O ruído branco e o ruído rosa têm um papel muito importante na acústica técnica. Eles são usados em ensaios como sinais de excitação controlados. O mais importante é o seu espectro, que garante energia distribuída uniformemente em uma determinada banda de frequências.
O ruído é útil em medições de salas, alto-falantes e vedações de edificações, em especial quando o som registrado resulta da interação de uma fonte sonora com o sistema sob ensaio. Se conhecermos as características da fonte, podemos determinar com precisão como o sistema sob ensaio altera a distribuição da energia acústica.
Em ensaios acústicos, quando o sinal de teste é conhecido, podemos avaliar em que medida determinadas frequências são atenuadas ou amplificadas por uma determinada sala. E, como o ruído cobre toda a faixa de frequências, todas as frequências podem ser examinadas em uma única emissão do sinal de teste.
Entre os sinais de teste mais comuns estão o ruído branco, o ruído rosa, o sinal senoidal, o sweep e o MLS. A acústica técnica usa diferentes sinais de teste conforme o objetivo da medição. A escolha da excitação depende do que estamos examinando: a resposta em frequência, a resposta ao impulso, o isolamento acústico ou outros parâmetros.
O sinal senoidal é um sinal de uma única frequência. Funciona muito bem para determinar a distorção harmônica e a defasagem entre dois sistemas.
O sweep é um sinal senoidal de frequência variável, usado em medições da resposta ao impulso de salas e da resposta de alto-falantes e de cadeias de sinal de áudio.
O MLS (do inglês maximum length sequence) é uma sequência pseudoaleatória semelhante ao ruído branco. Ao contrário do ruído branco, o MLS se repete exatamente, o que é uma grande vantagem quando precisamos de sincronização e de facilidade para calcular a média dos resultados.
O ruído branco é um tipo particular de sinal em que cada intervalo de frequência de mesma largura carrega a mesma potência de sinal. É um ruído aleatório com densidade espectral de potência constante.
Um ruído branco ideal tem a mesma potência média entre 100 e 200 Hz e, por exemplo, entre 1000 e 1100 Hz. Cada um desses intervalos tem 100 Hz de largura, portanto a potência média também é idêntica. A forma de onda do ruído branco no tempo é irregular, mas os seus valores médios esperados são definidos com precisão.
O ruído rosa é um sinal aleatório cuja densidade espectral de potência diminui de forma inversamente proporcional à frequência. À medida que a frequência aumenta, cada intervalo de largura constante recebe uma potência cada vez menor.
O aspecto mais importante desse ruído é que cada banda de oitava contém a mesma potência. Assim, as oitavas de 125–250 Hz e de 1000–2000 Hz carregam a mesma potência média.
O ruído rosa é muito adequado para a análise em bandas de oitava e de terço de oitava, porque o seu espectro é plano nessas bandas. Em intervalos de frequência de mesma largura, o ruído rosa apresenta uma participação maior das baixas frequências do que das altas, enquanto no ruído branco essa participação é igual.
O ruído rosa é especialmente útil em medições acústicas baseadas na análise em bandas de oitava e de terço de oitava. Se a fonte sonora gera ruído rosa e o sistema sob ensaio tem resposta em frequência plana, devemos obter níveis semelhantes nas sucessivas bandas de oitava na saída.
Se a saída não for plana, isso reflete a resposta em frequência do sistema sob ensaio (descontada a resposta da fonte e da cadeia de medição). Quando conhecemos o sinal de entrada e medimos o sinal de saída, podemos determinar a resposta em frequência do sistema.
Vale lembrar que os níveis só são iguais com ponderação em frequência plana. Com a ponderação A, de uso comum, as bandas não têm níveis iguais. O ruído gerado também não é ideal: o alto-falante e os outros elementos da cadeia influenciam o sinal.
Ao contrário do ruído rosa, o ruído branco apresenta, nas medições, níveis que aumentam a cada oitava sucessiva, porque a largura de banda aumenta.
O ruído é uma escolha natural para medições do tempo de reverberação em acústica de salas. Na medição do tempo de reverberação pelo método do ruído interrompido, a sala é excitada com energia acústica suficiente e, depois que a fonte é desligada, registra-se o tempo que o nível de pressão sonora leva para decair. A taxa desse decaimento determina o tempo de reverberação nas bandas de frequência em questão.
O ruído rosa é útil aqui porque a sua energia é distribuída uniformemente pelas sucessivas oitavas, o que permite obter níveis adequados em muitas bandas ao mesmo tempo. Como a excitação é aleatória, o procedimento é repetido várias vezes e os resultados são analisados estatisticamente.
O método do ruído interrompido é um dos dois métodos definidos na ISO 3382-2, “Acoustics — Measurement of room acoustic parameters — Part 2: Reverberation time in ordinary rooms”.
O ruído também é usado nas medições de isolamento acústico. O isolamento acústico das vedações depende fortemente da frequência. Uma parede ou uma porta pode atenuar o som com mais eficácia em uma banda de frequência e com menos eficácia em outra.
Para avaliar o desempenho em toda a faixa de frequências, a sala emissora é excitada com um sinal de ruído adequado e, em seguida, medem-se os níveis de pressão sonora nas duas salas. Usa-se ruído branco ou rosa e, quando a relação sinal/ruído na sala receptora é baixa demais nas altas frequências, o espectro do sinal pode ser ajustado em conformidade. A diferença de nível entre o sinal na sala emissora e o sinal na sala receptora caracteriza a eficácia com que a vedação entre as salas atenua o som.
A metodologia é descrita em detalhe na série ISO 16283, “Acoustics — Field measurement of sound insulation in buildings and of building elements”, para medições de campo, e na série ISO 10140, “Acoustics — Laboratory measurement of sound insulation of building elements”, para medições de laboratório. Para medições de laboratório, a parte 5 da série ISO 10140 (ISO 10140-5) recomenda o uso de ruído branco. Os valores de número único do isolamento acústico seguem procedimentos diferentes conforme a norma. A ISO 717-1 define o Rw (laboratório) e o R’w ou o DnT,w (campo), enquanto a ASTM E413, nos EUA, define o STC (laboratório) e o NIC ou o ASTC (campo); cada resultado é expresso na classificação da norma usada no ensaio e não é convertido.
Os sinais de ruído também são usados em ensaios de alto-falantes e de sistemas eletroacústicos. O ruído é uma forma eficaz de medir a resposta em frequência. Para interpretar corretamente a resposta do próprio alto-falante, é preciso limitar ou levar em conta outras influências nos resultados da medição. O ruído também é usado em ensaios de durabilidade de alto-falantes.
O ruído branco também é usado como ruído de fundo controlado. Ao introduzir ruído no sistema, podemos avaliar como um dispositivo ou um algoritmo reage a uma perturbação acústica. Esse é um dos métodos de ensaio de sistemas de reconhecimento de fala, de redução de ruído e de comunicação.
Os ensaios de inteligibilidade da fala usam um sinal específico baseado em componentes de ruído. O ruído não modulado não é suficiente para esses ensaios, porque a fala natural contém modulações de amplitude ao longo do tempo.
As medições do STI (do inglês Speech Transmission Index, índice de transmissão da fala) usam portadoras de ruído com espectro devidamente moldado e modulações de amplitude conhecidas. O sinal-base pode ser criado a partir de ruído rosa, que depois é dividido em bandas de oitava e moldado para corresponder ao espectro da fala. Modulações de amplitude são aplicadas a essas bandas, e o medidor analisa em que medida essas modulações são preservadas após a passagem pelo canal de transmissão de fala sob ensaio.
O sinal de teste reproduz tanto o espectro quanto as variações de envoltória da fala natural, porque o seu espectro é moldado e modulado. Isso o torna muito adequado para medições de inteligibilidade da fala. Os sistemas de alarme por voz e de comunicação de emergência são uma aplicação típica da medição do STI conforme a IEC 60268-16.
As normas de ensaios acústicos para medições com sinais de ruído têm designações internacionais, europeias e nacionais. A ISO e a IEC publicam os métodos internacionais, e as normas europeias (EN ISO, EN IEC) os adotam de forma idêntica. O BSI e o DIN publicam essas normas europeias no Reino Unido e na Alemanha com os prefixos BS EN e DIN EN. Os EUA usam métodos ASTM próprios para o isolamento acústico e adotam as especificações IEC para medidores de nível sonoro e filtros como normas ANSI/ASA. A tabela apresenta a norma internacional de cada medição e a sua publicação nacional ou correspondente em cada região.
| Medição | Internacional e Europa | EUA | Reino Unido | Alemanha |
|---|---|---|---|---|
| Tempo de reverberação em salas comuns | ISO 3382-2 (método do ruído interrompido ou método da resposta ao impulso integrada) | Sem equivalente nos EUA; a ANSI/ASA S12.60 (escolas) remete à ISO 3382-2 como orientação para verificações em campo | BS EN ISO 3382-2 | DIN EN ISO 3382-2 |
| Isolamento a ruído aéreo, campo | ISO 16283-1 (ruído branco ou rosa recomendado); classificação: ISO 717-1 (R’w, DnT,w) | ASTM E336 (método de campo); classificação: ASTM E413 (NIC, ASTC) | BS EN ISO 16283-1; classificação: BS EN ISO 717-1 | DIN EN ISO 16283-1; classificação: DIN EN ISO 717-1 |
| Isolamento a ruído aéreo, laboratório | ISO 10140-2 (método) e ISO 10140-5 (instalações e sinal de teste; ruído branco recomendado); classificação: ISO 717-1 (Rw) | ASTM E90 (método de laboratório); classificação: ASTM E413 (STC) | BS EN ISO 10140-2 e BS EN ISO 10140-5; classificação: BS EN ISO 717-1 | DIN EN ISO 10140-2 e DIN EN ISO 10140-5; classificação: DIN EN ISO 717-1 |
| Inteligibilidade da fala (STI, STIPA) | IEC 60268-16 | IEC 60268-16 | BS EN IEC 60268-16 | DIN EN IEC 60268-16 |
| Medidor de nível sonoro Classe 1 e filtros de oitava | IEC 61672-1 e IEC 61260-1 | ANSI/ASA S1.4/Part 1 e ANSI/ASA S1.11/Part 1 (adoções idênticas da IEC 61672-1 e da IEC 61260-1) | BS EN 61672-1 e BS EN 61260-1 | DIN EN 61672-1 e DIN EN 61260-1 |
Abreviaturas: Rw — índice de redução sonora ponderado; R’w — índice de redução sonora aparente ponderado; DnT,w — diferença padronizada de nível ponderada; STC — Sound Transmission Class; NIC — Noise Isolation Class; ASTC — Apparent Sound Transmission Class.
O SVAN 979 é um medidor de nível sonoro Classe 1 e analisador de vibração com gerador de sinais integrado. O gerador produz ruído rosa, ruído branco e sinal senoidal.
O gerador funciona em conjunto com a função de tempo de reverberação RT60: no método do ruído interrompido, o medidor envia ruído rosa para alimentar a fonte sonora e, depois que o sinal é desligado, registra o decaimento do nível em bandas de terço de oitava. O SVAN 979 também mede o tempo de reverberação pelo método do impulso. O aplicativo BA Assistant guia o usuário passo a passo nas medições de isolamento acústico.
Seu distribuidor SVANTEK vai ajudar você a escolher o medidor, a fonte sonora e o aplicativo para medir o tempo de reverberação e o isolamento acústico.
