LTSPice音頻WAV文件：使用立體聲和加密語音消息

Simon Bramble

摘要：詳細介紹如何使用LTspice音頻WAV文件生成不太為人所知的立體聲語法（以及更高的通道計數）。

關鍵詞：LTspice;音頻;WAN;立體聲;加密

0引言

能否通過LTspice音頻WAV文件利用立體聲數據和加密語音消息？答案是假如音樂是愛情的糧食，那么就仿真吧。

本非常見問題解釋如何使用LTspice音頻WAV文件生成立體聲語法（以及更高的通道計數）。

LTspice可用于生成WAV文件作為電路仿真的輸出，也可用于導入WAV文件來激勵電路仿真。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。本文詳細說明如何使用LTspice音頻WAV文件生成不太為人所知的立體聲語法（以及更高的通道計數）。

LTspice擁有許多超級功能，但它處理音頻文件的能力是令人印象較深刻的功能之一。雖然在計算機屏幕上看到逼真的電路令人著迷，但是創(chuàng)建一個可以在LTspice之外播放的聲音文件則能夠讓工程師以另一種感測方式來評估仿真。使用單聲道LTspice音頻WAV文件的相關文檔非常完備。本文對立體聲（或更多通道）展開討論，并說明如何從LTspice音頻WAV文件導出立體聲數據，以及如何將立體聲數據導入LTspice音頻WAV文件。它還闡述了WAV文件的一些使用技巧和訣竅，使讀者能夠進一步利用WAV文件。

1生成立體聲WAV文件

首先，從單聲道信號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個通道，從而在2個通道之間交替?zhèn)鬏斝盘枴贑Hl和CH2之間以2s間隔切換1kHz信號音（如圖1）。

命令.wave“c：＼export.way”1644.1kV（CHI）V（CH2）以16位分辨率對每個通道進行數字化處理，以44.1kSPS速率進行采樣，并將生成的音頻數據存儲在c：＼export.wav中。在上述命令中，在采樣速率之后列出的每個信號在WAV文件中都生成自己的通道數據。LTspice可在單個LTspice音頻WAV文件中存儲多達65535個通道——只需根據需要將信號附加到上述命令即可。

默認情況下，LTspice的.wave命令將列出的第1個通道數據另存為左音頻通道，將列出的第2個通道數據另存為右音頻通道。在這種情況下，當通過媒體播放器播放export.wav時，無論電路節(jié)點命令規(guī)則如何，CHl都將被讀取為左通道，CH2將被讀取為右通道。請注意，默認情況下，CHl和CH2在.wav文件中分別存儲為通道0和通道1，這對于讀取下面討論的文件至關重要。

導出的這個立體聲音頻文件可用于激勵圖2所示的另一個電路，該電路使用export.wav中的兩個通道，作為信號輸入。

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

是V 1的分配，值設置為從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，多達65535個通道可數字化為1個WAV文件——只需在wave命令的末尾附加任意多個通道即可。記住，默認情況下，LTspice將第1個通道命名為通道0，將下一個通道命名為通道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）存儲為通道0，將V（CH2）存儲為通道1。要使用電壓源播放這些通道，請在該電壓源的值行中指定wav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，通過媒體播放器播放export.wav應在完全通過左揚聲器（或耳機）播放1kHz信號音2s和通過右揚聲器播放2s之間切換。盡管如此，仍然無法保證立體聲完全分離，這取決于播放過程中使用的媒體播放器的質量。

通過筆記本電腦播放export.wav顯示，在示波器上測量時約30%的左通道出現在右通道上，如圖4所示。

在（2000年時代）手機上播放相同的文件會得到一個更加分離的結果，顯示沒有可感知的串擾，但是在最大音量下會有輕微的失真，如圖5所示。

在后來2018年時代的手機上重復這個實驗，結果顯示沒有可感知的串擾，但有1個完整的1V峰值信號和很小的失真，如圖6所示。請注意，所繪示波器曲線圖的靈敏度為500mV/div。

在所有3個平臺上使用相同的文件，結果顯示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的質量。

3語音加密

圖7中的電路顯示了語音加密的基本方法，即使用隨機數序列加密音頻信號，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的隨機數序列。結果復制到名為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）電壓源生成隨機變化的電壓v（RAND）。

使用行為電壓源B1將v（RAND）添加到語音信號中。然后將輸出乘以v（RAND），并將結果發(fā)送到encrypt.wav文件。收聽encrypt.wav會發(fā)現：原始音頻幾乎無法感知。

圖9顯示了LTspice圖窗口的原始語音、加密語音和解密語音信號。

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

4從差分電壓源生成WAV文件

.wave命令的語法不允許數字化差分電壓。但是，使用行為電壓源（B1）可輕松解決此問題，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。

事實上，行為電壓源函數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的任何數學函數控制這些變量。然后，可以通過正常方式將最終結果導出到LTspice音頻WAV文件。

LTspice是一個功能強大的仿真器，但其仿真結果不必包含在LTspice內。使用～wave命令，LTspice可以導入、操作和導出音頻文件，以便在媒體播放器上播放。