手机驱蚊软件是否可行? 5款Android/iOS驱蚊软件测试
赵宇为 于 2011.07.05 23:36:29 | 源自:www.soomal.com | 版权:原创 | 平均/总评分:08.84/389

自从电脑用蜂鸣器发声的那天起,“电脑驱蚊”的应用就诞生了;直到电脑进入多媒体时代,有了声卡、多媒体音箱,“电脑驱蚊”曾经高潮了一把;而这两年,由于Android智能平台的开放,又涌现出一些“手机驱蚊”的应用。为了提高生活品质、改善睡眠质量,驱蚊的工作自然不可少,但手机是如何驱蚊的?Soomal试用了三款Android平台,两款iOS平台的软件,全面分析驱蚊软件和手机平台硬件的工作原理,是否能驱蚊,看我们下文分析。

手机驱蚊与电脑驱蚊的原理

今天要谈的驱蚊原理,从生物学角度,有两种流行的说法。无论是电脑驱蚊、手机驱蚊,这20多年来这个前提是没有发生变化的。这两种流行的说法是:第一,吸人血的是母蚊子,尤其是怀孕的母蚊子,而母蚊子交配后,为了保证繁殖质量,需要躲避公蚊子。而电脑或手机软件可以模拟公蚊子翅膀震动的超声波频率,从而吓走母蚊子;第二,蚊子的天敌,如蝙蝠,是通过超声波定位的。蚊子具有躲避天敌即分辨蝙蝠超声波的能力,同理,电脑或手机软件可以模拟这个超声波,达到驱蚊效果。

  • 值得一提的是,原理说的很清楚了,但某些驱蚊软件似乎连设计这个原理的初衷都不明白,竟然做出人类可闻的“嗡嗡”、“啪啪”声。我们这里友情提示这些开发者,为什么要选择“超声波”?第一,假设超声波是有效的;第二,超声波由于人听不到,所以使用是可以达到改善生活品质、增加娱乐情趣和提高睡眠质量的。如果驱蚊的同时,还打算一并“驱人”的话,实在不能不说这是一个比较脑残的软件。

    有了科学依据,实现就简单了。我们只需要用电脑及其周边设备,或手机,通过软件播放我们需要的超声波信号即可。而最近讨论的比较火热的是“手机驱蚊”,毫无疑问!手机比电脑、甚至电蚊香省电,从这个角度来说就值得推广。让我们看看这些软件是如何做的吧?

    电脑或手机能否播放超声波?

    我们不是生物学家,在进行以下讨论时要假设以上两种生物学的前提我们假设是成立的。人类认为,超出通常人类听觉范围20Hz-20kHz频率,高出20kHz的频率为超声波。但电脑或手机能发出超声波吗?其实早在10年前,我首次阅读的一篇分析“电脑驱蚊”的文章,就出自一位好朋友之手。在过去几年,也有不断文章批判电脑驱蚊。

    在过去10多年的文章中,论证电脑驱蚊不可行主要有两个方面。第一,早期的电脑蜂鸣器、小扬声器、乃至后来的多媒体音箱,扬声器部分无法发出超声波频率;第二,根据恩奎斯特采样定律,某一频率的低通信号的采样率在理想状态下要是该频率的两倍。即理想状态下,我们通常使用的44.1kHz采样率信号,最高频率为22.05kHz,即44.1kHz采样频率只可以实现比22.05kHz更低的信号。而48kHz采样率对应的最高频率为24kHz。虽然它也超过了20kHz,也算超声波,但对蚊子是否有用?有多大的强度才能有效?生物学家没有给出具体数字。科学家称,蝙蝠体型越大发出的频率越低,小型蝙蝠超声波频率最高在54kHz左右,而大型的为27kHz。

    驱蚊软件客观测试

  • 按照惯例,我们测试还是选用专业级声卡录入的形式,与测试声卡、耳放、播放器一样,我们可以看到这些驱蚊软件工作状态时是发出如何的声音。由于我们不关心它生成信号的波形,所以我们还是使用与频率、能量和时间相关的光谱分析图。

    我们首先先来看三款Android平台的驱蚊软件《手机驱蚊》、《驱蚊神手》和《SonicMosquito》[《超音波驱蚊》]。这三款软件均在华为U8800上进行测试。三款软件,软件界面应用简单,不需特别教程和说明。

  • 《手机驱蚊》,设置了A类蚊子和B类蚊子区别,不知如何定义。但无论A类蚊子还是B类蚊子,它的主要声音都分布在人类可听的频率范围内,而这声音正好就是与蚊子震动翅膀发出的人类可闻的“嗡嗡”声类似。点击放大频率分布图片可以看到,A类蚊子档位发出的声音主要分布在1kHz-8kHz;而B类蚊子档位发出的声音主要分布在10kHz-20kHz。这些声音,足以令人烦躁不安。当然,在20-22kHz部分,也有极弱的能量出现。这款软件,不如叫做“手机蚊子”比较合适。

  • 《驱蚊神手》,这款软件界面同样简单,不过有不同的花样。它将蚊子分为了3类,还增加了蜻蜓天敌的设置。三个档位从图中一目了然15kHz-5kHz、20kHz-5KHZ、25kHz-5kHz,奇怪的是三个档位分别对应了驱蚊距离?频率和距离有关吗?也许软件作者在生物学方面有更深的研究。从测试结果来看,正如它的分类一样,软件的确发出对应设置项目频率范围内的声音,但和前一款软件同样问题,在人可闻的频率内同样有很强的声音发出。如此一来,驱蚊效果不管怎样,驱人的效果是一定有的。从技术角度来说《驱蚊神手》确实生成了比较大强度的20kHz以上频率的信号,点击放大图可以看到5kHz-25kHz档位下,它的主要声音确实在20kHz-22kHz之间。

  • 《SonicMosquito》,这款软件使用上同样不用多说,而且功能也不花哨,不过看看结果,基本没有发生超声波。在图中可以看到,它的主要信号集中在17kHz单一频率上,而在21kHz处有一个微弱的信号。如果播放设备声音不是特别大,或者使用的人类离手机足够远,蚊子离得足够近,也许这款软件会有效果。

    接下来,我们来看看两款iOS上的驱蚊软件,以下测试在iPod touch4上进行。这两款软件分别为《AntiMosquito》、《Q Mosquito》。

  • 《AntiMosquito》,这款软件功能简单,只有一个开关键,不过打开后,系统会播放一段信号,随后停止大概20秒,然后重复。从测试信号的分析图来看,它生成了三个频率段的信号,对应频率分别为17kHz、19kHz、21/23kHz。这款软件生成的信号干净,而且在19kHz、21kHz的能量相对很强,且同时伴随了能量较大的23kHz的信号。如果超声波能驱蚊,估计这款软件最为靠谱。

  • 《Q Mosquito》,这款软件同样是生成了一个17kHz干干净净的信号,它与《SonicMosquito》的工作方式完全相同。

    小结:从以上几款软件播放波形来看,那些可以播放出人可闻频率范围声音的软件,就是我们文章开头谈到的“脑残”软件,这软件驱蚊效果估计一般,但驱人效果一定不错,也许可以给人培养人的听觉系统习惯蚊子的“嗡嗡”声,从而达到麻木驱蚊的独特效果。而部分软件,发出了在20kHz以上的频率,单从现有的生物学、声学原理来说,还算比较合理。其中只有《驱蚊神手》的25kHz档位和《AntiMosquito》可以达到20kHz以上频率。而信号品质来说,自然是《AntiMosquito》最好,且实现了21kHz、23kHz时较大强度的信号。

    Android、iOS、电脑谁更适合驱蚊?

    Android、iOS、电脑谁更适合驱蚊?这竟然也可以讨论?这里友情提示,第一,Android是存在SRC问题,会强制信号44.1kHz输出;第二,根据恩奎斯特采样定律,要达到更高的超声波,信号采样频率一定要随之提高。

    大家也许恍然大悟?为何在Android系统下信号质量不好,噪声明显?为何Android系统下,《驱蚊神手》25kHz的档位也只达到了22kHz的最高水平。而在iOS下《AntiMosquito》可以达到如此高品质的21kHz和23kHz的超声波?这就是因为Android系统,最高只能输出44.1kHz采样规格的信号,而iOS系统可以支持48kHz信号的输出,所以,就算驱蚊,Android都是瓶颈啊!Android用户相信也不会在乎驱蚊这类的应用吧。

    当然,根据恩奎斯特采样定律,在10多年前谈到电脑驱蚊不可行的主要原因之一,信号采样率问题,在今天的电脑上却比较容易解决。如果我们生成一段192kHz采样的信号,并使用同样规格播放,最高频率上限已经达到了96kHz。模仿蝙蝠和公蚊子都够用了。

    现在还剩下最后一个问题,就算采样率问题、Android操作系统问题解决了,那么电脑系统和手机扬声器能播放出超声波吗?

    手机扬声器超声波输出录音实测

    我们通过仪器测试麦克风和专业声卡组合的方式,对以上几款驱蚊软件通过手机扬声器输出进行测试。测试的软件包括Android平台的《驱蚊神手》和iOS平台的《AntiMosquito》和《Q Mosquito》,测试仍使用的华为U8800手机和iPod touch4,Android用户需要注意,不同手机扬声器表现应该有所不同。另外,需要注意的是,录音时麦克风端有放大,实际扬声器播放出信号强度要小于我们实测数值很多。

  • 《驱蚊神手》在5kHz-25kHz档位可以输出20kHz以上的信号,但通过扬声器录音我们发现,我们麦克风录制的信号的形态、频率分布已经和通过信号输入录制的完全不同,说明扬声器已经完全失真,基本不能播放超声波频率。所以,我们录制了一段5kHz-15kHz的频率,仅供大家参考。

  • 《AntiMosquito》通过iPod touch4播放,大家发现,麦克风录制的信号频率分布和强度与采用耳机输出信号录音方式的结果趋势完全一样。有些意外?这样的扬声器可以播放20kHz以上的信号。而《Q Mosquito》测试也可以看到,17kHz信号也被较好的还原。

    这里再次重申,我们并不是测试设备音质好坏,所以只关注频率分布,没有关注波形形态。U8800扬声器在播放超声波信号时,已经失真导致频率范围无法与原信号一致。而iPod touch4也只是可以保证输出信号的频率基本没有因为扬声器失真而有所偏差,信号波形是否还与原信号一致,我们不做进一步考虑。

    从测试来看,通过手机扬声器、甚至耳机、电脑音箱播放20kHz-24kHz的超声波应该是有很大可能性的。

    总结

    我们的测试并不算辛苦,因为有不少媒体在前不久还进行了实测,据说还是被蚊子咬到,但电蚊香、花露水也有失手的时候,“手机驱蚊”无效也算正常。但如果生物学原理无误,我们今天分析了实现它的应用软件、操作系统、电脑或手机平台、扬声器、声卡等系统实现输出超声波的可能性。

    生物学家没有告诉我们,怎样的超声波可驱蚊。但以目前手机配置,最高可播放48kHz信号来看,最多可生成24kHz频率的超声波,至于某些软件25kHz档位是如何定义的,不用解释。而作为Android手机用户,大家还要考虑操作系统的限制,即在Android平台,最高只可输出22.05kHz信号。而如果“超声波驱蚊”真是有前途的话,那么用一台配置较好的电脑,就可以方便的生成192kHz采样率的信号,达到最高96KkHz的超声波。但这个频率,除了神器,其他扬声器实现可能性很小了。

    从娱乐的角度,我们分析了以上5款驱蚊软件,和Android系统、iOS系统下它们的表现,其中坑人的软件有,不完善的软件也有,大家有兴趣可以尝试,当然大家也可以顺便复习一下恩奎斯特采样定律和Android SRC问题带来的瓶颈。从科学的角度,软件和硬件平台,生成一定范围内的超声波是可行的,而即便手机扬声器也是有可能播放出一定范围内超声波信号的。但我们不清楚,到底要如何强度、如何频率、如何规律的超声波才可以驱蚊。关于生物学方面的测试,恕我们能力有限,无法进行。

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