スマホの水平器アプリはどのくらい正確？

キャリブレーションしたスマホの水平器なら、0.数度の誤差で読み取れます。タイル張りやドアの取り付けなど、家まわりのほとんどの作業にはこれで十分です。キャリブレーションしていないと、同じスマホでも1度以上ずれることがあり、安いスマホほどそのずれは大きくなりがちです。実際に出る数字は、次の4つで決まります。スマホに入っているセンサー、キャリブレーションしたかどうか、処理をするアプリ、そしてスマホを面にどう置くか、です。いちばん効くのはキャリブレーションで、しかも10秒で終わります。

スマホの水平器の精度を決めるもの

実際に測っているのはMEMS加速度センサーです。画面を回転させたり歩数を数えたりする、あの小さなチップと同じものです。重力の向きを3方向で測り、それをアプリが角度に変換します。いいセンサーは小さな変化まで読み取れて、背景ノイズも少なめです。これが読み取り値の上限を決めます。安いセンサーは信号が荒く、それが気泡のバタつきや誤差の大きさとして表れます。

ただしセンサーは出発点にすぎません。どのスマホも工場出荷時に小さなオフセットを持っていて、平らな面をわずかに傾いていると読んでしまいます。キャリブレーションはこれを打ち消すもので、できることの中でいちばん効きます。温度も関係します。寒い車から持ち込んだスマホは、なじむまで違う値を出します。厚いケースや曲がったケースはスマホをわずかに傾けて値を狂わせるので、シビアに測るときは外す価値があります。

やっかいなのが振動です。2部屋先で回っている洗濯機や、外を走る車が、信号に小さなノイズのスパイクを乗せます。いいアプリは指数移動平均でこれをならし、直近の値を重視してブレを整えます。だからまともなアプリでは、生のセンサー値が跳ねていても気泡は落ち着いて見えるのです。下限はハードが決めます。そこから先はキャリブレーションと使い方が引き上げてくれます。

どうやって精度を確かめるか

スマホの値を、平らな基準面に置いた機械工用の精密水平器と突き合わせて確かめます。水平器のずれを見る定番のやり方は、これです。もっと信頼できるものを既知の角度で隣に置き、その差を読むのです。

試すなら、最新のフラグシップから安いエントリークラスのAndroidまで、いくつかのスマホを用意して、平らからきつい傾きまで何段階かの角度で読みます。各スマホをまず冷えた状態で読み、次に基準面でキャリブレーションした直後にもう一度読めば、前後の伸びがはっきりします。途中でケースを外して、ケースがどれだけ足しているかも見ます。

各測定では、一瞬の値をつかむのではなく、値を落ち着かせてから少し保持します。壁に印をつける前に実際にそうやって読むはずです。部屋は普通の室温に保っておくので、寒いガレージや暑い屋根裏のことは何もわかりません。

わかること

目立つ点が2つあります。1つ目は、どのスマホを持つかよりキャリブレーションのほうがはるかに効くということ。冷えた状態で丸1度ずれていた安いスマホが、一度キャリブレーションするだけで0.数度まで戻り、4倍の値段のスマホと肩を並べます。2つ目は、キャリブレーションしてしまえば、フラグシップと中位機種の差は小さいということ。フラグシップのほうが少し落ち着いていますが、中位機種もすぐ後ろにつけています。

例外は安いスマホです。冷えた状態では飛び抜けて悪く、1度以上ずれます。キャリブレーションすればかなり良くなりますが、それでも他には及びません。安いスマホしかないなら、毎回キャリブレーションして、値を2回ほど取りましょう。

ケースは、たいていのスマホに小さく安定した傾きを足します。いちばんひどいのは背面が曲がったスマホで、ケースがスマホの面への当たり方を変えてしまいます。シビアに測る前にケースを外すのはタダですし、効きます。

知っておくとよいことが1つ。角度がきつくなると、誤差は少し増えます。台の上で平らな状態はセンサーにとっていちばん楽なケースで、重力がいちばん強い信号を与えてくれます。スマホを垂直に近づけていくと、読み取りはやや落ち着かなくなります。屋根の勾配やスロープを測るときは、平らな床よりも少し余裕を見ておきましょう。

スマホの性能を引き出す方法

信頼できる値を出すのに、フラグシップは要りません。精度のほとんどは、スマホの値段ではなく使い方から来ます。次のことをやれば、中位のAndroidでも十分に戦えます。最初のキャリブレーションは、残り全部を合わせたよりも効きます。

1. 作業のたびにキャリブレーションする。 カウンターや作業台など、手元でいちばん平らな面にスマホを平らに置き、アプリのキャリブレーション機能を実行します。これでスマホ固有のオフセットを打ち消す補正値が保存されます。10秒で終わり、得られる中でいちばん大きな一手です。
2. ケースを外す。 たいていのケースは小さく安定した傾きを足し、厚いケースを付けた背面が曲がったスマホがいちばんひどくなります。ざっくり掛ける以上のシビアな作業では、まずケースを外しましょう。
3. 温度が変わったらなじませる。 スマホは冷えていると違う値を出します。寒い車から持ち込んだら、キャリブレーションの前に室温で2分ほど置いてください。
4. きれいな接触面を使う。 砂やほこり、乾いた塗料の盛り上がりがあると、気づかないうちにスマホが傾きます。置く前に面を拭き、手のひらでなでて確かめましょう。
5. コールドスタート後は1分待つ。 スマホを起こした直後は読み取りが荒めです。1分待つと落ち着き、これはとくにシビアな測定でよくわかります。
6. ソフトのならしとホールド機能を使う。 いいアプリは生のセンサー信号をならし、気泡がピクつかないようにします。ホールドやフリーズの機能があれば、値が落ち着いたら使いましょう。跳ね続ける値を眺める代わりに、きれいな数字を固定できます。
7. 数回読んで、間を取る。 安いスマホでは、1回の値が瞬間ごとに少しさまようことがあります。2〜3回読めば数秒余分にかかるだけで、ランダムなブレのほとんどを打ち消せます。

作業ごとに必要な精度

数字だけでは何も意味しません。0.5度は写真の額には十分でも、シャワートレイの勾配にはお話になりません。下の表は、よくある作業と、それが実際に必要とする許容差を並べたものです。スマホで足りるかどうかがひと目でわかります。ほとんどの作業は、キャリブレーションしたスマホが出せる範囲に十分収まります。

スマホで手に負えない唯一の行が測量です。建物の墨出しや構造的な勾配の確認には、はるかに高精度なデジタルレベルかセオドライトが要り、数百から数千ドルします。これはスマホの弱点というより、別の仕事に別の道具が要る、というだけの話です。

スマホの水平器で足りるのはいつか

正直なところ、構造にかかわる作業でなければ、ほぼいつでも足ります。家まわりの作業の大半は0.数度より緩い精度で足りますし、キャリブレーションしたスマホなら余裕でクリアします。

スマホが足りないのはどこか。3つあります。まず、認定された計器ではないので、構造測量や建築確認の合否判定など法的な重みを持つものには、トレーサビリティのある機器が要ります。次に、長いスパンは小さな角度を拡大します。10メートルで0.2度は約35mmの落差になり、これは効いてきます。そして、稼働中の発電機の上に立つような強い振動は、良いフィルタリングでも打ち負かせます。

見落とされがちな点があります。たいていの工具箱に入っている安い気泡管の水平器は、だいたい0.5度くらいまでしか読めません。しかも目を細めて気泡を見た値です。ちゃんとならしを備えたキャリブレーション済みのスマホは、それを上回ります。短いスパンなら、引き出しの中の水平器と同等ではなく、より正確です。負けるのは認定のトレーサビリティと、長い区間だけです。

よくある質問

結論

いろいろなスマホを精密水平器と突き合わせてみると、絵ははっきりしています。キャリブレーションしたスマホは0.数度で読み取れ、タイル、排水勾配、造作、家まわりのほぼすべての作業をカバーします。安いスマホでも、キャリブレーションすれば0.5度未満に収まり、たいていのDIYには足ります。

いちばん効くことはどれもタダです。キャリブレーションする、ケースを外す、ホールド機能で落ち着いた値を固定する。これらをきちんとやれば、スマホはホームセンターで売っている気泡管水平器のほとんどを上回ります。唯一かなわないのは認定された測量作業で、それはどんなスマホを持っていても、ちゃんとしたデジタルレベルが要ります。

というわけで、スマホの水平器は、ほとんどの人の、ほとんどの作業で、ほとんどの場面で十分な精度があります。問われているのは、それを信頼するかどうかではありません。その性能を引き出せているかどうかです。