《振動噪音產學技術聯盟》國家級警報的聲音特徵分析：(1) 時間波形特徵：為什麼會有警示效果？

 

這個單元要來探討的主題是：國家級警報的聲音特徵分析，著重在「時間波形」(time waveform)特徵，同時，要來探討為什麼這樣的「時間波形」特徵，會有警示效果？

 

參閱圖片左下方圖示，係應用【SM軟體】的「時頻分析」(Spectrogram analysis)模組，進行國家級警報聲音特徵分析的結果，可以觀察到這個國家級警報音的聲音特徵。其中，呈現了：

 

1.      𝒑(𝒕)：「聲音壓力時間波形」(time waveform of sound pressure)。可以瞭解原始WAV的時間波形特徵。

2.      𝑳𝒑(𝒕)：「聲音壓力位準」(Sound pressure level, SPL)。可以觀察隨時間變化的噪音總量dB/dBA。

3.      𝑮𝒑𝒑(𝒇)：「聲音自身功率頻譜」(Auto power sound spectrum)，可簡稱「聲音頻譜」(sound spectrum)。可以觀察主要的頻率組成。

4.      𝑮𝒑𝒑(𝒕,𝒇)：「時頻圖」(Spectrogram)，英文也可稱為time-frequency plot。水平軸是時間，垂直軸是頻率，彩色的圖示代表聲音大小。除了可看出頻率組成，也可觀察隨時間之頻譜變化。

 

這個單元著重在討論其「時間波形」(time waveform)特徵，將原始的𝒑(𝒕)「聲音壓力時間波形」以及𝑳𝒑(𝒕)「聲音壓力位準」的dB總量變化，放大圖示，如圖片右下方，這個國家級警報音的「時間波形」重要特徵說明如下：

 

1.          「時間波形」分為三個區間：長、短、短。

2.          每個區間長度：長=2.0秒，短=1.0秒，短=1.0秒。

3.          每個區間的間隔：0.5秒。

4.          一個循環週期：5.5秒。

5.          每個區間的最大音量，大致相同：~=78 dB或78 dB(A)。兩者的量值相近，是因為在高頻率區間主導主要的聲音貢獻度。

 

這樣的「時間波形」特徵，如何達到警示效果？主要就是：有持續、間歇的高音量，會引發人們的注意。

 

持續的聲音，分別有長=2.0秒，短=1.0秒，短=1.0秒。而，間歇式的聲音，在每個區間有0.5秒的間隔。同時，有大約78 dB(A) 的高音量。如此，周而復始的撥放，因而能夠引起人們的注意。

 

綜合一下這個單元的討論：

 

1.      回顧了應用【SM軟體】的「時頻分析」(Spectrogram analysis)模組於國家級警報的聲音特徵分析。可以檢視：(1)時間波形訊號 𝒑(𝒕)，(2)噪音總量𝑳𝒑 (𝒕)，(3)頻譜圖𝑮𝒑𝒑 (𝒇)，(4)時頻圖𝑮𝒑𝒑 (𝒕,𝒇)。

2.      著重在國家級警報聲音的「時間波形」特徵，有持續、間歇的高音量，因而，會引發人們的注意。

 

以上個人看法，請多指教！

 

王栢村

2025.05.06

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