Akustyka architektoniczna - warunki pogłosowe i zrozumiałość mowy
Sound properties for architecture - reverberation conditions and speech understanding
Norma PN-B-02151-4:2015-06, "Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Część 4: Wymagania dotyczące warunków pogłosowych i zrozumiałości mowy w pomieszczeniach oraz wytyczne prowadzenia badań"
arch. redakcji
W lipcu 2015 roku opublikowano nową normę dotyczącą warunków pogłosowych i zrozumiałości mowy w pomieszczeniach - PN-B-02151-4:2015-06 [1]. Określa ona szczegółowo maksymalne wartości czasu pogłosu w odniesieniu do różnego rodzaju pomieszczeń. W zakresie warunków pogłosowych zawiera także wymagania dotyczące minimalnej chłonności akustycznej.
Zobacz także
M.B. Market Ltd. Sp. z o.o. Czy piana poliuretanowa jest palna?
W artykule chcielibyśmy przyjrzeć się bliżej temu aspektowi i rozwiać wszelkie wątpliwości na temat palności pian poliuretanowych.
W artykule chcielibyśmy przyjrzeć się bliżej temu aspektowi i rozwiać wszelkie wątpliwości na temat palności pian poliuretanowych.
Ultrapur Sp. z o.o. Pianka poliuretanowa a szczelność budynku
Wielu inwestorów, wybierając materiał do ocieplenia domu, kieruje się głównie parametrem lambda, czyli wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Jest on jedynym zestandaryzowanym współczynnikiem, który...
Wielu inwestorów, wybierając materiał do ocieplenia domu, kieruje się głównie parametrem lambda, czyli wartością współczynnika przewodzenia ciepła. Jest on jedynym zestandaryzowanym współczynnikiem, który określa właściwości izolacyjne materiału. Jednocześnie jest współczynnikiem wysoce niedoskonałym – określa, jak dany materiał może opierać się utracie ciepła poprzez przewodzenie.
Rockwool Polska Termomodernizacja domu – na czym polega i jak ją zaplanować?
Termomodernizacja to szereg działań mających na celu poprawę energochłonności Twojego domu. Niezależnie od zakresu inwestycji, kluczowa dla osiągnięcia spodziewanych efektów jest kolejność prac. Najpierw...
Termomodernizacja to szereg działań mających na celu poprawę energochłonności Twojego domu. Niezależnie od zakresu inwestycji, kluczowa dla osiągnięcia spodziewanych efektów jest kolejność prac. Najpierw należy docieplić ściany i dach, aby ograniczyć zużycie energii, a dopiero potem zmodernizować system grzewczy. Dzięki kompleksowej termomodernizacji domu prawidłowo wykonanej znacznie zmniejszysz koszty utrzymania budynku.
O odniesieniu do pomieszczeń przeznaczonych do komunikacji słownej norma PN-B-02151-4:2015-06 [1] stawia wymagania w postaci zarówno maksymalnej wartości czasu pogłosu, jak i wskaźnika transmisji mowy STI.
Zjawisko pogłosu
Istotny wpływ na akustyczne właściwości pomieszczenia ma zjawisko pogłosu. Przez pogłos rozumie się zjawisko stopniowego zanikania dźwięku po wyłączeniu źródła, związane z powstawaniem fal odbitych od powierzchni występujących w pomieszczeniu. Pogłos wyrażany jest ilościowo w sekundach przez czas pogłosu.
Czasem pogłosu nazywa się czas od momentu wyłączenia źródła, po którym poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu zmniejszy się o 60 dB (RYS. 1).
Na RYS. 1 przedstawiono fragment przykładowego zapisu zaniku poziomu ciśnienia akustycznego dla pasma 1/3 oktawy o częstotliwości środkowej 1 kHz w funkcji czasu.
Na wykresie można zaobserwować trzy charakterystyczne etapy:
- w etapie 1. występuje ustalony poziom ciśnienia akustycznego w pomieszczeniu na skutek włączenia źródła dźwięku w postaci szumu testowego.
- po wyłączeniu źródła dźwięku obserwuje się zmniejszenie poziomu ciśnienia akustycznego (etap 2.) aż do momentu osiągnięcia poziomu tła akustycznego (etap 3.).
Chociaż czas pogłosu zdefiniowany jest dla spadku poziomu ciśnienia akustycznego o 60 dB, to ze względów praktycznych zazwyczaj przy określaniu czasu pogłosu na podstawie krzywych zaniku dźwięku wykorzystuje się spadek o 20 dB lub o 30 dB [2-4].
Na RYS. 1 pokazano sposób określania czasu pogłosu dla dynamiki 20 dB. Przedstawiono także wyznaczone dla zarejestrowanej krzywej zaniku dźwięku wartości czasu pogłosu RT20 i RT30 (reverberation time określony z dynamiką 20 dB i 30 dB).
Zaznaczony na RYS. 1 odstęp poziomu sygnału do szumu 10 dB może być inny w zależności od rodzaju pomieszczenia, dla którego wykonywana jest ocena.
RYS. 1. Krzywa zaniku ciśnienia akustycznego, z zaznaczonymi charakterystycznymi etapami pomiaru dla przykładowego pasma oktawowego o częstotliwości środkowej 1000 Hz
Oprócz metody szumu przerywanego, w celu określenia czasu pogłosu pomieszczenia, może być stosowana metoda całkowania odpowiedzi impulsowej.
Model obliczeniowy czasu pogłosu oparty jest na statystycznej teorii pola akustycznego, opisanej na początku XX w. przez Wallace Clementa Sabine’a. Zakładał on, że gęstość energii dźwiękowej w każdym punkcie wnętrza jest równa, a prawdopodobieństwo padania fali dźwiękowej jest jednakowe we wszystkich kierunkach.
Model ten posługuje się pojęciami średniej długości drogi swobodnej fali dźwiękowej oraz średniego czasu przebiegu fali.
Zgodnie z teorią statystyczną proces zanikania energii dźwiękowej w pomieszczeniu po wyłączeniu stacjonarnego źródła dźwięku ma charakter eksponencjalny, a parametrem tego zaniku jest stała wielkość, czyli pogłos (czas pogłosu T).
W statystycznej teorii pola akustycznego w pomieszczeniu Sabine opisał zjawisko pogłosu, a także na podstawie wyników swoich badań podał empiryczny wzór (pierwotny) na obliczanie czasu pogłosu, który ma postać [5]:
(1)
gdzie:
V - kubatura pomieszczenia,
S - powierzchnia przegród ograniczających pomieszczenie,
SAB - średni współczynnik pochłania dźwięku przegród ograniczających pomieszczenie.
RYS. 2. Przykładowy wykres współczynnika pochłaniania dźwięku αs dla pasm 1/3‑oktawowych; rys. archiwa autorów
TABELA 1. Przykładowe wartości współczynnika pochłaniania dźwięku αs dla pasm 1/3‑oktawowych, praktycznego współczynnika pochłaniania dźwięku αp dla pasm oktawowych, wskaźnika pochłaniania dźwięku αw oraz wartości czasu pogłosu T1 i T2
Współczynnik pochłaniania dźwięku jest parametrem służącym do opisu właściwości dźwiękochłonnych materiałów i określany jest jako stosunek energii fali akustycznej pochłoniętej przez materiał do energii fali padającej na dany materiał. Definicja ta wskazuje, że współczynnik pochłaniania dźwięku jest bezwymiarowy i przyjmuje wartości z przedziału <0, 1>.
Współczynnik pochłaniania dźwięku zależy od częstotliwości (RYS. 2), w wyniku czego czas pogłosu również zależy od częstotliwości. W praktyce czas pogłosu odnosi się do pasm oktawowych [6].
Na RYS. 2 przedstawiono przykładowy wykres współczynnika pochłaniania dźwięku αs w pasmach 1/3‑oktawowych.
Dodatkowo w TABELI 1 pokazano te same wyniki w postaci tabelarycznej, z uzupełnieniem wartości dla pasm 1/3‑oktawowych wartościami praktycznego współczynnika pochłaniania dźwięku αp dla pasm oktawowych oraz wskaźnika pochłaniania dźwięku αw.
W TABELI 1 podano również wartości czasu pogłosu w komorze pogłosowej pustej oraz z próbką, dla której wyznaczono parametry dźwiękochłonne (odpowiednio wartości T1 i T2 [s]).
Podane wartości znajdują się standardowo w raporcie z pomiarów laboratoryjnych współczynnika pochłaniania dźwięku.
Oprócz informacji charakteryzujących parametry dźwiękochłonne w raporcie z badań może pojawić się określenie wyznacznika kształtu L, M lub H. Aby usystematyzować informacje, przedstawiono definicje wymienionych wartości.
Praktyczny współczynnik pochłaniania dźwięku αpi oblicza się dla każdego i-tego pasma oktawowego ze wzoru [7]:
(2)
gdzie:
αi1, αi2 i αi3 - wartości współczynnika pochłaniania dźwięku dla pasm 1/3‑oktawowych znajdujących się w analizowanej oktawie.
Wskaźnik pochłaniania dźwięku αw to jednoliczbowa wielkość, niezależna od częstotliwości, której wartość jest równa wartości krzywej odniesienia dla 500 Hz, po przesunięciu w sposób określony normą PN-EN ISO 11654:1999 [7].
Należy przesuwać krzywą odniesienia skokowo co 0,05, w kierunku zmierzonych wartości αpi do momentu, kiedy suma niekorzystnych odchyleń będzie mniejsza lub równa 0,10.
Za niekorzystne odchylenie dla częstotliwości uważa się takie, gdy wartość zmierzona jest mniejsza od wartości odpowiadającej przesuniętej krzywej odniesienia.
Przykład wyznaczenia wskaźnika αw dla wartości współczynnika αpi podanych w TABELI 1 pokazano na RYS. 3.
Wyznacznik kształtu L, M, H informuje, że wartość współczynnika pochłaniania przekracza o 0,25 lub więcej przesuniętą krzywą odniesienia, w różnych pasmach częstotliwości, podanych w normie PN-EN ISO 11654:1999 [7]. Wówczas należy do wartości αw dopisać w nawiasie jeden wyznacznik kształtu lub więcej.
Jeśli przekroczenie występuje przy 250 Hz, jako wyznacznika używa się oznaczenia L. Jeśli przekroczenie występuje przy 500 Hz lub 1000 Hz, używa się oznaczenia M. Jeżeli natomiast przekroczenie występuje przy 2 000 Hz lub 4 000 Hz, używa się oznaczenia H. Przykładowo αw = 0,70 (MH).
Norma PN-EN ISO 11654:1999 [7] wprowadza także klasyfikację wyrobów dźwiękochłonnych. Klasa określana jest dla danego wyrobu na podstawie wartości wskaźnika αw zgodnie z TABELĄ 2.
Na przestrzeni lat model Sabine’a (1) był wiele razy modyfikowany. Takie znane modyfikacje zostały zebrane i opisane przez A. Nowoświata i M. Olechowską [8], np. według modelu Eyringa:
(3)
Można zauważyć, że po zapisaniu EYR w postaci sumy otrzymuje się:
(4)
RYS. 3. Wykres przedstawiający wartości współczynnika αpi oraz krzywej odniesienia według normy PN-EN ISO 11654:1999 [7] po przesunięciu zgodnie z procedurą normową w celu wyznaczenia wskaźnika αw; rys. archiwa autorów
Ze wzorów (1-4) można wywnioskować, że jeżeli < 0,2 (pomieszczenie słabo wytłumione), to wszystkie składniki sumy (4), poza pierwszym, są pomijalnie małe i model (2) staje się tożsamy z modelem (1). Natomiast jeżeli > 0,2 (pomieszczenie dobrze wytłumione), to składniki sumy (4) są na tyle duże, że nie można ich pominąć. Dlatego mówi się, że wzór Sabine’a można stosować w odniesieniu do pomieszczeń słabo wytłumionych, a wzór Eyringa należy stosować w odniesieniu do pomieszczeń dobrze wytłumionych.
Zarówno wzór Sabine’a (1), jak i Eyringa (2) stosuje się do pomieszczeń pustych. Dlatego też na podstawie modelu Sabine’a (1) powstała procedura wyznaczania czasu pogłosu pomieszczeń opisana w normie PN-EN 12354-6:2005 [9], która uwzględnia obiekty znajdujące się w pomieszczeniu.
Czas pogłosu
Tak jak wspomniano, czas pogłosu jest jednym z najważniejszych parametrów opisujących akustykę pomieszczeń. Poza tym parametr ten został opisany dość prostym, choć niedokładnym, modelem (1). Dlatego też powstała norma PN-EN 12354-6:2005 [9], za pomocą której można obliczyć ten parametr.
W normie tej dokonano modyfikacji modelu Sabine’a (1) przez uwzględnienie obiektów znajdujących się w pomieszczeniu oraz prędkości dźwięku zależnego od temperatury otoczenia.
Zgodnie z tym dokumentem:
(5)
gdzie:
V - objętość pomieszczenia [m3],
c0 - prędkość dźwięku w powietrzu [m/s],
Ψ - frakcja obiektów, określająca stosunek objętości obiektów znajdujących się w pomieszczeniu do objętości pomieszczenia,
A - równoważne pole powierzchni dźwiękochłonnej pomieszczenia [m2].
Można zauważyć, że przy przyjęciu w przybliżeniu prędkość dźwięku w powietrzu 345,6 m/s, wzór (5) ma postać:
(5’)
Natomiast, gdy ponadto pomieszczenie będzie puste (Ψ = 0), wzór (5’) przyjmie postać wzoru (1).
Frakcją obiektów jest stosunek kubatury obiektów znajdujących się w pomieszczeniu do kubatury całego pomieszczenia, co można zapisać wzorem:
(6)
gdzie:
Vobj,j - oznacza objętość obiektu j-tego
Vobj,k - oznacza objętość grupy obiektów k-tej.
Rozgraniczenie na sztukę obiektu i grupę obiektów związane jest z różnymi danymi wejściowymi do obliczeń. Można wprowadzić np. objętość pojedynczego obiektu bądź (jeśli taka sytuacja występuje) grupę obiektów ustawionych w rzędzie.
Chłonność akustyczna A pomieszczenia jest sumą chłonności przegród ograniczających pomieszczenie, chłonności przedmiotów czy też osób znajdujących się w pomieszczeniu, co można wyrazić wzorem:
(7)
gdzie:
αs,iSi - chłonność akustyczna i–tej przegrody ograniczającej pomieszczenie, czyli iloczyn jej powierzchni przez pogłosowy współczynnik pochłaniania dźwięku tej powierzchni,
Aobj,j - chłonność akustyczna j-tego obiektu znajdującego się w pomieszczeniu,
αs,kSk - chłonność akustyczna k-tego układu obiektów znajdującego się w pomieszczeniu,
Aair - chłonność akustyczna powietrza w pomieszczeniu,
n - liczba powierzchni w pomieszczeniu o współczynniku pochłaniania αs,i,
o - liczba obiektów w pomieszczeniu o chłonności akustycznej Aobj,j,
p - liczba grup obiektów w pomieszczeniu o współcz. pochłaniania dźwięku αs,k.
Chłonność akustyczną powietrza Aair w pomieszczeniach o objętości nieprzekraczającej 200 m3 i w pasmach częstotliwości oktawowych do 1000 Hz można pominąć (Aair = 0), a w pozostałych przypadkach wyznaczyć na podstawie normy PN-EN 12354‑6:2005 [9], tzn.
(8)
Przy czym mocowy współczynnik pochłaniania można odczytać z TABELI 3.
TABELA 3. Mocowy współczynnik pochłaniania w powietrzu m w pasmach oktawowych, w zależności od temperatury i wilgotności [9]
Warto zauważyć, że we wzorze (8) chłonność akustyczna obiektów określona jest na dwa sposoby:
- Pierwszym z nich jest obliczona bezpośrednio chłonność przypadająca na sztukę obiektu:
(9)
- Drugim sposobem jest obliczenie chłonności akustycznej jako iloczyn powierzchni Sk zajmowanej przez grupę obiektów i jej współczynnika pochłaniania dźwięku αs,k. Podobnie jak dla frakcji obiektów, związane to jest z różnymi danymi wejściowymi do obliczeń.
Pierwszy przypadek dotyczy pojedynczego obiektu, drugi - grupy obiektów, np. ustawionych w rzędzie.
Oczywiście, chłonność akustyczna pomieszczenia i czas pogłosu zależne są od częstotliwości. Zgodnie z normą PN-B-02151‑4:2015-06 [1] w pomieszczeniach, w których zrozumiałość mowy jest jednym z warunków ich użytkowania zgodnie z przeznaczeniem, należy zapewnić odpowiedni czas pogłosu w pasmach oktawowych o środkowych częstotliwościach: 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz, 4000 Hz i 8000 Hz.
Przykład obliczeniowy
Pokój ma wymiary 8×4,8×3,2 m (długość, szerokość, wysokość), co daje:
- V = 122,88 m3,
- Sściany = 81,92 m2 – 10 m2 (drzwi) = 71,92 m2,
- Sp = Ss = 38,4 m2.
W pokoju znajdują się stół drewniany Vst = 0,06 m3 i szafka Vst = 0,315 m3.
Wartości współczynnika pochłaniania dźwięku poszczególnych powierzchni podano w TABELI 4.
Obliczenia dla częstotliwości 1000 Hz są następujące:
Ostatecznie otrzymuje się:
Zrozumiałość mowy
Przez zrozumiałość mowy rozumie się wyrażony w procentach stosunek liczby poprawnie zrozumiałych sylab, wyrazów lub zdań do całkowitej liczby wypowiedzianych odpowiednio sylab, wyrazów lub zdań.
Zrozumiałość mowy zależy od:
- jakości słuchu słuchającego,
- jakości wymowy mówcy,
- odległości pomiędzy mówcą i słuchającym,
- czasu pogłosu pomieszczenia,
- kształtu pomieszczenia.
Dla niewielkich pomieszczeń według Cremera zrozumiałość mowy można w przybliżeniu wyznaczyć jako współczynnik zależny od czasu pogłosu, poziomu dźwięku hałasów zakłócających, poziomu dźwięku źródła, wymiaru i kształtu pomieszczenia.
Zrozumiałość mowy w pomieszczeniu może być zmierzona metodami obiektywnymi bądź zbadana za pomocą subiektywnych testów.
Test subiektywny
Taki test może polegać na przeprowadzeniu badania ankietowego z udziałem słuchaczy, polegającego na określeniu w procentach, jak wiele sylab, wyrazów lub zdań zostało zrozumianych w stosunku do wszystkich wypowiedzianych.
Test mógłby wyglądać następująco:
- rozmieszczenie uczestników badania równomiernie - najlepiej na miejscach na stałe przypisanych danej sali,
- rozdanie każdemu uczestnikowi przygotowanej pustej karty służącej do zapisywania zrozumiałych fraz,
- zadbanie o jak najniższy poziom tła akustycznego (w miarę możliwości) - zamknięcie okien, drzwi,
- rozpoczęcie z miejsca na stałe przypisanego mówcy odczytywania odpowiednio przygotowanych fraz, które zapisują uczestnicy badania,
- odebranie wypełnionych arkuszy,
- całe badanie można powtórzyć z nowo wybraną listą fraz (co najmniej 3 powtórzenia),
- obliczenie procent poprawnie zapisanych fraz dla każdego miejsca osobno,
- skonstruowanie mapy zrozumiałości mowy w pomieszczeniu.
W teście powinny znaleźć się testy zdaniowe i logatomowe.
Metody obiektywne
Do metod obiektywnych należy zaliczyć pomiar wskaźnika transmisji mowy STI (Speech Transmission Index).
W takim ujęciu zrozumiałość mowy, traktowana jako sygnał akustyczny, zależy głównie od stosunku sygnału do szumu S/N, czyli różnicy między poziomem dźwięku mowy a poziomem dźwięków zakłócających.
Takim dźwiękiem zakłócającym może być tło akustyczne, ale przede wszystkim jest to pogłos występujący w pomieszczeniu.
W normie PN-B-02151-4:2015-06 [1] zdefiniowano STI następująco: "Wskaźnik transmisji mowy STI jest to miara przyjmująca wartości w zakresie 0 i 1, reprezentująca jakość transmisji mowy pod względem zrozumiałości, przez kanał transmisji mowy".
Dalej w tej samej normie przedstawiono metodę pomiarową i określono dopuszczalne wartości tego wskaźnika w pomieszczeniach, wobec których wymaga się odpowiednich warunków przy prezentacjach słownych.
W niniejszej części artykułu postanowiono wprowadzić interpretację fizykalną wskaźnika transmisji mowy STI opartej na pracy "Predicting Speech Intelligibility in Rooms from the Modulation Transfer Function I. General Room Acoustics" [10] i jej polskim streszczeniu "Wykorzystanie funkcji przeniesienia modulacji MTF sygnału w badaniach akustyki wnętrz" [11].
Na zrozumiałość mowy w pomieszczeniu zasadniczy wpływ ma modyfikacja dźwięków o zmiennym natężeniu. Istnieje bowiem związek między fizycznymi zmianami oryginalnej obwiedni amplitudowej mowy a stopniem jej zrozumiałości.
Rezultaty wielu badań [12–14] wskazują, że zrozumiałość mowy w pomieszczeniach jest uzależniona od takich wielkości, jak:
- poziom sygnału mowy,
- poziom zakłóceń,
- czas pogłosu,
- struktura amplitudowo-czasowa odbić dźwięku.
Dźwięk słowny charakteryzuje się widmem ciągłym, którego struktura zmienia się szybko w czasie.
RYS. 4 Schemat modulacji częstotliwościowej dźwięku słownego generowanego w pomieszczeniu zamkniętym w warunkach pobudzenia sygnałem modulowanym sinusoidalnie; rys. T. Houtgast, H.J.M. Steeneken, „Predicting Speech Intelligibility in Rooms from the Modulation Transfer Function I. General Room
RYS. 5. Rysunek 4 Zmiany modulacyjne częstotliwości wywołane odpowiedzią impulsową układu; rys. T. Houtgast, H.J.M. Steeneken, „Predicting Speech Intelligibility in Rooms from the Modulation Transfer Function I. General Room
Z modelowego punktu widzenia można przyjąć, że akustyczne własności pomieszczenia odnośnie zrozumiałości dźwięku słownego są określone przez obszar, w którym następują sinusoidalne modulacje intensywności dźwięku docierającego do odbiorcy znajdującego się w określonym punkcie tego obszaru.
Jak pisze L. Rutkowski [15], zgodnie z założeniami Houtgosta i Steenekena w celu wyznaczenia funkcji MTF do pomieszczenia nadaje się sygnał w postaci pasma szumu zmodulowanego amplitudowo funkcją sinusoidalną.
Sygnał odebrany z pomieszczenia z reguły posiada inną głębokość modulacji amplitudowej niż sygnał wysłany do pomieszczenia. Można to przedstawić graficznie na RYS. 4 i RYS. 5.
Przeniesienie modulacji amplitudowej opisuje się miarą logarytmiczną z oznaczeniem jako MT (Modulation Transfer):
(10)
Pomiaru modulacji współczynników MT dokonuje się w podobny sposób dla wielu częstotliwości modulacji w zakresie typowym dla zmian obwiedni dźwięków mowy. Uzyskuje się w ten sposób przebieg funkcji MTF (Modulation Transfer Function).
Na tak wyznaczonej funkcji MTF opiera się metoda STI i RASTI.
Charakterystyka systemu transmisji dźwięku dokonywana jest przez rodzinę krzywych MTF zawierających 98 wartości współczynnika redukcji modulacji określonego następująco:
(11)
gdzie:
f - częstotliwość [Hz],
T - czas pogłosu [s],
S/N - stosunek sygnału do szumu [dB].
Aby uzyskać wartości STI (znając współczynnik redukcji modulacji (10)), wprowadza się pozorny stosunek sygnału do szumu:
(12)
Przy przyjęciu warunków normalizacji:
otrzymuje się:
(13)
Szacowanie wskaźnika transmisji mowy
W pomieszczeniach rzeczywistych można stosunkowo łatwo, tzn. za pomocą pomiaru, wyznaczyć wskaźnik transmisji mowy. Problemy zaczynają się na etapie projektowania bądź podczas adaptacji pomieszczenia.
Jedyną dotychczasową propozycją było projektowanie z wykorzystaniem odpowiednich programów komputerowych. Przy przyjęciu założeń jak przy zakresie stosowania wzorów Sabine’a i normowego na obliczanie czasu pogłosu, tzn. przy ograniczeniu się do pomieszczeń o regularnym kształcie, w których żaden z wymiarów nie jest większy od pozostałych więcej niż 5 razy, w pomieszczeniu występuje w przybliżeniu równomierny rozkład pochłaniania dźwięku (na parach przeciwległych powierzchni współczynnik pochłaniania może różnić się nie więcej niż 3 razy), można stosować przybliżoną metodę szacowania wskaźnika transmisji mowy, opisaną w pracy "Fast estimation of speech transmission index using the reverberation time" [15].
W celu opisu wskaźnika STI wyznaczono zależność tego wskaźnika od czasu pogłosu pomieszczenia (RYS. 6):
(14)
gdzie:
A = 0,2078,
B = 0,6488
Równanie (14) można uznać jako szacunek wskaźnika transmisji mowy w funkcji czasu pogłosu. Obecnie to jedyny sposób, poza symulacją komputerową, szybkiego analitycznego szacowania wskaźnika transmisji mowy na etapie projektowania. Wszystkie inne sposoby bazują na metodach komputerowych.
Przeprowadzone badania [16] wskazują na przydatność szybkiego szacowania wskaźnika STI również dla pomieszczeń nieposiadających kształtu prostopadłościennego, np. auli.
Podsumowanie
Przedstawione w artykule informacje z zakresu czasu pogłosu dotyczą podstawowego modelu statystycznego Sabine’a i jego modyfikacji opisanej w normie PN-EN 12354-6:2005 [9]. Model ten jest stosunkowo łatwy w zastosowaniach i dość dobrze opisany w literaturze polskiej.
Poza opisem modelu opisującego czas pogłosu przedstawiono fizykalną interpretację wskaźnika transmisji mowy STI. Wartości tego wskaźnika występują w normie PN-B-02151-4:2015-06 [1] jako wymaganie stawiane niektórym pomieszczeniom.
W ocenie autorów przedstawiona interpretacja pomoże zrozumieć ideę opisu zrozumiałości mowy w pomieszczeniu za pomocą jednoliczbowego wskaźnika.
Ponadto przedstawiono sposób szybkiego szacowania wskaźnika STI na etapie projektowania. Takie podejście pozwoli architektowi na etapie koncepcji projektowej oszacować właściwości akustyczne pomieszczenia.
Literatura
- PN-B-02151-4:2015-06, "Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem w budynkach. Część 4: Wymagania dotyczące warunków pogłosowych i zrozumiałości mowy w pomieszczeniach oraz wytyczne prowadzenia badań".
- PN-EN ISO 354:2005, "Akustyka. Pomiar pochłaniania dźwięku w komorze pogłosowej".
- PN-EN ISO 3382-1:2009, "Akustyka. Pomiar parametrów akustycznych pomieszczeń. Część 1: Pomieszczenia specjalne".
- PN-EN ISO 3382-2:2010, "Akustyka. Pomiar parametrów akustycznych pomieszczeń. Część 2: Czas pogłosu w zwyczajnych pomieszczeniach".
- W.C. Sabine, "Collected papers on acoustics", Cambridge (MA) Harvard University Press, 1922.
- B. Szudrowicz, "Normowanie wartości czasu pogłosu w pomieszczeniach", "Materiały Budowlane", 8/2009, s. 9-12.
- PN-EN ISO 11654:1999, "Akustyka. Wyroby dźwiękochłonne używane w budownictwie. Wskaźnik pochłaniania dźwięku".
- A. Nowoświat, M. Olechowska, "Investigation Studies on the Application of Reverberation Time", "Arch. Acoust.", vol. 41, nr 1/2016, s. 15-26.
- PN-EN 12354-6:2005, "Akustyka budowlana. Określenie właściwości akustycznych budynków na podstawie właściwości elementów. Część 6. Pochłanianie dźwięku w pomieszczeniach”.
- T. Houtgast, H.J.M. Steeneken, "Predicting Speech Intelligibility in Rooms from the Modulation Transfer Function I. General Room Acoustics", "Acustica" 1980; 46, 60.
- A. Nowoświat, "Wykorzystanie funkcji przeniesienia modulacji MTF sygnału w badaniach akustyki wnętrz”, „Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej. Budownictwo", z. 93/2001, s. 353-362.
- R. Plomp, H.J.M. Steeneken, T. Hotgast, "Predicting Speech Intelligibility in Rooms from the Modulation Transfer Function II. Mirror image computer model applied rectangular rooms", "Acustica" nr 46/1980, s. 74.
- T. Houtgast, H.J.M. Steeneken, "A review of the MTF concept in room acoustics and its use for estimating speech intelligibility in auditoria", "J.Acoust.Soc. Am.", nr 77(3)/1985, s. 1069-1077.
- T. Houtgast, H.J.M. Steeneken, "A Multi - Language Evaluation of the RASTI - Method for Estimating Speech Intelligibility in Auditoria", "Acustica" 54(4)/1984, s. 185–199.
- L. Rutkowski, "Modyfikacja dźwięków o zmiennej częstotliwości w pomieszczeniach", Wydawnictwo Naukowe UAM, Poznań 1999.
- A. Nowoświat, M. Olechowska, "Fast estimation of speech transmission index using the reverberation time", "Applied Acoustics", 102/2016, s. 55-61.
- A. Nowoświat, L. Dulak, "Podstawowe pojęcia akustyczne”, "IZOLACJE", nr 1/2016, s. 28-32.
- L. Dulak, A. Nowoświat, "Izolacyjność akustyczna - parametry i wskaźniki", "IZOLACJE", nr 2/2016, s. 56-63.