Acústica de Anfiteatros

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2 Acústica de Anfiteatros (Acoustic of Amphitheatres) Thiago Ferreira Camargos (Curso de Física Universidade Católica de Brasília), Sérgio Luiz Garavelli (Curso de Física Universidade Católica de Brasília) Resumo: Esse trabalho teve como objetivo avaliar as condições de conforto acústico de um anfiteatro através das medições de alguns dos seus parâmetros acústicos (Tempo de Reverberação, Definição, Clareza e STI). A avaliação foi feita por meio da comparação dos valores encontrados e das suas respectivas recomendações disponíveis na literatura da área. Os resultados mostram que o anfiteatro não possui condições adequadas de conforto acústico para suas atuais aplicações. Palavras chave: Acústica, reverberação, parâmetros acústicos, anfiteatros. Abstract: This study aims to evaluate the conditions of acoustic comfort of an amphitheater through the measurements of some of their acoustic parameters (Reverberation Time, Definition, Clarity and STI). The evaluation was done by comparing the values found and their recommendations available in the literature. The results show that the amphitheater has no acoustic comfort conditions appropriate to their current applications. Keywords: Acoustics, reverberation, acoustic parameters, amphitheaters. 1. INTRODUÇÃO Para cada finalidade de sala (anfiteatro, sala de aula, sala de concertos e etc.) existem atributos acústicos que devem ser satisfeitos. As características de uma sala destinada a aplicações envolvendo unicamente a voz falada, por exemplo, são diferentes daquelas necessárias em uma sala destinada a apresentações musicais e muitas vezes até conflitantes (VALLE, 2009). Dessa forma foram criados alguns parâmetros acústicos para a avaliação da melhor ou pior qualidade de uma sala para certas finalidades. (BISTAFA, 2012). Embora não exista uma norma que determine valores otimizados de parâmetros acústicos para anfiteatros de forma que estes tenham um bom desempenho para seus respectivos usos, a literatura de acústica de ambientes apresenta algumas recomendações desses valores. Em geral, os anfiteatros recebem um projeto de tratamento acústico de forma que seus parâmetros sejam adequados a uma determinada aplicação, mas não é raro observar tais espaços sendo utilizados para aplicações distintas 2

3 daquelas contempladas por tal planejamento, resultando em um desempenho inadequado desses espaços para seus utilizadores. Os parâmetros acústicos do anfiteatro analisado nesse trabalho se mostraram inadequados tanto para aplicações envolvendo a voz falada como para apresentações musicais. Sendo assim, é necessária a elaboração de um novo projeto acústico para o anfiteatro de forma que seus parâmetros estejam de acordo com a sua aplicação mais comum (auditório). 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 SOM O som se trata de um fenômeno físico gerado pela energia vibratória que é transmitida por ondas de pressão no ar ou outro meio que o propague. As ondas sonoras diferenciam-se umas das outras segundo sua frequência e intensidade e o ouvido humano está limitado tanto em relação a gama de frequências quanto às intensidades percebidas como sons audíveis. É denominado som audível a vibração cuja frequência está compreendida entre o intervalo de 20Hz a 20kHz, de forma que possa sensibilizar o ouvido humano. A percepção desta energia vibratória é considerada um fenômeno psicoacústico (ADAPTADO de PAUL, 2010). 2.2 A VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DO SOM A propagação das ondas sonoras através de um determinado meio leva certo intervalo de tempo para ocorrer, ou seja, não se trata de um processo instantâneo (COSTA, 2003). A velocidade segundo essa transmissão se dá é chamada de velocidade de propagação do som e pode ser determinada pela expressão: c krt (1) Onde: k - é o coeficiente de Poisson dos gases. R - a constante geral dos gases dada em Nm/KgK T a temperatura do ar em Kelvin 3

4 2.4 INTENSIDADE ENERGÉTICA SONORA A potência da onda sonora por unidade de área toma o nome de intensidade energética I da onda e pode ser calculada segundo a expressão: I P S Onde P é a potência da fonte sonora em Watts e S a superfície envolvida pela onda sonora em m². A potência presente na equação 2 trata-se, entretanto, de uma potência instantânea e dessa forma o valor da intensidade energética descrita pela mesma equação também o é. Sendo assim se faz necessário definir uma Intensidade sonora média I m dada em função de uma potência sonora média W m. É possível encontrar uma expressão para cálculo da potência sonora média por analogia ao estudo de correntes alternadas em eletricidade (COSTA, 2003). Sendo assim: Onde: W m Sp S(0,707p ) Sp c c 2 c eficaz 0 o S - é a superfície de propagação da onda sonora. peficaz - a pressão sonora eficaz produzida pelas partículas do meio colocadas em vibração pela onda. p0 - a pressão máxima exercida pelas partículas do meio. - a densidade do meio. c - a velocidade de propagação da onda sonora do meio em questão. (2) (3) Assim é possível escrever uma equação para o cálculo da intensidade energética média I m da onda sonora: I m 2 2 Wm p eficaz p0 S c 2 c (4) dada em W/m². No Sistema Internacional de unidades (SI) a intensidade energética é 4

5 2.5 SENSAÇÃO AUDITIVA A determinação da sensação auditiva é baseada na lei de Fletcher Weber: para qualquer sensação, a mínima variação de estímulo necessária para produzir uma variação de sensação perceptível, é proporcional ao estímulo já existente. Partindo desse princípio, buscasse desenvolver o conceito de sensação auditiva S (COSTA, 2003). Considerando a lei de Fletcher Weber e que o estímulo da sensação auditiva seja a intensidade energética, é possível escrever: Integrando a equação 5: Ou em logaritmo decimal: logi di I KdS (5) lni KS C (6) K C S 2,303 2,303 Utilizando a equação 5 e tomando como limites de integração um valor mínimo de referência I 0 e um valor I de intensidade energética qualquer que correspondem respectivamente à sensação S 0, que será feita igual a zero, e a uma sensação S qualquer: 1 I 2,303 I S ln log K I K I 0 0 Ou considerando como estímulos de sensação auditiva a potência sonora W e a pressão eficaz p eficaz : (7) (8) 1 W 2,303 W S ln log K W K W 0 0 (9) 1 p 2,303 p S ln 2log K p K p 2 eficaz eficaz Dessa forma é conceituada a sensação sonora convencional ou nível sonoro através das equações 8, 9 e 10 onde se usa como referência a sensibilidade do ouvido para a frequência específica de Hz. Dessa forma (10) 5

6 se faz necessário o uso de correções nas expressões citadas anteriormente para avaliar sensações produzidas por outros valores de frequência. nível sonoro Fazendo K=2,303 nas expressões 8, 9 e 10 é possível obter o S bel na escala Fletcher cuja unidade é o Bel (B): I S log (11) I bel 0 W S log (12) W bel 0 p eficaz Sbel 2log (13) p 0 Embora as expressões 11, 12 e 13 sejam capazes exprimir de uma maneira coerente a sensação sonora convencional produzida por diferentes estímulos auditivos (pressão, potência e intensidade), os valores obtidos através de seu uso são demasiadamente pequenos e um submúltiplo de sua unidade de medida, o decibel (db), mostra ser uma solução para o problema. Dessa forma: I S 10log (14) I decibel Atualmente a unidade decibel se transformou em um padrão universal para exprimir medidas de sensação sonora em função de sua conveniência e praticidade ESCALAS ABSOLUTAS EM DECIBELS A expressão da sensação sonora convencional em decibels, como foi apresentada na equação 14, expressa unicamente o resultado da variação de um determinado estímulo em relação a um estímulo padrão estabelecido. Dessa forma tanto Costa (2003, p. 21) como Vale (2009, p. 41) mostram necessária a determinação de escalas cujos estímulos de referência sejam um padrão universal. Assim foi definido o nível de intensidade sonora (NIS) L I em decibels, usando como referência o valor 12 I0 10 W/m²: 6

7 I L 10log (15) I I De maneira análoga é definido o nível de pressão sonora (NPS, SPL ou ainda db-spl) L P calculada em decibels e usando como referência o valor 5 p N/m²: 0 p eficaz LP 20log (16) p 0 É definido como nível de potência sonora (NWS ou PWL) LW calculado em decibel e usando como referência o valor de 12 W0 10 W: W L 10log (17) W W RELAÇÃO ENTRE NÍVEL DE INTENSIDADE, NÍVEL DE POTÊNCIA E NÍVEL DE PRESSÃO SONORA Conforme relatado por Rossing (1990, p. 87) os níveis descritos pelas relações 15, 16 e 17 são expressos usando uma mesma unidade de medida (decibel) e dessa forma exigisse certo cuidado ao lidar com tais definições no estudo de fenômenos acústicos. Segundo Rossing (1990, p. 87) o nível de potência sonora expressa a quantidade total de potência sonora emitida por uma fonte em todas as direções e sua relação com o nível de pressão sonora depende de uma série de fatores como, geometria da fonte e do ambiente em questão. Outra grandeza medida em decibels é o nível de intensidade sonora e segundo Rossing (1990, p. 87) ele expressa o fluxo de energia sonora por unidade de área. Em casos envolvendo uma onda sonora plana se propagando através do ar dentro de um tubo, ou uma onda esférica se propagando em direções radialmente opostas em relação a sua fonte, o nível de pressão sonora e o nível de intensidade sonora são numericamente iguais. Em casos mais gerais essa igualdade não se verifica, pois ondas sonoras provenientes de diferentes direções contribuem para a pressão sonora em um determinado ponto do espaço. 2.8 SENSAÇÃO SONORA EQUIVALENTE 7

8 O ouvido apresenta uma sensibilidade variável para sons de diferentes frequências e dessa forma se fez necessário desenvolvimento de uma grandeza capaz de mensurar a sensação sonora produzida por qualquer valor de frequência. Segundo Costa (2003, p. 25), a sensação sonora equivalente é o nível sonoro de um som puro de frequência igual a Hz, que produz no ouvido o mesmo efeito do som puro de frequência qualquer em exame. Sendo assim é possível escrever uma expressão para a sensação sonora equivalente S e : Onde o fator de correção sensação sonora equivalente S é dada em fons. e I S 10log (18) I e 0 é determinado em função da frequência e a É possível notar que a expressão 18 se iguala à expressão 14 quando a frequência é de Hz e consequentemente 1. As curvas isofônicas de Fletcher e Munson mostradas na figura 1 determinam regiões de igual sensação sonora equivalente e através de tais curvas é possível determinar os diversos valores que o fator diferentes frequências e níveis de pressão sonora. assume para 8

9 Figura 1: Curvas de Fletcher e Munson (VALE, 2009). Na prática as sensações auditivas verdadeiras são bem maiores do que as sensações equivalentes, entretanto seu caráter convencional e sua simplicidade se impuseram na prática. Atualmente, aparelhos eletrônicos de sensibilidade variável tentam reproduzir com máxima precisão a sensibilidade variável do ouvido humano através das escalas ponderadas A, B, C e D. Das escalas ponderadas a mais utilizada atualmente é a escala ponderada A, pois as demais não fornecem uma equivalência subjetiva aceitável. Quando as normas brasileiras comentam a respeito de sensação auditiva equivalente, elas falam a respeito do nível de pressão equivalente em decibéis ponderados em A (COSTA, 2003). L Aeq 9

10 2.9 A AUDIÇÃO O ouvido humano possui uma capacidade mais ou menos perfeita de diferenciar sons de diferentes frequências e intensidades, entretanto o campo da audibilidade é bastante limitado tanto em relação a gama de frequências quanto em relação aos valores de intensidades sonoras audíveis. Segundo Valle (2009, p. 47) a audibilidade está limitada a um intervalo que vai de 20 Hz a Hz, podendo variar de acordo com a idade e a condição do ouvido do indivíduo. Em relação à intensidade, o ouvido humano está limitado à percepção de valores de W/m² (0 db) a 1 W/m² (120 db) para sons puros cuja frequência é Hz. A intensidade energética de W/m² corresponde ao limiar da audição e a intensidade de 1 W/m² corresponde ao limiar da dor. Registrando em um sistema de coordenadas cartesianas os valores de frequência e intensidade sonora e assinalando para cada frequência um mínimo (limiar da audição) e um máximo (limiar da dor) de intensidades sonoras audíveis é possível construir um gráfico (figura 2), denominado audiograma, que mostra os limites da audição humana

11 Figura 2: Audiograma do ouvido humano (VALLE, 2009). O ouvido humano também apresenta uma capacidade de diferenciar claramente o som direto e o som proveniente de uma reflexão quando o intervalo de tempo entre a chegada desses sons no aparelho auditivo é de 80 ms. Quando o intervalo de tempo é menor que 80 ms o ouvido funde esses dois sons no tempo, produzindo a sensação de um som único. Para intervalos de tempo de 80 ms ou maiores o ouvido difere claramente um som do outro, sendo possível perceber a repetição de sílabas ou até mesmo de palavras inteiras. Esse fenômeno é denominado eco (VALLE, 2009) PROPAGAÇÃO DO SOM NO INTERIOR DE UMA SALA No interior de uma sala, o som se propaga e colide com as paredes e outros obstáculos na sua trajetória. Esse som proveniente de uma fonte pode atingir um ouvinte diretamente (som direto) ou após ter sido refletido por paredes, piso, teto e outros obstáculos no recinto (som refletido). Segundo Valle (2009, p.115) é necessário levar em consideração a existência de dois campos sonoros quando analisamos a acústica de ambientes: o campo livre e o campo reverberante. Se considerarmos uma sala fechada e um observador a uma distância muito pequena dessa fonte sonora, o som percebido por ele será composto em sua totalidade pelo som direto da fonte. Isso se deve ao fato dos sons refletidos percorrem uma distância muito maior do que o som direto. Para essa posição do observador e considerando que a fonte emita ondas sonoras esféricas, a intensidade energética diminui com o inverso do quadrado da distância, ou seja, tal como se ocorresse num campo livre (espaço isento de reflexões). Quando um observador situa-se a uma grande distância da fonte sonora a intensidade do som direto é muito pequena e o estímulo auditivo que ele percebe é composto em grande parte pelas reflexões que ocorrem na sala. Nesse caso a intensidade energética sonora formada por esse campo de reflexões não varia com a distância em relação à fonte dando origem a um campo reverberante. A porção da sala onde a intensidade energética varia com o inverso do quadrado da distância é denominada campo livre, pois o efeito das reflexões da 11

12 sala nessa porção não é relevante para a intensidade sonora. A parte da sala onde a intensidade sonora não varia com a distância é denominada campo reverberante. O campo reverberante e o campo livre existem em toda a extensão da sala, mas a predominância de um em relação outro é determinada pela distância do observador em relação à fonte. Existe uma distância em relação à fonte sonora na sala onde a intensidade energética proveniente do campo e livre e do campo reverberante se tornam iguais. A essa distância é dado o nome de distância crítica. A distância crítica é calculada em função da absorção total A da sala e da taxa de diretividade Q da fonte: Dc 0,141 Q A (19) Onde a distância crítica é dada em metros e a absorção da sala em sabine m². A taxa de diretividade Q da fonte sonora se trata de uma grandeza adimensional e está ligada unicamente às características da dispersão sonora dessa fonte. A taxa de diretividade da voz humana é de aproximadamente 2,5 (VALLE, 2009). A fórmula básica de Hopkins-Stryker calcula as contribuições do campo livre e do campo reverberante para o nível de pressão sonora a certa distância D da fonte sonora: Onde: 10log Q 4 10log Q 4 4 A 4 D A D 2 (20) D - expressão a atenuação do nível de pressão sonora na sala relação a distância de 1 um metro da fonte sonora em decibels. Q - a taxa de diretividade da fonte sonora. A a absorção total da sala em sabine m². D a distância em relação à fonte sonora em metros. A primeira parcela das duas somas entre parênteses na expressão 20 representa a contribuição do campo livre (decaimento proporcional ao inverso do quadrado da distância) e a segunda parcela das duas somas entre parêntese representa a contribuição do campo reverberante (independente da distância). 12

13 2.11 REVERBERAÇÃO Após cessar a emissão da fonte sonora o decaimento da intensidade do som no ambiente ocorre de maneira gradual e dependente da absorção dos materiais que compõe a superfície desse ambiente e dos objetos presentes em seu interior. Este fenômeno é chamado de reverberação do som e ela atua de forma a produzir um prolongamento dos sons percebidos pelo ouvido. Para Valle (2009, p. 89) a reverberação consiste em muitas reflexões em todas as áreas de um ambiente fechado ou semi-fechado (como um estádio, por exemplo). Essas reflexões acontecem em todas as direções, em intervalos de tempo muito curtos (milissegundos entre reflexões) e quase aleatórios, formando a difusão sonora. Essa difusão acontece, portanto, no tempo e no espaço ABSORÇÃO DE UM AMBIENTE Segundo Vale (2009, p.100), a absorção total A de um som em um ambiente é soma de todas as absorções parciais providas por áreas revestidas por diferentes materiais. Cada material possui um índice de absorção a que varia com a frequência. Os valores de a para vários materiais podem ser obtidos de tabelas ou livros, ou então dos fabricantes desses materiais. Multiplicando-se o índice de absorção de um material pela sua respectiva área, obtém-se a absorção parcial desse material: sn an sna n (21) A absorção total A, medida em sabines (sa), de um ambiente é a soma de todas as suas absorções parciais: A s1a 1 s2a2 s3a 3...sna n (22) O índice médio de absorção a é a média ponderada de todas as absorções parciais: a A a s a s a s...a s S s s s...s n n n (23) 2.13 TEMPO DE REVERBERAÇÃO 13

14 O tempo de reverberação se trata do mais antigo e também do mais importante parâmetro acústico na determinação da qualidade acústica de salas (BISTAFA, 2012). O tempo de reverberação RT 60 é o tempo necessário para que a curva de decaimento energético sofra uma atenuação correspondente a 60 db. Essa curva de decaimento energético é produzida pela reposta impulsiva da sala através da seguinte expressão: E(t) 10log t 0 2 p (t)dt 2 p (t)dt (24) Onde E(t) é a energia acústica em função do tempo t e p a potência acústica média nos intervalos de tempo avaliados. O cálculo do tempo de reverberação, assim como o cálculo de outros parâmetros acústicos, é feito através da resposta impulsiva da sala. A resposta impulsiva se trata do registro da pressão sonora em determinado ponto da sala, feito a partir do momento em que a sala é sonorizada com um ruído impulsivo (BISTAFA, 2012). O tempo de reverberação isolado do volume não é capaz de descrever as qualidades acústicas do ambiente estudado. Um tempo de reverberação de um segundo pode representar uma sala de pequeno volume como muito viva e outra de grande volume como muita morta ou seca (VALLE, 2009). A NBR12179 apresenta algumas sugestões de tempos de reverberação para a frequência de 500 Hz (frequência comumente utilizada para medições do tempo de reverberação) em função do volume do ambiente e da sua respectiva aplicação. A figura 3 apresenta algumas dessas recomendações. 14

15 Figura 3: Tempo de reverberação em função do volume e da aplicação do ambiente (PORTELLA, 2012). O tempo de reverberação RT 60 de um ambiente varia conforme a frequência do som produzido. Isso se deve ao fato da absorção acústica dos materiais empregados para a construção desse ambiente variar com a frequência. Dessa forma o tempo de reverberação também varia de acordo com a frequência, criando uma coloração para o ambiente. De um modo geral, o tempo de reverberação deve aumentar em torno de 50% nas frequências mais baixas (graves) e diminuir em torno de 50% na região dos agudos para uma coloração percebida como bem equilibrada (VALLE, 2009). A figura 4 caracteriza as variações do tempo de reverberação em relação à frequência de 500 Hz. 15

16 Figura 4: Coloração da reverberação (VALLE, 2009) CÁLCULO DO TEMPO DE REVERBERAÇÃO Para estimar o tempo de reverberação de uma sala deve-se supor que a energia sonora que preenche essa sala seja uniforme e que a cada reflexão das ondas sonoras com suas as superfícies internas a energia seja transferida para elas de forma proporcional ao seu coeficiente de absorção a (COSTA, 2003). Partindo dessas duas premissas é possível escrever que em uma sala de volume V e área de superfície interna S o número de reflexões por segundo n é: Onde c é a velocidade de propagação do som. Sc n 4V (25) Assim a energia sonora E(t) na sala após um tempo t (após nt reflexões) é: Dessa forma: Sabendo que o tempo de reverberação RT60 nt E(t) E 0(1 a) (26) 0 Sct 4V E(t) E (1 a) (27) é definido como o tempo necessário para que a energia sonora seja atenuada em 60 db, ou seja, que essa energia sofra um decaimento de 6 10 : 16

17 E(RT ) E 0 ScRT V 10 (1 a) (28) Resolvendo para o tempo de reverberação RT 60 : RT 60 24V ln(10) Sc ln(1 1 a) (29) Considerando a velocidade de propagação do som em condições normais, c = 344 m/s: RT 60 0,16V 0,07V (30) Sln(1 1 a) Slog(1 1 a) A relação 30 é a fórmula de Eyring. Considerando o desenvolvimento da série de ln(1 1 a) é possível reescrever a fórmula de Eyring para valores pequenos de a, obtendo a fórmula de Sabine: RT 60 0,16V 0,16V (31) Sa A 2.15 INTELIGIBILIDADE A inteligibilidade dos sons dentro de uma sala depende das características acústicas do espaço. Em uma experiência feita durante o século 20 estudou-se a influência da reverberação e das reflexões de diferentes salas na percepção e diferenciação de consoantes por diferentes indivíduos. Essa experiência concluiu que a acústica das salas influenciou em especial na percepção dos sons produzidos por consoantes (b,c,d,f,g,...). Essas perdas sofridas na inteligibilidade do som foram definidas como Perdas de Articulação de Consoantes ( AL AL cons. cons ). A tabela 1 mostra a classificações dos valores de Tabela 1: Interpretação dos valores de AL cons (VALLE, 2009). Valores de AL cons Classificação 0% a 5% Excelente 5% a 10% Boa 10% a 15% Aceitável Acima de 15% Inaceitável 17

18 Em 1971, Peutz and Klein (Holanda) estabeleceram uma fórmula para calcular a perda de articulação ALcons através do tempo de reverberação da sala RT 60, da taxa de diretividade Q da fonte e do volume V do ambiente: D AL 0,652 RT % cons 60 DC 2 (32) 2.16 STI O STI (Speech Transmission Index) é uma medida física da qualidade da transmissão da fala. Esse parâmetro é um índice que varia de 0 a 1, indicando o nível de degradação na inteligibilidade da fala proporcionada por determinado canal de transmissão (linha telefônica, anfiteatro, sala de concertos e etc). Dessa forma a fala, quando transmitida por um canal de comunicação cujo valor de STI é de 1, permanecerá perfeitamente inteligível. À medida que o STI de um canal de comunicação se aproxima de zero, mais informação é perdida na transmissão da fala e pior vai se tornando sua inteligibilidade (JONES, 2012). A tabela 2 mostra a classificação dos valores de STI. Tabela 2: Classificação dos valores de STI STI Classificação 0,75 a 1 Ótimo 0,60 a 0,75 Bom 0,45 a 0,60 Razoável 0,30 a 0,45 Ruim 0 a 0,30 Inaceitável 2.17 O PADRÃO RASTI O padrão RASTI se trata de uma versão simplificada do STI (Speech Transmission Index) e pode ser calculado através da perda de articulação AL cons : RASTI 0,9482 0,1845 lnal cons (33) A tabela 3 mostra a classificação dos valores de RASTI. 18

19 Tabela 3: Interpretação para valores de RASTI (VALE, 2009) Valores de RASTI Classificação 0,6 a 1 Ótimo 0,45 a 0,6 Bom 0,3 a 0,45 Razoável 0,25 a 0,3 Ruim 0 a 0,25 Inaceitável 2.18 DEFINIÇÃO A Definição ou Clareza de Fala C50 se trata de um parâmetro acústico que auxilia na avaliação da inteligibilidade da palavra falada. A Definição é representada pela seguinte expressão: C50 10 log 50ms t 0 t 50ms 2 p (t) dt 2 p (t) dt (34) Onde p é a pressão sonora média e a integral representa a energia acústica na sala durante os intervalos de tempo avaliados (de 0 à 50ms e de 50ms à ), a Definição é calculada em decibels e o tempo t=0 é definido como o instante sucedido pela chegada do som direto ao aparelho de medição empregado durante a medição (01dB, 2003). O criação do parâmetro definição se baseia no fato da audição considerar como reflexões úteis para a inteligibilidade da fala aquelas que acorrem em até 50 ms após o estímulo produzido pelo som direto. As reflexões que ocorrem dentro desse intervalo dão sustentação ao som sem introduzir elementos indesejáveis em sua percepção como o eco e outros fenômenos prejudiciais a boa inteligibilidade da fala (BISTAFA, 2012). Valores iguais ou maiores que 0 db para o C50 caracterizam ambientes com ótima inteligibilidade para a fala (VALLE, 2009) CLAREZA O parâmetro Clareza ou Clareza de Música C80 diz respeito à articulação da música na sala. Esse parâmetro auxilia na determinação do estilo musical mais indicado para determinadas salas. 19

20 A definição do parâmetro Clareza é similar a da Definição, diferindo apenas pelos limites de integração empregados. A referência para o instante t=0 é a mesma que foi empregada para a Definição. C80 10 log 80ms t 0 t 80ms 2 p (t) dt 2 p (t) dt Os valores recomendados de Clareza de Música dependem do gênero musical (VALLE, 2009). Abaixo de 0 db: música onde estão presentes instrumentos de sopro é órgão. De 0 db à 4 db: Música onde estão presentes instrumentos de corda e corais. Essa faixa de valores é ideal para igrejas tradicionais. De 2 db à 6 db: instrumentos de corda, música pop, música religiosa moderna, jazz e outros estilos com notas mais rápidas. De 6 db à 10 db: instrumentos de percussão e rock n roll. Esse intervalo se mostra mais indicado para a música contemporânea de uma forma geral. Valores de Clareza acima de 10 db representam salas muito mortas. (35) 3. METODOLOGIA O trabalho consiste na medição dos parâmetros acústicos do anfiteatro do bloco K da Universidade Católica de Brasília (Tempo de Reverberação, Clareza, Definição e STI). Conhecidos esses parâmetros acústicos propõe-se um comparativo entre os valores medidos e suas respectivas recomendações encontradas na literatura. Também é feita uma análise dos parâmetros acústicos encontrados buscando-se determinar suas causas de forma a indicar, em linhas gerais, o que deve ser feito para melhorar as condições de conforto acústico do anfiteatro em um possível projeto de tratamento acústico. 3.1 LOCAL ONDE FOI REALIZADO O TRABALHO O trabalho foi realizado no anfiteatro do Bloco K da Universidade Católica de Brasília. Esse espaço recebe uma grande quantidade de público 20

21 durante as atividades na universidade, é normalmente utilizado para palestras e aulas (voz falada) e possui um volume interno de m³. 3.2 MEDIDAS O tempo de reverberação e os demais parâmetros acústicos foram medidos com um módulo de acústica de salas modelo Solo do fabricante 01dB. O equipamento foi ligado a um computador executando o software dbbati32, que realiza as medidas dos parâmetros acústicos analisados nesse trabalho. Os parâmetros acústicos foram medidos através de um ruído impulsivo gerado pelo estouro de balões na posição central do palco do anfiteatro (IS0 3382). O módulo foi colocado a uma altura de 1,2 m em relação ao chão e em quatro posições diferentes de medição. Foram feitas três medidas em 4 posições diferentes dentro do anfiteatro: centro na terceira fileira de cadeiras (posição 1), à esquerda na terceira fileira (posição 2), à direita na terceira fileira (posição 3) e no centro na última fileira (posição 4). Para a produção do ruído impulsivo foram usados balões de número RESULTADOS E DISCUSSÕES Conforme a mostra a figura 5 o tempo de reverberação do anfiteatro para a frequência de 500 Hz é de 1,15 s. Esse valor se mostra inadequado para espaços com 3178 m³ desempenhando a função de auditório (frequente aplicação do anfiteatro), pois Valle (2009, p.97) sugere que esse tempo seja de 0,7 s para a referida frequência. Segundo a NBR a aplicação mais adequada do anfiteatro seria a de estúdio de rádio para música, o que indica uma inadequação do tempo de reverberação do ambiente para sua aplicação mais comum. Conforme a figura 4, a coloração do tempo da reverberação (variação em função da frequência) no intervalo de 20 Hz a 500 Hz está dentro da faixa de variação definida como normal e a coloração de 500 Hz a Hz também está dentro dessa mesma faixa. Isso mostra que tanto a percepção dos sons graves (abaixo de 500 Hz) quanto dos sons agudos (acima de 500 Hz) é equilibrada no sentido dos graves não serem percebidos como retumbantes ou dos agudos não serem percebidos como brilhantes demais. 21

22 CLAREZA (db) RT60 (s) 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0, FREQUÊNCIA (Hz) Figura 5: Gráfico da média do Tempo de Reverberação no anfiteatro em função da frequência. A figura 7 mostra que o parâmetro Definição medido foi abaixo de 0 db para todas as bandas de frequência analisadas. Isso mostra que a quantidade de energia sonora associada às reflexões indesejadas é maior que a quantidade de energia proveniente das reflexões consideradas como úteis para a boa inteligibilidade da fala. Com base nesse parâmetro é possível afirmar que a inteligibilidade no anfiteatro é ruim, pois segundo Valle (2009, p.137) o parâmetro Definição deve ser superior a 0 db para que a boa inteligibilidade da voz falada seja garantida. A média dos valores do STI (0,44) também mostra que a inteligibilidade no anfiteatro é classificada como ruim. 0,0-1, ,0-3,0-4,0-5,0-6,0-7,0 FREQUÊNCIA (Hz) 22

23 DEFINIÇÃO (db) Figura 6: Gráfico da média da Clareza no anfiteatro em função da frequência. 0, ,0-4,0-6,0-8,0-10,0-12,0 FREQUÊNCIA (Hz) Figura 7: Gráfico da média da Definição no anfiteatro em função da frequência. O parâmetro Clareza medido também foi abaixo de 0 db para todas as frequências analisadas. Isso indica uma inadequação do anfiteatro tanto para aplicações envolvendo a voz falada como para a execução de apresentações musicais dos principais gêneros musicais contemporâneos. 6. CONCLUSÃO As medidas dos parâmetros acústicos estudados ao longo desse trabalho (Tempo de Reverberação, Definição, Clareza e STI) evidenciaram que o longo tempo de reverberação do anfiteatro prejudica a inteligibilidade da fala, pois mesmo após 50 ms desde a captação do som direto pelos espectadores a intensidade energética das ondas refletidas pelas superfícies do anfiteatro ainda é elevada o suficiente para sensibilizar o ouvido dos espectadores, introduzindo efeitos indesejáveis na percepção do som. Tal situação não beneficia a utilização do anfiteatro para a voz falada e nem mesmo para a música, pois tanto a Definição quanto a Clareza apresentaram valores abaixo do recomendado. Em síntese o anfiteatro se mostrou inadequado para a execução das atividades que têm sido desenvolvidas nele e necessita de um novo projeto 23

24 acústico de forma que a inteligibilidade da fala seja melhorada e o espaço passe então a oferecer melhores resultados para as atividades que vem sendo desenvolvidas nele. O novo projeto acústico deve envolver a redução do tempo de reverberação do local. Esse projeto pode ser feito através de softwares de simulações acústicas de ambientes. No software o anfiteatro é modelado computacionalmente, tornando possível se fazer uma previsão das mudanças produzidas em seus parâmetros acústicas através de alterações em sua estrutura física (mudança dos materiais que compõe as superfícies internas, introdução de novas superfícies, colocação de painéis de absorção e etc.). 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12179: Tratamento acústico em recintos fechados. Rio de Janeiro, ago p. BISTAFA, Sylvio R. Acústica Arquitetônica: Qualidade Sonora em Salas de Audição Crítica Descrição Detalhada. Disponível em: Acesso em: 06 Ago COSTA, Ennio Cruz da. Acústica Técnica. 1 ed. São Paulo: Edgar Blücher LTDA, p. INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 3382: Acoustics measurement of the reverberation time of rooms with reference to other acoustical parameters. [S.l.], jun p. JONES, Ralph. Speech Intelligibility Papers: Machine Measures of Speech Intelligibility. Disponível em: Acesso em: 06 Ago O1DB dbbati32: sound and vibration analysis. Version 5.3: O1DB, 2003: 1 CD ROM. PAUL, S. et al. Som e Ruído: Releituras Críticas de Textos Brasileiros. In: XXIII ENCONTRO DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ACÚSTICA, Salvador-BA: SOBRAC, PORTELA, Marcelo. Acústica de Salas: Conceitos Para Acústica Arquitetônica. Disponível em: < Acesso em: 06 Ago

25 ROSSING, Thomas D. The Science Of Sound. 2 ed. Addison Wesley Publishing Company, p. VALLE, Sólon do. Manual Prático de Acústica. 2. ed. Rio de Janeiro: Música & Tecnologia, p.. 8. ANEXOS 8.1 MEDIDAS DOS PARÂMETROS ACÚSTICOS DO ANFITEATRO Tabela 4: Medidas dos Tempos de Reverberação do anfiteatro feitas na posição 1 MEDIDAS (s) FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (s) DESVIO PADRÃO (s) 125 1,50 1,56 1,53 1,53 0, ,23 1,20 1,16 1,20 0, ,18 1,18 1,18 1,18 0, ,07 1,08 1,03 1,06 0, ,02 1,03 1,03 1,03 0, ,99 0,99 1,01 1,00 0, ,92 0,89 0,90 0,90 0,02 Tabela 5: Medidas dos Tempos de Reverberação do anfiteatro feitas na posição 2. MEDIDAS (s) FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (s) DESVIO PADRÃO (s) 125 1,42 1,56 1,60 1,52 0, ,27 1,30 1,35 1,31 0, ,22 1,12 1,20 1,18 0, ,05 1,01 1,03 1,03 0, ,01 1,03 1,03 1,02 0, ,96 0,95 0,98 0,96 0, ,90 0,89 0,88 0,89 0,01 Tabela 6: Medidas dos Tempos de Reverberação do anfiteatro feitas na posição 3. MEDIDAS (s) FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (s) DESVIO PADRÃO (s) 125 1,31 1,29 1,28 1,29 0, ,22 1,22 1,22 1,22 0, ,06 1,09 1,07 1,07 0, ,18 1,09 1,03 1,10 0, ,98 1,00 0,97 1,03 0, ,99 0,98 0,96 0,98 0, ,95 0,93 0,89 0,92 0,03 Tabela 7: Medidas dos Tempos de Reverberação do anfiteatro feitas na posição 4. MEDIDAS (s) 25

26 FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (s) DESVIO PADRÃO (s) 125 1,62 1,59 1,72 1,64 0, ,04 1,12 1,14 1,10 0, ,13 1,20 1,16 1,16 0, ,08 1,00 1,06 1,05 0, ,00 0,98 0,99 0,99 0, ,97 0,95 0,92 0,95 0, ,88 0,88 0,98 0,91 0,06 Tabela 8: Média dos Tempos de Reverberação nas 4 posições do anfiteatro. FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (s) DESVIO PADRÃO (s) 125 1,50 0, ,21 0, ,15 0, ,06 0, ,01 0, ,97 0, ,90 0,02 Tabela 9: Medidas da Clareza do anfiteatro feitas na posição 1. MEDIDAS (db) FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) 125-6,8-7,2-4,8-6,3 1, ,7-4,0-3,7-4,1 0, ,0-3,6-3,7-4,1 0, ,5-4,0-3,9-4,1 0, ,2-2,5-4,4-3,4 1, ,1-3,4-2,6-3,0 0, ,5-1,4-0,6-0,8 0,5 Tabela 10: Medidas da Clareza do anfiteatro feitas na posição 2. MEDIDAS (db) FREQUÊNCIA MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) (Hz) 125-6,0-6,3-8,9-7,1 1, ,3-3,4-3,7-3,5 0, ,5-4,4-3,5-3,8 0, ,1-4,9-4,7-3,9 1, ,5-4,0-4,4-4,0 0, ,3-1,8-3,0-2,7 0, ,8-1,0-0,6-0,8 0,2 Tabela 11: Medidas da Clareza do anfiteatro feitas na posição 3. 26

27 MEDIDAS (db) FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) 125-7,6-7,2-6,2-7,0 0, ,4-7,5-6,6-7,2 0, ,8-3,2-2,7-3,2 0, ,9-4,7-4,2-4,3 0, ,1-2,9-1,8-2,9 1, ,5-0,9-0,7-1,0 0, ,7 1,4 1,3 1,1 0,4 Tabela 12: Medidas da Clareza do anfiteatro feitas na posição 4. MEDIDAS (db) FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) 125-6,0-5,3-6,5-5,9 0, ,7-5,6-5,4-5,6 0, ,8-2,7-3,1-2,9 0, ,4-2,4-2,2-2,7 0, ,0-3,3-2,3-3,2 0, ,4-1,0-2,6-2,3 1, ,2 0,6 1,2 0,2 1,2 Tabela 13: Média da Clareza nas 4 posições do anfiteatro. FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) 125-6,6 0, ,1 1, ,5 0, ,7 0, ,4 0, ,3 0, ,1 0,9 Tabela 14: Medidas da Definição do anfiteatro feitas na posição 1 MEDIDAS (db) FREQUENCIA (Hz) MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) ,9-10,4-8,9-10,1 1, ,7-9,0-7,8-8,5 0, ,5-6,5-6,6-6,9 0, ,1-8,2-7,5-7,9 0, ,7-5,7-7,9-6,8 1, ,9-7,1-6,5-6,9 0, ,4-6,0-5,3-5,6 0,4 Tabela 15: Medidas da Definição do anfiteatro feitas na posição 2. 27

28 MEDIDAS(dB) FREQUÊNCIA MÉDIA(dB) DESVIO PADRÃO (db) ,7-11,5-11,8-11,7 0, ,0-7,6-7,5-7,7 0, ,0-6,9-6,5-6,8 0, ,7-8,5-9,3-7,8 1, ,5-7,5-8,4-7,8 0, ,9-6,3-6,8-6,7 0, ,4-5,7-5,3-5,4 0,2 Tabela 16: Medidas da Definição do anfiteatro feitas na posição 3. MEDIDAS(dB) FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) 125-7,9-9,0-9,1-8,7 0, ,1-12,3-10,9-11,8 0, ,3-6,7-7,7-7,2 0, ,2-7,3-7,3-7,3 0, ,0-7,3-7,2-6,8 0, ,5-5,5-5,4-5,4 0, ,1-4,0-4,5-4,2 0,2 Tabela 17: Medidas da Definição do anfiteatro feitas na posição 4. MEDIDAS (db) FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) 125-9,6-8,4-9,2-9,1 0, ,1-8,8-8,8-8,9 0, ,8-6,9-7,9-7,2 0, ,5-5,5-8,0-7,0 1, ,0-7,9-6,5-7,5 0, ,9-5,5-6,4-6,3 0, ,4-4,0-3,7-4,4 0,9 28

29 Tabela 18: Média da Definição nas 4 posições do anfiteatro. FREQUÊNCIA (Hz) MÉDIA (db) DESVIO PADRÃO (db) 125-9,9 1, ,2 1, ,0 0, ,5 0, ,2 0, ,3 0, ,9 0,7 Tabela 19: Medidas de STI do anfiteatro feitas na posição 1. MEDIDAS STI MÉDIA STI DESVIO PADRÃO STI ,42 0,43 0,44 0,43 0,01 Tabela 20: Medidas de STI do anfiteatro feitas na posição 2. MEDIDAS STI MÉDIA STI DESVIO PADRÃO STI ,44 0,44 0,43 0,44 0,01 Tabela 21: Medidas de STI do anfiteatro feitas na posição 3. MEDIDAS STI MÉDIA STI DESVIO PADRÃO STI ,44 0,46 0,47 0,46 0,01 Tabela 22: Medidas de STI do anfiteatro feitas na posição 4. MEDIDAS STI MÉDIA STI DESVIO PADÃO STI ,41 0,45 0,45 0,44 0,02 Tabela 23: Média do STI do nas 4 posições do anfiteatro. MÉDIA STI 0,44 0,01 DESVIO PADRÃO 29