| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Impulsstøj

14. Bilag: Betragtninger om støj og impulser

Dette bilag skal betragtes som et generelt idegrundlag, der blev udformet, før det egentlige projektarbejde begyndte. Her blev der gjort nogle tanker om støj, støjgene og impulser. Der optræder konkret viden, hypoteser samt forskellige løse ideer og betragtninger.

14.1 Hvorfor generer støj?

Hørelsen er en af vore vigtigste sanser. Næst efter lugt er hørelsen den af vore sanser, vi reagerer kraftigst på.

Lyd giver os information om omgivelserne og er desuden et kommunikationsmiddel mellem individer. I tidernes morgen var hørelsen et spørgsmål om liv eller død. Dens funktion var primært at advare os mod farer: Er der andre i nærheden? Er det "byttedyr"? Ven eller fjende? Er det blæst, regn? .… osv.

Mennesket reagerer på (pludselig) lyd på tre måder: orienteringsrespons, overraskelsesrefleks og forsvarsrespons (efter [10]).

Det er muligt at vænne sig til bestemte typer af lyd, således at orienteringsresponsen deaktiveres. Vi har lært at genkende lyde og er klar over, at de ikke kræver nogen form for reaktion, men hjernen holder ikke op med at behandle informationen.

Når vi hører en pludselig lyd, der enten er høj eller skræmmende, udløses overraskelsesrefleksen (øjnene blinker, musklerne trækker sig sammen). Det er svært at vænne sig af med dette, og mange gange forsvinder den ikke, selv om vi kender lydkilden.

Forsvarsresponsen træder i kraft, når vi opfatter lydene som truende. Kroppen mobiliserer sig til at vinde eller forsvinde. Muskelspændingen, pulsen, og åndedrættet m.m. øges.

Ovenstående illustrerer, at lyd - måske især pludselige lyde - har en meget direkte indflydelse på mennesker.

Støj kan således opfattes som forstyrrelser i den information og/eller kommunikation, vi har brug for, eller som vi ønsker. Hvis vi føler os trygge og mætte, og hvis vores behov i det hele taget er dækket, vil vi gerne have tilstrækkelig stilhed, til at vi kan overvåge omgivelserne uden besvær. Støj kan i denne sammenhæng opfattes som uønsket lyd.

Vi kan i nogen grad "vænne os til støj", forstået på den måde, at vi kan undgå at lægge mærke til støj, der er uinteressant eller ufarlig for os. Det kræver dog nogle psykiske ressourcer at "udelukke" støjen fra bevidstheden, og kan vi vælge, foretrækker vi stadig stilheden eller i det mindste lyde, som vi selv er herre over. Selv om vi ikke bevidst har lagt mærke til en støj, føler vi det som en lettelse, når støjen ophører.

Selv om vi har vænnet os til en type støj, f.eks. trafikstøj, er der stadig lyde fra trafikken, vi lægger mærke til. Hvis vi er på vej over en gade, vil vi opfatte lyde fra biler, der nærmer sig tæt på, som et faresignal, vi skal reagere på. Også selv om denne lyd i stor udstrækning ligner den øvrige trafikstøj. Lyden af den nære bil adskiller sig kun lidt fra den øvrige trafikstøj, men vi lægger alligevel mærke til den, selv om vi har "vænnet os til" eller "udelukker" trafikstøjen fra vores bevidste opfattelse.

Med baggrund i ovenstående eksempler vil vi som arbejdshypotese antage, at alle lyde, der skiller sig ud fra det generelle lydbillede, stjæler vores opmærksomhed, hvad enten det er berettiget eller ej. Hvis det ikke er berettiget, må lyden betegnes som en særligt generende støj, fordi den forstyrrer mere end anden støj.

Ud fra ovenstående er det klart, at støj, der høres kraftigt, genererer mere end støj, der ikke er så kraftig. I miljølovgivningen kommer det til udtryk ved brugen af A-vægtede lydtrykniveauer som en første tilnærmelse til den opfattede styrke (hørestyrkeniveau eller "loudness level"). Ud over denne frekvensvægtning gør miljølovgivningen endvidere den antagelse, at støjens genevirkning kan udtrykkes ved "gennemsnitslydstyrken" (L_Aeq). Der tages i almindelighed ikke hensyn til niveauvariationer (når vi ser bort fra 5 dB-tillægget for impulsholdig støj).

Mange undersøgelser har i tidens løb underbygget det rimelige i disse tilnærmelser mellem objektive mål og genevirkningen. Der er dog stadig noget, der "halter". Man kan se behovet for at have forskellige støjgrænser for forskellig slags støj som udtryk for, at nok er der en korrelation mellem L_Aeq og genevirkning, men den er ikke den samme for forskellige støjtyper [14].

Der er flere grunde til dette:

1. L_Aeq udtrykker ikke den "opfattede lydstyrke" godt nok.
2. Ud over niveauet (L_Aeq) har karakteren af de forskellige støjtyper betydning for genevirkningen.
3. Andre faktorer end støjens styrke og karakter har betydning for genevirkningen.

Til den først anførte grund må det siges, at der kan findes mange eksempler på, at mål som hørestyrke eller hørestyrkeniveau ville give bedre overensstemmelse med den opfattede lydstyrke. Det gælder især for signaler, der er specielle enten i tids- eller i frekvensdomænet. Et eksempel på det sidstnævnte er infralyd og lavfrekvent støj, hvor de traditionelle mål kommer til kort.

Computerteknologi og "miniaturisering" gør det i dag praktisk muligt at måle og vurdere støj i termer af hørestyrke. Alligevel er det nok ikke realistisk at bringe dette på bane i dette projekt, hvis mål er kortsigtet, nemlig - om muligt - at formulere en analyse- og vurderingsmetode, der så vidt muligt lader sig udføre med det for tiden gængse støjmåleudstyr. Det skal dog ikke forhindre, at den viden, der især i tidsdomænet ligger bag de moderne hørestyrkemodeller, udnyttes i projektet.

Den anden grund, støjens karakter, er den mest centrale for dette projekt. Det skal her betones, at det er den opfattede karakter af støjen, der er vigtig. De mål, der udtrykker støjens karakter, skal altså relatere sig til menneskets lydopfattelse. Dette vil blive overvejet nærmere i Afsnit 14.2.

Den tredje grund skyldes mange forskellige forhold, som i almindelighed opfattes som modifikatorer til sammenhængen mellem niveau og støjgene. Der er tale om sociale forhold (bolig- og omgivelsessituation), individuelle forhold (køn, alder uddannelse, helbred, evnen til problemhåndtering o.l.), holdningen til støjkilderne og forventninger til omgivelserne m.m. Dette er nærmere behandlet i [21]. I forbindelse med miljølovgivningen kan disse forhold kun tages med i betragtning, såfremt grunden til en anden størrelse af genevirkning, end der umiddelbart forventes ud fra støjens niveau, skyldes en generel holdning i befolkningen. Når der accepteres højere støjniveauer fra vejtrafik (færre klager) end fra virksomhedsstøj med samme niveauer, er forklaringen sandsynligvis, at folk har en anden holdning til trafikstøj, hvad enten denne holdning så skyldes, at vi synes trafik er mere nødvendig, eller at vi tror, at der alligevel ikke kan gøres noget for at nedbringe trafikstøjen.

Uanset om genens "størrelse" skyldes andre forhold end dem, der direkte har med støjen at gøre, er folk reelt generede af støjen, når de giver udtryk for det. Dette er bl.a. vist i undersøgelser af gener fra vindmøller, hvor synet af møllerne er et væsentligt element i den oplevede støjgene [21]. Man er altså nødt til at inddrage forhold, der ikke direkte relaterer sig til støjens styrke og karakter i genebegrebet. Dette er også relevant for miljølovgivningen, hvis der er tale om generelle forhold. I relation til dette projekt kan det være relevant bl.a. at overveje, om associationer til skud gør, at genevirkningen af visse impulslyde er højere, end man skulle forvente.

14.2 Støjens karakter

Hvis en støj har en særlig karakter eller en sådan styrke, at den bemærkes separat i forhold til baggrundsstøjen, vil den kunne genere. Uanset bemærkningerne i Afsnit 14.1 - om relationerne mellem opfattet styrke og L_Aeq - vil vi i dette projekt antage, at der er taget hensyn til den del af genen, der afhænger af støjens styrke, gennem de fastsatte støjgrænser udtrykt i termer af L_Aeq. Vi vil derfor hovedsagelig beskæftige os med den ekstra gene, som støjens særlige karakter kan give anledning til.

14.2.1 Analogier til støj med tydeligt hørbare toner

I dag bruges i Danmark (og i Norden) en objektiv analysemetode til at afgøre, om der skal gives et 5 dB-tillæg til det målte støjniveau for tydeligt hørbare toner i støjen. Metoden er beskrevet nærmere i [16] og [20]. Når vi her beskæftiger os med denne metode, er det alene for at vurdere, om nogle af de overvejelser og tanker, der ligger bag, kan genbruges i relation til impulser.

Ved udformningen af analysemetoden for hørbare toner i støj var det ønsket, at metoden udtrykte genevirkningen af tonerne. Som nævnt i Afsnit 14.1 er der andre faktorer end støjens karakter, der har betydning for den oplevede gene. I erkendelse af at disse faktorer ikke med en rimelig indsats (eller måske slet ikke) kunne komme til udtryk i en objektiv analysemetode, blev det besluttet, at målemetoden skulle udtrykke tonernes hørbarhed. Resultatet skulle endvidere så vidt muligt være i overensstemmelse med gennemsnittet af mange subjektive vurderinger.

Målemetoden for hørbare toner i støj kunne være lavet på rent empirisk grundlag. Det blev dog valgt at udforme metoden, så den var i overensstemmelse med "hørelsens virkemåde". Dette har vist sig at være en farbar vej. (Metoden blev formuleret for ca. 20 år siden, og der har bortset fra præciseringer ikke været behov for ændringer, i hvert fald hvad angår de stationære støjtyper. Den synes stadig at være i overensstemmelse med gennemsnitlige subjektive vurderinger. Metoden er for nylig præciseret og forfinet med hensyn til vurdering af ikke-stationære tilfælde).

Metoden kræver, at der udføres en smalbåndsfrekvensanalyse med en tilstrækkelig opløsning. Tonerne ses i analysen som smalle lokale maksima. Hvor højt disse "rager op" over det omgivende niveau, afhænger af analysens opløsning. Metoden kompenserer beregningsmæssigt for dette, så slutresultatet alene relaterer sig til hørelsen og ikke til den visuelle tydelighed af "spidserne" i analysen. Også smalle støjbånd kan vurderes med metoden, men andre spektrale særheder (f.eks. hvæsen, dvs. dominerende indhold af højere frekvenser) er hverken omfattet af målemetoden eller Miljøstyrelsens vejledninger.

Hvis man forestiller sig en analogi mellem frekvens- og tidsdomænet, svarer tonerne med begrænset spektral udtrækning til impulser, hvis disse defineres som snævre i tidsdomænet, dvs. kortvarige lyde. Fænomener som hvæsen i frekvensdomænet har analogi til niveauspring i tidsdomænet.

Selv om målemetoden for toner oprindeligt var udformet med et gradueret tillæg, blev det i sin tid besluttet, at der skulle opereres med et fast tillæg, som bliver udløst, når tonernes tydelighed overskrider en kriteriekurve. Det betyder i praksis, at selv små ubestemtheder kan komme til at blive afgørende for udløsningen af et 5 dB-tillæg. Dette har vist sig at være uhensigtsmæssigt. Senere tilkomne metoder i andre lande og en revision af metoden opererer da også med et gradueret tillæg. Hvis målemetoden for impulser kan muliggøre anvendelsen af et gradueret tillæg, er det at foretrække.

Der kan forekomme flere toner samtidigt. Hvis tonerne er i samme kritiske bånd, adderes de. Hvis de forekommer i forskellige kritiske bånd afgøres tydeligheden alene af det kritiske bånd med de tydeligste toner. Det sidste er en praktisk forenkling, som ikke er helt i overensstemmelse med detektionsteorien. Ifølge denne burde sandsynlighederne for detektion af tonerne i de forskellige kritiske bånd "adderes".

Analogien til tidsdomænet kunne være, at impulser, der høremæssigt smelter sammen, adderes enten ved målingen eller beregningsmæssigt, mens adskilte impulser vurderes efter andre principper.

14.3 Impulsbegrebet generelt

Inden vi forsøger at fastlægge en definition på impulsbegrebet specifikt for ekstern støj, er det rimeligt at undersøge, hvad den almindelige opfattelse af ordet "impuls" er:

Det er altså den pludselige påvirkning, der går igen. Impulslyd kan så enten tolkes som en pludselig lyd eller resultatet af en pludselig påvirkning. Også ordet "uovervejet" indgår; måske kan det med rimelighed relateres til begrebet "uventet" og dermed "forskrækkende" og "alarmerende".

Hvis vi betragter impulslyd som lyd stammende fra pludselige påvirkninger, er det altså lyde fra hamren, banken, sammenstød, momentane reguleringer (trykluftafblæsninger) .... Dette harmonerer med de eksempler, der er anført i [15], men begrænser ikke impulsbegrebet til lyde, som er snævre i tidsdomænet, dvs. kortvarige lyde.

Pludselige opadgående ændringer af lydens styrke vil falde inden for de anførte opfattelser uanset den efterfølgende varighed.

14.3.1 Hvorfor generer impulser?

I dette afsnit skal anføres nogle mulige grunde, til at impulslyde giver anledning til en ekstra gene ud over den, der udtrykkes ved L_Aeq af støjen.

"Lige energi"-princippet siger, at forskellige støjtyper med samme L_Aeq generer lige meget. Der er i tidens løb lavet mange undersøgelser, der bekræfter dette, og der er også lavet mange undersøgelser, der prøver at betvivle det. Uden at gå i detaljer er den generelle erfaring, at "lige energi"-princippet i almindelighed er en rimelig god og robust model, når vi tænker på den gennemsnitlige vurdering af støj og støjgener.

Kraftige og enkeltstående impulser er specielle, ved at den korte varighed gør det muligt at tillade meget høje lydtrykniveauer af de enkelte hændelser. Hvis vi betragter skud og eksplosioner f.eks. med en varighed på 100 ms, vil 10 hændelser med et niveau på 100 dB give et ækvivalent niveau på 55 dB over 8 timer. Det vil sige, at sådanne ekstreme hændelser faktisk vil kunne overholde grænsen på 55 dB om dagen i områder for blandet bolig og erhverv (hvis ikke der var impulstillæg). Det virker rimeligt at antage, at en del af genen skyldes de meget høje lydtrykniveauer, som kan tillades for de enkelte hændelser. Der er derfor et behov for et tillæg for impulser i dette tilfælde.

Med ovenstående betragtninger vil et impulstillæg kunne administreres ud fra, hvor meget lydtrykniveauet af enkelthændelser overskrider L_Aeq-værdien af støjen, eller man kunne fastsætte regler for maksimalniveauer om dagen, som det allerede er tilfældet for maksimalniveauer om natten.

Kraftige og pludselige impulser kan også genere ved deres "forskrækkende" effekt (engelsk: "startle effect"). Denne mekanisme vurderes i almindelighed ikke at være dominerende for de impulstyper og niveauer, der normalt optræder i støj fra virksomheder.

Impulsernes særpræg i tidsdomænet gør, at de høremæssigt skiller sig mere ud fra baggrundsstøjen end en konstant støj med samme L_Aeq. Det betyder, at støjkilden høremæssigt kan lokaliseres, og det i sig selv indebærer et forøget genepotentiale.

14.3.2 Foreløbige definitioner

I første omgang gives udkast til nogle begrebsmæssige definitioner. Senere i projektet kan disse måske suppleres med mere præcise definitioner i fysiske termer som stigetider, varigheder, maksimalværdier ..., og hvad der nu måtte vise sig relevant.

Definitionerne i dette afsnit relaterer sig til genevirkning af impulslyde i det eksterne miljø. Ud fra betragtningerne i foregående afsnit er impulser pludselige lyde. Denne egenskab gør, at de bemærkes særskilt i forhold til den øvrige støj og derfor kan give anledning til en specifik gene. I øvrigt bruges følgende definitioner:

Impuls(lyd): Lyden fra pludselige påvirkninger/ændringer

Impulsivitet: Bruges evt. som en betegnelse for, hvor tydeligt impulslyden opfattes under tilstedeværelse af anden mere kontinuert støj (fra samme kilde eller baggrundsstøj). Har formentlig noget at gøre med, hvor brat lyden starter, hvor kraftig den er, og hvor meget den maskeres af evt. anden støj.

Tydeligt hørbar impuls: Impulslyd, som høres tydeligt evt. gennem en mere kontinuert støj fra andre kilder (delvis maskering). Afhænger formodentlig af impulsiviteten og af, hvor meget den "stikker" op over den øvrige støj.

Tillæg for tydeligt hørbare impulser: Et tillæg, som gives til det målte L_Aeq for at udtrykke den ekstra gene, som impulslyden giver anledning til. Genen antages at kunne beskrives som:

Gene =a × L_{Ae q}+ b × (et eller andet mål for impulser i støjen)

Målet for impulserne i støjen bør formentligt afhænge af, hvor tydeligt hørbare impulserne er, men indeholder måske også vurderinger af, hvor ofte de forekommer m.m. Måske burde det i konsekvens af dette ikke benævnes "tillæg for tydeligt hørbare impulser", men bare "tillæg for impulslyd".

14.4 Elementer i en analysemetode

Ideelt set skal metoden udtrykke den gene, impulserne giver anledning til ud over deres bidrag til L_Aeq. Det skal i den sammenhæng overvejes, om man kan forstille sig situationer, hvor impulserne tæller så højt i L_Aeq, at det ikke er relevant med et tillæg.

Med mindre, der ved litteraturgennemgangen findes muligheder for at sætte en analysemetode for impulser i relation til genevirkningen, vil ambitionsniveauet være, at metoden skal udtrykke, hvor tydeligt impulsernes høres, samt være i overensstemmelse med gennemsnitlige subjektive vurderinger.

Metoden skal så vidt muligt kunne udføres med gængs måleudstyr eller med udstyr, som det med rimelighed kan kræves, at de godkendte laboratorier anskaffer.

Metoden skal være i overensstemmelse med den psykoakustiske viden om hørelsens og lydopfattelsens funktion.

Impulser, der høremæssigt smelter sammen, bør vurderes efter et tilsvarende princip, mens adskilte impulser vurderes efter andre principper, hvis ikke der kan findes en fælles metode.

Hvis målemetoden for impulser kan muliggøre anvendelsen af et gradueret tillæg, er det at foretrække. Jo tydeligere impulserne er, jo større skal tillægget være.

Da der primært er tale om impulser i støj fra virksomheder o.l. (i modsætning til støjen fra skydebaner, hvor impulserne er den dominerende eller eneste støjkilde), skal der tages hensyn til maskeringsfænomener fra mere kontinuert støj. Det kan vise sig at være nødvendigt at vurdere impulsiviteten i forskellige kritiske bånd hver for sig.

Betydningen af antallet af impulser i løbet af et referencetidsrum er indtil videre uklar og bør undersøges.

Hvis impulserne kommer med konstante mellemrum, opfattes de som en tone, hvis hyppigheden er større end ca. 10 impulser pr. sekund. Hvis mellemrummene ikke er konstante, opfattes meget hyppige impulser som kontinuert støj (jf. f.eks. aflæsning af et læs perlegrus).

I det foregående er det implicit antaget, at hørbarheden af impulserne (og måske også den ekstra gene, som de giver anledning til) er uafhængig af det samlede niveau (L_Aeq). Det vil være relevant at undersøge, om det virkelig forholder sig sådan.

Man kan forestille sig, at tillægget simpelt hen udløses efter, hvor kraftige de kraftigste lyde er (f.eks. målt som maksimalværdier med tidsvægtning F). Dette harmonerer med en opfattelse blandt nogle "geneforskere" om, at det er de kraftigste lydtrykniveauer (f.eks. L₅), der korrelerer bedst med genen. L₅ betegner det lydtrykniveau, der overskrides i 5% af tiden, og er en central estimator, dvs. en værdi, som er karakteristisk for en fordeling. Dette er ikke tilfældet med f.eks. "gennemsnittet af de fem højeste niveauer", som p.t. bruges ved vurdering af støjgener om natten.