Como calibrar um decibelímetro no celular ou notebook

Um microfone de celular ou notebook de consumo, usado direto da fábrica, pode reportar níveis sonoros que diferem em 5 a 15 dB dos de um sonômetro Classe 2 calibrado. Não é defeito — é a consequência inevitável de usar um aparelho projetado para chamadas de voz e supressão de ruído ambiente como se fosse um instrumento de medição. A boa notícia é que calibrar a maior parte desse erro é tarefa de 5 minutos, não exige equipamento especial e leva o decibelímetro de navegador deste site a concordar com uma referência dentro de ±2 dB para faixas ambientais e ocupacionais típicas.

Esta página cobre três métodos de calibração (em ordem de exatidão e praticidade), explica como definir o offset de calibração no nosso painel de configurações e é honesta quanto aos limites do que o hardware de consumo consegue fazer.

Por que a calibração importa

A escala de decibéis é calibrada por uma referência física fixa: 0 dB SPL = 20 micropascais (µPa) de variação de pressão. Um sonômetro corretamente calibrado, recebendo um sinal de referência de 94 dB SPL, lê exatamente 94 dB. Qualquer coisa diferente disso é um viés de medição — um offset constante entre o nível do som real e o número na tela.

Três fontes de viés dominam o hardware de consumo:

• Tolerância de sensibilidade do microfone. Os microfones MEMS de celulares e notebooks são tipicamente especificados em −38 dBV/Pa ± 3 dB. Esse intervalo de ±3 dB se traduz em ±3 dB de viés de medição antes de qualquer outro fator.
• Ganho de pré-amplificador e escala do ADC. A cadeia de sinal do microfone até a amostra digital, passando pelo front-end analógico, adiciona alguns decibéis de variabilidade e não é padronizada entre aparelhos.
• Processamento da pipeline de áudio. A maioria dos sistemas operacionais e navegadores modernos aplica controle automático de ganho (AGC), cancelamento de eco, supressão de ruído e equalização à entrada de microfone. Cada um deles altera a relação entre o SPL da sala e o valor da amostra digital, frequentemente de forma não linear no nível.

O decibelímetro deste site já solicita o microfone com processamento desativado onde a plataforma permite (echoCancellation: false, noiseSuppression: false, autoGainControl: false nas restrições do getUserMedia). Mesmo assim, processamento residual da plataforma e tolerâncias do microfone fazem com que cada aparelho se beneficie de uma calibração inicial.

Método 1 — Comparação com SLM de referência (o padrão prático)

Se você tem acesso a um sonômetro Classe 2 calibrado (seu, de um colega, do departamento de SST), esta é a calibração mais fácil e confiável. Captura o offset sob um sinal real de sala e leva cerca de cinco minutos.

1. Coloque os dois medidores juntos. Posicione seu celular ou notebook rodando o nosso medidor lado a lado com o SLM de referência, microfones na mesma altura e orientação, idealmente a menos de 5 cm de distância.
2. Escolha uma fonte estável em nível moderado. Uma fonte de ruído branco constante a 60 – 80 dB é o ideal — ventilador ligado, duto de ventilação, sinal de discagem no viva-voz. Evite música com transientes altos e evite os ambientes mais silenciosos, em que o piso de ruído de qualquer um dos medidores domina.
3. Configure os dois com os mesmos ajustes. Ponderação A, ponderação de tempo Slow nos dois. Slow tira a média de flutuações curtas que tornariam a comparação ruidosa.
4. Faça média por 30 – 60 segundos. Acompanhe as duas leituras. A maioria dos SLMs de referência mostra um Leq corrente; no nosso medidor, observe a estatística Avg.
5. Calcule o offset. Leitura da referência menos a nossa, em dB. Se a referência mostra 70 dBA e a nossa mostra 65 dBA, o offset é +5 dB.
6. Insira o offset nas configurações. Abra o menu da engrenagem, role até "Calibration offset", insira o valor calculado (com sinal). Salve.

Uma segunda comparação de 30 segundos depois de inserir o offset deve mostrar os dois medidores em até 1 dB de diferença. Se diferirem em mais de 2 dB sobre uma fonte estável, a resposta em frequência do seu aparelho não é plana no espectro da fonte de teste — tente uma fonte de banda larga, como ventilador ou duto de HVAC, em vez de fonte tonal como TV.

Método 2 — Calibrador acústico (o padrão-ouro)

Higienistas industriais e pesquisadores de acústica calibram com pistonfone ou calibrador acústico — um aparelho que se encaixa sobre o microfone e produz um tom de referência preciso, tipicamente 94 dB SPL ou 114 dB SPL a 1 kHz, rastreável a padrões nacionais de metrologia (IEC 60942 Classe 1 ou Classe 2).

Se você tem acesso a um (por exemplo, em equipe de SST ou engenharia de áudio):

1. Encaixe o calibrador sobre o microfone. Esse é o passo desconfortável em celular ou notebook, porque a maioria das portas de microfone de consumo é pequena, recuada ou fora de eixo para o acoplador do calibrador. Um pedaço de espuma adaptadora ou fita ajuda, mas a vedação não será perfeita.
2. Ative o calibrador (94 dB SPL, 1 kHz). Rode o nosso medidor por 30 segundos com ponderação A e Fast.
3. Calcule o offset. 94 menos a sua leitura. Insira nas configurações.

O método do calibrador é o mais exato por concepção — mas o formato dos microfones de consumo limita o quanto se consegue acoplar de forma confiável o calibrador ao diafragma real do microfone. Para a maioria dos usuários, o Método 1 (SLM de referência na mesma sala) entrega resultados indistinguíveis com bem menos trabalho.

Método 3 — Linha de base silenciosa (último recurso)

Se você não tem nem SLM de referência nem calibrador, é possível ancorar o medidor contra um nível silencioso conhecido. É o menos exato dos três métodos, mas exige apenas o seu aparelho e uma sala tranquila.

1. Encontre um espaço sabidamente silencioso. Um quarto silencioso à noite costuma ter 30 – 35 dBA; um estúdio doméstico tratado acusticamente pode chegar a 25 dBA; uma sala de leitura de biblioteca normalmente fica em 35 – 40 dBA.
2. Espere a sala se estabilizar. Pare de andar, segure o aparelho parado, peça às pessoas presentes que fiquem em silêncio. Rode o medidor com tempo Slow, ponderação A, por 60 segundos.
3. Compare com o valor esperado. Um quarto silencioso típico mede 30 – 35 dBA num medidor calibrado. Se o seu medidor mostra 25 dBA num espaço que você descreveria como "quarto silencioso", o offset é cerca de +5 a +8 dB. Inversamente, se mostra 50 dBA, o aparelho está superestimando em 15 a 20 dB e o offset é negativo.

O método é grosseiro — pressupõe que você classifique acusticamente a sala de forma correta — mas, para quem não tem equipamento de referência, leva a calibração à faixa certa e impede leituras absurdas. É bem melhor do que não calibrar.

Definindo o offset de calibração

Tendo o número, insira-o no medidor:

1. Clique no ícone de engrenagem (canto superior direito do medidor).
2. Localize o campo Calibration offset.
3. Insira o offset, com sinal. Exemplos: +5 se o seu medidor lê 5 dB abaixo da referência; -3 se lê 3 dB acima.
4. Salve.

O offset persiste no localStorage do navegador para aquela origem e aparelho, sendo lembrado entre sessões. Ele não sincroniza entre aparelhos — celulares e notebooks costumam exigir offsets diferentes, e até dois celulares do mesmo modelo podem diferir em alguns decibéis.

Se quer testar vários aparelhos, registre o offset de cada um separadamente. Há um item no roadmap para perfis nomeados por aparelho; por enquanto, é preciso lembrar o número de cada um.

Quando recalibrar

Algumas situações justificam refazer a calibração:

• Aparelho novo ou navegador novo. A pipeline de áudio difere entre Chrome / Firefox / Safari e entre versões de SO. Recalibre depois de uma atualização grande de SO se as leituras saírem do esperado.
• Microfone novo. Microfones USB ou Bluetooth externos têm calibração própria. Bluetooth é especialmente complicado porque o codec codificado altera o nível percebido de forma não linear.
• Mudança significativa de temperatura ou umidade. Microfones MEMS deslocam com o ambiente, mas o efeito é pequeno (sub-decibel) para condições internas típicas.
• Discrepância com referência conhecida. Se uma medição diverge em mais de 5 dB de uma referência publicada sobre fonte estável, recalibre antes de tratar a divergência como real.

Uma checagem mensal contra o mesmo espaço de referência (mesmo ventilador na mesma sala) é hábito saudável se você usa o medidor para qualquer decisão que importe.

O que a calibração não corrige

Três limitações dos microfones de consumo não se resolvem com offset de calibração.

Clipping de SPL máximo

A maioria dos microfones de celular e notebook satura — ou seja, o front-end analógico chega ao limite e o sinal digital deixa de ser proporcional à entrada — em algum ponto entre 95 e 110 dB SPL. Acima do ponto de clipping, o medidor subestima o nível real. Não há offset que conserte isso; a informação se perdeu antes mesmo de o medidor ver.

Se você precisa medir 100 dBA ou mais com confiabilidade, precisa de um sonômetro Classe 2 (IEC 61672-1) ou dosímetro dedicado. Nosso decibelímetro de navegador é uma excelente ferramenta de triagem abaixo da faixa de clipping.

Resposta em frequência

Um microfone de medição perfeito tem resposta plana de 20 Hz a 20 kHz. Microfones de celular e notebook têm picos e vales de vários decibéis nessa faixa — projetados para voz (200 Hz – 4 kHz) à custa do retumbar grave e do ar agudo. O offset de calibração é um único escalar; não corrige uma resposta em frequência não plana.

Na prática, isso significa que nosso medidor é bastante preciso em fontes de banda larga e médio espectro (tráfego, conversa, HVAC) e um pouco menos preciso em fontes muito graves ou muito agudas. A ponderação C amplia o erro em baixa frequência; a A o suprime. Na dúvida, use A.

Integração temporal

O medidor lê valores instantâneos ponderados no tempo; calibrar um único valor em nível estável não garante integração de Leq exata ao longo de uma hora, sobretudo com ruído variável. A página de dicas cobre quando isso importa.

Verificando a calibração

Depois de definir o offset, faça uma checagem de repetibilidade:

1. Tire três leituras de 30 segundos de uma fonte estável (mesmo ventilador, mesma distância). Cada uma deve cair em até 1 dB das outras.
2. Se as leituras variarem mais de 1 dB, a fonte não está realmente estável ou o AGC do aparelho continua ativo apesar das flags do getUserMedia. Tente outra fonte (um duto de HVAC a 1 m costuma ser o mais confiável).
3. Faça uma comparação cruzada com outra referência, se tiver. Se duas referências independentes concordam em até 2 dB, a sua calibração é confiável.

Um decibelímetro de navegador calibrado, usado dentro dos seus limites, é bom o suficiente para quase tudo, exceto documentação formal de conformidade. O guia, as dicas e a tabela de comparação pressupõem que você fez esta calibração uma vez — sem ela, toda leitura deste site está errada por uma quantidade desconhecida, mas provavelmente não trivial.