[Python]
[AI-技術推廣 T00057] Measuring Sound with Microphones
[LabVIEW]
下圖1為聲音的量測，可透過Time domain/Frequency domain power spectrum/Sound Intensity來分析。
圖1. Sound Analysis
圖2. Sound Intensity
圖3. Sound and Noise
噪音為機械波，必需有彈性介質來傳送，且為縱波。
音速 : c = 20.05√K （m/s） K:絕對溫度
c =λf = λ/T λ:波長,f:頻率,T:週期
正常聽力的人耳可聽到的聲音範圍為「20～20k Hz」，波長在「17～1.7 m」之間。
聲音係因物體振動而產生大氣壓立的擾動，空氣形成濃淡，濃處為空氣被壓縮，氣壓比平均值高；淡處空氣稀薄，氣壓比平均值低。故音波為：
音壓(sound pressure): 擾動聲音係因物體振動產生大氣壓力，故音波造成以大氣壓為中心的來回壓力變化為音壓（單位P,Pa = 1 N/㎡ ,Pascal）。
人耳所能聽到的音波音壓範圍約為 20μPa ～ 60μPa 。而20μPa（0.0002μBar）係人耳所能聽到最微弱聲音之音壓稱為基準音壓，以P0表示。
聲音是種能量，自一音源所射出之功率，即單位時間所輸出的能量稱為音功率（sound power）（單位W,watt）。
音強度（sound intensity）：為單位時間垂直通過單位面積的能量稱之（單位I,W/㎡）。
I = P^2 / ρc c:音速 ρ: 介質密度
音壓 20μPa 相當於音強度 10^-12（W/m^2），20Pa相當於1（W/m^2）。
一自由音場點音源其功率 W 與距離音源 r 處表面積為 S 之音強度 I間的關係為：
I = W/S ＝ W/(4πr^2)
分貝（deci Bel）：物理量 Q相對於參考（基準）物理量Q0的對數值稱為貝（bell），但在計算音量時，數值太小，而放大10倍。故分貝是貝的 1/10 (deci)。
dB = 10㏒ ( Q / Q0 )
噪音通常以噪音物理量之對數值表示，有下列數種：
1. 音壓級（sound pressure level）: Lp =20㏒ P/P0 ,P0=基準音壓，20μPa
2. 音強度級（sound intensity level）: Li =10㏒ I/I0 , I0=基準強度,10^-12 W/㎡
3. 音功率級（sound power level）: Lw =10㏒ W/W0 , W0=基準音功率,10^-12W
P 為音壓，I為聲音強度，W為聲音功率
人耳可聽到最微弱聲音以音壓級表示為0 dB，而於音壓200Pa下耳膜會有痛覺，以音壓級表示為140dB。
音壓級20μPa ～ 200Pa 相差 10,000,000倍：以分貝表示為 0 dB ～ 140 dB ，於應用較為方便。
人類之聽覺範圍自20Hz～20kHz，不可能對這個聽覺範圍內每一頻率測定音壓級，而只對此範圍內幾個頻帶於以測定，所測定之頻帶範圍為頻帶寬度，其上限頻率以f2表示，下限頻率以f1表示，或稱截止頻率（cutoff frequency），有下列關係：
問題1.
應如何從 100 dB 的噪音中擷取訊號？應如何於量測中減少背景噪音？
AI Audio-Link Drivers and Utilities
Communication between LabVIEW and Python (PyQt)
Ares Instruments 