Correção Medição

O Calibrador Web é uma aplicação progressiva (PWA) desenvolvida para viabilizar a utilização de smartphones como instrumentos de medição de nível sonoro em campo aberto. O objetivo central é expandir a capacidade de coleta de dados acústicos para o mapeamento de ruído de Belo Horizonte, complementando as medições realizadas com equipamento profissional Classe 1.

A ferramenta opera inteiramente no navegador, sem necessidade de instalação, e funciona offline após o primeiro acesso. Cada dispositivo é identificado de forma única, e as medições são georreferenciadas automaticamente via GPS do celular.

O problema do microfone interno

Estudos do NIOSH mostraram que apps Android não calibrados apresentam desvio médio de até 12 dB em relação a sonômetros Tipo 1, e a variabilidade entre dispositivos pode ter desvio padrão de quase 7 dB. A principal fraqueza é o microfone MEMS embutido, limitado em faixa dinâmica e relação sinal-ruído devido ao tamanho miniaturizado e posicionamento na placa do circuito.

As limitações conhecidas dos microfones MEMS incluem:

• Faixa útil típica: 35–95 dB(A) — abaixo de 35 dB(A), ruído eletrônico domina; acima de 95–100 dB(A), sinal satura
• Resposta de frequência não plana — sem ponderação de curva A nativa
• Variação intra-modelo — calibração é específica por unidade, não apenas por modelo

Objetivo geral

Viabilizar a calibração de smartphones para medição de ruído ambiental, permitindo que dispositivos de uso cotidiano contribuam com dados confiáveis para o mapeamento sonoro municipal.

Objetivos específicos

1. Detecção automática de hardware — identificar modelo do dispositivo, microfone, sample rate e configurações de processamento de áudio (AGC, supressão de ruído, cancelamento de eco)
2. Medição em tempo real — capturar nível sonoro continuamente via Web Audio API, exibindo valores instantâneos, LEQ, mínimo e máximo com gráfico temporal
3. Gravação georreferenciada — salvar sessões de medição com leituras por segundo, coordenadas GPS e metadados do dispositivo, armazenadas localmente no IndexedDB
4. Calibração cruzada — correlacionar leituras do smartphone com dados de um sonômetro de referência, gerando fatores de correção por dispositivo
5. Operação offline (PWA) — funcionar sem conexão após o primeiro carregamento, com sincronização posterior ao servidor

O mapeamento de ruído de Belo Horizonte cobre 331 km² com aproximadamente 7.700 medições de campo coletadas com sonômetro Classe 1, distribuídas em 10 cenários temporais. Isso resulta em uma densidade amostral de ~2,3 pontos/km² — suficiente para interpolação geoestatística em escala municipal, mas insuficiente para capturar variações locais em áreas de interesse.

O mapeamento acústico de uma cidade de 331 km² requer monitoramento distribuído, mas sonômetros homologados Tipo 1 custam R$ 15.000–50.000 e o número de equipamentos disponíveis é limitado. Não existe infraestrutura para monitoramento contínuo em escala urbana.

A expansão da base amostral com smartphones calibrados permitiria:

• Adensamento em áreas críticas — corredores viários, zonas industriais e áreas residenciais próximas a fontes de ruído
• Monitoramento temporal — coletas em horários e dias não cobertos pelos cenários atuais (ex: domingos, madrugadas)
• Participação cidadã — moradores podem contribuir com medições do seu entorno, ampliando a cobertura sem custo operacional

Cenários de uso por equipamento

Métricas de sucesso

No modelo de interpolação (Regression Kriging com 14 covariáveis), mais pontos amostrais reduzem o efeito nugget e melhoram a predição em regiões com gradientes sonoros acentuados — exatamente onde as covariáveis geográficas têm maior poder explicativo.

Configuração recomendada

Microfone recomendado: Dayton Audio iMM-6C

Dayton Audio iMM-6C — microfone de medição USB-C com ADC embutido (~R$ 240)

O iMM-6C é um microfone de medição projetado para conexão USB-C em dispositivos Android, Apple e Windows. Cada unidade é individualmente calibrada em laboratório usando microfones de referência, garantindo medições consistentes e repetíveis.

Por que este microfone é ideal para o projeto:

1. ADC embutido — o conversor analógico-digital está dentro do microfone, bypassa completamente o circuito de áudio do celular, eliminando a maior fonte de variabilidade entre dispositivos
2. Calibração individual — cada unidade vem com arquivo de calibração por número de série, eliminando a variação intra-modelo
3. Omnidirecional — padrão polar ideal para medição ambiental (captura som de todas as direções igualmente)
4. Plug and play — USB-C funciona nativamente no Android sem drivers ou adaptadores
5. Custo — ~R$ 240 por unidade viabiliza uma rede de múltiplos pontos de monitoramento

Stack tecnológica

Decisões de arquitetura

Configuração de captura de áudio

O processamento de áudio desativa todos os pós-processamentos do navegador que distorceriam as medições:

• echoCancellation: false — alteraria o sinal
• noiseSuppression: false — removeria ruído ambiental (que é o sinal!)
• autoGainControl: false — alteraria a amplitude

O AnalyserNode opera com fftSize = 4096 e smoothingTimeConstant = 0.3. O cálculo segue: RMS do domínio temporal → dBFS = 20 × log₁₀(rms).

Fluxo de dados

O processamento de áudio segue o caminho:

1. Microfone → dBFS — a Web Audio API captura amostras de áudio e calcula o nível RMS em decibéis relativos ao fundo de escala digital (dBFS)
2. dBFS → calibração — se o dispositivo possui calibração armazenada, aplica-se o offset de correção (diferença entre a leitura do smartphone e do equipamento de referência)
3. Calibração → dB(A) — a ponderação A é aplicada via filtros digitais, aproximando a resposta em frequência à percepção do ouvido humano

Armazenamento local

Cada leitura ocupa ~200 bytes no IndexedDB:

O Calibrador é organizado em cinco abas, cada uma com uma função específica no fluxo de medição. A seguir, cada aba é apresentada com uma captura de tela e descrição de suas funcionalidades.

Dispositivo

A primeira aba identifica automaticamente o hardware do dispositivo: modelo, plataforma, navegador e um ID único persistente. Ao detectar o microfone, exibe sample rate, número de canais, latência e confirma se AGC, supressão de ruído e cancelamento de eco foram desativados — condição necessária para medições confiáveis.

Aba Dispositivo — metadados do celular e configuração do microfone

Preparativos

Exibe um mapa interativo com a posição GPS do dispositivo. O operador pode verificar e corrigir a localização antes de iniciar a gravação, garantindo que as coordenadas associadas à medição sejam precisas. A acurácia do GPS é exibida em metros.

Aba Preparativos — mapa com localização GPS do ponto de medição

Medidor

A aba principal do Calibrador. Exibe o nível sonoro instantâneo em decibéis, com estatísticas de mínimo, LEQ (nível equivalente contínuo) e máximo. Um gráfico temporal mostra a evolução do nível nos últimos 60 segundos. O botão Iniciar ativa o microfone para monitoramento; o botão Gravar inicia o registro das leituras (1 por segundo) com coordenadas GPS.

Aba Medidor — nível sonoro em tempo real com gráfico temporal

Sessões

Lista todas as sessões de gravação armazenadas no dispositivo. Cada sessão exibe data/hora, duração, LEQ calculado, número de leituras e localização. As sessões podem ser exportadas em CSV ou sincronizadas com o servidor para inclusão no banco de dados do mapeamento.

Aba Sessões — gravações salvas no dispositivo

Cruzamento

Permite calibrar o dispositivo cruzando dados com um equipamento de referência. O fluxo consiste em: gravar uma sessão no celular simultaneamente ao sonômetro profissional, importar o CSV do equipamento, selecionar a sessão correspondente e alinhar temporalmente as séries. O sistema calcula o offset de correção (em dB) e armazena a calibração associada ao ID do dispositivo.

Aba Cruzamento — calibração por comparação com equipamento de referência

Procedimento

1. Calibrar o sonômetro com o calibrador acústico em 94 dB(A)
2. Posicionar celular e sonômetro lado a lado, microfones equidistantes da fonte, distância máxima de 10 cm entre os microfones
3. Configurar datalogger do sonômetro para registrar a cada 1 segundo
4. No app, criar sessão com nome descritivo (ex: "Cal iMM-6C #0042 2026-02-25")
5. Iniciar gravação em ambos simultaneamente
6. Expor a variações de ruído cobrindo a faixa desejada (35–95 dB(A))
7. Duração recomendada: mínimo 1 hora, ideal 2+ horas com variações naturais
8. Parar gravações, exportar CSV do sonômetro
9. No app, aba "Cruzamento" → seguir as 4 etapas

Critérios de qualidade

Formatos CSV suportados

O parser auto-detecta separador (vírgula, ponto-e-vírgula, tab) e formato de data:

O Calibrador Web demonstra que é possível utilizar tecnologias abertas do navegador (Web Audio API, IndexedDB, Service Workers) para transformar smartphones em instrumentos de medição acústica com rastreabilidade e controle de qualidade.

A ferramenta contribui para a democratização do monitoramento de ruído urbano em três frentes:

• Acessibilidade — qualquer smartphone com navegador moderno pode ser utilizado, sem instalação de aplicativos nativos
• Rastreabilidade — cada medição carrega metadados completos do dispositivo, condições do microfone e calibração aplicada
• Escalabilidade — o modelo offline-first permite coletas em áreas sem cobertura de dados, com sincronização posterior

No contexto do mapeamento de ruído de Belo Horizonte, o adensamento amostral com smartphones calibrados pode melhorar a resolução dos mapas em áreas atualmente sub-representadas, reduzindo a incerteza da interpolação geoestatística onde as covariáveis geográficas indicam gradientes sonoros que a rede amostral atual não captura.