有人可以解释这段代码如何使用Accelerate Framework将音量转换为分贝？

Question

我正在使用EZAudio构建iOS应用程序.它的委托返回一个float**缓冲区,其中包含指示检测到的卷的浮点值.这个委托被不断调用,它的工作是一个不同的线程.

我想要做的是从EZAudio获取浮点值并将其转换为分贝.

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EZAudioDelegate

这是我用于获取麦克风数据的简化EZAudio代表:

- (void)microphone:(EZMicrophone *)microphone hasAudioReceived:(float **)buffer withBufferSize:(UInt32)bufferSize withNumberOfChannels:(UInt32)numberOfChannels {
    /*
     *  Returns a float array called buffer that contains the stereo signal data
     *  buffer[0] is the left audio channel
     *  buffer[1] is the right audio channel
     */

    // Using a separate audio thread to not block the main UI thread
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{

        float decibels = [self getDecibelsFromVolume:buffer withBufferSize:bufferSize];

        NSLog(@"Decibels: %f", decibels);

    });

}

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问题

问题是,从以下链接实施解决方案后,我不明白它是如何工作的.如果有人能解释它如何将音量转换为分贝,我将非常感激

• 如何将音频输入转换为DB？#85

• 如何更改缓冲区大小以增加FFT窗口？#50

• 更改缓冲区大小#84

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代码

该解决方案使用Accelerate Framework中的以下方法将卷转换为分贝:

• vDSP_vsq
• vDSP_meanv
• vDSP_vdbcon

以下是getDecibelsFromVolume从EZAudio Delegate调用的方法.它是通过float** buffer与bufferSize从委托.

- (float)getDecibelsFromVolume:(float**)buffer withBufferSize:(UInt32)bufferSize {

    // Decibel Calculation.

    float one = 1.0;
    float meanVal = 0.0;
    float tiny = 0.1;
    float lastdbValue = 0.0;

    vDSP_vsq(buffer[0], 1, buffer[0], 1, bufferSize);

    vDSP_meanv(buffer[0], 1, &meanVal, bufferSize);

    vDSP_vdbcon(&meanVal, 1, &one, &meanVal, 1, 1, 0);


    // Exponential moving average to dB level to only get continous sounds.

    float currentdb = 1.0 - (fabs(meanVal) / 100);

    if (lastdbValue == INFINITY || lastdbValue == -INFINITY || isnan(lastdbValue)) {
        lastdbValue = 0.0;
    }

    float dbValue = ((1.0 - tiny) * lastdbValue) + tiny * currentdb;

    lastdbValue = dbValue;

    return dbValue;
}

Answer 1

我将解释如何使用代码计算信号的dB值,然后显示它与vDSP示例的关系.

首先,计算一块数据的RMS总和

double sumSquared = 0;
for (int i = 0 ; i < numSamples ; i++)
{
   sumSquared += samples[i]*samples[i];
}
double rms = sumSquared/numSamples;

有关RMS的更多信息

接下来将RMS值转换为dB

double dBvalue = 20*log10(rms);

这与示例代码有何关系

vDSP_vsq(buffer[0], 1, buffer[0], 1, bufferSize);

该行循环遍历缓冲区并计算缓冲区中所有元素的正方形.如果缓冲区包含[1,2,3,4]调用之前的值,则在调用之后它将包含值[1,4,9,16]

vDSP_meanv(buffer[0], 1, &meanVal, bufferSize);

该行循环缓冲区,对缓冲区中的值求和,然后返回总和除以元素数.因此,对于输入缓冲区[1,4,9,16]计算总和30,除以4并返回结果7.5.

vDSP_vdbcon(&meanVal, 1, &one, &meanVal, 1, 1, 0);

此行将转换meanVal为分贝.在这里调用矢量化函数确实没有意义,因为它只在单个元素上运行.然而它正在做的是将参数插入以下公式:

meanVal = n*log10(meanVal/one)

where n是10或20取决于最后一个参数.在这种情况下它是10.10用于功率测量并20用于幅度.我认为20让你更有意义.

最后一点代码看起来正在对结果进行一些简单的平滑处理,以使仪表的弹性略微降低.