オーディオヘルスモニター (6)ついにMEMsマイク導入 – らうとしゅぷらっひぇん@びちだすとらーだ

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本日も、安定の/お約束の大長編〜。

中国発注していたMEMSマイクモジュールがようやく着弾しました。

ということで、本日は「いよいよ」マイクロフォンモジュールをESP32へ追加していきたいと思います。

知らない方の為に一応説明しておくと、MEMS（メムス）とは、「Micro Electro Mechanical Systems」の略称で、日本語では微小電子機械システムと呼ばれます。シリコーンベース上に、半導体だけでなく各種動的素子、たとえば今回で言えばマイクメンブレンも一緒に成形されている極小デバイスのこと。単なるLSIとの違いは、マイク、アクチュエータ、加速度センシング等の「メカニズム」部が極小ウエハー上へ一体成形されているところ。

基板ハダカで届きましたので、端子板（＝脚）を半田付けします。（最終実装では脚を使いませんが、これはブレッドボード用の試作なので）

さて、今回ピックアップしたマイクは、INME441という型番。ちなみにコレもちゃっぴーの推奨です。

決して性能の良いマイクロフォンではありません。ただ、今回の用途は”高音質録音”などのオーディオ使徒ではないため、これでも必要十分なのです。

ポイントは、Arduino界隈で最も普及しているというところ。ライブラリが豊富で利用実績が膨大であること。すなわち、デファクトで盤石で最も枯れたデバイス　というのが選定ポイントになります。これだけ普及していると、製造安定性も盤石といったところが期待できる。
　

ブレッドボード上で結線

INME441。大きく見えたかもしれませんが、基板は大豆粒サイズで極小。
MEMSチップはその基板よりさらに小さく、米粒サイズ(1.6mm角)です。基板サイズは、我々人間が取り回ししやすいように「巨大化」してあると言えます（笑）。

準備ができたので、ボードへ挿していく。おっ、これは結構固いぞ；　固いということは導通しっかりってコト。

今回のマイクモジュールは、↓ こんな感じで結線します。

INMP441 – ESP32 PIN ASSIGN
INMP441	ESP32	役割
VDD	3V3	電源
GND	GND	GND
SCK / BCLK	GPIO14	I2S Bit Clock
WS / L/RCLK	GPIO15	I2S Word Select
SD	GPIO32	I2S Data In
L/R	GND	Left channel選択

そしてこの通りに結線を行うと、

こんな感じです。たった2つのセンサーをつなげただけで、このカオス…。これだけフックアップが密集していると、ケーブルストレスが掛かって抜けやすくなり、抜けないまでも接触不良のリスクは上がります。やっぱりブレッドボードは試作原器であり、機能拡張していくにも限界があります。基板起こしの意義があるというものです。

さて、ハードウェア側の準備はできたので、コーディングで動作確認していきます。

信号の流入だけを確認する

最初は本当に、原始的なコードで「マイク信号がしっかり受信できているか」だけを確認します。

// ---------- I2S pin assignment ----------
static const int I2S_BCLK_PIN = 14;   // INMP441 SCK / BCLK
static const int I2S_WS_PIN   = 15;   // INMP441 WS / LRCLK
static const int I2S_SD_PIN   = 32;   // INMP441 SD

PINアサインを定義しています。

// ---------- audio settings ----------
static const int SAMPLE_RATE = 16000;
static const int BLOCK_SIZE  = 1024;

Fs= 16kHz, ブロックサイズは1024にします。あまり高くすると過負荷になってESP32が熱くなる＝本末転倒。
「8kHzしか再生できません」という設定ですが、これ、オーディオではないんで・・・。

void initI2SMic()
{
  // I2S configuration
  const i2s_config_t i2s_config = {
    .mode = (i2s_mode_t)(I2S_MODE_MASTER | I2S_MODE_RX),
    .sample_rate = SAMPLE_RATE,
    .bits_per_sample = I2S_BITS_PER_SAMPLE_32BIT,
    .channel_format = I2S_CHANNEL_FMT_ONLY_LEFT,   // L/R pin = GND を想定
    .communication_format = I2S_COMM_FORMAT_STAND_I2S,
    .intr_alloc_flags = ESP_INTR_FLAG_LEVEL1,
    .dma_buf_count = 8,
    .dma_buf_len = 256,
    .use_apll = false,
    .tx_desc_auto_clear = false,
    .fixed_mclk = 0
  };

i2s_configの中に何を格納するのか、初期定義しています。

で、全コードは [こちら] です。

それでは、シリアルモニターで何が流れてきているか監視してみます。

==============================================
INMP441 I2S Receive Test
Fs = 16kHz, Block = 1024 samples
Channel = LEFT only
L/R pin on INMP441 should be tied to GND
==============================================
I2S microphone initialized.
--------------------------------------------------
Samples   : 1024 @ 16000 Hz
Min       : -145
Max       : 138
Peak-Peak : 283
Mean      : -1.72
AvgAbs    : 23.81
RMS       : 31.44
--------------------------------------------------
Samples   : 1024 @ 16000 Hz
Min       : -160
Max       : 171
Peak-Peak : 331
Mean      : -0.95
AvgAbs    : 28.55
RMS       : 37.22　
・・・・・・・・・・・・・・・・

うん、きちんと動作しているようですね。
単純な実験ですが、たったこれだけで多くの示唆を含んでいます。

I2Sデバイスが死んでいない　壊れていない
結線が間違っていない
正しいサンプルレートで動作可能
正常な値が流れてきている

次は、これをもう少し高度化して実験します。そちらが本命と言える。
　

FFTして6バンドスペアナを作る

一番最初の構想では、ファンノイズを計測して

Fan Noise = 42dB

のような単純な情報表示を考えていました。

しかしその後、開発が進んでダッシュボードがリッチ化するにつれ、欲が出てきてしまったのですね。

そう、良くある ◯◯Band Spectrum Analyzer のような表示があるじゃないですか。
ここまでリッチにはしなくとも、帯域を分割して音圧を観測したくなったのです。

というのも、

ファンノイズは一律周波数ではなく、稼働状況によりスペクトルも変化するからです。想像では、

ファン動作	周波数
低速	音圧は低いが、音の周波数も低音へ分布
中速	レベルが上昇するだけでなく、帯域が中音寄りにシフト
高速	甲高いノイズが混入、グリス切れだと擦過音のような倍音も

この周波数傾向も監視しておきたいのです。単純な音圧だけでなく、周波数帯も「耳障り」に大きく影響すると思われます。

とはいえ野放図にセグメントを増やしていくと分析負荷もどんどん増えていってしまうので、まずは主要帯域を6分割した6バンドで観てみることにしました。具体的に言うと、

6 Band Spectrum of Fan Noise
Band	F center	F low	F high	備考
1	62.5 Hz	31.25 Hz	93.75 Hz	50/60Hzハム監視帯
2	156.25 Hz	93.75 Hz	250 Hz	低域うなり/倍音帯
3	375 Hz	250 Hz	625 Hz	機械ノイズ下中域
4	1k Hz	625 Hz	1.625k Hz	中域ノイズ
5	2.5k Hz	1.625k Hz	4k Hz	ファン/風切りの耳につく帯域
6	6.25k Hz	4k Hz	8k Hz	高域監視帯（※上端はナイキストで打ち止め）

まー・・・この帯域分割もテキトーです。ただ、一応 1.5oct. ごと　ぐらいの均等にはなっているかなと思います。

ナイキストを欲張らず8kHz止まりにしているのも「わざと」です。オーディオではないんだから帯域を欲張っても弊害のほうが大きくなる。

で、帯域分割を定義しているテーブルがこれ：

BandDef bands[6] = {
  {"63Hz",    62.5f,    31.25f,   93.75f},
  {"160Hz",  156.25f,   93.75f,  250.0f},
  {"380Hz",  375.0f,   250.0f,   625.0f},
  {"1kHz",  1000.0f,   625.0f,  1625.0f},
  {"2.5kHz",2500.0f,  1625.0f,  4000.0f},
  {"6.3kHz",6250.0f,  4000.0f,  8000.0f}
};

中心周波数だけを観測しても仕方がないから、その周辺をなだらかに平滑して監視するわけです。
ただ、平滑化や平均化の精度はまだ求めていない。あくまでもFFTの帯域分割が上手く動くかどうかだけを見ていく。

FFTをするのだから、まずはFFTのライブラリをインストールしておく必要がある。

Aruduino IDEを起動する
タブで「ライブラリ」を選択
「aruduinoFFT」と打って検索する
「aruduinoFFT by Enrique Condes…」を[インストール]する

インストールしたらフルコーディング。ただし、まだウェブ投影は行いません。シリアルで見るだけ。

フルコードは [こちら] にあります。

こちら、いろいろと応用が効く（笑）
例えば、ファンノイズを測るんじゃなくて音楽再生を聞き取らせて、12バンドのスペアナとしても楽しい。
でもその場合はマイクで測ったりするんじゃなくて、音楽信号そのものを使った方が手っ取り早いよな。

実は最初からこのコードへ辿りついたわけでなく、途中でなんども課題解決のためのループバックをしています。
このコードには以下が含まれます。

DCオフセット除去（派手に混入していた、そのままだとNG）
0Hz は当然除外
15.625Hz も除外
32.25Hz もオプションで除外可能

超低音のレベルが高過ぎたんですよ。これは計測していたときの机微振動などのアーティファクトが働いたと思われます。いずれにせよ、ファン振動によるDC付近成分というのは本番環境でも「有りそう」なので、最低域側を大幅にリジェクトしておいたというわけです。べつにDC振動を検出したいわけじゃない。耳障りなファンノイズを聴覚相関して観察するのが目的。

さあ、ではこれでシリアルモニターにどんな値が流れてくるのか、観察してみましょうか。
　

ガンガン、値が流れてきますね。

6Bandに分割されてレベルが流れてきているのが判りますか。

音圧レベル値が「120dB」などやたらと高いですが、これはまだテキトーな対数化をしただけで、マイクロフォンの音圧較正をしていないからです。最終的には正確な絶対音圧にできるから大丈夫。

ここでは絶対値より、各帯域間の相対音圧差の方がポイントです。いくつか音を出して、確認をしてみましょう。

スペクトル分析

無音（といっても室内ノイズや机上のPCノイズはあり）
私が低音ボイスを出す
グラスの縁を金属で叩いて高音を出す

この3パターンで音圧がどう変わるのかを見ていきます。

◾️まず「無音」

Block mean (before DC removal): 22578.60
Peak bin   : 2
Peak freq  : 31.25 Hz
Peak mag   : 4813001.03
Peak level : 133.65 dB (relative, single-bin)

63Hz  :   125.58 dB   [31.25 - 93.75 Hz]  bins 3,4,5,6
160Hz :   120.55 dB   [93.75 - 250.00 Hz]  bins 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16
380Hz :   119.29 dB   [250.00 - 625.00 Hz]  bins 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40
1kHz  :   114.86 dB   [625.00 - 1625.00 Hz]  bins 40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104
2.5k  :   109.03 dB   [1625.00 - 4000.00 Hz]  bins 104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,178,179,180,181,182,183,184,185,186,187,188,189,190,191,192,193,194,195,196,197,198,199,200,201,202,203,204,205,206,207,208,209,210,211,212,213,214,215,216,217,218,219,220,221,222,223,224,225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245,246,247,248,249,250,251,252,253,254,255,256
6.3k  :   107.20 dB   [4000.00 - 8000.00 Hz]  bins 256,257,258,259,260,261,262,263,264,265,266,267,268,269,270,271,272,273,274,275,276,277,278,279,280,281,282,283,284,285,286,287,288,289,290,291,292,293,294,295,296,297,298,299,300,301,302,303,304,305,306,307,308,309,310,311,312,313,314,315,316,317,318,319,320,321,322,323,324,325,326,327,328,329,330,331,332,333,334,335,336,337,338,339,340,341,342,343,344,345,346,347,348,349,350,351,352,353,354,355,356,357,358,359,360,361,362,363,364,365,366,367,368,369,370,371,372,373,374,375,376,377,378,379,380,381,382,383,384,385,386,387,388,389,390,391,392,393,394,395,396,397,398,399,400,401,402,403,404,405,406,407,408,409,410,411,412,413,414,415,416,417,418,419,420,421,422,423,424,425,426,427,428,429,430,431,432,433,434,435,436,437,438,439,440,441,442,443,444,445,446,447,448,449,450,451,452,453,454,455,456,457,458,459,460,461,462,463,464,465,466,467,468,469,470,471,472,473,474,475,476,477,478,479,480,481,482,483,484,485,486,487,488,489,490,491,492,493,494,495,496,497,498,499,500,501,502,503,504,505,506,507,508,509,510,511

------------------------------------------------------------
Block mean (before DC removal): -25472.44
Peak bin   : 2
Peak freq  : 31.25 Hz
Peak mag   : 1669137.82
Peak level : 124.45 dB (relative, single-bin)

63Hz  :   121.98 dB   [31.25 - 93.75 Hz]  bins 3,4,5,6
160Hz :   121.58 dB   [93.75 - 250.00 Hz]  bins 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16
380Hz :   116.45 dB   [250.00 - 625.00 Hz]  bins 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40
1kHz  :   115.20 dB   [625.00 - 1625.00 Hz]  bins 40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104
2.5k  :   109.33 dB   [1625.00 - 4000.00 Hz]  bins 104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,178,179,180,181,182,183,184,185,186,187,188,189,190,191,192,193,194,195,196,197,198,199,200,201,202,203,204,205,206,207,208,209,210,211,212,213,214,215,216,217,218,219,220,221,222,223,224,225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245,246,247,248,249,250,251,252,253,254,255,256
6.3k  :   107.69 dB   [4000.00 - 8000.00 Hz]  bins 256,257,258,259,260,261,262,263,264,265,266,267,268,269,270,271,272,273,274,275,276,277,278,279,280,281,282,283,284,285,286,287,288,289,290,291,292,293,294,295,296,297,298,299,300,301,302,303,304,305,306,307,308,309,310,311,312,313,314,315,316,317,318,319,320,321,322,323,324,325,326,327,328,329,330,331,332,333,334,335,336,337,338,339,340,341,342,343,344,345,346,347,348,349,350,351,352,353,354,355,356,357,358,359,360,361,362,363,364,365,366,367,368,369,370,371,372,373,374,375,376,377,378,379,380,381,382,383,384,385,386,387,388,389,390,391,392,393,394,395,396,397,398,399,400,401,402,403,404,405,406,407,408,409,410,411,412,413,414,415,416,417,418,419,420,421,422,423,424,425,426,427,428,429,430,431,432,433,434,435,436,437,438,439,440,441,442,443,444,445,446,447,448,449,450,451,452,453,454,455,456,457,458,459,460,461,462,463,464,465,466,467,468,469,470,471,472,473,474,475,476,477,478,479,480,481,482,483,484,485,486,487,488,489,490,491,492,493,494,495,496,497,498,499,500,501,502,503,504,505,506,507,508,509,510,511

◾️低音ボイス

Block mean (before DC removal): 92494.54
Peak bin   : 40
Peak freq  : 625.00 Hz
Peak mag   : 22248835.49
Peak level : 146.95 dB (relative, single-bin)

63Hz  :   144.58 dB   [31.25 - 93.75 Hz]  bins 3,4,5,6
160Hz :   146.08 dB   [93.75 - 250.00 Hz]  bins 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16
380Hz :   151.78 dB   [250.00 - 625.00 Hz]  bins 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40
1kHz  :   149.85 dB   [625.00 - 1625.00 Hz]  bins 40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104
2.5k  :   130.33 dB   [1625.00 - 4000.00 Hz]  bins 104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,178,179,180,181,182,183,184,185,186,187,188,189,190,191,192,193,194,195,196,197,198,199,200,201,202,203,204,205,206,207,208,209,210,211,212,213,214,215,216,217,218,219,220,221,222,223,224,225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245,246,247,248,249,250,251,252,253,254,255,256
6.3k  :   129.68 dB   [4000.00 - 8000.00 Hz]  bins 256,257,258,259,260,261,262,263,264,265,266,267,268,269,270,271,272,273,274,275,276,277,278,279,280,281,282,283,284,285,286,287,288,289,290,291,292,293,294,295,296,297,298,299,300,301,302,303,304,305,306,307,308,309,310,311,312,313,314,315,316,317,318,319,320,321,322,323,324,325,326,327,328,329,330,331,332,333,334,335,336,337,338,339,340,341,342,343,344,345,346,347,348,349,350,351,352,353,354,355,356,357,358,359,360,361,362,363,364,365,366,367,368,369,370,371,372,373,374,375,376,377,378,379,380,381,382,383,384,385,386,387,388,389,390,391,392,393,394,395,396,397,398,399,400,401,402,403,404,405,406,407,408,409,410,411,412,413,414,415,416,417,418,419,420,421,422,423,424,425,426,427,428,429,430,431,432,433,434,435,436,437,438,439,440,441,442,443,444,445,446,447,448,449,450,451,452,453,454,455,456,457,458,459,460,461,462,463,464,465,466,467,468,469,470,471,472,473,474,475,476,477,478,479,480,481,482,483,484,485,486,487,488,489,490,491,492,493,494,495,496,497,498,499,500,501,502,503,504,505,506,507,508,509,510,511

------------------------------------------------------------
Block mean (before DC removal): -34378.32
Peak bin   : 36
Peak freq  : 562.50 Hz
Peak mag   : 20602079.43
Peak level : 146.28 dB (relative, single-bin)

63Hz  :   144.57 dB   [31.25 - 93.75 Hz]  bins 3,4,5,6
160Hz :   146.53 dB   [93.75 - 250.00 Hz]  bins 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16
380Hz :   151.86 dB   [250.00 - 625.00 Hz]  bins 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40
1kHz  :   142.93 dB   [625.00 - 1625.00 Hz]  bins 40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104
2.5k  :   127.25 dB   [1625.00 - 4000.00 Hz]  bins 104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,178,179,180,181,182,183,184,185,186,187,188,189,190,191,192,193,194,195,196,197,198,199,200,201,202,203,204,205,206,207,208,209,210,211,212,213,214,215,216,217,218,219,220,221,222,223,224,225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245,246,247,248,249,250,251,252,253,254,255,256
6.3k  :   126.52 dB   [4000.00 - 8000.00 Hz]  bins 256,257,258,259,260,261,262,263,264,265,266,267,268,269,270,271,272,273,274,275,276,277,278,279,280,281,282,283,284,285,286,287,288,289,290,291,292,293,294,295,296,297,298,299,300,301,302,303,304,305,306,307,308,309,310,311,312,313,314,315,316,317,318,319,320,321,322,323,324,325,326,327,328,329,330,331,332,333,334,335,336,337,338,339,340,341,342,343,344,345,346,347,348,349,350,351,352,353,354,355,356,357,358,359,360,361,362,363,364,365,366,367,368,369,370,371,372,373,374,375,376,377,378,379,380,381,382,383,384,385,386,387,388,389,390,391,392,393,394,395,396,397,398,399,400,401,402,403,404,405,406,407,408,409,410,411,412,413,414,415,416,417,418,419,420,421,422,423,424,425,426,427,428,429,430,431,432,433,434,435,436,437,438,439,440,441,442,443,444,445,446,447,448,449,450,451,452,453,454,455,456,457,458,459,460,461,462,463,464,465,466,467,468,469,470,471,472,473,474,475,476,477,478,479,480,481,482,483,484,485,486,487,488,489,490,491,492,493,494,495,496,497,498,499,500,501,502,503,504,505,506,507,508,509,510,511

◾️グラス打音

Block mean (before DC removal): -51091.84
Peak bin   : 390
Peak freq  : 6093.75 Hz
Peak mag   : 150242811.52
Peak level : 163.54 dB (relative, single-bin)

63Hz  :   130.81 dB   [31.25 - 93.75 Hz]  bins 3,4,5,6
160Hz :   153.81 dB   [93.75 - 250.00 Hz]  bins 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16
380Hz :   155.68 dB   [250.00 - 625.00 Hz]  bins 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40
1kHz  :   160.85 dB   [625.00 - 1625.00 Hz]  bins 40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104
2.5k  :   162.50 dB   [1625.00 - 4000.00 Hz]  bins 104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,178,179,180,181,182,183,184,185,186,187,188,189,190,191,192,193,194,195,196,197,198,199,200,201,202,203,204,205,206,207,208,209,210,211,212,213,214,215,216,217,218,219,220,221,222,223,224,225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245,246,247,248,249,250,251,252,253,254,255,256
6.3k  :   167.70 dB   [4000.00 - 8000.00 Hz]  bins 256,257,258,259,260,261,262,263,264,265,266,267,268,269,270,271,272,273,274,275,276,277,278,279,280,281,282,283,284,285,286,287,288,289,290,291,292,293,294,295,296,297,298,299,300,301,302,303,304,305,306,307,308,309,310,311,312,313,314,315,316,317,318,319,320,321,322,323,324,325,326,327,328,329,330,331,332,333,334,335,336,337,338,339,340,341,342,343,344,345,346,347,348,349,350,351,352,353,354,355,356,357,358,359,360,361,362,363,364,365,366,367,368,369,370,371,372,373,374,375,376,377,378,379,380,381,382,383,384,385,386,387,388,389,390,391,392,393,394,395,396,397,398,399,400,401,402,403,404,405,406,407,408,409,410,411,412,413,414,415,416,417,418,419,420,421,422,423,424,425,426,427,428,429,430,431,432,433,434,435,436,437,438,439,440,441,442,443,444,445,446,447,448,449,450,451,452,453,454,455,456,457,458,459,460,461,462,463,464,465,466,467,468,469,470,471,472,473,474,475,476,477,478,479,480,481,482,483,484,485,486,487,488,489,490,491,492,493,494,495,496,497,498,499,500,501,502,503,504,505,506,507,508,509,510,511

------------------------------------------------------------
Block mean (before DC removal): -4336.53
Peak bin   : 390
Peak freq  : 6093.75 Hz
Peak mag   : 49338208.22
Peak level : 153.86 dB (relative, single-bin)

63Hz  :   132.60 dB   [31.25 - 93.75 Hz]  bins 3,4,5,6
160Hz :   152.34 dB   [93.75 - 250.00 Hz]  bins 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16
380Hz :   155.81 dB   [250.00 - 625.00 Hz]  bins 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40
1kHz  :   160.79 dB   [625.00 - 1625.00 Hz]  bins 40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104
2.5k  :   156.08 dB   [1625.00 - 4000.00 Hz]  bins 104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,122,123,124,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,138,139,140,141,142,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,168,169,170,171,172,173,174,175,176,177,178,179,180,181,182,183,184,185,186,187,188,189,190,191,192,193,194,195,196,197,198,199,200,201,202,203,204,205,206,207,208,209,210,211,212,213,214,215,216,217,218,219,220,221,222,223,224,225,226,227,228,229,230,231,232,233,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245,246,247,248,249,250,251,252,253,254,255,256
6.3k  :   159.91 dB   [4000.00 - 8000.00 Hz]  bins 256,257,258,259,260,261,262,263,264,265,266,267,268,269,270,271,272,273,274,275,276,277,278,279,280,281,282,283,284,285,286,287,288,289,290,291,292,293,294,295,296,297,298,299,300,301,302,303,304,305,306,307,308,309,310,311,312,313,314,315,316,317,318,319,320,321,322,323,324,325,326,327,328,329,330,331,332,333,334,335,336,337,338,339,340,341,342,343,344,345,346,347,348,349,350,351,352,353,354,355,356,357,358,359,360,361,362,363,364,365,366,367,368,369,370,371,372,373,374,375,376,377,378,379,380,381,382,383,384,385,386,387,388,389,390,391,392,393,394,395,396,397,398,399,400,401,402,403,404,405,406,407,408,409,410,411,412,413,414,415,416,417,418,419,420,421,422,423,424,425,426,427,428,429,430,431,432,433,434,435,436,437,438,439,440,441,442,443,444,445,446,447,448,449,450,451,452,453,454,455,456,457,458,459,460,461,462,463,464,465,466,467,468,469,470,471,472,473,474,475,476,477,478,479,480,481,482,483,484,485,486,487,488,489,490,491,492,493,494,495,496,497,498,499,500,501,502,503,504,505,506,507,508,509,510,511

まあ、これだけご覧いただいても「何が何やら・・・」という感じだと思いますので。

論点をまとめた一覧表が分かりやすいかと。

音の種類	ピーク周波数	ピーク部レベル	その他周波数は
無音	31.25 Hz	133 dB	107 – 120 dB
低音ボイス	625 Hz	151 dB	129 – 150 dB
グラス打音	6.09k Hz	167 dB	130 – 155 dB

表のとおり、

無音時より発音時の方がレベルが跳ね上がる
出音の質に応じてスペクトルが変わる

といった現象が確認できた。これは、FFTと帯域分割が正常に動作していることを表しています。

あとはこのdB値を正しい音圧値と比較・較正（キャリブレート）し、ウェブ上へ投影すれば完成です。

ただ、ちょっと全体的にコードが肥大化し過ぎた・・・。
まだライブラリ化とまでは行かないまでも、コードを分割管理して、体系をすっきりさせる必要が出てきました。

・・・というわけで、ウェブダッシュボードへの反映は、次回へ続きます。
本当はウェブ上でグラフっぽい表示もやってみたいけど。それも、どこまでやるかですね〜。
　

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信号の流入だけを確認する

FFTして6バンドスペアナを作る

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