口器件与电路酽囿盯,龟岛囿响四@60,@凹滁便携式双声道音频信号发生器的制作.产品设计.齐忠琪(新疆师范大学教育科学学院。
新疆鸟鲁木齐830053【摘要】音频信号发生器是测量声音信号处理设备性能指标必不可少的仪器,早期音频信号发生器由基本的Lc 振荡电路及外围电路所组成。
目前常用的音频信号发生器普遍使用单片机及外围电路所组成。
介绍了用多媒体计算机和便携式多媒体播放器制作双声道音频信号发生器的方法。
用此方法制作双声道音频信号发生器具有制作方法简单、成本低、携带方便等优点。
【关键词】音频信号发生;双声道;多媒体计算机【中图分类号】TP37【文献标识码】AProduction of Portable Double Channel Audio Signal GeneratorQt Zhongqi(College of Education Science,Xinjiang Normal University,Urumqi 830053,China 【Abstract]Audio signal generator is essential equipment to measure the sound signal and deals with equipment performance.Early audio signal generator consists of the basic LC oscillator circuit and external circuit.The audio signal generator currently widely uses microcontroller and external circuit.Equipment has a certain size and weight,certain funds for equipment needs.the method of multimedia computers and portable media players how tO make double-channel audio signal generator are described.This method is simple,low cost and easy to carry・【Key words】audio signal generator;double channel;multimedia computer1引言声音是人类表达思想、进行社会交流的主要载体。
人们为了多方位、远距离的传递声音信息,设计了功能多样的声音信号处理设备。
为了保证声音信号处理设备的质量,国家制定了相关行业的技术标准。
其中,GB9001--88声频放大器的测量方法11I和 s1仃11180--1998音频和视频设备数字音频特性基本测量方法[21,就对声音信号处理设备的音频特性测量制定了严格的规范和标准。
在这些标准中,频率响应范围是衡量声音信号处理设备质量的一条重要指标。
对声音信号处理设备频率响应范围进行测量必不可少的仪器就是音频信号发生器。
本文在分析常见音频信号发生器原理、结构、制造成本的基础上,提出了制作高质量、低成本、便携式双声道音频信号发生器的方法。
2常见音频信号发生器的基本结构与作用自然界中的各种声音来自于不同介质的震动, 巨虱宴声丝曼纯!生差墅鲞塞!Q 塑介质材料、结构不同,震动频率就不同,所产生声音的音色与音调也不同。
据科学研究,人耳所能听到的声音频率范围是20Hz~20kHz。
人们研制声音信号处理设备的目的,就是为了对客观世界的声音信息进行拾取、记录、放大和传输[31。
声音信号处理设备处理的对象不外乎就是人耳可闻声频域内的音频信号。
用于测量声音信号处理设备频率响应指标的音频信号发生器,其主要功能就是产生一定频率范围内的音频信号,以用于对音频处理设备的频域性能进行测量。
文献[2]ST/T 11180—1998《音频和视听设备数字音频特性基本测量方法》明确规定了对音频设备频率特性测试的频率范围。
标准规定测量参考频率为 997Hz,最低频率为4Hz,最高频率为22400Hz,在最低频率与最高频率之间设置了70个频率点,相邻两个频率点之比大约1:1.2121。
常见音频信号发生器的基本结构有两大类型:早期的音频信号发生器使用LC 振荡电路产生所需音频频率,优点是结构简单、成本较低。
缺点是设备笨重、频率精确度不高。
现今的音频信号发生器普遍使用单片机对较高的时钟频率进行分频来产生所需要的万方数据信号频率,优点是频率稳定,缺点是设备售价较高”。
3便携式音频信号发生器的制作思路随着数字化电子技术的飞速发展,多媒体手机、 MP3播放器、个人计算机等多媒体处理设备已逐步被普通家庭所拥有。
如何将现有的数字化设备进行完美结合,在不花钱或少花钱的情况下,制作出便携式双声道音频信号发生器便是笔者的初衷。
便携式双声道音频信号发生器制作的基本思路如下:(1利用个人计算机和音频信号处理软件建立不同频率的波形文件,频率值及频率点间隔可参照文献【2】的相关规范,将这些文件保存为多媒体手机、 MP3播放器所能兼容的MP3文件格式。
(2将已经保存好的MP3文件复制到多媒体手机或MP3播放器的存储卡中。
(3购买一条符合多媒体手机或MP3播放器耳机输出标准的音频传输线。
(4在测试音频信号处理设备频响特性时,只要用音频传输线将多媒体手机或MP3播放器与音频信号处理信号设备输入端连接起来即可进行测试。
4便携式双声道音频信号发生器的制作方法(1准备器材准备一台安装有音频信号处理软件的普通多媒体计算机,一个带有可以播放MP3文件功能的普通手机或者一台便携式多媒体播放器。
(2制作单一频率音频文件打开音频处理软件w.新建一个波形文件,具体步骤如图l所示。
为了保证最终信号质量,请将波形文件的采样频率设置为44100Hz,将波形文件的通道数设置为双声道,将波形文件的量化位数设置为 16bit。
如图2所示。
曼壁墨里堕。
句响卸@6旷@凹6U在新创建的波形文件中创建一段单一频率波形文件。
具体步骤见图3与图4。
需要注意的是在图4所示对话选单中,需要修改两个数据,一是在基本频率栏中键入所需要创建的单一频率值,其值可参照文献【l一2]GB9001--88和ST.fI" 11180--1998。
二是根据需要修改创建波形文件的持续时间。
其他选项可采用默认值。
图5是创建的4个单一频率的波形截图。
垒妻羹寞垫!!生!墅ll!蟑匿刁万方数据心器件与电路『囿嘣埝囿响圈@60,@凹6乜将创建的每一个单一频率的波形文件分别存储。
如果按照中华人民共和国电子行业标准ST/T1118卜 1998文件进行选频,需要创建单一频率波形文件68个。
考虑到这些文件最终要通过便携式多媒体播放器进行播放,将文件格式存储为MP3格式。
如果每个波形文件播放时长为10s,文件将占有存储器空间 157KB,68个波形文件占有存储器空间大约为1l MB。
在整个波形文件都创建并存储好之后,将所有波形文件拷贝至便携式多媒体播放器中,至此,一个便携式音频信号发生器便已制作成功。
5便携式双声道音频信号发生器的使用方法(1在音频放大器频率特性测试中的使用一个音频放大器往往是由电压放大器和功率放大器组合而成,任何一部分性能指标的优劣都会影响整机性能。
在此,笔者讨论对音频放大器的逐级测量。
①测量准备工作。
准备一根可以与便携式多媒体播放器耳机插孔相配套的音频信号连接线,用音频信号连接线将便携式多媒体播放器与音频放大器待测级信号输入端相连接,通过调整便携式多媒体播放器输出音量旋钮,以达到改变音频放大器待测级信号输入端电平大小的目的。
必要时可在音频放大器待测级信号输入端串接电平衰减网络。
②音频放大器频率特性测量。
调整音频放大器待测级输入端输入电平为一合适值(必要时可用示波器配合进行调整;用便携式多媒体播放器选择播放测量需要的单一频率波形文件,用示波器测量音频放大器待测级输出端信号波形,并详细记录输出波形参数。
在所有不同频率点波形文件逐次播放完毕后, 通过对音频放大器输出端众多波形参数进行对比分析,就可以得出所测音频放大器待测级的频率特性参数。
(2在对音频设备整机频率特性指标测量中的使用①测量准备工作。
准备一根便携式多媒体播放器耳机可以与音频设备信号输入端连接的音频信号连接线,用音频信号连接线将便携式多媒体播放器与音频设备信号输入端相连接,将便携式多媒体播放器输出音量旋钮调整至中间位置,调整音频设备音量输出旋钮至合适位置。
酗妻麴垒塞箜塑Q塑②音频设备频率特性测量。
用便携式多媒体播放器选择播放测量需要的单一频率波形文件,用声压级测量声场声压,并详细记录声压参数。
在所有不同频率点波形文件逐次播放完毕后,通过对所测众多波形声压参数进行对比分析,就可以得出所测音频设备的频率特性参数。
需要说明的是,在此种测量方法中,影响测量结果的主要因素有两个,一是音频设备主机部分的频率特性,二是扬声器本身电声转换特性。
为了测量精确,可以先用示波器对音频设备主机部分的频率特性进行测量;再用声压计对声场声压进行测量。
从而更准确地测量出音频设备不同组成部分的频率特性。
6影响便携式双声道音频信号发生器质量的几个要素从理论上进行分析,利用以上方法制作便携式双声道音频信号发生器的质量会受到两个条件的制约, 一是多媒体计算机声卡质量会对波形文件输出质量造成一定的影响;二是便携式多媒体播放器本身质量会影响最终输出的音频信号质量。
但从实际情况进行分析,多媒体计算机合成音频波形文件的过程完全是16位数字数据处理的过程,这个过程对于最高频率为22400Hz的数据来讲,影响甚微。
所以,影响便携式双声道音频信号发生器质量的主要因素是便携式多媒体播放器的模拟信号输出级。
选择优质的便携式多媒体播放器是确保便携式双声道音频信号发生器质量的关键。
参考文献【1】中华人民共和国电子行业部.GB9001--88声频放大器的测量方法【M】.北京:电子工业出版社。
1988.[2】刘宪坤.ST厂I'11180—1998音频和视频设备数字音频特性基本测量方法【M】.北京:电子工业出版社,1998. 【3】任翔,鹿璇,罗国军.音频信号分析仪设计【J】.电声技术,2010,34(3:23—24.[4】陈学煌,李文全,赵云娥.声音基频检测技术的研究与应用【J】.电声技术,2010。
34(12:54—55.【5】5张飞碧。
项珏.现代音响设计手册【M】.北京:机械工业出版社,2004.作者简介齐忠琪,副教授,主要从事电声技术教学工作。
【责任编辑】史丽丽【收稿日期】2011-惦一25万方数据便携式双声道音频信号发生器的制作作者:齐忠琪 , QI Zhongqi作者单位:新疆师范大学教育科学学院,新疆鸟鲁木齐,830053刊名:电声技术英文刊名:Audio Engineering年,卷(期:2011,35(101. 中华人民共和国电子行业部 GB 9001-88,声频放大器的测量方法 19882. 刘宪坤 ST/T 11180-1998,音频和视频设备数字音频特性基本测量方法 19983. 任翔;鹿璇;罗国军音频信号分析仪设计 [期刊论文]-电声技术 2010(034. 陈学煌;李文全;赵云娥声音基频检测技术的研究与应用 [期刊论文]-电声技术 2010(125. 张飞碧;项珏现代音响设计手册 2004本文链接:/Periodical_diansjs201110009.aspx。