基于Matlab的音頻數據采集系統的分析與評價

翟繼濤　雷洪

摘要：介紹了兩種采集音頻信號的方法，一種是基于聲卡和Matlab的音頻信號數據采集系統，該方法具有價格低廉，簡單易行的優點；另一種是專業音頻信號數據采集系統。實驗結果表明，基于聲卡和Matlab的音頻信號采集系統精度低，可靠性差；小型風機噪聲信號的主要頻率段是100～200Hz，電視節目音頻信號的主要頻率段是300～700Hz。

關鍵詞：音頻信號；聲卡；MATLAB；數據采集；傅里葉變換

中圖分類號：TP37 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）17-4134-03

Analysis and Evaluation for the Audio Data Acquisition System Based on Matlab

ZHAI Ji-tao， LEI Hong

（Key Laboratory of Electromagnetic Processing of Materials， Ministry of Education， Northeastern University， Shenyang 110004， China）

Abstract： There are two system to get audio signal data in this paper. One is based on the soundcard and Matlab. This is an easy， cheap and simple system. Another is the professional audio signal data acquisition system. The experimental data shows that， The soundcard and Matlab system is a low-precision and poor-stability system. The main frequency band of noise signal of the small fan is 100 ～ 200Hz， the main frequency band of audio signal of the TV program is 300 ～ 700Hz.

Key words： audio signal； soundcard； Matlab； data acquisition； Fourier transform

1 概述

音頻數據的采集與分析對于噪聲信號的研究十分重要，而音頻數據的采集是噪聲信號分析的基礎，它的準確性直接決定了噪聲研究的可靠性。

基于Matlab的音頻數據采集系統[1，2]（麥克風，計算機聲卡和Matlab的結合）能夠廉價、方便地實現對聲音信號的采集和分析，但是此種方法的準確性卻未曾得到評價。因此，該文利用高精度的傳聲器、專業數據采集器和商業軟件與基于Matlab的音頻數據采集系統對相同音頻信號進行同時同地采集，然后將各自分析處理得到的聲音數據進行對比，找出基于Matlab的音頻信號采集系統與專業音頻信號采集系統之間的差異，并分析了常見音頻信號的頻譜特征。

2 聲音信號采集和分析

2.1 基于MATLAB軟件的聲音采集系統

MATLAB軟件的數據采集工具箱能夠完成音頻信號的數據實時采集。首先，麥克風對外部環境的聲音信號進行采集并轉換為電壓的模擬信號，然后，將模擬信號通過聲卡的A/D轉換功能將其轉換為數字信號，最后，應用Matlab軟件對采集得到的數字信號進行分析處理，得到時間-聲壓數據[2]，如圖1所示。……