Запитайте акустика, наскільки щось голосне, і ви отримаєте зустрічне запитання: на якій частоті? Одне число в децибелах — це узагальнення, яке приховує все найцікавіше. Баси сусіда проникають крізь стіну, а високі звуки тарілок — ні; вентиляційна система гуде на одній висоті та шипить на іншій; ті самі 60 dB можуть бути як терпимим шелестом, так і нестерпним гудінням. Тому професійна акустика вимірює у частотних смугах — розділяючи спектр на стандартизовані частини, класично октави (де кожна смуга вдвічі перевищує за частотою попередню) або третиноктави, та фіксуючи рівень для кожної частини. Існує міжнародний стандарт суто для цього розділення: IEC 61260-1, який визначає вимоги до фільтрів аж до їхніх масок допусків.
Інструмент рівнів смуг у Sentio — це мобільна версія цієї ідеї, і цей допис присвячено обом частинам цього твердження: як телефон дійсно відтворює структуру вимірювання по смугах і де саме він розходиться з каліброваними приладами, адже ця межа є чіткою, а спроби вдати протилежне — це саме те, через що вимірювальні додатки здобувають свою репутацію.
Шістнадцять тонів, один чесний трюк
Інструмент не просто пасивно фільтрує навколишній шум на смуги. Він є приймальною частиною вимірювання за допомогою двох телефонів: другий телефон (або вебдодаток) відтворює кроковий тональний свіп — шістнадцять чистих тонів, розташованих логарифмічно від 100 Hz до 12 kHz із кроком приблизно в півоктави, кожен з яких утримується протягом такту з паузою перед наступним. Вимірювальний телефон слухає через необроблений тракт мікрофона і для кожного тону знаходить спектральний пік, вимірює його рівень, а також вимірює рівень фонового шуму навколо нього.
Елегантність полягає в тому, що свіп є самоідентифікованим. Кожен тон заявляє про себе просто тим, що він є єдиним тоном, який відтворюється, тому двом телефонам не потрібні кабелі, синхронізація годинників чи спарювання — приймач розпізнає кожну смугу за частотою і підлаштовується під таймінг будь-кого телефону. Оскільки кожна смуга фіксує власне відношення сигнал/шум, інструмент знає для кожної смуги, чи дійсно він почув тон, чи просто шум кімнати. Смуга, яка не долає поріг відношення сигнал/шум у 20 dB, виключається з висновків, а не розмиває їх непомітно — те саме правило «відхилити, а не вгадувати», яке тест слуху застосовує під час перевірки кімнати.
Це внутрішній механізм активності з вимірювання звукоізоляції двома телефонами: свіп на відкритому просторі, потім свіп крізь стіну, а різниця в кожній смузі дає спектр ослаблення стіни — причому невідомі частотні характеристики обох пристроїв взаємно знищуються при відніманні.
А тепер про розбіжність калібрування — відверто
Вимоги до професійних шумомірів визначаються стандартом IEC 61672-1, який встановлює два класи точності: class 1 (суворіші допуски, лабораторний та експертний клас) і class 2 (дещо вільніші, загальний польовий клас). Клас — це не маркетингова категорія, а набір вимог із допусками до абсолютної чутливості, частотної характеристики, лінійності в усьому діапазоні рівнів, спрямованості та температурної стабільності, які перевіряються на конкретному приладі, плюс польовий калібратор, який накручується на мікрофон до і після кожної серйозної сесії вимірювання.
Телефон не відповідає цим вимогам в одному конкретному і принциповому пункті: абсолютна опорна величина. Рівні в інструменті вимірюються в децибелах відносно власної цифрової повної шкали телефону (dBFS) — це чесне, точно виміряне число, зв'язок якого з фактичним звуковим тиском у кімнаті невідомий, оскільки ніхто ніколи не зіставляв цей мікрофон із калібратором. Два різні телефони, що фіксують один і той самий тон, покажуть різні рівні в dBFS; обидва будуть внутрішньо послідовними, але жоден із них не покаже реальний рівень звукового тиску.
Чи міг би застосунок просто додати таблицю коригування для кожної моделі телефона? Деякі намагаються це робити. Оцінка NIOSH щодо застосунків для вимірювання звуку на смартфонах показала, що найкращі застосунки дають результат у межах приблизно 2 dB відносно еталонних приладів — вражає, але це все одно не сертифікат класу 2. Адже середнє коригування для моделі не може знати про ваш конкретний мікрофон, чохол, ворсинки в кишені чи автоматичне регулювання підсилення, яке деякі аудіотракти застосовують непомітно. Саме тому цей інструмент записує, через який саме аудіотракт було здійснено захоплення, і помічає будь-який запис, де могло відбутися автоматичне підлаштування рівня підсилення: вимірювання рівня на тракті з регульованим підсиленням — це не гірше вимірювання, це взагалі не вимірювання.
Конструктивне рішення: за межі телефона виходять лише різниці
Інструмент рівнів смуг усуває цей розрив так само, як і вся платформа — будуючи твердження на основі величин, у яких невідоме калібрування взаємно знищується:
- Різниця між двома захопленнями на одному телефоні (у такій активності, як вимірювання ізоляції: еталонне значення мінус прохідне) повністю виключає невідому характеристику мікрофона з результату.
- Форма розподілу по смугах (наприклад, витік із переважанням басів порівняно з високими частотами) не залежить від похибки калібрування, оскільки похибка є фіксованою, тоді як форма змінюється.
- Абсолютний рівень у dBFS в одному захопленні залишається в записі для відтворюваності, підписаний як є, і ніколи не видається за твердження виду «в кімнаті X децибел».
| Професійний інструмент | Інструмент рівнів смуг на телефоні | Де проявляється різниця |
|---|---|---|
| Шумомір класу 1 + октавний аналіз ($3,000–$10,000, щорічне лабораторне калібрування, польовий калібратор) | Рівні 16-смугового тонального свіпу в dBFS, SNR для кожної смуги, необроблений аудіотракт | Будь-які заяви про абсолютний рівень звукового тиску (SPL): правила контролю шуму, професійний вплив, екологічна оцінка — потрібен сертифікат, телефон не підходить |
| Прилад класу 2 ($300–$2,000, верифікований за IEC 61672) | Різниці рівнів на одному телефоні, за яких похибка пристрою взаємно знищується | Порівняння вашого показника з чиїмись іншими або з нормативним порогом — dBFS не передається між пристроями, на відміну від різниць |
| Обладнання для будівельної акустики (каліброване джерело + шумомір, польові методи ISO; зазвичай найманий консультант) | Свіп із двома телефонами: спектр відносного згасання вашої стіни, вашої геометрії | Офіційні рейтинги (Rw/STC) для сертифікації будівель вимагають стандартизованих приміщень і методів — показник телефона є суто вашим і не підлягає порівнянню з технічними паспортами |
| Октавні фільтри IEC 61260, з допусками та верифікацією | Пікові рівні FFT на 16 відомих частотах тонів — дискретизація смуг, а не фільтрація смуг із допусками | Широкосмуговий та імпульсний шум (дорожній рух, спалахи роботи обладнання) вимагає справжніх наборів фільтрів; свіп-метод вимірює лише те, що зондують його тони |
Чесне твердження в одному реченні: телефон вимірює форму звуку та зміну звуку з дійсною точністю, і взагалі не вимірює звуковий тиск. Кожен екран результатів в інструменті сформульовано строго в цих межах — «~28 dB медіанного згасання для цього обладнання та геометрії», і ніколи «ваша стіна має рейтинг 28 dB».
Чому це все одно цінно
Як виявилося, величезну. Питання, які насправді цікавлять людей — чи допоможе герметизація віконної щілини, яка стіна є слабкою ланкою, чи кращі нові двері за старі, чому я чую сабвуфер сусіда, але не його телевізор — це все питання про різницю та форму, які повністю вкладаються в те, що телефон вимірює добре. Консультант із приладом класу 1 відповістить на запитання, яке ви поставите щонайбільше раз на будівлю; телефон відповість на двадцять запитань до та після цього, зокрема й на те, чи дало взагалі щось виправлення, за яке ви заплатили. Виміряний у день завершення робіт і збережений під тією самою стіною у вашому каталозі, цей результат «до/після» не замінить жоден рахунок-фактура.
Для пасивного аналізу спектра звуку за допомогою одного телефона див. відбиток частот; для повного обговорення того, які вимірювання телефон повинен і не повинен намагатися виконувати, читайте чесний звіт.