Você disse o quê? O impacto das máscaras na inteligibilidade da fala

Mascararas x inteligibilidade

Embora seja imediatamente óbvio que as máscaras amortecem o som que sai de nossas bocas, o autor queria avaliar objetivamente o efeito. Aqui está o que ele encontrou …

O advento da pandemia contínua introduziu mudanças significativas em nossas vidas diárias. Um deles é o uso de máscaras faciais de proteção que, além de outros inconvenientes (no meu caso, um olho seco incômodo), abafam a fala, o que naturalmente se traduz em inteligibilidade reduzida tanto em conversas normais de pessoa a pessoa quanto para reforço de som (para não mencionar transmissão e gravação).

Embora seja imediatamente óbvio que as máscaras amortecem o som que sai de nossas bocas, eu queria avaliar objetivamente o efeito. Normalmente, eu usaria um analisador de laboratório para medir a atenuação dependente da frequência, mas, neste caso, decidi testar o REW (Room EQ Wizard) de John Mulcahy, um software de medição gratuito (de doação) com recursos de varredura.

Determinando os critérios

Para coletar os dados, e como não tive acesso a uma cabeça artificial com um alto-falante de “boca”, e ao invés de simplesmente colocar máscaras na frente de um microfone de medição, eu empregaria um alto-falante pequeno (tipo barra de som) com um driver full-range que seria alimentado por varreduras de frequência enquanto coberto com diferentes tipos de máscaras. Dessa forma, eu poderia medir o impacto de vários materiais de máscara no sinal, bem como os efeitos das diferentes formas das máscaras.

Um ano atrás, era difícil encontrar máscaras fora da profissão médica, com as pessoas recorrendo a fazê-las em casa. Hoje em dia, existem muitas máscaras comercialmente disponíveis de diferentes tipos e recursos de filtragem. Decidi testar dois tipos comuns: um modelo tipo cirúrgico pregueado doméstico padrão e um modelo descartável do tipo “bico de pato”.

Especificamente, a máscara cirúrgica tem três camadas (uma de polipropileno hidrofóbico na parte externa e outra na parte interna, bem como uma camada de poliéster na parte interna), conforme especificado por nosso padrão local Covid-19 espanhol e também em conformidade com a T / GDBX 025-2020 padrão da província de Guangdong na China. É declarado que oferece 99% de filtragem, conforme testado por uma organização de consumidores.

O tipo bico de pato, classificado como oferecendo proteção nível FFP2, possui cinco camadas – uma hidrofóbica na parte externa seguida por duas de polipropileno, depois o algodão e, por fim, uma camada hipoalergênica na parte interna. É declarado que fornece um mínimo de 94% de filtração em conformidade com o padrão EN149 da União Europeia, muito semelhante a uma máscara N95 dos Estados Unidos e outras máscaras de sua espécie usadas em todo o mundo. O impacto audível desta máscara é bastante extremo em comparação com a outra.

Primeiro, medi a resposta não mascarada do alto-falante como base de comparação e, em seguida, simplesmente executei varreduras de frequência no alto-falante coberto por cada tipo de máscara e registrei os dados. Com o modelo de estilo cirúrgico, fiz uma medição com a máscara apoiada no alto-falante e depois outra com ela vazada para se parecer melhor com a forma que adota quando usada. Isso foi seguido por uma medição do tipo bico de pato.

As respostas de frequência suavizadas de 1/3 de oitava relativas são mostradas na Figura 1 – o azul claro mostra o plano cirúrgico, o azul escuro representa o formato cirúrgico e o preto corresponde ao bico de pato. Embora se possa esperar uma redução gradual de alta frequência, o efeito é mais como uma redução de 4 dB para o bico cirúrgico e uma redução de 8 dB para o bico de pato. Uma pequena quantidade de ganho acústico (ou seja, nível acima de 0 dB) também pode ser observada em algumas frequências).

Figura 1: Respostas de frequência relativa: cirúrgico (azul claro), cirúrgico oco (azul escuro) e “bico de pato” (preto).

Além disso, como seria de se esperar, a máscara cirúrgica plana mostra mais atenuação de HF em comparação com a parcialmente desdobrada (oca), pois há mais material por área de superfície.consulte Mais informaçãoTransmissão eletrônica analógica: parte 2 de uma série sobre fundamentos de áudio

Levando mais longe

A forma da atenuação causada pelas máscaras, conforme mostrado nas medições de resposta de frequência, pode ajudar a determinar a correção “rápida e suja” por meio de equalização shelving (Baxandall) que está comumente disponível em praticamente qualquer mixer. Embora seja possível usar as medições para determinar um conjunto maior de filtros de EQ para neutralizar de forma mais abrangente o efeito das máscaras (e a proteção do microfone, se usada), existem muitos tipos possíveis de máscaras e acessórios, então me concentrei em soluções de EQ mais simples .

Eu usei as funcionalidades de equalização do REW (há uma escolha de EQ genérico ou seleção de um dispositivo específico da biblioteca embutida) para testar um filtro shelving semelhante a um mixer (com uma inclinação fixa de 6 dB / oitava), bem como uma versão mais paramétrica com frequência de canto e inclinação selecionáveis ​​(uma inclinação de 12 dB / oitava é um ajuste melhor para a forma de passo da atenuação das máscaras).

A Figura 2 mostra a resposta de frequência relativa da máscara de bico de pato (traço preto), bem como as respostas corrigidas com um filtro shelving paramétrico (inclinação de 12 dB / oitava e frequência de canto de 3,5 kHz) e um filtro shelving estilo mixer (que verifiquei que correspondeu ao de um mixer analógico básico que tenho em meu escritório, exceto por um pouco de overshoot).

Figura 2: Resposta de frequência relativa para bico de pato (preto) com correção de EQ de shelving paramétrica (cinza escuro) e correção de HF estilo mixer (cinza claro).

Para o primeiro (em cinza escuro), usei um ganho de 8 dB como uma solução de compromisso para elevação de HF e nivelamento geral; para o último (traço cinza claro), a inclinação rasa significa que um pouco de um pico se desenvolve em torno de 1,4 kHz, então diminuí o ganho para 7 dB. Os traços dos dois filtros shelving aplicados são mostrados em verde.

O EQ de prateleira estilo mixer não funciona tão bem com a máscara cirúrgica. A Figura 3 mostra a resposta de frequência relativa desta máscara (azul escuro), bem como respostas corrigidas com um filtro shelving paramétrico (inclinação de 12 dB / oitava e frequência de canto de 4,5 kHz) e, novamente, um filtro shelving do tipo mixer. Para o primeiro (em azul mais escuro) usei um ganho de 4 dB; para o último (traço azul mais claro), usei ganho de 3 dB para não enfatizar o platô de 2 kHz. Os traços dos dois filtros de prateleiras usados ​​são mostrados em verde. A versão parcialmente desdobrada da máscara foi usada para a emulação de EQ, porque é mais próxima da vida real.

Figura 3: Resposta de frequência relativa para máscara cirúrgica (azul escuro) com correção de EQ de shelving paramétrica (azul) e correção de HF tipo mixer (azul mais claro).

A conclusão é que a atenuação das máscaras faciais pode ser bastante severa, mas também pode ser razoavelmente corrigida usando apenas shelving EQ, idealmente paramétrico com declive de 12 dB / oitava e frequência de canto selecionável, ou então utilizando um controle HF do mixer.
Joe Brusi é um consultor eletroacústico independente e autor do PAcalculate, um aplicativo gratuito popular para iOS e Android que fornece cálculos profissionais de áudio, utilitários e informações de referência.
Materia Original postada no portal Prosoundweb – Link pra materia Original

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