红 刘先勇 １ 袁长迎 １ 吴琼 １，２ ＨＡＯＺＨＡＮＧＨＯＮＧＬＩＵＸＩＡＮＹＯＮＧＹＵＡＮＣＨＡＮＧＹＩＮＧＷＵＱＩＯＮＧ 摘要：使用普通声卡代替商用数据采集卡，以ＬａｂＶＩＥＷ软件为开发平台，实现音频信号的数据采集与处理，该系统能够采集声卡设计频率范围内的信号，实现对音频信号时域分析和频谱分析功能。关键词：声卡；ＬａｂＶＩＥＷ；数据采集；信号分析中图分类号：ＴＮ９１１．６文献标识码：Ａ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｕｂｓｔｉｔｕｔｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌＤＡＱｃａｒｄｗｉｔｈｓｏｕｎｄｃａｒｄ，ｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｖｏｌｕｍｅｗａｓｒｅａｌｉｚｅｄｂａｓｅｄｏｎＬａｂＶＩＥＷ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｎｃｏｌｌｅｃｔｖｏｌｕｍｅｓｉｇｎａｌｗｉｔｈｉｎａｃｅｒｔａｉｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｒａｎｇｅｃｏｒｒｅｃｔｌｙ，ｓｏｔｈａｔｖｏｌｕｍｅｓｉｇｎａｌａｎａｌｙｓｉｓｃａｎｂｅｍａｄｅｉｎｔｉｍｅａｎｄｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｕｎｄｃａｒｄ，ＬａｂＶＩＥＷ，ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｓｉｇｎａｌａｎａｌｙｓｉｓ 技术创新 １引言 各种处理；输出时，计算机通过总线将数字化的声音信号以 ＰＣＭ脉冲编码调制的方式送到Ｄ／Ａ转换器，变成模拟的音频信 号，进而通过功率放大器送到音箱等设备转换为声波。采集音频信号的系统框图： 音频是多媒体中的一种重要媒体，目前，用于音频分析的硬件仪器有图形显示功能较差、可扩展性差等缺点，因此，需要寻求一种新的仪器设计技术，虚拟仪器的思想，就是在仪器设计领域引入全新的设计理念，采用全新的设计方法，使得传统的硬件仪器的固有局限得到完全的克服。虚拟仪器是８０年代提出的新概念，虚拟仪器的思想是利用计算机的强大资源使本来需要硬件实现的技术软件化，以便最大限度的降低系统成本，增强系统功能和灵活性ＬａｂＶＩＥＷ是美国ＮＩ公司于１９８６年推出的一种图形化编程语言，它内置信号采集、测量分析与数据显示功能，集开发、调试、运行于一体，摒弃了传统开发工具的复杂性，为用户提供强大功能的同时还保证了系统灵活性，成为当今虚拟仪器开发最流行的一种语言。 图１音频信号采集的系统框图 声卡一般有ＬｉｎｅＩｎ和ＭｉｃＩｎ两个信号输入插孔，声音传 感器（本文使用普通的麦克风）信号可通过这两个插孔连接到声卡。推荐使用ＬｉｎｅＩｎ输入端，若由ＭｉｃＩｎ输入，因为有前置放大器，容易引入噪声且导致信号过负荷。 ２．２软件实现： 采集软件使用ＬａｂＶＩＥＷ，它提供了声卡的操作函数工具箱Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ＞＞Ｇｒａｐｈｉｃｓ＆Ｓｏｕｎｄ＞＞Ｓｏｕｎｄ。首先要对声卡参数进行设置： ２基于声卡数据采集的实现 数据采集系统的主要任务是将被测对象的各种参数做Ａ／Ｄ转换后送入计算机，并对采到的信号做相应的处理。一般商用采集频率为２００ＫＨｚ的数据采集卡能够满足的１２ｂｉｔ采样精度、 多种应用，但是其价格昂贵。而声卡是现今任何一台电脑的普通配置，而且声卡是１６位的Ａ／Ｄ转换精度，比通常１２位的数据采集卡精度要高很多，作为语音信号与计算机的通用接口，其主要功能就是将所获取的模拟音频信号转换为数字信号，经过由于ＤＳＰ音效芯片的处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。声卡是计算机的标准配置，有成熟的驱动程序和操作系统配合，因此无需考虑软硬件方面的兼容问题，在跨操作系统平台时也不存在程序的移植问题。 ⑴采样频率 目前，普通声卡的最高频率是４４．１ｋＨｚ，一般采样频率分为 ４档，分别为４４．１ｋＨｚ，２２．０５ｋＨｚ，１１．０２５ｋＨｚ，８ｋＨｚ，用户可根据需要进行选择。根据采样定理，采样频率应为被测信号频率的２倍以上。 ⑵采样位数 声卡有８位声卡、１６位声卡。位数越高，在定域内能表示的声波振幅的数目越多，记录的音质就越高，一般设定为１６位。 ⑶缓冲区 一般声卡使用的缓冲区是８ＫＢ（８１９２