Un téléphone est généralement décrit par ce qu'il fait — appels, photos, applications. Décrivez-le plutôt par ce qu'il contient : un microphone suffisamment étalonné échantillonnant à 48 kHz, deux ou trois caméras, une torche LED puissante, un moteur de vibration, un accéléromètre et un écran capable de clignoter à une fréquence précise. Ce n'est pas un téléphone. C'est un petit laboratoire doté d'un écran tactile.
La plupart des applications utilisent un seul de ces composants à la fois, pour l'usage auquel il est destiné. Les mesures intéressantes commencent lorsque vous les utilisez de manière détournée et combinée : la torche comme source de lumière pour la caméra, le moteur de vibration comme excitateur pour l'accéléromètre, un second téléphone comme autre moitié d'une expérience. Cet article est une carte de ce territoire, en trois niveaux d'ambition croissante.
Niveau 1 : un seul capteur, en écoute passive
Les outils les plus simples pointent un capteur vers le monde et analysent ce qui en retourne :
- Spectre sonore — enregistrer de l'audio, calculer un spectre, observer la répartition de l'énergie. C'est l'outil polyvalent par excellence : moteurs, ronflements, cliquetis, résonance d'objets frappés.
- Tests de tapotement — toquez sur un fruit ou tapotez un matériau et analysez le déclin du signal : la résonance dominante et la rapidité de son amortissement en disent bien plus sur l'intérieur que le simple volume sonore. (Plus de détails dans l'article sur le test de tapotement.)
- Vibrations — posez le téléphone sur une machine à laver, un compresseur, une imprimante 3D, et l'accéléromètre enregistre la signature vibratoire.
- Couleur et lumière de la caméra — mesure ponctuelle de couleur, détection du scintillement et de la fréquence de clignotement pour les écrans et l'éclairage LED, éclairement lumineux, comptage d'objets répétés, lecture de compteurs analogiques, estimation des dimensions.
La règle d'or : la capture doit être aussi brute que la plateforme le permet. Sur Android, cela signifie demander le flux microphone non traité — sans contrôle automatique du gain, ni suppression du bruit qui réécrirait le signal même que vous cherchez à mesurer — et verrouiller l'exposition automatique et la balance des blancs de la caméra dès que la mesure dépend de la stabilité des niveaux de lumière.
Niveau 2 : le téléphone excite, puis mesure sa propre excitation
Un téléphone contient également des actionneurs, et associer un actionneur à un capteur transforme l'écoute passive en un instrument actif :
- Torche + réflectance de la caméra — capturez une paire d'images avec la torche allumée puis éteinte ; la différence isole la façon dont la surface réfléchit une lumière connue, ce qui élimine en grande partie la lumière ambiante de la pièce du résultat.
- La torche comme illuminant : pouls et translucidité — pressez le bout d'un doigt sur la caméra avec la torche allumée et la caméra devient un photodétecteur observant le volume sanguin varier à chaque battement de cœur. Le même système optique permet de mesurer la translucidité d'un matériau.
- Moteur de vibration + accéléromètre + microphone — le téléphone vibre contre un objet tout en enregistrant la réponse de cet objet, tant sur le plan mécanique qu'acoustique. Un panneau creux et un panneau plein réagiront différemment.
Les outils actifs possèdent une propriété qui fait défaut aux outils passifs : le stimulus est connu. Lorsque vous contrôlez l'excitation, vous pouvez concevoir des fonctionnalités basées sur des ratios et des réponses plutôt que sur des niveaux absolus — c'est ce qui permet de comparer les résultats d'un modèle de téléphone à l'autre sans avoir à étalonner chaque appareil.
Niveau 3 : deux téléphones, une seule expérience
Certaines grandeurs physiques impliquent par nature deux côtés : la quantité de son bloquée par un mur, ou la quantité de lumière transmise à travers une fenêtre. Un seul téléphone ne peut pas être des deux côtés à la fois — mais deux le peuvent, et la plupart des foyers en possèdent deux.
L'astuce pour y parvenir sans équipement de laboratoire est le ratio du même récepteur. Le téléphone émetteur joue un stimulus auto-identifiable — un balayage de fréquences par paliers, ou un écran clignotant à une fréquence fixe. Le téléphone de mesure capture le signal à deux reprises : une fois avec une voie directe vers l'émetteur (la référence), et une fois à travers le mur ou la fenêtre. Seul le ratio de ces deux captures, effectuées sur le même microphone ou la même caméra, sert à déterminer le résultat. Le volume de l'émetteur, la sensibilité du récepteur, la pièce — tout s'annule. Ainsi, les deux téléphones n'ont besoin d'aucune synchronisation d'horloge, d'aucun câble ni d'aucun étalonnage mutuel. (Explications complètes dans l'article sur l'isolation phonique.)
Règle de conception pour les trois niveaux : ne faites jamais confiance à un niveau absolu. Les microphones et caméras des téléphones varient d'un modèle à l'autre ; ce qui n'est généralement pas le cas des résonances, des taux d'amortissement, des profils d'ordre fréquentiel et des ratios de même récepteur. Les fonctionnalités basées sur des grandeurs relatives s'adaptent à tous les appareils ; celles basées sur des valeurs absolues nécessiteront toujours un étalonnage propre à chaque appareil.
Des mesures individuelles au catalogue
Une mesure isolée n'est qu'une anecdote. Les mesures deviennent un savoir lorsqu'elles sont associées à des choses : ce melon, cette roue, ce mur, mesurés aujourd'hui puis à nouveau la semaine prochaine. Ainsi, chaque mesure peut être classée sous un objet dans un catalogue — Catégorie → Objet → Cas d'usage → Mesure — et n'importe quelle mesure peut recevoir une étiquette de réalité de terrain après coup : vous tapotez le melon, puis vous l'ouvrez, et enfin vous enregistrez ce que vous observez. Cette boucle fermée, répétée par de nombreux utilisateurs et sur de nombreux objets, est la méthode employée pour entraîner les classificateurs de tests de tapotement sur de vrais fruits plutôt que sur des échantillons de laboratoire.
Et pour les tâches concrètes plutôt que les simples relevés — comme dévoiler une roue de vélo ou vérifier l'isolation d'une pièce — des activités guidées enchaînent plusieurs outils dans le bon ordre et vous indiquent la marche à suivre entre les mesures, en enregistrant leurs résultats dans le même catalogue. L' article sur la tension des rayons détaille la toute première.
Où cela nous mène
La liste des outils ne cesse de s'allonger — et l'architecture est conçue pour que l'ajout d'un outil soit cumulatif : une nouvelle entrée dans un registre, sans jamais devoir retravailler ce qui est déjà enregistré. Tout fonctionne en local sur l'appareil, hors ligne, avec des résultats obtenus en moins d'une seconde ; l'article sur le fonctionnement hors ligne explique pourquoi cette contrainte est structurelle plutôt qu'une simple case à cocher.