Wpływ hałasu i drgań na człowieka Wykład IV Od jakich charakterystyk dźwiękowych zależy ocena dokuczliwości hałasu Anna Preis, email: apraton@amu.edu.pl 6.11.2017
Plan wykładu IV LDWN wskaźnik oceny hałasu Widmowo - czasowe charakterystyki dźwiękowe a dokuczliwość Widmowe charakterystyki : głośność, ostrość tonalność Czasowe charakterystyki siła fluktuacji Chropowatość
%HA vs L DWN - krzywa korekcyjna A miała przybliżać odczucie głośności Czy L DWN jest dobrym WOH? Co odpowiada za różną dokuczliwość hałasu przy takim samym L DWN?
Przykład dźwiękowy db A trzy przykłady, równy poziom dźwięku różna dokuczliwość
74,2 db 75,1 db 74,7 db Same A-level, Same Third Octave Spectrum
Głośność a dokuczliwość Jeśli głośność jest dobrą miarą dokuczliwości to oceny głośności == ocenie dokuczliwości
Różne dźwięki w środowisku eksperyment MI Water tank Aircraft noise TV Air-con. system noise Drainage Factory noise Musical instrument Floor impact sound Door Traffic noise Household electric appliance Stere o Building services equipment Pump E.V.
System stosowany do nagrań dźwięków środowiskowych 6-channel recording/reproduction system Distance of the Mic. = 135mm Sp. Data Recorder (Sony PC 208Ax) Equalizer Sp. Sp. Super-woofer 2m Sp. Sp. Amp. Loudspeaker 5 Super-woofer In an anechoic room * S. Yokoyama, et al., 6-chnnel recording/reproduction system for 3-dimensional auralization of sound fields Acoust. Sci. & Tech. 23, 2(2002)
Testowane dźwięki Dźwięki systemu klimatyzacyjnego Hałas generowany wewnątrz pomieszczenia Hałas komunikacyjny Hałas dochodzący z ulicy transmitowany przez ściany budynku Muzyka rokowa Hałas dochodzący od sąsiadów - transmitowany przez ściany Hałas pompy wodnej Hałas generowany przez urządzenia obsługujące dom - transmitowany przez ściany i stropy
Nagrywanie dźwięków środowiskowych przez system 6 ciu mikrofonów Air-con. system noise Transmitted through wall Road traffic noise
Nagrywanie dźwięków środowiskowych przez system 6 ciu mikrofonów Rock music Transmitted through wall Reproduce a rock music from loud speaker Transmitted through wall Pompa Pump noise
Przebieg czasowy nagranych dźwięków L A,Fast [db] Dźwięki systemu klimatyzacyjnego dźwięk stacjonarny 10dB (a) Air-con. system noise Hałas komunikacyjny dźwięk fluktuujacy (b) Road traffic noise Muzyka rokowa dźwięk fluktuujacy (c) Rock music Hałas pompy wodnej dźwięk stacjonarny (d) Pump noise 0 30 60 90 Time [s]
Widmowa charakterystyka testowanych dźwięków Relative sound pressure level[db] Dźwięki systemu klimatyzacyjnego Hałas komunikacyjny Muzyka rokowa 10dB (a) Air-con. system noise (b) Road traffic noise Szerokopasmowe widma z maksymalnymi składowymi w niskim zakresie częstotliwości (c) Rock music (d) Pump noise Hałas pompy wodnej Hałas ze składowymi tonalnymi 31.5 63 125250500 1k 2k 4k 31.5 63 125250500 1k 2k 4k 1/3 octave band center frequency [Hz]
Subiektywny test Ocena pojedynczego dźwięku dźwięk Dźwięki systemu klimatyzacyjnego Hałas komunikacyjny 50 空調騒音 Ocena głośności i ocena dokuczliwości dla nagranych różnych dźwięków środowiskowych 50 Muzyka rokowa 25, 30, 35 Hałas pompy wodnej L Aeq [db] 35, 40, 45, 30, 35, 40, 45, 30, 35
Ocena głośności <Metoda > Metoda ME Słuchacz siedział w kabinie odsłuchowej i był proszony o przypisanie dowolnej liczby każdemu testowanemu dźwiękowi tak aby ta liczba odzwierciedlała jego/jej wrażenie głośności <Słuchacze > 6 słuchaczy, mężczyźni w wieku od 21 do 24 <Czas trwania testowanych dźwięków> 15 s
ME Wyniki testu głośności ME <Wynik> Głosność koreluje z wartością L Aeq, dla każdego typu dźwięku. Road traffic noise Air-con. system noise Pump noise Rock music (a) R = 0.97 (b) R = 0.98 (a') R = 0.97 10 10 1 20 25 30 35 40 45 50 30 35 40 45 50 55 60 65 70 20 25 30 35 40 45 50 55 L Aeq [db] LL(Z) [phon] L Aeq [db] Czas trwania testowanych dźwięków15 seconds Czas trwania dźwięków 90 seconds
Ocena dokuczliwości <Metoda> Słuchacz był proszony aby usiadł wygodnie na sofie w centralnej pozycji systemu odtwarzającego dźwięk i czytał gazetę wyobrażając sobie że odpoczywa w swoim pokoju w mieszkaniu. Po prezentacji dźwięku słuchacza zadaniem było ocenić czy mógł się zrelaksować w takim środowisku czy też nie. <Słuchacze> 31 słuczhaczy w wieku od 21 do 60 lat (13 mężczyzn i 18 kobiet) <Czas trwania testowanych dźwięków> 90 s
Wyniki testu dokuczliwości The percentage of response "I can't relax in this sound environment" [%] <Wynik> Road traffic noise Air-con. system noise Rock music Pump noise Dla każdego testowanego dźwięku proporcja odpowiedzi nie mogę się zrelaksować w takim środowisku rośnie proporcjonalnie do wzrostu L Aeq. Ta relacja dokuczliwość L Aeq jest jednak inna dla różnych dźwięków. Dla takich samych wartości L Aeq muzyka rokowa i hałas pompy wodnej jest bardziej dokuczliwy niż inne dźwięki. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 20 25 30 35 40 45 50 55 L Aeq [db]
Wyniki testu dokuczliwości The percentage of response "I can't relax in this sound environment" [%] <Wynik> 50% odpowiedzi nie mogę się zrelaksować występuje dla sytuacji gdy poziom L Aeq wynosi 40 db dla Hałas komunikacyjny Dźwięki systemu klimatyzacyjnego podczas gdy L Aeq wynosi 30 db dla Rokowej muzyki (dźwięk mający znaczenie) hałas pompy wodnej (składowe tonalne) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 Road traffic noise Air-con. system noise 0 20 25 30 35 40 45 50 55 L Aeq [db] Rock music Pump noise 10dB difference in L Aeq
Wyniki obydwu testów Głośność nie jest dobrą miarą dokuczliwości hałasu
Charakterystyki widmowe Głośność dźwięku N 24 Bark 0 N' dz sone Ostrość S 24Bark 0 0.11 24Bark N' g( z) zdz 0 N' dz acum
Charakterystyki czasowe dźwięku Siła fluktuacji Chropowatość asper Bark db dz z L khz f R Bark E 24 0 mod / ) ( 0.3 vacil f Hz Hz f dz dbbark L F Bark ) / (4 ) 4 / ( ) / 0.008 mod mod 24 0
Loudness: Sharpness: Roughness/: Fluctuation strength: Tonality: Consideration of distribution of critical bands and masking properties in the hearing, DIN 45 631, ISO 532 B Weighted first moment of distribution of critical band rates of specific loudness, proportion of high-frequency spectral components to low-frequency ones Time structure of the sound signal, modulation factor and level difference determine roughness amplitudeand frequency modulation Share of tonal, narrow-band components of a sound signal, depending on frequency, level difference and bandwidth
"good" 3rd octave spectrum spec. loudness spec. roughness Application: Tire noise in the
"noisy" "good" 3rd octave spectrum spec. loudness spec. roughness - 3 db Example: Tire noise in the
Modulation spectrum versus frequency "good" annoying" strong modulation in the higher frequent area 15 Hz + harmonics -> Tire rotation Example: Tire noise in the
frequency selected level versus time, 2 ms integration time constant "good" annoying" Example: Tire noise in the ca. 10 db level fluctuation narrow band level at 3200 Hz vehicle interior higher level strong temporal structure ca. 20 db level difference
"noisy" significant timeand frequency pattern lower level and loudness "Relative Approach" (Adaptivity of Human Hearing "good" Application: Dish
Passing PKW, 100 km/h, engine in running bad right artificial head microphone left artificial head microphone A-weighted sound pressure level good Driving direction from right to left
Loudness
left ear right ear bad good
Schärfe nach AURES
Application: Take Off Noise of Airplanes Three different airplanes were be measured close to an airport in a garden of a house Boeing B 727 Boeing B 747 Airbus A 320
A 320 B 747 B 727 stronge change of loudness vs. time
prominence
modulation spectrum vs. band
Level, lin., A-, B-, C-weighted Duration Time Energy Spectral Contribution Subjective Attitude Classification of Sound Event Temporal Structure Signal Information Spatial Distrubution Quantity Position Psychoacoustical Binaural Physical Cognitive Aspect Aspect Sound Content
LSPL 85 db(a) 65 db(a) Physical damage of hearing possibly caused by sound Measurement by sufficient A-weighted sound pressure level Physiological impairment caused by sound A-weighted sound pressure level measurements necessary but not sufficient Annoyance by noise with vegetative effects possible A-weighted sound pressure level is not suited for describing the sound quality Importance of the A-weighted Sound Pressure Level