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¿Cómo puedo calcular el nivel de audio dB? (7)
Quiero calcular el nivel de ruido de la habitación con el micrófono de la computadora. Grabo ruido como un archivo de audio, pero ¿cómo puedo calcular el nivel de dB de ruido?
¡No sé cómo comenzar!
De acuerdo con Merchant et al. (sección 3.2 en el apéndice: "Medición de hábitats acústicos", Methods in Ecology and Evolution, 2015), puede calcular valores SPL absolutos y calibrados utilizando las especificaciones del fabricante al restar un término de corrección S a sus valores SPL relativos (escalados al máximo) :
S = M + G + 20 * log10 (1 / Vadc) + 20 * log10 (2 ^ Nbit-1)
donde M es la sensibilidad del transductor (micrófono) re 1 V / Pa. G es la ganancia aplicada por el usuario. Vadc es la tensión de cero a pico, dada al multiplicar la tensión rms ADC por un factor de conversión de raíz cuadrada (2). Nbit es la profundidad de muestreo de bits.
El último término es necesario si su sistema escala la amplitud por su máximo.
La corrección será más precisa usando calibración de extremo a extremo con calibradores de sonido.
Tenga en cuenta que la fórmula anterior depende de la frecuencia, pero puede aplicarla en un rango de frecuencia más amplio si su micrófono tiene una respuesta de frecuencia plana.
La respuesta corta es: no puede hacer mediciones de nivel de sonido con su computadora portátil, ni con su teléfono celular, etc., por todos los motivos descritos anteriormente, más el hecho de que su teléfono celular, computadora portátil, etc. usan algoritmos de compresión para asegurar que todo lo registrado esté dentro la capacidad de hardware. Entonces, si, por ejemplo, mides un sonido y lo ejecutas a través de software de procesamiento de señales como Head Artemis o LMS Test.Lab, el nivel de presión sonora indicado siempre será de alrededor de 80 dB (A) independientemente del nivel real. Puedo decir esto por haber usado el audio del teléfono móvil o portátil para tener una idea de un espectro de frecuencia de ruido, mientras tomo mediciones de nivel usando un medidor de nivel de sonido calibrado. Curiosamente, Radio Shack solía vender un micrófono destinado a la entrada de voz mientras que la videoconferencia tenía una respuesta de frecuencia muy plana en un amplio rango, y solo costaba alrededor de $ 15.
Necesita hardware de referencia (es decir, un micrófono de referencia) para calcular el nivel de ruido (dB SPL o nivel de presión acústica). Una cosa que Radio Shack vende es un medidor SPL de $ 50 dB. Si estás haciendo cálculos científicos, no lo usaría. Pero si el objetivo es obtener una idea general de una medición ponderada (dBA o dBC) de la presión del sonido en un entorno dado, entonces podría ser útil. Como ingeniero de sonido, utilizo el mío todo el tiempo para ver cuánto volumen de sonido estoy generando mientras mezclo. Por lo general, es preciso dentro de los 2 dB.
Esa es mi respuesta. El resto es material FYI.
Jorg tiene razón en que dB SPL es una medida relativa. Todas las medidas de decibelios son Pero ha implicado una referencia de 0 dB SPL, o 20 micropascales, científicamente aceptado como el sonido más silencioso que un oído humano puede detectar (aunque, comprensiblemente, lo que una persona realmente puede escuchar es muy difícil de determinar). Esto, según Wikipedia, se trata del sonido de un mosquito volador a unos 10 pies de distancia ( en.wikipedia.org/wiki/Decibel ).
Al asumir que no entiendes los decibelios, creo que Jorg solo está tratando de superarte. Él claramente no te dio una respuesta práctica. :-)
Las mediciones no ponderadas (dB, en lugar de dBA o dBC) rara vez se utilizan, ya que la mayoría de la presión del sonido no es detectada por el oído humano. En un entorno de oficina dado, generalmente hay 80-100 dB SPL (nivel de presión sonora). Para darle una idea de cuánto no se oye exactamente, en los EE. UU., Las regulaciones laborales limitan la exposición al ruido a 80 dBA para un turno de trabajo de 8 horas (80 dBA es aproximadamente el nivel de ruido de fondo de su calle promedio del centro, difícil, pero no imposible de hablar). 85 dBA es opresivo, y en 90, la mayoría de la gente está tratando de escapar. Entonces la diferencia entre 80 dB y 80 dBA es muy significativa: 80 dBA es difícil de hablar, y 80 dB es bastante pacífico. :-)
Entonces, ¿qué es ''A'' ponderación? La ponderación ''A'' compensa el hecho de que no percibimos sonidos de frecuencia más baja ni sonidos de alta frecuencia (escuchamos de 20 Hz a 20,000 Hz). Hay un montón de ruidos bajos que nuestros oídos / cerebros ignoran. Además, somos más sensibles a un cierto rango medio (1000 Hz a 4000 Hz). La mayoría está de acuerdo en que este rango de frecuencia contiene los sonidos de las consonantes del habla (las vocales suceden a una frecuencia mucho más baja). Imagina hablar solo con vocales. No puedes entender nada. Por lo tanto, la capacidad de un ser humano para poder comunicarse (convencionalmente) se basa en el bache de 1kHz-5kHz en la sensibilidad auditiva. Curiosamente, esta es la razón por la cual la mayoría de los sistemas telefónicos solo transmiten 300 Hz a 3000 Hz. Se determinó que esta era la respuesta mínima necesaria para entender la voz en el otro extremo.
Pero creo que eso es más de lo que querías saber. Espero eso ayude. :-)
No puede medir fácilmente dB SPL absoluto, ya que su micrófono y hardware analógico no están calibrados. Es posible que pueda hacer una calibración aproximada para una configuración de hardware en particular, pero deberá repetir esto para cada configuración de hardware y micrófono diferente que piense admitir.
Si tiene algún tipo de fuente de referencia SPL que puede usar, entonces se vuelve más fácil:
- use su fuente de referencia para generar un tono en un SPL dB conocido - mida esto
- medir el ruido ambiental
- calcular el nivel de ruido =
20 * log10 (V_noise / V_ref) + dB_ref
Por supuesto, esto supone que la respuesta de frecuencia de su micrófono y hardware de audio es razonablemente plana y que solo desea una figura de ruido plana (no ponderada). Si desea una figura de ruido ponderado (por ejemplo, A-weight), tendrá que hacer un poco más de procesamiento.
No puedes. dB es una unidad relativa , IOW es una unidad para comparar dos medidas entre sí. Solo puede decir que la medición A es x dB más alta que la medición B, pero en su caso solo tiene una medición. Por lo tanto, simplemente no es posible calcular el nivel de dB.
Todas las respuestas anteriores son correctas si quieres una respuesta técnicamente precisa o científicamente valiosa. Pero si solo desea una estimación general de la sonoridad comparativa, por ejemplo, si desea verificar si el perro está ladrando o si un bebé está llorando y desea especificar el umbral en dB, entonces es un cálculo relativamente simple.
Muchos editores de archivos de onda tienen una escala vertical en decibelios. No hay mediciones de calibración o referencia, solo un simple cálculo:
dB = 20 * log10(amplitude)
La amplitud en este caso se expresa como un número entre 0 y 1, donde 1 representa la amplitud máxima en el archivo de sonido. Por ejemplo, si tiene un archivo de sonido de 16 bits, la amplitud puede llegar hasta 32767. Por lo tanto, solo divide la muestra por 32767. (Trabajamos con valores absolutos, solo números positivos). De modo que si tiene una onda, esos picos en 14731, entonces:
amplitude = 14731 / 32767
= 0.44
dB = 20 * log10(0.44)
= -7.13
Pero hay cosas muy importantes a considerar, específicamente las respuestas dadas por los otros.
1) Como dice Jörg W Mittag, dB es una medida relativa. Como no tenemos calibraciones y referencias, esta medida es solo relativa a sí misma. Y con eso quiero decir que podrá ver que el sonido en el archivo de sonido en este punto es 3 dB más alto que en ese punto, o que este pico es 5 decibeles más alto que el fondo. Pero no se puede saber qué tan fuerte es en la vida real, no sin las calibraciones a las que los otros se están refiriendo.
2) Esto también fue mencionado por PaulR y user545125: Debido a que está evaluando de acuerdo con un sonido grabado, solo está midiendo el sonido en la ubicación específica donde está el micrófono, sesgado en la dirección hacia la que apunta el micrófono, y filtrado por el respuesta de frecuencia de su hardware. A unos metros de distancia, un ser humano escuchando con oídos humanos obtendrá un nivel de sonido totalmente diferente y diferentes frecuencias.
3) Sin hardware calibrado, no se puede decir que el sonido sea de 60dB o 89dB o lo que sea. Todo lo que este cálculo puede proporcionarle es cómo los picos en el archivo de sonido se comparan con otros picos en el mismo archivo de sonido.
Si esto es todo lo que quiere, está bien, pero si quiere hacer algo serio, como determinar si el nivel de ruido en una fábrica es seguro para los trabajadores, escuche a Paul, user545125 y Jörg.
Yo uso un calibrador de nivel de sonido. Produce 94 dB o 114 dB a 1 KHz, que es una frecuencia en la que los filtros de ponderación comparten el mismo nivel. Con el calibrador a 114dB, ajusto la ganancia del micrófono para alcanzar una entrada de escala casi completa simplemente mirando un osciloscopio virtual basado en tarjeta de sonido. Ahora sé Vref @ 114dB. Desarrollé un medidor simple de SPL basado en software que se puede proporcionar si es necesario. Puedes usar REW también. Debe saber que el hardware para PC apenas alcanza los 60 dB de rango dinámico, por lo que calibrar @ 114 dB no leerá menos de 54dB, lo cual es bastante alto si considera que dormir es bueno con menos de 35 dB A. En este caso, puede calibrar a 94dB y luego puedes medir hasta 34dB pero de nuevo alcanzarás el ruido propio de la PC y el micrófono, que tal vez evites para alcanzar niveles tan bajos. De todos modos, una vez calibrado, las medidas a 114dB y 94dB deben leer bien. Nota: el calibrador pistón de laboratorio estándar funciona a 250 Hz.