基于LabVIEW音频信号采集与分析系统设计
基于LabVIEW和声卡的音频信号采集与分析系统设计
替传 统仪 器 的某 些 硬 件 ， 而 使 传统 仪 器 中 的一 从
些硬 件甚 至整 台 仪器 从 系统 中 消失 ， 由计 算 机 而 的软 件资 源来 完成 它们 的功能 。利 用计算 机设 计 实现 的虚 拟仪 器 与传 统 仪 器有 很 大 的差 别 ， 统 传 仪器 都有 固定 的功 能 ， 由仪 器生 产厂 商定 义 ， 而虚
置 。示波 器 的前 面 板 中包 含 实 时波 形 显 示 窗 口， 可 以显示 实时采 样 波形 和滤 波后 信号 波形 及加 窗
还 可随时 通过修 改计 算机 软件 ， 改变 仪器 的功 能 。 所 以说虚 拟仪 器是 未来仪 表仪 器发 展 的一个重 要
方 向 。
利 用 普 通 声 卡 作 为 数 据 采 集 卡 ， Ｌ ｂ 以 ａ— ＶＩ ｗ 作 为软 件 开 发平 台 ， 建 一套 音频 信 号 测 Ｅ 搭
第２ ４卷
第 ５期
大
学物ຫໍສະໝຸດ 理实验 Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ５ １２ ． ０ｃ ．２ １ ｔ Ｏ１
２１ ０ １年 ｌ Ｏ月
ＰＨ ＹＳ ＣＡＩ ＸＰＥＲＩ ＥＮＴ ０Ｆ Ｃ Ｉ Ｅ Ｍ ０ＬＬＥ ＧＥ
文 章 编 号 ： ｏ ７２ ３ （ ０ １ ０ —０ ６０ ｌ ｏ — ９ ４ ２ １ ） ５０ ７ — ３
信号 采集 领域 更是 被视 为一 个标 准的数 据采集 和 仪器 控 制 软 件 。美 国 的 许 多 大 学 已 经 将 Ｌ ｂ ａ—
ＶＩ Ｗ 作 为必 须 的 教学 内容 ， 为工 程 师素 质 培 Ｅ 成 养 的一个 方 面＿ 。 ４ ］ 大部 分虚 拟仪 器都 是基 于数 据采 集 卡 ， ＮＩ 如 公 司 的 Ｅ 系列 数 据 采 集 卡 、 华 的 数 据 采 集 卡 研 等 ， 些卡 价 格 均 比较 昂贵 。在 采样 频 率 要 求 不 这 高 的情 况 下 ， 普 通 的 计算 机 声 卡 代 替商 用 数 据 用
基于LabView的语音信号分析系统
学号：***********毕业设计(论文)题目: 基于LabVIEW的语音信号分析系统的设计作者贾邦稳届别2015 届院别信息与通信工程学院专业电子信息工程指导教师彭仕玉职称副教授完成时间2015 年 5 月摘要虚拟仪器与传统仪器相比，实现了仪器的智能化、模块化、多样化等功能，体现出多功能、低成本等操作优点，应用前景广阔。
随着计算机的出现及计算机技术的快速发展，语音信号处理技术更是得到了飞速发展，得到了广泛的应用，如语音合成技术、语音压缩编码和语音识别技术。
本设计利用虚拟仪器软件平台LabVIEW 设计了一个语音信号分析系统。
先介绍了四种采集语音信号的方法，并选择采用录音机录制的方法采集语音信号，然后设计基于LabVIEW的时域信号的FFT分析模块，接着设计截止频率为3000Hz的Butterworth低通滤波器对语音信号进行滤波去噪，最后根据以上设计进行语音信号的时频分析、特性分析等。
关键词：虚拟仪器；LabVIEW；语音信号；时频分析；数字滤波器AbstractCompared with traditional instruments, virtual instruments achieve the intelligent, modularity, diversity and other functions of the instrument, and reflect the operating advantages, such as multi-purpose, low cost, etc. So it has broad application prospect. With the advent of computers and the rapid development of computer technology, speech signal processing technology has been develop rapidly, and used widely, such as speech synthesis technology, speech coding and speech recognition technology.This design projects a speech signal analysis system based on the virtual instrument software platform LabVIEW. The first step is to introduce the methods of four kinds of voice signal acquisition, and select the method of recording voice signal by recorder . The second step is to design FFT analysis of time-domain signals which based on LabVIEW. Then design Butterworth low pass filter to realize the filtration of speech signals which cutoff frequency is 3000hz. Finally it is to achieve time-frequency analysis and characteristic analysis according to the the above designs.Key words：Virtual instruments；LabVIEW；Speech signal；time-frequency analysis；digital filter.目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1 虚拟仪器概述 (1)1.2 语音信号处理的发展及应用 (2)1.3 本课题研究任务及章节安排 (4)第2章系统设计方案 (5)2.1系统基本概述 (5)2.2系统总体实现 (5)2.3系统框图 (7)第3章语音信号的采集 (8)3.1 语音信号的采集方法 (8)3.2 声卡的相关介绍及参数设置 (10)3.2.1 LabVIEW中的相关声卡函数 (10)3.2.2声卡的参数及设置 (11)3.3 读取历史语音信号的设计 (14)第4章基于LabVIEW的语音信号分析的实现 (15)4.1语音信号的时域分析 (15)4.1.1语音信号的预处理 (15)4.1.2语音信号的短时能量和短时平均幅度函数 (17)4.1.3语音信号的短时自相关函数和短时平均幅度差函数 (18)4.2语音信号的频域分析 (18)4.3滤波器的设计及滤波实现 (20)4.4语音信号的综合实现 (23)4.4.1语音分析系统的整体设计 (23)4.4.2语音信号的时频分析 (24)第5章总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)第1章绪论1.1 虚拟仪器概述1986年美国NI公司最先提出“虚拟仪器”。
基于LabVIEW的声音信号采集与分析系统
面地 对 声 音 信 号进 行采 集 和 数 据 分析 ， 为进 一 步 研 究 声 音信 号 的特 性 提供 可 靠 的 理 论依 据 ．
在Ｌ ａ ｂ ＶＩ Ｅ Ｗ 的前 面 板 中信 号 采 集 由用 户操 作 ， 通 过 软 件 相 对 应 的声 音 写 入 、 声 音 读 取 子 函数 来 实 现 声 音 信 号 的采 集 和声 音 模 板 的 录入 。 以 ＷＡ Ｖ格 式 存 储 到 预 先 设 定 好 的 硬 盘 内． 软 件通 过 布 尔 开关 控 制 声 音信
１ 声音信号采集与分析软件 的结构框 图
软 件 系 统 由声 音 信 号 的 数 据 采 集 和 信 号 回放 与 分 析 ２个 主要 功 能 模块 构 成 ． 声 音 信 号 采 集 与 分 析 软 件 的 主 要 结 构 框
图 如 图 １所 示 ．
２ 软件 系统 的各功能模块
２ ． １ 声 音信 号 的数 据 采 集模 块
第２ ７卷 第 ３期
２ ０ １ ６年 ９月
广 西 科 技 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡ Ｌ ＯＦ ＧＵＡＮＧＸＩ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ｎ ＯＦ Ｓ ＣＩ ＥＮＣ Ｅ ＡＮＤ Ｔ ＥＣ ＨＮＯ Ｌ ＯＧＹ
Ｖｏ １ ． ２ ７ Ｎｏ ． ３ Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０ １ ６
通信作者 ： 周丽娟 ， 博士 ， 教授 ， 硕士研究生导师 ， 研究 方 向 ： 理论 物 理 ， Ｅ — ｍ ａ ｉ ｌ ： ３ ５ １ ３ ０ ４ ８ ３ ６ ＠ｑ ｑ ． ｃ ｏ ｍ．
基于Labview的声音信息采集与处理
实验四基于LabVIEW的声音数据采集一、背景知识在虚拟仪器系统中，信号的输入环节普通采用数据采集卡实现。
商用的数据采集卡具有完整的数据采集电路和计算机借口电路，但普通比较昂贵，计算机自带声卡是一个优秀的数据采集系统，它具有A/D和D/A转换功能，不仅价格低廉，而且兼容性好、性能稳定、通用性强，软件特殊是驱动程序升级方便。
如被测对象的频率在音频X围内，同时对采样频率要求不是太高, 则可考虑利用声卡构建一个数据采集系统。
1.从数据采集的角度看声卡1.1声卡的作用从数据采集的角度来看，声卡是一种音频X围内的数据采集卡，是计算机与外部的摹拟量环境联系的重要途径。
声卡的主要功能包括录制与播放、编辑和处理、MIDI接口三个部份。
1.2声卡的硬件结构图1是一个声卡的硬件结构示意图。
普通声卡有4~5个对外接口。
图1声卡的硬件结构示意图声卡普通有Line In和Mic In两个信号输入，其中Line In为双通道输入, Mic In仅作为单通道输入。
后者可以接入较弱信号，幅值大约为0.02~0.2V o 声音传感器〔采用通用的麦克风〕信号可通过这个插孔连接到声卡。
若由Mic In 输入，由于有前置放大器，容易引入噪声且会导致信号过负荷，故推荐使用Line In，其噪声干扰小且动态特性良好，可接入幅值约不超过1.5V的信号。
此外，输出接口有2个，分别是Wave Out和SPK Out。
Wave Out （或者Line Out〕给出的信号没有经过放大，需要外接功率放大器，例如可以接到有源音箱；SPKOut给出的信号是通过功率放大的信号，可以直接接到喇叭上。
这些接口可以用来作为双通道信号发生器的输出。
1.3声卡的工作原理声音的本质是一种波，表现为振幅、频率、相位等物理量的连续性变化。
声卡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摹拟音频信号转换为数字信号，经过DSP音效芯片的处理，将该数字信号转换为模拟信号输出。
使用LabVIEW进行声音处理实现音频信号的处理和分析
使用LabVIEW进行声音处理实现音频信号的处理和分析音频信号的处理和分析，在现代音频技术领域中占据重要地位。
而LabVIEW作为一种流行的图形化编程工具，为开发人员提供了丰富的功能和工具，可以方便地进行声音处理。
本文将介绍如何使用LabVIEW进行声音处理，实现音频信号的处理和分析。
一、引言随着数字音频技术的迅速发展，声音处理在多个领域中发挥着重要作用。
从音频处理到语音识别，从音乐合成到噪声降低，人们对声音信号的处理需求越来越高。
LabVIEW作为一种强大而友好的声音处理工具，已经被广泛应用于音频领域。
二、LabVIEW的基本概念1. LabVIEW是一种基于图形化编程的软件开发工具，由美国国家仪器公司（National Instruments）开发。
它以数据流图的形式表示程序逻辑，使得用户可以通过拖拽和连接图标来设计程序。
2. LabVIEW具有丰富的声音处理函数库，可以方便地进行声音的录制、播放和分析等操作。
通过使用这些函数库，开发人员可以快速实现复杂的声音处理算法。
三、LabVIEW中的声音处理应用1. 声音录制和播放：LabVIEW提供了一系列函数来实现声音的录制和播放。
开发人员可以通过调用这些函数并设置相应参数，实现对声音信号的采集和回放。
2. 声音滤波：在声音处理过程中，滤波是一个常用的操作。
LabVIEW中可以通过调用滤波函数，实现常见的低通、高通、带通和带阻滤波等操作。
3. 声音频谱分析：频谱分析是声音处理中的重要技术之一。
LabVIEW提供了多种频谱分析函数，可以实现对声音信号频谱的分析和显示，方便开发人员进行音频特征提取和声音分析。
4. 声音合成：除了对声音信号的处理和分析，LabVIEW还支持声音合成功能。
通过调用相应的合成函数，开发人员可以实现音乐合成、语音合成等应用。
四、LabVIEW声音处理实例为了更好地展示LabVIEW在声音处理中的应用，下面以录制和播放声音为例，进行简单的实例演示。
开题报告基于LabVIEW的声音采集系统设计
“基于LabVIEW的声音采集系统设计”的开题报告一、课题背景及目的1概念：Labview是NI公司推出的虚拟仪器开发平台软件,是一种用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。
Labview采用数据流编程方式,程序框图中节点之间的数据流向决定了程序的执行顺序。
它用图标表示函数,用连线表示数据流向。
通过其图形化软件开发环境,它能够直观简便的编程。
另外,众多的源码级的设备驱动程序、多种多样的分析和表达功能支持,为用户快捷地构建自己在实际生产中需要的仪器系统创造了基础条件。
2研究现状：传统的测试技术由于硬件价格昂贵,不同的测试对象其硬件平台不一样,导致了现代测试技术中其发展比较滞后。
随着计算机总线技术、软件技术的发展,自动测试系统发生了巨大的变化。
虚拟仪器的出现是仪器发展史上的一场革命,代表着仪器发展的最新方向和潮流。
虚拟仪器利用计算机来控制相应的与其连接的,具有仪器功能的硬件,能够完成对输入、输出信号的采集、控制、数据分析和显示,能够实现传统仪器的功能。
与传统的测量仪器的设计方法相比,它具有成本低、功能强大、集成度高、质量可靠、维护方便等优点。
3发展概况：虚拟仪器技术的发展及其在国民经济发展中的重要作用现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物.随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化.虚拟仪器是在PC基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的可重用测试仪器系统。
和传统仪器相比,虚拟仪器具有巨大的优越性: (1)融合计算机强大的硬件资源,突破了传统仪器在数据处理、显示、存储等方面的限制,大大增强了传统仪器的功能；(2)利用计算机丰富的软件资源,实现了部分仪器硬件的软件化,节省了物质资源,增加了系统灵活性；通过软件技术和相应数值算法,实时、直接地对测试数据进行各种分析与处理；通过图形用户界面技术,真正做到界面友好、人机交互；(3)虚拟仪器的硬、软件都具有开放性、模块化、可重复使用及互换性等特点。
利用LabVIEW进行声音信号处理与分析
利用LabVIEW进行声音信号处理与分析在现代科技的发展中，声音信号处理与分析在各个领域都起着重要的作用。
而LabVIEW作为一种强大而灵活的开发环境，为声音信号处理与分析提供了丰富的工具和功能。
本文将介绍如何利用LabVIEW进行声音信号处理与分析。
一、LabVIEW介绍LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一款由美国国家仪器公司（National Instruments）开发的集成开发环境。
它基于图形化编程语言G，通过图形化的编程界面使得开发人员可以更加直观地进行程序设计。
LabVIEW的强大之处在于其模块化的设计，可以根据不同的需求进行灵活的组合，从而满足各种复杂的应用场景。
二、声音信号处理与分析概述声音信号处理与分析是指对声音信号进行各种操作和分析，以获得具体的信息或实现特定的效果。
声音信号处理与分析在音频处理、语音识别、音频编解码等方面具有广泛的应用。
常见的声音信号处理与分析任务包括滤波、频谱分析、特征提取等。
三、LabVIEW在声音信号处理与分析中的应用1. 声音信号的采集与播放在LabVIEW中，可以利用音频输入输出设备进行声音信号的采集与播放。
通过使用LabVIEW提供的音频输入输出模块，可以轻松地实现声音信号的录制和回放功能。
同时，LabVIEW还支持多种音频格式的处理，如WAV、MP3等。
2. 声音信号的滤波处理滤波是声音信号处理中常用的操作之一。
LabVIEW提供了丰富的滤波器设计工具，包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等。
通过使用这些工具，可以对声音信号进行滤波处理，去除噪音或调整频率响应。
3. 声音信号的频谱分析频谱分析是声音信号处理与分析的重要手段之一。
LabVIEW提供了多种频谱分析工具，包括傅里叶变换、功率谱分析等。
通过使用这些工具，可以对声音信号进行频谱分析，了解声音信号的频率特性。
基于LabVIEW的声音信号采集分析系统开发
基 于 Ｌ ｂ Ｅ 的设 备运 行 噪声 采集 分 析 ａ ＶＩ Ｗ 系统 的功能 设计 包 括 ： 时域 分 析 、 域 分 析 、 频 功
图 １ 方 案 设 计 所需 硬 件
率 谱分 析和频 谱分 析 ， 图 ３所示 ． 如
收 稿 日期 ：０ ２０ —５ ２ １— １０ 北 京 市 大 学 生 科 学 研 究 与 创 业 行动 项 目（ ０ １ １ ） ２１０２． 第 一 作 者 简 介 ： 振 ， 科 生 ． 业 ： 料 成 型 及 控 制 工 程 张 本 专 材
第 ２ ４卷 第 ３期 ２１ ０ ２年 ９月
北 方 工 业 大 学 学 报
Ｊ ＮｏＲＴＨ ． ＣＨＩ ＮＡ ＮＩ ｏＦ ＴＥＣＨ ． Ｕ Ｖ．
Ｖ ｏ１ ２ ｏ ３ ． ４Ｎ ．
Ｓｅ ． ０１ ｐｔ ２ ２
基 于 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 的声 音 信 号 采集 分 析 系统 开发 ＊ ａＶ Ｅ
输 入子 ｖ 是用来 配 置一个 声 音输 入 设 备 ， ｉ 采集 数 据并 将 数 据发 送 到缓 存 ， 后 通过 写 入 声音 然
文 件子 ｖ 将 来 自波形 或 波形 数 组 的数 据 写 入 ｉ
信 号 采 集 与识 别 系统 ， 可 以通 过 麦克 采 集声 它 音 信号 ， 并对 采集 的信 号加 以存储 ， 而后 对存储 的信 号 进行 频 谱分 析 ， 终 能够 实 现对 声 音信 最
图 ２ 声 音 信号 的采 集 与 储 存
基 于Ｌ ｂ Ｅ 的声 音信 号 采集 分 析 系统 ａ ＶＩＷ
信号滤波 ｌ ｌ信号加窗
图 ３ 声 音 信 号 分 析框 图
图 ４ 打 开 声 音 文 件
２ ２ ２ 对采 集声 音文件 的分 析 ．．