TULogo
Inleiding
A. Spreken en horen
B. Theorie
C. Absorptievoorbeelden
D. Ontwerpregels
D.10 Sportzaal
D.12 Zwembad
D.20 Restaurant
D.22 Van trappenhuis tot atrium
D.24 Museum
D.26 Bibliotheek
D.40 Slechthorenden
D.42 Slechtzienden
D.44 Inst. Verst. Gehandicapten
D.46 Normen instellingen
D.50 Lokaal basisschool
D.52 Spreekzalen, alle maten
D.60 Meer ruimten in 1 gebouw
D.62 Bioscoop
D.64 Conservatorium, Muziekschool
D.70-A Muziekzaal, begrippen
D.70-B Concertzaal, ontwerp
D.71 Operazalen
D.72 Mikrofoons in de zaal
D.73 Variabele akoestiek
D.74 Zalen voor lichte muziek
D.80 Kantoren
E. PDF's
F. Artikelen
G. Colofon

Akoestiek in ruimten voor slechthorenden

 
 

Samenvatting akoestische maatregelen voor slechthorenden

  • Er bestaan vijf klasse-aanduidingen voor spraakverstaanbaarheid gebaseerd op STI. Daarbij horen de termen van "slecht" tot "uitstekend". Voor ouderdomsslechthorendheid (presbyacusis) worden doorgaans de klassen een plaats verschoven. Daardoor zijn ontwerpregels bij presbyacusis zeer wel mogelijk.

  • Er zijn zoveel verschillende aandoeningen van het gehoor dat algemene richtlijnen voor het ontwerp slechts bij presbyacusis kunnen worden geven.

  • De spraakverstaanbaarheid neemt toe door toevoeging van absorptiemateriaal in een ruimte. Een gemiddelde absorptiecoëfficiënt (over de gehele ruimte) van 25% à 30% moet als ondergrens worden beschouwd. Slechts in uitzonderingsgevallen kan de stoffering in een ruimte (meubilair, gordijnen, vloerbedekking) daarvoor zorg dragen, zodat eigenlijk altijd een absorberend plafond noodzakelijk is

  • Dat geldt in ruimten waar gezamenlijke activiteiten plaatsvinden, maar bijvoorbeeld ook in de woonkamers van een bejaardencentrum. Een voldoende verstaanbaarheid van menselijke spraak, radio of TV is ook daar meestal niet met meubilering en stoffering te bereiken.

  • De spraakverstaanbaarheid neemt toe als de afstand tussen spreker en toehoorder afneemt, maar ook als de ruimte kleiner wordt; de galm neemt dan ook af. Dat wordt bijvoorbeeld toegepast in kleine, gedempte leslokalen voor slechthorenden.

  • Hoortoestellen helpen vooral als de verhouding tussen het signaal (een spreker bijvoorbeeld) en het aanwezige rumoer groot genoeg is. In een rumoerige omgeving helpen ze weinig; de toevoeging van absorberende materialen is dan veel effectiever.

 

1.    Typen slechthorenden, met name ouderen

In webpagina A.3 is reeds een "audiogram" getoond. Het wordt hier herhaald als figuur 1. De nullijn geeft het gehoor van de gemiddelde normaalhorende mens. Indien de lijn daaronder ligt is er sprake van gehoorverlies. De figuur laat zien dat de curve jaar na jaar slechter wordt; verouderingsprocessen spelen zich ook af in de zeer fijne trilhaartjes van het binnenoor. Dit soort verlies wordt in het jargon "presbyacusis" genoemd.

 

Figuur 1:  Een audiogram geeft de gevoeligheid van een oor per frekwentie. Bij oplopende leeftijd neemt de gevoeligheid af, maar het verlies is het sterkst in de hoge frekwenties. Juist die frekwenties bepalen het verschil tussen klinkers en medeklinkers en zijn dus essentieel voor het spraakverstaan.

 

Met behulp van een audiogram kan gehoorverlies in harde dB's worden uitgedrukt. Er zijn echter vele aandoeningen, ook bij kinderen, die niet binnen het eenvoudige schema van het audiogram vallen. Definiëring is dus lastig en het beste kan hier het "audiologieboek" [[1]] worden geciteerd:

"Op grond van de testresultaten kan bij benadering de beperking worden afgeleid die de slechthorende ondervindt in diverse luistersituaties. Tot op dit punt is er een objectieve argumentatie mogelijk.

In het dagelijks spraakgebruik worden ten aanzien van slechthorendheid verschillende gradaties onderscheiden: licht, matig, ernstig en zeer ernstig. De laatste categorie wordt in Nederland meestal aangemerkt als doofheid."

 

Het zal duidelijk zijn dat het ontwerpen van een school voor zeer slechthorende kinderen specialistenwerk is. Maar het ontwerpen van een bejaardencentrum of een restaurant waar ouderen elkaar moeten kunnen verstaan moet tot het standaardpakket van een architect worden gerekend. We zullen die ontwerpregels weer op twee manieren behandelen. Allereerst komt de situatie aan de orde met één spreker in een ruimte. Dat is binnen deze site nogal eens aangeduid als "het schoollokaal". Maar ook bijvoorbeeld een woonkamer in een bejaardencentrum valt onder dit type [[2]].

Het tweede type ruimte wordt gekarakteriseerd door een situatie met meerdere sprekers (spreken in rumoer) waarin één spreker moet worden verstaan en de andere sprekers voor het rumoer zorgen. Andere vormen van rumoer (keukengeluiden, een spelende radio, ventilatielawaai) vallen hier uiteraard ook onder, maar de onderlinge sterkte is dan lastiger vast te leggen.

 

2.    STI als kwaliteitscriterium

Iemand met een gehoorbeperking stelt strengere eisen aan het akoestisch klimaat van een ruimte dan een normaalhorende. Omdat het dan meestal over de spraakverstaanbaarheid gaat kunnen we hiervoor één van die maten te hulp roepen. Bij de "speech transmisson index" STI is een objectieve maat gekoppeld aan een kwaliteitscriterium. STI is een meetbare grootheid die een getal oplevert tussen 0 en 1. Via metingen van de verstaanbaarheid van woorden en zinnen door proefpersonen kan dan de spraakverstaanbaarheid worden uitgedrukt in de termen "uitstekend" tot "slecht". De koppeling van STI aan die termen staat in tabel 1 op de eerste en tweede rij.

 

Tabel 1:  Een meting of berekening van STI levert een getal tussen 0 en 1. Die waarden zijn gekoppeld aan een kwaliteitsaanduiding voor de spraakverstaanbaarheid.

 

STI-waarde

< 0.30

0.30 - 0.45

0.45 - 0.60

0.60 - 0.75

0.75 - 0.90

> 0.90

Normaalhorenden

slecht

matig

redelijk

goed

uitstekend

 

Presbyacusis

 

slecht

matig

redelijk

goed

uitstekend

 

In de literatuur is te vinden dat mensen met presbyacusis een ophoging van STI tussen 0.1 en 0.2 nodig hebben om op gelijke hoogte te komen met normaalhorenden. Aangezien een klassestap in de tabel overeen komt met een stap in STI van 0.15 is een verschuiving van een klasse verreweg de simpelste methode om metingen aan akoestische kwaliteit te koppelen. Dat staat gegeven in de onderste rij van tabel 1 [[3]].

 

3.    Het akoestisch ontwerp voor één spreker in een galmende ruimte

3.1   Eerdere lessen voor een klaslokaal

De spraakverstaanbaarheid van één spreker in een al of niet galmende ruimte wordt behandeld in de webpagina D.50 over het klaslokaal. Figuur 2 herhaalt één van de figuren uit dat deel waarin de spraakverstaanbaarheid wordt uitgezet tegen de afstand tussen spreker en toehoorder. De gemiddelde absorptiecoëfficiënt (inclusief aan wezigen) van de ruimte dient als parameter [[4]]. Aan de figuur zijn aan de rechterzijde STI-getallen toegevoegd en de kwaliteitsklassen gaan nu in kleur.

 

Figuur 2:  De spraakverstaanbaarheid in een klaslokaal van 8.0 × 6.0 × 3.25 m3. De figuur is een ingekleurde kopie van de figuur uit het desbetreffende hoofdstuk. De aanduidingen "matig" tot "uitstekend" gelden voor normaalhorenden.

 

In figuur 2 daalt de spraakverstaanbaarheid met de afstand. De figuur laat ook zien dat een gemiddelde absorptie van 30% noodzakelijk is om een klaslokaal te ontwerpen dat ook op de achterste rij nog het predicaat "uitstekend" verdient. Die absorptiecoëfficiënt vereist aandacht tijdens het ontwerpproces maar is technisch niet al te problematisch.

Echter, de aanduiding "uitstekend" in de grafiek geldt voor normaalhorenden. Voor mensen met een lichte tot matige gehoorbeperking verschuiven de klassen volgens tabel 1 en ontstaat het beeld uit figuur 3. Een uitstekende spraakverstaanbaarheid is nog steeds mogelijk maar dan alleen op kortere afstand van de spreker. De truc om kinderen met een minder gehoor vooraan in de klas te zetten is al eeuwenoud, maar in het moderne onderwijs wil de leerkracht nog wel eens zwerven door het lokaal en vaak ook is de spreker een medeleerling [[5]].

 

Figuur 3:  Herhaling van figuur 2 voor een klaslokaal van 8.0 × 6.0 × 3.25 m3. De curven zijn precies gelijk maar de aanduidingen gelden nu voor mensen met presbyacusis.

 

3.2   Een kleinere (woon)ruimte om beter te kunnen verstaan

Een verbetering van de spraakverstaanbaarheid kan worden verkregen door de ruimte te verkleinen. Dat staat getekend in figuur 4, waar de afmetingen zijn terug gebracht tot 5.0 × 4.0 × 2.50 m3. In zo'n kleinere ruimte wordt uiteraard automatisch gebruik gemaakt van de kleine afstand tussen bron en toehoorder. Maar een kleinere ruimte galmt minder waardoor de curven omhoog schuiven en een gunstiger akoestisch klimaat ontstaat. Figuur 4 laat dus de achtergrond zien van de ontwerpregels voor een lokaal in een school voor slechthorende kinderen. Zo'n lokaal is klein en absorptie op het plafond is vanzelfsprekend. Maar ook op de wanden wordt absorptie geplakt.

 

Figuur 4:  Herhaling van figuur 3 maar nu voor een kleinere ruimte: 5.0 × 4.0 × 2.50 m3. De kwaliteitsaanduidingen gelden weer voor mensen met presbyacusis.

 

Figuur 4 leert ons ook dat mensen met een matig gehoor het moeilijk kunnen hebben in een gewone woonruimte. Een percentage van bijvoorbeeld 20% is te halen in een woonruimte met gestoffeerde meubelen, dikke gordijnen en een tapijt op de vloer. Echter, bij spaarzamer meubilering is 15% gebruikelijker en kale kamers met 10% komen regelmatig voor. Daarom wordt in woonruimten voor mensen/kinderen met gehoorproblemen altijd een absorberend plafond geadviseerd.

Ook in woonruimten in een bejaardencentrum zou standaard een absorberend plafond moeten worden aangebracht. Aan de gezamenlijke ruimten wordt soms veel aandacht besteed [[6]]; zelfs de gangen zijn vaak voorzien van een absorberend plafond, maar ongemeubileerde woonruimten zijn  kaal en galmend. Toevoeging van meubilair haalt de scherpe kantjes er dan wel wat van af maar het blijft vaak op het randje. De spraakverstaanbaarheid kan nu worden verbeterd met adequate absorptie. Dat geldt niet alleen voor gesprekken, ook de radio of TV kan minder hard.

 

4.    Een ruimte met meerdere sprekers.

Op meerdere plaatsen in deze site is de spraakverstaanbaarheid behandeld van een gesprek in een rumoerige omgeving en het schema van figuur 5 is eerder gegeven in pagina “D.20 restaurant”. Die figuur was afgeleid voor een situatie waarbij het rumoer bestaat uit het geluid van andere, "ongewenste" sprekers die gemiddeld even luid spreken.

 

Figuur 5:  De spraakverstaanbaarheid opgedeeld in categorieën "matig" tot "uitstekend" als functie van A/N, de hoeveelheid absorberend oppervlak gedeeld door het aantal storende sprekers. De parameter r geeft de afstand tussen bron en ontvanger. Daarbij wordt een correctie aangehouden voor de richtingskarakteristiek van spraak en horen. De figuur geldt vrijwel onafhankelijk van de grootte van de ruimte.

 

In figuur 2 wordt de speech transmission index STI berekend als getal tussen 0 en 1 uit:

N     =    Het aantal sprekers (niet het aantal aanwezigen dus) in een ruimte. Daarvan is één spreker "gewenst"; alle overige sprekers produceren " akoestische ruis".

A     =    Het totaal absorberend oppervlak gesommeerd over de gehele ruimte.

r      =    De afstand tussen een spreker en een toehoorder die de spreker probeert te verstaan. Dit is een gecorrigeerde afstand waarbij de richtingsindex van bron en/of toehoorder ook een rol speelt. In de praktijk is de geometrische afstand 1.5 tot 2 maal zo groot.

 

De aanduidingen "matig" tot "uitstekend" zijn verkregen uit tabel 1 voor normaalhorenden. In figuur 6 is weer een aanpassing gemaakt voor toehoorders met presbyacusis door de kwaliteitsklassen een plaats te verschuiven.

 

Figuur 6:  De spraakverstaanbaarheid opgedeeld in categorieën "matig" tot "uitstekend" zoals in figuur 5, maar nu voor toehoorders die lijden aan presbyacusis.

 

Het ontwerpen van bijvoorbeeld een restaurant voor een bejaardencentrum gaat nu niet anders dan de methode die we in pagina D.20 voor een restaurant hadden ontwikkeld; alleen de eisen aan de akoestische absorptie zijn strenger. Men raadplege die pagina voor het daadwerkelijke ontwerpproces.

 

Er zijn een aantal extra overwegingen t.o.v pagina D.20:

  • Men zou licht vermoeden dat bejaarden zachter spreken waardoor de ruis minder wordt. Inderdaad is dat soms het geval, maar luidere sprekers komen ook voor. De spraakverstaanbaarheid wordt gegeven door de verhouding tussen gewenste spraak en ruis. Die blijft dus gemiddeld gelijk maar de spreiding wordt groter.

  • In webpagina D.20 werd gemikt op vrij hoge dichtheden van tafels en bezoekers. Het uiteenschuiven van tafels beperkt de hoeveelheid gasten, maar verhoogt het akoestisch comfort. Immers, A blijft gelijk maar het aantal sprekers N neemt af.

  • Het percentage van de aanwezigen dat daadwerkelijk spreekt zal in een bejaardencentrum vaak lager zijn dan in een restaurant gevuld met jeugdige bezoekers. Daardoor wordt A/N gunstiger.

  • Een grote winst is te behalen door de afstand r te verkleinen. Dat is uiteraard een open deur, maar het betekent ook dat tafels relatief klein dienen te zijn. In een beetje rumoerige situatie kunnen twee bejaarden elkaar over een tafel met een diameter van 2 m echt niet verstaan. De grootheid r in figuur 6 wordt ook bepaald door:

  • De richtingskarakteristiek van de spreker. Het helpt als de spreker de toehoorder aankijkt.

  • Dat geldt ook omgekeerd als de toehoorder de spreker aankijkt.

  • Er is een ontwikkeling van hoortoestellen gaande waarbij de richtingskarakteristiek van de toehoorder wordt opgehoogd. Dat kan flink helpen.

 

5.    Enige opmerkingen over ruimteakoestiek en hoortoestellen

Een uitweiding over hoortoestellen valt buiten het bestek van deze site. Daartoe kan op andere plaatsen veel deskundiger kennis worden gevonden. Maar in relatie tot de akoestische aankleding van een ruimte willen we er toch een paar zinnen aan wijden.

Het geluidniveau van een spreker op conversatiesterkte bedraagt ca. 56 dB op 1 m afstand. Op een paar meter afstand in een absorberende ruimte blijft daar ongeveer 45 dB van over. Deze waarden liggen al zo dicht bij de gehoordrempel dat iemand met bijvoorbeeld 30 dB verlies aan hoge tonen baat heeft bij een hoortoestel. Het is zeer interessant voor een normaalhorende om eens te luisteren via een hoortoestel. Opeens vallen ook allerlei achtergrondgeluiden op. De ventilatie maakt bijvoorbeeld geluid en de koelkast zoemt hinderlijk. Maar ook de gewenste spraak is luider en dat vormt de winst voor een slechthorende.

Echter, hetzelfde hoortoestel in een druk restaurant presteert veel minder. De spraak van degene die tegen je praat is dan bijvoorbeeld 65 dB [[7]], maar als ook het omgevingsgeluid gelijk aan 65 dB is, versterkt een hoortoestel beide geluidbronnen even sterk en is er geen winst. Dragers van hoortoestellen klagen ook altijd over de versterkte omgevingsgeluiden. Een normaalhorende kan met een signaal-ruisverhouding van 0 dB nog goed uit de voeten, maar eens slechthorende heeft daar niet genoeg aan.

De signaal-ruisverhouding moet dus omhoog. De eerste methode om winst te behalen is het ophogen van de bronsterkte, meestal door de spreker dichter te naderen. De tweede methode is de verlaging van de ruis. Dat kan door een ander restaurant te zoeken of door de aanwezige hoeveelheid geluidabsorberend materiaal op te voeren. In de eetruimte van een bejaardencomplex moet een geluidabsorberend plafond worden aangebracht.In de eetruimte van een bejaardencomplex moet een geluidabsorberend plafond worden aangebracht.

 

Er is nog een derde mogelijkheid om de signaal-ruisverhouding te verbeteren: Het ophogen van de richtingscoëfficiënt, die in alle theoriedelen Q is genoemd. Dat sloeg dan in de meeste gevallen op sprekers of luidsprekersystemen, maar ook bij het horen treedt een richtingseffect op. Dit effect kan sterk worden opgevoerd door toepassing van een "hoorbril". In de pootjes van de bril wordt een serie microfoontjes aangebracht waardoor geluid van voren wordt versterkt en de overige hoeken worden verzwakt [[8]].

 

 

 


[2]     Een radio of TV dient ook als één spreker. Iedereen kent de gevallen waarbij die zeer hard worden gezet. Een goede ruimteakoestiek met veel absorptie verbetert de verstaanbaarheid waardoor radio en TV zachter kunnen worden afgesteld.

[3]     Duquesnoy, Plomp, Festen, Houtgast, Van Wijngaarden, etc. hebben hier in ons land en in de vakpers over gepubliceerd.
Er zijn op het net zonder probleem 20 artikelen te vinden over het onderwerp. Daarvan springt er niet een uit die als inleiding voor architecten kan dienen. Het is daardoor lastig om een relevante verwijzing te geven.

[4]     De invloed van ongelijkmatige verdeling van absorptie over de ruimte is niet geheel onbelangrijk, maar blijft in deze webpagina gemakshalve onbesproken.

[5]     We komen hier in de verleiding om de absorptie nog verder op te voeren. Zoals in de voorgaande webpagina is uitgelegd helpt dat niet omdat de signaal-ruisverhouding dan te laag wordt achter in het lokaal. Er is zeer wel aan te rekenen om de optimale absorptie vast te stellen, maar dat blijft hier achterwege.

[6]     Helaas lang niet altijd. Normen ontbreken namelijk.

[7]     Door het Lombardeffect gaan mensen harder praten.

[8]     M.M. Boone, “De hoorbril, een sterk richtinggevoelig hoortoestel”, NAG-jornaal, nr. 178, 1-11 (2006).

W. Soede, "Improvement of speech intelligibility in noise: development and evaluation of a new directional hearing instrument based on array technology", Doctoral thesis, TU Delft, 1990.