之前一直想写一篇关于麦克风测量声压级的文章，一直没腾出时间，刚好前段时间有个项目用到了这方面的知识，趁项目结束，把这块的相关知识也总结出来。

大体构思是在一个房间，由点声源发声，然后测量在房间任何一处位置的声压，给出仿真程序。这里面肯定用到 RIR（房间冲击响应），模拟声传输路径、声压级的计算这三大部分。

1、房间冲激响应和T60

房间冲击响应函数还是使用德国老牌的方法，镜面法

https://www.audiolabs-erlangen.de/fau/professor/habets/software/rir-generator

c = 340;                    % Sound velocity (m/s)
fs = 16000;                 % Sample frequency (samples/s)
r = MicPos;              % Receiver position [x y z] (m)
s = SpeakerPos;              % Source position [x y z] (m)
Rdim = [L W H];                % Room dimensions [x y z] (m)

%吸声系数
alpha = 0.3;

rc = 1 - alpha;
beta = rc *ones(1,6);

h = rir_generator(c, fs, r, s, Rdim, beta, n);

其中beta是两种输入方式，单个数据，就是混响时间，如果是 1行6列向量，就可以单独设定房间六个面的反射系数

clean_signal = audioread('test.wav');

reverb_signal = fftfilt(h,clean_signal);
audiowrite('test_reverb.wav',reverb,fs);

一段声音经过声传输路径衰减且增加了混响，效果如下：

注意，这还只是1个点声源结果，另外也没有任何附加噪声

T60时间简单，直接借助工具计算即可

%计算体积
V = L*W*H;

%计算表面积
S = 2*(L*W + W*H + H*L);

T60 = 0.161*V/(alpha*S);

2、Matlab绘图模拟声传输路径

借助Matlab中的shape，可以很方便的画出房间，电声源和mic的模拟位置

这是直达声，反射声比较麻烦，尤其是多次反射，我这里为了方便只处理单次反射

首先找到speaker声源点对某个墙面镜像

MirrorPos = [2*L - SpeakerPos(1),SpeakerPos(2),SpeakerPos(3)];

下图绿点是speaker关于右侧墙面的对称点

借助下列程序，求空间直线和平面的交叉点

交叉点记为黄色

https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/17751-straight-line-and-plane-intersection

连线，画出箭头，隐藏掉虚镜像点

由此画出6个（单次）反射情况：

各反射路径和衰减情况，可能有所不同，再加上直达声，合并造成了混响场的效果

3、声压级计算

假设speaker电声源的声压是80dBSPL，求麦克风处的声压，这个我们根据信号的rms值，直接可以算出来了

首先根据相关标准，需要产生A-weighting滤波器，由下面的程序产生

https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/64231-calibratevoicespl?s_tid=srchtitle

%产生 A-weighting filter
[b,a] = adsgn(fs);
[h,w] = freqz(b,a,1024);
semilogx(w/pi,20*log10(abs(h)));

和真实的曲线比较：

http://www.larsondavis.com/support/sound-measurement-terminology

简单的相加和就能算出 mic位置点的声压

4、一些扩展说明

真正的声压的计算方法，应该在标准 iec_61672 中，专门对声压的描述 Sound level meters - Part 1: Specifications

根据Matlab参考的一些资料，https://www.mathworks.com/help/audio/ref/splmeter-system-object.html

以及github 中的py相关资料 https://github.com/python-acoustics/python-acoustics/blob/master/acoustics/standards/iec_61672_1_2013.py

大概有以下几种声压级：

frequency-weighted sound levels Lf ？
fast or slow time-weighted sound levels Lt
equivalent-continuous sound levels（等效连续声压级） Leq
peak sound levels Lp
maximum sound levels Lmax

重点说两个：

a、等效连续声压级，感觉是积分且平均

b、time-weighted sound levels 感觉曲线会实时变化，是声压级设备使用的？【待考证】，分成fast和slow两种

定义为 y（经过权重）和冲击响应的卷积，涉及到指数函数求积分

真实用到声级计上有三种：

http://www.intecconinc.com/index.php/productos?format=raw&task=download&fid=24

35ms 125ms,还有1s对应下面的 τ (tao)

py给出的常数:

上面的指数函数

负无穷，t一般从0开始，所以负半轴不用考虑，exp函数，在 tx =0 时最小，在tx = t的时候接近1，那么也就是对时间的一种加权

越远离时间，权重越低，越近越高

类似于遗忘曲线，https://zhuanlan.zhihu.com/p/274352214

https://zhuanlan.zhihu.com/p/274352214

这也符合常理，前段时间听到的声音，毕竟在听者脑子里，记忆里留下印象，而且越短印象越深刻。

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