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2022/06/20 【Unity】【C#】音量設定用にデシベル(dB)変換をする

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【Unity】【C#】音量設定用にデシベル(dB)変換をする

2022/06/20 Mon [edit]

　これも VRM Live Viewer の音量設定を作ったときのメモ。

　Unity には AudioMixer という複数の音量（Master, Music, SE, ...等）をミキシングして出力できる便利な機能があるのだけれど、設定する値は 0～1f ではなく、デシベル[dB](-80dB～0dB) なんだよね。

　デシベル変換はググればいくらでも出てくるけど、定型処理なら拡張メソッドにしておくと楽なので、いつものように簡単に定義しておいたもの。
あと AudioMixer 使う際に気になる事があったので、少しばかり工夫してる。

（参考）デシベルのすすめ (KAYAC engineers' blog)

■音量(0～1f) → デシベル(-80～0dB) に変換する
■デシベル(-80～0dB) → 音量(0～1f) に変換する

(※) Unity 2020.3.34f1 / Windows11(x64) で確認

■音量(0～1f) → デシベル(-80～0dB) に変換する

●音量(0～1f) → デシベル(-80～0dB) に変換する

using UnityEngine;

namespace Exsample
{
    public static partial class Extensions  //※クラス名は任意
    {
        //無音とみなすデジベル(dB) や音量
        const float DECIBEL_MIN = -80f;  //この dB 以下をミュート(音無し)とする
        const float DECIBEL_MUTE = DECIBEL_MIN * 10;  //単位: dB (-80dB だと僅かに聞こえる気がするので、とりあえず10倍してる)
        const float VOLUME_MIN = 0.0001f;  //この volume 以下をミュート(音無し)とする

        /// <summary>
        /// 音量(0～1f) → デシベル(-80(-800)～0dB) に変換
        /// ※ただし、volume ≤ 0.0001f のとき -800 [db] を返す 
        /// (参考) https://techblog.kayac.com/linear-vs-decibel
        /// </summary>
        /// <param name="volume">0～1f</param>
        /// <returns>-80(-800)～0 [dB]</returns>
        public static float ToDecibel(this float volume)
        {
            if (volume <= VOLUME_MIN)  //0.0001f を最小値とする
                return DECIBEL_MUTE;  //-800dB (-80dB だと僅かに聞こえる気がするので、とりあえず10倍してる)
            
            var db = 20 * Mathf.Log10(volume);
            return Mathf.Clamp(db, DECIBEL_MUTE, 0f);
        }
    }
}

　参考資料そのままだが、冒頭に書いた「少しばかり工夫してる」とは、最小値 (0.0001) 以下では DECIBEL_MUTE (-800dB) を返すところで、AudioMixer の Threshold のデフォ値(-80dB) 付近だと、わずかに音が聞こえる気がするからだ。もちろん Threshold の値を上げても良いが、毎回調整するのは面倒なので(笑)、とりま 10倍した値(-800dB)を返すようにしてる。これをそのまま AudioMixer.SetFloat に当ててやれば、確実に無音(ミュート)できる。

（参考）デシベルのすすめ (KAYAC engineers' blog)

　アプリではわかりやすいように音量を 0～100(%) 表記してるが、やはり定型処理となるので、以下のような簡単な拡張メソッド(.NET 4.x)を作るのも良いだろう。

//音量(0～100%) → デシベル(-80(-800)～0dB) に変換
public static float PercentToDecibel(this float per) => ToDecibel(per * 0.01f);

■デシベル(-80～0dB) → 音量(0～1f) に変換する

●デシベル(-80～0dB) → 音量(0～1f) に変換する

using UnityEngine;

namespace Exsample
{
    public static partial class Extensions  //※クラス名は任意
    {
        /// <summary>
        /// デシベル(-80～0dB) → 音量(0～1f) に変換
        /// (参考) https://techblog.kayac.com/linear-vs-decibel
        /// </summary>
        /// <param name="decibel">-80～0dB</param>
        /// <returns>0～1f</returns>
        public static float FromDecibel(this float decibel)
        {
            if (decibel <= DECIBEL_MIN)  //-80dB を最小値とする
                return 0f;

            return Mathf.Pow(10f, decibel / 20f);
        }
    }
}

　これも参考資料そのままなので、詳細はそちらを参考にして欲しい。

（参考）デシベルのすすめ (KAYAC engineers' blog)

　これも少し手を加えたのは、-80dB を引数に与えると 0.0001 の計算値になるので、強制的に 0 (無音) にしている所。この方が実用的で使いやすかっただけのこと。

　例えば簡単にテストすると、以下のような結果になる。

var volMin = 0f;
var volMax = 1f;
var volOverMin = -1f;
var volOverMax = 2f;

//volume (0～1f) → dB (-80(-800)～0dB) 変換
var dBMin = volMin.ToDecibel();
var dBMax = volMax.ToDecibel();
var dBOverMin = volOverMin.ToDecibel();
var dBOverMax = volOverMax.ToDecibel();

Debug.Log($"volMin = {volMin}, ToDecibel = {dBMin}");
Debug.Log($"volMax = {volMax}, ToDecibel = {dBMax}");
Debug.Log($"volOverMin = {volOverMin}, ToDecibel = {dBOverMin}");
Debug.Log($"volOverMax = {volOverMax}, ToDecibel = {dBOverMax}");

//dB (-80(-800)～0dB) → volume (0～1f) 変換
var dBMinToVol = dBMin.FromDecibel();
var dBMaxToVol = dBMax.FromDecibel();
var dBOverMinToVol = dBOverMin.FromDecibel();
var dBOverMaxToVol = dBOverMax.FromDecibel();

Debug.Log($"dBMin FromDecibel = {dBMinToVol}");
Debug.Log($"dBMax FromDecibel = {dBMaxToVol}");
Debug.Log($"dBOverMin FromDecibel = {dBOverMinToVol}");
Debug.Log($"dBOverMax FromDecibel = {dBOverMaxToVol}");

volMin = 0, ToDecibel = -800
volMax = 1, ToDecibel = 0
volOverMin = -1, ToDecibel = -800
volOverMax = 2, ToDecibel = 0
dBMin FromDecibel = 0
dBMax FromDecibel = 1
dBOverMin FromDecibel = 0
dBOverMax FromDecibel = 1