Измерьте ISO 532-1 стационарную громкость свободного поля. Предположим, что уровень записи откалиброван таким образом, что тональный сигнал 1 кГц регистрируется как 100 дБ на измерителе SPL.

[audioIn,fs] = audioread('WashingMachine-16-44p1-stereo-10secs.wav');

loudness = acousticLoudness(audioIn,fs)

loudness = 1×2

   28.2688   27.7643

Создайте два стационарных сигнала с эквивалентной мощностью: сигнал розового шума и сигнал белого шума.

fs = 48e3;
dur = 5;
pnoise = 2*pinknoise(dur*fs);
wnoise = rand(dur*fs,1) - 0.5;
wnoise = wnoise*sqrt(var(pnoise)/var(wnoise));

Звонить acousticLoudness с использованием метода ISO 532-1 (Zwicker) по умолчанию и без выходных аргументов для построения графика громкости розового шума. Звонить acousticLoudness опять же, на этот раз с выходными аргументами, чтобы получить конкретную громкость.

figure
acousticLoudness(pnoise,fs)

[~,pSpecificLoudness] = acousticLoudness(pnoise,fs);

Постройте график громкости сигнала белого шума, а затем получите конкретные значения громкости.

figure
acousticLoudness(wnoise,fs)

[~,wSpecificLoudness] = acousticLoudness(wnoise,fs);

Позвоните в acousticSharpness функция для сравнения резкости розового шума и белого шума.

pSharpness = acousticSharpness(pSpecificLoudness);
wSharpness = acousticSharpness(wSpecificLoudness);
fprintf('Sharpness of pink noise = %0.2f acum\n',pSharpness)

Sharpness of pink noise = 2.00 acum

fprintf('Sharpness of white noise = %0.2f acum\n',wSharpness)

Sharpness of white noise = 2.62 acum

Чтение в аудиофайле.

[audioIn,fs] = audioread('JetAirplane-16-11p025-mono-16secs.wav');

Постройте график изменяющейся во времени акустической громкости в соответствии со стандартом ISO 532-1 и получите процентили. Прослушать звуковой сигнал.

acousticLoudness(audioIn,fs,'SoundField','diffuse','TimeVarying',true)

sound(audioIn,fs)

Звонить acousticLoudness снова с теми же входами и получить процентили. Распечатайте процентили Nmax и N5. Процентиль Nmax - это максимальная сообщаемая громкость. N5 процентиль - это громкость ниже, которая составляет 95% от сообщенной громкости.

[~,~,perc] = acousticLoudness(audioIn,fs,'SoundField','diffuse','TimeVarying',true);
fprintf('Max loudness = %0.2f sones\n',perc(1))

Max loudness = 89.48 sones

fprintf('N5 loudness = %0.2f sones\n',perc(2))

N5 loudness = 81.77 sones

Чтение в аудиофайле.

[audioIn,fs] = audioread('Turbine-16-44p1-mono-22secs.wav');

Звонить acousticLoudness без выходных аргументов для построения графика определенной громкости. Предположим, что градуировочный коэффициент равен 0,15, а контрольное давление равно 21 микрокаскалю. Чтобы определить градуировочный коэффициент для вашей аудиосистемы, используйте calibrateMicrophone функция.

calibrationFactor = 0.15;
refPressure = 21e-6;
acousticLoudness(audioIn,fs,calibrationFactor,'PressureReference',refPressure)

acousticLoudness позволяет задать промежуточное представление, уровни звукового давления, а не входные данные временной области. Это позволяет повторно использовать промежуточные вычисления SPL. Другое преимущество заключается в том, что если ваш физический SPL-измеритель не сообщает о громкости в соответствии с ISO 532-1 или ISO 531-2, вы можете использовать сообщенные 1/3-октавные SPL для расчета громкости, соответствующей стандарту.

Чтобы рассчитать уровни звукового давления по звуковому сигналу, сначала создайте splMeter объект. Позвоните в splMeter объект со звуковым входом.

spl = splMeter("SampleRate",fs,"Bandwidth","1/3 octave", ...
    "CalibrationFactor",calibrationFactor,"PressureReference",refPressure, ...
    "FrequencyWeighting","Z-weighting","OctaveFilterOrder",6);

splMeasurement = spl(audioIn);

Вычислите средний уровень SPL, пропустив первые 0,2 секунды. Держите только полосы от 25 Гц до 12,5 кГц (первые 28 полос).

SPLIn = mean(splMeasurement(ceil(0.2*fs):end,1:28));

Используя вход SPL, вызовите acousticLoudness без выходных аргументов для построения графика определенной громкости.

acousticLoudness(SPLIn)

Настройте эксперимент, как показано на диаграмме.

Создание audioDeviceReader объект для считывания с микрофона и audioDeviceWriter возражает против записи в динамик.

fs = 48e3;
deviceReader = audioDeviceReader(fs);
deviceWriter = audioDeviceWriter(fs);

Создание audioOscillator создание синусоиды 1 кГц.

osc = audioOscillator("sine",1e3,"SampleRate",fs);

Создать dsp.AsyncBuffer объект для буферизации данных, полученных от микрофона.

dur = 5;
buff = dsp.AsyncBuffer(dur*fs);

В течение пяти секунд воспроизводите синусоиду через динамик и записывайте с помощью микрофона. В то время как аудиопотоки, обратите внимание на громкость, о которой сообщает ваш счетчик SPL. После завершения прочтите содержимое объекта буфера.

numFrames = dur*(fs/osc.SamplesPerFrame);
for ii = 1:numFrames
    audioOut = osc();
    deviceWriter(audioOut);
    
    audioIn = deviceReader();
    write(buff,audioIn);
end

SPLreading = 60.4;

micRecording = read(buff);

Для вычисления коэффициента калибровки микрофона используйте calibrateMicrophone функция.

calibrationFactor = calibrateMicrophone(micRecording,deviceReader.SampleRate,SPLreading);

Звонить acousticLoudness с микрофонной записью, частотой дискретизации и коэффициентом калибровки. Громкость, о которой сообщили из acousticLoudness - истинное измерение акустической громкости, указанное в 532-1.

loudness = acousticLoudness(micRecording,deviceReader.SampleRate,calibrationFactor)

loudness = 14.7902

Теперь можно использовать градуировочный коэффициент, определенный для измерения громкости любого звука, получаемого через ту же цепочку записи микрофона.

Считывание звукового сигнала.

[audioIn,fs] = audioread('TrainWhistle-16-44p1-mono-9secs.wav');

[~,specificLoudness] = acousticLoudness(audioIn,fs,'TimeVarying',true);

barkBins = 0.1:0.1:24;
hzBins = bark2hz(barkBins);

t = 0:2e-3:2e-3*(size(specificLoudness,1)-1);
surf(t,hzBins,sum(specificLoudness,3).','EdgeColor','interp')
set(gca,'YScale','log')
view([0 90])
axis tight
xlabel('Time (s)')
ylabel('Frequency (Hz)')
colorbar
title('Specific Loudness (sones/Bark)')

[~,specificLoudness] = acousticLoudness(audioIn,fs,'Method','ISO 532-2');

erbBins = 1.8:0.1:38.9;
hzBins = erb2hz(erbBins);

semilogx(hzBins,specificLoudness)
xlabel('Frequency (Hz)')
ylabel('Loudness (sones)')
title('Specific Loudness')
grid on

Чтение в аудиофайле.

[x,fs] = audioread('WashingMachine-16-44p1-stereo-10secs.wav');

Стандарт ISO 532-2 позволяет задавать пользовательский отклик наушников при расчете громкости. Создайте матрицу 30 на 2, где первый столбец - частота, а второй столбец - отклонение наушника от плоской характеристики.

tdh = [   0,    80,   100,  200,  500,  574,  660,  758,  871, 1000, 1149,  1320,  1516,  1741,  2000, ...
       2297,  2639,  3031, 3482, 4000, 4500, 5000, 5743, 6598, 7579, 8706, 10000, 12000, 16000, 20000; ...
        -50, -15.3, -13.8, -8.1, -0.5,  0.4,  0.8,  0.9,  0.5,  0.1, -0.8,  -1.5,  -2.3,  -3.2,  -3.9, ...
       -4.2,  -4.3,  -4.3, -3.9, -3.2, -2.3, -1.1, -0.3,   -2, -5.4,   -9, -12.1, -15.2,   -30,   -50 ].';

Рассчитайте громкость с помощью ISO 532-2. Определить SoundField как earphones и ответ наушника как только что созданной матрицы.

acousticLoudness(x,fs,'Method','ISO 532-2','SoundField','earphones','EarphoneResponse',tdh)

Создать dsp.AudioFileReader объект для считывания в аудиосигнале покадрово. Укажите длительность кадра 50 мс Это будет длительность кадра, по которой вы рассчитываете стационарную громкость.

fileReader = dsp.AudioFileReader('Engine-16-44p1-stereo-20sec.wav');

frameDur = 0.05;
fileReader.SamplesPerFrame = round(fileReader.SampleRate*frameDur);

Создание audioDeviceWriter объект для записи звука на устройство вывода по умолчанию.

deviceWriter = audioDeviceWriter('SampleRate',fileReader.SampleRate);

Создать timescope объект для отображения стационарной громкости во времени.

scope = timescope( ...
    'SampleRate',1/frameDur, ...
    'YLabel','Loudness (sones)', ...
    'ShowGrid',true, ...
    'PlotType','Stairs', ...
    'TimeSpanSource','property', ...
    'TimeSpan',20, ...
    'AxesScaling','Auto', ...
    'ShowLegend',true);

В цикле:

while ~isDone(fileReader)
    audioIn = fileReader();
    loudness = acousticLoudness(audioIn,fileReader.SampleRate);
    deviceWriter(audioIn);
    scope(loudness)
end
release(fileReader)
release(deviceWriter)
release(scope)