Spectroid

Messen mit der Spectroid App

Auf dieser Seite behandeln wir das Thema „Spectroid“, ein Echtzeit-Audiospektrumanalysator. Diese App verwenden wir innerhalb der Brummtongruppe auf Facebook. Am Ende finden Sie ein paar häufig gestellte Fragen und eine Anleitung zum Messen von störenden Brummtönen.

Spectroid für Android

Doch zuerst müssen Sie diese App für Android auf Ihr Smartphone oder Tablet laden. Ein Smartphone eignet sich hierbei in der Regel besser, da ein geeigneteres Mikrophone verbaut ist.

Öffnen Sie „Google Play Store“ (sollte auf jedem Android-Smartphone installiert sein) und suchen Sie nach „Spectroid“. Installieren Sie es. Es ist kostenlos und braucht lediglich Zugriff auf das Mikrofon.

Nach der Installation ist die App auch schon einsatzbereit. Für die
Brummtongruppe in Facebook ist es sinnvoll, dass jedes Mitglied innerhalb dieser Gruppe dieselben Einstellungen verwendet. So ist ein direkter Vergleich leichter möglich.

Allerdings sind diese Einstellungen auch ohne Zugehörigkeit zur Facebook-Gruppe sinnvoll, wenn man Brummtöne detektieren will.

Einstellungen

Folgende Einstellung sollten Sie also vornehmen. In die Einstellungen geraten Sie durch berühren der drei Punkte oben rechts.

Tippen Sie jetzt einfach auf das entsprechende Wort innerhalb der Einstellungen (Settings).

Wählen sie zunächst „Audio“ durch tippen auf das Wort aus und ändern sie ggfs. folgende Werte:

Audio:

Audio source – default
Sampling rate – Auto (48000 Hz)
Processing: FFT size 2048 bins (23 Hz/bin)
Decimations 5
Window function – Blackman-Harris
Desired transform interval – 50 ms (20Hz)

Tippen Sie wieder oben links auf Audio, um diese Eingaben zu bestätigen.

Weiter zu Display:

Spectrum: Frequency axis scale – Linear
Waterfall – ½ screen oder 2/3 screen
Max-hold trace – off
Peak markers – off

Bestätigen Sie wieder die Eingaben durch tippen auf Display

Wählen sie als nächsten den Punkt „Miscellaneous“ und schalten Sie „Subtract DC“ ein (rechts den Schiebeschalter antippen).

Bestätigen Sie erneut die Eingaben durch zweimaliges Tippen (Miscellaneous; ← Settings).

Jetzt zeigt Ihnen Spectroid bereits die ersten Messungen an. Es ist allerdings sinnvoll, dass Sie den Messbereich anpassen.

Angezeigter Frequenzbereich hier 0 bis 70 Hz

Die Zahlen zwischen dem unteren (Waterfall) und dem oberen (Spektrogramm) Bereich kennzeichnen die Frequenzen. Standardmäßig sieht man einen Bereich von 0 bis 10.000 Hz. Das ist allerdings weniger sinnvoll.

Grenzen Sie diesen Bereich ein von 20 bis 200 Hz.
Dazu legen Sie zwei Finger gleichzeitig auf das Display und ziehen diese dann auseinander. Genau wie zum Vergrößern eines Bildes. Sollten die entscheidenden Frequenzen aus dem sichtbaren Bereich verschwinden, können Sie diese durch ein paralleles Verschieben beider Finger wieder sichtbar machen. Sie verschieben also nur das Messfeld.

Um den Kontrast der Linien im Spektrogramm zu erhöhen, kann man auf gleiche Weise auch den Wertebereich des Pegels auf der vertikalen Achse einstellen. Hierzu muss man die Finger vertikal auseinanderziehen.

Klicken Sie auf das Bild für eine größere Ansicht.

Wie „liest“ man nun so ein Spectrogramm? Dazu hier eine Beispielmessung.

Im oberen Bereich (Spektrogramm) sehen Sie eine waagerechte, gelbe und rote Linie. Die gelbe Linie zeigt die verschiedenen Frequenzen, die rote Linie dazu den maximalen db-Wert (Lautstärke), welcher gemessen wurde. Im unteren Bereich (Waterfall) erkennen Sie einen senkrechten violetten Streifen. Dieses ist ein konstanter Brummton mit der Frequenz von 49,8 Hz. Im Spektrogramm können Sie dazu die Frequenz und den gemessenen db-Wert ablesen. Die vielen kleinen waagerechten Streifen sind andere Störgeräusche, die aber keinen langanhaltenden Brummton darstellen.

Der senkrechte Verlauf des Brummtones zeigt auch den zeitlichen Verlauf an. Hier könnte man ein abruptes Einsetzen oder Stoppen durch den Abbruch des Balkens erkennen. Beispiel rechts im Bild stoppt der Brummton abrupt. Klicken Sie bitte auf das Bild für eine größere Darstellung.

Senkrechte Verläufe sind also Töne/Geräusche, die über einen konstanten Zeitraum wahrzunehmen sind. Waagerechte Streifen, egal in welcher Länge, definieren einen kurzen Ton, welcher über mehrere Frequenzen verläuft. So wie in der Stimme, die ja auch über mehrere Frequenzen verfügt.

Einen Screenshot erstellen.

Um einen Screenshot zu erstellen, ist es sinnvoll, wenn Sie das Programm kurz anhalten. Tippen Sie dazu oben rechts auf das Pause-Symbol.

Jetzt können Sie sich Zeit lassen und gemäß Ihrem Smartphone/Tablets einen Screenshot erstellen. Wenn Sie nicht genau wissen, wie Sie einen Screenshot mit Ihrem Smartphone erstellen, suchen Sie hier bitte im Internet nach einer Anleitung. Dazu einfach das Modell plus Screenshot eingeben. Diesen Screenshot können sie nun ganz einfach mit anderen teilen.

Sollten Sie sich dazu entscheiden, sämtliche Einstellung rückgängig machen zu wollen, dann können Sie dieses anhand der Abbildungen hier machen. Sie zeigen die Standardeinstellungen.

Ein Klick auf das Bild vergrößert die Darstellungen.

 

Video: Einstellung der zu messenden Eingangsfrequenz (aufzoomen):

 

Video: Einstellung Empfindlichkeit der Mikrofoneingangsstufe:

 

Häufige Fragen:

F: Warum werden die dB-Werte in negativer Form angezeigt?
A: Spectroid verwendet dB FS (Full Scale), wobei 0 dB der maximale Pegel ist, die das Mikrofon messen kann. Die Dezibelwerte sind daher negativ, da der gemessene Pegel unter dem maximalen Pegel liegt. Anders ausgedrückt: -20 dB sind hier lauter als -80 dB. Die „Lautstärke“ wird dann auch deutlicher durch die Höhe der Spitze im oberen Diagramm.

F: Kann ich das Diagramm horizontal oder vertikal aufzoomen?
A: Ja. Legen Sie dazu zwei Finger waagerecht auf das Display und ziehen Sie die Finger auseinander. Genau wie bei einem Smartphone/Tablet, wenn Sie ein Bild aufzoomen möchten. Passen Sie so das Diagramm Ihrem Brummton an.

F: Warum gibt es senkrechte, schwarze Lücken in Spektrum und Wasserfall?

A: Spectroid verwendet mehrere FFTs (Algorithmen), die sich in der Frequenz überlappen, um bei niedrigeren Frequenzen eine bessere Frequenzauflösung zu bieten als eine einzelne FFT. Der Nachteil dieser Methode ist die unterschiedliche Impulsantwort und geringfügige Frequenzabweichungen. Der Vorteil ist, dass es effizient ein Spektrum erzeugen kann, das der Frequenzauflösung der menschlichen Audiowahrnehmung besser entspricht.

F: Was muss ich sonst noch beachten?
A: Am Besten ist es, wenn Sie Ihr Smartphone/Tablet in den Flugmodus versetzen. So wird die Analyse nicht durch einen Anruf oder eine andere Nachricht unterbrochen.

F: Was ist ein Spektrogramm?
A: Ein Spektrogramm ist lediglich die grafische Darstellung des Frequenzspektrums eines Signales. Das Spektrogramm zeigt also die Zusammensetzungen eines Signales aus den verschiedenen Frequenzen dar. Typischer Weise wird dieses über einen gewissen Zeitraum hinweg dargestellt.

Anmerkung:  Die Spectroid App (Android) ist im App Store (IOS) nicht erhältlich. Für ein Messen mit Apple Geräten empfehlen wir die App SpectrumView von OxfordWaveResearch.

Tipps zum Messen mit Spectroid

Es gibt viele Möglichkeiten, dem Brummton auf die Spur zu kommen. Hier eine kleine Anleitung zum Aufspüren von Brummtönen:

Nachdem in der Spectroid App, die Einstellungen nach unser empfohlenen Anleitung vorgenommen worden sind, können wir uns nun auf die Suche nach störenden Brummtönen begeben. Dazu messen wir erst einmal in dem Raum, in dem uns der Brummton am meisten stört. Beim Messen selber wird das Smartphone auf eine feste Unterlage abgelegt und keinen Bewegungen (oder Erschütterungen/Vibrationen) ausgesetzt, da geringe Bewegungen die Messungen verfälschen könnte. Anschließend messen wir in weiteren Räumen und erstellen von jeder Messung einen Screenshot. Die einzelnen Screenshots werden beschriftet nach Messort und, der Pegelstärke nach, nummeriert. Im Anschluss werden die Messungen bei abgeschalteten Strom (Sicherungskasten) wiederholt. Wieder werden Screenshots erstellt, beschriftet und, der Pegelstärke nach, nummeriert. Anhand eines Vergleiches der Screenshots ist es möglich zu beurteilen, ob der störende Brummton mit dem Abschalten des Stromes bzw. mit den eigenen elektrischen Geräten im Haus im Zusammenhang steht.Ist kein Brummton mehr bei abgeschalteten Strom zu messen, kann der Verursacher schnell gefunden werden, in dem alle einzelnen Verbraucher der Reihe nach abgeschaltet werden. Ist der störende Brummton, trotz abgeschaltetem Strom vorhanden, geht die Suche weiter. In diesem Fall macht es Sinn, durch Messungen zu überprüfen, ob der Ton von außen in die Wohnung übertragen wird. Dieses können wir feststellen, wenn wir am offenen Fenster oder an verschiedenen Stellen vor dem Haus oder der Wohnung messen. Auch hier werden wieder alle gemachten Screenshots beschriftet und, der Pegelstärke nach, nummeriert. Je mehr wir uns mit unseren Messungen dem Verursacher nähern, desto positiver wird der Schallpegel dargestellt. Spectroid stellt negative Dezibelwerte dar, daher sind beispielsweise -80 dB lauter als -100 dB. Ist ein möglicher Verursacher weiter entfernt von der Wohnung oder dem Haus ausfindig gemacht, kann oftmals durch ein Vergleichen der Screenshots, bestimmter Schallmuster (im Spektrogramm) oder auch der Uhrzeiten, zu denen die Störung durch einen Brummton auftritt, ermittelt werden, ob es sich tatsächlich um den Verursacher des störenden Brummtones in unserer Wohnung handelt.

Da fast immer und überall tieffrequenter Schall und Brummtöne zu messen sind, sollte überprüft werden, ob ein messtechnisch dargestellter Brummton (Spektrogramm) der eigentlich störende Brummton ist. Sehr oft lässt man sich von dargestellten Linien im Spektrogramm in die Irre führen, denn nicht bei allen im Spektrogramm erkennbaren Linien muss es sich zwangsläufig um den von uns wahrgenommenen Brummton handeln. Eine Überprüfung der eigenen, wahrgenommenen Brummton-Frequenz kann mittels Tongenerator ebenfalls nach unserer Anleitung vollzogen werden: https://www.brummton.info/bestimmen-der-brummtonfrequenz-mittels-tongenerator/

Viele sehen auf den gemachten Spektrogrammen oftmals eine 50 Hz oder auch 100 Hz Linie. 50 Hz ist die Frequenz unseres Stromnetzes und daher allgegenwärtig. Wenn zur 50 Hz Linie zeitgleich eine 100 Hz Linie sichtbar ist, kann es sein, dass diese Linien von einem Kühlschrank kommen. Solche Brummtöne, verursacht durch einen Kühlschrank, werden auch durch Körperschall über Zimmerdecken übertragen. Auch Heizungsanlagen verursachen sehr oft 50 Hz Linien. Lüftungsanlagen produzieren meistens Linien zwischen 60 und 80 Hz.

Es empfiehlt sich, diese Messungen unbedingt auch einmal durchzuführen und zu vergleichen, wenn kein störender Brummton vernehmbar ist. Gerade so ein Vergleich kann sehr aufschlussreich sein. Wird kein störender Brummton wahrgenommen, obwohl das Spektrogramm das gleiche Bild zeigt, wie bei einer vorhergehenden Messung zu einer Zeit in der der Brummton wahrgenommen wurde, könnte die Ursache für den Brummton eine Innere sein, wie z.B. ein Tieftontinnitus. Gleiches gilt, wenn der Brummton wahrgenommen wird, Spectroid aber keine, der wahrgenommenen Frequenz entsprechenden, Brummtöne aufzeichnen kann.

Die Merkmale eine Tieftontinnitus haben wir auf unserer Seite aufgeführt (https://www.brummton.info/tinnitus-merkmale-und-eigenschaften/).

Wer ganz sicher gehen möchte ob, das verwendete Smartphone überhaupt in der Lage ist, tiefe Brummtöne vernünftig darzustellen, der kann mittels Subwoofer und Tongenerator nachmessen, wie gut die Elektronik des Smartphones Brummtöne darstellt. Die meisten Smartphones, die wir vermessen haben, zeichneten zuverlässig bis mindestens 17 Hz auf. Des weiteren kann es ziemlich einfach überprüft werden, bis zu welchen dargestellten Pegeln Brummtöne eigentlich noch gehört werden können. In der Regel „hört“ das Smartphone wesentlich besser, als das menschliche Ohr. Dieses kann ebenfalls einfach überprüft werden, in dem wir mittels Tongenerator und Subwoofer wiedergegebene Brummtöne aufzeichnen und dabei feststellen, ab wann Brummtöne nicht mehr hörbar, aber im Spektrogramm noch gut sichtbar sind.

Anmerkung: Diese kleine Anleitung ist eher für „technische Laien“ gedacht. Auf viele weitere Details wie z.B. Raumresonanzen, stehende Wellen/Raummode, Körperschall- und Triggereffekte, Infraschall und ähnliches wird hier nicht näher eingegangen. Ich hoffe diese kleine Hilfestellung ist für den einen oder anderen dennoch hilfreich.

 

Weitere Informationen sowie Unterstützung erhalten Sie in der unserer Facebook-Gruppe

Werden Sie Mitglied unserer Gruppe:                                                                          Das Brummton Phänomen, dem Brummton auf der Spur!

Gruppenziele: Austausch von Informationen, Tipps und Messtechnik und Erfahrungsberichte, Umgang mit dem Brummton, Selbsthilfe.

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Englisch Version:

Spectroid

Measure with Spectroid App

On this page we cover “Spectroid”, a real-time audio spectrum analyzer. We use this app in

Spectroid for Android

our Facebook group. You will find a few frequently asked questions and instructions for measuring annoying hums at the end of this page.

But first you have to download the Android app to your smartphone or tablet. A smartphone is more suitable here, since it usually comes along with a better microphone. After installation, the app is already ready for use. To our Facebook group it makes sense that every member uses the same settings to help comparing your results.

Setting:

You should apply the following setting. You get into this menu by touching the three dots at the top right corner.

Now simply tap on the corresponding word within this menu.

First select „Audio“ by tapping on the word and change the values accordingly:

 

Audio:

Audio source – default
Sampling rate – Auto (48000 Hz)
Processing: FFT size 2048 bins (23 Hz/bin)
Decimations 5
Window function – Blackman-Harris
Desired transform interval – 50 ms (20Hz)

Now head back by tapping Audio to apply those settings.

Moving on to Display:

Spectrum: Frequency axis scale – Linear
Waterfall – ½ screen oder 2/3 screen
Max-hold trace – off
Peak markers – off

Again apply the settings we just made by tapping Display

Next is Miscellaneous, where we activate “Subtract DC” (tap on the slider located on the right).

Apply the settings you have just made by tapping (Miscellaneous; ←Settings) twice.

Spectroid will now show you its first results. However it makes sense to adjust the measuring range.

The numbers located between the lower part (the waterfall) and the upper part (spectrogram) show the frequencies. By default you will see a range between 0 and up to 10.000 hz, which is not really helpful.

Range Frequenz from 0 to 70Hz

Limit this range from 20 to 200 hz


To do this, place two fingers on the display simultaneously and then pull them apart. It is the same gesture you would use to enlarge an image. If the frequencies we want to monitor disappear from the visible range, you can make them visible again by moving both fingers in parallel. That way you will only move the measuring field.

To increase the contrast of the lines within the spectrogram, you can adjust the value range on the y axis as well. To do this, pull your fingers apart vertically.

Click on the image to enlarge it.

Now what data can we evaluate with this spectrogram? Below you will find a sample.

In the upper area (spectrogram) you will see a horizontal yellow and red line. The yellow line shows the different frequencies, the red line shows the maximum db value (volume) that was measured. In the lower area (waterfall) you can see a vertical purple stripe. This is a constant hum with a frequency of 49.8 Hz. You can read the frequency and the measured db value in the spectrogram. The many small horizontal stripes are other noises, but they do not show a hum that lingers.

The vertical gradient we are measuring is the timeline. This allows us to determine whether a noise suddenly occurs or stops. In our sample on the right the buzzing sound stops abruptly.

Click on the image to enlarge it.

Vertical gradients are sounds / noises that can be heard over a constant period of time.

Horizontal stripes, regardless of their length, show a short tone that extends over several frequencies, just like our voice, which can also produce a variety of frequencies.

 

 
Take a Screenshot.
To take a screenshot it might be useful to pause the app. Just tapp on the pause-symbol on the upper right.

Now take your time and take a screenshot as you would normally do on your smartphone / tablet. If you don’t know how to do that, simply google up the modell or brand you are using and add “how to take a screenshot”. You can share this screenshots so that it can be viewed by others.

If you want to reset all the settings we have just made, simply follow the instructions below and everything will be reset back to default.

Click on the image to enlarge it.

 

 

Frequently Asked Questions:

F: Why are all the dB-values negative?

A: Spectroid uses dBFS (full scale). 0 db determines the maximum level input level of your microphone. That being said, the values are negative because the sound levels we are measuring are normally far below that level. In other words: -20 dB are louder than – 80 dB. This is shown more clearly through the peaks in the upper graph.

F: Can I zoom in horizontally or vertically?

A: Yes. place two fingers horizontally on the display and pull apart. It’s the same gesture that you would use on your smartphone or tablet to zoom in. That way you can change the graph to your needs.

F: Why is there a vertical black gap within the spectrum and the waterfall?

A: Spectroid makes use of several different FFTs (algorithms) that overlap in frequency to improve results in reading lower frequencies. The disadvantage of this method is that it deviates when responding to an impulse and a minor frequency deviation. On the other hand the results shown are closer to a person’s perception of natural sounds.

F: Anything else I need to consider?

A: It’s best to put your smartphone / tablet into flight mode. That way your measurements will not be adulterated by a call or by receiving a message.

F: What is a spectogram?

A: A spectrogram is a visualization of the spectrum of a signal. It visualizes how a signal is composed of different different frequencies. Typically this is shown in a graph that visualizes data on a time axis.

Note: The app is not available for iOS. If you want to proceed with an Apple product we recommend using SpectrumView.

How to improve your results

There are many ways to track down a hum. Following this guide you will be able to get to the bottom of your issue. We start by measuring the room that is bothering us the most. While taking a measurment it is important to lie your device down flat on a surface. Do not move the device or expose it to anything that might cause vibrations (also: do not move) because that might distort our readings. Follow up by measuring other rooms and take screenshots of your individual results. Name each screenshot accordingly (name of the room or magnitude of the event). When you have completed this, turn off power at your fuse box and repeat. Again, take screenshots and name them. That way it is possible to determine whether the hum is connected to any electrical source located within your apartment or house.

If everything is turned off and no hum is visible in the app you can easily determine what is causing the problem by turning off everything one by one. If the hum still persists after that you might continue. Try to narrow it down by checking while standing by an open window or at other places in front of your house. Again, take screenshots. The closer we get to whatever is causing it, the higher the sound levels in your app will be. Spectroid shows negative values for dB, so f.e. -80 dB is louder than -100 dB. Try to take some measurements during different times of the day and compare them. This might help to determine whether something that is located outside your house is causing the hum.

Because low frequency sounds are all around us, you will need to verify that your measurements are actually matching the sound that is bothering you. By using a tone generator you will be able to determine whether the measurement that you have taken meets the actual sound: https://www.brummton.info/bestimmen-der-brummtonfrequenz-mittels-tongenerator/

Many people encounter a 50 Hz or 100 Hz peak. Our power grid uses 50 hz, thus those frequenies are pervasive. If a 100 Hz peak accompanies a 50 Hz peak, that is usually caused by a fridge. A hum that is caused by a fridge is usually a solid-borne sound that is capable of being transferred through ceilings. Heating systems might also cause a 50 Hz hum, while ventilation systems usually cause peaks between 60 to 80 Hz.

It is highly recommended to take measurements when you are unable to actually hear the hum. That way you will be able to compare everything more easily. If both measurements are near-equal to each other, an internal issue (f.e. a low-frequency tinnitus) might be the cause of your issue. Same applies if you might hear something, but Spectroid is unable to capture an external sound while the hum seems to be present for you.

We have listed some characteristics of a low-frequency tinnitus here: (https://www.brummton.info/tinnitus-merkmale-und-eigenschaften/).

To make sure that your smartphone is technically able to capture low frequency sounds you might try using Spectroid while holding your device close to a subwoofer or any other device that can play low frequency sounds. Most devices that we have tried are able to capture sounds up from 17 Hz. Smartphones are usually far better at capturing sounds than your own hearing would be, it might be helpful to check whether you are actually able to hear the lower frequencies that your smartphone is catching.

Please note: This guide is ment for people who are not familiar with Spectroid or with taking measurements. There are many other factors, like resonances within a room, standing waves, room modes, differrent aspects of structure-borne sounds and infrasounds that we are not going to cover here. We consider this a quick guide that might be useful for someone who wants to get started with Spectroid.

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