Eengetalswaarden

Een zee van golven

Geluid is een levendig fenomeen, vergelijkbaar met een golvende zee. In een video opname zie je kleine en grote golven die door elkaar rollen. Sommige golven smelten samen, anderen breken op. Maar ook de vorm van de golven verschilt, de ene is langgerekt, de ander heeft een spitse vorm. Je zou de golven kunnen beschrijven in getallen, maar doordat ze constant in beweging zijn val je hierbij terug op een momentopname (zonder tijd) of een gemiddelde (langeduurmeting). Vanzelfsprekend degradeerd de waarneming tot een beperkte weergave van de werkelijkheid.

In bovenstaande afbeelding is links een foto van de Noordzee vanuit de lucht te zien. Dit is een momentopname van 1 frame. Rechts is een foto van een andere zee te zien, echter is dit beeld gecreeerd doormiddel van een simulatie. De nep-zee is zo realistisch nagemaakt met behulp van een Fast Fourier Transform (FFT). Deze formule kan je omgekeerd gebruiken om te bepalen uit welke losse golven een zee van geluid bestaat.

De meest gedetaileerde meting

Ik kan je aanraden om onderstaand filmpje te bekijken wanneer je beter wil begrijpen wat deze FFT functie inhoud. Als je liever doorleest kan je doorscrollen.

De FFT analyse vind ik één van de meest exacte maar ook abstracte manieren om geluid te analyseren. Het heeft me best een tijd geduurt om deze metingen te begrijpen en op waarde te schatten. Als je deze functie op je geluidmeter hebt zitten krijg je een mooi beeld van het karakter van een geluid. Dit is bijvoorbeeld handig wanneer je heel specifiek de energie in een bepaalde frequentie wil opsporen. Dit is een hele fijnmazige manier van geluidanalyse en daar kleven ook nadelen aan. Bij een resolutie van 16 mHz (Bruel & Kjaer FFT funtie) betekent een frequentiebereik van 20 tot 20.000 Hz dat je (20.000-20)/0.016= 18.750 niveaus meet.

Gemiddelde waarden

Als je de omstandigheden op zee wil omschrijven kun je dus beter uitzoomen en gemiddelde waarden hanteren.

In bovenstaande afbeelding zie je dat er verslag wordt gedaan van de zee bij Zandvoort. Bij de golven zien we een algemene kleuraanduiding van het type golf (blauw = matig, groen = klein). We zien de richting van de golven, de hoogte (meter) en de periode waarmee ze op het strand aankomen (seconden). De parameters worden in tijdsvakken van 3 uur weergegeven. Door deze vereenvoudigde weergave kun je eenvoudig de informatie analyseren. Vanzelfsprekend mist deze weergave een heleboel details die een video van dezelfde zee wel zou laten zien. Er is geen goed of fout, de weergave bepaald het praktisch nut.

Hetzelfde gaat op voor geluid. Je hebt verschillende golven met elk een andere energie. Om van de zee aan mogelijkheden een relevant verhaal te maken zijn er eenheden bedacht die context geven aan de gemiddelde decibelwaarde die is gemeten. Een paar voorbeelden:

• Bouw een scheidingswand met een isolatiewaarde Rw = > 50 dB
• Het gemiddelde geluidniveau in de woonkamer naast het café ten gevolge van de luchtbehandelingsinstallatie bedroeg LAeq = 50 dB
• Het brongeluidniveau van de warmtepomp bedraag Lp= 50 dB(A)

In bovengenoemde voorbeelden wordt elke keer een dB waarde van 50 benoemd. Het doel van de Rw, LAeq, en Lw zijn compleet verschillend en ook de meet- en rekenmethodiek verschilt per eenheid. Voor bovengenoemde eenheden zijn de volgende definities gegeven. Bron: www.sonus.nl (een zeer uitgebreide begrippenlijst in het Nederlands)

• Rw = De bepaling van R_w (Sound Reduction Index) wordt beschreven in ISO 717. De gemeten geluidisolatie-index in tertsbanden dient te worden vergeleken met een referentiecurve. Deze curve wordt verticaal verschoven totdat het gemiddelde van de zogenaamde ‘unfavourable deviations’ (onderschrijdingen van werkelijke ten opzichte van referentiecurve) maximaal is, maar niet meer dan 2 dB. De waarde van de referentiecurve bij 500 Hz is dan de gewogen geluidisolatie R_w.
• LAeq = Equivalent A-gewogen geluidniveau over een specifieke beoordelingsperiode ten gevolge van een specifieke bedrijfstoestand op een immissiepunt, bij meteogemiddelde geluidoverdracht, zonodig gecorrigeerd voor de gevelreflectie, en de aanwezigheid van impulsachtig geluid, zuivere tooncomponenten of muziekgeluid (HMRI 1999 industrielawaai).
• Lp = Geluidsdrukniveau, in deze van een bron

Waarom normeringen?

Maar waarom zoveel berekeningen nadat je het geluid hebt gemeten? Wanneer je geluid meet ‘heb je te maken met bijvangst. Net zoals de achtergrond op een foto heb je ook achtergrondgeluid bij een meting. Of is je foto overbelicht omdat je de schittering van een groot raam hebt vastgelegd. Om verschillende metingen met elkaar te kunnen vergelijken maken we gebruik van normeringen. Een normering schrijft voor hoe je een meting moet uitvoeren en hoe je de uitkomsten van de meting kunt vertalen naar een eenheid. Deze ‘genormaliseerde’ waarden kun je met elkaar vergelijken doordat de ruis uit de meting is gefilterd. Normalisatie betekent dat we de meting terugrekenen tot een normale situatie, bijvoorbeeld een normaal ingerichte kamer van een bepaalde afmeting.

In de meeste normeringen begint het bij het bepalen van een geluidsniveau per bandbreedte. Bijvoorbeeld de terts of de octaafbanden. Hieronder zijn de centrale frequenties voor de tertsbanden en octaafbanden (dikgedrukt) weergegeven. Daarbij valt op dat de middelste van drie tertsbanden de het centrum is van de octaafband. Dit is logisch wanneer je bedenkt dat een octaaf 1/1 is en een terts 1/3 octaaf. Een meting die per ters- of octaafband is weergegeven heet ook wel een spectrale meting. Wat niks meer betekent dat het spectrum van de muziek door de verschillende frequenties inzichtelijk is gemaakt. Ik durf te veronderstellen dat een akoestisch adviseur altijd analyseert vanuit spectrale metingen.

50 Hz 63 Hz 80 Hz 100 Hz 125 Hz 160 Hz 200 Hz 250 Hz 315 Hz 400 Hz 500 Hz 630 Hz 800 Hz 1000 Hz 1250 Hz 1600 Hz 2000 Hz 2500 Hz 3150 Hz 4000 Hz 5000 Hz 6300 Hz 8000 Hz 10000 Hz 12500 Hz 16000 Hz 20000 Hz

Behalve het meten in de terts- of octaafband is het gebruikelijk om een totale bandbreedte aan te houden die relevant is voor het brongeluid dat je analyseert. Voor de geluidsdruk van muziekgeluid is dit doorgaans in octaafbanden van 63 tot 4000 Hz (ofwel circa 50-6000 Hz). Nu wil dit niet zeggen dat muziek geen energie bevat boven de 4000 Hz octaafband. Deze banden zijn alleen niet relevant voor de beoordeling van de geluidsisolatie van een constructie ten gevolge van muziek.

Voorbeeld

Nadat de geluidniveaus per band zijn uitgerekend vinden er verschillende correcties plaats die de meting in context zetten. Bij de beoordeling van horecageluid in een woning corrigeren wij de meting bijvoorbeeld voor:

• De nagalm van de ontvangstruimte (woning), teruggebracht naar een normwaarde van 0,5 seconden
• Gevelreflecties op het ontvangstpunt bij een buitenmeting, standaard -3 dB op 2m afstand van de gevel.
• Een toeslag van 5 of 10 dB wanneer sprake is van impuls-, tonaal- of muziekgeluid op het ontvangspunt.
• Een vermindering per octaafband voor het verschil tussen ontvangstniveau met brongeluid aan en het achtergrondgeluidniveau bij brongeluid uit.

In de praktijk zijn de volgende stappen denkbaar om van een gemeten geluidsniveau tot beoordelingsniveau te komen:

• Een meting geeft 54 dB aan in een woonkamer met 1 seconde nagalm.
• Eerst wordt teruggebracht naar 51 dB (van 1 naar 0,5 seconden is een halvering van de energie = -3dB).
• De meting wordt geccorigeerd voor de duur dat de installatie aanstaat in desbetreffend tijdsvak (dag 7-19u, avond 19-23u, nacht 23-7u). In ons voorbeeld is dit 2 uur in de nachtperiode (11:00-01:00 uur), wat neerkomt op 8 uur (totaal nachtperiode) / 2 uur (bedrijfsduur) = ¼e energie = 51 dB -6 dB= 45 dB.
• Er worden strafpunten toegekent voor het feit dat er bij de meting een duidelijke toon hoorbaar is rond de 100 Hz. Dit resulteert in een Ktonaal +5 = 50 dB.
• En dan is de meting nog niet geccorigeerd voor het achtergrondgeluid tijdens de meting ten gevolge van bijvoorbeeld verkeerslawaai en de hond van de buren die stond te blaffen tijdens de meting. Dit gebeurt op spectraal niveau, dus per octaaf- of tertsband.

Conclusie

De normen zorgen er dus voor dat de metingen uniform worden uitgevoerd en genormaliseerd naar een getal dat, los van de context, met elkaar te vergelijken is.

In de meeste situaties waarin je een geluidsniveau toetst aan wetgeving is het gebruikelijk om een eengetalswaarde te gebruiken. Dit zorgt ervoor dat je in één oogopslag kunt zien of er aan de eis is voldaan ja of te nee. Zoals je ook ziet zijn er een hoop stappen nodig om van een spectrale meting tot een ééngetalswaarde te komen. Daarom bestaat een akoestisch onderzoek vaak uit een dik rapport waarin de gehele werkwijze en situatie ter plaatse van de meting uitgebreidt wordt beschreven. Lees hier ook ons artikel over het meten van geluid.

Wanneer je geluid niet hoeft uit te drukken in getallen zou ik aanraden om dit ten alle tijden te voorkomen. Net als een beeld vaak meer zegt dan duizend woorden, zegt een goed geconstrueerd geluidsfragment of film ook meer dan duizend woorden. Je oren zijn het meest gedetaileerde instrument voor de analyse van geluid. Het omzetten van een akoestische situatie naar een geluidsfragment heet auralisatie. Wij laten je graag zien hoe wij een ontwerp omzetten tot een geluidsfragment in het Acoustic Lab.

Waar een eengetalswaarde handig is om geluidsniveaus te toetsen zegt het over de kwaliteit van het geluid bijzonder weinig. Het is altijd aan te raden een geluid spectraal te analyseren en waar nodig terug te rekenen naar eengetalswaarden voor toetsing aan de norm.