스마트폰·노트북의 소음계를 교정하는 방법

공장 출고 상태의 스마트폰이나 노트북 마이크는, 교정된 Class 2 소음계와 비교하면 흔히 5 ~ 15 dB 정도 어긋난 값을 반환합니다. 결함이 아니라, 본래 "통화·환경 노이즈 억제용" 으로 만들어진 기기를 측정계로 쓰는 이상 피할 수 없는 결과입니다. 좋은 소식은, 이 오차의 대부분을 잡는 교정이 5 분이면 끝난다는 점. 특별한 기재도 필요 없이, 본 사이트의 브라우저 소음계 를 일반적인 환경·직업성 범위에서 기준계로부터 ±2 dB 안에 끌어들일 수 있습니다.

이 페이지에서는 세 가지 교정 방법(정밀도와 현실성이 높은 순), 설정 패널에서 오프셋을 입력하는 방법, 그리고 "컨슈머 기재로는 여기까지밖에 못 줄인다" 는 한계를 솔직히 적습니다.

왜 교정이 필요한가

데시벨 척도는 고정된 물리 기준에 묶여 교정되어 있습니다. 0 dB SPL = 20 마이크로파스칼(µPa) 의 압력 변동. 올바르게 교정된 소음계는, 94 dB SPL 의 기준 신호를 입력하면 정확히 94 dB 라고 표시합니다. 그것보다 낮게 나오면, 실제 소리와 화면의 수치 사이에 고정 바이어스가 있다는 뜻입니다.

컨슈머 하드웨어에서 바이어스를 만드는 주요 요인은 셋입니다.

• 마이크 감도의 허용차. 스마트폰·노트북에 들어 있는 MEMS 마이크는 일반적으로 −38 dBV/Pa ± 3 dB 의 사양. 이 ±3 dB 가 다른 요인이 전혀 없는 단계에서 이미 ±3 dB 의 측정 바이어스로 얹힙니다.
• 프리앰프 게인과 ADC 스케일링. 마이크에서 아날로그 프론트엔드, 디지털 샘플값에 이르는 신호 경로는, 수 dB 의 편차를 더하는데, 게다가 메이커 간 표준화도 되어 있지 않습니다.
• 오디오 파이프라인 처리. 현대의 OS 와 브라우저는 대체로 마이크 입력에 자동 게인 컨트롤(AGC), 에코 캔슬, 노이즈 서프레션, 이퀄라이제이션을 겁니다. 어느 것이든 실내 SPL 과 디지털 샘플값의 관계를 왜곡합니다. 다수가 음량에 대해 비선형으로.

본 사이트의 브라우저 소음계는, 플랫폼이 대응하는 경우에 한해 이 처리들을 끄고 마이크를 엽니다(getUserMedia 의 제약에 echoCancellation: false, noiseSuppression: false, autoGainControl: false 를 지정). 그래도 플랫폼 측의 잔류 처리와 마이크의 개체차는 남으므로, 어느 단말이든 첫 1 회의 교정으로 효과가 나옵니다.

방법 1 — 기준 SLM 으로 크로스체크 (현실적인 디폴트)

교정된 Class 2 소음계가 손에 있다면(자기 것, 동료 것, EHS 부서 것), 이게 가장 간단하고 신뢰할 만합니다. 실제 실내 신호로 오프셋을 잡을 수 있고, 소요 시간은 약 5 분.

1. 두 대를 나란히 둔다. 본 사이트의 계측기를 돌리는 스마트폰·노트북을, 기준 SLM 옆에 둡니다. 마이크의 높이와 방향을 맞추고, 가능하면 5 cm 이내로 가까이 둡니다.
2. 중간 정도의 안정된 음원을 고른다. 일정한 백색 노이즈 계열로 60 ~ 80 dB 가 이상적. 돌아가는 팬, 환기 덕트, 스피커폰의 다이얼톤 등. 순간적으로 큰 트랜지언트가 들어오는 음악은 피하고, 양쪽 계측기의 노이즈 플로어가 효과를 보이는 듯 극단적으로 조용한 환경도 피하세요.
3. 양쪽을 같은 설정으로 맞춘다. A 가중, Slow 시간가중. Slow 로 하면 단시간의 흔들림이 평균화되어, 비교가 안정됩니다.
4. 30 ~ 60 초 평균을 낸다. 양쪽 표시를 본다. 다수의 기준 SLM 은 러닝 Leq 를 표시합니다. 본 사이트의 계측기에서는 Avg 를 봅니다.
5. 오프셋을 계산한다. 기준값에서 본 계측기의 값을 뺀다(dB). 기준이 70 dBA, 본 계측기가 65 dBA 라면, 오프셋은 +5 dB.
6. 설정에 오프셋을 넣는다. 톱니바퀴 메뉴를 열고 "교정 오프셋" 까지 스크롤, 계산한 값을 부호와 함께 입력하고 저장.

오프셋을 넣은 다음에 30 초 비교를 한 번 더. 양쪽 계측기가 1 dB 이내로 일치하면 성공입니다. 안정된 음원에서 2 dB 이상 어긋난다면, 테스트 음원의 스펙트럼에서 단말의 주파수 응답이 평탄하지 않을 가능성이 높음. TV 등의 토널 음원이 아니라, 팬이나 공조 덕트 같은 광대역 음원으로 다시 시도해 보세요.

방법 2 — 음향 교정기 (골드 스탠다드)

산업위생사나 음향 연구자는 피스톤폰 또는 음향 교정기 — 마이크 위에 씌워 1 kHz 의 고정밀 기준음(일반적으로 94 dB SPL 또는 114 dB SPL, 각국 계량 표준에 추적 가능 — IEC 60942 Class 1 또는 Class 2)을 발생시키는 장치 — 로 교정합니다.

EHS 팀이나 음향 엔지니어링 팀에서 한 대 빌릴 수 있다면, 절차는 다음과 같습니다.

1. 교정기를 마이크에 씌운다. 여기가 스마트폰이나 노트북에서 가장 까다로운 단계입니다. 컨슈머 기기의 마이크 포트는 대체로 작고 깊으며 축도 어긋나 있어, 교정기의 커플러에 깔끔히 맞지 않습니다. 어댑터 폼 조각이나 양생 테이프로 보조할 수는 있지만, 완벽한 시일은 어렵습니다.
2. 교정기를 동작시킨다 (94 dB SPL, 1 kHz). A 가중, Fast 로 본 계측기를 30 초 돌립니다.
3. 오프셋을 계산한다. 94 에서 본 계측기의 측정값을 뺀다. 설정에 입력.

교정기 방식은 원리상 가장 정밀도가 높은 수단입니다. 다만 컨슈머 마이크의 형상이 "교정기를 마이크 다이어프램에 확실히 커플링할 수 있는가" 라는 조건을 방해합니다. 다수의 사용자에게는 방법 1 (같은 방에 기준 SLM) 쪽이 번거로움도 적고, 결과적으로 구별할 수 없는 정밀도를 줍니다.

방법 3 — 정적 베이스라인 (최후의 수단)

기준 SLM 도 교정기도 없다면, 알려진 "조용한 환경" 의 값을 의지해 앵커를 잡습니다. 셋 중 가장 정밀도는 떨어지지만, 필요한 것은 단말과 조용한 방뿐입니다.

1. 알려진 조용한 공간을 고른다. 밤의 조용한 침실은 대체로 30 ~ 35 dBA, 방음 처리된 자택 스튜디오라면 25 dBA, 도서관 열람실은 보통 35 ~ 40 dBA.
2. 방이 안정되기를 기다린다. 걷는 것을 멈추고, 단말을 움직이지 말고, 그곳의 사람에게도 침묵해 달라 청한다. 본 계측기를 Slow 시간가중, A 가중으로 60 초 돌립니다.
3. 기댓값과 비교한다. 일반적인 "조용한 침실" 을 교정된 계측기로 측정하면 30 ~ 35 dBA 입니다. 당신이 "조용한 침실" 이라고 부르고 싶은 공간에서 본 계측기가 25 dBA 를 가리켰다면, 오프셋은 대략 +5 ~ +8 dB. 반대로 50 dBA 가 나왔다면, 그 단말은 15 ~ 20 dB 과대 평가하고 있고, 오프셋은 음수 값이 됩니다.

이 방법은 거칩니다 — 방의 음향적 분류가 당신의 주관에 의존하기 때문입니다. 그렇다 해도 참조 기재를 전혀 안 가진 사람에게는, 자릿수를 맞추어 "있을 수 없는 측정값" 을 막는 데 충분합니다. 아무것도 안 하는 것보다 훨씬 낫습니다.

교정 오프셋 설정

수치가 나오면, 계측기에 입력합니다.

1. 계측기 우상단의 톱니바퀴 아이콘 을 클릭.
2. 교정 오프셋 입력란을 찾는다.
3. 부호 포함으로 값을 입력. 예: 본 계측기가 기준보다 5 dB 낮으면 +5, 3 dB 높으면 -3.
4. 저장.

오프셋은 브라우저 로컬스토리지에 오리진 × 단말 단위로 보존되며, 세션을 가로질러 기억됩니다. 단말 간에는 동기화되지 않습니다. 스마트폰과 노트북은 보통 다른 오프셋이 필요하고, 같은 모델의 스마트폰 두 대조차 수 dB 어긋날 수 있습니다.

여러 단말을 시험하고 싶다면, 각각의 오프셋을 따로 메모해 두세요. "단말마다 이름 있는 프로파일" 을 가질 수 있는 기능은 로드맵에 들어 있지만, 현 상태로는 손에 값을 적어 두는 수밖에 없습니다.

재교정 시기

다음과 같은 장면에서는, 한 번 더 돌릴 가치가 있습니다.

• 새 단말·새 브라우저. Chrome / Firefox / Safari, 그리고 OS 버전의 차이로 오디오 파이프라인이 바뀝니다. OS 의 메이저 업데이트 후 측정값이 흔들렸다면 재교정.
• 새 마이크. 외장 USB 나 블루투스 마이크에는 각각 고유의 교정이 필요. 특히 블루투스는 인코딩 코덱이 체감 레벨을 비선형으로 바꾸기 때문에 까다롭습니다.
• 큰 온도·습도 변화. MEMS 마이크는 환경에서 드리프트하지만, 실내의 통상 조건이라면 영향은 작습니다(1 dB 미만 오더).
• 알려진 기준과 어긋날 때. 안정된 음원에서 공개 기준과 5 dB 이상 어긋난다면, "어긋남 자체가 사실" 로 다루기 전에 우선 재교정을.

어떤 판단에 소음계를 쓴다면, 매월 1 회 같은 참조 공간(같은 방의 같은 팬)에 대한 확인을 습관화하면 안심입니다.

교정으로는 못 지우는 오차

오프셋을 넣어도 못 지우는, 컨슈머 마이크의 한계가 셋 있습니다.

최대 SPL 클리핑

스마트폰이나 노트북 마이크의 대부분은 95 ~ 110 dB SPL 부근에서 클리핑 — 아날로그 프론트엔드가 포화되고, 디지털 신호가 입력에 비례하지 않게 되는 현상 — 을 일으킵니다. 클리핑 지점을 넘으면, 계측기는 실제보다 낮은 값을 계속 반환합니다. 이를 잡는 오프셋은 존재하지 않습니다. 정보 자체가 계측기에 닿기 전에 사라져 버리기 때문입니다.

100 dBA 이상을 확실히 측정하고 싶다면, Class 2 소음계(IEC 61672‑1) 이나 전용 노출선량계가 필요합니다. 본 사이트의 브라우저 소음계는 클리핑 지점 이하 의 스크리닝 도구로서는 우수하다, 라고 자리매김해 주세요.

주파수 응답

이상적인 측정용 마이크는 20 Hz 부터 20 kHz 까지 평탄한 응답을 가집니다. 스마트폰이나 노트북의 마이크는 그 범위 곳곳에 수 dB 의 피크와 딥이 있습니다. 음성(200 Hz ~ 4 kHz) 에 최적화된 설계 때문에, 저음역의 우르릉거림과 고음역의 공기감을 희생하고 있는 것입니다. 교정 오프셋은 단일 스칼라. 평탄하지 않은 주파수 응답을 보정할 수 없습니다.

실용적으로는, 본 계측기는 중역 중심의 광대역 음원(교통, 대화, HVAC) 에 대해 충분한 정밀도, 저음 또는 고음이 지배적인 음원에서는 정밀도가 다소 떨어진다는 거동이 됩니다. C 가중은 저음역의 오차를 증폭하고, A 가중은 억제합니다. 망설여지면 A.

시간 적분

본 계측기는 시간가중의 순간값을 표시합니다. 안정된 값에서의 1 점 교정은, 변동 소음을 1 시간 적분한 Leq 의 정밀도를 보장하지 않습니다. 이것이 문제가 되는 장면은 측정 팁 에 정리되어 있습니다.

교정 검증

오프셋을 넣은 뒤, 재현성 체크를 한 번.

1. 같은 안정 음원(같은 팬, 같은 거리)에서 30 초 측정을 3 회. 각 회가 1 dB 이내로 일치할 것.
2. 1 dB 이상 흔들린다면, 그 음원이 사실 안정되어 있지 않거나, getUserMedia 의 플래그에도 불구하고 단말 측의 AGC 가 아직 동작하고 있을 가능성이 있습니다. 다른 음원(1 m 앞의 HVAC 덕트가 가장 신뢰할 만한 경우가 많음)으로 다시 시도해 보세요.
3. 가능하다면 다른 기준과도 맞춰 본다. 독립된 두 기준이 서로 2 dB 이내로 일치하면, 당신의 교정은 신뢰할 만합니다.

교정된 브라우저 소음계는 한계를 알고 쓰는 한, 정식 컴플라이언스 문서화 외의 거의 모든 용도를 견딥니다. 사용법 가이드, 측정 팁, 비교표 는 모두, 여기까지의 1 회 교정을 마친 전제로 쓰여 있습니다. 교정하지 않은 경우, 본 사이트의 모든 측정값은 알 수 없는, 그러나 아마도 무시할 수 없는 양만큼 어긋나 있다 고 이해해 두세요.