对模拟音频信号进行采样量化编码

哈 尔 滨 理 工 大 学

毕 业 设 计

题 目： 音频信号的分类与分割 院 系： 电气与电子工程学院 姓 名： 指导教师： 系 主 任：

2011年6月23日

哈尔滨理工大学学士学位论文 音频信号的分类与分割

摘要

随着计算机技术、网络技术和通讯技术的不断发展，图像、视频、音频等多媒体数据已逐渐成为信息处理领域中主要的信息媒体形式，其中音频信息占有很重要的地位。同时，由于信息获取的方式、手段和技术的不断进步和多样化，使得信息数据量以极高的速度增加，为有效的处理和组织信息带来了挑战，而信息有效的处理和组织是深入分析和充分利用的前提。

原始音频数据是一种非语义符号表示和非结构化的二进制流，缺乏内容语义的描述和结构化的组织，给音频信息的深度处理和分析工作带来了很大的困难。如何提取音频中的结构化信息和内容语义是音频信息深度处理、基于内容检索和辅助视频分析等应用的关键。音频分类与分割技术是解决这一问题的关键技术

音频信号光纤传输技术实验

[目的要求]

1. 2. 3. 4.

熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法。 了解音频信号光纤传输的结构及选配各主要部件的原则。 学习分析集成运放电路的基本方法。

训练音频信号光纤传输系统的测试技术。

[仪器设备]

1. 2. 3. 4.

YOF—B型音频信号光纤传输技术实验仪。 音频信号发生器。 示波器。

数字万用表。

[实验原理]

一． 系统的组成

图（1）示给出了一个音频信号直接光强调制光纤传输系统的结构原理图，它主要包括由LED及其调制、驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光电转换、I—V变换及功放电路组成的光信号接收器的三个部分。

E I/V变换

光纤

LED

Rb Rf

功 放

∽ SPD Re W 2信号源

图1 音频信号光纤传输实验系统原理图

本实验采用中心波长0.85μm附近的GaAs半导体发光二极管（LED）作光源、峰值响应波长为0.8~0.9μm的硅光二极管（SPD）作光电检测元件。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。

1

二． 光导纤维的结构及传光原理

Matlab处理音频信号

一、 问题的提出： 数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？ 信号是传递信息的函数。 一、 问题的提出：

数字语音是信号的一种，我们处理数字语音信号，也就是对一种信号的处理，那信号是什么呢？

信号是传递信息的函数。离散时间信号——序列——可以用图形来表示。

按信号特点的不同，信号可表示成一个或几个独立变量的函数。例如，图像信号就是空间位置（二元变量）的亮度函数。一维变量可以是时间，也可以是其他参量，习惯上将其看成时间。信号有以下几种：

（1）连续时间信号：在连续时间范围内定义的信号，但信号的幅值可以是连续数值，也可以是离散数值。当幅值为连续这一特点情况下又常称为模拟信号。实际上连续时间信号与模拟信号常常通用，用以说明同一信号。

（2）离时间信号：时间为离散变量的信号，即独立变量时间被量化了。而幅度仍是连续变化的。

（3）数字信号：时间离散而幅度量化的信号。

语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语音信号进行频域上的分析。在信号分析中，频域往往包含了更多的信息。对于频域来说，大概有8种波形可以让我们分

音频信号光纤传输技术实验

[目的要求]

1. 熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法。 2. 了解音频信号光纤传输的结构及选配各主要部件的原则。 3. 学习分析集成运放电路的基本方法。

[仪器设备]

1. YOF—B型音频信号光纤传输技术实验仪。 2. 数字万用表。

[实验原理]

一． 系统的组成

图（1）示给出了一个音频信号直接光强调制光纤传输系统的结构原理图，它主要包括由LED及其调制、驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光电转换、I—V变换及功放电路组成的光信号接收器的三个部分。

E I/V变换

光纤

LED

Rb Rf

功 放

∽ SPD Re W 2信号源

图1 音频信号光纤传输实验系统原理图

本实验采用中心波长0.85μm附近的GaAs半导体发光二极管（LED）作光源、峰值响应波长为0.8~0.9μm的硅光二极管（SPD）作光电检测元件。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。

二． 光导纤维的结构及传光原理

光纤按其模式性质通常可以分成两大类①单模光纤②多模光纤。无论单模或多模光纤，其结构均由纤芯和包

音频信号分析仪

摘要: 本音频信号分析仪由MSP430单片机和FPGA协同控制，通过AD转换，对音频信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过FFT运算，在时域和频域对音频信号各个频率分量以及功率等指标进行分析和处理，然后通过高分辨率的LCD对信号的频谱进行显示。可实现5秒内至少更新一次测量数据，并具有数据存储、回放显示功能；测试表明本文介绍的音频信号分析仪测量准确、误差小、分辨力高，各项性能指标符合行业要求。

系统方案论证

1.1 采样方法比较与选择

方案一：采用FPGA对数据进行采集，利用外部12位AD转换器对数据进行转换后经过运算放大电路对信号进行放大后直接送入FPGA，然后由FPGA对数据进行处理。

方案二：利用MSP430单片机对数据进行采集，然后利用单片机内部自带的12位AD转换器进行转换后送入FPGA，然后由FPGA 对数据进行处理。

通过对两种方案的比较，我们发现两种方案各有优缺点，方案一的数据采集速度相对与方案二要快的多，但AD采样的精度又不如方案二，在我们的这个设计中，我们主要考虑了采样的精度，而且单片机的采样速率完全可以达到题目给我们的要求，所以我们选择了方案二

1.2 处理器的比较与选择

方案一：利用单片机来控制整个

2013年全国大学生电子设计竞赛

音频信号分析仪 【XX组】

参赛人员：邓文彬

刘迪 刘宇

2013年8月8日

摘 要

本音频信号分析仪由FPGA为主控制器，通过AD转换，对音频信号进行采样，把连续信号离散化，然后通过FFT快速傅氏变换运算，在时域和频域对音频信号各个频率分量以及功率等指标进行分析和处理，然后通过高分辨率的LCD对信号的频

谱进行显示。前置可调放大器分为四级：倍、10倍、100倍、1000倍。该

系统能够精确测量的音频信号频率范围为20Hz-10KHz，其幅度范围为1mVpp-5Vpp。测量功率精确度高达1%,并且能够准确的测量周期信号的周期，是理想的音频信号分析仪的解决方案。

关键词：FFT FPGA频谱功率

1

目录

1 方案论证与比较................................................................................................................................... 1 1.1采样方法方案论证.................................................

《电子技术》课程设计报告

课题： 音频信号红外转发器

班级 电气1087 学号 学生姓名

专业 电气信息类 学院 电子与电气工程学院 指导教师 电子技术课程设计指导小组

淮阴工学院 电子与电气工程学院

2010年6月

班级：电气1087 姓名：杨连钊 学号：31 课题：音频信号红外转发

音频信号红外转发

1．设计目的

电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计，是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是：

1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力；

2．学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试； 3．进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等； 4．培养学生的创新

模拟声音的信号是个连续量，由许多具有不同振幅和频率的正弦波组成。实际声音信号的计算机获取过程就是声音的数字化的处理过程。

声音的模/数转换（ADC），首先需对声波采样，用数字方式记录声音。图中横轴表示时间，纵轴表示振幅，按时间对声波分割从而提取波形的样本。实现这个过程的装置就被称为模/数转换器。

数字化的声音易于用计算机软件处理，现在几乎所有的专业化声音录制、编辑器都是数字方式。对模拟音频数字化过程涉及到音频的采样、量化和编码。

采样和量化的过程可由A/D转换器实现。A/D转换器以固定的频率去采样，即每个周期测量和量化信号一次。经采样和量化后声音信号经编码后就成为数字音频信号，可以将其以文件形式保存在计算机的存储介质中，这样的文件一般称为数字声波文件。

模拟信号的数字化过程

信息论的奠基者香农（Shannon）指出：在一定条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数，这是采样定理的基本内容。

为实现A/D转换，需要把模拟音频信号波形进行分割，这种方法称为采样(Sampling)。采样的过程是每隔一个时间间隔在模拟声音的波形上取一个幅度值，把时间上的连续信号变成时间上的

音频信号红外转发器

《电子技术》课程设计报告

班级 电气1087 学号

学生姓名 专业 电气信息类 学院 电子与电气工程学院

指导教师 电子技术课程设计指导小组

淮阴工学院

电子与电气工程学院

2010年6月

音频信号红外转发器

音频信号红外转发

1．设计目的

电子技术课程设计是电子信息工程系三个专业的公共课程设计，是模拟电子技术、数字电子技术课程结束后进行的教学环节。其目的是：

1. 培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力；

2．学习较复杂的电子系统设计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见实际问题的能力，由学生自行设计、自行制作和自行调试；

3．进行基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、标准和规范以及使用仿真软件、实验设备进行调试和数据处理等；

4．培养学生的创新能力。

2．设计要求

1．输入为电视中音频信号或者收音机、Mp3等的音频信号（注：可以直接从喇叭两端接线，或者用耳机把信号引出来）；

2．在三

洛 阳 理 工 学 院

课 程 设 计 报 告

课程名称 模拟电子技术 设计题目 红外音频信号转发器设计 专 业 通信工程 班 级 学 号

姓 名 完成日期

课 程 设 计 任 务 书

设计题目：红外音频信号转发器设计 设计内容与要求：

设计内容：

通过红外线的传输，实现电视机、MP3等音频信号的近距离无线传输。要求在三米外，能够接收到红外信号，且能够清楚地听到声音。

要求：

1.完成总体电路设计； 2.完成各单元电路设计； 3.安装、调试电路； 4.测试电路性能指标。

指导教师：_______________ 年 月 日

课 程 设 计