7. – 9. října 2008
Několik poznámek k hluku s tónovými složkami Václav Lahodný Budějovická 70/558, 140 00 Praha 4
[email protected] Abstract The presence of tonal components in monitored noise brings often hard complication for noise producers. Rated procedures for detection, according to actual directives, can not solve all aspects of tonal component incidence. Some of these debatable questions are presented in this article.
1 ÚVOD Hlukové imise, kde se vyskytují tónové složky, představují významnou komplikaci při hodnocení přípustnosti. Vedle zcela jasných případů výskytu může ovšem nastat mnoho situací, kdy hodnocení tónových složek není tak evidentní a jednoznačné. Některé takové případy a vzniklé souvislosti jsou předmětem tohoto příspěvku. 2 HLUK S TÓNOVÝMI SLOŽKAMI Při sledování účinku zvuku na člověka bylo zjištěno, že kupříkladu vnímání čistých tónů je výraznější, než vnímání širokopásmového zvuku. Snadno to lze demonstrovat na tzv. frekvenční závislosti prahu slyšení a kritéria nebezpečí poškození sluchu obou typů zvuku (volně dle [1]): 40 35 30
spojité spektrum, na oktávu čistý tón, nebo kritické pásmo
25
15 10 5 0 -5 -10
8000
6300
5000
4000
3150
2500
2000
1600
1250
800
1000
630
500
400
315
250
200
160
125
-15 100
dB
20
Hz
Obrázek 1. Frekvenční závislost prahu slyšení
120 115
spojité spektrum, na oktávu čistý tón, nebo kritické pásmo
110 105
dB
100 95 90 85 80 75 70
8000
6300
5000
4000
3150
2500
2000
1600
1250
800
1000
630
500
400
315
250
200
160
125
100
65
Hz
Obrázek 2. Frekvenční závislost kritéria nebezpečí poškození sluchu Přísnější posuzování výskytu hluku s diskrétními tónovými složkami se tak začalo objevovat v mnoha předpisech a normách, přičemž původní koeficient -10 dB se později zmenšil. Z dnešních platných norem a předpisů zmiňme citace z následujících dokumentů: - Podle ČSN ISO 1996-2 se tónová korekce použije v případě, že jsou tónové složky základními charakteristikami zvuku v specifikovaném časovém intervalu…výrazná tónová složka, jestliže hladina třetinooktávového pásma převýší hladinu sousedních pásem o 5 dB a více, ale obvykle se požaduje úzkopásmová frekvenční analýza, aby se přesně zjistil výskyt jedné či více tónových složek v hlukovém signálu. Jestliže tónové složky jsou jasně slyšitelné a jejich přítomnost může být zjištěna třetinooktávovou analýzou, korekce může být 5 až 6 dB. Jestliže (tónové) složky jsou zjistitelné pozorovatelem a jsou prokazatelné úzkopásmovou analýzou, jsou vhodnou korekcí 2 až 3 dB. Taková korekce K1, připočítávaná k naměřené hodnotě před jejím porovnáním s (nekorigovanou) mezní hodnotou se u nás v praxi neužívá. - Podle odstavce (2) , §10 NV č.148/2006 Sb. Hlukem s tónovými složkami se rozumí hluk, v jehož kmitočtovém spektru je hladina akustického tlaku v třetinooktávovém pásmu, případně ve dvou bezprostředně sousedících třetinooktávových pásmech , o více než 5 dB vyšší, než hladina akustického tlaku v obou sousedních třetinooktávových pásmech a v pásmu kmitočtu 10 Hz až 160 Hz je ekvivalentní hladina akustického tlaku v tomto třetinooktávovém
pásmu Lteq/T vyšší než hladina prahu slyšení stanovená pro toto kmitočtové pasmo podle tabulky v příloze č. 1 k tomuto nařízení. Ve zmíněném odstavci (2) ještě před citovanou definicí je uvedeno, že: Hygienický limit…se stanoví…pro hluk pronikající vzduchem zvenčí a pro hluk ze stavební činnosti uvnitř objektu součtem základní hladiny akustického tlaku…a korekcí…podle přílohy č.2. Jde-li o hluk s tónovými složkami, nebo má-li výrazně informační charakter, přičte se další korekce -5 dB. Za hluk s tónovými složkami se považuje hudba nebo zpěv; za hluk s výrazně informačním charakterem se považuje řeč. Zatímco o vhodnosti uvedených korekcí nelze ani v nejmenším pochybovat, lze se jen zamyslet nad prokazováním (výrazných) tónových složek a aplikací platných pravidel. V hygienické praxi jsou možné jen dva případy: naměřený hluk prokazatelně obsahuje (výrazné) tónové složky, nebo jejich přítomnost není prokázána (nebo prokazována). Žádný z předepsaných měřicích postupů nepožaduje povinně třetinooktávovou frekvenční analýzu, nebo dokonce úzkopásmovou frekvenční analýzu. Možný výskyt tónových složek musí být buď subjektivně slyšitelný, nebo technický předpokládatelný a teprve poté by měl být výskyt prokázán třetinooktávovou analýzou. Pokud kupř. měřič nedisponuje potřebným frekvenčním filtrem a prohlásí, že měřený hluk neobsahuje výrazné tónové složky, není takové měření nesprávné, nanejvýše může být neúplné… Na druhé straně však některé případy pozitivního třetinooktávového průkazu nemusí znamenat skutečný negativní účinek, kvantifikovatelný korekcí -5 dB. Ideální případ hluku s tónovými složkami je tedy stav, kdy ve frekvenční oblasti, představující významný rušivý efekt se vyskytují tónové složky, které ovlivní příslušnou třetinooktávovou složku tak, že převyšuje sousední složky o více, než zmíněných 5 dB a i subjektivně je diskrétní pískání, hučení apod výrazné.
3 ZDROJE HLUKU Není nezajímavé odlišit některé možné zdroje tónových složek hluku, neboť jejich interpretace se také liší: 1)Stacionární stroje a zařízení s výraznou pracovní frekvencí. Potlačení těchto pracovních frekvencí je velice žádoucí. Může se jednat o výskyt jednotlivých izolovaných frekvencí (viz monitorování stavu zařízení), ale také výrazná širší frekvenční pásma (VZT). Definice i průkaz měřením jsou pro tento typ patřičné. 2)Části opláštění stroje, kmitající rezonančně. Překvapivě častý případ, velice nežádoucí, ale u výrobců nesledovaný. Definice i průkaz tónových složek je adekvátní.
3)Hudební produkce, nebo reprodukovaná hudba jiného typu, než disko. Výrazný hudební charakter je subjektivně snadno rozeznatelný, nejedná se ovšem o diskrétní tńové složky. Dobrá hudební nahrávka by prakticky nikdy neměla takové diskrétní tónové složky obsahovat. Podle NV 148/2006 Sb. za hluk s tónovými složkami se považuje hudba nebo zpěv, ale průkaz měřením nebude fungovat. 4)Disko hudba. Je jí míněna celá skupina taneční i poslechové hudby moderních žánrů, kdy ostinátní basové figury spolu s výraznou rytmikou představují opakující se víceméně diskrétní tónové složky, navíc v pásmu nízkých frekvencí, šířících se konstrukcí budov téměř bez útlumu. Obtěžující účinek takové hudby je nesporný. Průkaz měřením je možný, ale i vzhledem k podmínce překročení prahu slyšení může být obtížný. 5)Varovné signály, informační hlášení, signály pro nevidomé apod. Bezpečnostní a funkční hlediska mohou být v rozporu se sledovanými hygienickými hledisky. (NV č. 148/2006 Sb. se na akustické výstražné signály nevztahuje). 4 NĚKTERÉ SPORNÉ PŘÍPADY Formulace v NV není definicí, je spíše přiřazením a popisuje jednu z možností prověření. Pokud má být takové přiřazení jednoduché, hrozí nebezpečí, že nebude exaktní. Shrňme některé výhrady vůči tomuto prověření: a) Chybí podmínka, aby kritické třetinooktávová složka byla i v rámci celého spektra „energeticky“ významná. Měřítkem by mohla být její vzdálenost od např. dříve užívané N-křivky, resp. křivky prahu slyšení. Pokud se kritická složka vyskytuje v oblasti, která je z hlediska příspěvku do hladiny na filtru A nevýznamná, bude i účinek takové „tónové složky“ sporný. b) Chybí zohlednění délky působení případné tónové složky. Zatímco pro stacionární hluk je předepsané hodnocení adekvátní, pro proměnný hluk (s proměnným frekvenčním obsahem), nebo krátké a řídké hlukové události bude škodlivost případné tónové složky pravděpodobně menší. Nutno však připustit, že zohlednění „doby expozice“, nebo doby pro hodnocení by formulaci posuzování zkomplikovalo. c) Rozšíření oblasti výskytu tónové složky (složek) na dvě sousední třetinooktávová pásma má svoji logiku (co když se tónový složka nalézá mezi oběma třetinooktávovými pásmy ?), ale přináší možné pochybnosti. Dá se totiž předpokládat, že k exaktnímu zjištění jednotlivých tónových složek, nebo lépe kritických pásem (souvisí to s maskováním) by byla vhodná 1/12 otávová analýza. Třetinooktávová analýza je určitým (zdůvodnitelným) kompromisem, ale další rozšiřování může analýzu ztížit.
U hlukových situací, kdy ve spektru je významná širokopásmová složka a vedle toho tónové složky nepříliš dominantní může pokles kolem sledovaných dvou třetinooktávových pásem znamenat také absenci obou sousedních pásem. Zmíněné rozšíření definice neospravedlní ani skutečnost, že jedna tónová složka mezi oběma sledovanými třetinooktávami by přirozeně ovlivnila obě méně, než kdyby se nalézala někde poblíž jedné středové frekvence a když tedy i tak zvýší obě třetinooktávy o 5 dB, bude asi výrazná… Za zmínku stojí i následující skutečnosti: f) Je všeobecně přejímáno tvrzení, že „hluk hudební produkce obsahuje tzv. výraznou tónovou složku“ (citace z dokumentu ZU Brno). Nepravdivost takového tvrzení ve vztahu k navrženému průkazu třetinooktávovou analýzou vystupuje ve dvou rovinách. Za prvé směsice melodických a harmonických tónů pokrývá velmi široké frekvenční pásmo a už třeba tři tńy jednoho kvintakordu by třetinooktávová analýza pravděpodobně neposoudila jako zvuk s výraznou tónovou složkou. Za druhé i v případě výrazné melodické linky bude v krátkém okamžiku sice prokazatelná tónová složka (v každém okamžiku jiná), ale už při hlasovém rozsahu skladby přes jednu kvintu se pro delší posuzovaný snímek tónová složka neprokáže. g) Je škoda, že o tónové složce se v platném NV č. 148 hovoří pouze u mimopracovního hluku. Pokud je výskyt hluku s tónovými složkami nežádoucí, mělo by se to posuzovat už od zdrojů takového hluku (to ale chybí i v předpisech EU pro emise stanovených strojů). Škodlivost diskrétních tónů je v oblasti prahu slyšení i v oblasti možného poškození sluchu víceméně obdobná. Je zajímavé, že v předchozím NV č.502/2000 Sb. byla korekce na přítomnost tónových složek v pracovním hluku zahrnuta a naopak při posuzování hluku ve venkovním chráněném prostoru chyběla. h) V hlukových situacích, kdy i širokopásmová složka hluku je významná může docházet k maskování přítomných tónových složek hluku, což měření frekvenčních složek přirozeně nepostihne. Přítomnost takového maskovacího signálu zvyšuje práh slyšení pro přítomné tóny, takže jejich škodlivost klesá. Zohlednit tuto skutečnost při hodnocení tónových složek by asi bylo obtížné, možná by stačilo zohlednit výhradu ad a) (viz shora). i) Vlastní měření hluku s tónovými složkami může přinést neřešitelné problémy v reálných vnitřních chráněných prostorách, kde hluk pozadí je vysoký. Zatímco průkazná měření kolem 30 dB mohou být ještě snadná, separovat z celkového hluku (vč. pozadí) sledovaný příspěvek pod 25 dB (viz nejistoty měření) prostě nejde. Možná chyba takového měření také
narůstá a jako případná „nejistota“ měření dál hodnocení znesnadňuje. (Tato poznámka rozhodně nezpochybňuje škodlivost tónových složek hluku, ale bylo zapotřebí ji uvést). 5 PROTIHLUKOVÁ OPATŘENÍ Potlačení přítomnosti tónových složek hluku je obtížné. Většina pasivních protihlukových opatření (kryty, bariéry, snížení doby expozice) mají širokopásmový efekt. Sníží se tak celková hladina hluku, ale přítomnost tónových složek nikoliv. (Jedinou výjimkou je snížení nízkofrekvenčních tónových složek pod hodnoty prahu slyšení ).Tak zatímco snížení hlukových imisí o 5 dB může být někdy technickým problémem, samotné snížení tónových složek pod hranici identifikovatelnosti by rázem oněch 5 dB přineslo. Řešením jsou opatření na zdroji hluku a frekvenčně selektivní protihluková opatření typu Helmholzových rezonátorů, S-bloků apod. Jinou cestou může být i maskování jiným hlukem. Osvědčené jsou případy tiché reprodukované hudby, maskující výskyt tónových složek neznámého původu (a tedy negativně hodnocených) v době usínání. Takové maskování může být účinné i v případě, že průkaz třetinooktávovým rozborem stále výskyt tónových složek dokládá. 6 ZÁVĚR Hodnocení hluku s tónovými složkami podle aktuálních legislativních požadavků může být v některých případech příliš černobílé. Samotné nalezení (výrazných) tónových složek skokově mění posuzování hlukové situace a může technicky a finančně znamenat ohromné komplikace. Bylo by zřejmě vhodné citlivě hodnotit situace, kdy vedle tónových složek jsou ve spektru přítomné významné širokopásmové složky hluku, nebo kdy působení tónových složek je krátkodobé a ojedinělé apod. Zpracování některých doplňujících pokynů jak posuzovat hluk s „potenciálně možnými“ tónovými složkami by bylo patrně racionálnějším řešením, než současná benevolence v procesu prokazování přítomnosti tónových složek (subjektivní posuzování a dobrovolnost provádění teřtinooktávové analýzy). Také zohlednění přítomnosti tónových složek u zdrojů hluku a v posuzování pracovního hluku se jeví jako žádoucí, nebo alespoň hodné diskuse. REFERENCE [1]
Beranek L., L.: Snižování hluku, SNTL, Praha, 1965.
