如何使用 Cocoa 获得准确的分贝水平？

Question

我们正在创建一个应用程序来记录周围的声音，并在声音超过指定分贝时采取必要的措施。

为了实现应用目标，我们使用 AudioQueueObject.h 中的以下方法

- (void) getAudioLevels: (Float32 *) levels peakLevels: (Float32 *) peakLevels {

UInt32 propertySize = audioFormat.mChannelsPerFrame * sizeof (AudioQueueLevelMeterState);
AudioQueueGetProperty(
self.queueObject,
(AudioQueuePropertyID)kAudioQueueProperty_CurrentLevelMeterDB,
self.audioLevels,
&propertySize);

levels[0] = self.audioLevels[0].mAveragePower;
peakLevels[0] = self.audioLevels[0].mPeakPower;
}

我们有以下一组查询

1. 录制的声音显示从 -60 开始的分贝值。当声音变大时，这个值会继续增加。此对象记录的最大值为 0.0000。请解释我们如何解释这些值。

根据文档，我们得到的值是数字分贝，需要转换为模拟分贝，请建议是否有任何方法。

提前致谢

Answer 1

我认为您的部分困惑与分贝一词有关：分贝是一种对数单位，表示值相对于参考值的大小（请参阅Decibel）。虽然 dB 经常用于表示声压或声级，但分贝有很多种。

kAudioQueueProperty_CurrentLevelMeterDB 返回的值以 dBFS（满量程分贝）为单位。 dBFS 是一种纯数字测量，其中 0 表示样本可以包含的最大值（浮点数为 1.0，16 位样本为 32767，等等），所有其他值都是负数。因此，值为 0.5 的浮点样本将注册为 -6 dBFS，因为 20 * log10 (0.5 / 1.0) = -6.02

您要做的是将 dBFS（数字测量）转换为 dBu 或 dB SPL（模拟测量 - dBu 参考 0.775 伏 RMS，dB SPL 参考 20 µPa 声压）。

由于 dB SPL 不是 SI 单位，我的意思是 20 * log10 是在耳朵处测量的源和参考之间测量的声压之比。这些是喷气发动机、手提钻、耳语、枪声等的正常值。

您无法准确地执行您想要的转换，因为 dBFS 只是数字信号值相对于它可以包含的最大值的量度 - 它与 dBu 或 dB SPL 或任何其他声压量度没有直接关系或响度。

校准系统可以确定这两个值之间的关系，但对于一个用于一般消费的应用程序，我不确定如何解决这个问题。一种可能的方法是针对各种已知频率和声级测量麦克风的输入电平，然后将数据与您所看到的相关联。

Answer 2

数字音频由具有特定绝对范围的样本值组成（CD 型音频为 32767 到 -32768，浮点型为 +1.0 到 -1.0）。我假设 Cocoa 产生浮点音频数据。

分贝值是音量的相对对数度量。分贝值为 0 表示音量尽可能大，这对应于 +1.0 或 -1.0 的绝对样本值。 This earlier question 给出了将分贝值转换为增益的公式（增益与分贝相比，是音量的简单线性乘数）。从公式中，-20 dB 的分贝值对应于 0.1 的增益，这意味着您的绝对样本值将是 +0.1 或 -0.1。 -40 dB 相当于 0.01 增益，-60 dB 相当于 0.001 增益。