Měření hluku mobilem

Měření hluku mobilem - řadě odborníků v oblasti měření a akustiky to připadá jako neskutečná hloupost. Jsou však i tací, kteří to nezavrhují. Jak to vlastně je? Jsme v době chytrých telefonů a výrobci se předhánějí, kdo nabídne kvalitnější zvuk a to nejen v části zpracování signálu, ale také ve snímací části - mikrofonu. Protože se dotazy na téma měření hluku s použitím chytrého telefonu množí a to nejen v poslední době, napadlo nás provést srovnávací test za použití profesionálního zvukoměru a v akustické komoře provést srovnání s použitím různých mobilních aplikací, které nabízejí různé funkce měření a zpracování signálu.

Oslovili jsme našeho kolegu a nadšence pro podobné kousky, Ing. Jana Nováka, Ph.D. ze společnosti Ekosoftware s.r.o. a ten nezaváhal a pustil se do akce. Výsledky jsou někdy až neskutečné a rozdíly značné.

Takže jak odpovědět na základní otázku: Lze alespoň orientačně provádět měření hluku s použitím aplikace v chytrém telefonu? Odpověď je velmi jednoduchá, orientační měření s použitím aplikace v telefonu provádět lze. Problémem ale zůstává právě to "orientačně" u tohoto typu zvukoměru.

 

Vybrali jsme si určité aplikace pro chytré telefony k otestování. První volbou byla volba mobilní platformy. Jelikož z této oblasti již nějaké zkušenosti máme, zvolili jsme si platformu společnosti Apple. Důvodem této volby je skutečnost, že Apple vyrábí pouze omezený počet verzí svého telefonu a jeho parametry jsou vývojářům známé. Zejména je důležité znát vstupní citlivost použitého mikrofonu. U jiných mobilních platforem, kde jsou vyráběny stovky modelů telefonů různými výrobci je pro vývojáře software velmi komplikované potřebné údaje najít a v programu při jeho spuštění správně nastavit.

Pro tento test jsme použiti tyto programy pro měření zvuku na telefonech iPhone: Decibel 10th, Decibels, SPLnFFT, dB Meter, Sound Meter, SPL GraphPro, dBMeter Pro, SPL Spectrum, DecibelMeter, dB Volume a SPL Pro.

 

 

Porovnávací měření bylo provedeno v malé bezdozvukové komoře s použitým referenčním zdrojem hladiny akustického tlaku. Zdrojem akustického signálu byl zvolen zdroj růžového šumu. Jako referenční zvukoměr byl použit ověřený zvukoměr B&K 2270. Zvukoměr byl v průběhu měření mimo komoru a vedle položeného telefonu byl umístěn přesný měřicí mikrofon B&K 4189, který byl se zvukoměrem propojen kabelem. Pro vyloučení směrové charakteristiky použitých mikrofonů, byly oba mikrofony směrovány přímo proti referenčnímu reproduktoru.

 

Problematika měření zvuku s použitím mobilního telefonu je pro vývojáře komplikovaná. Velmi mnoho programů například nedisponuje ekvivalentní hladinou hluku, ale zobrazuje pouze okamžité hodnoty hluku většinou s možností nastavení příslušné časové konstanty fast nebo slow. Dalším problémem bylo, že některé programy vůbec neumožňují nastavení frekvenčního váhového filtru a u měřených hodnot nezobrazují, zda je nějaké frekvenční vážení vůbec použito. Dosti nepraktické se také ukázalo, že některé aplikace se při otočení telefonu o 180° nepřeklopily a hodnoty z obrazovky bylo nutné odečítat vzhůru nohama. Při běžném použití bychom přitom předpokládali orientaci mikrofonu od svého těla směrem k měřenému objektu. Další problém byl způsoben velmi rychlým přepisováním okamžité hodnoty hladiny akustického tlaku na obrazovce, takže měřenou hodnotu nebylo možné vůbec odečíst, zejména hodnotu na desetinném místě. Vývojářům daných programů patrně chybí praktické zkušenosti z dané problematiky. Kvalitnější programy umožňovaly provést jakousi kalibraci systému, nebo nastavení odchylky. Tuto možnost jsme záměrně nepoužili, neboť většinou ten, kdo si stáhne aplikaci do svého mobilního telefonu, asi nemá na místě možnost této kalibrace a potřebuje danou aplikaci ihned začít používat.

Výsledky měření respektive porovnání nás velmi překvapily. Ukázalo se, že prakticky nezáleží na tom zda je aplikace placená či zda je zdarma. Ověřený zvukoměr B&K 2270 během celého testu ukazoval stále shodnou hladinu akustického tlaku 78,2 dB(A). Jednotlivé programy však ukazovaly rozdílné hodnoty. Tři programy ukazovaly nižší hladinu akustického tlaku a to dva shodně 74 dB(A) a jeden přijatelnějších 76,4 dB(A). Další program ukazoval hodnoty mezi 77 až 79 dB(A) a po právu se částečně stal vítězem tohoto srovnávacího testu. Tři programy ukazovaly hladiny akustického tlaku do 82 dB(A), dva programy do 85 dB(A), tři programy do 95 dB(A) a jeden dokonce 102,4 dB(A) a nebyl to žádný z programů, který byl zdarma.

 

 

Rozptyl hodnot, které programy předvedly, je zarážející. Před testem jsme se domnívali, že nastane situace shodných čísel výsledků, jen posunutých od reference. Nutno dodat, že testovaný signál v podobě růžového šumu (obdobě by to dopadlo i s bílým šumem) je to nejoptimálnější, co lze měřit. Pro ne-akustiky je dále nutné připomenout, že rozdíl 3 dB znamená dvojnásobek nebo polovinu akustické energie.

Výsledků je více, než testovaných programů, protože některé programy mají dva rozsahy pro měření, nízký a vysoký. Když se programu s výchozím nastavením nevedlo, byl rozsah změněn. Tímto problémem trpěl i uvedený částečný vítěz testu. Ten ve vysokém rozsahu ukázal hodnotu 87 až 89 dB(A), ale po přepnutí rozsahu vynikajících 77 až 79 dB(A). Problém ovšem je, že uživatel těžko pozná jaký rozsah použít. Obecně 78 dB(A) je již docela dost a proto nás udivil rozdíl 10 dB mezi vysokým a nízkým rozsahem. Jednalo se o program dB Meter (celý název v iTunes je dB Meter Pro - sound level measurement tool to measure noise volume in decibel, který je nezapamatovatelný), ale bohužel neumí zobrazit ekvivalentní hladinu a udávaný průměr je pouze aritmetický.

Před provedením testů panovala obava, že výsledné hodnoty budou ovlivněny použitým telefonem. Měření bylo provedeno s použitím iPhone 6, který je jeden a půl roku starý, což je důležité, protože ve stáří telefonu může být problém. Již dříve jsme zjistili, že kvalita levných mikrofonů s časem výrazně degraduje. Rozptyl naměřených hodnot ale naznačuje, že skutečný problém bude pravděpodobně někde jinde. Na posledním obrázku je v jedné z aplikací zobrazeno frekvenční spektrum měřeného hluku. To by mělo být spojité a hladké, ale zde jsou patrné velmi vysoké hodnoty hladin akustického tlaku na nízkých frekvencích. Použitý referenční zdroj na těchto frekvencích již není schopen významného buzení a mikrofon v telefonu bude na těchto frekvencích již patrně také na konci svého frekvenčního rozsahu.

V Ekosoftware s.r.o. již dříve vyvinuli metodu pro provádění technické diagnostiky po telefonu a ta využívá jiných principů hodnocení akustického signálu. Vyvinutý postup pro provádění technické diagnostiky po telefonu se neopírá o hodnocení absolutních velikostí amplitud měřeného akustického tlaku právě z důvodu obtížnosti jeho měření mobilním telefonem.

Závěr srovnávacího testu je tedy jasný. Orientační měření lze telefonem skutečně běžně provádět, ale naměřené hodnoty příliš velkou vypovídající schopnost nemají. Toto srovnání bylo velmi zjednodušené. Měřen byl širokospektrální šum, což je pro jednoduché zvukoměry snadnější úkol. V případě měření izolovaných frekvenčních špiček by výsledky byly ještě horší. Mikrofon v telefonu nemá primárně měřit nízké a vysoké frekvence, ale frekvenční pásmo lidské řeči.

Dalším zjednodušením bylo měření na jedné konkrétní hladině akustického tlaku. Hladina hluku použitá v testu byla 78,2 dB(A) což je běžná hodnota hluku v průmyslových interiérech. Ostatně to, že aplikace budou mít možná problémy s měřením zvuku jsme zjistili již při instalaci těchto aplikací do telefonu. Aplikace byly instalovány k večeru v tichém prostředí a některé aplikace již při zkušebním spuštění zobrazovaly na displeji hladiny hluku pod 10 dB. Takto nízké hladiny akustického tlaku vyžadují pro měření v reálu velmi dobrý dynamický rozsah použitého mikrofonu a také dostatečnou citlivost a tuto vlastnost mít integrovaný mikrofon v těle telefonu nemůže.

 

Aut. Jan Novák, Radovan Zadražil

 

Odkaz na článek na webu Ekosoftware s.r.o.

SVMTech s.r.o., Spisová značka C 240418 vedená u Městského soudu v Praze.

Ochrana osobních údajů

© Všechna práva vyhrazena

11 Studio | Tvorba stránek | Grafika

Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte.

Další informace