Nas últimas semanas eu estive pensando bastante sobre essa questão das pessoas utilizarem o celular como um equipamento de medição, mas será que é realmente possível ter uma certa confiabilidade nas medições utilizando os tais aplicativos e o microfone interno? Bom, todos nós já sabemos que infelizmente não dá. Os celulares não são feitos para isso e desempenham essa tarefa de uma maneira relativamente pobre. Quer saber quais são os motivos? Para responder essa questão eu recorri a alguns artigos bem interessantes e você vai ter a chance de ver um resumo desse trabalho logo abaixo!
Do que é composto um equipamento de medição?
Todo equipamento de medição é composto de um sensor ou um transdutor, uma unidade de processamento e uma interface de interação com o usuário que pode vir das maneiras mais variadas - alguns possuem só display, outros botões e alguns mais modernos possuem até telas sensíveis ao toque. No caso do nosso sonômetro, o transdutor é o microfone, responsável por converter pressão sonora em tensão elétrica que vai ser lida pela unidade de processamento e mostrada ao usuário através de uma unidade relativa que é o decibel. Tudo isso o nosso celular consegue fazer sem muitos problemas. E posso te garantir que um smartphone tem até mais capacidade de processamento que um sonômetro, mas qual a diferença?
Equipamentos de medições profissionais precisam estar regulamentados por normas que estabelecem os padrões de qualidade que esses equipamentos devem respeitar. Isso significa que as medições precisam ser confiáveis dentro dos padrões estabelecidos pela norma, o que faz com que o fabricante tenha que possuir um rígido controle de qualidade dos componentes utilizados no equipamento, em especial o microfone. É importante lembrar que o sistema, como um todo, deve estar dentro das rígidas normas. Apenas um dos componentes obedecendo as normas estabelecidas pela ANSI ou IEC não garante que todo o equipamento estará de acordo.
Mas o que a norma regula, afinal?
Os pontos são vários. Alguns aspectos que são estritamente controlados pela norma são o ruído de fundo inerente ao equipamento, a tolerância da medição (+- 1,5dB para equipamentos de medição classe 1) e a resposta espacial do microfone. Embora pareça simples à primeira vista, controlar todos os aspectos estabelecidos pela norma de modo a gerar medições confiáveis não é uma tarefa fácil e é principalmente devido a isso que os sonômetros profissionais acabam custando tão caro.
Ao contrário dos equipamentos profissionais, fabricantes de celulares não precisam se preocupar com a norma, muito menos com a confiabilidade dos seus microfones e circuitos internos, já que foram feitos para gravar a voz e não para fazer medições. Desta forma, celulares convencionais são capazes de satisfazer praticamente nenhum ponto das normas técnicas. Bom, essa era uma conclusão que praticamente ninguém esperava que fosse diferente já que a diferença de preço entre um sonômetro profissional e um smartphone pode ser assustadoramente grande. Mas a pergunta que me fez pesquisar para fazer este artigo ainda não foi respondida: o quão diferente são as medições feitas em smartphones das medições feitas em equipamentos profissionais?
O experimento
Shaw e Kardous [1, 2], dois pesquisadores do NIOSH, Canadá, resolveram fazer um experimento para averiguar justamente esta questão e o experimento foi feito em duas partes: primeiro eles investigaram que aplicativos disponíveis para iOS e Android conseguiam satisfazer um critério mínimo de qualidade das medições utilizando o microfone interno dos aparelhos e no segundo experimento tentaram comparar o desempenho destes mesmos aparelhos utilizando o microfone interno e um microfone externo disponível no mercado. WAIT FOR IT!
No primeiro experimento foram analisados mais de 192 aplicativos de medidor de nível de pressão sonora para iOS e Android na esperança de encontrar quantos aplicativos conseguiriam satisfazer um critério de variação de +- 2dB entre as medições, utilizando o próprio microfone interno do aparelho, e tomando como referência um sonômetro profissional devidamente calibrado. O mais interessante da análise realizada por Shaw e Kardous é que nenhum aplicativo para Android e apenas quatro aplicativos para iOS conseguiram satisfazer essa condição pré-estabelecida - NoiSee, SPL Pro, SPLnFFT e SoundMeter. Pois é, o resultado é assustadoramente desfavorável para o uso de smartphones em medições de nível de pressão sonora utilizando o microfone interno. Alguns aplicativos mostraram diferenças tão extremas quanto 20dB do valor de referência, o que é incrivelmente inexato.
O segundo experimento, por sua vez, veio na tentativa de solucionar uma outra questão: será que as medições ficam mais precisas se forem utilizados microfones externos acoplados ao aparelho? Assim as variáveis inerentes ao microfone interno seriam anuladas. Os pesquisadores então compraram dois microfones externos para iPhone, utilizaram aqueles 4 aplicativos que obtiveram os melhores desempenhos e partiram para as medições. Para a nossa surpresa, as medições tiveram um aumento de confiabilidade razoavelmente grande. Na grande maioria dos casos, as medições apresentaram variações de +- 1dB da referência - muito bom para um aparelho que cabe no bolso!
Então vou acoplar um microfone no meu iPhone e nunca mais vou usar um sonômetro!
Calma, não é bem assim. É importante salientar que nenhum telefone utilizando o sistema Android obteve um desempenho favorável, principalmente utilizando o microfone interno do aparelho. É também interessante falar sobre a calibração dos microfones. A grande maioria das pessoas realmente acham que baixar um aplicativo no celular é suficiente para ter uma boa medição no tela do aparelho. Para fazer as medições os pesquisadores tomaram o cuidado de calibrar todos os telefones e esse é um passo extremamente importante. Esse é também um cuidado que você deve tomar caso seu sonômetro não seja calibrado e, mesmo que ele seja, o processo de calibração deve ser feito de forma periódica - período esse que é usualmente recomendado pelo fabricante - para garantir que as medições estejam sempre corretas. Acredite, se seu sonômetro nunca foi calibrado as suas medições podem estar completamente erradas. Para smartphones o raciocínio é semelhante: um aplicativo pode até estar mostrando um nível de pressão sonora na tela do celular, mas ele pode estar medindo ou até mesmo calculando os níveis de pressão sonora com nenhum grau de confiabilidade!
Conclusão
Embora os experimentos tenham demonstrado que na grande maioria das vezes os resultados indicados por aplicativos de medição de nível de pressão sonora não sejam confiáveis, é possível sim conseguir um razoável grau de confiabilidade se o celular, o aplicativo e o microfone externo forem escolhidos cuidadosamente e o usuário tenha o devido zelo de calibrar o sistema sempre que for realizar uma medição [3]. Isso, no entanto, não exclui o sonômetro de forma alguma já que em laudos e experimentos técnicos o sistema que está realizando a medição deve ser devidamente certificado e deve estar de acordo com as normas vigentes.
Em um futuro próximo, quem sabe, talvez consigamos medições confiáveis utilizando até mesmo o microfone interno do celular. Enquanto isso não é possível, melhor confiarmos em sonômetros profissionais.
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Referências:
[1] KARDOUS, Chucri A.; SHAW, Peter B. Evaluation of smartphone sound measurement applications. The Journal of the Acoustical Society of America, v. 135, n. 4, p. EL186-EL192, 2014.
[2] KARDOUS, Chucri A.; SHAW, Peter B. Evaluation of smartphone sound measurement applications (apps) using external microphones—A follow-up study. The Journal of the Acoustical Society of America, v. 140, n. 4, p. EL327-EL333, 2016.
[3] FABER, B. M. Acoustical measurements with smartphones: Possibilities and limitations. Acoust. Today, v. 13, n. 2, p. 10-17, 2017.