虚拟仪器设计与应用实验报告

选修实验课：虚拟仪器设计与应用 实验报告

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选修实验课：虚拟仪器设计与应用

基于LabVIEW的 双声道语音录制系统 实验摘要：

此次实验要求设计一套语音信号录制系统：PC机上的声卡作为音频信号采集硬件，使用者使用话筒录音，将声音信号由声卡输进计算机，然后由该系统采集音频信号，在最后程序结束以后将该音频文件保存为WAV文件存储到计算机中。

该录音系统所需要实现的功能依次为：配置声卡参数、将信号收集到声卡缓存区、从缓存区读取信号并保存在计算机上、停止并关闭声卡工作。

关键字：多声道、采样位数可调、录音系统。

1． 设计任务及要求

1.1设计任务

每个人的声音都有各自的特征以及讲话时特殊的语言习惯，这些都反映在声音信号中。本次实验设计一套语音信号录制系统，即将PC机上的声卡作为音频信号采集硬件，使用

者使用话筒录音，将声音信号由声卡输进计算机，然后由该系统采集音频信号，在最后程序结束以后将该音频文件保存为Wav文件存储到计算机 。 1.2要求

① 声音质量为双声道。 ② 在开始采集前，操作者可根据实际需要，更改采样位数（8位和16位）。 ③ 按下“开始”按钮时，才开始采集声音。

④ 在采集过程中，按下“暂定”按钮，暂定声音的采集，再次按下“暂定”按钮，继续采集声音。

⑤ 按下“停止”按钮，停止采集声音，并弹出保存文件的对话框，保存成“*.wav”文件。

2． 使用设备

选修实验课：虚拟仪器设计与应用

硬件设备： 计算机、声卡、话筒（MIC）。

软件设备： 据采集程序、数据处理程序及数据存储程序。 3． 任务分析

3.1 硬件组成

计算机、声卡、话筒（MIC） 3.2 软件组成

3.2.1 录音系统设计流程 配置声卡 采集信号 数据处理 关闭声卡

设置声卡的工作模式和参数，为声卡的正常工作做准备。

启动声卡采集输入的信号，并将其数字化，转换成计算机能处理的数 据

将声卡采集获得的新数据显示出来，并将它添加到原有信号的存在数组中。 停止声卡采集任务，释放占用的系统资源。 并将采集的数据按指定格式进行保 存

3.2.2 数据采集程序

数据采集程序要实现的任务就是用软件控制声卡采集输入的信号，并将其转换为数字信号（即我们常说的数据）提供给后续程序处理。它为后续程序提供了一个数据来源。 数据采集程序的流程 声卡参数设置 启动声卡 采集信号 停止声卡 关闭声卡 3.2.3 数据处理程序

实时波形显示，并将它添加到已有信号的存在数组中。因为是实时显示采集信号的波形，因此我们需要用Waveform Chart来实现；将新信号添加的已有 选修实验课：虚拟仪器设计与应用 信号的数组中，可通过移位寄存器来实现。 3.2.4 数据保存程序

在最后程序结束以后，将该音频文件保存为Wav文件存到计算机 。 4．设计步骤 4.1 配置声卡参数 函数： SI Config

功能：配置声卡参数，为声卡采集信号做准备。 输入端口：

◆device：设备号，默认值为0，该参数一般不需要改动。操作系统中用设备号表示硬件设备。

◆sound format：用于指定声卡的参数：单声道还是立体声，采样率， 8位还是16位。它是一个簇，包括下面三个元素：

★sound quality：声音质量，枚举型，两个取值：mono（单声道）和stereo（立体声）

★rate ：采样率，枚举型，4个取值：0，1，2，3；分别对应四种采样率：11025，22050，44100和8000Hz。

★bits per sample：采样点位数，枚举型，两种取值：8位和16位 输入端口

◆buffer size：数据缓存区大小。是LabVIEW与声卡之间传递数据的一个中转站。默认大小为8192字节。 ◆error in ：错误簇。 输出端口

◆task ID out ：声卡的标识号。其它声音函数通过它对声卡进行操作。 ◆error out ：错误簇。

此次实验中，用户可以自主选择声音质量、采样频率和采样位数，需要新建三个枚举型的输入变量来确定声卡参数，将三个参数捆绑成簇，作为配置声卡的声音参数。声卡在数据的收集时，便会按照用户的选择对声音进行收集。 4.2 信号的处理 函数： SI Start

功能： 启动声卡，开始采集信号并将数据保存到缓存区。 输入端口 ◆task ID in ：声卡的标识号。 ◆error in ：错误簇 输出端口

◆task ID out ：声卡的标识号 ◆error out ：错误簇 选修实验课：虚拟仪器设计与应用

函数： SI Read

功能： 从声卡缓存区读取数据。 输入端口

◆task ID in ：声卡的标识号 ◆error in ：错误簇 输出端口

◆task ID out：声卡的标识号 ◆error out ：错误簇 函数： SI Stop

功能： 停止声卡采集的工作。 输入端口

◆task ID in ：声卡的标识号 ◆error in ：错误簇 输出端口

◆task ID out ：声卡的标识号 ◆error out ：错误簇

功能包含启动和停止声卡收集工作两部分。当按下“录音”按钮时，启动声卡的收集工作，此时信号作为输入流存储在声卡的缓存区里面。当按下“暂停”按钮时，停止声卡的收集工作，此时声卡的缓存区里面没有信号的输入。

当按下“录音”按钮时，启动一个每200毫秒一次的循环，并启动声卡的信号收集工作，将声音信号按先前配置好的参数收集到声卡缓存区内，同时更改工作状态为“录音中”。

当按下“暂停”按钮时，停止声卡的收集工作，并把工作状态由“录音中”改为“未录音”。

从声卡缓存区中读取信号，并将信号保存到本地计算机上。 将信号按照用户要求的格式从声卡缓存区中读出，需要刚开始时用户所设定的参数，使用老师提供的“录音保存.VI”将信号从缓存区中读取并保存到本地计算机上。

当按下“停止”按钮时，停止声音的采集工作，并将按下的“录音”按钮弹出，修改当前工作状态为“未录音”。然后使用录音保存功能将收集到的信息保存在本地计算机上。

4.3 停止并关闭声卡 函数：SI Clear

功能： 关闭声卡，并释放所有占用系统的资源。 输入端口 ◆task ID in ：声卡的标识号 ◆error in ：错误簇 输出端口

◆error out ：错误簇

实验结束后，关闭声卡，并释放所有占用的资源，以便计算机执行其他任务。 选修实验课：虚拟仪器设计与应用

此次实验中，用“声音输入清零”来释放所占用的资源。

5.结论与展望

通过一周的努力，我终于完成了多声道采样位数可调录音系统的设计任务。基于LABVIEW的双声道语音录制系统的设计应用LABVIEW编程语言简单而较圆满的完成对语音信号的录制，录音文件成功保存，录音回放效果良好，达到预期效果,完成了既定设计任务。但是由于设备及程序多方原因，音频存在撕拉声等杂声。

感谢您的阅读，祝您生活愉快。