App-test: Mag het een dBtje meer of minder zijn?

Decibel Utra en SafeNoise het best uit vergelijking van 12 apps om geluid te meten

Carel Ostendorf, Cauberg-Huygen, 25 april 2012

In de december 2011 editie van Geluidnieuws kon u de resultaten lezen van een veldtest onder geluidmeetapps. Dit zijn applicaties voor een smartphone waarmee de telefoon de rol krijgt van geluidmeter. De veldtest liet veel spreiding zien in de meetresultaten waarbij de afwijkingen ten opzichte van een klasse I geluidmeter tot 15 dB opliepen. De reden voor het verschil kon liggen in de werking van de app, het type telefoon of de combinatie van beiden.  De resultaten van de veldtest vroegen om een aanvullende test waarbij verschillende apps zijn getest op dezelfde telefoon. Zo kon onderscheid worden gemaakt tussen de prestaties van de verschillende apps. Deze vergelijkende apptest is eind december 2011 uitgevoerd. De resultaten van de test kunt u hieronder lezen.

Geteste apps

Bij de test is gekozen voor apps die werken op een iPhone. In de appstore van Apple is namelijk een groot aantal geluidmeetapps voorhanden. Veel apps zijn gratis maar voor een aantal moet worden betaald. Alleen de gratis versies zijn getest omdat de verwachting is dat maar weinig mensen bereid zijn te betalen voor een app als er genoeg gratis alternatieven beschikbaar zijn.

In de appstore is gezocht op begrippen als “noise”, “sound”, “decibel”, “dB”, “geluid”, “gehoor” en “oor”. Dat heeft geleid tot in het totaal 12 apps. Tabel 1 geeft een overzicht van de onderzochte apps.

Tabel 1: overzicht onderzochte geluidmeetapps

Bij veel apps is totaal onduidelijk wat er gemeten wordt. Is het geluidniveau A-gewogen? Welke tijdweging is toegepast? Hoe wordt het geluidniveau gemiddeld en op welke wijze wordt het piek (peak) niveau bepaald? De informatie en uitleg bij de apps is vaak minimaal zodat een gebruiker daar niet veel wijzer van wordt.

De app “Noisemeter” hing zo vaak vast tijdens de test, dat het niet mogelijk was om een betrouwbaar aantal metingen uit te voeren. De app is verder dan ook buiten beschouwing gelaten.

Testopstelling

De testopstelling bestond uit een klasse I geluidmeter (B&K 2250 en B&K 2260) waarmee als referentie het geluidniveau is gemeten. Via een B&K geluidbron 4224 zijn vijf geluidfragmenten afgespeeld:

1. roze ruis met een geluidniveau van circa 75 dB(A);
2. roze ruis met een geluidniveau van circa 95 dB(A);
3. een zuivere toon van 80 Hz;
4. een zuivere toon van 4000 Hz;
5. een stukje popmuziek (Pavarana – Flying with thoughts).

De microfoon van de 2250 of 2260 (B&K 4189) stond op een afstand van 1,09 meter van het midden van de B&K geluidbox. De hoogte van de microfoon bedroeg 1,18 meter boven de vloer.

De microfoon van de iPhone zit aan de onderkant. De iPhone (type 4) was door middel van een klem zodanig opgesteld dat zowel de hoogte als afstand tot de geluidbox gelijk was aan de afstand en de hoogte van de referentie microfoon. De afstanden zijn steeds gecontroleerd met behulp van een laserafstandsmeter met een nauwkeurigheid van 0,1 mm.

Noch de positie van de iPhone noch die van de overige apparatuur is tijdens de test gewijzigd. Alleen de app is veranderd. Zo is alleen de app de variabele in de test en zijn de overige invloeden constant.

Tijdens de veldtest bleek al dat de meetpositie met name voor de hoge frequenties veel invloed had op het gemeten geluidniveau. Daarom is eerst onderzocht hoe groot deze invloed was en of een meetpositie viel te vinden waarbij het verschil zo klein mogelijk was.

Invloed microfoonpositie

Bij deze metingen is gebruik gemaakt van zowel een B&K 2250 als een B&K 2260 geluidmeter. De microfoon van de 2250 stond als referentie op een vaste plaats. De positie van de microfoon van de 2260 was variabel. De kleinst mogelijke afstand tussen de microfoons was 1,5 cm. Dat kon alleen door de microfoons tegen elkaar aan boven elkaar op te stellen. Voor de overige afstanden waren de microfoons naast elkaar opgesteld. Grafiek 1 laat het verschil in geluidniveau tussen beide geluidmeters zien. Hierbij is steeds het gemeten geluidniveau met de 2260 afgetrokken van het geluidniveau van de 2250. De test is uitgevoerd bij tonen met een frequentie van 1, 2 en 4 kHz.

Grafiek  1: verschil in geluidniveau bij hoge frequenties als gevolg van het verschil in meetpositie

Uit grafiek 1 volgt dat de afstand tussen de microfoons vooral invloed heeft op het gemeten niveau bij de frequentie van 4 kHz. Bij een afstand van 1,5 cm, zijn de verschillen het kleinst namelijk minder dan 1 dB(A). De verschillen kunnen oplopen tot ruim 6 dB.

Uit praktische overwegingen bleek het niet mogelijk om de afstand tussen de microfoon van de iPhone en de referentiemicrofoon kleiner te maken dan 3 cm. Daarom zijn de overige metingen bij deze afstand uitgevoerd. Voor de test met 4 kHz betekent dat dat rekening moet worden gehouden met een mogelijke afwijking van circa 2 dB(A).

Tijdens deze test werd ook duidelijk dat de positie van de persoon die de apps bediende en de gemeten waarden aflas, van invloed was op het meetresultaat in de hogere frequenties. Er traden verschillen op van 3 tot 5 dB afhankelijk van de frequentie. Tijdens de vergelijkende test is er dan ook voor gezorgd dat de bedienende persoon steeds op dezelfde positie stond en in dezelfde houding.

Resultaat vergelijking apps

Met alle apps zijn de 5 geluidfragmenten twee keer gemeten. De tweede meting was om te zien of de meting goed reproduceerde. Zonder uitzondering bleek het verschil tussen de 1^e en de 2^e meting maximaal 1 dB(A) te bedragen. Voor een aantal apps is daarvoor wel een logaritmisch middelend akoestisch oog nodig omdat de app zelf geen gemiddelde waarde laat zien. Bij elke meting is steeds het gemiddelde geluidniveau vergeleken. De piekniveaus bleken zoveel afwijkingen te vertonen dat een vergelijking niet zinvol was. Bovendien kon een aantal apps het piekniveau niet weergeven.

Grafiek 2 laten de gemiddelde resultaten voor de 11 apps zien. Per app is het verschil in geluidniveau tussen de app en de referentie weergegeven. Een negatief verschil wil zeggen dat de app een te laag geluidniveau aanwijst. Een positief verschil duidt op een te hoog geluidniveau ten opzichte van de referentie.

Grafiek  2: verschil in geluidniveau tussen de app en de referentie geluidmeter

De app “Höhrtest” geeft voor vier fragmenten een grote afwijking die echter wel redelijk consequent is. Het bleek met deze app niet mogelijk om het laatste fragment (muziek) te meten omdat de aflezing zo snel fluctueert dat ze niet meer op het oog was te middelen.

Ook de app “MetalMed dB” is vrij constant in zijn afwijking. Dit doet vermoeden dat ergens in beide apps een schaalfout is gemaakt maar dat het met het meten van het geluidniveau relatief gezien wel goed zit.

Veel apps geven een te laag geluidniveau. Alleen de apps “Decibelite” en “MetalMed dB” geven een te hoog geluidniveau.

Alleen de app “Decibel Ultra”, ontwikkeld door Patrick Schaefer, blijft bij alle fragmenten binnen de 2 dB(A). De app “SafeNoise” blijft over het algemeen binnen de 1 dB(A) afwijking behalve bij de 80 Hz toon.  Daar geeft SafeNoise een bijna 16 dB(A) te lage waarde. Een verschil tussen beide apps is dat SafeNoise de A-weging toepast en Decibel Ultra de C-weging. In de 80 Hz tertsband bedraagt de A-weging -22,5 dB, de C-weging maar -0,5 dB.

Voor beide apps is aanvullend een spectrale vergelijking uitgevoerd waarbij door middel van zuivere tonen in elke terstband, een meting is uitgevoerd. Grafiek 3 laat het resultaat zien.

Grafiek  3: spectrale verschillen voor SafeNoise en Decibel Ultra

Uit grafiek 3 blijkt dat SafeNoise in de lage frequenties veel te lage waarden aangeeft. Dit komt onder andere door de toepassing van de A-weging mogelijk nog bovenop een verminderde gevoeligheid van de microfoon onder de 100 Hz. Voor de frequenties tussen 200 Hz en 2.500 Hz bedraagt het verschil minder dan 3 dB met de referentiemeting. In de hogere frequenties lopen de verschillen weer op.

De app Decibel Ultra kent minder grote afwijkingen in de lage frequenties maar de afwijkingen kunnen zowel positief als negatief zijn. In het frequentiegebied tussen 200 en 2.500 Hz zijn de verschillen sterk wisselend en groter dan bij SafeNoise. Ook voor Decibel Ultra lopen de verschillen in de hoge frequenties weer op.

Afsluiting

Het is zonder meer mogelijk om met een iPhone een goede indicatie van het geluidniveau te krijgen. De keuze van de app is daarbij wel van belang. Niet alle apps zijn even goed. Maar ook bij de goede apps is er nog ruimte voor verbetering.

Een iPhone is geen klasse I geluidmeter en kan die plaats ook nooit in gaan nemen. Daarvoor is de ingebouwde microfoon niet goed genoeg en het dynamisch bereik van de elektronica en software in de telefoon te beperkt. Niet zo vreemd natuurlijk want de primaire taak van de iPhone is nog altijd telefoon en de kwaliteit van de microfoon is hier op afgesteld. Wat dat betreft hadden de akoestici uit de veldtest gelijk: met een telefoon moet je bellen, geluid meten doe je met een echte geluidmeter.

Dankwoord

Dank aan Jurrian Bock voor het uitvoeren van de metingen tijdens de veldtest en de laboratoriumtest. Dank zij zijn inzet en iPhone was het mogelijk alle apps met elkaar te vergelijken.