Qualidade Acústica e tempo de reverberação

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Eng. Pedro P. R. Nishida
Prof. Dr. Marcus A. V. duarte
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O tempo de reverberação é um importante parâmetro acústico, sendo um dos primeiros parâmetros a ser avaliado no projeto acústico de uma sala.
É importante destacar que a maneira mais comum de alterar o valor do tempo de reverberação é o uso de materiais absorvedores.
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O Tempo de Reverberação deve estar de acordo com o uso do espaço, não devendo ser longo em demasiado para não perturbar a clara percepção do som, mas, também, não ser pequeno ou curto demais, o que prejudica a percepção de alguns tipos de fontes sonoras (LOSSO, 2003).
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As múltiplas reflexões do som num ambiente causa a reverberação
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Quando uma pessoa fala num ambiente reverberante, ela ouve o som de nossa própria voz de forma atrasada.
Não se deve confundir a reverberação com o eco, embora os dois sejam causados por princípios semelhantes.
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Dois fatores são responsáveis pela reverberação de um ambiente:
o índice de reflexão das superfícies do ambiente (paredes, teto e piso);
o volume do ambiente;
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A reverberação prejudica bastante a inteligibilidade das palavras num ambiente
Ao pronunciar-se uma palavra com várias sílabas, os sons se sobrepõem
Quando a fala é muito rápida ou a reverberação é grande, mesmo as pausas entre as palavras se tornam preenchidas com o som reverberante
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O conceito de reverberação relaciona-se com vivacidade do ambiente
O tempo de reverberação exerce influência na performance musical
Os músicos sempre avaliam a acústica da sala, adaptando, conscientemente ou não, no momento da execução, a obra musical ao ambiente acústico
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Arquitetura e música têm tido efeitos mútuos ao longo dos séculos: auditórios existentes afetaram o tipo de composição da música e novas composições musicais exigiram mudanças acústicas em espaços fechados
Com a exceção de alguns teatros antigos que alcançaram a fama de grande perfeição acústica, a maioria dos teatros desse período apresentava uma acústica medíocre
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A música orquestral da época Barroca era usualmente apresentada em salas relativamente pequenas com paredes pesadas e altamente refletoras
A música do período clássico, as sinfonias de Josef Hadyn, Wolfgang Mozart, e Ludwig van Beethoven são mais bem executadas em salas de concerto maiores e com tempo de reverberação de 1,5 a 1,7 segundos
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Ao período clássico, seguiu-se o romântico e as músicas de Johannes Brahms, Peter Ilyitch Tchaikovsky, Maurice Ravel e Richard Strauss floresceram em ambientes acústicos ainda mais amplos e com maiores tempos de reverberação – 1,8 a 2,2 segundos
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Catedrais Góticas
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As catedrais medievais possuem qualidades acústicas bem peculiares
O principal efeito causado pelas dimensões gigantescas dessas catedrais é uma reverberação altíssima, variando de 05 a 10 segundos
Os longos tempos de reverberação das catedrais dificultavam a inteligibilidade
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Basílica de São Marcos
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Na renascença, Giovanni Gabrieli, explora o tempo de reverberação da Basílica de São Marcos em Veneza em suas composições polifônicas, mas a precisão rítmica, cuja especificação foi possibilitada pela nova escrita musical, altera profundamente esta relação
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A música orquestral da época Barroca era usualmente apresentada em salas relativamente pequenas com paredes pesadas e altamente refletoras
O tempo de reverberação do salão de baile retangular de um palácio, por exemplo, não passava de 1,5 segundos
Também eram utilizadas salas de músicas ou pequenos teatros, cujo tempo de reverberação jamais ultrapassava três segundos
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A partir das abordagens anteriores é possível perceber a influência da Acústica Natural dos espaços na inteligibilidade tanto da música, quanto da palavra
Percebem-se também os parâmetros que contribuem para uma maior qualidade da acústica da sala, destacando-se o de tempo de reverberação
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Define-se tempo de reverberação de um recinto como o tempo durante o qual, estando desligada a fonte, a intensidade do som cai a um milionésimo (10 -6) do seu valor ou, em outros termos, o tempo em que o nível sonoro decai 60 decibéis
Se o tempo de reverberação é o suficientemente grande, o som sobrepor-se-á as suas reflexões criando uma textura densa
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Estudos identificaram uma correlação entre o volume de uma sala e o seu tempo de reverberação: quanto maior o volume da sala, maior tende a ser o seu tempo de reverberação
A quantidade de superfícies absorventes ou refletivas também influenciará o tempo de reverberação
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FÓRMULA DE SABINE
O tempo de reverberação TR, definido como o tempo necessário para o nível de pressão sonora decair 60 dB é:
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FÓRMULA DE SABINE
V é o volume do recinto [m³]
A é a absorção total [sabines métricos]
c é a velocidade do som. [m/s]
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FÓRMULA DE SABINE
Se a área superficial da sala é S, a absorção média () de Sabine é definida por
Então:
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FÓRMULA DE SABINE
A absorção sonora total (A) é a soma de absorções (Ai) de superfícies individuais
Com essa consideração
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FÓRMULA DE EYRRING-NORRIS
Apesar de ser aplicável a todas as salas, sejam essas vivas, médias ou surdas, esta fórmula dá previsões mais aproximadas nos recintos comuns e surdos
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FÓRMULA DE EYRRING-NORRIS
Este resultado é satisfatóroa quando não houver grandes diferenças de valores de absorção para as diversas porções das paredes ou quando os elementos com absorções diferentes estiverem bem misturados e regularmente distribuídos em todo contorno
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FÓRMULA DE MILLINGTON-SETTE
A fórmula de Millingon Sette é pouco utilizada, sendo obtida substituindo-se no fórmula de Eyring-Norris a média aritmética dos coeficientes pela sua média geométrica.
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DEPENDÊNCIA COM A FREQUÊNCIA
Sabe-se que materiais absorventes tendem a refletir frequências baixas mais que as altas, e materiais altamente reflexivos tendem a ter uma resposta mais igual ao longo do espectro
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DEPENDÊNCIA COM A FREQUÊNCIA
O ar também contribui para a atenuação de sons com alta freqüência, sendo que quanto mais um som se propagar no ar contendo alguma umidade, mais suas freqüências altas serão atenuadas
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Considere uma sala de dimensões 4,33 x 3,5 m² e de altura 3,5 m. Esta sala possui uma janela de dimensões 2,5 x 1,28 m² e uma porta de 0,8 x 2,1 m² de área.
As propriedades acústicas dos materiais existentes na sala podem se encontrados na literatura.
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Os valores de absorção das superícies em porcentagem estão expostos na tabela a seguir.
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Os valores de αi.Si por banda de oitava estão expostos na figura a seguir.
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Sendo a última linha da tabela anterior a indicação dos valores de α, então o tempo de reverberação da sala por banda de oitava resulta em:
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Os valores considerados ótimos para os tempos de reverberação são resultado de avaliações e julgamentos subjetivos e os valores recomendados provêm de preferências médias tomadas estatisticamente
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É preciso conciliar duas condições contraditórias:
Quanto maior TR num recinto, tanto mais altoo nível sonoro ao estabelecido por uma dada fonte, pois grande reverberação significa pouca absorção
Quanto maior TR num recinto, menor a inteligibilidade da palavra falada e menor a nitidez da música produzida, pois o prolongamento de sons já emitidos mascara, em parte, os novos sons que se sucedem
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DEPENDÊNCIA DO VOLUME DO RECINTO
Os casos efetivos de boa acústica, assim como considerações de ordem teórica indicam ser o tempo ótimo (Tro) sensivelmente proporcional à raiz cúbica do volume
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DEPENDÊNDIA DA FREQUÊNCIA
Para baixas freqüências (inferiores a 500 Hz) é aceitável reverberação mais longa do que para altas freqüências
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DEPENDÊNCIA DA FREQUÊNCIA
A tabela abaixo mostra os valores recomendados para o r da equação anterior
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Teatros
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Salas de Audiências
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Anfiteatros
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Salas de Conferências
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ECO
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A voz falada compõe-se de duas famílias de sons bastante diferenciados:
As vogais
As consoantes
A inteligibilidade da palavra num auditório se baseia precisamente no reconhecimento das consoantes
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Como a energia da voz humana é limitada torna-se indispensável aproveitar uma certa quantidade de som reverberado para aumentar o nível sonoro nas fileiras mais afastadas da fonte sonora
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Caracterizada por Fontes sonoras Complexas
Os instrumentos não devem sobrepor entre si
A sala ideal para as propostas da música contemporânea, complexas e muito diferenciadas, deve ser de flexibilidade total, tanto na colocação do público quanto na das fontes sonoras
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A tabela mostra os tempos de reverberação ótimos para cada tipo de música.
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As condições para uma boa sala para uma ou outra função são bastante diferentes. Como principio básico, procurar-se-á ter uma boa inteligibilidade, pois de outro modo seria impossível comunicação verbal
O tempo de reverberação deverá ser um ponto mais longo do que o correspondente a uma sala de palavra
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Se é prevista uma equipe de amplificação eletrônica de qualidade, pode-se projetar como auditório para música, pois a amplificação se encarregará de corrigir a excessiva reverberação
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Para garantir boas condições acústicas para a palavra falada, a performance acústica de salas de aula deve ser levada em consideração desde a etapa do projeto arquitetônico, uma vez que esse espaço é destinado para tarefas que requerem um alto nível de concentração intelectual
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O tempo de reverberação deve em salas de aula deve estar entre 0,4 e 0,6 segundo. Para espaços acima de 10.000 ft³, não deve exceder a 0,6 s, e para salas entre com volume entre 10.000 e 20.000 ft³, não deve exceder a 0,7 s
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