splMeter

Измерьте уровень звукового давления аудиосигнала

развернуть все на странице

Описание

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

взвешенные по частоте уровни звука
быстрый или медленный взвешенный по времени уровень звука
эквивалентно-непрерывные уровни звука
пиковые уровни звука
максимальные уровни звука

Для реализации измерений SPL:

Создайте splMeter Объекту и установите его свойства.
Вызывайте объект с аргументами, как будто это функция.

Дополнительные сведения о работе системных объектов см. в разделе «Что такое системные объекты?».

Создание

Синтаксис

SPL = splMeter

SPL = splMeter(Name,Value)

Описание

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

SPL = splMeter(Name,Value) устанавливает каждое свойство Name к заданной Value. Неопределенные свойства имеют значения по умолчанию.

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

Свойства

расширить все

Если не указано иное, свойства являются нетронутыми, что означает, что вы не можете изменить их значения после вызова объекта. Объекты блокируются, когда вы вызываете их, и release функция разблокирует их.

Если свойство настраивается, можно изменить его значение в любой момент.

Для получения дополнительной информации об изменении значений свойств смотрите Разработку системы в MATLAB Использование Системных объектов.

`Bandwidth` - Ширина полос анализа
`'Full band'` (по умолчанию) | `'1 octave'` | `'2/3 octave'` | `'1/3 octave'`

Ширина полос анализа, заданная как 'Full band', '1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave'. Если Bandwidth задается как 'Full band'SPL-счетчик возвращает один набор измерений для всей полосы частот. Если Bandwidth задается как '1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave', SPL-метр возвращает по одному набору измерений на октаву или дробно-октавную полосу.

Настраиваемый: Нет

Типы данных: char | string

`FrequencyRange` - Частотная область значений группы фильтров (Гц)
`[22 22050]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор-строка положительных монотонно увеличивающихся значений

Частотная область значений группы фильтров в Гц, заданная как двухэлементный вектор-строка положительных монотонно возрастающих значений. Частота полос центром выше SampleRate/ 2 исключены.

Настраиваемый: Нет

Зависимости

Чтобы включить это свойство, задайте Bandwidth на '1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave'.

`OctaveFilterOrder` - Порядок октавного фильтра
`2` (по умолчанию) | четным целым числом

Порядок октавного фильтра, заданный как четное целое число.

Настраиваемый: Нет

Зависимости

Чтобы включить это свойство, задайте Bandwidth на '1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave'.

Типы данных: single | double

`FrequencyWeighting` - Взвешивание частоты, применяемое к входу
`'A-weighting'` (по умолчанию) | `'C-weighting'` | `'Z-weighting'` (без взвешивания)

Взвешивание частоты, применяемое к входу, задается как 'A-weighting', 'C-weighting', или 'Z-weighting', где Z-взвешивание не соответствует никакому взвешиванию. Взвешивание частот спроектировано и реализовано с помощью weightingFilter Системный объект.

Настраиваемый: Нет

Типы данных: char | string

`TimeWeighting` - Взвешивание по времени (ам)
`'Fast'` (по умолчанию) | `'Slow'`

Взвешивание времени, в секундах, для вычисления взвешенного по времени уровня звука и максимального взвешенного по времени уровня звука, заданное как 'Fast' или 'Slow'. The TimeWeighting свойство используется для задания коэффициента lowpass.

'Fast' – 1/8
'Slow' – 1

Настраиваемый: Да

Типы данных: char | string

`PressureReference` - Базовое давление для расчетов дБ (Па)
`2e-5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Ссылка давление для вычислений дБ в Па, заданное как положительная скалярная величина.

Настраиваемый: Да

Типы данных: single | double

`TimeInterval` - Временной интервал для измерений (измерений ) уровня отчетности
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Временной интервал, в секундах, для сообщения об эквивалентно-непрерывных, пиковых и максимальных взвешенных по времени уровнях звука, заданных как положительное скалярное целое число.

Настраиваемый: Нет

Типы данных: single | double

`CalibrationFactor` - Коэффициент калибровки, умноженный на вход
1 (по умолчанию) | положительный конечный скаляр или вектор

Скалярный (моно вход) или векторный (многоканальный вход) коэффициент калибровки, умноженный на вход.

Чтобы задать коэффициент калибровки с помощью ссылки тонального сигнала, используйте calibrate.

Настраиваемый: Нет

Типы данных: single | double

`SampleRate` - Входная частота выборки (Гц)
`44100` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Вход скорость выборки в Гц, заданная как положительная скалярная величина.

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 по времени (Lt) уровень звука текущего входного кадра, audioIn. Объект также возвращает equivalent-continuous (Leq), пик (Lpeak) и максимальное количество взвешенных по времени (Lmax) уровни звука входного входа вашего SPL-счетчика.

Входные параметры

расширить все

`audioIn` - Аудио вход в SPL счетчик
Вектор-столбец | матрица

Аудио вход в SPL счетчик, заданный как вектор-столбец или матрица. Столбцы матрицы рассматриваются как независимые аудиоканалы.

Типы данных: single | double

Выходные аргументы

расширить все

`Lt` - Взвешенный по времени уровень звука (дБ)
Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

Взвешенный по времени уровень звука в дБ, возвращенный как вектор-столбец, матрица или трехмерный массив же тип audioIn.

Размер и интерпретация выходов зависят от значения свойства Bandwidth:

'Full band' (по умолчанию) -- Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращаются как векторы-столбцы или матрицы того же размера, как audioIn.
'1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave' – Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращаются как L -by- B -by- C массивы.
- L -- Количество строк в audioIn
- B -- Количество октавных полос
- C -- Количество столбцов в audioIn

Типы данных: single | double

`Leq` - Эквивалентно непрерывный уровень звука (дБ)
Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

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

Размер и интерпретация выходов зависят от значения свойства Bandwidth:

'Full band' (по умолчанию) -- Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращаются как векторы-столбцы или матрицы того же размера, как audioIn.
'1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave' – Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращаются как L -by- B -by- C массивы.
- L -- Количество строк в audioIn
- B -- Количество октавных полос
- C -- Количество столбцов в audioIn

Типы данных: single | double

`Lpeak` - Пиковый уровень звука (дБ)
Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

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

Размер и интерпретация выходов зависят от значения свойства Bandwidth:

'Full band' (по умолчанию) -- Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращаются как векторы-столбцы или матрицы того же размера, как audioIn.
'1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave' – Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращаются как L -by- B -by- C массивы.
- L -- Количество строк в audioIn
- B -- Количество октавных полос
- C -- Количество столбцов в audioIn

Типы данных: single | double

`Lmax` - Максимальный взвешенный по времени уровень звука (дБ)
Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

Максимальный взвешенный по времени уровень звука в дБ, возвращаемый как вектор-столбец, матрица или трехмерный массив же тип audioIn.

Размер и интерпретация выходов зависят от значения свойства Bandwidth:

'Full band' (по умолчанию) -- Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращаются как векторы-столбцы или матрицы того же размера, как audioIn.
'1 octave', '2/3 octave', или '1/3 octave' – Lt, Leq, Lpeak, и Lmax возвращаются как L -by- B -by- C массивы.
- L -- Количество строк в audioIn
- B -- Количество октавных полос
- C -- Количество столбцов в audioIn

Типы данных: single | double

Функции объекта

Чтобы использовать функцию объекта, задайте системный объект в качестве первого входного параметра. Например, чтобы освободить системные ресурсы системного объекта с именем obj, используйте следующий синтаксис:

release(obj)

расширить все

Характерно для splMeter

`calibrate`	Калибровка счетчика с помощью калибровочного тонального сигнала с известным уровнем
`getCenterFrequencies`	Центральные частоты фильтров

Общий для всех системных объектов

`step`	Запуск алгоритма системного объекта
`release`	Отпустите ресурсы и допустите изменения в значениях свойств системного объекта и входных характеристиках
`reset`	Сброс внутренних состояний Системного объекта

Примеры

свернуть все

Измерение SPL аудиосигнала

Открыть скрипт

Используйте splMeter Система object™ для измерения уровня звукового давления, взвешенного A, передачи потокового аудио. Задайте двухсекундный временной интервал для отчетов и быстрое взвешивание по времени. Визуализируйте измерения SPL с помощью timescope объект.

Создайте dsp.AudioFileReader объект для чтения в аудио файла системы координат по системе координат. Создайте audioDeviceWriter объект для прослушивания аудиосигнала. Создайте timescope объект для визуализации измерений SPL. Создайте splMeter для измерения уровня звукового давления звукового файла. Используйте коэффициент калибровки 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:

Считайте в системе координат аудиосигнала.
Воспроизведите аудиосигнал на устройстве выхода.
Вызовите SPL-счетчик, чтобы вернуть взвешенные по времени, непрерывные по эквиваленту, пиковые и максимальные по времени уровни звука в дБ.
Отобразите уровни звука с помощью возможностей.

Как лучшая практика, отпустите объекты после завершения.

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)

Октавное измерение SPL

Открыть скрипт

The splMeter позволяет вам контролировать уровень звукового давления для октавных и дробно-октавных полос. В этом примере вы отслеживаете эквивалентно-непрерывный уровень звукового давления 1/3-октавных полос.

Создайте dsp.AudioFileReader объект для чтения в аудио файла системы координат по системе координат. Создайте audioDeviceWriter объект, чтобы вы могли прослушивать аудиосигнал. Создайте splMeter для измерения октавного уровня звукового давления звукового файла. Используйте коэффициент калибровки по умолчанию 1. Создайте dsp.ArrayPlot объект для визуализации эквивалентно-непрерывного SPL для каждой октавной полосы.

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:

Считайте в системе координат аудиосигнала.
Воспроизведите аудиосигнал на устройстве выхода.
Вызовите SPL-счетчик, чтобы вернуть эквивалентный непрерывный уровень звукового давления в дБ.
Отобразите уровни звука с помощью возможностей. Обновляйте возможности только при изменении эквивалентно-непрерывного уровня звукового давления.

Как лучшая практика, отпустите объекты после завершения.

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

расширить все

Расчеты уровня звукового давления выполняются по алгоритмам, описанным в [1]. Можно задать значения свойств, соответствующие стандартам [2] и [3].

Калибровка

Для расчета эффектов окружающей среды и устройства ввода в измерениях SPL, аудио вход умножается на калибровочный коэффициент:

$x = audioIn \times CalibrationFactor$

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

Взвешивание частот

Применяется взвешивание А-, С- или Z-частот. Взвешивание частот реализуется с помощью weightingFilter Системный объект.

Полосы данных анализа

Если вы задаете Bandwidth свойство как '1 octave', '2/3 octave' или '1/3 octave'затем вычисления SPL применяются к каждой октавной или дробно-октавной полосе. Эти полосы анализа определяются после взвешивания частоты.

Взвешенный по времени уровень звука

Взвешенный по времени уровень звука определяется как отношение взвешенного по времени корневого среднего квадратного звукового давления к ссылке звуковому давлению, преобразованному в дБ. То есть,

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

h (y²) может интерпретироваться как свертка y² с фильтром с импульсной характеристикой $(\frac{1}{τ}) e^{- \frac{t}{τ}}$ . y - выход фильтра частотного взвешивания. Импульсная характеристика соответствует lowpass вида $H (s) = \frac{\frac{1}{τ}}{s + \frac{1}{τ}}$ . Используя импульсную инвариацию, 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 задается коэффициентом взвешивания по времени 0,125 (если TimeWeighting установлено в 'Fast') или 1 (если TimeWeighting установлено в 'Slow').
fs - частота дискретизации, заданная SampleRate свойство.

Эквивалентно-непрерывный уровень звука

Эквивалентно-непрерывный уровень звука также называется средним по времени уровнем звука. Это определяется как отношение корневого среднего квадратного звукового давления к ссылке звуковому давлению, преобразованному в дБ. То есть,

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

где

y - выход фильтра частотного взвешивания.
p o - эталонное звуковое давление, заданное PressureReference свойство.

Пиковый уровень звука

Пиковый уровень звука определяется как отношение пикового звукового давления к ссылке звуковому давлению, преобразованному в дБ. То есть,

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

где

y - выход фильтра частотного взвешивания.
p o - эталонное звуковое давление, заданное PressureReference свойство.

Максимальный взвешенный по времени уровень звука

Максимальный взвешенный по времени уровень звука определяется как наибольший взвешенный по времени уровень звука за установленный временной интервал.

Ссылки

[1] Harris, Cyril M. Handbook of Acoustical Measurements and Noise Control. 3-е ред. Американский институт физики, 1998.

[2] Международная электротехническая комиссия. Электроакустика - Измерители уровня звука - Часть 1: Спецификации. МЭК 61672-1: 2013.

[3] Американский национальный институт стандартов. ANSI S1.4: Спецификации к измерителям уровня звука. 1983.

Расширенные возможности

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

Указания и ограничения по применению:

Системные объекты в генерации кода MATLAB (MATLAB Coder)

См. также

integratedLoudness | Loudness Meter | loudnessMeter

Темы

Измерение звукового давления полос частот

Введенный в R2018a

Документация

splMeter

Описание

Создание

Синтаксис

Описание

Свойства

Bandwidth - Ширина полос анализа 'Full band' (по умолчанию) | '1 octave' | '2/3 octave' | '1/3 octave'

FrequencyRange - Частотная область значений группы фильтров (Гц) [22 22050] (по умолчанию) | двухэлементный вектор-строка положительных монотонно увеличивающихся значений

Зависимости

OctaveFilterOrder - Порядок октавного фильтра 2 (по умолчанию) | четным целым числом

Зависимости

FrequencyWeighting - Взвешивание частоты, применяемое к входу 'A-weighting' (по умолчанию) | 'C-weighting' | 'Z-weighting' (без взвешивания)

TimeWeighting - Взвешивание по времени (ам) 'Fast' (по умолчанию) | 'Slow'

PressureReference - Базовое давление для расчетов дБ (Па) 2e-5 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

TimeInterval - Временной интервал для измерений (измерений ) уровня отчетности 1 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

CalibrationFactor - Коэффициент калибровки, умноженный на вход 1 (по умолчанию) | положительный конечный скаляр или вектор

SampleRate - Входная частота выборки (Гц) 44100 (по умолчанию) | положительная скалярная величина

Использование

Синтаксис

Описание

Входные параметры

audioIn - Аудио вход в SPL счетчик Вектор-столбец | матрица

Выходные аргументы

Lt - Взвешенный по времени уровень звука (дБ) Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

Leq - Эквивалентно непрерывный уровень звука (дБ) Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

Lpeak - Пиковый уровень звука (дБ) Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

Lmax - Максимальный взвешенный по времени уровень звука (дБ) Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

Функции объекта

Характерно для splMeter

Общий для всех системных объектов

Примеры

Измерение SPL аудиосигнала

Октавное измерение SPL

Алгоритмы

Калибровка

Взвешивание частот

Полосы данных анализа

Взвешенный по времени уровень звука

Эквивалентно-непрерывный уровень звука

Пиковый уровень звука

Максимальный взвешенный по времени уровень звука

Ссылки

Расширенные возможности

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

См. также

Темы

Документация Audio Toolbox

Поддержка

`Bandwidth` - Ширина полос анализа
`'Full band'` (по умолчанию) | `'1 octave'` | `'2/3 octave'` | `'1/3 octave'`

`FrequencyRange` - Частотная область значений группы фильтров (Гц)
`[22 22050]` (по умолчанию) | двухэлементный вектор-строка положительных монотонно увеличивающихся значений

`OctaveFilterOrder` - Порядок октавного фильтра
`2` (по умолчанию) | четным целым числом

`FrequencyWeighting` - Взвешивание частоты, применяемое к входу
`'A-weighting'` (по умолчанию) | `'C-weighting'` | `'Z-weighting'` (без взвешивания)

`TimeWeighting` - Взвешивание по времени (ам)
`'Fast'` (по умолчанию) | `'Slow'`

`PressureReference` - Базовое давление для расчетов дБ (Па)
`2e-5` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`TimeInterval` - Временной интервал для измерений (измерений ) уровня отчетности
`1` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`CalibrationFactor` - Коэффициент калибровки, умноженный на вход
1 (по умолчанию) | положительный конечный скаляр или вектор

`SampleRate` - Входная частота выборки (Гц)
`44100` (по умолчанию) | положительная скалярная величина

`audioIn` - Аудио вход в SPL счетчик
Вектор-столбец | матрица

`Lt` - Взвешенный по времени уровень звука (дБ)
Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

`Leq` - Эквивалентно непрерывный уровень звука (дБ)
Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

`Lpeak` - Пиковый уровень звука (дБ)
Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

`Lmax` - Максимальный взвешенный по времени уровень звука (дБ)
Вектор-столбец | матрицу | трехмерный массив

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