24-битный захват звука в Matlab на Linux

У меня несколько другой вопрос. Итак, я использую Matlab на машине с Linux Gentoo. У меня есть несколько звуковых карт Asus Xonar STX, и я пытаюсь использовать их в качестве чувствительного анализатора звуковых частот, используя PlayRec неблокирующий аудио пакет IO.

Теперь я знаю, что Matlab скажет, если вы попытаетесь использовать функцию аудиозаписи и укажете 24 бита в Linux, он скажет вам, что 24 бита поддерживаются только в Windows. Однако в литературе по ALSA не подразумевается, что это ограничение операционной системы или самой ALSA, и на самом деле Alsa, по-видимому, позволяет указать 24-битное устройство PCM. И PlayRec использует PortAudio, который затем использует Alsa в системах Linux.

Теперь все хорошо, и Playrec, кажется, не имеет средства указать битовую глубину, только частоту дискретизации. Я провел много тестов и знаю, какова передаточная функция моей звуковой карты (возвращаемое значение с плавающей запятой в коэффициент преобразования входного напряжения), и я знаю, что мое пиковое напряжение составляет 3 В, а мой шум составляет около 100 мкВ. Это дает мне 20 * log10 (3/100e-6) = 91 дБ. Что ближе к тому, что я ожидаю увидеть от 16 бит, а не от 24.

Мой реальный вопрос заключается в следующем: есть ли способ проверить, что я действительно получаю 24 бита в своем захваченном сигнале?

И если нет, то есть ли какое-то неотъемлемое ограничение ALSA или Matlab, которое ограничивает меня только 16-битными данными с устройств звукозаписи, даже при использовании сторонней программы для сбора этих данных.


linux matlab alsa 24-bit
person dynamphorous    schedule 01.06.2011    source источник

Ответы (2)


arrow_upward
1
arrow_downward

Если вы посмотрите на данные, которые playrec передает через playrec('getRec', ...), вы увидите, что они всегда представляют собой числа с плавающей запятой одинарной точности (проверено на Windows, MATLAB R2013b, самая последняя Playrec). (вы можете убедиться в этом сами, записав одну страницу с Playrec и заглянув в окно рабочей области IDE или выполнив whos('<variable_name_of_page>') в командной строке.

Если вы посмотрите на строку 50 из pa_dll_playrec.h , вы увидите, что одинарная точность выбрана по определению:

/* Format to be used for samples with PortAudio = 32bit */
typedef float SAMPLE;

К сожалению, это не дает полного ответа на вопрос о точной точности семпла, потому что библиотека PortAudio конвертирует сэмплы из разных по формату API в заданный. Поэтому, если вы хотите знать, какую точность вы на самом деле получаете, я бы предложил очень прагматичное решение: просмотр мантиссы 32-битных значений с плавающей запятой. Простого fprintf('%+.32f\n', data) должно быть достаточно, чтобы узнать, сколько десятичных разрядов фактически используется.

Редактировать: я только что понял, что ошибся. Но вот в чем хитрость: записывайте звук с пустого канала вашего аудиоустройства. Постройте записанные данные и увеличьте уровень шума. Если вы получаете просто нули, возможно, устройство не активировано должным образом (или имеет слишком хорошее соотношение сигнал/шум). Попробуйте внешний интерфейс и/или немного увеличьте усиление). В зависимости от фактического битового разрешения записанных данных вы увидите шаги квантования в сэмплах. В зависимости от битовой глубины, изначально используемой квантователем, эти шаги будут больше или меньше. Ниже вы увидите сравнение между 16-битным (слева) и 24-битным (справа) отдельно записанными блоками с одного и того же аудиоустройства, за исключением того, что я использовал WASAPI API PortAudio (очевидно, в Windows) слева и АСИО справа:

Сравнение дискретизации 16-битного (слева) и 24-битного (справа) звука

Разница вполне очевидна: на этих очень низких уровнях 16-битный позволяет только три значения, в то время как 24-битный имеет гораздо более точный шаг. Таким образом, это должно быть достаточным ответом на ваш вопрос о том, как определить реальную битовую глубину и записан ли ваш сигнал в 24-битном формате. Если шаги выборки меньше 2^-15, шансы довольно хорошие.

Глядя на эту тему, я понял, что это очень сильно зависит от API выбранного в данный момент записывающего устройства, на какой битовой глубине фактически происходит квантование. ASIO, похоже, всегда использует 24-битную систему, в то время как, например, WASAPI возвращается к 16-битной.

person Jan W    schedule 31.03.2014
comment
Но то, что вы знаете, сколько битов в номере FP используется, на самом деле не очень вам поможет, верно? Если только у вас не было возможности манипулировать одним LSB на A/D. Затем вы могли увидеть, как это повлияло на значение с плавающей запятой по отношению к полной шкале, и определить биты точности. Пока это черный ящик, выполняющий АЦП (в целых значениях) с плавающей запятой одинарной точности без знания передаточной функции, невозможно определить, какое битовое разрешение вы получаете от АЦП звуковой карты. - person dynamphorous; 31.03.2014
comment
@dynamphorous Вы правы. Я обновил свой ответ выше. - person Jan W; 01.04.2014
comment
Я допускаю, что это один из возможных способов. Но я никогда не видел звуковую карту, у которой минимальный уровень шума существенно не превышал бы LSB квантизатора. Так что я думаю, я мог бы найти наименьший возможный набор шагов в моем белом спектре и попытаться предположить, что это мой минимальный квантованный шаг. Но мне это все еще кажется неуклюжим. Я отмечу это как ответ, так как я могу сказать, что вы много думали об этом, и это разумный ответ, если шум Джонсона ниже вашего LSB вашего квантователя! - person dynamphorous; 01.04.2014

arrow_upward
0
arrow_downward

Если вы можете сохранить этот сигнал в виде файла wav, запустите команду file для wav из командной строки в Linux. Что-то вроде:
file x.wav даст вам частоту дискретизации и биты, с которыми был закодирован файл. Выход обычно что-то вроде: 16 бит, 16000 Гц и т. д.

person Sriram    schedule 02.06.2011
comment
Ну, мне нравится, как вы думаете, единственная проблема заключается в том, что к тому времени, когда он считывается в Matlab, сигнал становится 2-мя каналами чисел с плавающей запятой одинарной точности. Таким образом, записывая его в файл wav, используя wavwrite или какую-либо другую функцию, кажется, что он просто преобразует файл в битовую глубину и частоту дискретизации, которые вы указали, вместо того, чтобы сохранять характеристики, которые он имел, когда он впервые вышел из ОБЪЯВЛЕНИЕ. Вот почему я привязал свои собственные вычисления отношения сигнал/шум, поскольку Xonar STX ДОЛЖЕН иметь динамический диапазон 118 дБ (что они подтверждают в руководстве с точностью звука), а я получаю 91 дБ. - person dynamphorous; 03.06.2011