Come posso calcolare il livello di dB audio?

Voglio calcolare il livello di rumore della stanza con il microfono del computer. Registro il rumore come file audio, ma come posso calcolare il livello del rumore dB?

Non so come iniziare!

Tutte le risposte precedenti sono corrette se si desidera una risposta tecnicamente accurata o scientificamente valida. Ma se vuoi solo una stima generale del volume comparativo, come se volessi controllare se il cane sta abbaiando o se un bambino sta piangendo e vuoi specificare la soglia in dB, allora è un calcolo relativamente semplice.

Molti editor di file wave hanno una scala verticale in decibel. Non ci sono calibrazioni o misure di riferimento, solo un semplice calcolo:

dB = 20 * log10(amplitude) 

L’ampiezza in questo caso è espressa come un numero compreso tra 0 e 1, dove 1 rappresenta l’ampiezza massima nel file audio. Ad esempio, se si dispone di un file audio a 16 bit, l’ampiezza può arrivare fino a 32767. Quindi basta dividere il campione per 32767. (Lavoriamo con valori assoluti, solo numeri positivi.) Quindi se hai un’onda che picchi al 14731, quindi:

 amplitude = 14731 / 32767 = 0.44 dB = 20 * log10(0.44) = -7.13 

Ma ci sono cose molto importanti da considerare, in particolare le risposte date dagli altri.

1) Come dice Jörg W Mittag, dB è una misura relativa. Poiché non abbiamo calibrazioni e riferimenti, questa misura è solo relativa a se stessa. E con ciò intendo che sarete in grado di vedere che il suono nel file audio a questo punto è più forte di 3 dB rispetto a quel punto, o che questo picco è di 5 decibel più forte dello sfondo. Ma non puoi sapere quanto è forte nella vita reale, non senza le calibrazioni a cui gli altri si riferiscono.

2) Questo è stato citato anche da PaulR e dall’utente545125: poiché stai valutando in base ad un suono registrato, stai misurando il suono solo nella posizione specifica in cui si trova il microfono, polarizzato nella direzione indicata dal microfono e filtrato dal risposta in frequenza del tuo hardware. A pochi metri di distanza, un ascolto umano con orecchie umane otterrà un livello sonoro totalmente diverso e frequenze diverse.

3) Senza hardware calibrato, non si può dire che il suono sia 60 dB o 89 dB o altro. Tutto ciò che questo calcolo può darti è come i picchi nel file audio vengono confrontati con altri picchi nello stesso file sonoro.

Se questo è tutto ciò che vuoi, allora va bene, ma se vuoi fare qualcosa di serio, come determinare se il livello di rumore in una fabbrica è sicuro per i lavoratori, allora ascolta Paul, user545125 e Jörg.

È necessario un hardware di riferimento (cioè un microfono di riferimento) per calcolare il livello di rumore (dB SPL o livello di pressione sonora). Una cosa che Radio Shack vende è un metro SPL da $ 50 dB. Se stai facendo calcoli scientifici, non lo userei. Ma se l’objective è ottenere un’idea generale di una misurazione ponderata (dBA o dBC) della pressione sonora in un dato ambiente, allora potrebbe essere utile. Come tecnico del suono, uso sempre il mio per vedere quanto volume di suono sto generando mentre mi mescolo. Di solito è preciso entro 2 dB.

Questa è la mia risposta. Il resto è roba FYI.

Jorg è corretto che dB SPL è una misura relativa. Tutte le misure di decibel sono. Ma hai inteso un riferimento di 0 dB SPL o 20 micropascal, scientificamente concordato come il suono più silenzioso che un orecchio umano possa rilevare (anche se, comprensibilmente, quello che una persona può effettivamente sentire è molto difficile da determinare). Questo, secondo Wikipedia, riguarda il suono di una zanzara volante a circa 10 piedi di distanza ( http://en.wikipedia.org/wiki/Decibel ).

Supponendo che tu non capisca i decibel, penso che Jorg stia solo cercando di superarti. Chiaramente non ti ha dato una risposta pratica. 🙂

Le misure non ponderate (dB, invece di dBA o dBC) sono usate raramente, perché la maggior parte della pressione sonora non viene rilevata dall’orecchio umano. In un determinato ambiente di ufficio, di solito c’è un SPL di 80-100 dB (livello di pressione sonora). Per darti un’idea di quanto non si sente, negli Stati Uniti, le normative sul lavoro limitano l’esposizione al rumore a 80 dBA per un dato turno lavorativo di 8 ore (80 dBA è circa il livello di rumore di fondo della tua strada media in centro – difficile, ma non è imansible parlare sopra). 85 dBA è opprimente e a 90 anni la maggior parte delle persone sta cercando di scappare. Quindi la differenza tra 80 dB e 80 dBA è molto significativa – 80 dBA sono difficili da parlare e 80 dB è abbastanza tranquillo. 🙂

Allora, qual è la ponderazione “A”? La ponderazione “A” compensa il fatto che non percepiamo suoni a bassa frequenza e suoni ad alta frequenza (sentiamo da 20 Hz a 20.000 Hz). C’è un sacco di rumori di basso livello che le nostre orecchie / cervello ignorano praticamente. Inoltre, siamo più sensibili a un determinato midrange (da 1000 Hz a 4000 Hz). La maggior parte concorda sul fatto che questa gamma di frequenze contiene i suoni delle consonanti del discorso (le vocali avvengono a una frequenza molto più bassa). Immagina di parlare solo con le vocali. Non puoi capire niente. Pertanto, la capacità di un essere umano di essere in grado di comunicare (convenzionalmente) riposa nell’urto 1kHz-5kHz nella sensibilità dell’udito. È interessante notare che questo è il motivo per cui la maggior parte dei sistemi telefonici trasmette solo da 300 Hz a 3000 Hz. È stato determinato che questa era la risposta minima necessaria per comprendere la voce dall’altra parte.

Ma penso che sia più di quanto volessi sapere. Spero che sia d’aiuto. 🙂

Non è ansible misurare facilmente dB SPL assoluto, poiché il microfono e l’hardware analogico non sono calibrati. Potresti essere in grado di eseguire una calibrazione approssimativa per una particolare configurazione hardware, ma dovresti ripetere questa operazione per ogni diversa configurazione di microfono e hardware che intendi supportare.

Se hai qualche tipo di sorgente di riferimento SPL che puoi usare allora diventa più facile:

  • usa la tua fonte di riferimento per generare un tono a un dB SPL noto – misura questo
  • misurare il rumore ambientale
  • calcola il livello di rumore = 20 * log10 (V_noise / V_ref) + dB_ref

Naturalmente ciò presuppone che la risposta in frequenza del microfono e dell’hardware audio sia ragionevolmente piatta e che si desideri semplicemente una figura di rumore piatta (non pesata). Se si desidera una figura di rumore ponderata (ad esempio A-peso), allora si dovrà fare un po ‘più di elaborazione.

Non puoi dB è un’unità relativa , IOW è un’unità per confrontare due misure l’una contro l’altra. Puoi solo dire che la misura A è x dB più forte della misura B, ma nel tuo caso hai solo una misurazione. Pertanto, semplicemente non è ansible calcolare il livello di dB.

Secondo Merchant et al. (sezione 3.2 in appendice: “Misurare gli habitat acustici”, Methods in Ecology and Evolution, 2015), è ansible calcolare valori SPL assoluti e calibrati utilizzando le specifiche del produttore sottraendo un termine di correzione S ai valori SPL relativi (scalati al massimo) :

S = M + G + 20 * log10 (1 / Vadc) + 20 * log10 (2 ^ Nbit-1)

dove M è la sensibilità del trasduttore (microfono) re 1 V / Pa. G è il guadagno applicato dall’utente. Vadc è la tensione da zero a picco, data moltiplicando la tensione Rms dell’ADC per un fattore di conversione di squareroot (2). Nbit è la profondità di campionamento del bit.

L’ultimo termine è necessario se il tuo sistema ridimensiona l’ampiezza al massimo.

La correzione sarà più accurata utilizzando la calibrazione end-to-end con i calibratori del suono.

Si noti che la formula sopra dipende dalla frequenza, ma è ansible applicarla su un intervallo di frequenza più ampio se il microfono ha una risposta in frequenza piatta.

Io uso un calibratore del livello sonoro. Produce 94 dB o 114dB a 1 KHz, che è un intervallo in cui i filtri di ponderazione condividono lo stesso livello. Con il calibratore a 114 dB, regolare il guadagno del microfono per raggiungere l’ingresso quasi a fondo scala semplicemente osservando un oscilloscopio virtuale basato su scheda audio. Ora conosco Vref @ 114dB. Ho sviluppato un semplice misuratore SPL basato su software che può essere fornito se necessario. Puoi anche usare REW. Devi sapere che l’hardware del PC raggiunge a malapena i 60 dB di gamma dynamic, quindi calibrando a 114 dB non leggerà meno di 54dB, il che è piuttosto alto se pensi che dormire sia buono con meno di 35 dB A. In questo caso puoi calibrare a 94 dB e quindi è ansible misurare fino a 34 dB, ma di nuovo si colpirà il rumore del PC e del microfono che potrebbe impedire di raggiungere livelli così bassi. Ad ogni modo, una volta calibrato, le misure a 114 dB e 94 dB dovrebbero leggere bene. Nota: il calibratore a pistone standard da laboratorio funziona a 250 Hz.

La risposta breve è: non è ansible eseguire misurazioni del livello sonoro con il laptop, né con il cellulare, ecc., Per tutti i motivi precedentemente illustrati, oltre al fatto che il cellulare, il laptop, ecc. Utilizzano algoritmi di compressione per assicurare che tutto ciò che è registrato sia all’interno la capacità dell’hardware. Quindi, se ad esempio si misura un suono, quindi eseguirlo attraverso un software di elaborazione del segnale come Head Artemis o LMS Test.Lab, il livello di pressione sonora indicato sarà sempre intorno a 80 dB (A) indipendentemente dal livello reale. Posso dire questo dall’aver usato l’audio del cellulare o del laptop per avere un’idea di uno spettro di frequenza del rumore, mentre prendevo le misurazioni di livello usando un fonometro calibrato. È interessante notare che Radio Shack vendeva un microfono destinato per l’input vocale durante la videoconferenza che aveva una risposta in frequenza molto piatta su un ampio intervallo e costava solo $ 15.