Nếu bạn hỏi một nhà âm học xem một thứ gì đó lớn như thế nào, bạn sẽ nhận lại một câu hỏi ngược lại: ở tần số nào? Một con số decibel đơn lẻ chỉ là một bản tóm tắt che giấu đi mọi thứ thú vị. Âm trầm từ nhà hàng xóm có thể truyền qua tường của bạn trong khi tiếng chũm chọe của họ thì không; hệ thống thông gió kêu u u ở một cao độ này và rít lên ở một cao độ khác; cùng một mức 60 dB có thể là tiếng rì rào dễ chịu hoặc tiếng ù khó chịu không thể chịu nổi. Do đó, âm học chuyên nghiệp đo bằng các dải tần số — chia nhỏ phổ thành các phần tiêu chuẩn hóa, theo kiểu cổ điển là các quãng tám (mỗi dải tần có tần số gấp đôi dải tần trước đó) hoặc một phần ba quãng tám, rồi báo cáo cường độ cho từng phần. Có một tiêu chuẩn quốc tế chỉ dành riêng cho việc chia nhỏ này: IEC 61260-1, trong đó quy định chi tiết các bộ lọc cho đến giới hạn dung sai của chúng.
Công cụ đo mức dải tần của Sentio là phiên bản trên điện thoại của ý tưởng đó, và bài viết này nói về cả hai vế của câu nói trên: cách điện thoại tái hiện chân thực cấu trúc đo theo dải tần, và chính xác nơi nó bắt đầu khác biệt so với các thiết bị được hiệu chuẩn — bởi vì ranh giới đó rất rõ ràng, và việc giả vờ như không có ranh giới là cách các ứng dụng đo lường tạo nên tai tiếng của mình.
Mười sáu âm tần, một mẹo trung thực
Công cụ này không lọc tiếng ồn xung quanh thành các dải tần một cách thụ động. Nó là phần thu của một phép đo sử dụng hai điện thoại: một chiếc điện thoại thứ hai (hoặc ứng dụng web) sẽ phát một chuỗi quét tần âm thanh theo từng bước — mười sáu âm thuần, được phân bố theo thang logarit từ 100 Hz đến 12 kHz, cách nhau khoảng nửa quãng tám, mỗi âm được giữ trong một nhịp và có khoảng lặng trước khi chuyển sang âm tiếp theo. Điện thoại đo sẽ thu nhận qua đường dẫn micrô thô, không xử lý, và đối với mỗi âm, nó sẽ tìm đỉnh phổ, đo mức âm của nó và đo nhiễu nền xung quanh.
Điểm tinh tế là quá trình quét tần này tự nhận diện. Mỗi âm tự khai báo bằng cách đơn giản là âm duy nhất đang phát, do đó hai điện thoại không cần cáp, không cần đồng bộ đồng hồ, không cần ghép đôi — bộ thu nhận biết từng dải tần bằng tần số và chấp nhận mọi sai lệch về thời gian của điện thoại. Và bởi vì mỗi dải tần đều ghi lại tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của chính nó, công cụ sẽ biết trên từng dải tần liệu nó có thực sự thu được âm tần đó hay chỉ là tiếng ồn của phòng. Một dải tần không đạt được ngưỡng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu 20 dB sẽ bị loại khỏi mọi kết luận thay vì âm thầm làm loãng kết quả — cùng một quy tắc từ-chối-chứ-không-đoán-mò mà bài kiểm tra thính lực áp dụng cho việc kiểm tra tiếng ồn trong phòng của nó.
Đây là cơ chế vận hành bên dưới hoạt động đo cách âm bằng hai điện thoại: quét tần với một đường truyền thông thoáng, sau đó quét tần lại qua bức tường, và sự khác biệt trên từng dải tần chính là phổ suy hao của bức tường — với việc đáp ứng tần số chưa biết của cả hai thiết bị sẽ triệt tiêu lẫn nhau trong phép trừ.
Bây giờ, về khoảng cách hiệu chuẩn — nói một cách thẳng thắn
Một máy đo mức âm thanh chuyên nghiệp được quản lý bởi tiêu chuẩn IEC 61672-1, trong đó xác định hai cấp độ chính xác: lớp 1 (dung sai chặt chẽ hơn, dùng cho phòng thí nghiệm và tư vấn) và lớp 2 (lỏng lẻo hơn một chút, dùng cho thực địa nói chung). Phân lớp này không phải là một chiêu trò tiếp thị — đó là một tập hợp các yêu cầu về dung sai đối với độ nhạy tuyệt đối, đáp ứng tần số, độ tuyến tính theo mức âm, đáp ứng định hướng và đặc tính theo nhiệt độ, được kiểm chứng trên chính thiết bị thực tế, cộng với một bộ hiệu chuẩn hiện trường được gắn vào micrô trước và sau mỗi buổi đo nghiêm túc.
Điện thoại thất bại ở điểm này tại một vị trí cụ thể và không thể thương lượng: mốc tham chiếu tuyệt đối. Các mức âm của công cụ là decibel so với thang đo đầy đủ kỹ thuật số của chính điện thoại (dBFS) — một con số trung thực, được đo chính xác nhưng mối quan hệ của nó với áp suất âm thanh thực tế trong phòng là không xác định, bởi vì chưa từng có ai đo micrô này so với một bộ hiệu chuẩn. Hai chiếc điện thoại khi đọc cùng một âm tần sẽ báo cáo các mức dBFS khác nhau; cả hai đều nhất quán về mặt nội bộ; nhưng không chiếc nào phản ánh mức áp suất âm thanh thực tế.
Liệu một ứng dụng có thể chỉ cần thêm một bảng hiệu chỉnh cho từng mẫu điện thoại? Một số ứng dụng đã thử. Đánh giá của NIOSH về các ứng dụng đo âm thanh trên điện thoại thông minh cho thấy những ứng dụng tốt nhất đạt kết quả sai lệch trong khoảng 2 dB so với thiết bị đo chuẩn — rất ấn tượng, nhưng vẫn không đạt chứng nhận cấp 2, bởi vì mức hiệu chỉnh trung bình theo mẫu máy không thể biết được về micrô cụ thể của bạn, ốp lưng, xơ vải trong túi quần, hoặc tính năng tự động kiểm soát độ lợi mà một số đường dẫn âm thanh âm thầm áp dụng. Đó là lý do tại sao công cụ này ghi lại đường dẫn âm thanh nào mà nó đã thu qua và gắn cờ cho bất kỳ lần thu nào có thể đã xảy ra hiện tượng tự động điều chỉnh độ lợi: kết quả đo mức âm lượng trên một đường dẫn có kiểm soát độ lợi không phải là một kết quả đo kém hơn, mà nó hoàn toàn không phải là một kết quả đo.
Giải pháp thiết kế: chỉ những giá trị chênh lệch mới được xuất ra khỏi phạm vi của điện thoại
Công cụ đo mức dải tần giải quyết khoảng cách này theo cách mà toàn bộ nền tảng thực hiện — bằng cách đưa ra các khẳng định từ các đại lượng mà ở đó giá trị hiệu chuẩn chưa biết sẽ tự triệt tiêu:
- Sự chênh lệch giữa hai lần thu trên cùng một điện thoại (hiệu số tham chiếu trừ đi truyền qua của hoạt động đo cách âm) sẽ triệt tiêu hoàn toàn đáp ứng chưa biết của micrô khỏi kết quả.
- Hình dạng phổ trên các dải tần — rò rỉ nhiều âm trầm so với nhiều âm bổng — vẫn chính xác bất chấp lỗi hiệu chuẩn, vì lỗi này là cố định trong khi hình dạng phổ thì thay đổi.
- Một mức dBFS tuyệt đối trong một lần thu được lưu lại trong hồ sơ để có thể tái lập, được gắn nhãn đúng bản chất của nó, và không bao giờ được nâng tầm thành khẳng định kiểu "phòng này có độ ồn X decibel".
| Thiết bị chuyên nghiệp | Công cụ đo mức dải tần trên điện thoại | Nơi bộc lộ sự chênh lệch |
|---|---|---|
| Máy đo mức âm thanh Cấp 1 + phân tích quãng tám ($3,000–$10,000, hiệu chuẩn phòng thí nghiệm hàng năm, thiết bị hiệu chuẩn hiện trường) | Mức âm quét (sweep) 16 băng tần tính bằng dBFS, SNR trên từng băng tần, đường dẫn âm thanh không xử lý | Bất kỳ khẳng định SPL tuyệt đối nào: quy định về tiếng ồn, mức độ tiếp xúc nghề nghiệp, đánh giá môi trường — yêu cầu phải có chứng nhận, điện thoại không đủ điều kiện |
| Thiết bị đo Cấp 2 ($300–$2,000, được xác thực theo tiêu chuẩn IEC 61672) | Các chênh lệch mức âm trên cùng một điện thoại, trong đó đáp ứng của thiết bị tự triệt tiêu | So sánh kết quả đo của bạn với của bất kỳ ai khác, hoặc với ngưỡng quy định — chỉ số dBFS không thể so sánh giữa các thiết bị; nhưng các giá trị chênh lệch thì có thể |
| Hệ thống đo âm học xây dựng (nguồn phát được hiệu chuẩn + máy đo, phương pháp hiện trường ISO; thường do chuyên gia tư vấn được thuê thực hiện) | Âm quét (sweep) bằng hai điện thoại: phổ suy giảm tương đối của bức tường, cấu trúc hình học của bạn | Các chỉ số đánh giá chính thức (Rw/STC) để chứng nhận công trình tuân theo các phòng và phương pháp tiêu chuẩn hóa — con số của điện thoại là của riêng bạn, không thể so sánh với bảng thông số kỹ thuật |
| Bộ lọc băng tần quãng tám IEC 61260, được dung sai và xác thực | Các mức đỉnh FFT tại 16 tần số âm đã biết — việc lấy mẫu dải tần, không phải lọc dải tần có dung sai | Tiếng ồn băng rộng và tiếng ồn xung (giao thông, tiếng máy móc nổ ngắt quãng) cần các bộ lọc thực sự; phương pháp âm quét (sweep) chỉ đo những gì các âm của nó dò tìm được |
Khẳng định trung thực, trong một câu: điện thoại đo hình dạng của âm thanh và sự thay đổi của âm thanh với độ trung thực thực sự, và hoàn toàn không đo áp suất âm thanh. Mọi màn hình kết quả trong công cụ đều được diễn đạt trong giới hạn đó — "độ suy giảm trung vị khoảng ~28 dB của hệ thống và cấu trúc hình học này", chứ không bao giờ là "bức tường của bạn được xếp hạng 28 dB".
Giá trị còn lại là gì
Hóa ra là rất nhiều. Những câu hỏi thực tế mà mọi người thường có — việc bịt kín khe hở cửa sổ có giúp ích gì không, bức tường nào là điểm yếu, cửa mới có tốt hơn cửa cũ không, tại sao tôi nghe thấy tiếng loa siêu trầm của hàng xóm nhưng lại không nghe thấy tiếng TV của họ — đều là những câu hỏi về sự chênh lệch và hình dạng phổ, nằm hoàn toàn trong khả năng đo lường tốt của điện thoại. Chuyên gia tư vấn với máy đo cấp 1 trả lời một câu hỏi mà bạn sẽ chỉ hỏi tối đa một lần cho mỗi tòa nhà; còn điện thoại trả lời hai mươi câu hỏi trước và sau đó, bao gồm cả việc giải pháp bạn đã trả tiền có mang lại hiệu quả gì không. Được đo vào ngày công việc hoàn thành và được lưu dưới cùng một bức tường trong danh mục của bạn, đó là một so sánh trước/sau mà không hóa đơn nào có được.
Để xem phổ âm thanh thụ động bằng một điện thoại duy nhất, hãy xem dấu vân tay tần số; để đọc lập luận đầy đủ về những kết quả đo nào điện thoại nên và không nên thực hiện, hãy xem báo cáo trung thực.