Paisagem Sonora: comparação de instrumentações para parâmetros acústicos e psicoacústicos conforme a DIN ISO 12913-1:2018

EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Paisagem sonora: comparação de instrumentações para parâmetros acústicos e psicoacústicos conforme a DIN ISO 12913-1:2018 William Sena (GR), Karina Mühlhofer (GR), Viviane S.G. Melo (O) e Victor Magno DOI: 10.5281/zenodo.17981618 Universidade Federal de Santa Maria ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC Novembro de 2025 ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 1/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Sumário 1Introdução 2Metodologia 3Resultados 4Síntese e próximos passos ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 2/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Introdução Sumário 1Introdução 2Metodologia 3Resultados 4Síntese e próximos passos ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 3/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Introdução Panorama e objetivo Propósito e contexto da disciplina Atividade da disciplina ECC871 – Paisagem Sonora do Programa de Pós-graduação em Arquitetura, Urbanismo e Paisagismo da Universidade Federal de Santa Maria (PPGAUP/UFSM), articulando indicadores físicos e percepção em contexto; Trabalho de campo em 15 de outubro, a partir das 13:30, em quatro pontos do Jardim Botânico da UFSM; e Captação com microfone biauricular no indivíduo e microfone ambisonic, conforme DIN ISO 12913-1:2018 [1, 2]. Objetivo geral Investigar a paisagem sonora do Jardim Botânico da UFSM relacionando métricas acústicas e psicoacústicas, comparando as técnicas de captação biauricular e ambisonic. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 4/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Sumário 1Introdução 2Metodologia 3Resultados 4Síntese e próximos passos ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 5/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Local de estudo: Jardim Botânico da UFSM (JBSM) Critério de escolha Diversidade de cenários sonoros (vegetação, fauna e circulação interna de pessoas) e relevância didático-científica como espaço de ensino, pesquisa e extensão; e Logística e segurança compatíveis com instrumentação e grupo de participantes. Caracterização do local Fundado em 1981 (vinculado ao CCNE/UFSM), possui visitação gratuita, com ações educativas e agendamento para grupos; e Área de 13 ha. Acervo com cerca de 2.500 indivíduos arbóreos de 349 espécies. Figura 1: Jardim Botânico da UFSM (JBSM). Fonte: Diário de SM. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 6/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Metodologia: visão geral Planejamento Definição de objetivos e perguntas para o estudo; e Seleção preliminar dos pontos de medição, com critérios de diversidade, distâncias e logística. Coleta em campo Dois kits de equipamentos de gravação: biauricular no indivíduo e ambisonic, ambos com sonômetro com certificados de calibração vigente; e Definição de Rota P1 →P4, com marcações de sincronismo, tempos de permanência e notas de contexto. Pós-processamento e validação Processar e analisar as métricas acústica e psicoacústica. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 7/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Pontos de medição Critérios de escolha Diversidade de cenas sonoras: áreas abertas, bordas vegetadas e proximidade de água/vias internas; Separação planejada entre pontos para reduzir sobreposição de fontes dominantes e interferência mútua; e Acessibilidade e segurança para equipe e participantes, com rotas claras e pontos de espera. Procedimento e registro Setup padronizado dos kits, proteção contra vento; Notas de campo sobre eventos marcantes e uso do espaço; e Croqui do percurso de P1 a P4 e tabela com coordenadas/condições ambientais em slide dedicado. Figura 2: Pontos de medição de P1 a P4 no JBSM. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 8/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Distribuição dos pontos Figura 3: Localização dos Pontos 1 a 4 no Jardim Botânico (JBSM) da UFSM, em vista de satélitea. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 9/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Fluxo de aquisição, calibração e análise Figura 8: Fluxo simplificado de processamento: gravação da paisagem sonora, calibração em PyTTa e extração de parâmetros no SoundScapy. Aquisição em campo Paisagem sonora registrada simultaneamente com microfone ambisonic, microfone biauricular e sonômetro B&K em cada ponto (P1 a P4); Cada conjunto microfone e sonômetro configurado como par pareado para comparação objetiva e psicoacústica; e Anotações de campo (horários, condições ambientais e descrição de eventos). Calibração e extração de parâmetros Em PyTTa: "calibração" dos sinais dos microfones (biauricular e ambisonic) a partir do sonômetro de referência, gerando áudios com nível compatível entre instrumentações; Importação dos sinais "calibrados" no SoundScapy para cálculo de parâmetros acústicos (LAeq, 3min ,LCeq, 3min , LAmax,LAmax)epsicoacústicos (loudness, sharpness, roughness efluctuation strength); e Geração de séries temporais de NPS, espectrogramas, em 1/3 de oitava, para cada ponto de medição. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 16/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Desafio fundamental: calibração do áudio Conectando dBFS e dBSPL Gravações digitais em dBFS são relativas ao limite máximo do sistema de gravação [5]; e Para análises científicas, é necessário estabelecer a correspondência entre esses níveis digitais e o mundo físico, medido em dBSPL, garantindo que os valores numéricos representem níveis de pressão sonora reais [6, ?]. Figura 9: Ilustração da relação entre o domínio digital de gravação em dBFS e o nível de pressão sonora em dBSPL a ser recuperado via "calibração". ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 17/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Fator de calibração K A chave da conversão entre dBFS e dBSPL A metodologia consiste no cálculo de um fator de calibração K, obtido a partir de uma fonte sonora com nível conhecido em dBSPL [7, 8]; O fator Krepresenta a sensibilidade efetiva do conjunto microfone-gravador [9]; e A conversão direta entre os domínios digital e físico é dada por dBSPL =dBFS +K, permitindo recuperar o nível real de pressão sonora a partir do nível digital medido [5, 10]. Figura 10: Exemplo esquemático para o cálculo do fator K. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 18/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Metodologia Áudio calibrado para comparabilidade Resultado: arquivos alinhados em escala física O processo gera arquivos de áudio em que o nível digital em dBFS passa a corresponder diretamente a um nível de pressão sonora real em dBSPL [8, 9]; e Dessa forma, comparações de loudness entre gravações e entre diferentes metodologias de captação de áudio passam a refletir as características da cena sonora, e não desníveis arbitrários de ganho [6, 11]. O procedimento garante a comparabilidade de ganho entre gravações, de modo que as diferenças observadas sejam atribuídas à captação e ao ambiente, não ao ganho do áudio [10]. Figura 11: Demonstração conceitual do alinhamento de níveis sonoros. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 19/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Resultados Sumário 1Introdução 2Metodologia 3Resultados 4Síntese e próximos passos ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 20/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Resultados Espectro de frequência do sonômetro Figura 12: Espectro do sonômetro pareado ao microfone ambisonic no Ponto 1 a 4. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 21/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Resultados Parâmetro acústico: Ponto 1 Figura 13: Espectrograma em banda estreita do sonômetro pareado ao microfone ambisonic no Ponto 1. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 22/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Resultados Parâmetro acústico: Ponto 2 Figura 14: Espectrograma em banda estreita do sonômetro pareado ao microfone ambisonic no Ponto 2. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 23/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Resultados Parâmetro acústico: Ponto 3 Figura 15: Espectrograma em banda estreita do sonômetro pareado ao microfone ambisonic no Ponto 3. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 24/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Resultados Parâmetro acústico: Ponto 4 Figura 16: Espectrograma em banda estreita do sonômetro pareado ao microfone ambisonic no Ponto 4. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 25/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Síntese e próximos passos Sumário 1Introdução 2Metodologia 3Resultados 4Síntese e próximos passos ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 32/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Síntese e próximos passos Conclusões e próximos passos Síntese dos resultados Os níveis de pressão sonora (NPS) e os indicadores psicoacústicos mostraram-se coerentes com os usos esperados para os quatro pontos avaliados no Jardim Botânico da UFSM; As diferenças entre curvas e os valores médios refletem tanto as características acústicas dos cenários quanto a sensibilidade distinta das instrumentações utilizadas, em especial dos microfones biauriculares e ambisonic; e Os parâmetros psicoacústicos obtidos com o sonômetro B&K 2270 e o microfone Roland CS-10EM apresentaram maior proximidade entre si do que aqueles obtidos com o sonômetro B&K (2270) e o microfone ambisonic. Implicações e continuidade Adotar rotinas sistemáticas de calibração objetiva (fator de correção K) entre microfones e sonômetro, reduzindo a dependência de ajustes manuais de ganho em campanhas futuras; Investigar mais detalhadamente características técnicas dos equipamentos e testar outros ajustes como: equalização, escolha de HRTF, métricas de espacialidade e análise comparativa de espectrogramas; e Consolidar um manual de boas práticas para medições de paisagem sonora em atividades de ensino e pesquisa, alinhado às recomendações da DIN ISO 12913-1:2018 [1, 2]. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 33/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Síntese e próximos passos Agradecimentos Apoio institucional e de campo Equipe do Jardim Botânico da UFSM, pelo acolhimento e suporte logístico durante a campanha de medições; Participantes voluntários, que contribuíram na caminhadas sonora com o preenchimento de questionários; e Docentes e colegas que auxiliaram na organização da disciplina, no planejamento do experimento e no acompanhamento em campo. Agradecimentos técnicos Professora Viviane Melo (PPGAUP/UFSM), pela orientação metodológica e discussão dos resultados ao longo do trabalho; Professora Ranny Michalski (FAUUSP) e demais docentes (FAUUSP e UFRN) que contribuíram com comentários e sugestões para a pesquisa; e Bibliotecas PyTTa eSoundScaPy no processamento, calibração e análise dos dados de paisagem sonora. Figura 23: Registro do grupo que participou integralmente da Caminhada Sonora no Jardim Botânico da UFSM (15/10/2025). ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 34/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Referências Referências [1] International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. ISO 12913-1:2014. Acoustics – Soundscape – Part 1: Definition and conceptual framework, Sep. 2014. [2] DIN Deutsches Institut für Normung e. V., Berlin, Germany. DIN ISO 12913-1:2018-02. Acoustics – Soundscape – Part 1: Definition and conceptual framework (ISO 12913-1:2014), Feb. 2018. English translation; German adoption of ISO 12913-1:2014. [3] Roland. Cs-10em microfone binaural/fones de ouvido. Último acesso em 2025-11-06. [4] Daniel Arteaga. Introduction to ambisonics. Lecture notes v0.8, Universitat Pompeu Fabra, May 2025. CC BY-SA 4.0. [5] Signal Processing Stack Exchange users. What additional inputs are required to convert dbfs to db spl? https://dsp.stackexchange.com/questions/87520/what-additional-inputs-are-required-to-convert-dbfs-to-db-spl, 2021. Discussion on conversion between dBFS and dB SPL. [6] Antonio J. Torija and coauthors. Influence of recording and playback technology on the determination of binaural sound pressure levels in urban soundscape research. In Proceedings of InterNoise 2019, Madrid, Spain, 2019. [7] International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland. IEC 60942:2017. Electroacoustics – Sound calibrators, Nov. 2017. Edition 4.0. ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 35/36 EAC ENGENHARIA ACÚSTICA Referências Referências [8] Pat Brown. Headphone calibration for auralization. https://www.prosoundtraining.com/2010/03/10/headphone-calibration-for-auralization/, 2010. SynAudCon technical article. [9] Ka Yiu Lam et al. Automation of binaural headphone audio calibration on an artificial head. Applied Acoustics, 178:108028, 2021. [10] Ka Yiu Lam et al. Preliminary assessment of a cost-effective headphone calibration procedure for soundscape evaluations. Preprint, 2022. Available via ResearchGate. [11] International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland. ISO/TS 12913-2:2018. Acoustics – Soundscape – Part 2: Data collection and reporting requirements, Aug. 2018. Technical Specification (TS). ENGENHARIA ACÚSTICA | UFSM EAC William, Karina, Viviane e Victor (EAC) Paisagem Sonora: Comparação de instrumentações 36/36