Python3 で 騒音計を作ろう

音楽を聴いていたら、隣家から苦情

自分が音楽を聞く自由と、近隣の方々が静かに暮らす自由を両立させたい

壁に遮音材と吸音材を貼ったところ、苦情の内容が
「音が漏れている」という表現から「重低音が聞こえる」に変わった。

よっしゃ重低音対策しちゃうぞ

音漏れは60dBぐらいから聞こえる

重低音は40dBぐらいでも聞こえることが有る
というのを突き止めた。（長男が詳しかった）

床を通じて隣に伝わっているので、床とスピーカの間に遮音材を敷いた上で、さらに対策を行う。

重低音の部分の音量を把握したい

全域の音量の算出は、サンプルがネットに見つかった。

https://hotsmmrblog.com/noise-level-measurement_with_raspberry_pi_and_usb_mic/
ラズパイとUSBマイクを用いたデシベル計算、騒音測定器の作成【Python + pyaudio】

重低音部分はサンプルコードが見つからず。

Facebookで質問してみた

ローパスフィルタというものを使えば、高音部分を消してくれるらしい、との回答を頂いた。（丹野さんに感謝）

ローパスフィルタ（英語: Low-pass filter: LPF、低域通過濾波器）とは、フィルタの一種で、なんらかの信号のうち、遮断周波数より低い周波数の成分はほとんど減衰させず、遮断周波数より高い周波数の成分を逓減させるフィルタである。

方針

1秒間、録音
そのデシベル数を算出（全域）
録音内容をローパスフィルタにかける
そのデシベル数を算出（重低音）
以上を無限ループさせる

全域の処理（抜粋）

        stream = p.open(format = FORMAT,
                        channels = CHANNELS,
                        rate = SAMPLING_RATE,
                        input = True,
                        frames_per_buffer = CHUNK,
                        input_device_index = INPUT_DEVICE_INDEX
                )

        # get specified range of data. size of data equals (CHUNK * (SAMPLING_RATE / CHUNK) * RECORD_SECONDS)
        data = np.empty(0)
        for i in range(0, int(SAMPLING_RATE / CHUNK * RECORD_SECONDS)):
            elm = stream.read(CHUNK, exception_on_overflow = False)
            elm = np.frombuffer(elm, dtype="int16")/float((np.power(2,16)/2)-1)
            data = np.hstack([data, elm])
        # calc RMS
        rms = np.sqrt(np.mean([elm * elm for elm in data]))
        # RMS to db
        db = to_db(rms, 20e-6)
        stream.close()

ローパスフィルタ

    import numpy as np
    from scipy.signal import butter, lfilter, freqz
    import matplotlib.pyplot as plt

    def butter_lowpass(cutoff, fs, order=5):
        nyq = 0.5 * fs
        normal_cutoff = cutoff / nyq
        b, a = butter(order, normal_cutoff, btype='low', analog=False)
        return b, a

    def butter_lowpass_filter(data, cutoff, fs, order=5):
        b, a = butter_lowpass(cutoff, fs, order=order)
        y = lfilter(b, a, data)
        return y

    # Setting standard filter requirements.
    order = 6
    fs = SAMPLING_RATE
    cutoff = 100.0　　　　　　　　　　# 100Hz以下が重低音ということで、ここは 100.0

    b, a = butter_lowpass(cutoff, fs, order)

これを組合せて、全域・重低音のdB算出

いい感じに妥当な数字が出た。

動作イメージ

大きさに応じて色付けして、隣家に聞こえるレベルを赤表示にした。

ダウンロード・入手したい人向けの情報

https://tanaka-cs.co.jp/NoiseMeter.html
ここで販売しています。（誰も買わないけど）

https://github.com/hidemune/sound-level-meter
ここでテストコードを公開しています。

ダイナミックマイクとコンデンサマイク

コンデンサマイクは、重低音のノイズが乗る？
（中華の安価なもの）

ダイナミックマイクのほうがノイズが少ない？
（Shureの高価なものと中華の安価なもの両方）

上記の原因として考えられるものは何だろう。。？

コンデンサーマイクとダイナミックマイクのおおまかな特徴

ダイナミックマイク：電源不必要、丈夫で比較的湿度に強い、感度が低い、⇒比較的安価

コンデンサーマイク：電源必要、振動や湿気に特に弱い、感度が高い、⇒比較的高価

電源部分がノイズの原因になりやすい？
感度の問題は、音漏れの閾値が妥当ならあまり問題はないかも

とりあえず、苦情は来なくなったので成功

おめでとう〜 ぱちぱち

以上です。最後まで読んでいただき、ありがとうございました。