声音频谱采集器设计-文献综述

第1页文献综述1.课题背景课题研究主要集中在家庭影院、卡拉OK等音响系统中，及时达到显示音乐信号的频谱图将为音响系统增很多的视觉和感官的打击感的目的。目前市场上制作的的大部分音响系统产品里面，大多都是采用以下两种方式来实现音频频谱显示的：一种是利用滤波器和模数转换器来处理的；另一种是DSP或者MATLAB等技术对音频信号做出处理得到频谱显示。第一种方法实现比较简单，但是硬件成本比较高，第二种软件和硬件实现都比较困难。2.研究目的与现状2.1.研究目的和意义目前，某些的音频信号处理仪器不仅体积大并且价钱贵，在一些特殊的方面难以遍及使用，但嵌入式系统分析仪具有小巧且可靠等特点，以是开发基于特殊功能单片机的音频信号分析器是语音辨别的根本，具有良好的现实意义和普遍的价值。2.2.研究现状与存在的问题很久以前的声音频谱采集测量时，用到频率测量计、示波器等一系列器材组合成语音测试系统。这样的复杂系统，中间环境多就会造成各个环节之间的难以结合交流，操作实现起来非常的困难。传统的语音频谱测试仪器是可以接受一定带宽的输入信号，通过低通滤波器等滤波处理，得到输出信号的频谱图。最近几年来声音采集器发展的趋势非常快，而且是想着高度集成嵌入式系统，高性能智能化的方向发展，这样的仪器不但可以处理非常困难的信号，具有很多功能，让人可以初步分分析理解系统信号变成的图形功能。比较高级的有用快速傅里叶算法讲被测量信号，具有更高更快的能力，这样的新型声音频谱分析仪，采样ADC转换对输入信号采集，通通过滤波器和傅里叶算法得到频谱分布图。问题是朝着更好的方向的需要更加精密的研究。2.2.1研究现状近年来出现的音频分析仪器也与仪器的主流发展趋势一致，朝着高度集成化、智能化的方向发展，这些仪器集成了复杂音频信号发生装置、功率放大装置等，具备了一些第2页初步的图形化分析功能，使用户很容易组建音频测量系统。基于快速傅里叶变换(FFT)的现代频谱分析仪，通过傅里叶运算将被测信号分解成分立的频率分量,达到与传统频谱分析仪同样的结果,。这种新型的频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。在这种频谱分析仪中，为获得良好的仪器线性度和高分辨率,对信号进行数据采集时ADC的取样率最少等于输入信号最高频率的两倍,亦即频率上限是100MHz的实时频谱分析仪需要ADC有200MS/S的取样率。目前半导体工艺水平可制成分辨率8位和取样率4GS/S的ADC或者分辨率12位和取样率800MS/S的ADC,亦即,原理上仪器可达到2GHz的带宽，为了扩展频率上限,可在ADC前端增加下变频器,本振采用数字调谐振荡器。这种混合式的频谱分析仪可扩展到几GHz以下的频段使用。2.2.2存在的主要问题实验结果由于话筒收集器是驻极体传感器，接收的语音信号虽说不错，但是我做的简单，所以要离话筒距离很近才可以很好的显示出实时频谱图，要除去环境中的噪声，和对采集的信号进行分析和算法处理等得到。3.课题途径及步骤1、完成声音频谱图的大体框架，有信号和电压的确定，还有确定硬件系统电路的明确研究方向。2、学习各类滤波器的工作方式与设计仿真出一类滤波器，可以大体的滤波出人声的频谱的范围，消除某些机械和环境的简单频率噪声。3、学习了解频谱图的分析方法，了解傅里叶的相关原理，理解快速傅里叶算法的优缺点，使用傅里叶算法计算得到当前某段语音信号的频谱。4、争取设计出一个简单的实物，显示出语音频谱图，尽量做到一定的美观效果。5、争取拓展出目前市场上还不完善或者还没开发完全来全面应用的某些语音功能。第3页参考文献1段丽娜.基于ARM的音频频谱显示器的设计J.自动化技术与应用,2014,09:77-79+83.2张红,李佩,李新娥.声音采集系统设计与实现J.数字技术与应用,2011,11:65-66.3邢鑫.基于快速傅里叶变换频谱细化算法的研究D.湖北工业大学,2013.4邓可远.噪声分析中FFT算法的设计与实现D.西安电子科技大学,2013.5郝强,赵河明,张毅,臧旭跃.基于MATLAB的声音采集及去噪音处理方法J.机电技术,2014,05:49-50.6王晶晶.电梯音视频监控中心软件的设计与实现D.西安电子科技大学,2014.7中国交通技术网.2012全国交通事故统计EB/OL./Techarticle/TInform