¿Cómo se relacionan los Phons con el volumen?

Digamos que tengo la misma señal almacenada en 2 .wavarchivos. Y digamos que proceso cada archivo usando una función, y se establece que un archivo es 20 phons más grande que el otro. Vamos a ignorar cómo esa función calcula esto.

¿Significa esto que un archivo es aproximadamente 4 veces más fuerte que el otro?

¿Qué fórmula puedo usar para relacionar la diferencia en phons para dos señales con la diferencia en su volumen?

-10 phons = 0.5 
0 phons = 1
10 phons = 2

audio music acoustics

— Baz
fuente

Huh, nunca había oído hablar de 'phons' antes. en.wikipedia.org/wiki/Phon

— nibot

Sus ecuaciones son correctas (como una aproximación de primer orden).

El phon es un intento de establecer una medición perceptual del volumen. El volumen percibido es bastante complicado ya que debe tener en cuenta lo que sucede en el sistema auditivo humano y en el cerebro humano.

Así es como funciona: Primero se mide la energía del sonido en la posición del oyente. La cantidad física relevante es la variación en la presión del aire, llamada "presión de sonido" y medida en Pascal o Pa como cualquier otra presión. Esto se hace referencia a 20 micro Pascal y se convierte en dB de esta manera

x = 20 \cdot l o g_{10} \frac{p}{20 μ P a}

$x = 20\cdot log_{10}\frac{p}{20\mu Pa}$ donde p es la presión sonora medida yx es el nivel de presión sonora en dBSPL. Esta es una medida directa de la energía física del sonido.

El sistema auditivo humano tiene diferente sensibilidad a diferentes frecuencias. Es más sensible alrededor de 2kHz-4kHz, mucho menos sensible a 100 Hz y a 30 kHz, no se oye nada, independientemente de cuánta energía de sonido hay. El "phon" tiene esto en cuenta. Se basa en mediciones que comparan el volumen percibido de las ondas sinusoidales a diferentes frecuencias. Los resultados a menudo se denominan "contornos de igual volumen" (ver, por ejemplo, http://en.wikipedia.org/wiki/Equal-loudness_contour ).

Un volumen de X phons significa "tan alto como una onda sinusoidal de 1 kHz en X dBSPL". Para ondas sinusoidales de 1 kHz, los phons y dBSPL son lo mismo. Para ondas sinusoidales de otras frecuencias, los phons y dBSPL están relacionados a través de los contornos de igual volumen. Para señales más complicadas, calcular phons es un poco más complicado.

Phon no es una medida directa de volumen. El volumen percibido, como la mayoría de las modalidades humanas, sigue aproximadamente la ley de Weber-Fechner (por ejemplo, http://en.wikipedia.org/wiki/Weber%E2%80%93Fechner_law ). Como aproximación de primer orden, se necesita diez veces la energía para duplicar el volumen percibido (todas las demás cosas son iguales). Un aumento en 10 teléfonos duplica el volumen y un aumento en 20 teléfonos, de hecho, aumenta el volumen percibido en un factor de 4.

Para calcular el fon (relativo o absoluto) a partir de un archivo wav, el archivo DEBE calibrarse en unidades de Pascal (presión de sonido) ya que los contornos de igual volumen son no lineales y cambian con el nivel absoluto.

— Hilmar
fuente

¿Hay alguna forma estándar de metadatos para calibrar un archivo wav a una presión de sonido absoluta?

— endolito

No es que yo sepa. Para una grabación, generalmente se realiza comenzando la grabación con un tono de calibración (y luego nunca cambia la ganancia de grabación). Para la reproducción no tiene sentido ya que todo depende del volumen de reproducción

— Hilmar