增加 dB 值的 MATLAB 声音生成

Posted 2023-02-25

【中文标题】增加 dB 值的 MATLAB 声音生成

【英文标题】：MATLAB sound generation with increased dB-value

【发布时间】：2012-04-04 14:50:39

【问题描述】：

对于你们中的某些人来说，这可能看起来是一个简单的问题，但我对信号处理不是很熟悉，我更愿意确定这一点。

所以我找到了一些在 MATLAB 中生成纯音的简单代码：

Fs = 44100;
duration = 5.0;

numberOfSamples = Fs * duration;
samples = (1:numberOfSamples) / Fs;
s = sin(2 * pi * freq * samples);

sound(s, Fs);

我希望能够在此处以 dB 为单位调整音量。更准确地说，我想引入一个特定的参数，比如dbOffset，它在校准后决定了音调的响度。

例如：如果我进行校准以使 dbOffset = 0 产生 50 dB 的音调，我希望 dbOffset = 10 产生 60 dB，依此类推。

这可能吗？谁能帮我解决这个问题？

非常感谢。

【参考方案1】：

声音的强度（即声音的大小）由声波的幅度决定。要增加或减少正弦的幅度，您必须将其乘以比例因子。一般来说：

 A*sin(2*pi*f)

产生一个正弦波，其峰值（因此振幅）为 A，频率为 f Hz。当然，这是在连续的世界中。

也就是说，要控制声音强度，您必须将其乘以某个常数。

然后，你必须看看sound 函数是如何工作的。来自官方文档：

sound 函数假定 y 包含介于 -1 和 1 之间的浮点数，并裁剪超出该范围的值。

这大致翻译为：如果幅度 y 等于 1，则声卡将发出它所能发出的最响亮的声音。哎呀，你遇到了一个问题：实际的声音强度主要取决于声卡和连接到PC的扬声器......所以要制作一个以分贝为单位的通用函数并不容易......

如果您只想玩这个概念并习惯它，请尝试：

Fs = 44100;
duration = 2.0;

numberOfSamples = Fs * duration;
samples = (1:numberOfSamples) / Fs;
s = sin(2 * pi * freq * samples);
s2 = 0.5*sin(2*pi*freq*samples);

sound(s, Fs);
sound(s2,Fs);

这将创建一个峰值为第一个播放的峰值一半的声音。这并不意味着它有一半的强度，或者用更好的术语来说，就是力量。正弦曲线的功率与其幅度不是线性相关，但这是完全不同的故事。

底线是：要做你想做的事，你必须了解再现声音所涉及的整个系统，你必须知道一些物理知识来计算功率，然后，就在那时，你会能够编写一些代码，将正弦曲线乘以某个计算得出的常数，播放具有指定强度的声波:)

【讨论】：

感谢您的解释。所以实际上我应该反过来工作：将硬件音量调到最大值，比如 130 dB，并让该音量的幅度对应于 1。从这里开始，有没有办法划分这个幅度并确保它将对应于某个 dB 值？我有一种感觉，从这里开始不会那么难。

是的，有。但我已经给了你所有你需要的提示，这样你就可以自己弄清楚了；）

【参考方案2】：

您可能只需要知道 20 dB 等于 10 倍，即

dB = 20 * log10(V / V0)

因此，要将幅度增加 20 dB，您的峰值需要增加 10 倍，相反，-20 dB 是幅度减少 10 倍。

【讨论】：

谢谢，这确实是我需要知道的！所以要添加k*10 dB，我需要将幅度乘以sqrt(10) ^ k。

是的 - 我认为这是正确的。例如。 60 dB 是 1000 的因数，因此 k = 6 => sqrt(10)^6 = 3.16227766016838^6 = 1000。