splMeter

Измерьте уровень звукового давления звукового сигнала

расширьте все на странице

Описание

splMeter Система object™ вычисляет измерения уровня звукового давления. Объект возвращает измерения для:

взвешенные частотой уровни звука
быстро или медленные взвешенные временем уровни звука
эквивалентно-непрерывные уровни звука
пиковые уровни звука
максимальные уровни звука

Реализовывать измерение SPL:

Создайте splMeter объект и набор его свойства.
Вызовите объект с аргументами, как будто это была функция.

Чтобы узнать больше, как Системные объекты работают, смотрите то, Что Системные объекты?.

Создание

Синтаксис

SPL = splMeter

SPL = splMeter(Name,Value)

Описание

SPL = splMeter создает Системный объект, SPL, это выполняет измерение SPL.

SPL = splMeter(Name,Value) наборы каждое свойство Name к заданному Value. Незаданные свойства имеют значения по умолчанию.

Пример: SPL = splMeter('FrequencyWeighting','C-weighting','SampleRate',12000) создает Системный объект, SPL, это выполняет C-взвешивание и действует на уровне 12 кГц.

Свойства

развернуть все

Если в противном случае не обозначено, свойства являются ненастраиваемыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируют, когда вы вызываете их, и release функция разблокировала их.

Если свойство является настраиваемым, можно изменить его значение в любое время.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Используя Системные объекты.

`Bandwidth` — Ширина аналитических полос
`'Full band'` (значение по умолчанию) | `'1 octave'` | `'2/3 octave'` | `'1/3 octave'`

Ширина аналитических полос в виде 'Full band', '1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave'. Если Bandwidth задан как 'Full band', метр SPL возвращает один набор измерений для целого диапазона частот. Если Bandwidth задан как '1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave', метр SPL возвращает один набор измерений на полосу дробной октавы или октаву.

Настраиваемый: нет

Типы данных: char | string

`FrequencyRange` — Частотный диапазон набора фильтров (Гц)
[22 22050] (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор-строка из положительных монотонно увеличивающих значений

Частотный диапазон набора фильтров в Гц в виде двухэлементного вектора-строки из положительных монотонно увеличивающих значений. Диапазоны частот сосредоточены выше SampleRate/2 исключены.

Настраиваемый: нет

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите Bandwidth к '1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave'.

`OctaveFilterOrder` — Порядок фильтра октавы
2 (значение по умолчанию) | даже целое число

Порядок октавы фильтрует в виде ровного целого числа.

Настраиваемый: нет

Зависимости

Чтобы включить это свойство, установите Bandwidth к '1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave'.

Типы данных: single | double

`FrequencyWeighting` — Взвешивание частоты применяется к входному
`'A-weighting'` (значение по умолчанию) | `'C-weighting'` | `'Z-weighting'` (никакое взвешивание)

Взвешивание частоты, примененное к входному в виде 'A-weighting', 'C-weighting', или 'Z-weighting', где Z-взвешивание не соответствует никакому взвешиванию. Взвешивание частоты спроектировано и реализовало использование weightingFilter Системный объект.

Настраиваемый: нет

Типы данных: char | string

`TimeWeighting` — Взвешивание (взвешивания) времени
`'Fast'` (значение по умолчанию) | `'Slow'`

Время взвесив, в секундах, для вычисления взвешенного временем уровня звука и максимума взвешенный временем уровень звука в виде 'Fast' или 'Slow'. TimeWeighting свойство используется, чтобы задать коэффициент фильтра lowpass.

'Fast' – 1/8
'Slow' – 1

Настраиваемый: да

Типы данных: char | string

`PressureReference` — Ссылочное давление для вычислений дБ (Па)
`2e-5` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ссылочное давление для вычислений дБ в Па в виде положительной скалярной величины.

Настраиваемый: да

Типы данных: single | double

`TimeInterval` — Временной интервал для создания отчетов об измерениях (измерениях) уровня
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Временной интервал, в секундах, чтобы сообщить об эквивалентно-непрерывных, пиковых, и максимальных взвешенных временем уровнях звука в виде положительного скалярного целого числа.

Настраиваемый: нет

Типы данных: single | double

`CalibrationFactor` — Скалярный калибровочный фактор умножается на вход
1 (значение по умолчанию) | положительный конечный скаляр

Скалярный калибровочный фактор умножается на вход.

Чтобы установиться калибровочный коэффициент использование ссылочного тона, использовать calibrate.

Настраиваемый: нет

Типы данных: single | double

`SampleRate` — Введите частоту дискретизации (Гц)
44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Введите частоту дискретизации в Гц в виде положительной скалярной величины.

Настраиваемый: нет

Типы данных: single | double

Использование

Синтаксис

[Lt,Leq,Lpeak,Lmax]
= SPL(audioIn)

Описание

пример

[Lt,Leq,Lpeak,Lmax] = SPL(audioIn) возвращает значения измерения для взвешенного временем (Lt) уровень звука текущего входного кадра, audioIn. Объект также возвращает эквивалентно-непрерывное (Leq), пик (Lpeak), и взвешенный временем максимум (Lmax) уровни звука входа к вашему метру SPL.

Входные параметры

развернуть все

`audioIn` — Аудиовход к метру SPL
вектор-столбец | матрица

Аудиовход к метру SPL в виде вектор-столбца или матрицы. Столбцы матрицы обработаны как независимые звуковые каналы.

Типы данных: single | double

Выходные аргументы

развернуть все

`Lt` — Взвешенный временем уровень звука (дБ)
вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Взвешенный временем уровень звука в дБ, возвращенном как вектор-столбец, матрица или трехмерный массив тот же тип как audioIn.

Размер и интерпретация выходных параметров зависят от того, во что установлено свойство Bandwidth:

'Full band' (значение по умолчанию) – Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращены как вектор-столбцы или матрицы тот же размер как audioIn.
'1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave' &lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращены как L-by-B-by-C массивы.
- L Количество строк в audioIn
- B Количество полос октавы
- C Количество столбцов в audioIn

Типы данных: single | double

`Leq` — Эквивалентно-непрерывный уровень звука (дБ)
вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Эквивалентно-непрерывный уровень звука в дБ, возвращенном как вектор-столбец, матрица или трехмерный массив тот же тип как audioIn.

Размер и интерпретация выходных параметров зависят от того, во что установлено свойство Bandwidth:

'Full band' (значение по умолчанию) – Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращены как вектор-столбцы или матрицы тот же размер как audioIn.
'1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave' &lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращены как L-by-B-by-C массивы.
- L Количество строк в audioIn
- B Количество полос октавы
- C Количество столбцов в audioIn

Типы данных: single | double

`Lpeak` — Пиковый уровень звука (дБ)
вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Пиковый уровень звука в дБ, возвращенном как вектор-столбец, матрица или трехмерный массив тот же тип как audioIn.

Размер и интерпретация выходных параметров зависят от того, во что установлено свойство Bandwidth:

'Full band' (значение по умолчанию) – Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращены как вектор-столбцы или матрицы тот же размер как audioIn.
'1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave' &lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращены как L-by-B-by-C массивы.
- L Количество строк в audioIn
- B Количество полос октавы
- C Количество столбцов в audioIn

Типы данных: single | double

`Lmax` — Максимум взвешенный временем уровень звука (дБ)
вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Максимум взвешенный временем уровень звука в дБ, возвращенном как вектор-столбец, матрица или трехмерный массив тот же тип как audioIn.

Размер и интерпретация выходных параметров зависят от того, во что установлено свойство Bandwidth:

'Full band' (значение по умолчанию) – Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращены как вектор-столбцы или матрицы тот же размер как audioIn.
'1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave' &lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращены как L-by-B-by-C массивы.
- L Количество строк в audioIn
- B Количество полос октавы
- C Количество столбцов в audioIn

Типы данных: single | double

Функции объекта

Чтобы использовать объектную функцию, задайте Системный объект как первый входной параметр. Например, чтобы выпустить системные ресурсы Системного объекта под названием obj, используйте этот синтаксис:

release(obj)

развернуть все

Характерный для splMeter

`calibrate`	Калибруйте метр с помощью калибровочного тона с известным уровнем
`getCenterFrequencies`	Центральные частоты фильтров

Характерный для всех системных объектов

`step`	Запустите алгоритм Системного объекта
`release`	Высвободите средства и позвольте изменения в значениях свойств Системного объекта и введите характеристики
`reset`	Сбросьте внутренние состояния Системного объекта

Примеры

свернуть все

Измерьте SPL звукового сигнала

Открыть скрипт

Используйте splMeter Система object™, чтобы измерить уровень звукового давления A-weighted сигнала передачи потокового аудио. Задайте двухсекундный временной интервал для создания отчетов и быстрого взвешивания времени. Визуализируйте измерения SPL с помощью timescope объект.

Создайте dsp.AudioFileReader возразите, чтобы читать в системе координат звукового файла системой координат. Создайте audioDeviceWriter объект слушать звуковой сигнал. Создайте timescope объект визуализировать измерения SPL. Создайте splMeter измерять уровень звукового давления звукового файла. Используйте калибровочный фактор по умолчанию 1.

source = dsp.AudioFileReader('Ambiance-16-44p1-mono-12secs.wav');
fs = source.SampleRate;

player = audioDeviceWriter('SampleRate',fs);

scope  = timescope('SampleRate',fs, ...
    'TimeSpanOverrunAction','Scroll', ...
    'TimeSpanSource','Property','TimeSpan',3,'ShowGrid',true, ...
    'YLimits',[20 110],'AxesScaling','Auto', ...
    'ShowLegend',true,'BufferLength',4*3*fs, ...
    'ChannelNames', ...
    {'Lt_AF','Leq_A','Lpeak_A','Lmax_AF'}, ...
    'Name','Sound Pressure Level Meter');

SPL = splMeter('TimeWeighting','Fast', ...
    'FrequencyWeighting','A-weighting', ...
    'SampleRate',fs, ...
    'TimeInterval',2);

В цикле аудиопотока:

Читайте в системе координат звукового сигнала.
Проигрывайте звуковой сигнал к своему устройству вывода.
Вызовите метр SPL, чтобы возвратить взвешенные временем, эквивалентно-непрерывные, пиковые, и максимальные взвешенные временем уровни звука в дБ.
Отобразите уровни звука с помощью осциллографа.

Как лучшая практика, выпустите свои объекты однажды завершенный.

while ~isDone(source)
    x = source();
    player(x);
    [Lt,Leq,Lpeak,Lmax] = SPL(x);
    scope([Lt,Leq,Lpeak,Lmax])
end

release(source)
release(player)
release(SPL)
release(scope)

Измерение SPL октавы

Открыть скрипт

splMeter позволяет вам контролировать уровень звукового давления для полос дробной октавы и октавы. В этом примере вы контролируете эквивалентно-непрерывный уровень звукового давления 1/3-octave полос.

Создайте dsp.AudioFileReader возразите, чтобы читать в системе координат звукового файла системой координат. Создайте audioDeviceWriter возразите, таким образом, можно слушать звуковой сигнал. Создайте splMeter измерять уровень звукового давления октавы звукового файла. Используйте калибровочный фактор по умолчанию 1. Создайте dsp.ArrayPlot объект визуализировать эквивалентно-непрерывный SPL для каждой полосы октавы.

source = dsp.AudioFileReader('JetAirplane-16-11p025-mono-16secs.wav');
fs = source.SampleRate;

player = audioDeviceWriter('SampleRate',fs);

SPL = splMeter( ...
    'Bandwidth','1/3 octave', ...
    'SampleRate',fs);
centerFrequencies = getCenterFrequencies(SPL);

scope  = dsp.ArrayPlot(...
    'XDataMode','Custom', ...
    'CustomXData',centerFrequencies, ...
    'XLabel','Octave Band Center Frequencies (Hz)', ...
    'YLabel','Equivalent-Continuous Sound Level (dB)', ...
    'YLimits',[20 90], ...
    'ShowGrid',true, ...
    'Name','Sound Pressure Level Meter');

В цикле аудиопотока:

Читайте в системе координат звукового сигнала.
Проигрывайте звуковой сигнал к своему устройству вывода.
Вызовите метр SPL, чтобы возвратить эквивалентно-непрерывный уровень звукового давления в дБ.
Отобразите уровни звука с помощью осциллографа. Обновите осциллограф только, когда эквивалентно-непрерывный уровень звукового давления изменится.

Как лучшая практика, выпустите свои объекты однажды завершенный.

LeqPrevious = zeros(size(centerFrequencies));
while ~isDone(source)
    x = source();
    player(x);
    [~,Leq] = SPL(x);

    for i = 1:size(Leq,1)
        if LeqPrevious ~= Leq(i,:)
            scope(Leq(i,:)')
            LeqPrevious = Leq(i,:);
        end
    end

end

release(source)
release(player)
release(SPL)
release(scope)

Алгоритмы

развернуть все

Вычисления уровня звукового давления следуют алгоритмам, описанным в [1]. Можно задать значения свойств, чтобы соответствовать стандартам [2] и [3].

Калибровка

С учетом эффектов экологического и устройства ввода данных в измерениях SPL аудиовход умножается на калибровочный фактор:

$x = audioIn \times CalibrationFactor$

CalibrationFactor свойство может быть установлено непосредственно, или при помощи calibrate функция, которая сравнивает известный уровень с полученными данными. Известный уровень определяется с помощью физического калибратора.

Взвешивание частоты

A-, C-или взвешивание Z-частоты применяются. Взвешивание частоты реализовано с помощью weightingFilter Системный объект.

Аналитические полосы

Если вы задаете Bandwidth свойство как '1 octave', '2/3 octave' или '1/3 octave', затем вычисления SPL применяются к каждой октаве или полосе дробной октавы. Эти аналитические полосы определяются после взвешивания частоты.

Взвешенный временем уровень звука

Взвешенный временем уровень звука задан как отношение взвешенного временем корневого среднеквадратического звукового давления к ссылочному звуковому давлению, преобразованному в дБ. Таким образом,

$\begin{array}{l} L t = 10 \log_{10} {\frac{(\frac{1}{τ}) \int_{t_{s}}^{t} y {(ξ)}^{2} e^{- (t - ξ) / τ} d ξ}{p_{o}^{2}}} \\ = 10 \log_{10} {\frac{h (y^{2})}{p_{o}^{2}}} \end{array}$

h (y ²) может быть интерпретирован как свертка y ² с фильтром с импульсной характеристикой $(\frac{1}{τ}) e^{- \frac{t}{τ}}$ . y является выход взвешивающего частоту фильтра. Импульсная характеристика соответствует фильтру lowpass формы $H (s) = \frac{\frac{1}{τ}}{s + \frac{1}{τ}}$ . Используя импульсную инвариантность, дискретный фильтр может быть интерпретирован как,

$H (z) = \frac{\frac{1}{(τ \times f s)}}{1 - e^{- \frac{1}{(τ \times f s)}} z^{- 1}} .$

τ задан взвешивающим время коэффициентом как 0,125 (если TimeWeighting установлен в 'Fast') или 1 (если TimeWeighting установлен to'Slow').
fs является частотой дискретизации, заданной SampleRate свойство.

Эквивалентно-непрерывный уровень звука

Эквивалентно-непрерывный уровень звука также называется средним во времени уровнем звука. Это задано как отношение корневого среднеквадратического звукового давления к ссылочному звуковому давлению, преобразованному в дБ. Таким образом,

$\begin{array}{l} L e q = 10 \log_{10} {\frac{(\frac{1}{T}) \int_{t_{1}}^{t_{2}} y^{2} d t}{p_{o}^{2}}} \\ = 20 \log_{10} (rms (y) / p_{o}) \end{array}$

где

y является выход взвешивающего частоту фильтра.
p _o является ссылочным звуковым давлением, заданным PressureReference свойство.

Пиковый уровень звука

Пиковый уровень звука задан как отношение пикового звукового давления к ссылочному звуковому давлению, преобразованному в дБ. Таким образом,

$L p e a k = 20 \log_{10} (\max (| y |) / p_{o})$

где

y является выход взвешивающего частоту фильтра.
p _o является ссылочным звуковым давлением, заданным PressureReference свойство.

Max взвешенный временем уровень звука

Максимум взвешенный временем уровень звука задан как самый большой взвешенный временем уровень звука в установленном временном интервале.

Ссылки

[1] Харрис, Сирил М. Руководство Акустических Измерений и Шумового Управления. 3-й американский Институт редактора Физики, 1998.

[2] Международная электротехническая комиссия. Электроакустика - метры Уровня звука - Часть 1: Технические требования. 61672-1:2013 IEC.

[3] Американский национальный институт стандартов. ANSI S1.4: спецификация для метров уровня звука. 1983.

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Указания и ограничения по применению:

Системные объекты в Генерации кода MATLAB (MATLAB Coder)

Темы

Измерение звукового давления диапазонов частот октавы

Введенный в R2018a

Документация

splMeter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

Bandwidth — Ширина аналитических полос 'Full band' (значение по умолчанию) | '1 octave' | '2/3 octave' | '1/3 octave'

FrequencyRange — Частотный диапазон набора фильтров (Гц)[22 22050] (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор-строка из положительных монотонно увеличивающих значений

Зависимости

OctaveFilterOrder — Порядок фильтра октавы2 (значение по умолчанию) | даже целое число

Зависимости

FrequencyWeighting — Взвешивание частоты применяется к входному 'A-weighting' (значение по умолчанию) | 'C-weighting' | 'Z-weighting' (никакое взвешивание)

TimeWeighting — Взвешивание (взвешивания) времени 'Fast' (значение по умолчанию) | 'Slow'

PressureReference — Ссылочное давление для вычислений дБ (Па) 2e-5 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

TimeInterval — Временной интервал для создания отчетов об измерениях (измерениях) уровня1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

CalibrationFactor — Скалярный калибровочный фактор умножается на вход 1 (значение по умолчанию) | положительный конечный скаляр

SampleRate — Введите частоту дискретизации (Гц)44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

audioIn — Аудиовход к метру SPL вектор-столбец | матрица

Выходные аргументы

Lt — Взвешенный временем уровень звука (дБ) вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Leq — Эквивалентно-непрерывный уровень звука (дБ) вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Lpeak — Пиковый уровень звука (дБ) вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Lmax — Максимум взвешенный временем уровень звука (дБ) вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Функции объекта

Характерный для splMeter

Характерный для всех системных объектов

Примеры

Измерьте SPL звукового сигнала

Измерение SPL октавы

Алгоритмы

Калибровка

Взвешивание частоты

Аналитические полосы

Взвешенный временем уровень звука

Эквивалентно-непрерывный уровень звука

Пиковый уровень звука

Max взвешенный временем уровень звука

Ссылки

Расширенные возможности

Генерация кода C/C++ Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.

Смотрите также

Темы

Документация Audio Toolbox

Поддержка

`Bandwidth` — Ширина аналитических полос
`'Full band'` (значение по умолчанию) | `'1 octave'` | `'2/3 octave'` | `'1/3 octave'`

`FrequencyRange` — Частотный диапазон набора фильтров (Гц)
[22 22050] (значение по умолчанию) | двухэлементный вектор-строка из положительных монотонно увеличивающих значений

`OctaveFilterOrder` — Порядок фильтра октавы
2 (значение по умолчанию) | даже целое число

`FrequencyWeighting` — Взвешивание частоты применяется к входному
`'A-weighting'` (значение по умолчанию) | `'C-weighting'` | `'Z-weighting'` (никакое взвешивание)

`TimeWeighting` — Взвешивание (взвешивания) времени
`'Fast'` (значение по умолчанию) | `'Slow'`

`PressureReference` — Ссылочное давление для вычислений дБ (Па)
`2e-5` (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`TimeInterval` — Временной интервал для создания отчетов об измерениях (измерениях) уровня
1 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`CalibrationFactor` — Скалярный калибровочный фактор умножается на вход
1 (значение по умолчанию) | положительный конечный скаляр

`SampleRate` — Введите частоту дискретизации (Гц)
44100 (значение по умолчанию) | положительная скалярная величина

`audioIn` — Аудиовход к метру SPL
вектор-столбец | матрица

`Lt` — Взвешенный временем уровень звука (дБ)
вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

`Leq` — Эквивалентно-непрерывный уровень звука (дБ)
вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

`Lpeak` — Пиковый уровень звука (дБ)
вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

`Lmax` — Максимум взвешенный временем уровень звука (дБ)
вектор-столбец | матрица | трехмерный массив

Генерация кода C/C++
Генерация кода C и C++ с помощью MATLAB® Coder™.