Sound Levels at a Clarinetist’s Ears During Solitary Practice
Master thesis
Permanent lenke
https://hdl.handle.net/11250/3091549Utgivelsesdato
2023Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Denne rapporten presenterer målte lydtrykksnivå ved ørene til 4 klarinettister, fra individueltframførte, strukturerte øvingssesjoner i semi-ekkofritt kammer og i et øvingsrom, sammen med denmålte differansen mellom lydeffekt- og lydtrykknivå fra direktelyd målt ved ørene i semi-ekkofrittkammer, for testsignal i dynamikkgraden forte. En kvantisering av usikkerhet er oppnådd forde målte parametrene, inkludert standardavvik og 95% konfidensintervall. Lydtrykksbidragenefra direkte og reflektert lyd ved musikerenes ører har i tillegg blitt bestemt for øvingsrommet,ved bruk av Strength-målinger i kombinasjon med referansedata for ”the head-related transferfunction” (HRTF) og instrumentets direktivitetindeks (DI) for radieringsvinkelen mot musikerensører. De presenterte resultatene har med dette bidratt til ny innsikt for lydtrykksbidrag ved ørenehos klarinettister under individuell øving.
Daglige, A-vektede eksponeringsnivå LA,EX8h har blitt beregnet fra målinger av 25-minuttersøvingssesjoner, basert på en gjennomsnittlig varighet på 2.1 timer for daglig individuell øving,knyttet til data publisert av O’Brien et al. [1]. Gjennomsnittlig LA,EX8h fra øvingssesjoner blemålt til 82 dB re p0 i semi-ekkofritt kammer og 85 dB re p0 i øvingsrommet. I lys av Arbeidstilsynets juridiske grense på LA,EX8h = 85 dB re p0 for A-vektet, 8-timers eksponeringsnivå [2],impliserer resultatene at alenebidraget fra daglig individuell øving vil maksimere denne grensen.Det gjennomsnittlige, C-vektede maksimallydtrykket LCFMax mellom musikerene ble målt til 106dB re p0 i øvingsrommet, høyere enn de målte 103 dB re p0 i semi-ekkofritt kammer. Selv omnivåøkningen i øvingsrommet var forventet på grunn av romrefleksjonsbidrag, ble det observert atusikkerheten og det dynamiske området øker for rom av den gitte størrelsen (V = 21.7m3).
Den målte differansen mellom lydeffekt- og direktelydtrykksnivå, LWA,instrument−LA,ears ved forte,ble funnet å være 3.9 ± 0.3 dB (m = 32). Oktavbåndsdifferansen ble derimot funnet å være lavesti 1000 Hz-båndet, men mest stabil i 250 og 500 Hz-båndene. Resultatene indikerer at lave verdierfor LWA,instrument − LA,ears korresponderer med musikerenes nedsatte evne til å oppfatte romresponsen. Dette ble videre bekreftet gjennom bestemmelse av direktelyd- og refleksjonsbidrageneved ørene i øvingsrommet, hvor målinger viser en moderat økning av direktelydsbidraget sammenlignet med refleksjonsbidraget i 1000 Hz-båndet. For alle resterende oktavbånd som ble evaluert,ble refleksjonsbidraget vist å være høyere enn direktelydsbidraget. Øvingsrommet som ble brukter forøvrig ansett som for lite i henhold til romvolumgrensene oppgitt i ISO 23591:2021 [3]. Somet resultat av størrelsen er økningen i de målte lydtrykksnivåene fra romresponsen relativt høy.
Resultater og målinger presentert i denne rapporten innehar bestemte begrensninger, relatert tilutvalgsstørrelse og målemetodikk. Det har blitt benyttet en metode for måling av lydeffekt i frittfelt over en reflekterende overflate oppgitt i ISO 3744:2010 [4], som har ført til at kilden er definertsom hele musikeren med klarinetten, ettersom isolasjon av klarinetten er utfordrende. Dermedeksisterer det en overlapp mellom kilde og mottaker. Grunnet et ikke-stasjonært akustisk senterav klarinetten som er posisjonert over gulvet, er også interferenseffekter fra gulvrefleksjoner tilstedei målingene. Simuleringer viser opptil et -2 dB relativt avvik i 250 Hz-båndet for målt lydtrykkbenyttet i lydeffektberegninger, grunnet gulvrefleksjon. Videre forskning er nødvendig for å kastelys over Bb-klarinettens akustiske senteroide, og muligheten for å isolere instrumentet i målinger.En detaljert studie av representativiteten for ekkofritt og semi-ekkofritt kammer ville også værtønskelig, med et mål om å gi en best mulig representasjon av klarinettens direktelyd egnet forpraktiske formål. Til sist ville det vært av stor interesse å identifisere differansen LWA,instrument −LA,ears for flere musikkinstrumenter. This report presents sound pressure levels (SPL) measured at the ears of 4 clarinetists, individuallyplaying structured practice sessions in a semi-anechoic chamber and in a practice room, along withthe measured difference between sound power level (SWL) and the direct SPL at ears, for test signals in the dynamic forte measured in the semi-anechoic chamber. A quantification of uncertaintyhas been determined for the found parameters, including standard deviations and 95% confidenceintervals. The sound level contributions of the direct and the reflected sound at the musicians’ears have additionally been determined for the practice room, using sound strength measurementswith reference data of the head-related transfer function (HRTF) and the instrument’s directivityindex (DI) for the radiation angle towards the musician’s ears. The findings have thus providednew insight of sound level contributions at the ears of clarinetists during solitary practice.
Daily, A-weighted exposure levels LA,EX8h have been calculated from measurements of 25 minutepractice sessions, based on average daily practice session durations of 2.1 hours, relating to published results by O’Brien et al. [1]. The average measured LA,EX8h from practice sessions wasfound to be 82 dB re p0 in the semi-anechoic chamber and 85 dB re p0 in the practice room. AsThe Norwegian Labour Inspection Authority (Arbeidstilsynet) sets a legal limit of LA,EX8h = 85dB re p0 [2], the exposure from daily solitary practice in the practice room will alone maximizethis limit. The average, C-weighted, maximum SPL LCFMax between musicians was found to be106 dB re p0 in the practice room, higher than the measured 103 dB re p0 in the semi-anechoicchamber. Although the level increase was expected due to room reflections, the dynamic rangeand uncertainty is observed to increase for a room of the given size (V = 21.7m3).
The measured power-pressure difference LWA,instrument −LA,ears at the dynamic forte was found tobe 3.9 ± 0.3 dB (m = 32). The octave band level difference was however found to be lowest at the1000 Hz band, but most stable in the 250 and 500 Hz bands. Results indicate that low values ofLWA,instrument−LA,ears correspond with the musicians’ decreased ability to hear the room response.This is verified through determination of the direct and reflected sound contribution at ears in thepractice room, where measurements showed a slight increase of the direct sound compared to thereflected sound in the 1000 Hz octave band. For all other evaluated bands, the reflected soundlevel contribution was found to be higher than for the direct sound. The practice room used formeasurements is however considered too small for an individual practice room, according to thevolume limits given in ISO 23591:2021 [3]. As a result, the increase in SPL from the room responseis relatively high.
The measurements and results presented in this report have certain limitations, related to samplesize and methodology. Using a sound power measurement method for a free field environment overa reflective plane given in ISO 3744:2010 [4], the source has been defined as the entire musicianplaying the clarinet, as isolating the clarinet is difficult. Hence, the source and receiver overlap.Due to the non-stationary acoustic center of the clarinet, positioned above the floor, interferenceeffects from floor reflection are also present in measurements. Simulations show up to a relative -2dB SPL offset deviation in the 250 Hz band, for the measured sound pressure levels used for SWLmeasurements. Further research is needed to cast light on the Bb clarinet’s acoustic centeroid,and the possibility of isolating the instrument. It would also be desirable with an in-depth studyof the representative properties of an anechoic versus a semi-anechoic environment, aiming for thebest practically viable representation of the direct sound of the clarinet. Finally, determining theLWA,instrument − LA,ears difference for other instruments would be of great interest.