¿Cómo se mide la sonoridad?

Question

Estaba dándole vueltas a la idea de un instrumento musical digital con control de la respiración. He experimentado con éxito con sensores de presión y probablemente sean el camino correcto, pero mi primera idea era utilizar un micrófono de plástico sellado. Nunca llegué muy lejos con él, pero creo que todavía tiene potencial para el tipo de respuesta que quiero.

La idea era que una corriente de aire dirigida a golpear el micrófono generaría un ruido blanco (como soplar en un micrófono) y yo podría utilizar la intensidad de este ruido para crear la envolvente ADSR de mi sonido. Cubrir el micrófono con una lámina de plástico permite que funcione y lo protege de la humedad del aliento.

Sin embargo, la mayor parte de mi experiencia en electrónica es digital (desde digital discreta en la universidad hasta microcontroladores ahora) y soy más bien programador. Llegué tan lejos como mirar la señal de ruido en mi 'scope y verificar que tenía las características que quería (para utilizar la magnitud suavizada, positiva del ruido como la sonoridad de los tonos sintetizados) y sé que si puedo llegar a un rango analógico lo suficientemente amplia que puedo utilizar un ADC para obtener una magnitud digital. Lo que me falta es el conocimiento analógico para tomar la forma de onda del ruido y transformarla en una señal analógica variable que represente la magnitud positiva media a una frecuencia de muestreo bastante alta.

¿Alguna idea o enlace para empezar?

P.D.
No sabré qué respuesta es totalmente correcta hasta que no experimente un poco, pero las respuestas han sido estupendas hasta ahora. El medidor VU es bastante cerca de lo que necesito y el recordatorio de que la sonoridad es logarítmica es útil también.

Puede que hubiera sido más fácil plantear mi problema de esta manera: Quiero controlar un tono digital (ya sea generado o vía MIDI) en el que la "sonoridad" del tono sea proporcional a la intensidad del sonido generado al soplar en el micro, si eso tiene más sentido.

Answer 1

La sonoridad está aproximadamente correlacionada con Amplitud RMS no a la amplitud máxima, por lo que es necesario

1. muestrea la entrada regularmente, grabando las muestras en la memoria
2. tomar un trozo de muestras y cuadrar cada una
3. tomar la media de todos los valores resultantes
4. raíz cuadrada

Probablemente puedas simplificarlo en función de la precisión que necesites.

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Oh espera, quieres salida analógica. Usted puede poner la onda a través de un rectificador de precisión ( esquemas ) para obtener el valor absoluto, y luego filtrar con un filtro RC para obtener su envolvente, como en el circuito que lleva al pin 5 de este esquema . En lugar de ese IC, el pin 5 sería el ADC de tu micro. No es RMS, pero te mostrará el volumen aproximado. Así es como la mayoría de Vúmetros trabajo.

Answer 2

Usted querrá un amplificador logarítmico o log amp.

La sonoridad se mide en decibelios; lo que para un ser humano suena como un aumento/disminución lineal de la sonoridad, en realidad corresponde a cambios exponenciales de la energía acústica.

Esto se puede hacer comprando circuitos integrados (por ejemplo, Linear Tech's LT5537 ). O puedes hacerlo tú mismo con op-amps, resistencias, diodos y transistores. Los transistores tienen una relación logarítmica muy agradable entre la corriente de colector y la tensión de base en 5 o 6 décadas de corriente (por lo general de 10s - 100s de nA a 1-10mA) y se pueden combinar con op-amps para convertir una corriente o tensión de entrada, en una tensión logarítmica de salida (ver este sitio web para un circuito con gráficos de forma de onda). Tendrás que tener tu propio detector de forma de onda a RMS primero, y luego alimentar el resultado en un amplificador de registro.

Si no usas un log-amp, estás limitado en rango dinámico por la resolución + linealidad + offset cero del ADC que uses, que puede ser sólo de 20-30dB.

Answer 3

Te recomiendo que amplifiques la señal a algún nivel en el rango de 0V a 3,3V, y alimentes esto en el ADC de tu microcontrolador. Será necesario utilizar un procesador de señal digital bastante rápido. Recomiendo algo como un dsPIC33F. Una vez que tengas la señal analógica funcionando, la parte digital no debería ser demasiado difícil, dados tus conocimientos digitales.