Přítomnost zvuku (hluku) si často ani neuvědomujeme. Jeho vliv je však zásadní pro naši vnitřní pohodu i výkonnost. Zvuk nás dokáže pohltit, uvolnit i uspokojit (hudba), ale stejně tak nás může i rozrušit. Naše uši vnímají i ve spánku narozdíl od očí. Tento fyziologický fakt jen potvrzuje důležitost vnímání zvuku v lidském životě.
Následující článek se pokouší stručně popsat vnímání sluchem, co je to hluk a jeho přímý vliv na zdraví. Úvod do akustiky shrnuje chování zvuku a jeho srozumitelnost v různě velkých prostorech od arény po učebny a kanceláře. Přinášíme také přehled hygienických požadavků na hluk podle norem i to, jak v akustice definujeme srozumitelnost. Praxe, co a kde nejvíce pomáhá u snížení ozvěny.
Sluch jako smysl a vnímání zvuku
Pro lidi je zvuk nejdůležitějším komunikačním nástrojem. Barva hlasu nám pomáhá identifikovat známou osobu, i když ji nevidíme. Mluveným slovem dokážeme mnohem účinněji vyjádřit myšlenky a získat pozornost oproti psanému textu. Pomocí intonací hlasu do projevu vkládáme emoce. Jedna z Darwinových hypotéz tvrdí, že hudba a řeč pocházejí ze stejného emocionálního systému jako příroda. Zvuk tedy výrazně ovlivňuje to, jak se člověk cítí. Jednou ze životně důležitých funkcí sluchu je schopnost analyzovat stimuly, které upozorňují na blížící se nebezpečí.
Nečekaný zvuk spustí v organismu proces, při kterém se do krve uvolní kortizol, který zvýší krevní tlak a má za následek změnu dýchání. Tento reflex je výsledkem desetitisíce let trvajícího vývoje člověka. Při každém nepředpokládaném zvuku instinktivně očekáváme nebezpečí a naše tělo je připraveno bránit se.
Hluk a jeho vliv na zdraví člověka
Zatímco hudba nám přináší pozitivní náladu a emoce, hluk (anglicky „noise“ je odvozeno z latinského slova „nausea“ – znamená nevolnost). Je dokázáno, že hudba odbourává stres, stejně tak je dokázáno, že nadměrný hluk strese vytváří. Hluk má zásadní vliv na zdraví, způsobuje hypertenzi (vysoký krevní tlak), zvýšení rizika infarktu, snížení imunity, chronickou únavu a nespavost. Výzkumy prokázaly, že výskyt civilizačních chorob přímo vzrůstá s hlučností daného prostředí. Sluchové problémy u lidí patří mezi stále narůstající onemocnění. Hluk abnormálně dráždí mozkovou kůru a stimuluje centrální nervový systém. Ovlivňuje tak celkové zdraví člověka, jeho pohodu a kognitivní vývoj. Z hlediska času rozlišujeme krátkodobé (akutní) a dlouhodobé (chronické) účinky hluku. Patří sem i vliv hluku ve školních třídách na hlasivky učitele. Nevhodná akustika učeben nutí učitele, aby neustále zvyšoval hlas, snaží se překřikovat svou vlastní ozvěnu. Což může vést k problémům s hlasivkami i jejich trvalému poškození.
Lombardův jev
Když se bavíme v restauraci, ve které se nachází hodně lidí, hluk postupně narůstá a my jsme nuceni se bavit stále hlasitěji. Jde tu o podvědomé zvyšování hlasu, z důvodu vysokého hluku pozadí. Tento jev je často doprovázený i jinými změnami řeči, zvyšování základní frekvence, vyrovnávání frekvenčního spektra a prodlužování signálu. Řečový projev, který zahrnuje všechny tyto změny, kategorizujeme jako tzv. Lombardův jev.
Šíření zvuku ve vnitřních prostorech
Šířením zvuku se zabývali už staří Řekové a Římané. Jak postavit kvalitní divadlo, kostel nebo prostory pro hudbu se v historii postupně vyvíjely. J. W. Goethe: „Architektura je zkamenělá hudba.“ Do pol. 20. stol. byly divadla a koncertní sály projektované na základě dobré či špatné zkušenosti již s existujícími problémy. Definice času dozvuku fyzikem W. C. Sabinem v roce 1922 se stala impulsem pro rozvoj nového vědního oboru s názvem prostorová akustika. Základem pro charakteristiku vnitřního prostoru z hlediska prostorové akustiky je tzv. impulsní odezva resp. reflektogram.
Reflektogram
Když v uzavřené místnosti hlasitě tleskneme, prostorem se bude šířit zvuková vlna, která se odráží od zdí a překážek. Pokud bychom postupně přicházející odrazy zvuku v místě posluchače zaznamenávali do grafu, vytvořili bychom tzv. reflektogram. Z matematického hlediska jde o histogram rozložení zvukové energie v čase.
Posouzení srozumitelnosti řeči
Z akustického hlediska se lidská řeč skládá ze samohlásek a spoluhlásek. Samohlásky mají větší akustickou energii, spoluhlásky zase poskytují více informací. Spoluhlásky se obvykle vyskytují na frekvencích větších než 1 kHz, samohlásky jsou na nižších frekvencích. Počet a struktura samohlásek a spoluhlásek se v různých jazycích liší. Jazyky, kde převládají samohlásky, pocitově zní hlučněji. Fyzikálně se tedy zřejmé, že spoluhlásky se snadněji maskují hlukem než samohlásky. Při dlouhém dozvuku bude zvuková energie samohlásek doznívat déle a bude maskovat spoluhlásky. Hlas řečníka budeme slyšet, ale nebudeme mu rozumět.
Akustika a srozumitelnost řeči nebo hudby
Srozumitelnost řeči umíme objektivně změřit i vypočítat několika způsoby. V Evropě se nejčastěji používá STI – index přenosu řeči (Speech Transmision Index) a jeho varianty RASTI, STIPA. V Severní Americe, USA a Kanada se stále používá starší parametr tzv. artikulační index AI, který je založený pouze na poměru užitečného signálu šumu a nebere do úvahy dozvuk. Z impulsní odezvy umíme odvodit i další veličiny, související se srozumitelnosti řeči. Podle poměru prvních a posledních odrazů zvuku můžeme definovat zřetelnost D50 a jasnost C50 nebo C80 . Tyto parametry vycházejí z toho, že odrazy do prvních padesáti ms efektivně zesilují přímý zvuk.
Vliv objemu a tvaru místnosti na akustiku
Lidská řeč s dobou dozvuku 5 – 6 s v učebně nebo školní třídě o objemu cca 300 m3 již ve vzdálenosti 2 m mezi posluchačem a řečníkem, bude hlas velmi nesrozumitelný. Řečník bude mít tendenci zesilovat hlas viz Lombardův jev výše. Stejná doba dozvuku 5 – 6 s ve Svatovítském chrámu v Praze o objemu cca 30 000 m3 a vzdálenosti posluchače 2 m od řečníka bude srozumitelnost velmi dobrá. Když máme dvě místnosti se stejnou dobou dozvuku a stonásobně rozdílným objemem, abychom dosáhli stejné srozumitelnosti řeči, potřebujeme v menší místnosti zvýšit zvukovou absorpci 4,7 krát. Ve velkém prostoru je hustota prvních odrazů, které mají na sílu zvuku největší vliv, o mnoho nižší než v malé místnosti.
Akustika prostorů pro sport
Ve sportovních halách a tělocvičnách je hlavním problémem hluk produkovaný uvnitř krokovým hlukem, nárazy míčů nebo jásotem diváků v hledišti. Ze stavebního hlediska vzhledem k akustice hraje velkou roli objem a tvar prostoru, rozložení a množství zvukově pohltivých materiálů. V tělocvičnách se vyskytuje tzv. třepotavá ozvěna způsobená nedostatečnou difuzitou. Při typických rozměrech tělocvičny ve tvaru kvádru by nám při výpočtu vyšlo, že když bude celý strop zvukově pohltivý, všechno bude v pořádku. Z praxe však víme, že aplikujeme-li pohltivost pouze do podhledu, snížíme dobu dozvuku přibližně o 30%. Minimálně čtvrtina všech vnitřních povrchů by měla být zvukově pohltivá a jejich umístění je závislé od tvaru daného prostoru. Když je akusticky vyřešená pouze jedna stěna nebo dvě protilehlé, vyřešíme problémy s tzv. třepotavou ozvěnou. Při návrhu musíme vždy uvažovat v 3D prostoru a akusticky pohltivé materiály aplikovat na všechny stěny i strop.
Velké sportovní haly, arény
Arény neslouží pouze pro sport, ale plní víceúčelovou funkci pro koncerty, konference, festivaly, výstavy a veletrhy. Z hlediska kvalifikace a kvantifikace akustického řešení je vhodné snížit celkovou dobu dozvuku alespoň na stropu.
Učebny, zasedací místnosti, auly
Informace zprostředkované hlasem, jejich barvu a intonaci si nejlépe zapamatujeme. Proto jsou kvalitní akustické podmínky základem procesu vzdělávání. Velmi častým problémem v učebnách základních, odborných, středních i vysokých škol bývá právě snížená srozumitelnost řeči a prokazatelně rychlejší únava způsobena špatnou srozumiteností mluveného slova a velkou dobou dozvuku (ozvěna). Ve třídách se špatnou akustikou velmi trpí děti se sklonem k dislekcii. V učebnách se špatnou akustikou je srozumitelnost řeči učitele mnohem lepší v prvních lavicích než v posledních. Při návrhu akustických úprav učeben, aul a zasedacích místností je společný jeden jmenovatel a to je doba dozvuku. Přitom platí čím menší, tím lepší.
Intenzita zvuku a akustický výkon
Akustická intenzita charakterizuje množství a směr akustické energie. Vyjadřuje se jako akustický výkon na jednotku plochy.
| Akustický tlak [dB] | Akustický tlak [Pa] | Intenzita zvuku [W/m2] | Zdroj zvuku |
| 0 | 0,00002 | 0,000000000001 | práh slyšitelnosti |
| 10 | 0,000063 | 0,00000000001 | šelest listí na stromech při velmi slabém vánku |
| 20 | 0,0002 | 0,0000000001 | hluk v bytě v noci, příroda, bezvětří |
| 30 | 0,00063 | 0,000000001 | tichý šepot |
| 40 | 0,002 | 0,00000001 | šum listí, běžné hlukové pozadí |
| 50 | 0,0063 | 0,0000001 | hluk pozadí v bytě ve dne |
| 60 | 0,02 | 0,000001 | běžný rozhovor |
| 70 | 0,063 | 0,00001 | přednášková řeč, potlesk v sále |
| 80 | 0,2 | 0,0001 | vysavač, nákladní auto |
| 90 | 0,63 | 0,001 | křik, projíždějící vlak |
| 100 | 2 | 0,01 | řetězová motorová pila |
| 105 | 3,555 | 0,317 | auto na dálnici |
| 110 | 6,311 | 0,1 | hlučný metalový koncert |
| 115 | 11,24 | 0,317 | práce se zbíječkou |
| 120 | 20 | 1 | start letadla vzdáleného 300m |
| 130 | 63 | 10 | hluk při kování železa |
| 140 | 200 | 100 | práh bolesti |
| 150 | 630 | 1000 | turbovrtulové letadlo 10m |
Hygienické požadavky hluku ve vnitřním prostředí
Hluk a vibrace jsou svým charakterem škodlivé pro lidský organismus v každém prostoru, poloze a čase. Hodnotí se určující veličiny: hluk, infrazvuk nebo vibrace. Referenční časový interval, na který se vztahuje přípustná hodnota:
- Denní interval od 6:00 do 18:00 (celkem 12 hodin)
- Večerní interval od 18:00 do 22:00 (celkem 4 hodiny)
- Noční interval od 22:00 do 6:00 (celkem 8 hodin)
Podle STN730532
| Popis prostoru | Čas | Hluk z vnitřních zdrojů [dB] | Hluk z venkovního prostředí [dB] | |
| A | Nemocniční pokoje, ubytování v lázních | den večer noc | 35 30 25 | 35 30 25 |
| B | Obytné místnosti, ubytovny, domovy důchodců, školky, jesle | den večer noc | 40 40 30 | 40 40 30 |
| C | Učebny, poslouchárny, čítárny, studovny, konfereční místnosti, soudní síně | v době užívání | 40 | 40 |
| D | Místnosti pro styk s veřejností, informační střediska | v době užívání | 45 | 45 |
| E | Prostory vyžadující dorozumívání řečí, např. školní dílny, vestibuly a čekárny | v době užívání | 50 | 50 |
Akustika a srozumitelnost řeči
STI (Speech Transmission Index) neboli index srozumitelnosti je objektivní jednotkou kvality zvuku.
Subjektivní vnímání srozumitelnosti zvuku podle STI
| Vynikající | >0,75 |
| Dobrá | 0,60 až 0,75 |
| Dostačující | 0,45 až 0,60 |
| Nedostačující | 0,30 až 0,45 |
| Špatná | <0,30 |
Vynikající srozumitelnost vzhledem k ceně akustického řešení není v prostorové akustice běžný cíl. Ve velkých a relativně hlučných místech je realistickým cílem dosažení dostačující srozumitelnosti.
Parametr STI má široké spektrum využití. Využívá se zejména v prostorové akustice na hodnocení srozumitelnosti sálů, chrámů či konferenčních místností. Další využití STI najde pro určení kvality přenosu u TV, rádia, telefonů, rozhlasu a podobně.
Akustika v praxi
Hlavní vliv určující akustickou kvalitu prostoru je doba dozvuku(ozvěna). Koeficient NRC definuje odrazivost různých povrchů. Tvrdé materiály jako je sklo, beton, dřevo akustickou energii odrážejí a měkké materiály, jako jsou koberce, husté závěsy, čalouněný nábytek akustickou energii pohlcují.
Podíl tvrdých (akusticky odrazivých) a měkkých (akusticky pohltivých) materiálů uvnitř prostoru určuje jeho akustické chování.
Norma ČSN 73 0526 rozděluje prostory podle jejich určení a velikosti, norma ČSN 73 0527 k těmto prostorům dopuručuje ideální dobu dozvuku.
Tipy jak snížit dozvuk
Do prostoru doplňte akusticky pohltivé materiály. Tam, kde z hygienických nebo praktických důvodů nelze použít koberce a závěsy, najdou uplatnění moderní akustické panely, například Silentmax®. Akustické panely absorbují akustickou energii všude tam, kde jsou v kontaktu se vzduchem.
Vnímání akustiky má vliv na psychiku. Velká ozvěna charakterizuje stres, nepohodlí, špatnou srozumitelnost. Tyto vlasnosti si Váš zákaník nebo klient, nebo žák zapamatuje. Vědomě, nebo podvědomě si potom spojí nepohodlí s Vaší kanceláří, restaurací, nebo zasedací místnostostí.
Účinnost akustických panelů je nevyšší, umístíme-li je naproti nejvíce zvukově odrazivým plochám, tedy naproti oknům. Vůbec nevadí, nelze-li tomuto požadavku vyhovět. Akustické panely absorbují o něco méně, ale stále velmi účinně všude tam, kde jsou v kontaktu s okolním vzduchem. Zvuková vlna se v prostoru odrazí padesátkrát až stokrát. I když akustický panel nezachytí první přímou akustickou vlnu, odrazy absorbuje velmi účinně.
Rovnoměrnost rozmístění akustických panelů má vliv na srozumitelnost řeči, STI. Čím rovnoměrněji akustické panely rozmístíme, tím bude zvuk srozumitelnější. Stále však platí, že zásadní parametr je doba dozvuku, rovnoměrnost je sekundární.
Množství se odvíjí od řečnické otázky „jak moc si přejete snížit ozvěnu?“. Platí zde, že při velké ozvěně, relativně málo akustického materiálu odvede velkou práci a subjektivní vnímání ozvěny v prostoru se hodně zlepší. „málo“ je 5% celkové ho povrchu prostoru (stěny+strop+podlaha).
Typy prostorů podle jejich určení
Akustická pohoda je dnes často opomíjena. Má však zásadní vliv na psychiku a pocity, které si Váš zákazník odnese. Akusticky rešené prostory jsou pocitově příjemné a lidé se do nich rádi vrací.
Restaurace: když jednoduše nalepíme Silentmax® pod stoly, židle lavice, zvýšíme akusticky absorbční plochu a tím snížíme dozvuk. I když nebudou akustické panely rozprostřeny rozvnoměrně, přesto budou fungovat a celkovou ozvěnu sníží. Dále lze akustické panely jakkoliv řezat, lze je například aplikovat pod strop, nebo zavěsit do prostoru. Akustický panel umíme jakkoliv potisknout. Může tak doplňovat linie interiéru, nebo podtrhovat jeho atmosféru (krajina, detail kávových zrn, chmele a pod.).
Tělocvičny: Akustické panely Silentmax® jsou mechanicky velmi odolné. lze je jednoduše svěsit pod strop, nebo přilepit či našroubovat na stěny. Kopnutí míčem nebo náraz 100kg borce určitě nevadí.
Učebny: Snížením dozvuku zásadně zlepčíte akustické parametry prostoru. Vyučující nebude mít tendenci sám sebe překřikovat a jeho projev bude zřetelnější. Akustické panely lze jakkoliv aplikovat, aby nenarušily vizuál stávající třídy jako například zde. Silentmax® umíme potisknout, vznikne tak akusticky pohltivá nástěnka.
Kanceláře, zasedací místnosti: Doplňte vizuál moderním akustickým panelem Silentmax3D nebo akustickým obrazem, který Vám potiskneme logem, nebo nějakým detailem z Vašeho oboru. Ideální umístění akustického obrazu je naproti oknu, není to však podmínka.
