Измеритель громкости

Стандартные измерения громкости

Библиотека:
Панель звуковых инструментов/измерения

Описание

Блок измерителя громкости измеряет громкость и истинный пик звукового сигнала на основе стандартов EBU R 128 и ITU-R BS.1770-4.

Порты

Вход

развернуть все

`Port_1` - Входной сигнал
матрица | вектор 1-D

Матричный вход - каждый столбец входа рассматривается как независимый канал. При использовании весов канала по умолчанию задайте входные каналы в порядке [Левый, Правый, Центральный, Левый объемный, Правый объемный].
1-D vector input - Вход обрабатывается как один канал.

Типы данных: single | double

Продукция

развернуть все

`M` - Мгновенное измерение громкости
вектор столбца

Блок выводит вектор столбца с тем же типом данных и количеством строк, что и входной сигнал.

Типы данных: single | double

`S` - Кратковременное измерение громкости
вектор столбца

Блок выводит вектор столбца с тем же типом данных и количеством строк, что и входной сигнал.

Типы данных: single | double

`TP` - Истинно-пиковое значение
действительный скаляр

Блок выводит реальный скаляр с тем же типом данных, что и входной сигнал.

Зависимости

Для активизации этого порта выберите параметр Output true-peak value.

Типы данных: single | double

Параметры

развернуть все

Если параметр указан как настраиваемый, его значение можно изменить во время моделирования.

`Channel weights` - Линейное взвешивание, применяемое к каждому входному каналу
`[1, 1, 1, 1.41, 1.41]` (по умолчанию) | неотрицательный вектор строки

Число элементов вектора строки должно быть равно или больше числа входных каналов. Избыточные значения в векторе игнорируются.

Веса каналов по умолчанию соответствуют стандарту ITU-R BS.1170-4. Для использования весов каналов по умолчанию укажите вход в блок измерителя громкости в виде матрицы, столбцы которой соответствуют каналам в следующем порядке: [Левый, Правый, Центральный, Левый объемный, Правый объемный].

Рекомендуется указывать весовые коэффициенты канала по порядку: [Слева, Справа, По центру, Слева вокруг, Справа вокруг].

Настраиваемый: Да

`Use relative scale for loudness measurements` - Указать блок для вывода измерений громкости относительно целевого уровня
off (по умолчанию) | on

On - измерения громкости соответствуют значению, заданному уровнем громкости цели (LUFS). Выходной сигнал блока возвращается в блоках громкости (LU).
Off - измерения громкости являются абсолютными и возвращаются в единицах громкости полной шкалы (LUFS).

Настраиваемый: Нет

`Target loudness level (LUFS)` - Базовый уровень для измерений относительной громкости
`–23` (по умолчанию) | вещественный скаляр

Например, если уровень громкости цели (LUFS) равен -23, то значение громкости -24 LUFS отображается как -1 LU.

Настраиваемый: Да

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, выберите параметр Использовать относительный масштаб для измерений громкости.

`Output true-peak value` - Добавление выходного порта для значения true-peak
off (по умолчанию) | on

При выборе этого параметра в блок добавляется дополнительный выходной порт TP. Порт TP выводит значение истинного пика входного кадра.

Настраиваемый: Нет

`Inherit sample rate from input` - Указать источник входной частоты дискретизации
on (по умолчанию) | off

При выборе этого параметра блок наследует частоту дискретизации от входного сигнала. При сбросе этого параметра частота дискретизации задается в поле Частота дискретизации на входе (Гц).

Настраиваемый: Нет

`Input sample rate (Hz)` - Частота выборки входных данных
`44100` (по умолчанию) | скаляр

Настраиваемый: Да

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, очистите параметр Inherit sample rate от входного параметра.

`Simulate using` - Укажите тип выполняемого моделирования
`Code generation` (по умолчанию) | `Interpreted execution`

Code generation - Моделирование модели с использованием сгенерированного кода C. При первом запуске моделирования Simulink ® генерирует код C для блока. Код C используется повторно для последующего моделирования, если модель не изменяется. Эта опция требует дополнительного времени запуска, но скорость последующего моделирования сравнима сInterpreted execution.
Interpreted execution - Моделирование модели с помощью интерпретатора MATLAB ®. Эта опция сокращает время запуска, но имеет более низкую скорость моделирования, чемCode generation. В этом режиме можно отладить исходный код блока.

Настраиваемый: Нет

Примеры модели

Compare Loudness Before and After Audio Processing

Сравнение громкости до и после обработки звука

Измерьте кратковременную и кратковременную громкость до и после сжатия потокового звукового сигнала в Simulink ®.

Trigger Gain Control Based on Loudness Measurement

Управление усилением триггера на основе измерения громкости

Эта модель позволяет применять динамическое сжатие диапазона к звуковому сигналу, оставаясь в заданном диапазоне громкости. В этой модели блок сжатия увеличивает громкость и уменьшает динамический диапазон звукового сигнала. Блок измерителя громкости вычисляет мгновенную громкость сжатого звукового сигнала. Если кратковременная громкость пересекает пороговое значение -23 LUFS, подсистема с включенной функцией применяет усиление для снижения соответствующего уровня звукового сигнала.

Характеристики блока

Типы данных	`double` \| `single`
Прямой проход	`no`
Многомерные сигналы	`no`
Сигналы переменного размера	`yes`
Обнаружение пересечения нулей	`no`

Алгоритмы

развернуть все

Блок измерителя громкости вычисляет мгновенную громкость, кратковременную громкость и истинно пиковое значение звукового сигнала. Для измерения громкости можно указать любое количество каналов и веса каналов по умолчанию. Алгоритм блока описан для общего случая n каналов и весов каналов по умолчанию.

Измерения громкости

Входные каналы x проходят через K-взвешенный фильтр, реализованный с использованием алгоритма блока взвешивающего фильтра. К-взвешенный фильтр формирует частотный спектр для отражения воспринимаемой громкости.

Сиюминутная громкость

K-взвешенные каналы, y, разделены на 0,4-секундные сегменты с 0,3-секундным перекрытием. Если требуемое количество выборок еще не собрано, блок измерителя громкости возвращает последнее вычисленное значение для сиюминутной громкости. Если собрано достаточно выборок, то вычисляют мощность (средний квадрат) каждого сегмента K-взвешенных каналов:

$_{} \frac{}{}_{}^{}_{}^{} mPi=1w∑k=1wyi2[k]$
- _mPi - мгновенная мощность i-го сегмента.
- w - длина сегмента в выборках.
Мгновенную громкость, мл, вычисляют для каждого сегмента:

$_{mLi} = − 0,691 +_{}_{10log10}^{} (_{}_{} \sumc=1nGc\timesmP (i,$ c)) LUFS
- _Gc - весовой коэффициент для канала с.
Мл - это мгновенная громкость, возвращаемая вашим блоком измерителя громкости.

Кратковременная громкость

K-взвешенные каналы, y, разделены на 3-секундные сегменты с перекрытием 2,9 секунды. Если требуемое количество выборок еще не собрано, блок измерителя громкости возвращает последние вычисленные значения для кратковременного диапазона громкости и громкости. Если собрано достаточно выборок, то вычисляется мощность (средний квадрат) каждого канала, взвешенного по K:

$_{} \frac{}{}_{}^{}_{}^{} sPi=1w∑k=1wyi2[k]$
- _sPi - кратковременная мощность i-го сегмента канала.
- w - длина сегмента в выборках.
Кратковременная громкость sL вычисляется для каждого сегмента:

$_{sLi} = −_{0,691 + 10}_{log10}^{} (_{}_{} \sumc=1nGc\timessP (i,$ c)) LUFS
- _Gc - весовой коэффициент для канала с.
sL - кратковременная громкость, возвращаемая вашим блоком измерителя громкости.

Истинно-пиковый

Измерение истинного пика учитывает только текущий входной кадр вызова измерителя громкости.

Сигнал избыточно дискретизируется, по меньшей мере, до 192 кГц. Для оптимизации обработки скорость входной выборки определяет точную избыточную выборку. Частота входных выборок ниже 750 Гц не учитывается.

Частота входных выборок (кГц)	Коэффициент увеличения выборки
[0.75,1.5)	256
[1.5,3)	128
[3,6)	64
[6,12)	32
[12,24)	16
[24,48)	8
[48,96)	4
[96,192)	2
[192,∞)	не требуется

Сверхдискретизированный сигнал а проходит через фильтр нижних частот с длиной полуполифазы 12 и затуханием стоп-полосы 80 дБ. В конструкции фильтра используется designMultirateFIR.
Отфильтрованный сигнал b выпрямляется и преобразуется в шкалу дБ TP:

$c = {20 ×}_{} log10$ (| b |)
Истинный пик определяется как максимум преобразованного сигнала, c.

Ссылки

[1] Международный союз электросвязи; Сектор радиосвязи. Алгоритмы измерения громкости аудиопрограмм и истинно-пикового уровня звука. BS.1770-4 ITU-R. 2015.

[2] Европейский вещательный союз. Нормализация громкости и допустимый максимальный уровень звуковых сигналов. EBU R 128. 2014.

[3] Европейский вещательный союз. Измерение громкости: измерение режима EBU в дополнение к нормализации громкости EBU R 128. EBU R 128 Tech 3341. 2014.

Расширенные возможности

Создание кода C/C + +
Создайте код C и C++ с помощью Simulink ® Coder™

См. также

integratedLoudness | loudnessMeter

Представлен в R2016b

Документация

Измеритель громкости

Описание

Порты

Вход