声强和能量及其praat操作

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

强度、声压、能量、功率

这是我们在电学和声学等领域较常见到的词汇，但有时候可能会搞混淆，所以再整理一下。

强度（intensity）

强度，也叫做声强（Sound intensity）。《声学基础》中对于声强的定义是：通过垂直于声传播方向的单位面积上的平均声能量流（简称声能，能量），也叫平均声能量流密度。

声波的声强为：Ia=∫PmVat/T（0、T区间）;式中T为周期的整数倍，或比周期大得多的时间；Pm为瞬时声压；Va为瞬时质点速度在指定方向的分量。在自由平面波和球面波的情况下，设有效声压为p，传播速度为c，媒质密度为ρ0，则在传播方向的声强为：I=p2/ρ0c。

praat中intensity：

sound：To intensity…

设置：

• Pitch floor (Hz)：信号中的最小周期频率。如果你把它设置得太高，最终会得到一个音调同步的强度调制。如果你把它设置得太低，你的强度轮廓可能会出现模糊，所以如果你想要一个清晰的轮廓，你应该把它设置得尽可能高。
• Time step (s)：所得强度轮廓的时间步长。如果将其设置为0，则时间步长计算为有效窗口长度的四分之一，即 0.8 / pitchFloor。

Intro 6.2. Configuring the intensity contour
　通过Intensity settings…在“强度”菜单中，您可以控制强度轮廓的计算方式和显示方式。

• 观测范围：通过更改这两个数字，可以设置垂直刻度。标准设置是从50到100 dB，但如果您对背景噪声的功率感兴趣，您可能希望将其设置为0到100 dB的范围。
• 平均法：如果您进行时间选择(而不是在单个时间设置游标)，则会通过平均法计算强度。强度轮廓左侧或右侧的绿色数字表示选择中的平均强度。当你从强度菜单中选择获得强度时，你会得到相同的值。你可以选择强度的三种平均方法中的任何一种：Get mean… 或选择为选择median value。
• 音高最小值（pitch floor）：强度曲线是平滑的，因为你通常不希望强度曲线在一个基音周期内随着强度变化而上下波动。为了避免这种音高同步变化，每个时间点的强度是许多相邻时间点的加权平均值。加权是由一个高斯(双凯撒)窗口，其持续时间是由音调下限值确定。想要看到比平时更多的细节，提高音调下限值;为了得到比平时更平滑的效果，则降低音调下限值。
• 是否减去平均压强?许多麦克风、麦克风前置放大器或录音系统中的其他组件可以给气压增加一个恒定水平(直流偏置)。你可以在波形中安静的位置看到这一点，那里的平均压力不为零，背景噪声在某个非零值附近波动。你通常不会想要认真对待这个恒定压力，也就是说，强度曲线通常不应该考虑这个恒定压力水平所提供的能量。如果打开减去平均压力开关(其标准设置也打开)，则通过首先减去该点周围的平均压力，然后应用高斯窗来计算时间点的强度值。

Sound: Get intensity (dB)
空气中声音的强度定义为

式中x(t)为声压，单位为Pa(帕斯卡)，t为声音持续时间，P0 = 2·10-5 Pa为听觉阈压。

脚本：

 sound = selected ("Sound") tmin = Get start time tmax = Get end time To Pitch: 0.001, 75, 300 Rename: "pitch" selectObject: sound To Intensity: 75, 0.001 Rename: "intensity" writeInfoLine: "Here are the results:" for i to (tmax-tmin)/0.01 time = tmin + i * 0.01 selectObject: "Pitch pitch" pitch = Get value at time: time, "Hertz", "linear" selectObject: "Intensity intensity" intensity = Get value at time: time, "cubic" appendInfoLine: fixed$ (time, 2), " ", fixed$ (pitch, 3), " ", fixed$ (intensity, 3) endfor 

能量（Energy）

praat中的energy

Sound: Get energy…
选择一个声音，在“查询”子菜单中选择Get energy。Praat将所选声音的能量(在您要求的时间间隔内)写入信息窗口。若声幅单位为Pa (Pascal)，则能量单位为Pa2·s。

实现样例：
在Praat中，声音仅在有限的时间点上被定义，并且间隔均匀。例如，一个采样频率为10kHz的3秒长的声音，即被定义在30,000个时间点上，通常(例如，当你用create Sound from formula创建声音时)位于0.00005、0.00015、0.00025……2.99975, 2.99985和2.99995秒。Praat看待这个问题的简单方法是，第一个样本以0.00005秒为中心，该样本的振幅(x1)表示t在0到0.00010秒之间的x(t)。同样，第二个样本以0.00015秒为中心，但可以说是从0.00010到0.00020秒，第30,000个样本也是最后一个样本以2.99995秒为中心，其振幅(x30000)表示2.99990到3.00000秒之间的所有时间。因此，这个示例声音x(t)在0到3秒之间的所有时间都是定义的，但在0秒之前或3秒之后是未定义的。
因此，该例子声音的能量为：

我们将其近似为所有30000个样本的和：

其中Δti为第i个样本的持续时间，即每个样本0.0001秒。