スマホやノート PC の騒音計をキャリブレーションする方法

工場出荷状態のスマホやノート PC のマイクは、校正済みの Class 2 騒音計と比べると、しばしば 5 〜 15 dB ずれた値 を返します。これは欠陥ではなく、もともと「通話と環境ノイズ抑圧用」に作られた機器を測定計として使う以上、避けようのない結果です。よい知らせは、この誤差のほとんどを潰すキャリブレーションが 5 分で済むということ。特別な機材も要らず、本サイトの ブラウザ騒音計 を、典型的な環境・職業性レンジでリファレンスから ±2 dB 以内に追い込めます。

このページでは 3 通りのキャリブレーション法(精度と現実性の高い順)、設定パネルでのオフセットの入力方法、そして「コンシューマー機材ではここまでしか追い込めない」という限界を、正直に書きます。

なぜキャリブレーションが必要なのか

デシベルスケールは、固定された物理基準に紐付いて校正されています。0 dB SPL = 20 マイクロパスカル(µPa) の圧力変動。正しく校正された騒音計は、94 dB SPL の基準信号を入れれば、ちょうど 94 dB と表示します。それより低く出れば、実際の音と画面の数値の間に固定的なバイアスがある、ということになります。

コンシューマーハードでバイアスを生む主な要因は 3 つです。

• マイク感度の許容差。 スマホやノート PC に載っている MEMS マイクは、典型的に −38 dBV/Pa ± 3 dB の仕様。この ±3 dB が、他の要因を一切含まない段階で、すでに ±3 dB の測定バイアスとして乗ってきます。
• プリアンプのゲインと ADC のスケーリング。 マイクからアナログフロントエンド、デジタルサンプル値に至る信号経路は、数 dB のばらつきを足し込み、しかもメーカー間で標準化されていません。
• オーディオパイプラインの処理。 現代の OS とブラウザはたいてい、マイク入力に自動ゲイン制御(AGC)、エコーキャンセル、ノイズサプレッション、イコライゼーションを掛けます。これらはどれも、室内の SPL とデジタルサンプル値の関係を歪めます。多くは音量に対して非線形に。

本サイトのブラウザ騒音計は、プラットフォームが対応している場合に限り、これらの処理を切ってマイクを開きます(getUserMedia の制約に echoCancellation: false, noiseSuppression: false, autoGainControl: false を指定)。それでも、プラットフォーム側の残留処理とマイクの個体差は残るので、どの端末も初回 1 度のキャリブレーションで効果が出ます。

方法 1 — リファレンス SLM でクロスチェック(現実的なデフォルト)

校正済みの Class 2 騒音計が手元にある(自分の、同僚のもの、EHS 部門のもの)なら、これがいちばん簡単で信頼できます。実際の室内信号でオフセットを取れて、所要時間は約 5 分。

1. 2 台を並べる。 本サイトの計器を動かしたスマホ / ノート PC を、リファレンス SLM の隣に置く。マイクの高さと向きを揃え、できれば 5 cm 以内に近づける。
2. 中程度の安定した音源を選ぶ。 一定の白色ノイズ系で 60 〜 80 dB が理想。回っているファン、換気ダクト、スピーカーフォンのダイヤルトーンなど。瞬間的に大きなトランジェントが入る音楽は避け、両方の計器のノイズフロアが効いてくるような極端に静かな環境も避ける。
3. 両方を同じ設定にする。 A 特性、Slow 時間重み付け。Slow にすると短時間の揺らぎが平均化され、比較が安定します。
4. 30 〜 60 秒平均する。 両方の表示を眺める。多くのリファレンス SLM はランニング Leq を出します。本サイトの計器では Avg を見ます。
5. オフセットを計算する。 リファレンスの値から本計器の値を引く(dB)。リファレンスが 70 dBA、本計器が 65 dBA なら、オフセットは +5 dB。
6. 設定にオフセットを入れる。 歯車メニューを開き「キャリブレーションオフセット」までスクロール、計算した値を符号付きで入力して保存。

オフセットを入れたあとに 30 秒比較をもう 1 回。両方の計器が 1 dB 以内に揃っていれば成功です。安定した音源で 2 dB 以上ずれている場合は、テスト音源のスペクトルにおいてあなたの端末の周波数応答がフラットでない可能性が高い。テレビなどのトナル音源ではなく、ファンや空調ダクトのような広帯域音源で試し直してください。

方法 2 — 音響校正器(ゴールドスタンダード)

産業衛生士や音響研究者は、ピストンフォン または 音響校正器 — マイクに被せて 1 kHz の高精度基準音(典型的に 94 dB SPL または 114 dB SPL、各国の計量標準にトレーサブル — IEC 60942 Class 1 または Class 2)を発生させる装置 — でキャリブレーションします。

EHS チームや音響エンジニアリングチームから 1 台借りられるなら、手順は次のとおり。

1. 校正器をマイクにかぶせる。 ここがスマホやノート PC でいちばんやっかいなステップです。コンシューマー機のマイクポートはたいてい小さく、奥まっており、軸もずれていて、校正器のカプラーにきれいにフィットしません。アダプタフォームの切れ端や養生テープで補助できますが、完璧なシールはまず無理です。
2. 校正器を動作させる(94 dB SPL、1 kHz)。 A 特性、Fast で本計器を 30 秒走らせる。
3. オフセットを計算する。 94 から本計器の読みを引く。設定に入力。

校正器法は原理上、最も精度が高い手段です。ただしコンシューマーマイクの形状が、校正器をマイクダイヤフラムに「確実にカップリングできるか」という条件を妨げます。多くの利用者にとっては、方法 1(同じ部屋にリファレンス SLM)のほうが、面倒も少なく、結果として区別のつかない精度が得られます。

方法 3 — 静寂ベースライン(最終手段)

リファレンス SLM も校正器もないなら、既知の「静かな環境」の値を頼りにアンカーを取ります。3 つのうち最も精度は劣りますが、必要なのは端末と静かな部屋だけです。

1. 既知の静かな空間を選ぶ。 夜の静かな寝室はおおむね 30 〜 35 dBA、防音処理された自宅スタジオなら 25 dBA、図書館の閲覧室はだいたい 35 〜 40 dBA。
2. 部屋が安定するのを待つ。 歩くのを止め、端末を動かさず、その場の人にも黙ってもらう。本計器を Slow 時間重み付け、A 特性で 60 秒走らせる。
3. 期待値と比較する。 一般的な「静かな寝室」を、校正済みの計器で測ると 30 〜 35 dBA です。あなたが「静かな寝室」と言いたい空間で本計器が 25 dBA と出たなら、オフセットは概ね +5 〜 +8 dB。逆に 50 dBA と出るなら、その端末は 15 〜 20 dB 過大評価しており、オフセットは負の値になります。

この方法は粗いです — 部屋の音響的分類があなたの主観に依存するからです。とはいえ、参照機材を一切持っていない人にとっては、桁を合わせて「ありえない読み」を防ぐのに十分。何もしないよりはるかにマシです。

キャリブレーションオフセットの設定

数値が出たら、計器に入力します。

1. 計器右上の 歯車アイコン をクリック。
2. キャリブレーションオフセット の入力欄を見つける。
3. 符号込みで値を入力する。例:本計器がリファレンスより 5 dB 低い場合は +5、3 dB 高い場合は -3。
4. 保存。

オフセットはブラウザのローカルストレージにオリジン × 端末で保持され、セッションをまたいで記憶されます。端末間では同期しません。スマホとノート PC は通常、別のオフセットが必要になりますし、同じ機種のスマホ 2 台でも数 dB ずれることがあります。

複数端末を試したい場合は、それぞれのオフセットを別々にメモしておいてください。「端末ごとに名前付きプロファイル」を持てる機能はロードマップに入っていますが、現状は手元に値を控えるしかありません。

再キャリブレーションのタイミング

次のような場面では、もう一度走らせる価値があります。

• 新しい端末・新しいブラウザ。 Chrome / Firefox / Safari、そして OS バージョンの違いで、オーディオパイプラインは変わります。OS のメジャーアップデート後に読みがズレたら再校正を。
• 新しいマイク。 外付け USB や Bluetooth マイクには、それぞれ固有のキャリブレーションが必要。とくに Bluetooth は、エンコーディング・コーデックが体感レベルを非線形に変えるため厄介です。
• 大きな温度・湿度変化。 MEMS マイクは環境でドリフトしますが、屋内の通常条件なら影響は小さい(1 dB 未満のオーダー)。
• 既知のリファレンスと食い違いがあるとき。 安定した音源で公開リファレンスと 5 dB 以上ずれていたら、「ずれ自体が事実」と扱う前に、まず再校正を。

何らかの判断に騒音計を使うなら、毎月 1 回、同じ参照空間(同じ部屋の同じファン)に対する確認を習慣にすると安心です。

キャリブレーションでは消せない誤差

オフセットを入れても消せない、コンシューマーマイクの限界が 3 つあります。

最大 SPL クリッピング

スマホやノート PC のマイクのほとんどは、95 〜 110 dB SPL のあたりでクリップ — アナログフロントエンドが飽和し、デジタル信号が入力に比例しなくなる現象 — を起こします。クリッピング点を超えると、計器は実際より低い値を返し続けます。これを潰せるオフセットは存在しません。情報そのものが、計器に届く前に失われているからです。

100 dBA 以上を確実に測りたいなら、Class 2 騒音計(IEC 61672‑1)か専用線量計が必要です。本サイトのブラウザ騒音計は、クリッピング点 以下 のスクリーニングツールとしては優秀、と位置づけてください。

周波数応答

理想的な計測用マイクは、20 Hz から 20 kHz までフラットな応答を持ちます。スマホやノート PC のマイクは、その範囲のあちこちに数 dB のピークとディップがあります。音声(200 Hz 〜 4 kHz)に最適化された設計のために、低音域のゴロつきと高音域の空気感を犠牲にしているのです。キャリブレーションオフセットは単一のスカラー。フラットでない周波数応答を補正することはできません。

実用的には、本計器は中域中心の広帯域音源(交通、会話、HVAC)に対しては十分な精度、低音または高音が支配的な音源ではやや精度が落ちる、という挙動になります。C 特性は低音域の誤差を増幅し、A 特性は抑制します。迷ったら A。

時間積分

本計器は時間重み付けの瞬時値を表示します。安定した値での 1 点キャリブレーションは、変動騒音を 1 時間積分した Leq の精度を保証してくれません。これが問題になる場面は 測定のコツ にまとめてあります。

キャリブレーションの検証

オフセットを入れたあと、再現性チェックを 1 回。

1. 同じ安定音源(同じファン、同じ距離)で 30 秒測定を 3 回。 各回が 1 dB 以内に揃うはず。
2. 1 dB 以上ぶれるなら、その音源が実は安定していないか、getUserMedia のフラグにもかかわらず端末側の AGC がまだ動いている可能性があります。別の音源(1 m 先の HVAC ダクトがいちばん信頼できることが多い)で試し直してください。
3. 可能なら別のリファレンスとも突き合わせる。 独立した 2 つのリファレンスが互いに 2 dB 以内で一致していれば、あなたのキャリブレーションは信頼に足ります。

校正されたブラウザ騒音計は、限界を踏まえて使う限り、正式なコンプライアンス文書化以外のほぼあらゆる用途に十分耐えます。使い方ガイド、測定のコツ、比較表 はすべて、ここまでの 1 回の校正を済ませた前提で書かれています。校正していない場合、本サイトのすべての読みは未知の、しかしおそらく無視できない量だけずれていると理解しておいてください。