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Wie kann ich den Audio-dB-Pegel berechnen?

Ich möchte den Raumgeräuschpegel mit dem Computermikrofon berechnen. Ich nehme Rauschen als Audiodatei auf, aber wie kann ich den dB-Pegel berechnen?

Ich weiß nicht wie ich anfangen soll!

42
oBlank

Alle vorherigen Antworten sind korrekt, wenn Sie eine technisch genaue oder wissenschaftlich wertvolle Antwort wünschen. Wenn Sie jedoch nur eine allgemeine Abschätzung der vergleichenden Lautstärke wünschen, wenn Sie beispielsweise prüfen möchten, ob der Hund bellt oder ein Baby weint und Sie den Schwellenwert in dB angeben möchten, ist dies eine relativ einfache Berechnung.

Viele Wave-Datei-Editoren verfügen über eine vertikale Skala in Dezibel. Es gibt keine Kalibrierungs- oder Referenzmessungen, nur eine einfache Berechnung:

dB = 20 * log10(amplitude)

Die Amplitude wird in diesem Fall als Zahl zwischen 0 und 1 ausgedrückt, wobei 1 die maximale Amplitude in der Sounddatei darstellt. Wenn Sie beispielsweise eine 16-Bit-Sounddatei haben, kann die Amplitude 32767 erreichen. Teilen Sie also das Sample durch 32767. (Wir arbeiten mit absoluten Werten, nur mit positiven Zahlen.) Wenn Sie also eine Welle haben, die einen Spitzenwert erreicht bei 14731 dann:

amplitude = 14731 / 32767
          = 0.44

dB = 20 * log10(0.44)
   = -7.13


Es sind jedoch sehr wichtige Dinge zu beachten, insbesondere die Antworten der anderen.

1) Wie Jörg W. Mittag sagt, ist dB ein relatives Maß. Da wir keine Kalibrierungen und Referenzen haben, ist diese Messung nur relativ zu sich selbst. Und damit meine ich, dass Sie in der Lage sein werden, zu sehen, dass der Sound in der Sounddatei an diesem Punkt um 3 dB lauter ist als an diesem Punkt, oder dass diese Spitze um 5 Dezibel lauter ist als der Hintergrund. Sie können jedoch nicht wissen, wie laut es im wirklichen Leben ist, nicht ohne die Kalibrierungen, auf die sich die anderen beziehen.

2) Dies wurde auch von PaulR und user545125 erwähnt: Da Sie anhand eines aufgenommenen Klangs auswerten, messen Sie den Ton nur an dem Ort, an dem sich das Mikrofon befindet, in die Richtung, in die das Mikrofon zeigt, und durch das Mikrofon gefiltert Frequenzgang Ihrer Hardware. Ein paar Meter entfernt wird ein menschlicher Ohrhörer mit einem völlig anderen Geräuschpegel und unterschiedlichen Frequenzen empfangen.

3) Ohne kalibrierte Hardware können Sie nicht sagen, dass der Ton 60 dB oder 89 dB oder was auch immer ist. Alles, was diese Berechnung Ihnen bieten kann, ist, wie die Peaks in der Sounddatei mit anderen Peaks in derselben Sounddatei verglichen werden.

Wenn dies alles ist, was Sie wollen, dann ist es in Ordnung, aber wenn Sie etwas Ernstes machen wollen, wie zum Beispiel feststellen, ob der Geräuschpegel in einer Fabrik für Arbeiter sicher ist, dann hören Sie Paul, user545125 und Jörg zu.

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RobertT

Sie benötigen Referenzhardware (d. H. Ein Referenzmikrofon) zur Berechnung des Geräuschpegels (dB SPL oder Schalldruckpegel). Eine Sache, die Radio Shack verkauft, ist ein Schalldruckmesser von 50 dB. Wenn Sie wissenschaftliche Berechnungen durchführen, würde ich sie nicht verwenden. Wenn das Ziel darin besteht, eine allgemeine Vorstellung von einer gewichteten Messung (dBA oder dBC) des Schalldrucks in einer bestimmten Umgebung zu erhalten, könnte dies nützlich sein. Als Toningenieur benutze ich meins ständig, um zu sehen, wie viel Lautstärke ich beim Mixen erzeugt. Es ist normalerweise auf 2 dB genau.

Das ist meine Antwort. Der Rest ist zu Ihrer Information.

Jorg ist richtig, dass dB SPL eine relative Messung ist. Alle Dezibelmessungen sind. Sie haben jedoch einen Referenzwert von 0 dB SPL oder 20 Mikropascals angedeutet, der wissenschaftlich zugestimmt hat, der leiseste Ton zu sein, den ein menschliches Ohr erkennen kann (obwohl verständlicherweise das, was eine Person tatsächlich hören kann, sehr schwer zu bestimmen ist). Laut Wikipedia handelt es sich dabei um den Klang einer fliegenden Mücke aus einer Entfernung von ungefähr 10 Fuß ( http://en.wikipedia.org/wiki/Decibel ).

Wenn Sie davon ausgehen, dass Sie Dezibel nicht verstehen, denke ich, dass Jorg nur versucht, Sie zu überlisten. Er hat Ihnen offensichtlich keine praktische Antwort gegeben. :-)

Ungewichtete Messungen (dB statt dBA oder dBC) werden selten verwendet, da der meiste Schalldruck nicht vom menschlichen Ohr erfasst wird. In einer gegebenen Büroumgebung gibt es normalerweise 80-100 dB SPL (Schalldruckpegel). Um Ihnen eine Vorstellung davon zu geben, inwieweit in den USA nicht gehört wird, beschränken die arbeitsrechtlichen Vorschriften die Lärmbelastung auf 80 dBA = für eine gegebene 8-Stunden-Schicht (80 dBA ist der Hintergrundgeräuschpegel Ihrer durchschnittlichen Innenstadtstraße (schwierig, aber nicht unmöglich zu besprechen). 85 dBA ist bedrückend, und mit 90 versuchen die meisten Menschen, wegzukommen. Also ist der Unterschied zwischen 80 dB und 80 dBA sehr signifikant - 80 dBA ist schwer zu sprechen und 80 dB sind ziemlich friedlich. :-)

Was ist also die Gewichtung 'A'? Die Gewichtung 'A' kompensiert die Tatsache, dass wir sowohl niederfrequente als auch hochfrequente Töne nicht wahrnehmen (wir hören 20 Hz bis 20.000 Hz). Es gibt ein lot von Low-End-Grollen, das unsere Ohren/Gehirne ziemlich ignorieren. Außerdem reagieren wir empfindlicher auf einen bestimmten Mittenbereich (1000 Hz bis 4000 Hz). Die meisten sind sich einig, dass dieser Frequenzbereich die Laute von Sprechkonsonanten enthält (Vokale treten bei einer viel niedrigeren Frequenz auf). Stellen Sie sich vor, Sie reden nur mit Vokalen. Du kannst nichts verstehen. Die Fähigkeit eines Menschen, (herkömmlich) kommunizieren zu können, liegt also in der 1 kHz bis 5 kHz-Erhebung in der Hörempfindlichkeit. Interessanterweise übertragen die meisten Telefonsysteme deshalb nur 300 Hz bis 3000 Hz. Es wurde festgestellt, dass dies die minimale Antwort war, die zum Verstehen der Stimme am anderen Ende erforderlich war.

Aber ich denke, das ist mehr als Sie wissen wollten. Ich hoffe es hilft. :-)

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user545125

Absolute dB-Schalldruckpegel können nicht einfach gemessen werden, da Ihr Mikrofon und Ihre analoge Hardware nicht kalibriert sind. Sie können möglicherweise eine ungefähre Kalibrierung für ein bestimmtes Hardware-Setup durchführen. Sie müssen dies jedoch für jedes andere Mikrofon und jedes Hardware-Setup, das Sie unterstützen möchten, wiederholen.

Wenn Sie do eine Art SPL-Referenzquelle haben, die Sie verwenden können, wird es einfacher:

  • verwenden Sie Ihre Referenzquelle, um einen Ton mit einem bekannten dB-Schalldruckpegel zu erzeugen - messen Sie dies
  • messen Sie die Umgebungsgeräusche
  • geräuschpegel berechnen = 20 * log10 (V_noise / V_ref) + dB_ref

Dies setzt natürlich voraus, dass der Frequenzgang Ihres Mikrofons und Ihrer Audio-Hardware einigermaßen flach ist und Sie nur eine flache (ungewichtete) Rauschzahl wünschen. Wenn Sie eine gewichtete (z. B. A-gewichtete) Rauschzahl wünschen, müssen Sie mehr Verarbeitungsschritte ausführen.

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Paul R

Du kannst nicht dB ist eine relative -Einheit, IOW ist eine Einheit, um zwei -Messungen miteinander zu vergleichen. Sie können nur sagen, dass Messung A um x dB lauter ist als Messung B, aber in Ihrem Fall haben Sie nur eine -Messung. Daher ist es einfach nicht möglich, den dB-Pegel zu berechnen.

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Jörg W Mittag

Nach Merchant et al. (Abschnitt 3.2 im Anhang: "Messung akustischer Lebensräume", Methods in Ecology and Evolution, 2015) können Sie tatsächlich absolute, kalibrierte SPL-Werte anhand der Herstellerangaben berechnen, indem Sie einen Korrekturterm S von Ihren relativen (auf das Maximum skalierten) SPL-Werten abziehen :

S = M + G + 20 * log10 (1/Vadc) + 20 * log10 (2 ^ Nbit-1)

dabei ist M die Empfindlichkeit des Wandlers (Mikrofon) für 1 V/Pa. G ist die vom Benutzer angewendete Verstärkung. Vadc ist die Null-zu-Spitze-Spannung, die durch Multiplizieren der effektiven ADC-Spannung mit einem Umrechnungsfaktor von Quadratwurzel (2) gegeben wird. Nbit ist die Bit-Abtasttiefe.

Der letzte Begriff ist erforderlich, wenn Ihr System die Amplitude maximal skaliert.

Die Korrektur wird durch die End-to-End-Kalibrierung mit Soundkalibratoren genauer.

Beachten Sie, dass die obige Formel von der Frequenz abhängt. Sie können sie jedoch auf einen breiteren Frequenzbereich anwenden, wenn Ihr Mikrofon einen flachen Frequenzgang hat.

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kdarras

Ich verwende einen Schallpegelkalibrator ..., der bei 1 KHz 94 dB oder 114 dB erzeugt. Dies ist eine Frequenz, bei der die Gewichtung von Filtern den gleichen Pegel aufweist. Mit einem Kalibrator bei 114 dB stelle ich die Mikrofonverstärkung so ein, dass sie fast den vollen Maßstab erreicht. Ein einfaches Anschauen eines auf einer Soundkarte basierenden virtuellen Osciloskops. Jetzt kenne ich Vref bei 114 dB. Ich entwickelte ein einfaches, auf Software basierendes SPL-Messgerät kann bei Bedarf bereitgestellt werden. Sie können auch REW verwenden. Sie werden wissen, dass die PC-Hardware kaum einen Dynamikbereich von 60 dB erreicht, der kalibriert @ 114 dB. Sie wird nicht weniger als 54 dB lesen, was ziemlich hoch ist, wenn Sie recht hoch sind Denken Sie daran, dass das Schlafen mit weniger als 35 dB A ..__ gut ist. In diesem Fall können Sie bei 94 dB kalibrieren. Dann können Sie bis zu 34 dB messen. Aber wieder schlagen Sie das Eigenrauschen des PCs und des Mikrofons ein Wenn Sie die Kalibrierung bei 114 dB und 94 dB nicht abgeschlossen haben, sollten Sie den Wert fein angeben. Hinweis: Der Kolbenstandardkalibrator für Laboratorien arbeitet bei 250 Hz.

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Antonio

Die kurze Antwort lautet: Sie können weder mit Ihrem Laptop noch mit Ihrem Mobiltelefon usw. aus allen oben genannten Gründen Schallpegelmessungen durchführen. Außerdem müssen Sie mit Ihrem Handy, Laptop usw. Kompressionsalgorithmen verwenden, um sicherzustellen, dass alles Aufgezeichnete in sich ist die Hardware-Fähigkeit. Wenn Sie zum Beispiel einen Ton messen und ihn dann durch eine Signalverarbeitungssoftware wie Head Artemis oder LMS Test.Lab laufen lassen, liegt der angezeigte Schalldruckpegel unabhängig vom tatsächlichen Pegel immer in der Nähe von 80 dB (A). Ich kann dies sagen, indem ich die Tonqualität eines Mobiltelefons oder eines Laptops verwendet habe, um eine Vorstellung von einem Rauschfrequenzspektrum zu bekommen, während Pegelmessungen mit einem kalibrierten Schallpegelmesser durchgeführt wurden. Interessanterweise verkaufte Radio Shack ein Mikrofon, das für die Spracheingabe gedacht war, während Videokonferenzen mit sehr flachem Frequenzgang über einen weiten Bereich und nur etwa 15 US-Dollar kosteten.

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Robert1911