Tahap Tidur dari Audio

Cara kerja perkiraan tahap

Pernapasan Anda berubah sifatnya seiring Anda melewati tahap-tahap tidur, dan perubahan itu dapat didengar. Aplikasi menganalisis keteraturan dan variasi pola pernapasan Anda yang ditangkap melalui mikrofon, yaitu rekaman yang sama yang menjalankan deteksi dengkuran dan deteksi gangguan pernapasan, sehingga perkiraan tahap tidak memerlukan pengaturan tambahan.

Setelah sekitar 15 menit perekaman, algoritme menetapkan baris dasar pernapasan pribadi Anda: laju dan keteraturan yang khas bagi Anda. Algoritme kemudian mengukur sisa malam terhadap baris dasar Anda sendiri, bukan rata-rata populasi, dengan menerapkan ambang batas berbasis penelitian untuk mengklasifikasikan setiap periode ke dalam suatu tahap.

Keteraturan pernapasan membawa sebagian besar sinyal, tetapi algoritme juga mempertimbangkan:

• Laju pernapasan, yang cenderung melambat saat Anda memasuki tidur yang lebih dalam.
• Pola dengkuran, karena dengkuran yang terdeteksi sepanjang malam memasok model yang sama.
• Waktu malam, karena arsitektur tidur mengikuti alur yang dapat diprediksi: Tidur Dalam terkonsentrasi di awal malam, sedangkan REM bertambah menjelang pagi.
• Gerakan, karena perubahan suara yang besar menunjukkan gerakan tubuh, yang mengindikasikan tidur yang lebih ringan atau terbangun sejenak.

Hasilnya muncul sebagai pita berwarna di belakang lini masa Anda dan sebagai grafik hipnogram dalam ringkasan malam Anda.

Empat tahap dan tanda pernapasannya

Setiap tahap meninggalkan jejak yang khas dalam pernapasan Anda:

• Tidur Dalam: pernapasan stabil dan teratur dengan variasi yang rendah. Ini adalah tidur yang memulihkan, dan menghasilkan ritme paling seperti metronom dibanding tahap mana pun. Tahap ini paling umum di awal malam, terutama pada 90 menit pertama dan beberapa jam pertama.
• Tidur REM: pola pernapasan tidak teratur dengan variasi yang tinggi. REM adalah tidur saat bermimpi. Tahap ini cenderung dimulai sekitar 40 hingga 50 menit setelah Anda tertidur dan meningkat menjelang pagi, itulah sebabnya memangkas waktu tidur membuat Anda kehilangan lebih banyak REM dibanding hal lain.
• Tidur Ringan: keteraturan pernapasan sedang, di antara kedua ekstrem. Tidur Ringan adalah tahap transisi dan yang paling mudah membuat Anda terbangun.
• Terjaga: gerakan, suara, atau pola pernapasan yang tidak konsisten dengan tidur. Aplikasi juga menandai keheningan yang berkepanjangan sebagai kemungkinan terbangun ketika sinyal lain mendukungnya.

Karena Tidur Dalam berada di salah satu ujung skala keteraturan dan REM di ujung lainnya, aplikasi memerlukan variasi pernapasan yang konsisten rendah sebelum mengklasifikasikan suatu periode sebagai Tidur Dalam, dan keluar dari Tidur Dalam saat variasi meningkat. Klasifikasi suara yang berjalan bersamaan memasok konteks dengkuran dan gerakan.

Label Hening

Penentuan tahap berbasis audio memiliki keterbatasan yang jujur: ia hanya dapat mengklasifikasikan apa yang dapat didengarnya. Ketika pernapasan Anda terlalu lembut untuk diuraikan oleh mikrofon menjadi sebuah tahap, namun tidak ada yang menunjukkan bahwa Anda terjaga, aplikasi menandai rentang itu sebagai Hening alih-alih menebak-nebak. Ini sering terjadi pada orang yang bernapas pelan, atau ketika kipas atau pendingin ruangan menutupi suaranya.

Hening diperlakukan sebagai tidur yang nyenyak. Hening dihitung ke dalam total waktu tidur Anda, dan mendapat nilai pada porsi pemulihan dari skor tidur Anda, sehingga malam yang benar-benar tenang tetap terbaca sebagai tidur yang baik. Mengarang sebuah tahap tanpa bukti akan membuat data kurang dapat dipercaya, jadi aplikasi memberi label pada ketidakpastian itu.

Laju pernapasan dan keteraturan pernapasan

Dua pengukuran pernapasan memasok model tahap, dan keduanya muncul dalam hasil Anda:

• Laju pernapasan ditampilkan dalam napas per menit (npm), dihitung dari selang waktu antara napas yang terdeteksi. Rentang khas orang dewasa selama tidur adalah 12 hingga 20 npm. Aplikasi merekam satu pembacaan setiap beberapa menit dan menampilkan rata-rata Anda. Aplikasi menetapkan baris dasar pribadi setelah kira-kira 10 hingga 15 menit pertama tidur yang terdeteksi, dengan menggunakan nilai tengah dari pembacaan awal tersebut sehingga satu nilai menyimpang tidak dapat mengganggunya. Pembacaan tetap berada dalam batas fisiologis sekitar 6 hingga 25 npm, yang menyaring lonjakan palsu sekaligus memungkinkan laju yang lebih tinggi yang dapat terjadi selama REM atau terbangun sejenak.
• Keteraturan pernapasan menggambarkan seberapa konsisten ritme antara napas Anda, pada skala dari tidak teratur hingga stabil. Pernapasan yang berkelanjutan dan sangat teratur mengarah ke Tidur Dalam, sementara penurunan menjadi pernapasan yang lebih tidak teratur dapat menunjukkan REM.

Keduanya merupakan perkiraan berbasis audio untuk wawasan pribadi. Laju pernapasan yang jauh di luar rentang normal sebaiknya didiskusikan dengan dokter daripada didiagnosis sendiri.

Apakah aplikasi menggunakan data Apple Watch?

Ya, jika tersedia. Jika perangkat yang dapat dikenakan seperti Apple Watch melaporkan data tahap tidur untuk malam itu, Snore Timeline menggunakan persentase Tidur Dalam dan REM dari jam tangan untuk skor tidur Anda alih-alih perkiraan turunan audionya sendiri. Perangkat yang dapat dikenakan mengukur tahap-tahap tersebut lebih akurat daripada analisis audio, jadi aplikasi mengutamakannya. Tanpa perangkat yang dapat dikenakan yang terhubung, aplikasi kembali ke perkiraan berbasis pernapasan dan gerakannya. Halaman Apple Watch membahas apa yang disumbangkan oleh jam tangan.

Membaca hipnogram

Hipnogram dalam ringkasan malam Anda memetakan perjalanan Anda melalui tahap-tahap sepanjang malam. Setiap pita berwarna mewakili 5 menit dalam suatu tahap tertentu:

• Oranye: periode Terjaga
• Cyan (biru muda): Tidur Ringan
• Indigo (biru tua): Tidur Dalam
• Merah muda/Cyan: Tidur REM
• Mint (hijau lembut): Hening, ditampilkan hanya pada malam saat terjadi

Diperbesar

Bacalah dari kiri ke kanan dan Anda dapat menghitung berapa banyak siklus tidur lengkap yang Anda lalui, melihat kapan Anda paling banyak mendapat Tidur Dalam, dan menemukan kapan REM terjadi. Pita tahap juga muncul di belakang bentuk gelombang pada lini masa Anda, yang memungkinkan Anda memeriksa apakah episode dengkuran bertepatan dengan tahap tertentu.

Distribusi tahap yang umum

Ringkasan malam juga menampilkan persentase waktu yang Anda habiskan di setiap tahap. Malam yang umum mungkin tampak seperti ini:

• 45% Tidur Ringan
• 20% Tidur Dalam
• 27% Tidur REM
• 8% Terjaga

Persentase ini bervariasi menurut usia, kesehatan, tingkat stres, dan faktor lain, jadi bandingkan malam-malam Anda satu sama lain daripada dengan acuan buku teks. Untuk penilaian, aplikasi menggunakan Tidur Dalam sekitar 13 hingga 23 persen sebagai target sehat, dengan 20 persen atau lebih memberi nilai pada skor Anda, dan target REM sekitar 20 hingga 25 persen. Mencapai rentang ini dapat menambah poin pada skor tidur Anda. Ini adalah pedoman umum, bukan penilaian medis.

Seberapa akurat perkiraannya?

Klasifikasi ini bersandar pada penelitian yang dipublikasikan mengenai hubungan antara keteraturan pernapasan dan tahap tidur. Penelitian yang menentukan tahap tidur dari satu sinyal fisiologis, seperti pernapasan atau variabilitas detak jantung, mencapai sekitar 70% kesesuaian dengan polisomnografi, standar studi tidur klinis. Perkiraan ini memberi Anda gambaran yang berguna tentang arsitektur tidur Anda secara umum dan, yang lebih berharga, tren Anda dari waktu ke waktu.

Beberapa hal menaikkan atau menurunkan akurasi. Rekaman yang lebih panjang membantu, karena tidur beberapa jam memungkinkan aplikasi mengamati siklus tidur yang lebih lengkap. Lingkungan yang bising, pasangan tidur, hewan peliharaan, atau tidur jauh dari mikrofon semuanya menurunkan seberapa andal pernapasan Anda terdeteksi, dan perkiraannya pun ikut menurun.

Mengapa tidak ada tahap yang terdeteksi

Perkiraan tahap memerlukan pernapasan yang dapat didengar sepanjang rekaman. Jika suatu malam tidak menampilkan tahap apa pun, salah satu hal berikut biasanya menjadi penyebabnya:

• Pernapasan terlalu pelan. Pernapasan Anda mungkin tidak mencapai mikrofon pada tingkat yang dapat dianalisisnya.
• Ponsel terlalu jauh. Pernapasan meredup dengan cepat seiring jarak; 30 hingga 60 cm dari kepala Anda bekerja dengan baik.
• Kebisingan latar. Kipas, pendingin ruangan, dan suara tetap lainnya dapat menutupi pernapasan yang didengarkan aplikasi.
• Rekaman terlalu pendek. Algoritme membutuhkan sekitar 15 menit untuk menetapkan baris dasar Anda sebelum dapat mengklasifikasikan apa pun.

Jika seluruh lini masa kosong, bukan hanya tahapnya, lihat halaman Pemecahan Masalah.

Referensi penelitian

Algoritme klasifikasi tahap tidur diinformasikan oleh:

• Aging Effects on Cardiac and Respiratory Dynamics in Healthy Subjects across Sleep Stages (Schumann dkk., 2010). Menunjukkan bahwa eksponen penskalaan pernapasan berbeda secara terukur antartahap tidur: tidur dalam menampilkan pernapasan paling teratur, sementara REM menghasilkan pernapasan yang lebih bervariasi dan tidak teratur. Perbedaan ini menjadi acuan bagi ambang batas keteraturan yang digunakan untuk mengklasifikasikan setiap tahap.
• Using Spectral Continuity to Extract Breathing Rate from Heart Rate and Its Applications in Sleep Physiology (Orphanides dkk., 2024). Mengonfirmasi bahwa tidur dalam (N3) memiliki pernapasan paling stabil dan paling dapat diprediksi dibanding tahap mana pun. Temuan ini digunakan untuk mensyaratkan variasi pernapasan yang konsisten rendah bagi klasifikasi Tidur Dalam, dan untuk keluar dari Tidur Dalam saat variasi meningkat.
• Sleep Stage Classification from Heart-Rate Variability. Melaporkan sekitar 70% kesesuaian dengan polisomnografi saat menentukan tahap tidur dari satu sinyal fisiologis, sebanding dengan pendekatan berbasis keteraturan pernapasan yang digunakan di sini.