Nivell de soroll ambiental a la BCUM

Projecte final de carrera NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM Autor: Montserrat Canales Bruguera Tutor: Jordi Bonet Dalmau Manresa, 12 de Juny de 2009 A en Jordi, per voler portar-me el projecte i ajudar-me en tot el que he necessitat. A en Marc, per passar hores i hores aguantant-me i ajudant-me. A l’Eva, per deixar-me el seu portàtil i estar oferta a ajudar-me sempre que calgués. A en Cesc, per conviure amb mi i aguantar-me durant tota la carrera. A en Yannis, pel seu suport via mail des de Grècia. A l’Alberto, per fer algun “xiste” i fer-me riure sempre que ho necessités. Als ànims des de Vilassar. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 1 0. Índex 0. Índex......................................................................................................................... 1 1. Introducció................................................................................................................ 4 1.1. Origen projecte................................................................................................. 4 1.2. Objectius........................................................................................................... 6 2. Introducció a l’acústica............................................................................................. 7 2.1. So...................................................................................................................... 7 2.2. Freqüència ........................................................................................................ 7 2.3. Pressió sonora i nivell de pressió sonora.......................................................... 7 2.4. Ponderació de freqüència.................................................................................. 8 2.5. Ponderació temporal....................................................................................... 12 3. Normativa............................................................................................................... 13 3.1. Tipus de sonòmetres....................................................................................... 13 3.1.1. Sonòmetres generals............................................................................... 13 3.1.2. Sonòmetres integrats-promediadors....................................................... 14 3.2. Components d’un sonòmetre.......................................................................... 14 3.3. Criteris d’avaluació del soroll de fons en un recinte. Corbes NC .................. 15 3.4. Nivells de percentils....................................................................................... 17 4. El micròfon............................................................................................................. 18 4.1. Micròfons existents ........................................................................................ 18 4.1.1. Segons el direccionament....................................................................... 18 4.1.2. Micròfon Omnidireccional..................................................................... 18 4.1.3. Micròfon bidireccional........................................................................... 19 4.1.4. Micròfon unidireccional......................................................................... 19 4.1.5. Segons la transducció............................................................................. 20 4.2. Característiques del micròfon utilitzat en l’estudi.......................................... 22 4.2.1. Sensibilitat.............................................................................................. 22 4.2.2. Impedància.............................................................................................. 23 4.2.3. Distorsió ................................................................................................. 23 5. Software.................................................................................................................. 24 5.1. Enregistrament automàtic d’arxius de so........................................................ 24 5.1.1. Descripció general del programa............................................................ 25 NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 2 5.1.2. Descripció detallada del programa......................................................... 26 5.2. Lectura automàtica dels arxius gravats........................................................... 27 5.2.1. Descripció general del programa............................................................ 29 5.2.2. Descripció detallada del programa......................................................... 29 5.3. Estudi del tipus d’enfinestrat.......................................................................... 33 5.3.1. Tipus de finestres.................................................................................... 33 5.3.2. Conclusions ............................................................................................ 37 6. Targeta de so........................................................................................................... 38 6.1. Funcionament d’una targeta de so.................................................................. 38 6.2. Calibració ....................................................................................................... 40 6.2.1. PC sobretaula despatx del tutor del projecte .......................................... 40 6.2.2. 1er portàtil: Acer Aspire 5630................................................................ 41 6.2.3. 2on portàtil: Packard Bell....................................................................... 45 7. Presa de dades......................................................................................................... 48 7.1. Temps............................................................................................................. 48 7.2. Zona................................................................................................................ 48 8. Anàlisi de les dades................................................................................................ 51 8.1. Temps de finestres.......................................................................................... 51 8.2. Espectre de freqüències.................................................................................. 51 8.2.1. Estudi dels sons repetitius de la biblioteca............................................. 53 8.2.2. Estudi dels espectres............................................................................... 72 8.3. Potència mitjana ............................................................................................. 78 8.4. Nivells de percentils....................................................................................... 82 8.4.1. De 9h a 12h............................................................................................. 86 8.4.2. De 12h a 17h........................................................................................... 88 8.4.3. De 17h a 21h........................................................................................... 90 8.5. Noise criteria................................................................................................... 93 8.5.1. De 10h a 11h........................................................................................... 93 8.5.2. De 14h a 15............................................................................................. 93 8.5.3. De 18h a 19h........................................................................................... 94 8.5.4. Tot el dia................................................................................................. 94 8.6. Observació per octaves................................................................................... 96 9. Conclusions .......................................................................................................... 102 9.1. El que s’espera.............................................................................................. 102 NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 3 9.2. El que s’ha vist ............................................................................................. 102 10. Bibliografia....................................................................................................... 106 11. Annexes............................................................................................................ 107 11.1. Annex 1: Manual d’instruccions del micròfon......................................... 107 11.2. Annex 2: Plànol biblioteca ....................................................................... 111 11.3. Annex 3: Codi de programa per la generació de les gràfiques................. 112 11.3.1. Espectres............................................................................................... 112 11.3.2. Potència mitjana ................................................................................... 113 11.3.3. Percentils .............................................................................................. 114 11.3.4. Noise Criteria........................................................................................ 115 11.3.5. Observació per Octaves........................................................................ 116 NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 4 1. Introducció 1.1. Origen projecte Quan vaig començar a pensar en algun tema pel projecte, en el que podria fer com a projecte final de carrera, estava de becària a la Biblioteca del Campus Universitari de Manresa, la BCUM, i com qualsevol becari que sempre pensa en com fer menys feina de la que fa, se’m van anar passant pel cap unes quantes coses que es podien fer d’una manera més automàtica, per tal d’estalviar-nos donar tantes voltes per la biblioteca, com per exemple un comptador de persones, ja que per seguir un control dels usuaris que hi havia, cada primer dilluns de mes, segon dimarts, tercer dimecres i quart dijous i divendres, a cada hora en punt havíem de fer una ronda i contar totes les persones en aquell moment a la biblioteca; és per tot això que un dia li vaig preguntar a la meva companya del taulell que si mai s’havien pensat de posar un comptador a l’entrada, que si volien ho podria fer jo com a projecte, però em van dir que ja n’hi havia un, just als detectors antirobatoris, però que els valors no eren molt precisos i que per això feien el seguiment manualment; vaig estar pensant com poder-n’he fer un de més precís, ja que tot i que podia sembla fàcil, si t’ho miraves bé, tampoc ho era tant, ja que no es podien contar les persones que només entraven a deixar un llibre o a buscar-lo, les que anaven a la UOC, totes les persones que cada 10 minuts sortien a fora un moment per prendre l’aire o fer un cigarro... Un altre problema que tenien les bibliotecàries, els becaris i tots els usuaris de la biblioteca en general era la temperatura, ja a un costat de la biblioteca has d’anar amb màniga curta i el de l’altre costat ha de portar un jersei de coll alt, no sé quins problemes tenen amb tots els temes de calefaccions i aires acondicionats, però mai aconsegueixen un valor entremig còmode per a tothom; així que també podia fer un estudi de temperatura, intentar equilibrar aquells desequilibris de freds i calors. Fins que un dilluns, tot llegint queixes de usuaris del cap de setmana de la biblioteca, en vam trobar una que es queixava del soroll que hi havia; els caps de setmana que s’obra la biblioteca no hi treballa cap bibliotecària, simplement hi ha un becari i un vigilant, la qual cosa vol dir que ni la directora ni cap de les altres bibliotecàries podrien corroborar NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 5 que hi havia soroll els caps de setmana, aquí va ser quan vaig pensar que una cosa més útil que un comptador de persones seria un estudi de soroll de la biblioteca. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 6 1.2. Objectius Realitzar un estudi del soroll que hi ha a la biblioteca BCUM a diferents dies i hores. Realitzar un programa que simuli la funció d’un sonòmetre no calibrat, i que de manera senzilla pugui treure valors i conclusions per tal de que si un cap de setmana volen activar-ho el dilluns al matí puguin analitzar fàcilment, sense haver de tenir molts coneixement de la matèria, si la biblioteca ha estat per sobre d’uns nivells òptims per l’estudi o no. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 13 3. Normativa El sonòmetre no medura el so, ja que fins a data d’avui no s’ha pogut dissenyar cap instrument que mesuri de manera eficaç el soroll com a tal i com es percep per l’oïda humana; el que mesura el sonòmetre és el nivell de pressió sonora. La unitat amb la que treballa un sonòmetre és el decibel, decibels SPL si no s’utilitzen corbes ponderades. Ja que s’ha de tenir en compte el que es vol mesurar, s’han creat sonòmetres específics per fer les mesures dels diferents sorolls. La norma CEI 60651 i la norma CEI 60804, emeses pel CEI (Comissió Electrotècnica Internacional), estableixen les normes que han de seguir els fabricants de sonòmetres. S’intenta que totes les marques i model ofereixin una mateixa mesura davant d’una mateix soroll. La CEI també es coneix per les seves sigles a l’anglès IEC (International Electrotechnical Commission), pel que les normes també es coneixen com IEC 60651 (1979) i La IEC 60801 (1985), les qual a partir del 2003 han estat unificades a una sola norma, la IEC 61672. 3.1. Tipus de sonòmetres Principalment trobem dos tipus d’instruments disponibles per la mesura del nivell de soroll. 3.1.1. Sonòmetres generals Mostren el nivell de pressió sonora instantània en decibels (dB). Aquests instruments són útils per testejar l’ambient sonor i poder estalviar temps reservant els sonòmetres de games superiors per les mesures que necessiten més precisió o una elaboració d’informes. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 14 3.1.2. Sonòmetres integrats-promediadors El sonòmetre integrador realitza mesures del nivell de pressió sonora obtingudes com a resultat d’un promig lineal de la pressió sonora quadràtica instantània al llarg del temps de mesura. Calculen el nivell continu equivalent de pressió sonora (Leq). Incorporen funcions de transmissió de dades a l’ordinador, càlcul de percentils i alguns anàlisis de freqüència. El nivell Leq s’utilitza com a criteri de valoració del soroll ocupacional, d’acord amb la norma ISO 1999. L’American National Standard Specification for Sound Level Meters, ANSI S1.4-1983 designa les classes de sonòmetres. Es divideixen en quatre classes segons la seva precisió: 0, 1, 2 i 3. - Sonòmetre de classe 0: s'utilitza com estàndard de referència al laboratori, i està destinat purament a tasques d'investigació. És, per tant, el de major precisió. - Sonòmetre de classe 1: és un mesurador de precisió. El seu us està recomanat per mesures oficials i treballs professionals. - Sonòmetre de classe 2: és útil per aplicacions generals, com mesures de soroll industrial i ambiental, i prou precís per aquells casos que es preveuen situacions litigioses. - Sonòmetre de classe 3: serveix exclusivament per inspeccions preliminars, amb objecte de determinar si un límit preestablert de soroll ha estat clarament violat, o be detectar zones conflictives o perilloses. La norma IEC 61672 elimina les classes 0 i 3, amb el qual només utilitzem els tipus 1 i 2: Tipus 1 Tipus 2 Presissió De l’ordre de ±1dB De l’ordre de ±2dB 3.2. Components d’un sonòmetre Micròfon: converteix les variacions de pressió sonora en una tensió elèctrica proporcional a la pressió. És el component principal del sonòmetre i condiciona la resta de funcions. Amplificador: amplifica la senyal del micròfon per tal de permetre la mesura dels nivells més baixos de pressió sonora i manté l’amplificació constant. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 15 Filtres de freqüència: conjunt de filtres elèctrics que simulen la resposta auditiva humana. Compensen la diferència de la sensibilitat de l’oïda humana per les diferents freqüències audibles. Aquests filtres només permeten passar aquelles freqüències que estan dins d’una banda de freqüències determinada. A la taula següent es poden observar les freqüències centrals d’aquestes bandes, segons prescriu la norma ISO 266. Freqüències centrals de les bandes d’octava estandaritzades (ISO 266) 16 31,5 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000 Freqüències centrals de les bandes d’octava estandaritzades segons la norma ISO 266, en HZ. 3.3. Criteris d’avaluació del soroll de fons en un recinte. Corbes NC L’avaluació objectiva del grau de molèstia que un determinat soroll ambiental provoca a un oient, es realitza per comparació dels nivell de soroll ja existents en un recinte, en cada banda d’octava compresa entre 63Hz i 8kHz, amb un conjunt de corbes denominades NC (Noise Criteria). Aquestes corbes també són utilitzades de manera generalitzada per establir un nivell màxims de soroll recomanables a diferents tipus de recintes. Es diu que un recinte compleix una determinada especificació NC, quan els nivells de soroll de fons, mesurats per cada una de les bandes d’octava, estan per sota de la corba NC corresponent. Nivell de pressió sonora en bandes d'octava (dB) Freqüències centrals (Hz) NC 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 15 47 36 29 22 17 14 12 11 20 51 40 33 26 22 19 17 16 25 54 44 37 31 27 24 22 21 30 57 48 41 35 31 29 28 27 35 60 52 45 40 36 34 33 32 40 64 57 50 45 41 39 38 37 45 67 60 54 49 46 44 43 42 NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 16 50 71 64 58 54 51 49 48 47 55 74 67 62 58 56 54 53 52 60 77 71 67 63 61 59 58 57 65 80 75 71 68 66 64 63 62 70 83 79 75 72 71 70 69 68 Valors de nivell de pressió sonora corresponent al índex NC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Freqüència (Hz) Nivell de pressió sonora SPL (dB) NC 15 NC 20 NC 25 NC 30 NC 35 NC 40 NC 45 NC 50 NC 55 NC 60 NC 65 NC 70 Corbes NC (Noise Criteria) Segons es pot observar, les corbes NC segueixen de forma aproximada l’evolució de la sensibilitat de l’oïda en funció de la freqüència. A la següent taula es mostres les corbes NC recomanades per diferents tipus de recinte, juntament amb les seves equivalències en dBA. Tipus de recintes Corba NC recomanada Equivalència en dBA Estudis de gravació 15 28 Sales de concerts i teatres 15-25 28-38 Hotels (habitacions individuals) 20-30 33-42 Sales de conferències / Aules 20-30 33-42 Despatxos d'oficines / Biblioteques 30-35 42-46 Hotels (vestíbuls i passadissos) 35-40 46-50 Restaurants 35-40 46-50 Sales d'ordinadors 35-45 46-55 Cafeteries 40-45 50-55 NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 17 Pavellons 40-50 50-60 Tallers (maquinària lleugera) 45-55 55-65 Tallers (maquinària pesada) 50-65 60-75 Corbes NC recomanades i nivells de soroll de fons equivalents (en dBA) També existeixen altes criteris d’avaluació del soroll de fons, com les corbes PNC (Preferred Noise Criteria) i les NR (Noise Rating). 3.4. Nivells de percentils Quan el nivell sonor canvia ràpidament en un rang ampli durant un llarg període de temps, pot ser útil un anàlisi estadístic tant de les variacions de nivell com de la seva duració. La pràctica habitual per fer això és mesurar el nivell de pressió acústica, Lp, amb ponderació A, que ha estat superat per un s per cent del temps de mesura, aquesta mesura s’anomena nivell de percentil, Ls. L 1 : representa el nivell que només ha estat superat l’1% del temps de mesura. L 5 : nivell que ha estat superat el 5% del temps de mesura. L 10 : nivell que ha estat superat el 10% del temps de mesura. És un indicatiu dels valors alts del soroll. L 50 : representa el nivell que ha superat el 50% del temps de mesura. És indicatiu dels valors mesurats de soroll. L 90 : representa el nivell que ha superat el 90% del temps de mesura. És un indicatiu dels valors baixos de soroll. L 95 = nivell que ha estat superat el 95% del temps de mesura. L 99 = nivell que ha estat superat el 99% del temps de mesura. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 18 4. El micròfon El micròfon és un dels elements més important del sonòmetre, per aquesta raó cal conèixer bé els diferents micròfons que podem trobar i les característiques del que utilitzem. 4.1. Micròfons existents El micròfons es poden dividir segons varies classificacions: - Direccionament - Omnidireccionals - Bidireccionals - Unidireccionals - Transducció - De carbó - Piezoelèctric - Dinàmic - Etc. 4.1.1. Segons el direccionament Són els micròfons de major qualitat en quant a resposta de freqüències i distorsió, però tenen el desavantatge de necessitar una font d’alimentació per alimentar el circuit que permet l’acoblament entre la impedància de sortida del transductor i l’entrada de l’amplificador. Els micròfons es distingeixen per la direcció en la que capten el so. 4.1.2. Micròfon Omnidireccional Aquest tipus de micròfon tenen un diagrama polar de 360º (Figura ). Capta tots els sorolls independentment de la direcció de la qual provinguin. El principal problema és que capten el que volen i també el que no volem. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 19 Diagrama de radiació omnidireccional. Els micròfons omnidireccionals responen millor davant freqüències baixes i mitges que a les altes. 4.1.3. Micròfon bidireccional El diagrama polar d’aquests micròfons és en forma de 8, amb el que capten tant els sorolls per la part frontal com per la part posterior; això provoca que no puguin captar els sorolls dels laterals. Diagrama de radiació bidireccional. 4.1.4. Micròfon unidireccional Aquests micròfons també són anomenats direccionals i són molt sensibles a una única direcció i, per tant, relativament sord a la resta. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 20 Poden ser cardioides o hipercardiodes segons la corba polar que tinguin, i s’anomenen així perquè el seu diagrama polar té forma de cor. Diagrama de radiació cardioide. El seu principal inconvenient és que no ofereixen una resposta constant. Són més direccionals a freqüències altes que a baixes. 4.1.5. Segons la transducció Els micròfons són aquells transductors que transformen l’energia sonora en senyals elèctriques. Aquesta transformació d’energia es realitza mitjançant diferents sistemes els quals defineixen cada tipus de micròfon. 4.1.5.1. Micròfon de Carbó Aquest tipus de micròfons aprofiten la variació en la conductivitat de la pols de carbó per generar un senyal de sortida. S’utilitzaven en les capses dels auriculars dels telèfons antics que requerien una font d’alimentació addicional. La vibració de la resistència és proporcional a la intensitat de soroll i per això mateix varia la corrent a través de la càpsula del micròfon d’acord amb el soroll incident. Aquests micròfons treballen a baixa impedància. Un problema que presenten aquestes càpsules de pols de carbó és que absorbeixen la humitat de l’ambient canviant les característiques de la pols del carbó. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 21 4.1.5.2. Micròfon piezoelèctric El micròfons piezoelèctrics funcionen sota l’efecte piezoelèctric d’alguns materials com els quars o altres elements ceràmics els quals al rebre la pressió de la senyal de so, produeixen una tensió entre les terminals del material, d’acord amb la intensitat dels sons rebuts. La impedància d’aquests micròfons és alta així com la senyal de sortida. El problema d’aquest micròfon és la seva ressonància a determinada freqüència, és a dir, tendeixen a tenir una baixa resposta de freqüències i la seva preferència a les freqüències mitges els produeix un so massa agut i molest. 4.1.5.3. Micròfon dinàmic A aquests tipus de micròfon també se’l coneix com micròfon de bobina mòbil, ja que general la senyal d’àudio pel desplaçament d’una bobina que es mou dins d’un camp magnètic molt intens. La impedància de sortida d’aquests micròfons és baixa i la seva senyal és bastant petita, no obstant la seva resposta de freqüència és excel·lent i la seva distorsió és molt reduïda. 4.1.5.4. Micròfon de condensador El seu principi de funcionament es basa en les variacions en la capacitat elèctrica per desenvolupar les variacions corresponents en el voltatge. Els inconvenients dels micròfons de condensador convencionals és que necessiten d’un voltatge extern que aporti una càrrega en el condensador i que són susceptibles a problemes que poden produir-se quan la temperatura del micròfon està pròxima al punt del condensador. 4.1.5.5. Micròfons prepolaritzats o ELECTRET Funcionen amb el mateix principi que els micròfons de condensador convencionals, no obstant no necessiten d’un voltatge extern per generar el camp elèctric. Existeixen dos dissenys per aquests micròfons en un d’ells una capa fina del material electret es diposita a la placa posterior i en l’altre l’electret està subjecta a un polímer sobre de la placa posterior. A continuació es pot observar una secció de l’esquema d’un micròfon electret. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 22 Secció de l’esquema d’un micròfon electret. 4.2. Característiques del micròfon utilitzat en l’estudi Micròfon FoneStar FCM-207, és un micròfon de condensador electret unidireccional amb un rang de freqüències de 50Hz a 18.000Hz. A l’annex 1 es mostra el manual d’instruccions del micròfon que s’utilitza per realitzar el projecte. 4.2.1. Sensibilitat La sensibilitat del micròfon és la característica que defineix la quantitat de senyal de sortida que s’obté com efecte d’una senyal de soroll a determinat nivell. Es mesura en mV de sortida per Pascal de pressió sonora. La sensibilitat del micròfon que s’utilitza és de -45dB (V/Pa) a 1KHz, és a dir, PamVVsortida V Vsortida PadB V Vsortida /62.510 1 log 20 45 /45 1 log20 20 45 == = − −= − de 5,62mV de sortida per cada Pascal de pressió sonora aplicat al diafragma del micròfon. Una persona parlant amb una veu normal davant d’un micròfon a una distància de 10cm genera una pressió sonora en la membrana del micròfon de 85 a 95 dB, llavors la sortida del micròfon serà: NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 29 potencia.m %Calcula la potencia de cada octava %Depen de x, fs, t_finestra, t_salt, foinici i n_octaves %potencia=potenciaoctaves(x,fs,t_finestra,t_salt,foinici,n_octaves) function [Pok,fk]=potenciaoctaves(X,fs,foinici,n_octaves) Nf=length(X); f=linspace(-floor(Nf/2)*fs/Nf,floor((Nf-1)/2)*fs/Nf,Nf); %-->crea vector de freqüències Xp=X(f>=0); fp=f(f>=0); Pok=[]; for k=1:n_octaves %calcul de la potencia de les octaves fk=foinici*2^(k-1); f1=fk/2^.5; f2=fk*2^.5; Xk=Xp( (fp>f1)&(fp<=f2) ); Pk=2*sum(abs(Xk).^2); Pok=[Pok Pk]; end fk=foinici*2.^(0:n_octaves-1); 5.2.1. Descripció general del programa El lectura.m llegeix automàticament tots els arxius de so existents amb la mateixa data (ja que està al nom) que manualment se li indica. Un cop carregat l’arxiu ja es pot treballar amb ell i extreure’n les dades que se’n vulguin; en fa la transformada, en fa la ponderació, en treu la potència per octaves, abans i després de la ponderació, n’extreu gràfiques per tal de poder analitzar millor el que hi ha... Per poder extreure’n les dades i no crear un programa inintel·ligible, s’han creat les funcions ponderacio.m i potencia.m, amb les quals es realitza la ponderació i s’obté la potència. A partir d’aquesta obtenció de dades es podrà treballar més endavant. 5.2.2. Descripció detallada del programa Inicialment es defineixen els paràmetres que s’utilitzaran, la freqüència de mostreig (fs), el temps de la finestra (t_finestra), el temps que tarda en saltar la finestra (t_salt), la freqüència de la primera octava (foinici) i el número d’octaves (n_octaves). NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 30 Seguidament dóna a temps el valor del nom dels arxius que es volen llegir, en aquest exemple hi ha posat “ temps='2009_3_31_' ”, ja que es llegeixen els arxius gravats el dia 31 de Març del 2009. i anirà del primer arxiu que vol llegir fins a l’últim, en aquest cas, es fan probes només amb els dos primers arxius (i=1:2). A continuació carga l’arxiu amb el nom que es clk, al començar el programa es cargarà l’arxiu anomenat as_2009_3_31_1, que és el primer gravat en aquesta data. Per pantalla a més a més mostra les dades gravades al paràmetre clk, que dóna al carregar l’arxiu, la data i hora de gravació de l’arxiu; i és multiplica per la constant extreta per la calibració. A continuació calcula la longitud del vector de la lectura (N=length(x)), de la finestra (Nf=t_finestra*fs) i de salt (Nsalt=t_salt*fs); també crea un vector de freqüències (f). Calcula N i f dins del bucle ja que variarà per cada lectura. També inicialitza dos vectors buits, que seran en els que s’obtindran els resultats de potència (Po) i potència després de la ponderació (PoA). Realitza un altre bucle dins del primer per tal de fer la transformada de Fourier, aquest bucle va de la primera finestra fins la última factible. Primer de tot enfinestra el senyal i després en realitza la transformada. També crea un nou vector de freqüències que utilitzarà més tard en la representació. Seguidament pondera el senyal i calcula la potència del senyal ponderat i sense ponderar. Això ho realitza amb les funcions ponderacio i potencia que s’han creat i que s’expliquen més endavant. Po i PoA són les potències en cada octava de cada tros de senyal enfinestrat i el que calcula al sortir del bucle, Poi i PoiA és la potència total de cada octava del senyal. A continuació es mostres algunes gràfiques realitzades mitjançant informació extreta del programa. Gràfiques exemple, fetes amb l’arxiu utilitzat per realitzar proves, as_2009_3_31_1: NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 31 Espectre de freqüències del senyal abans i després de ponderar. Com es pot veure a la gràfica el senyal ponderat és atenuat en tots els punts excepte de 1000 a 6000 Hz, on la corba de ponderació A amplifica una mica. Zoom de l’espectre de freqüències del senyal abans i després de ponderar. En aquesta gràfica s’aprecia l’atenuació a freqüències inferiors a 1000 Hz. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 32 Zoom de l’espectre de freqüències del senyal abans i després de ponderar. Aquí, es veu amplificat el senyal ponderat entre 2000 i 2400 Hz. Zoom de l’espectre de freqüències del senyal abans i després de ponderar. I per últim es pot apreciar com a altes freqüències el senyal és atenuat. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 33 Potència per octaves abans i després de ponderar; abans de ponderar [dB] i després de ponderar [dBA] En aquesta gràfica s’observa la potència per octaves, abans i després de ponderar, i com en les anteriors, també està una mica amplificada després de 1000Hz i fins a 6000 Hz, ja que la corba de ponderació és de guany positiu en aquestes freqüències. 5.3. Estudi del tipus d’enfinestrat Per tal de poder treballar amb arxius enfinestrats, cal conèixer una mica els tipus de finestres que es poden utilitzar i quins resultats s’obtenen amb cadascun d’elles. 5.3.1. Tipus de finestres Ja que existeix un gran nombre de finestres possibles, només s’observaran els tipus més coneguts: - Rectangular: és aquella que posseeix un valor d’1 en tot l’interval de la finestra i de 0 per qualsevol altre valor. Al utilitzar una finestra d’aquest tipus el senyal no es veu afectat. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 34 Finestra Rectangular contínua - Hamming: la funció per definir aquesta finestra és 1,...,0, 1 2cos46,054.0)1( −=              − −=+ nk n k kw π , per valors fora del rang 0...n-1 l’amplitud és zero. Finestra de Hamming contínua NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 35 - Hann: és defineix per la funció nk n k kfh ,...1, 1 2cos15,0)( =              + −= π , per valors fora del rang de 1 a n tenim una amplitud igual a 0. Finestra de Hann contínua - Blackman: aquesta finestra es defineix mitjançant nk n k n k kw ,...,1, 1 1 4cos08,0 1 1 2cos5,042,0)( =              − − +              − − −= ππ . Finestra de Blackman contínua NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 36 La importància de cada finestra són les seves característiques al inici i al final, ja que a l’enfinestrar un senyal permet disminuir els efectes de discontinuïtat que això produeix. El principal problema és la normalització, si no es normalitza com es degut, la potència obtinguda enfinestrant amb un tipus de finestra o un altre és molt diferent. La potència d’un sinus d’amplitud 1, ha de ser 0,5, doncs bé, al enfinestrar aquest sinus amb els diferents tipus de finestra s’obtenen les diferents potències: Representació d’un sinus d’amplitud 1 enfinestrat amb els diferents tipus de finestres comentats. Ja que al dibuix no es poden apreciar molt bé,  Finestra Rectangular, Potència=0,5  Finestra Hamming, Potència=0,1987  Finestra Hann, Potència=0,1875  Finestra Blackman, Potència=0,1523 Ara bé, amb una bona normalització de les finestres: NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 37 Representació d’un sinus d’amplitud 1 enfinestrat amb els diferents tipus de finestres comentats. Com es pot observar, el senyal té la mateixa potència encara que estigui enfinestrat amb una finestra rectangular, Hamming, Hann o Blackman. 5.3.2. Conclusions La utilització d’enfinestrat es fa bàsicament quan es treballa a temps real, per tal de poder anar extraient informació. Inicialment l’estudi es volia fer a temps real, però degut a que el Matlab no et permet treballar a temps real i que no hi ha hagut temps per buscar un altre programa i aprendre el funcionament d’una altre programa amb el que fer-ho, el que s’ha realitzat són primer les gravacions i després es tracten els arxius ja guardats. D’altre banda tot i no treballar en temps real també es pot enfinestrar el senyal ja que d’aquesta manera es poden eliminar sorolls innecessaris, tot i que si es treballa amb arxius molt grans és perillós ja que ens podria eliminar tros de senyal que si que interessa. Degut a que treballem amb arxius grans s’ha decidit utilitzar finestres rectangulars, per tal de no eliminar parts del senyal que fossin importants. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 38 6. Targeta de so Un cop realitzada la gravació i es disposa a analitzar el senyal, la primera pregunta és que fa la targeta de so al senyal; per aquest motiu, encara no es pot estudiar sinó que abans s’ha d’observar com afecta que el senyal passi per la targeta de so abans d’arribar al Matlab. 6.1. Funcionament d’una targeta de so La targeta de so és el centre de processament de la informació audible del PC. Les targetes de so no són elements dedicats exclusivament a la sortida d’informació, sinó que també són capaces de capturar informació audible des de l’exterior del PC, mitjançant un micròfon o qualsevol altre font d’àudio. La majoria de targetes implementen quatre funcions bàsiques: reproducció, captura, síntesis i processament de so. - Reproducció: Una targeta de so ha de ser capaç de reproduir àudio, ja sigui des de lectors de CD o DVD o des de fitxer guardats al disc dur, utilitzant formats estàndards com .wav, .mp3 i .midi. Aquesta funció es centra en la conversió analògica-digital del senyal (ADC). - Captura: També ha de ser capaç de realitzar la funció inversa, emmagatzemar àudio precedent d’una font externa. Fet que inclou capturar sons mitjançant un micròfon, o introduir-los des de qualsevol altre font, com per exemple instruments musicals. Aquesta funció es centra en la conversió digital-analògica del senyal (DAC) - Síntesis: La tercera funció es centra en la creació d’un so. La síntesis exigeix a la targeta la capacitat de processament. - Processament de so: Les targetes de so solen permetre cert processament de la senyal, com compressió o introducció d’efectes. Aquestes funcions es poden aplicar a les tres funcions bàsiques anteriors. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 45 Després de buscar si hi havia alguna manera de desactivar la funció d’auto gain i no trobar cap resultat útil, la solució més ràpida possible ha estat canviar d’ordinador, buscar un ordinador amb una altre targeta de so que ens fos possible calibrar. 6.2.3. 2on portàtil: Packard Bell El portàtil amb el qual finalment es faran les gravacions serà un packard bell. L’estudi s’ha realitzat amb el mateix to de 48kHz. Amb el 100% del volum al reproductor el senyal té una amplitud de 80mV de pic. Amb aquesta amplitud, al Matlab ens dóna una senyal amb una ona de 0,8 de pic. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 46 Amb aproximadament el 50% del volum, , el senyal té una amplitud de 40mV, de pic, i el Matlab dóna un senyal amb una amplitud de 0,4, de pic. Ja per acabar, s’ha fet una tercera mesura, amb el 25% aproximadament de volum al reproductor, el que ha fet que l’amplitud, de pic, del senyal fos de 20mV i el mateix senyal analitzat pel Matlab donés 0,2 aproximadament. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 47 La relació que es pot extreure després d’aquest anàlisis és: 10 340 4,0 4,0*340 10 380 8,0 8,0*380 = − =→=− = − =→=− e xxe e xxe Amb la suposició de que d’impedància de sortida de la targeta de so és molt més petita que la d’entrada, Zi>>Zo A l’entrada de la targeta de so s’esperen aproximadament uns 1000Ω i en la sortida 8Ω, s’espera que no hi hagi cap caiguda de tensió. 00 ,,·99.0· 1008 1000 ·VdiraésVVV ZZ Z V oo oi i i = Ω Ω = + = Gràcies a aquestes suposicions es pot trobar la relació següent: - Micro: -45dB/Pa  5.62mV/Pa - Targeta de so: 80mV pic  0.8 unitat Matlab (U M , en endavant) PamU mV U PamV M M /2.56 1 10 ·/62.5 = Amb aquesta relació es podran transformar les unitats de Matlab a unitats conegudes i necessàries per tal de realitzar l’estudi. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 48 7. Presa de dades 7.1. Temps Abans de començar a realitzar les gravacions, s’ha hagut de decidir els temps que es vol gravar, per poder tenir una bona visió del que passa durant tot el dia, es gravarà durant totes les hores del dia obertes de la biblioteca, és a dir, de 9h a 21h, ja que no es tanca al migdia, es gravarà durant 12 hores seguides. Ja que, com s’ha mencionat anteriorment, no és factible crear un arxiu de 12 hores per la mida que suposa aquest, es va decidir realitzar les gravacions aleatòriament dins d’uns intervals. Per aquest motiu també s’han hagut de decidir els temps d’aquests intervals i el que s’estarà gravant durant aquest interval. S’ha decidit gravar arxius d’un segon dins d’intervals de 10 segons, és a dir, es gravarà un 10% del temps en que estarà executant-se el programa. 7.2. Zona Els segon tema a decidir abans de començar les gravacions també és escollir la zona de la biblioteca on es vol posar el micròfon. Per motius de seguretat, més que per d’altes coses, ja que els dies en que es realitzen les gravacions són dates d’exàmens i per tant molt transitades a la biblioteca, s’ha decidit col·locar l’ordinador i el micròfon a un dels taulells de la biblioteca on a tota hora hi ha una bibliotecària o un becari, el qual podrà vigilar l’equip de mesura. Aquest punt on es realitza la gravació està senyalitzat en el mapa que es pot observar a continuació. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 49 Mapa de la planta baixa de la biblioteca BCUM L’equip de gravació s’ha situat en el taulell de la planta baixa de la biblioteca just en front l’entrada; és un dels punts més transitats de la biblioteca ja que també està just al costat dels lavabos i de la màquina d’aigües. Segurament també és un dels punts més sorollosos ja que és un lloc on s’acostuma a parlar degut a que les bibliotecàries o els becaris atenen a les persones que es dirigeixen al mostrador a demanar informació, demanar en préstec un llibre o realitzar alguna altre sol·licitud. En l’annex 2 es troben els mapes de les dues plantes de la biblioteca. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 50 Equip de mesura L’equip de mesura ha estat situat al mateix lloc els dos dies de gravació que s’han realitzat. En aquesta foto es pot observar com el micro està encintat a la taula, això és degut a petits problemes d’equilibri que es van tenir el primer dia de gravació. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 51 8. Anàlisi de les dades S’han realitzat dos dies de gravació, el dimarts 2 de Juny del 2009 i el dilluns 8 de Juny del 2009, d’aquests dos dies, d’un principi es volien disposar de 12 hores de gravació, però degut a que a la biblioteca obren a les 9h no s’ha pogut posar a gravar a les 9 en punt i les gravacions s’ha començat uns minuts després, ja que s’ha hagut de col·locar l’equip de mesura abans d’iniciar; també degut a que es tanca a les 21h i 15 minuts abans es tanquen els llums i es posa música per tal de que els estudiants comencin a recollir, les gravacions han estat parades uns minuts abans de les 21h, per aquest motiu no hi ha 12 hores exactes de cada dia de gravació, sinó que es disposa de 11 hores i 46 minuts del primer dia i 11 hores i 44 minuts del segon. El codi de tots els programes utilitzats per generar totes les gràfiques que s’observaran a continuació es troben a l’annex 3. 8.1. Temps de finestres Un dels primers detalls que s’han de decidir abans de iniciar l’anàlisi de les dades és quin temps de finestra s’utilitzarà i quin temps de salt de finestra. Com s’ha mencionat amb anterioritat hi ha dos tipus importants de ponderació temporal la lenta (slow) i la ràpida (fast); per realitzar aquest estudi s’ha decidit utilitzar una ponderació temporal lenta (slow), aquesta utilitza finestres de 1s, i per aquest motiu s’ha realitzat l’estudi amb finestres d’aquesta mida. Degut a que cada arxiu de senyal gravat és d’un segon, no caldrà posar temps de salt de les finestres, ja que es calcularà tot per cada arxiu sencer. 8.2. Espectre de freqüències La primera gràfica que es vol observar en l’estudi és un espectre de freqüències, per tal de poder diferenciar inicialment alguns sorolls i poder esperar la seva presència al llarg de tot l’estudi com podrien ser per exemple els ventiladors, el telèfon, els ordinadors del taulell, les bibliotecàries que estan al taulell... NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 52 Degut a que no s’ha iniciat a les 9h en punt ni aturat a les 21h puntualment i es vol observar detalladament per hores l’espectre del senyal de la biblioteca, aquest apartat es realitzarà amb els arxius compresos de les 10h a les 20h, un total de 3600 arxius, ja que es grava 1 segon de cada 10 segons. Espectre de freqüències del primer dia de gravació. Espectre de freqüències del segon dia de gravació. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 53 Vist a simple vista es poden suposar moltes coses, però per tal de poder determinar una mica millor quins sorolls són els que produeixen cada harmònic s’ha decidit fer un anàlisi per separat dels sorolls varis que es produeixen, varis cops als llarg del dia, al voltant de la zona de l’equip de mesura. 8.2.1. Estudi dels sons repetitius de la biblioteca S’ha cregut important analitzar els següents elements: - Detector de metalls - Impressora - Armari dels portàtils - Magnetitzador de llibres - Ventiladors - Telèfon - Armari de les claus - Carro dels llibres - Lector de codi de barres - Teclat dels ordinadors - Calaixos - Màquina d’aigües - Portes dels lavabos 8.2.1.1. Detector de robatoris A l’entrada de la biblioteca es disposa d’un detector de metall per tal de detectar si algú surt amb algun llibre de la biblioteca sense passar abans pel taulell a fer-n’he el préstec. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 54 Detector de robatoris. Espectre de freqüències del soroll provocat pel detector de robatoris de la porta. En l’espectre de freqüència de la gravació del soroll provocat per l’alarma que es dispara quan es passa un llibre sense desmagnetitzar abans per detector de metall es pot observar un harmònic important a 2490Hz. Pot ser que aquest harmònic no el trobem cap vegada, ja que no tots els dies sona l’alarma, tot i que sona sovint, per algun descuit de desmagnetitzar els llibres quan es deixen en préstec, als repartidors que porten llibres sempre els sona, de vegades quan un usuari torna un llibre, tot i que se li desmagnetitzés si fa molt de temps que el tenen pot ser que s’hagi magnetitzat... NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 61 Zoom de la zona desitjada. També es segueixen trobant els harmònics a 120Hz i 439Hz. A part d’aquests se’n observen a 126Hz, 191Hz, 200Hz, 240Hz, 300Hz, 336Hz, 375Hz, 480Hz i 528Hz i 1007Hz. 8.2.1.6. Telèfon El telèfon col·locat al taulell de préstecs sona varis cops durant el dia, per això també s’ha cregut important observar el que produeix cada vegada que sona. Telèfon. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 62 Espectre de freqüències del soroll provocat pel telèfon. Com en els altres casos es segueixen observant els harmònics a 12kHz i 20kHz aproximadament. En aquest cas, s’observen amb claredat bastants harmònics, a continuació també es procedirà a trobar les freqüències d’aquests. Zoom de la zona desitjada. Marcats es pot observar els harmònics a 120Hz i 439Hz. En l’espectre també s’observen harmònics a 866Hz, 1185Hz, 1732Hz, 2370Hz, 2585Hz, 3554Hz, 4315Hz, 4767Hz i 5182Hz. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 63 8.2.1.7. Armari de les claus Totes les claus de la biblioteca són guardades a un petit armari de ferro que també es troba situat al taulell, cada vegada que sobre aquest armari les claus piquen i per tant també provoca un soroll prou important com per voler-lo observar. Espectre de freqüències del soroll provocat per l’armari de les claus. No es poden apreciar harmònics molt diferenciats, apart dels de en tots els casos. Zoom de la zona desitjada. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 64 Com s’ha dit abans no s’aprecien molts harmònics diferenciats, s’han marcat els de 120Hz i 439Hz, però la resta s’ha deixat sense especificar, podem dir que el l’armari de les claus ens provoca soroll fins a freqüències de 5000Hz. 8.2.1.8. Carro dels llibres Tot els llibres que són retornats, es van col·locant a un carro col·locat just al costat del taulell per tal de després pujar-los al pis de dalt i endreçar-los a les prestatgeries corresponents. Degut a que probablement li falta oli a les rodes, aquest carro grinyola cada vegada que es mou i per aquest motiu també s’ha volgut examinar en detall. Carro dels llibres. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 65 Espectre de freqüències del soroll provocat pel carro dels llibres. Zoom de la zona desitjada. A part dels harmònics comuns, se’n observen a 500Hz, 850Hz i 2516Hz; aquest últim també s’ha observat amb els ventiladors i l’armari dels portàtils. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 66 8.2.1.9. Lector de codi de barres Tots els llibres estan catalogats i tenen un codi de barres assignat, així que, cada vegada que es deixen en préstec o es retornen es llegeix aquest codi de barres. El lector de codi de barres també fa soroll cada vegada que es utilitzat. Lector de codi de barres. Espectre de freqüències del soroll provocat pel lector de codi de barres. Amb el codi de barres, queden bastant clars els harmònics. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 67 Zoom de la zona desitjada. Els tres harmònics marcats els quals es pot observar clarament es troben situats a 2035Hx, 4080Hz i 8160Hz. 8.2.1.10. Teclat dels ordinadors Al taulell de préstec hi ha dos ordinadors, ocupats per una bibliotecària i un becari, a més a més a tot el pis de baix es disposa d’un gran nombre d’ordinadors pels usuaris, tots aquests tenen teclat que provoca un soroll durant tot el dia. Espectre de freqüències del soroll provocat pel teclat dels ordinadors. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 68 Zoom de la zona desitjada. No s’han cregut rellevants cap dels harmònics que no siguin els dos comuns que hi ha a 120Hz i 439Hz. 8.2.1.11. Calaixos El taulell també disposa de calaixos en els quals es guarden tots els cds i dvds que es deixen en préstec i que per tant són oberts i tancats varis cops durant el dia. Espectre de freqüències del soroll provocat pels calaixos. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 69 Zoom de la zona desitjada. A part dels dos harmònics comuns, s’ha cregut important marcar l’harmònic a 149Hz i el que es troba a 224Hz. 8.2.1.12. Màquina d’aigües A la zona dels banys col·locada entrant a mà dreta al costat del taulell, hi ha una màquina de venda d’aigües la qual cada vegada que s’utilitza fa soroll, i s’escolta des del taulell tot i que hi hagi la porta dels serveis tancada. Màquina d’aigües. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 70 Espectre de freqüències del soroll provocat per la màquina d’aigües. Zoom de la zona desitjada. A part dels harmònics que s’han trobat en tots els casos, s’han observat també d’altres harmònics situats a 2515Hz i 4640Hz. A 2515Hz o a 2516Hz també s’han trobat harmònic en altres casos com en l’armari dels portàtils, els ventiladors i amb el carro dels llibres. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 77 aquest fet també provocaria aquest harmònic al segon dia; així que el motiu pel qual ens apareix aquest harmònic no el sabem, ja que no es pot culpar a cap tipus de ventilació, o soroll que està sempre actiu ja que es repetiria pels dos dies. Zoom de la zona desitjada. El dia anterior l’harmònic es trobava a 2490Hz com en el detector de robatoris, el que en apareix aquí es troba a 2518Hz, es pot considerar que aquest harmònic també és provocat pel detector de robatoris igual que el dia anterior degut a que la diferència en la freqüència és mínima. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 78 8.3. Potència mitjana Potència total al llarg del primer dia Es pot apreciar un augment de la potència al llarg del dia; aquest augment es diferencia en dos cops, aproximadament hi ha la mateixa potència de 9h a 12h, a les 12h augmenta fins les 17h i aquí torna a augmentar fins a tancar. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 79 Potència total al llarg del segon dia. En el segona dia de gravació no es poden diferència clarament 3 zones horàries amb diferents augments de potència tant destacats com en el primer. El que si que es podria dir és que a partir de les 17h hi ha una mica més de soroll, observant a simple vista. S’han realitzat dues mitjanes de la potència al llarg del dia. Aquestes mitjana s’han realitzat agafant diferents mostres, una per km=360, és a dir, agafant mostres cada hora, i l’altre per km=180, és a dir, agafant mostres per cada mitja hora. Primer s’observaran les mitjanes pel primer dia: NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 80 Potència mitjana al llarg del primer dia. Al llarg del primer dia podem observar com la potència mitjana es mou entre 40dBA fins a 50dBA, amb la mitjana feta cada mitja hora es pot apreciar millor aquest augment de potència que hi ha a partir de les 16h, en canvi amb la d’una hora, s’aprecia que hi ha agut un augment, ja que puja recta, però no s’aprecia tant. Mirant la potència mitjana al llarg del dia ja es pot començar a treure futures conclusions del que passarà amb els nivell de percentils, durant la tarda superarà amb majoria els nivells més alts de percentils, en canvi és poc probable que estigui per sota dels més baixos on segurament durant el matí si que si trobarà. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 81 Potència mitjana al llarg del segon dia. En la mitjana feta cada hora no s’aprecien tant els canvis de potència que hi ha durant tot el dia, el que si que s’aprecia és que el nivell puja a partir de aproximadament les 17h; en canvi amb una mitjana feta cada menys temps, cada mitja hora, s’aprecia molt millor que el senyal no és gens igual tota la estona sinó que varia molt. Es pot dir que aproximadament la potència mitjana es mou entre els 40dBA i els 45dBA, així que parlant en mitjanes la potència d’aquest segon dia és inferior a la del primer, però igualment es troba per sobre dels 40dBA. Al moment de fer prediccions futures pel tema de percentils, no es pot assegurar que per exemple el matí tindrà més percentatge per sota dels nivells més baixos que el migdia, però el que si que es veu bastant clar és que la tarda seguirà essent la zona horària de la que més percentatge sobrepassarà els nivells més alts marcats pels percentils. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 82 8.4. Nivells de percentils Primer dia: Com ja s’ha dit anteriorment cal un anàlisi estadístic tant de les variacions de nivell de pressió sonora com de la seva duració, i aquest anàlisi és realitza mitjançant la utilització del percentils. Nivells de percentils del primer dia A la gràfica podem observar els següents nivells de percentils: - L1: només un 1% del senyal supera un nivell de pressió de 50.40dBA. - L5: només un 5% del senyal supera un nivell de pressió de 46.84dBA. - L10: un 10% del senyal ha superat un nivell de 45.46dBA. - L50: la meitat del senyal es troba per sota o per sobre de 42.41dBA. - L90: un 90% ha superat un nivell de 40.49dBA. - L95: el 95% ha superat els 40.07dBA. - L99: quasi el 100% del senyal, un 99%, ha superat els 39.50dBA de nivell de pressió sonora. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 83 A simple vista també s’observa com l’única part del senyal que es troba per sota del L99 es troba durant el matí. Per tal d’una millor observació, es dividirà la gràfica en tres part, les tres zones horàries clarament diferenciades. 0% 10% 20% 30% 40% 50% L1 L5 L10 L50 L90 L95 L99 Tarda 0,64% 3,80% 7,10% 26,53% 33,49% 33,51% 33,51% Migdia 0,19% 0,83% 2,24% 18,98% 40,85% 41,94% 42,44% Matí 0,17% 0,38% 0,66% 4,51% 15,65% 19,54% 23,08% L1 L5 L10 L50 L90 L95 L99 Taula de percentatges dels percentils del primer dia. Majoritàriament la part del senyal que sobrepassa L1 es troba situat a la tarda amb un 0,64% de l’1% total del senyal. Clarament també es pot observar que la majoria de senyal que sobrepassa dels L5 i L10 es troba a la tarda, sumant un 10,90% del 15 % del senyal. A més, més de la meitat del senyal que sobrepassa L50 (el 50%) també és la tarda amb un 26,53%. La resta de nivells es podrien considerar superats iguals per les tres zones horàries, el fet que varien els tant per cents de senyal que els superen és degut a que les zones horàries per les quals em dividit no estan formades pel mateix nombre d’arxius NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 84 Segon dia: Nivells de percentils del segon dia A la gràfica podem observar els següents nivells de percentils: - L1: només un 1% del senyal supera un nivell de pressió de 50.84dBA. - L5: només un 5% del senyal supera un nivell de pressió de 46.27dBA. - L10: un 10% del senyal ha superat un nivell de 44.35dBA. - L50: la meitat del senyal es troba per sota o per sobre de 40.82dBA. - L90: un 90% ha superat un nivell de 39.32dBA. - L95: el 95% ha superat els 39.06dBA. - L99: casi el 100% del senyal, un 99%, ha superat els 38.57dBA de nivell de pressió sonora. A primera vista no es poden apreciar clarament zones diferenciades amb canvis de potència. Per aquest motiu utilitzarem les mateixes zones horàries que en el dia anterior i realitzarem el mateix estudi en profunditat. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 85 0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00% 30,00% 35,00% 40,00% 45,00% L1 L5 L10 L50 L90 L95 L99 Tarda 0,47% 2,91% 5,64% 22,18% 32,17% 32,79% 33,26% Migdia 0,38% 1,49% 2,79% 15,84% 35,51% 38,71% 41,76% Matí 0,14% 0,59% 1,56% 11,98% 22,33% 23,51% 23,98% L1 L5 L10 L50 L90 L95 L99 Taula de percentatges dels percentils del segon dia. Igual que en el dia anterior els tres primers nivells de percentils estudiats: L1, L5 i L10, és a dir, 50,84dBA, 46,27dBA i 44,35dBA respectivament, estan superats majoritàriament a la tarda, amb un 9,02% sobre el 16%. El nivell mitjà, L50 de 40,84dBA també està superat majoritàriament per la tarda, amb un 22,18% sobre 50%, seguit del migdia amb un 15,84% i finalitzat pel matí amb només un 11,98% del 50% total. Així que també es pot dir, que com en el dia anterior la zona del dia amb més soroll és a la tarda. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 86 8.4.1. De 9h a 12h Primer dia: Nivell de percentils del matí (9-12 h) del primer dia. 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% Matí 0,69% 1,57% 2,75% 18,78% 65,19% 81,42% 96,17% L1 L5 L10 L50 L90 L95 L99 Taula dels percentatges del matí del primer dia. Un 0,69% del senyal del matí sobrepassa els 50,40dBA del nivell L1 i un 3,83% es troba per sota del nivell L99, és a dir, de 39,50dBA. Durant el matí només un 18,78% del senyal es troba per sobre del L50 (42,41dBA); el nivell L50 és la mitjana de tots els punts dels senyal al llarg de dia. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 93 8.5. Noise criteria Degut a que s’observa clarament un augment de la potència en tres zones horàries, s’ha decidit calcular el noise criteria per separat d’aquestes; per tal de no trobar-nos en una zona on augmenta es realitzarà per una hora en concret de cada zona. 8.5.1. De 10h a 11h Noise Criteria de 10h a 11h, el primer correspon al primer dia de gravació i el segon al segon. Ens els dos dies es pot observar un mateix Noise Criteria durant el matí, un NC45. 8.5.2. De 14h a 15 Noise Criteria de 14h a 15h, el primer correspon al primer dia de gravació i el segon al segon. Durant el migdia, també es pot observar un NC45 en els dos dies. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 94 8.5.3. De 18h a 19h Noise Criteria de 18h a 19h, el primer correspon al primer dia de gravació i el segon al segon. Per molt poc en tots dos dies s’augmenta el percentil, el primer dia trobem un NC55 i en el segon un NC50; encara que sigui per poc, el Noise Criteria és major que en la resta del dia, fet que ens segueix afirmant que durant la tarda el soroll que tenim és major que en la resta del dia. 8.5.4. Tot el dia Noise Criteria de tot el dia, el primer correspon al primer dia de gravació i el segon al segon. El resultat per tot el dia és el mateix en els dos casos NC50, tot i que també cal dir que en els dos casos passa per molt poc. Amb el resultat obtingut la biblioteca sobrepassaria els nivells de Noise Criteria establerts per una biblioteca. Això podria ser degut a la calibració feta per la targeta de so i el micròfon de la qual no se’n està el 100% segur, ja que hi ha factors no considerats que també podrien tenir efecte sobre la calibració. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 95 D’altra banda, també cal considerar que la zona on s’han realitzat les gravacions és una de les més transitades de la biblioteca i on s’acostuma a parlar per tal d’atendre els usuaris d’aquesta, fet que també provoca que hi hagi més soroll. S’ha de recordar que com es deia en els objectius, el que es volia era realitzar un programa que simulés la funció d’un sonòmetre no calibrat. Per totes aquestes raons, no es pot assegurar que el criteri de soroll sigui NC50 per tota la biblioteca en general, és a dir que no totes les zones de la biblioteca tenen perquè superar els Noise Criteria establerts per aquests tipus de local, però si que la zona on s’ha realitzat l’estudi és més sorollós del que hauria de ser, tot i que sempre cal recordar que és un sonòmetre no calibrat i que per tant amb una bona calibració aquests valors podrien variar. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 96 8.6. Observació per octaves En aquest apartat s’observarà la potència de tot el dia separat per octaves, es tenen en compte les octaves següents: 31,5Hz, 63Hz, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz, 8000Hz i 16000Hz. - Banda d’octava a 31,5Hz Potència al llarg del dia de la primera octava. Aquesta gran diferència que s’observa entre els dos dies es creu possible als problemes d’equilibri mencionats amb anterioritat del micròfon. El primer dia de gravació es va deixar el micròfon dret i quan es va tornar a recollir l’equip el micròfon estava caigut, segurament devia caure a les 12h ja que en aquella hora no passa res rellevant com perquè provoqui un canvi tant brusc en la gràfica, a més a més és l’única diferència d’un dia a l’altre, que en un el micròfon va estar tot el dia quiet encintat a la taula i en l’altre, el micròfon va estar un tros del dia tocant la taula; per tant es suposa que aquest canvi sigui per aquest motiu; que al estar en contacte amb la taula pogués absorbir vibracions de la taula de molt baixa freqüència com que algú si aboiés, algun cop... NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 97 També cal comentar que a les 16h aproximadament es pot observar un fort augment de la potència. Totes les octaves observades a continuació també mostren aquest augment de potència a les quatre de la tarda aproximadament. - Banda d’octava a 63Hz Potència al llarg del dia de la segona octava. - Banda d’octava a 125Hz Potència al llarg del dia de la tercera octava. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 98 - Banda d’octava a 250Hz Potència al llarg del dia de la quarta octava. - Banda d’octava a 500Hz Potència al llarg del dia de la cinquena octava. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 99 - Banda d’octava a 1000Hz Potència al llarg del dia de la sisena octava. - Banda d’octava a 2000Hz Potència al llarg del dia de la setena octava. A partir dels 2KHz el pic que s’observava a les 16h aproximadament ja no destaca tant per sobre dels altres. A més a més en les següents octaves ja no s’aprecia. Per aquest motiu es creu possible que aquest fet sigui degut a que algun usuari o personal de la biblioteca estigués parlant prop del micròfon durant aquesta estona, ja NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 100 que a partir dels 2000Hz on la veu acostuma a disminuir-se el pic que es tenia a les 16h també ho comença a fer. - Banda d’octava a 4000Hz Potència al llarg del dia de la vuitena octava. - Banda d’octava a 8000Hz Potència al llarg del dia de la novena octava. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 101 - Banda d’octava a 16000Hz Potència al llarg del dia de la desena octava. NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 102 9. Conclusions Inicialment cal mencionar tot el que s’esperava observar en l’estudi, abans de treure conclusions sobre el que s’ha vist. 9.1. El que s’espera Al col·locar l’equip de mesura al taulell anomenat de préstec, el que es troba a l’entrada de la biblioteca i el lloc més transitat d’aquesta, cal esperar més soroll del que es podria esperar si es realitzés la gravació a la zona de silenci absolut, o al taulell del primer pis; també seria diferent si es col·loqués just al costat de l’aula d’estudi on està permès parlar. Cal considerar que les gravacions s’han realitzat en època d’exàmens, època en que el trànsit de la biblioteca és major que la resta de l’any i que l'ocupació és del 100% quan normalment és menor, per tant aquest volum de gent també fa que hi hagi més soroll del normal. Més fets que cal tenir en compte és que a partir de les 20h aproximadament, una hora abans de tancar la biblioteca, la gent comença a marxar, fet que podria fer pensar que hi hauria d’haver menys soroll, però és el contrari, ja que la majoria de gent s’atura un moment a la planta baixa, ja sigui per connectar-se a Internet, per anar als serveis, o fins i tot per quedar-se parlant una estona o acomiadar-se. Un altre tema que fa que aquesta última hora pugui ser més sorollosa és que un quart d’hora abans de tancar, quan es paren els llums, es posa música mentre els usuaris, que queden, vagin recollint les seves coses; Per tots aquests motius, s’ha de suposar que aquesta última hora serà una de les més sorolloses del dia. 9.2. El que s’ha vist El primer a comentar és el tema de la calibració del micròfon i la targeta de so. Ha estat un tema complicat de realitzar ja que la targeta de so incorpora característiques d’auto NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 109 NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 110 NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 111 11.2. Annex 2: Plànol biblioteca Planta 1 Planta 2 NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 112 11.3. Annex 3: Codi de programa per la generació de les gràfiques. Tots els programes que s’observen a continuació s’han d’utilitzar després de passar els arxius pel programa de lectura automàtica i haver extret totes les dades necessàries; totes aquestes dades s’han guardat manualment per tal de no tenir que executar més d’una vegada el programa de lectura, el qual tarda el seu temps en acabar amb la gran quantitat d’arxius que se li tenen que passar. També es pot observar que més d’una de les gràfiques que s’extreuen no estan posada a la memòria; s’han tret moltes més gràfiques de les ques es poden observar en la memòria per tal d’una millor comprensió i poder realitzar una millor explicació. 11.3.1. Espectres %Mostra els espectres, amb i sense ponderacio i individualment % %Espectres.m %parametres inici=3538; final=3897; %execucio X_final=(X_total)./(final-inici+1); XA_final=XA_total./(final-inici+1); clk1=clk_total(1,:); clkend=clk_total(end,:); %grafiques figure(1) plot(fp,abs(X_final),fp,abs(XA_final)),grid on legend('pre A-weighting','post A-weighting') xlabel('Frequencia [Hz]') title (['Espectre de frequencies abans i despres de ponderar. De ',num2str(clk1(4)),':',num2str(clk1(5)),':',num2str(clk1(6)),' a ',num2str(clkend(4)),':',num2str(clkend(5)),':',num2str(clkend(6))]) figure(2) plot(fp,abs(X_final)),grid on xlabel('Frequencia [Hz]') NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 113 title(['Espectre de frequencies abans de ponderar. De ',num2str(clk1(4)),':',num2str(clk1(5)),':',num2str(clk1(6)),' a ',num2str(clkend(4)),':',num2str(clkend(5)),':',num2str(clkend(6))]) figure(3) plot(fp,abs(XA_final)),grid on xlabel('Frequencia [Hz]') title(['Espectre de frequencies despres de ponderar. De ',num2str(clk1(4)),':',num2str(clk1(5)),':',num2str(clk1(6)),' a ',num2str(clkend(4)),':',num2str(clkend(5)),':',num2str(clkend(6))]) 11.3.2. Potència mitjana %Treu la potencia total i mitjana al llarg de tot %el dia % %Potencia mitjana.m %parametres km=360; %360 - 1 hora, 180 1/2 hora %Filtre mitjana mobil %mitjana feta per watts PK=PATOT; Pout=PK; for m=2:km PK=[0;PK(1:end-1)]; Pout=Pout+PK; end Pout=Pout/km; Poutdb=10*log10(Pout); %mitjana feta per dB PK=PdbATOT; Pout=PK; for m=2:km PK=[0;PK(1:end-1)]; Pout=Pout+PK;[PK Pout]; end Poutdb2=Pout/km; temps_mitjana=km*10/60 %GRAFIQUES figure(1) plot(hora_total,PdbATOT,hora_total,Poutdb,hora_total,Poutdb2),legend('PdbATOT','mit jana watts','mitjana dB'), grid on NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 114 title(['Potencia total al llarg de dia i mitjana de la potencia. Mitjana feta cada ',num2str(temps_mitjana),' minuts']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') figure(2) plot(hora_total,PdbATOT,hora_total,Poutdb,'red'),legend('Potencia total','Mitjana'), grid on title(['Potencia total al llarg de dia i mitjana de la potencia. Mitjana feta cada ',num2str(temps_mitjana),' minuts']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') figure(3) plot(hora_total,PdbATOT), grid on title('Potencia total al llarg del dia'); xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') figure(4) plot(hora_total,Poutdb),legend('Potencia mitjana'),grid on title(['Potencia mitjana al llarg del dia Mitjana feta cada ',num2str(temps_mitjana),' minuts']); xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') 11.3.3. Percentils %Treu la grafica dels nivell de potencia amb el nivell de percentil % %Percentil.m %execucio p=[1 5 10 50 90 95 99]; %Calculara els percentils 1, 5, 10, 50, 90, 95 i 99 x=PdbATOT; y=prctile(x,p); L1=[y(1)*(ones(1,length(PdbATOT)))]; L5=[y(2)*(ones(1,length(PdbATOT)))]; L10=[y(3)*(ones(1,length(PdbATOT)))]; L50=[y(4)*(ones(1,length(PdbATOT)))]; L90=[y(5)*(ones(1,length(PdbATOT)))]; L95=[y(6)*(ones(1,length(PdbATOT)))]; L99=[y(7)*(ones(1,length(PdbATOT)))]; %grafiques figure(1) NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 115 plot(hora_total,PdbATOT,'blue',hora_total,L1,'red',hora_total,L5,hora_total,L10,hora_tot al,L50,hora_total,L90,hora_total,L95,hora_total,L99) legend('Potencia','L99','L95','L90','L50','L10','L5','L1') title('Nivell de percentils') xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dbA]') 11.3.4. Noise Criteria %Treu el noise criteria % %Noise Criteria.m %parametres inici=1; final=4224; t=final-inici+1; %temps que volem pel noise criteria %parametres Noise Criteria NC15=[47 36 29 22 17 14 12 11]; NC20=[51 40 33 26 22 19 17 16]; NC25=[54 44 37 31 27 24 22 21]; NC30=[57 48 41 35 31 29 28 27]; NC35=[60 52 45 40 36 34 33 32]; NC40=[64 57 50 45 41 39 38 37]; NC45=[67 60 54 49 46 44 43 42]; NC50=[71 64 58 54 51 49 48 47]; NC55=[74 67 62 58 56 54 53 52]; NC60=[77 71 67 63 61 59 58 57]; NC65=[80 75 71 68 66 64 63 62]; NC70=[83 79 75 72 71 70 69 68]; NC=[NC15;NC20;NC25;NC30;NC35;NC40;NC45;NC50;NC55;NC60;NC65;NC70]; %execucio clk1=clk_total(1,:); clkend=clk_total(end,:); Pi=sum(P_tots(1:t,:),1)./t; Pidb=10*log10(Pi); for fila=1:12 if (sum(NC(fila,:)<Pidb(2:9))==0);break,end end NCstring=num2str((fila)*5+10) %GRAFIQUES figure(1) NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 116 semilogx(fk(2:9),NC15,'black',fk(2:9),NC20,'black',fk(2:9),NC25,'black',fk(2:9),NC30,'bla ck',fk(2:9),NC35,'black',fk(2:9),NC40,'black',fk(2:9),NC45,'black',fk(2:9),NC50,'black',fk( 2:9),NC55,'black',fk(2:9),NC60,'black',fk(2:9),NC65,'black',fk(2:9),NC70,'black',fk(2:9),Pi db(2:9),'red') title(['Noise Criteria de ',num2str(clk1(4)),':',num2str(clk1(5)),':',num2str(clk1(6)),' a ',num2str(clkend(4)),':',num2str(clkend(5)),':',num2str(clkend(6)),' NC',num2str(NCstring)]); set(gca,'XTick',[63 125 250 500 1000 2000 4000 8000]) xlabel('Octaves [Hz]') ylabel('Potencia [dB]') 11.3.5. Observació per Octaves %Observem la potencia en les diferents octaves % %Octaves.m %GRAFIQUES %1 octava figure(1) plot(hora_total,PdbA_tots(:,1)),grid on title(['Octava a 31.5 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %2 octava figure(2) plot(hora_total,PdbA_tots(:,2)),grid on title(['Octava a 63 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %3 octava figure(3) plot(hora_total,PdbA_tots(:,3)),grid on title(['Octava a 125 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %4 octava figure(4) plot(hora_total,PdbA_tots(:,4)),grid on title(['Octava a 250 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %5 octava figure(5) plot(hora_total,PdbA_tots(:,5)),grid on NIVELL DE SOROLL AMBIENTAL A LA BCUM 117 title(['Octava a 500 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %6 octava figure(6) plot(hora_total,PdbA_tots(:,6)),grid on title(['Octava a 1000 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %7 octava figure(7) plot(hora_total,PdbA_tots(:,7)),grid on title(['Octava a 2000 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %8 octava figure(8) plot(hora_total,PdbA_tots(:,8)),grid on title(['Octava a 4000 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %9 octava figure(9) plot(hora_total,PdbA_tots(:,9)),grid on title(['Octava a 8000 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]') %10 octava figure(10) plot(hora_total,PdbA_tots(:,10)),grid on title(['Octava a 16000 Hz']) xlabel('Temps [h]') ylabel('Potencia [dBA]')