Comment calculer le niveau audio en dB?
Je souhaite calculer le niveau de bruit de la pièce avec le microphone de l'ordinateur. J'enregistre le bruit sous forme de fichier audio, mais comment puis-je calculer le niveau de bruit en dB?
Je ne sais pas comment commencer!
Toutes les réponses précédentes sont correctes si vous souhaitez une réponse techniquement exacte ou scientifiquement valable. Mais si vous souhaitez simplement une estimation générale de la sonie comparative, par exemple si vous voulez vérifier si le chien aboie ou si un bébé pleure et que vous souhaitez spécifier le seuil en dB, le calcul est relativement simple.
De nombreux éditeurs de fichiers wave ont une échelle verticale en décibels. Il n’existe pas de mesures d’étalonnage ou de référence, mais un simple calcul:
dB = 20 * log10(amplitude)
L'amplitude dans ce cas est exprimée par un nombre compris entre 0 et 1, où 1 représente l'amplitude maximale dans le fichier son. Par exemple, si vous avez un fichier son 16 bits, l’amplitude peut aller jusqu’à 32767. Il suffit donc de diviser l’échantillon par 32767. (Nous travaillons avec des valeurs absolues, des nombres positifs uniquement.) Donc, si vous avez une onde qui culmine en 14731, alors:
amplitude = 14731 / 32767
= 0.44
dB = 20 * log10(0.44)
= -7.13
Mais il y a des choses très importantes à considérer, en particulier les réponses données par les autres.
1) Comme le dit Jörg W Mittag, dB est une mesure relative. Comme nous n'avons ni étalonnages ni références, cette mesure est seulement relative à elle-même. Et par là, je veux dire que vous pourrez voir que le son dans le fichier son à ce stade est 3 dB plus fort qu’à ce stade, ou que cette pointe est supérieure de 5 décibels à celle de l’arrière-plan. Mais vous ne pouvez pas savoir à quel point c'est fort dans la vie réelle, pas sans les calibrages auxquels les autres se réfèrent.
2) Cela a également été mentionné par PaulR et user545125: Parce que vous évaluez en fonction d’un son enregistré, vous ne mesurez le son qu’à l’endroit spécifique où se trouve le microphone, orienté dans la direction indiquée par le microphone et filtré par la réponse en fréquence de votre matériel. Quelques mètres plus loin, une écoute humaine avec des oreilles humaines obtiendra un niveau sonore totalement différent et des fréquences différentes.
3) Sans matériel calibré, vous ne pouvez pas dire que le son est de 60 dB ou 89 dB ou autre. Tout ce que ce calcul peut vous donner, c'est comment les pics du fichier son se comparent aux autres pics du même fichier son.
Si c'est tout ce que vous voulez, alors c'est bon, mais si vous voulez faire quelque chose de grave, comme déterminer si le niveau de bruit dans une usine est sans danger pour les travailleurs, écoutez Paul, user545125 et Jörg.
Vous avez besoin d’un matériel de référence (c’est-à-dire d’un micro de référence) pour calculer le niveau de bruit (dB SPL ou niveau de pression acoustique). Radio Shack vend un compteur SPL de 50 $. Si vous faites des calculs scientifiques, je ne les utiliserais pas. Mais si l’objectif est d’obtenir une idée générale d’une mesure pondérée (dBA ou dBC) de la pression acoustique dans un environnement donné, cela peut être utile. En tant qu’ingénieur du son, j’utilise tout le temps le mien pour voir le volume sonore que je génère en mixant. Il est généralement précis à 2 dB près.
C'est ma réponse. Le reste est du genre FYI.
Jorg a raison de dire que dB SPL est une mesure relative. Toutes les mesures en décibels sont. Mais vous avez sous-entendu une référence de 0 dB SPL, ou 20 micropascals, scientifiquement reconnue comme étant le son le plus silencieux qu'une oreille humaine puisse détecter (bien que, de manière compréhensible, ce qu'une personne puisse réellement entendre est très difficile à déterminer). Selon Wikipédia, il s’agit du bruit d’un moustique volant à une dizaine de mètres de distance ( http://en.wikipedia.org/wiki/Decibel ).
En supposant que vous ne compreniez pas les décibels, je pense que Jorg est juste en train d'essayer de vous dépasser. Il ne vous a clairement pas donné de réponse pratique. :-)
Les mesures non pondérées (dB, au lieu de dBA ou dBC) sont rarement utilisées, car la plupart des pressions sonores ne sont pas détectées par l'oreille humaine. Dans un environnement de bureau donné, il est généralement compris entre 80 et 100 dB SPL (niveau de pression acoustique). Pour vous donner une idée de la quantité exacte de not, aux États-Unis, les réglementations professionnelles limitent l'exposition au bruit à 80 dBA pour un poste de travail donné de 8 heures (80 dBA le niveau de bruit de fond de votre rue moyenne du centre-ville - difficile, mais pas impossible de parler). 85 dBA est oppressant et à 90 ans, la plupart des gens essaient de s’échapper. Ainsi, la différence entre 80 dB et 80 dBA est très significative - 80 dBA est difficile à parler et 80 dB est relativement paisible. :-)
Alors, quelle est la pondération «A»? La pondération «A» compense le fait que nous ne percevons pas les sons de basse fréquence ainsi que les sons de haute fréquence (nous entendons de 20 Hz à 20 000 Hz). Il y a un beaucoup de grondements bas de gamme que nos oreilles/cerveaux ignorent à peu près. De plus, nous sommes plus sensibles à un certain médium (1000 Hz à 4000 Hz). La plupart s'accordent pour dire que cette plage de fréquences contient les sons des consonnes de la parole (les voyelles se produisent à une fréquence beaucoup plus basse). Imaginez que vous ne parliez qu'avec des voyelles. Vous ne pouvez rien comprendre. Ainsi, la capacité d'un être humain à pouvoir communiquer (de manière conventionnelle) repose sur la hausse de sensibilité auditive de 1 kHz à 5 kHz. Fait intéressant, c’est la raison pour laquelle la plupart des systèmes téléphoniques ne transmettent que 300 Hz à 3 000 Hz. Il a été déterminé que c'était la réponse minimale nécessaire pour comprendre la voix à l'autre bout.
Mais je pense que c'est plus que ce que vous vouliez savoir. J'espère que ça aide. :-)
Vous ne pouvez pas facilement mesurer le niveau absolu de dB SPL, car votre microphone et votre matériel analogique ne sont pas étalonnés. Vous pourrez peut-être effectuer un étalonnage approximatif pour une configuration matérielle particulière, mais vous devrez le répéter pour chaque configuration de microphone et de matériel que vous prévoyez de prendre en charge.
Si vous avez une sorte de source de référence SPL que vous pouvez utiliser, cela devient alors plus simple:
- utilisez votre source de référence pour générer une tonalité à un dB SPL connu - mesurez-la
- mesurer le bruit ambiant
- calculer le niveau de bruit =
20 * log10 (V_noise / V_ref) + dB_ref
Bien entendu, cela suppose que la réponse en fréquence de votre microphone et de votre matériel audio soit raisonnablement plate et que vous souhaitiez simplement un facteur de bruit plat (non pondéré). Si vous voulez un facteur de bruit pondéré (par exemple, un facteur de pondération), vous devrez alors effectuer un traitement plus complexe.
Tu ne peux pas. dB est un relatif unité, IOW c'est une unité permettant de comparer deux mesures l'une par rapport à l'autre. Vous pouvez seulement dire que la mesure A est x dB plus élevée que la mesure B, mais dans votre cas, vous n'avez que un mesure. Par conséquent, il est tout simplement impossible de calculer le niveau en dB.
Selon Merchant et al. (section 3.2 de l'annexe: "Mesure des habitats acoustiques", Méthodes en écologie et évolution, 2015), vous pouvez réellement calculer des valeurs de niveau de pression acoustique absolues et calibrées à l'aide des spécifications du fabricant en soustrayant un terme de correction S à vos valeurs de niveau de pression relatives (mis à l'échelle au maximum) :
S = M + G + 20 * log10 (1/Vadc) + 20 * log10 (2 ^ Nbit-1)
où M est la sensibilité du transducteur (microphone) re 1 V/Pa. G est le gain appliqué par l'utilisateur. Vadc est la tension zéro à crête, donnée en multipliant la tension efficace ADC par un facteur de conversion de squareroot (2). Nbit est la profondeur d'échantillonnage en bits.
Le dernier terme est nécessaire si votre système adapte l'amplitude à son maximum.
La correction sera plus précise en utilisant un calibrage de bout en bout avec des calibreurs sonores.
Notez que la formule ci-dessus dépend de la fréquence, mais vous pouvez l'appliquer sur une plage de fréquences plus large si votre microphone a une réponse en fréquence plate.
J'utilise un calibrateur de niveau sonore . Il produit 94 dB ou 114 dB à 1 kHz Qui est une fréquence dans laquelle les filtres de pondération Partagent le même niveau. Avec un calibrateur à 114dB, je règle le gain du micro pour atteindre presque la pleine échelle Entrée regardant simplement un osciloscope virtuel basé sur une carte son . Maintenant, je connais Vref @ 114dB . qui peut être fourni si nécessaire. Vous pouvez aussi utiliser REW . Vous devez savoir que le matériel d'un ordinateur atteint à peine une plage dynamique de 60 dB, si bien que le calibrage est de 114 dB, il ne lira pas moins de 54 dB, ce qui est assez élevé si vous Considérez que dormir.est bon avec moins de 35 dB A . Dans ce cas, vous pouvez calibrer à 94 dB Vous pouvez ensuite mesurer jusqu'à 34dB mais là encore, vous frapperez le bruit de fond de l'ordinateur et du micro que vous pouvez empêcher d'atteindre de tels niveaux bas . Quoi qu'il en soit, une fois calibrés, les mesures à 114dB et 94dB devraient être correctes . Remarque: le calibrateur à piston standard du laboratoire fonctionne à 250 Hz.
La réponse courte est la suivante: vous ne pouvez pas mesurer le niveau sonore avec votre ordinateur portable, ni avec votre téléphone portable, etc., pour toutes les raisons évoquées précédemment, sans compter que votre téléphone portable, ordinateur portable, etc. utilise des algorithmes de compression pour garantir que tout la capacité matérielle. Ainsi, si, par exemple, vous mesurez un son puis utilisez un logiciel de traitement du signal tel que Head Artemis ou LMS Test.Lab, le niveau de pression acoustique indiqué sera toujours voisin de 80 dB (A), quel que soit le niveau réel. Je peux dire cela après avoir utilisé le son d'un téléphone portable ou d'un ordinateur portable pour avoir une idée du spectre de fréquence du bruit tout en prenant des mesures de niveau à l'aide d'un sonomètre calibré. Il est intéressant de noter que Radio Shack vendait auparavant un microphone destiné à la saisie de la parole lors de la visioconférence, avec une réponse en fréquence très plate sur une large plage, et ne coûtant que 15 dollars environ.