Измерение акустической шероховатости на основе [1] и ISO 532-1 [2]. Предположим, что опорное давление в свободном поле составляет 20 микрокаскалей и калибровка уровня записи, так что тональный сигнал 1 кГц регистрируется как 100 дБ на измерителе SPL.

Считывайте стереофонический файл и преобразуйте его в монофонический.

[audioInStereo,fs] = audioread('Engine-16-44p1-stereo-20sec.wav');
audioIn = (audioInStereo(:,1) + audioInStereo(:,2)) / 2;

Вычислите акустическую шероховатость монозвукового сигнала и отобразите среднее значение.

roughness = acousticRoughness(audioIn,fs);
meanRoughness = mean(roughness);
displayOutput = ['Average computed value of acoustic roughness is ',num2str(meanRoughness),' aspers.'];
disp(displayOutput)

Average computed value of acoustic roughness is 0.13358 aspers.

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,"SamplesPerFrame",2048);
deviceWriter = audioDeviceWriter(fs);

Создание audioOscillator создание синусоиды 1 кГц.

osc = audioOscillator("sine",1e3,"SampleRate",fs,"SamplesPerFrame",2048);

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

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

В течение 5 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 = 69.7;

micRecording = read(buff);

Для вычисления коэффициента калибровки микрофона используйте calibrateMicrophone функция.

calibrationFactor = calibrateMicrophone(micRecording(fs+1:end),deviceReader.SampleRate,SPLreading);

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

Повторите эксперимент, добавив амплитудную модуляцию 100% 40 Гц. Для создания сигнала модуляции используйте audioOscillator объект и задайте амплитуду как 0.5 и смещение постоянного тока как 0.5 колебание между 0 и 1.

mod = audioOscillator("sine",40,"SampleRate",fs, ...
    "Amplitude",0.5,"DCOffset",0.5,"SamplesPerFrame",2048);

dur = 5;
buff = dsp.AsyncBuffer(dur*fs);
numFrames = dur*(fs/osc.SamplesPerFrame);
for ii = 1:numFrames
    audioOut = osc().*mod();
    deviceWriter(audioOut);
    
    audioIn = deviceReader();
    write(buff,audioIn);
end

micRecording = read(buff);

Позвоните в acousticRoughness function с микрофонной записью, частотой дискретизации и коэффициентом калибровки. Шероховатость, полученная от acousticRoughness использует истинное измерение акустической громкости в соответствии с ISO 532-1. Отображение средней прочности шероховатости в течение 5 секунд и графика шероховатости и определенной шероховатости.

roughness = acousticRoughness(micRecording,deviceReader.SampleRate,calibrationFactor);
fprintf('Average roughness = %d (asper)',mean(roughness(2001:end,:)))

Average roughness = 4.992723e-01 (asper)

acousticRoughness(micRecording,deviceReader.SampleRate,calibrationFactor)

Чтение в аудиофайле.

[audioIn,fs] = audioread("Engine-16-44p1-stereo-20sec.wav");

Позвоните в acousticLoudness функция, использующая высокое разрешение по времени для вычисления конкретной громкости.

[~,specificLoudnessHD] = acousticLoudness(audioIn,fs,'TimeVarying',true,'TimeResolution','high');

Позвоните в acousticSharpness функция, использующая стандартную громкость разрешения без каких-либо выходных аргументов для построения графика акустической резкости.

specificLoudness = specificLoudnessHD(1:4:end,:,:);
acousticSharpness(specificLoudness,'TimeVarying',true)

Звонить acousticRoughness без каких-либо выходных данных для построения графика акустической шероховатости.

acousticRoughness(specificLoudnessHD)

Генерировать чистый тон с центральной частотой 1500 Гц и отклонением частоты приблизительно 700 Гц при частоте модуляции 200 Гц.

fs = 48e3;

fMod = 200;
dur = 5;

numSamples = dur*fs;
t = (0:numSamples-1)/fs;

tone = sin(2*pi*t*fMod)';

fc = 1500;
excursionRatio = 0.47;

excursion = 2*pi*(fc*excursionRatio/fs);
audioIn = modulate(tone,fc,fs,'fm',excursion);

Прослушайте звук и постройте спектрограмму первых 10 мс.

sound(audioIn,fs)
spectrogram(audioIn(1:0.01*fs),hann(64,'periodic'),63,1024,fs,'yaxis')

Позвоните в acousticRoughness функция без выходных аргументов для построения графика прочности акустической шероховатости.

acousticRoughness(audioIn,fs);

acousticRoughness позволяет указать известную частоту шероховатости. Если известная частота шероховатости не указана, функция автоматически обнаруживает шероховатость.

Создать dsp.AudioFileReader объект для считывания в аудиосигнале покадрово. Создание audioOscillator объект для создания модулированной волны. Примените сигнал модуляции к аудиофайлу.

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

fMod = 72.41;
amplitude = 0.5;

osc = audioOscillator('sine',fMod, ...
    "DCOffset",0.5, ...
    "Amplitude",amplitude, ...
    "SampleRate",fileReader.SampleRate, ...
    "SamplesPerFrame",fileReader.SamplesPerFrame);

testSignal = [];
while ~isDone(fileReader)
    x = fileReader();
    testSignal = [testSignal;osc().*fileReader()];
end

Прослушайте 2 секунды тестового сигнала и постройте график его сигнала.

samplesToView = 1:2*fileReader.SampleRate;
sound(testSignal(samplesToView,:),fileReader.SampleRate);

plot(samplesToView/fileReader.SampleRate,testSignal(samplesToView,:))
xlabel('Time (s)')

Постройте график акустической шероховатости. Обнаруженная частота модуляции отображается текстуально.

acousticRoughness(testSignal,fileReader.SampleRate);

Укажите известную частоту модуляции и снова постройте график акустической шероховатости.

acousticRoughness(testSignal,fileReader.SampleRate,'ModulationFrequency',fMod)