广告

LTspice音频WAV文件:使用立体声和加密语音消息

2020-04-01 12:26:32 Simon Bramble,ADI公司高级现场应用工程师 阅读:
本非常见问题解释如何使用LTspice®音频WAV文件生成立体声语法(以及更高的通道计数)。

提问:能否通过LTspice音频WAV文件利用立体声数据和加密语音消息?ffOednc

回答:假如音乐是爱情的食粮,那么就仿真吧。ffOednc

本非常见问题解释如何使用LTspice®音频WAV文件生成立体声语法(以及更高的通道计数)。ffOednc

LTspice可用于生成WAV文件作为电路仿真的输出,也可用于导入WAV文件来激励电路仿真。大量文档记载单声道WAV文件可用作LTspice中的输入,而LTspice可用于生成WAV输出。本文详细说明如何使用LTspice音频WAV文件生成不太为人所知的立体声语法(以及更高的通道计数)。ffOednc

LTspice拥有许多超级功能,但它处理音频文件的能力是令人印象较深刻的功能之一。虽然在计算机屏幕上看到逼真的电路令人着迷,但是创建一个可以在LTspice之外播放的声音文件则能够让工程师以另一种感测方式来评估仿真。使用单声道 LTspice音频WAV文件的相关文档非常完备。本文对立体声(或更多通道)展开讨论,并说明如何从LTspice音频WAV文件导出立体声数据,以及如何将立体声数据导入LTspice音频WAV文件。它还阐述了WAV文件的一些使用技巧和诀窍,使读者能够进一步利用WAV文件。ffOednc

生成立体声WAV文件

首先,从单声道信号生成立体声波形文件。图1显示的电路生成1 V、1 kHz正弦波,并将其分成两个通道,从而在两个通道之间交替传输信号——在CH1和CH2之间以2秒间隔切换1 kHz信号音。ffOednc

ffOednc

1.在本仿真中,在CH1CH2之间以2秒间隔切换1 kHz正弦波。生成的两通道信号导出到一个音频WAV文件中。ffOednc

命令.wave “C:\export.wav” 16 44.1k V(CH1) V(CH2)以16位分辨率对每个通道进行数字化处理,以44.1 kSPS速率进行采样,并将生成的音频数据存储在C:\export.wav中。在上述命令中,在采样速率之后列出的每个信号在WAV文件中都生成自己的通道数据。LTspice可在单个LTspice音频WAV文件中存储多达65,535个通道——只需根据需要将信号附加到上述命令即可。ffOednc

默认情况下,LTspice的.wave命令将列出的第一个通道数据另存为音频通道,将列出的第二个通道数据另存为音频通道。在这种情况下,当通过媒体播放器播放export.wav时,无论电路节点命令规则如何,CH1都将被读取为左通道,CH2将被读取为右通道。请注意,默认情况下,CH1和CH2在.wav文件中分别存储为通道0和通道1,这对于读取下面讨论的文件至关重要。ffOednc

导出的这个立体声音频文件可用于激励图2所示的另一个电路,该电路使用export.wav中的两个通道,作为信号输入。ffOednc

ffOednc

2.export.wav中的两个立体声通道用于激励两个独立电路。ffOednc

电压源V1和V2照常放置,然后按住CTRL键并右键单击每个电压源,显示元件属性编辑器(如图3所示),来分配export.wav中的电压信号。ffOednc

ffOednc

3.export.wav中的立体声信号用作图2电路的输入。这是V1的分配,值设置为从export.wav中拉出通道0ffOednc

如上所述,首次生成LTspice音频WAV文件时,多达65,535个通道可数字化为一个WAV文件——只需在.wave命令的末尾附加任意多个通道即可。记住,默认情况下,LTspice将第一个通道命名为通道0,将下一个通道命名为通道1,以此类推。在这种情况下,由图1仿真生成的export.wav将电压V(CH1)存储为通道0,将V(CH2)存储为通道1。要使用电压源播放这些通道,请在该电压源的值行中指定.wav文件和通道。这种情况下:ffOednc

  • 要指示V1回放图1的V(CH1):wavefile=“C:\export.wav” chan=0
  • 要指示V2回放图1的V(CH2):wavefile=“C:\export.wav” chan=1

音频分离

从理论上讲,通过媒体播放器播放export.wav应在完全通过左扬声器(或耳机)播放1 kHz信号音2秒钟和通过右扬声器播放2秒钟之间切换。尽管如此,仍然无法保证立体声完全分离,这取决于播放过程中使用的媒体播放器的质量。ffOednc

通过笔记本电脑播放export.wav显示,在示波器上测量时约30%的左通道出现在右通道上,如图4所示。ffOednc

ffOednc

4.左(黄色)通道显示,在笔记本电脑上播放时约30%馈入右(蓝色)通道。ffOednc

在(2000年时代)手机上播放相同的文件会得到一个更加分离的结果,显示没有可感知的串扰,但是在最大音量下会有轻微的失真,如图5所示。ffOednc

ffOednc

5.2000年的手机显示没有串扰,但在最大音量下会失真。ffOednc

在后来2018年时代的手机上重复这个实验,结果显示没有可感知的串扰,但有一个完整的1 V峰值信号和很小的失真,如图6所示。请注意,所绘示波器曲线图的灵敏度为500 mV/div。ffOednc

ffOednc

6.后来一代手机在串扰、失真和振幅方面表现出更好的性能。ffOednc

在所有三个平台上使用相同的文件,结果显示LTspice可以生成能够完全分离的WAV文件,但最终的回放在很大程度上取决于播放器音频级的质量。ffOednc

语音加密

图7中的电路显示了语音加密的基本方法,就是使用随机数序列加密音频信号,然后解密。ffOednc

ffOednc

7.使用随机电压源加密/解密音频文件。ffOednc

文件voice.wav包含原始音频。Excel电子表格用于生成变化周期为100 µs的随机数序列。结果复制到名为random.txt的文本文件中。random.txt的摘录如图8所示。ffOednc

ffOednc

8.使用Excel生成并保存到文本文件中的随机电压。ffOednc

该文件用于使用LTspice中的分段线性(PWL)电压源 生成随机变化的电压V(RAND)。ffOednc

使用行为电压源B1将V(RAND)添加到语音信号中。然后将输出乘以V(RAND),并将结果发送到encrypt.wav文件。收听encrypt.wav发现,原始音频几乎无法感知。ffOednc

图9显示了LTspice图窗口的原始语音、加密语音和解密语音信号。ffOednc

ffOednc

9.原始、加密和解密语音信号的输出。ffOednc

然后使用第二个行为电压源解密原始音频信号,并将结果发送到decrypt.wav文件。ffOednc

从差分电压源生成WAV文件

.wave命令的语法不允许数字化差分电压。但是,使用行为电压源(B1)可轻松解决此问题,如图10所示。ffOednc

ffOednc

10.从差分电压创建WAV文件。ffOednc

行为电压源(B1)输出电压等于V(OUT1) – V(OUT2),这可以按常用方式在.wave命令中使用,如图所示。ffOednc

事实上,行为电压源函数中的变量可以包括电路中的任何电压或电流,并且可以使用LTspice的任何数学函数控制这些变量。然后,可以通过正常方式将最终结果导出到LTspice音频WAV文件。ffOednc

LTspice是一个功能强大的仿真器,但其仿真结果不必包含在LTspice内。使用.wave命令,LTspice可以导入、操作和导出音频文件,以便在媒体播放器上播放。ffOednc

作者简介

Simon Bramble于1991年毕业于伦敦布鲁内尔大学,拥有电气工程和电子学学位,专门从事模拟电子器件和电源工作。他的职业生涯主要从事模拟电子器件工作,就职于凌力尔特(现为ADI公司的一部分)。ffOednc

  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 美国国土安全部(DHS)被曝大量购买和使用手机定位数据 据EDN电子技术设计了解,美国公民自由联盟18日发表最新文件,称美国国土安全部(DHS)使用移动定位数据来追踪人们的行动,据悉美国公民自由联盟发表的记录多达数千页,其规模远远超过之前的认知。
  • 实施增材制造以推动创新 是否可以打印?这是 3D 技术世界中真实存在的问题,其中的 3D 打印,也称为增材制造,可以通过数字化仿真输出几乎所有物品,包括汽车。
  • 用于高达10kA功率扼流圈测量的晶闸管脉冲发生器 Bs&T Frankfurt am Main GmbH公司开发了一种基于晶闸管的新型脉冲发生器,并在各种感性功率器件上进行了测试。该脉冲发生器具有一些得益于晶闸管高脉冲电流处理能力的独特特性,与基于IGBT的系统相比,它具有一些主要优势。
  • 如何评估3D音频解决方案 沉浸式3D/空间音频,与XR/360视频相结合,给您带来宛若置身于茂密深林的视听体验——飘落的细枝在脚下嘎吱作响,一头鹿向东原跑去,当您的目光追着一只红衣凤头鸟而远去时,您能听见它扇动翅膀的声音。精准的头部跟踪有助于提供逼真的用户体验(UX),了解评估解决方案的关键因素,可以帮助您在不断发展的行业中找到方向。
  • 波兰网友拆德国产无线烟感,烟雾探测原来是这样实现! 本文将展示具有433MHz RF通信的CC-80型烟雾探测器的内部,我将指出它的各个部件都有什么作用,还将解释它如何检测烟雾。
  • 示波器也在向“触摸平板”进化:泰克MSO2 我曾是一名工程师,20多年前,还在上学的时候,每当老师给我们上实验课,我们就经常会去捣鼓那些放在实验室桌子上的“宝贝疙瘩”:示波器;工作以后,更是少不了与这些“笨重”的家伙打交道。后来慢慢的淡出了工程师的行业,但是依然在工作中看到各种技术支持人员每次要测试、调试的时候,就把“笨重”的设备搬到公司的检测室或者专业检测机构,进行各种各种的测试、检测、测量。当时脑海中就出现过这样的念头:为什么不能有一款“轻量级”、“便于携带”、“操控灵活”的示波器呢?
  • 采用加速度计的地震探测器 该设备无意取代地质研究所所使用的专业模型,也无法提供对地震事件的精确测量。它有助于在不提供距离或震级的情况下被动地确定地震事件。
  • 北京大学图灵班大四学生获SRC第一名,曾发多篇EDA一作论 北京大学学计算机科学系图灵班大四学生郭资政,获得本科生组全球第一名(First Place)。郭资政的研究兴趣包括组合优化问题的数据结构、算法设计和 GPU 加速,目前已直博本校集成电路学院。
  • 多分支时钟树中的抖动分析和最小化 时钟信号的抖动是电子电路中时序问题的主要原因,这其中有几个来源。在本文中,我们分析了时钟树中抖动的类型和来源,并讨论了良好的设计实践和认真的组件选择相结合如何有助于减少抖动的影响。
  • 百元以内的高性价比万用表 万用表大致分为指针型万用表和数字型万用表,现在指针型万用表的使用已经越来越少了,工程师更多使用的是精准度更高的数字型万用表,那么百元以下有哪些功能比较全的万用表呢?
  • 微软革新可折叠手机设计:内外360度折叠,无铰链无折痕 微软准备通过一种新设计颠覆可折叠智能手机市场!微软新专利显示,一种革命性的折叠机制可使可折叠屏幕既可以向内弯曲,也可以向外弯曲,实现 360 度的折叠。该设计将直接取消铰链并解决传统折叠方法所产生的折痕问题……
  • 2022年全国高校经费统计:清华大学人均预算56.78万元,“ 近日,2022年全国高校经费统计结果出炉,前六所高校已经连续三年霸榜。整体来看,“双一流”建设高校占据绝对优势,理工科院校经费多于文科,但大部分都有所增长。此外,好几所高校预算的复合年增长率超过了30%,如“国防七子”、云南大学、南昌大学等
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了