Normalmente se describe un teléfono por lo que hace: llamadas, fotos, aplicaciones. Descríbalo en su lugar por lo que contiene: un micrófono lo suficientemente calibrado que muestrea a 48 kHz, dos o tres cámaras, una linterna LED brillante, un motor de vibración, un acelerómetro y una pantalla que puede parpadear a un ritmo preciso. Eso no es un teléfono. Es un pequeño laboratorio con pantalla táctil.
La mayoría de las aplicaciones usan uno de esos componentes a la vez, para el fin previsto. Las mediciones interesantes comienzan cuando los utiliza de forma no convencional y combinada: la linterna como fuente de luz para la cámara, el motor de vibración como excitador para el acelerómetro, o un segundo teléfono como la otra mitad de un experimento. Esta publicación es un mapa de ese territorio, en tres niveles de ambición creciente.
Nivel 1: un sensor, escuchando de forma pasiva
Las herramientas más sencillas apuntan un sensor al mundo y analizan lo que reciben:
- Espectro de sonido — grabe audio, calcule un espectro y observe dónde se concentra la energía. Esta es la herramienta multiusos por excelencia: motores, zumbidos, ruidos o el tono de resonancia de objetos al ser golpeados.
- Pruebas de golpeteo — golpee una fruta o un material y analice el decaimiento: la resonancia dominante y la rapidez con la que se atenúa dicen mucho más sobre lo que hay en el interior de lo que el volumen jamás podría. (Más información en la publicación sobre la prueba de golpeteo.)
- Vibración — coloque el teléfono sobre una lavadora, un compresor o una impresora 3D, y el acelerómetro registrará su patrón de vibración característico.
- Color y luz de la cámara — medición de color puntual, detección de la frecuencia de parpadeo en pantallas e iluminación LED, iluminancia, conteo de objetos repetidos, lectura de medidores analógicos y estimación de dimensiones.
La disciplina unificadora: la captura debe ser tan directa y sin procesar como lo permita la plataforma. En Android, eso significa solicitar la ruta del micrófono sin procesar (sin control automático de ganancia ni supresión de ruido que alteren la propia señal que se quiere medir) y bloquear la exposición automática y el balance de blancos de la cámara siempre que la medición dependa de que los niveles de luz se mantengan estables.
Nivel 2: el teléfono emite un estímulo y luego mide su propia excitación
Un teléfono también cuenta con actuadores, y emparejar un actuador con un sensor convierte la escucha pasiva en un instrumento activo:
- Linterna + reflectancia de la cámara — capture un par de fotogramas con la linterna encendida y apagada; la diferencia aísla cómo refleja la superficie una luz conocida, lo que elimina en gran medida la iluminación ambiental de la sala del resultado final.
- La linterna como iluminador: pulso y translucidez — coloque la yema de un dedo sobre la cámara con la linterna encendida y la cámara se convertirá en un fotodetector que registra el cambio de volumen sanguíneo con cada latido. La misma óptica sirve para medir la translucidez de un material.
- Motor de vibración + acelerómetro + micrófono — el teléfono vibra contra un objeto mientras registra cómo responde este, tanto mecánica como acústicamente. Un panel hueco y uno macizo responderán de forma diferente.
Las herramientas activas tienen una propiedad de la que carecen las pasivas: el estímulo es conocido. Al controlar la excitación, es posible diseñar funciones basadas en relaciones de proporción y respuestas en lugar de niveles absolutos, lo que permite comparar los resultados entre distintos modelos de teléfono sin necesidad de calibrar cada dispositivo.
Nivel 3: dos teléfonos, un experimento
Algunas magnitudes son intrínsecamente bilaterales: cuánto sonido bloquea una pared, cuánta luz transmite una ventana. Un solo teléfono no puede estar en ambos lados a la vez, pero dos sí, y la mayoría de los hogares tienen dos.
El truco que hace que esto funcione sin equipos de laboratorio es la relación del mismo receptor. El teléfono emisor reproduce un estímulo autoidentificable (un barrido de tono por pasos o una pantalla que parpadea a una frecuencia fija). El teléfono de medición realiza la captura dos veces: una con una trayectoria libre hacia el emisor (la referencia) y otra a través de la pared o ventana. Como resultado solo se utiliza la relación entre esas dos capturas, tomadas con el mismo micrófono o cámara. El volumen del emisor, la sensibilidad del receptor, la sala... todo se anula. De este modo, los dos teléfonos no necesitan sincronización de reloj, cables ni calibración entre sí. (Explicación completa en la publicación sobre el aislamiento acústico.)
Regla de diseño detrás de los tres niveles: nunca confíe en un nivel absoluto. Los micrófonos y cámaras de los teléfonos varían según el modelo; sin embargo, las resonancias, las tasas de decaimiento, los patrones de dominio de orden y las relaciones del mismo receptor suelen mantenerse estables. Las funciones basadas en magnitudes relativas son válidas para distintos dispositivos; las basadas en valores absolutos requerirán siempre una calibración específica para cada aparato.
De lecturas individuales a un catálogo
Una lectura por sí sola es un dato aislado. Las lecturas se convierten en conocimiento cuando se asocian a cosas: este melón, esta rueda, esta pared, medidos hoy y de nuevo la próxima semana. De este modo, cada medición puede archivarse bajo un objeto en un catálogo (Categoría → Objeto → Caso de uso → Medición) y cualquier medición puede recibir una etiqueta de referencia real a posteriori: golpeó el melón, luego lo abrió y después registró lo que encontró. Ese bucle cerrado, repetido en muchos usuarios y muchos objetos, es la forma en que los clasificadores de pruebas de golpeteo se entrenan con frutas reales en lugar de muestras de laboratorio.
Y para tareas en lugar de simples lecturas (como centrar la rueda de una bicicleta o comprobar el aislamiento de una habitación), las actividades guiadas encadenan varias herramientas en el orden correcto y le indican qué hacer entre las mediciones, registrando sus resultados en el mismo catálogo. La publicación sobre el tensado de radios detalla la primera de ellas.
Hacia dónde va esto
La lista de herramientas sigue creciendo, y la arquitectura está diseñada para que añadir una nueva herramienta sea un proceso acumulativo: una nueva entrada en un registro, sin tener que rediseñar lo que ya está guardado. Todo se ejecuta en el dispositivo, sin conexión, con resultados en menos de un segundo; la publicación sobre el enfoque primero sin conexión explica por qué este límite es un pilar fundamental y no un simple requisito que marcar.