Comment étalonner un sonomètre sur smartphone ou ordinateur portable

Le microphone d'un smartphone ou d'un ordinateur portable grand public, sortant d'usine, est en général décalé de 5 à 15 dB par rapport à un sonomètre de classe 2 calibré. Ce n'est pas un défaut : c'est la conséquence inévitable d'utiliser comme instrument de mesure un appareil pensé pour la téléphonie et la suppression de bruit. La bonne nouvelle : nettoyer la majeure partie de cette erreur prend cinq minutes, ne demande aucun matériel particulier, et amène le sonomètre de navigateur de ce site à ±2 dB d'une référence pour les plages environnementales et professionnelles courantes.

Cette page décrit trois méthodes d'étalonnage (par ordre de précision et de praticité), explique comment entrer le décalage dans les réglages, et reste honnête sur ce que le matériel grand public ne peut pas faire.

Pourquoi l'étalonnage compte

L'échelle des décibels est ancrée à une référence physique fixe : 0 dB SPL = 20 micropascals (µPa) de variation de pression. Un sonomètre correctement étalonné, exposé à un signal de référence de 94 dB SPL, affiche exactement 94 dB. Toute valeur plus basse traduit un biais de mesure — un décalage constant entre le niveau réel du son et le chiffre à l'écran.

Trois sources de biais dominent dans le matériel grand public :

• Tolérances de sensibilité du microphone. Les micros MEMS de smartphones et d'ordinateurs portables sont typiquement spécifiés à −38 dBV/Pa ± 3 dB. Ces ±3 dB se traduisent directement en ±3 dB de biais avant tout autre facteur.
• Gain du préamplificateur et mise à l'échelle de l'ADC. La chaîne du micro à la valeur d'échantillon numérique ajoute quelques décibels de variabilité, et n'est pas standardisée d'un appareil à l'autre.
• Traitement de la chaîne audio. La plupart des systèmes d'exploitation et navigateurs appliquent un contrôle automatique de gain (AGC), une suppression d'écho, une réduction de bruit et une égalisation à l'entrée micro. Chacun modifie la relation entre le SPL de la pièce et la valeur d'échantillon numérique, souvent de façon non linéaire avec le niveau.

Le sonomètre de ce site demande le micro avec le traitement désactivé là où la plate-forme l'autorise (echoCancellation: false, noiseSuppression: false, autoGainControl: false dans les contraintes getUserMedia). Malgré cela, le traitement résiduel et les tolérances du micro font que chaque appareil bénéficie d'un étalonnage initial.

Méthode 1 — Comparaison avec un SLM de référence (l'option pratique par défaut)

Si vous avez accès à un sonomètre de classe 2 calibré (le vôtre, celui d'un collègue, du service prévention), c'est l'étalonnage le plus simple et le plus fiable. Il capte le décalage en conditions réelles et prend environ cinq minutes.

1. Mettez les deux sonomètres côte à côte. Posez le smartphone ou l'ordinateur avec notre sonomètre à côté du SLM de référence, micros à la même hauteur et orientation, idéalement à moins de 5 cm l'un de l'autre.
2. Choisissez une source stable de niveau moyen. Une source constante à large bande entre 60 et 80 dB est idéale : un ventilateur en marche, une bouche d'aération, la tonalité d'un téléphone en haut-parleur. Évitez la musique avec des transitoires marqués et les environnements très silencieux où le plancher de bruit de l'un des deux sonomètres dominerait.
3. Réglez les deux à l'identique. Pondération A, temps Slow sur les deux. Slow lisse les fluctuations courtes qui rendraient la comparaison bruyante.
4. Moyennez 30 à 60 secondes. Lisez les deux. La plupart des SLM de référence affichent un Leq glissant ; sur notre sonomètre, regardez la statistique Avg.
5. Calculez le décalage. Lecture de référence moins lecture de notre appareil, en dB. Si la référence affiche 70 dBA et que la nôtre affiche 65 dBA, le décalage est +5 dB.
6. Saisissez le décalage dans les réglages. Ouvrez le menu engrenage, faites défiler jusqu'à « calibration offset », saisissez la valeur calculée (avec son signe) et enregistrez.

Une seconde comparaison de 30 secondes après saisie du décalage devrait montrer les deux sonomètres à moins de 1 dB l'un de l'autre. Si l'écart reste supérieur à 2 dB sur une source stable, la réponse en fréquence de votre appareil n'est pas plate sur le spectre de la source de test : essayez avec une source à large bande comme un ventilateur ou une bouche d'aération, plutôt qu'avec une source tonale comme un téléviseur.

Méthode 2 — Calibreur acoustique (la référence)

Préventeurs et chercheurs en acoustique étalonnent avec un pistonphone ou un calibreur acoustique : un dispositif qui se couple sur le micro et produit un ton de référence précis, typiquement 94 dB SPL ou 114 dB SPL à 1 kHz, traçable aux étalons nationaux (IEC 60942 classe 1 ou classe 2).

Si vous y avez accès (par le service prévention ou l'ingénierie audio) :

1. Couplez le calibreur sur le micro. C'est l'étape inconfortable sur smartphone ou portable, parce que la plupart des orifices de micro grand public sont trop petits, trop encastrés ou mal alignés pour le coupleur. Un petit morceau de mousse adaptatrice ou d'adhésif peut aider, mais l'étanchéité ne sera jamais parfaite.
2. Activez le calibreur (94 dB SPL, 1 kHz). Faites tourner notre sonomètre 30 secondes en pondération A et Fast.
3. Calculez le décalage. 94 moins ce qu'affiche notre sonomètre. Saisissez la valeur dans les réglages.

Le calibreur est, par construction, la méthode la plus précise, mais la forme des micros grand public limite la qualité du couplage avec le diaphragme réel. Pour la plupart des personnes, la méthode 1 (SLM de référence dans la même pièce) donne un résultat indiscernable avec beaucoup moins de tracas.

Méthode 3 — Référence par silence (dernier recours)

Sans SLM de référence ni calibreur, vous pouvez ancrer le sonomètre contre un niveau silencieux connu. C'est la moins précise des trois méthodes, mais elle ne demande que l'appareil et une pièce calme.

1. Trouvez un espace silencieux de niveau connu. Une chambre calme la nuit est typiquement entre 30 et 35 dBA ; un home studio traité acoustiquement peut être à 25 dBA ; une salle de lecture de bibliothèque entre 35 et 40 dBA.
2. Laissez la pièce se stabiliser. Arrêtez de marcher, tenez l'appareil immobile, demandez le silence aux personnes présentes. Mettez notre sonomètre en Slow, A, pendant 60 secondes.
3. Comparez à la valeur attendue. Une chambre calme typique affiche entre 30 et 35 dBA sur un sonomètre étalonné. Si dans un endroit que vous décririez comme « chambre calme » votre sonomètre affiche 25 dBA, le décalage est d'environ +5 à +8 dB. Inversement, s'il affiche 50 dBA, l'appareil surestime de 15 à 20 dB et le décalage est négatif.

Cette méthode est grossière — elle dépend de votre classement de l'environnement — mais, pour quelqu'un sans matériel de référence, elle place l'étalonnage dans le bon ordre de grandeur et évite des lectures absurdes. Largement mieux que ne pas étalonner.

Configurer le calibration offset

Une fois le chiffre obtenu, vous le saisissez dans le sonomètre :

1. Cliquez sur l'icône engrenage (en haut à droite du sonomètre).
2. Trouvez le champ calibration offset.
3. Saisissez le décalage avec son signe. Exemples : +5 si votre sonomètre lit 5 dB en dessous de la référence ; -3 s'il lit 3 dB au-dessus.
4. Enregistrez.

Le décalage est sauvegardé dans le stockage local du navigateur pour cette origine et cet appareil — il persiste donc d'une session à l'autre. Il n'est pas synchronisé entre appareils : smartphone et portable demandent en général des valeurs différentes, et même deux téléphones du même modèle peuvent différer de quelques décibels.

Si vous testez plusieurs appareils, notez le décalage de chacun à part. Des profils nommés par appareil sont prévus à la feuille de route ; pour l'instant, à vous de retenir.

Quand réétalonner

Quelques situations justifient un nouvel étalonnage :

• Appareil ou navigateur neufs. La chaîne audio diffère entre Chrome, Firefox et Safari, et entre versions de système. Après une mise à jour majeure, réétalonnez si les lectures dérivent.
• Microphone neuf. Les micros USB et Bluetooth ont leur propre étalonnage. Le Bluetooth est particulièrement délicat parce que le codec peut décaler le niveau perçu de manière non linéaire.
• Changements significatifs de température ou d'humidité. Les micros MEMS dérivent avec l'environnement, mais l'effet est petit (sub-décibel) en conditions intérieures normales.
• Écart avec une référence connue. Si une mesure s'éloigne de plus de 5 dB d'une référence publiée sur une source stable, réétalonnez avant de prendre l'écart pour une vérité.

Un contrôle mensuel contre un même espace de référence (même ventilateur, même pièce) est un bon réflexe si vous utilisez le sonomètre pour des décisions qui comptent.

Ce que l'étalonnage ne corrige pas

Trois limites du matériel grand public ne se règlent pas par un décalage.

Saturation au SPL maximal

La plupart des micros de smartphones et d'ordinateurs portables saturent — leur étage analogique atteint le plafond et le signal numérique cesse d'être proportionnel à l'entrée — entre 95 et 110 dB SPL. Au-delà, le sonomètre sous-estime le niveau réel. Aucun décalage ne corrige cela : l'information est perdue avant d'arriver au sonomètre.

S'il vous faut mesurer 100 dBA ou plus de façon fiable, il faut un sonomètre de classe 2 (IEC 61672‑1) ou un dosimètre dédié. Notre sonomètre de navigateur est un excellent outil de dépistage en dessous de la zone de saturation.

Réponse en fréquence

Un microphone de mesure idéal a une réponse plate de 20 Hz à 20 kHz. Les micros de smartphones et de portables présentent des bosses et des creux de plusieurs décibels sur cette plage : ils sont accordés pour la voix (200 Hz – 4 kHz) au détriment des graves profonds et de l'air des aigus. Le calibration offset est un seul scalaire ; il ne corrige pas une réponse non plate.

En pratique, le sonomètre est plutôt précis avec des sources large bande de gamme moyenne (trafic, conversation, ventilation) et un peu moins avec des sources très graves ou très aiguës. La pondération C amplifie l'erreur dans les graves ; la pondération A la réprime. Dans le doute, A.

Intégration temporelle

Le sonomètre lit des valeurs instantanées pondérées dans le temps ; étalonner une valeur à un niveau stable ne garantit pas un Leq précis intégré sur une heure, surtout avec un bruit variable. La page de conseils explique quand cela compte.

Vérifier l'étalonnage

Après saisie du décalage, faites un contrôle de répétabilité :

1. Prenez trois mesures de 30 secondes sur une source stable (même ventilateur, même distance). Elles devraient toutes être à moins de 1 dB l'une de l'autre.
2. Si les lectures dérivent de plus de 1 dB, soit la source n'est pas vraiment stable, soit l'AGC de l'appareil reste actif malgré les flags getUserMedia. Essayez une autre source (une bouche d'aération à 1 m est en général parmi les plus fiables).
3. Comparez à une seconde référence si vous en avez une. Si deux références indépendantes coïncident à ±2 dB, votre étalonnage est solide.

Un sonomètre de navigateur étalonné, utilisé dans ses limites, suffit à presque tout sauf à la documentation de conformité formelle. Le guide, les conseils et le tableau comparatif supposent que vous avez fait cela au moins une fois. Sans étalonnage, toutes les lectures du site sont décalées d'un montant inconnu mais probablement significatif.