[复习]测量声音分贝

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1、我们经常用手机來录音、拍摄，这些功能都用到了手机口带的microphone(MIC)。也有人想到了用手机的MIC来检测环境噪声的大小，这个小功能可以使手机更加智能化，比如调整振铃等，其拓展应用菲常广。目前已经冇许命软件己经实现了这个功能，比如PocketRTACPocketRTA冇两个版本，分别适用于WindowsNT和WindowsMobile(WM)。大家可以Google—下，下载适用，放在手机上当做噪声检测仪也是很有趣的。冃前还没看见PocketRTA的源码。经过一段时间的摸索研究，实现了测量环境噪声DB值功能的软件，一-些经验

2、在此和大家分享一下。网上这方面的信息很零碎,我综合原理和实际开发，把整个流程完整叙述一下。在此就不贴代码，相信知识比代码更能让-人叉益。实现语言：C++开发平台：VS2005于机OS：WindowsMobile5.0流程图SPL=20xlg(A)Pq20xl0"(Pd)大致流程分为4步:stepl:获取声音数据。声音是以波的形式传播的，在传播路径上遇到障碍物时，会在这些障碍物表面上产生压力，这就是声压。MIC可以检测到声压，声压的大小反应为MIC输出电平的大小。MIC的输出电平进入到声卡后，声卡进行采样和量化，这是传统的模数转换(AD

3、C)过程。声卡采样和量化后的值，就是波形数据。波形数据反映声音强度在时域上的变化。这些波形数据可以采用一定的格式在电脑上储存，如.wav文件，也可以输出到扬声器播放。有关如何获取声音数据，可以参考本人先前的文章：WAVE文件录放咅WindowsAPI°通常声卡的采样率7J11.025kH乙16bit量化。即每秒采样1仁025次，每次釆样值呆化为65536阶，量化值川0~65535表示。波形数据为时域离散信号。step2:FFT/DFTo声音是由若干(或无限多个)频率分量组成的。为了检测和描述声音的特性，人们使川频谱。噪声检测也需要在频

4、域处理数据，要把时域信号转换为频域信号。stepl得到的WAVE时域离散信号经过DFT可以变成频域离散信号。FFT是离散傅卑叶变换DFT在工程上的优化算法。有关FFT的代码在网上很多。step3：划分倍频程，并把信号从绝对量值转换为相对量值(DB)oa。先说dB(decibel)的含义。dB是一个相对值，声学上来讲，声压的分贝值的基准是20微帕斯卡。假设一个声音的测得的声压是P帕斯卡，那么声音的分贝值计算公式为：SPL：SoundPressLevel声压级。通常物理上20微帕斯卡通过MIC和声卡虽化厉为仁所以公式简化为:SPL=20x

5、ig(P)此处P也为量化后相对20微帕斯卡的值bo然后说dB相加,比如有两个声音,分别为70dB和60dB,它们叠加是多少dB?70.4dB。因为两个声音的叠加是能量的叠加。Co再说倍频程。我们最终要计算的声音分贝值是由各个频率分量的声音分量组成的。我们川倍频程或1/3倍频程把声音划分为许多频带。倍频程的中心频率为31.5、63、125、250、500、1K、2K、4K、8K、16KHzI-个频率，后一个频率均为前一个频率的两倍，因此被称为倍频程，而1L后一个频率的频率带宽也是前一个频率的两倍。在有些更为精细的要求下，将频率更细地划分

6、，形成1/3倍频程，也就是把每个倍频程再划分成三个频带。d。计算每个倍频程的声压级。FFT后的信号在频域上是离散的，相邻点的频率间隔为SampleRate/FFTPoint,即采样率除以FFT的点数。计算倍频程的声压级的方法是先计算频带内频点的平均能量,然后再取对数。计算公式为：s5PZ=10xlg(—)Pi为倍频稈中某个频点的值e.卜•图为1/3倍频程的计算结果。631252505001k2k4k8k631252505001k2k4k8kstep4:A率加权后计算dBA。a.A率曲线。由于人耳对不同频率的声音敏感程度不同，表现为相同

7、dB值的声音，2kHz比100Hz听起來更响一些。为了使测量得到的值更符合人的主管感觉，在此引入A率加权。下图是A率曲线：a率曲线曲线函数为:Ra⑴二122002•严(严+20.62)讥/2+107.72)(严+737.92)(产+122002)A=2.0+201oglo(W))可见，a率加权减弱了声音低频分帚对最终测杲结呆的贡献。b。加权方法。假设step3后，中心频率为125Hz的1/3倍频程的声压级为4OdB,125Hz的A率加权值为-16.18,加权后的声压级为40-16.18=23.82dBA。A率加权后单位为dBA。Co全

8、部频率范围内的dBA叠加。若采川的是1/3倍频程，经过b步骤后，得到30个频带的dBA值，表示为qi,i=1,2,…,30。全部频率范閑内的dBA#加公式为：QiSPL(dBA)=lQ吨10忆这就是最终结来。两个声音的频