LTSPice音頻WAV文件：使用立體聲和加密語(yǔ)音消息

Simon Bramble

摘要：詳細(xì)介紹如何使用LTspice音頻WAV文件生成不太為人所知的立體聲語(yǔ)法（以及更高的通道計(jì)數(shù)）。

關(guān)鍵詞：LTspice;音頻;WAN;立體聲;加密

0引言

能否通過(guò)LTspice音頻WAV文件利用立體聲數(shù)據(jù)和加密語(yǔ)音消息？答案是假如音樂(lè)是愛(ài)情的糧食，那么就仿真吧。

本非常見(jiàn)問(wèn)題解釋如何使用LTspice音頻WAV文件生成立體聲語(yǔ)法（以及更高的通道計(jì)數(shù)）。

LTspice可用于生成WAV文件作為電路仿真的輸出，也可用于導(dǎo)入WAV文件來(lái)激勵(lì)電路仿真。大量文檔記載單聲道WAV文件可用作LTspice中的輸入，而LTspice可用于生成WAV輸出。本文詳細(xì)說(shuō)明如何使用LTspice音頻WAV文件生成不太為人所知的立體聲語(yǔ)法（以及更高的通道計(jì)數(shù)）。

LTspice擁有許多超級(jí)功能，但它處理音頻文件的能力是令人印象較深刻的功能之一。雖然在計(jì)算機(jī)屏幕上看到逼真的電路令人著迷，但是創(chuàng)建一個(gè)可以在LTspice之外播放的聲音文件則能夠讓工程師以另一種感測(cè)方式來(lái)評(píng)估仿真。使用單聲道LTspice音頻WAV文件的相關(guān)文檔非常完備。本文對(duì)立體聲（或更多通道）展開(kāi)討論，并說(shuō)明如何從LTspice音頻WAV文件導(dǎo)出立體聲數(shù)據(jù)，以及如何將立體聲數(shù)據(jù)導(dǎo)入LTspice音頻WAV文件。它還闡述了WAV文件的一些使用技巧和訣竅，使讀者能夠進(jìn)一步利用WAV文件。

1生成立體聲WAV文件

首先，從單聲道信號(hào)生成立體聲波形文件。圖1顯示的電路生成1V、1kHz正弦波，并將其分成2個(gè)通道，從而在2個(gè)通道之間交替?zhèn)鬏斝盘?hào)——在CHl和CH2之間以2s間隔切換1kHz信號(hào)音（如圖1）。

命令.wave“c：＼export.way”1644.1kV（CHI）V（CH2）以16位分辨率對(duì)每個(gè)通道進(jìn)行數(shù)字化處理，以44.1kSPS速率進(jìn)行采樣，并將生成的音頻數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在c：＼export.wav中。在上述命令中，在采樣速率之后列出的每個(gè)信號(hào)在WAV文件中都生成自己的通道數(shù)據(jù)。LTspice可在單個(gè)LTspice音頻WAV文件中存儲(chǔ)多達(dá)65535個(gè)通道——只需根據(jù)需要將信號(hào)附加到上述命令即可。

默認(rèn)情況下，LTspice的.wave命令將列出的第1個(gè)通道數(shù)據(jù)另存為左音頻通道，將列出的第2個(gè)通道數(shù)據(jù)另存為右音頻通道。在這種情況下，當(dāng)通過(guò)媒體播放器播放export.wav時(shí)，無(wú)論電路節(jié)點(diǎn)命令規(guī)則如何，CHl都將被讀取為左通道，CH2將被讀取為右通道。請(qǐng)注意，默認(rèn)情況下，CHl和CH2在.wav文件中分別存儲(chǔ)為通道0和通道1，這對(duì)于讀取下面討論的文件至關(guān)重要。

導(dǎo)出的這個(gè)立體聲音頻文件可用于激勵(lì)圖2所示的另一個(gè)電路，該電路使用export.wav中的兩個(gè)通道，作為信號(hào)輸入。

電壓源V1和V2照常放置，然后按住CTRL鍵并右鍵單擊每個(gè)電壓源，顯示元件屬性編輯器（如圖3所示），來(lái)分配export.wav中的電壓信號(hào)。

是V 1的分配，值設(shè)置為從expo rt.w av中拉出通道0

如前所述，首次生成LTspice音頻WAV文件時(shí)，多達(dá)65535個(gè)通道可數(shù)字化為1個(gè)WAV文件——只需在wave命令的末尾附加任意多個(gè)通道即可。記住，默認(rèn)情況下，LTspice將第1個(gè)通道命名為通道0，將下一個(gè)通道命名為通道l，以此類推。在這種情況下，由圖1仿真生成的export.wav將電壓V（CHl）存儲(chǔ)為通道0，將V（CH2）存儲(chǔ)為通道1。要使用電壓源播放這些通道，請(qǐng)?jiān)谠撾妷涸吹闹敌兄兄付╳av文件和通道。這種情況下：

·要指示V1回放圖1的V（CHl）：wavefile=“c：＼export.wav”chan=O

·要指示V2回放圖1的V（CH2）：wavefile=“c：＼export.wav”chan=l

2音頻分離

理論上，通過(guò)媒體播放器播放export.wav應(yīng)在完全通過(guò)左揚(yáng)聲器（或耳機(jī)）播放1kHz信號(hào)音2s和通過(guò)右揚(yáng)聲器播放2s之間切換。盡管如此，仍然無(wú)法保證立體聲完全分離，這取決于播放過(guò)程中使用的媒體播放器的質(zhì)量。

通過(guò)筆記本電腦播放export.wav顯示，在示波器上測(cè)量時(shí)約30%的左通道出現(xiàn)在右通道上，如圖4所示。

在（2000年時(shí)代）手機(jī)上播放相同的文件會(huì)得到一個(gè)更加分離的結(jié)果，顯示沒(méi)有可感知的串?dāng)_，但是在最大音量下會(huì)有輕微的失真，如圖5所示。

在后來(lái)2018年時(shí)代的手機(jī)上重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示沒(méi)有可感知的串?dāng)_，但有1個(gè)完整的1V峰值信號(hào)和很小的失真，如圖6所示。請(qǐng)注意，所繪示波器曲線圖的靈敏度為500mV/div。

在所有3個(gè)平臺(tái)上使用相同的文件，結(jié)果顯示LTspice可以生成能夠完全分離的WAV文件，但最終的回放在很大程度上取決于播放器音頻級(jí)的質(zhì)量。

3語(yǔ)音加密

圖7中的電路顯示了語(yǔ)音加密的基本方法，即使用隨機(jī)數(shù)序列加密音頻信號(hào)，然后解密。

文件voiCe.way包含原始音頻。Excel電子表格用于生成變化周期為100us的隨機(jī)數(shù)序列。結(jié)果復(fù)制到名為random.txt的文本文件中。random.txt的摘錄如圖8所示。

該文件用于使用LTspiee中的分段線性（PWL）電壓源生成隨機(jī)變化的電壓v（RAND）。

使用行為電壓源B1將v（RAND）添加到語(yǔ)音信號(hào)中。然后將輸出乘以v（RAND），并將結(jié)果發(fā)送到encrypt.wav文件。收聽(tīng)encrypt.wav會(huì)發(fā)現(xiàn)：原始音頻幾乎無(wú)法感知。

圖9顯示了LTspice圖窗口的原始語(yǔ)音、加密語(yǔ)音和解密語(yǔ)音信號(hào)。

然后使用第2個(gè)行為電壓源解密原始音頻信號(hào)，并將結(jié)果發(fā)送到decrypt.wav文件。

4從差分電壓源生成WAV文件

.wave命令的語(yǔ)法不允許數(shù)字化差分電壓。但是，使用行為電壓源（B1）可輕松解決此問(wèn)題，如圖10所示。

行為電壓源（B1）輸出電壓等于v（OUT1）-v（OUT2），這可以按常用方式在wave命令中使用，如圖所示。

事實(shí)上，行為電壓源函數(shù)中的變量可以包括電路中的任何電壓或電流，并且可以使用LTspice的任何數(shù)學(xué)函數(shù)控制這些變量。然后，可以通過(guò)正常方式將最終結(jié)果導(dǎo)出到LTspice音頻WAV文件。

LTspice是一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真器，但其仿真結(jié)果不必包含在LTspice內(nèi)。使用～wave命令，LTspice可以導(dǎo)入、操作和導(dǎo)出音頻文件，以便在媒體播放器上播放。