Subjective listening experiments for annoyance investigation

Abstract

Noise limits and guidelines that consider only the sound pressure level or the loudness of noises are not efficient in protecting people from all the adverse effects of noise. Other physical characteristics, e.g., tonality, modulation, and frequency content, should also be considered, especially when the noise level is low and it cannot cause hearing risk, but might lead to annoyance and disturbance. Annoying noises have an impact on health and well-being, but this impact and its relationship with the physical properties have not been sufficiently studied. Subjective annoyance caused by noises like those we experience in living spaces and offices should be further investigated via psychoacoustic laboratory experiments. The primary aim of this work was to develop systematic, effective, and reliable methodology to perform this type of psychoacoustic tests. The secondary aim was to investigate the objective metrics that best predict subjective annoyance in four typical noise conditions: ventilation noise in office spaces, traffic noise in homes, neighbors’ noise in homes, and noises with tonal components in homes. The main result was the development of the methodology, which in turn enabled us to define our own standards and guidelines. Furthermore, we identified the objective metrics that best correlated with subjective annoyance in each one of the four studied noise situations. In offices, five metrics predicted subjective ratings reasonably well. Noise with sound energy at higher frequencies was less tolerated. Noise with a slope of -7 dB per octave band increment resulted in the highest satisfaction. In dwellings, related to neighbors’ living sounds, four metrics of airborne sound insulation performed well to predict annoyance. We demonstrated that 50–80 Hz bands should not be included in the objective rating. In dwellings, related to five types of traffic noise transmitted through façade elements, one metric Rw+C50–3150 performed significantly better than the others. The last experiment proved that tonality is not properly considered in current standards and noise guidelines. The performed psychoacoustic research demonstrated that other physical properties than the sound pressure level should be considered when assessing noise annoyance, and it provided evidence to the objective metrics that would make noise guidelines more efficient with respect to health protection.

<b>Subjektiivisia kuuntelukokeita häiritsevyyden tutkimiseksi</b>

Melurajat ja ohjeet suojelevat ihmisiä melun haitallisista vaikutuksista, mutta ne ottavat enimmäkseen huomioon vain melun äänenpainetason tai voimakkuuden. Muut fyysiset ominaisuudet, kuten kapeakaistaisuus, modulaatio ja taajuussisältö, joilla on selvä vaikutus subjektiiviseen kokemukseen ja häiritsevyyteen, jätetään usein huomiomatta. Ärsyttävät äänet saattavat noudattaa lakia niiden kielteisistä vaikutuksista huolimatta, koska niiden äänenpainetaso ei ylitä yhtään melurajaa. Asuintilojen ja toimistojen melun aiheuttamaa subjektiivista ärsytystä tulisi tutkia tarkemmin psykoakustisten laboratoriokokeiden avulla. Työn ensisijaisena tavoitteena oli kehittää järjestelmällinen, tehokas ja luotettava menetelmä tämän tyyppisten psykoakustisten testien suorittamiseksi. Lisäksi selvitettiin, mitä muita objektiivisia mittareita, kuin äänenpainetaso tai äänenvoimakkuus, ennustavat parasta subjektiivista ärsytystä ja häiritsevyyttä. Työssä tutkittiin neljää tyypillistä meluolosuhdetta: toimistotilojen ilmanvaihdonääniä, kaupungin liikenteen melua kodeissa, naapurin melua kodeissa, ja kapeakaistaisia komponentteja sisältävää melua. Päätuloksena oli menetelmän kehittäminen, joka mahdollisti omien standardien ja toimintaohjeiden määrittämisen. Lisäksi tunnistettiin objektiiviset mittarit, jotka korreloivat paremmin subjektiivisen häiritsevyyden kanssa kussakin neljästä tutkitusta melutilanteesta. Toimistoissa viisi mittaria ennusti kohtuullisen hyvin subjektiivisia luokituksia. Kohinaa, joka kuului korkeammilla taajuuksilla toimivalla äänenergialla, siedettiin vähemmän. Asunnoissa, kun asumisääniä syntyy naapurin asunnossa, neljä ilmaääneneristysmittaria toimi hyvin ennustamaan asukkaiden subjektiivista ärsytystä. Osoitettiin, että 50–80 Hz: n kaistoja ei pitäisi sisällyttää objektiiviseen luokitukseen. Myös asunnoissa, liittyen viitteen eri liikennemeluun kantautumassa sisätilaan julkisivuelementtien kautta, yksi metrinen Rw+C50–3150 toimi huomattavasti paremmin kuin muut. Viimeinen koe osoitti, että tonaalisuutta ei oteta asianmukaisesti huomioon nykyisissä standardeissa ja meluohjeissa. Tämä tutkimus osoitti, että oikein suoritetut psykoakustiset kokeet tarjoavat laadullista ja määrällistä tietoa subjektiivisesta häiritsevyydestä, ja että näiden tietojen perusteella voidaan määrittää objektiiviset mittarit, jotka tekisivät ohjearvoista tehokkaampia melun haitallisilta vaikutuksilta suojauduttaessa.