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Acustica delle aule e voce delle insegnanti di scuola primaria: uno studio longitudinale
In questo studio sono riportati gli esiti del monitoraggio della voce di 27 insegnanti elementari e della relazione tra i parametri acustici di voce e aula. A seguito della validazione metrologica di un nuovo analizzatore vocale, in termini di incertezza tipo ed errore massimo ammissibile, è stata avviata la campagna di monitoraggio della voce occupazionale. Lo sforzo vocale medio è risultato pari a 71,2 dB. È stato osservato l'effetto Lombard ad un tasso di 0,53 dB/dB ed un tempo di riverberazione ottimale di 0,7 s in grado di minimizzare il livello di voce. Per la sicurezza occupazionale è necessario avviare strategie di controllo vocale in campo, accurate e prolungate nel tempo
Speech communication in classrooms: Long-term monitoring of the vocal activity of teachers and intelligibility of children
The acoustic characteristics of a school classroom may have an influence on the cognitive developmental processes in children, as well as on the voicing demand in teachers. High reverberation times and excessive background noise levels negatively affect speech communication and can be the causes of psychophysical diseases in both students and teachers.
Recent studies highlighted the correlation between the occupational voice use and the occurrence of voice pathologies, however there is still a lack in the studies that accounted for all the aspects that are present in the everyday communication situations and that are based on repeated and accurate voice monitorings in-field.
The objective of this Ph.D. thesis is to contribute to the identification of tools, procedures and requirements to address all the issues related to healthcare and safety related to the teaching and learning practices in school classrooms. This approach includes to account for every possible
cause of health risk among which the work- and stress-related problems appear, negatively affecting the teaching activity and reducing speech intelligibility towards pupils.
The first part of the research activity within these three years was oriented to the investigation of the voice use under very different acoustic conditions. Experiments were performed both in laboratory and in-field. In particular, measurements took place in the semi-anechoic and reverberant rooms of the National Institute of Metrological Research (INRiM) in Torino and repeatedly in primary school classrooms located in the North of Italy. Within this framework, the calibration procedures for the accurate estimation and measurement of voice parameters were defined for a new portable vocal analyser that was recently developed.
The second part of the research was addressed to the investigation of speech intelligibility under several acoustic conditions. At this aim, the validation of a new speech intelligibility test that is accurate for repeated measurements and that was optimised in several languages based on the
same algorithm, was performed. This test was validated within a joint project with the Oldenburg Universität (Germany) and, afterwards, was implemented to finalise a listening test aimed at understanding the effect of reverberation and noise with informational content on speech intelligibility
Il controllo del rumore tramite un semaforo acustico intelligente che aiuta a regolare la propria emissione vocale: S&N-S Light
Gli studi attuali confermano che il rumore sia fra le principali cause del peggioramento della qualità della vita nelle aree urbane e negli ambienti densamente occupati. Nelle aree urbane le principali fonti di inquinamento acustico comprendono, oltre al traffico stradale, il rumore legato alla vita notturna. Sono diverse le azioni intraprese dalle amministrazioni comunali per affrontare e risolvere il fenomeno, ma non sembrano ancora sufficienti ad arginare un problema sempre più diffuso. Negli ambienti densamente occupati, quali scuole, locali di ristorazione ecc., oltre ai rumori generati dagli impianti e di impatto, una delle principali sorgenti di inquinamento acustico è il livello della voce delle persone. Studi che valutano la percezione dell'acustica negli ambienti scolastici da parte di studenti e docenti hanno individuato proprio nella voce degli studenti che parlano all'interno dell'aula il disturbo principale. Inoltre, numerosi monitoraggi del rumore nelle scuole hanno fatto emergere un'esposizione elevata specialmente nelle scuole materne ed elementari. La conseguenza principale dell'esposizione a livelli di rumore eccessivi è già stata dimostrata essere l'insorgenza di danni uditivi e di laringopatie nel corpo docente, oltre ad essere causa di difficoltà di apprendimento e perdita di attenzione negli alunni. Risulta quindi molto importante sviluppare strumenti e strategie per sensibilizzare gli utenti circa gli effetti della loro emissione vocale sulle condizioni acustiche dell'ambiente. Per questo è stato sviluppato e brevettato un semaforo acustico intelligente, lo Speech & Noise Stop Light (S&N-S light), che misura i livelli di rumore presenti in ambienti densamente occupati e che suggerisce un autocontrollo del livello di voce basandosi sulla segnalazione luminosa dei semafori stradali. L'innovazione del sistema è quella di essere uno strumento che non reagisce ai rumori istantanei e che si adatta automaticamente alle condizioni generali presenti nell'ambiente. Ad ora sono stati realizzati sei prototipi di S&N-S Light, impiegati in tre campagne di misura che hanno coinvolto le aule di una scuola superiore, il dehor di un locale notturno in un contesto urbano e le sale di un locale di ristorazione. L'obiettivo di queste campagne di monitoraggio è stato orientato a sensibilizzare l'autoregolazione del livello della voce degli utenti in presenza del dispositivo. Dai risultati è emerso un abbassamento dei livelli di rumore, in particolare quando l'utilizzo del semaforo è affiancato da una campagna informativa di sensibilizzazione tramite la diretta comunicazione verbal
L'influenza dell'acustica dell'ambiente sui parametri di caratterizzazione del carico vocale
A parità di distanza dall’ascoltatore, di condizioni acustiche e di discorso (libero, vocalizzato, letto), la comunicazione frontale implica contributi di incertezza sulla misura del livello medio ed equivalente di pressione sonora (SPL) e della frequenza fondamentale (F0) del segnale vocale. Altre variazioni sulle misure dipendono dalla strumentazione utilizzata e dalla necessità di omogeneità del campione. Questo lavoro indaga i parametri SPL ed F0 per 19 soggetti madrelingua italiani tra i 22 e 34 anni di età, normoudenti e normovedenti, che hanno eseguito un monologo libero di 5 minuti nelle camere semi-anecoica e riverberante dell’INRiM di Torino con l’obiettivo di farsi comprendere da un ascoltatore seduto a 6 m. A 16 cm dalla bocca dei soggetti era presente un fonometro di riferimento. Ripetibilità e riproducibilità delle misurazioni sono state studiate confrontando l’uso di diverse catene strumentali e più tipi di discorsi. La percezione del comfort vocale è stata indagata tramite questionari
Durata dei periodi di voce e di pausa nel parlato continuo in diverse condizioni di riverberazione per professionisti e non professionisti della voce
L’utilizzo prolungato della voce in ambienti lavorativi dalle pessime caratteristiche acustiche comporta un uso non corretto dell’apparato fonatorio che determina fatica vocale. L'obiettivo della ricerca è quello di indagare oggettivamente la fatica vocale attraverso differenze nel comportamento vocale in diverse condizioni di riverberazione. L’analisi ha riguardato professionisti e non professionisti della voce e si è focalizzata sulla durata dei periodi di voce e di pausa nel parlato continuo. Sono stati eseguiti monitoraggi di 5 minuti utilizzando il dispositivo Voice Care®, sviluppato al Politecnico di Torino, nei laboratori della London South Bank University su 5 docenti inglesi, e all’INRiM di Torino su 9 studenti italiani. I soggetti parlavano di argomenti conosciuti ad un ascoltatore posto a 6 m di distanza. Per i professionisti della voce la massima occorrenza dei periodi di voce si sposta su periodi più lunghi con l’incremento della riverberazione, con conseguente aumento della fatica vocale, rilevata percettivamente
Archeoacustica: innovazioni tecnologiche per la riscoperta del teatro antico
Il teatro antico rappresenta uno dei lasciti più consistenti ereditati dalla cultura greco-latina. Malgrado sia già avvenuta una presa di coscienza relativamente alla sua conservazione e valorizzazione, esplicitata attraverso diverse Carte del Restauro, la grande maggioranza delle strutture teatrali a noi sopravvissute versa in condizioni disastrate e compromesse dal tempo e dagli agenti atmosferici, senza contare le sovrapposizioni dovute alle espansioni degli agglomerati urbani. Pertanto, la parziale mancanza di elementi architettonici e lo stato di abbandono di molti teatri italiani rendono difficile, se non impossibile, la ricostruzione dei loro apparati teatrali originali. Altrettanto compromessa ne è l'acustica: concepite come vere e proprie macchine per l'ascolto, attualmente i teatri in grado di ospitare una performance e di assolvere correttamente al proprio compito acustico sono un numero estremamente limitato. Per questo motivo, si è esplicitata la necessità di ricevere ausilio dalle nuove tecnologie in sviluppo, sia a sostegno dell'attività teatrale in situ (e.g. impianti elettro-acustici, conchiglie d'orchestra), sia a favore di una maggiore comprensione della sua intima natura sonora e della sua divulgazione in campo scientifico. Partendo da questi spunti, sono stati messi in discussione l'approccio e la metodologia di analisi del campo sonoro per il teatro antico, consolidatosi negli anni passati grazie al progetto europeo ERAT
THE EFFECT OF CLASSROOM ACOUSTICS ON STUDENTS’ LEARNING PROCESSES: SELECTION OF OBJECTIVE PARAMETERS AND PROVISION OF A MEASUREMENT PROTOCOL
Since the students’ learning process is affected by classroom acoustics, this work is based on a literature review aiming at identifying the acoustical parameters that have major influence on students’ academic performances. The review strategy involved three different approaches and resulted in more than 30 selected papers, of which only a few provided information on the effects of the acoustics of the environment on learning. The indexes that turned out to have the greater influence on students' performance were therefore considered on the evaluation of acoustical quality in elementary school classrooms through in-field measurements. Room acoustics and intelligibility indices in both occupied and unoccupied conditions of twenty-nine first-grade classrooms belonging to 13 school buildings in Turin that differ in location and typology, were gathered in the study. Then, the association between objective parameters was assessed with linear regression analysis and results of previous studies were confirmed. In addition to that, new important considerations useful for the creation of a simplified protocol that can be universally applied when performing acoustic measurements in classrooms emerged, so that comparisons across several environments can be performed
Nuovi parametri acustici utili nella diagnostica e nella prevenzione di patologie vocale
L'analisi acustica del segnale vocale è comunemente usata per la valutazione clinica della voce, in quanto le misurazioni acustiche sono facilmente eseguibili e non intrusive. Recentemente le valutazioni ambulatoriali di parametri acustici basati su misure di breve durata sono integrate da monitoraggi sul lungo periodo effettuati tramite dispositivi portatili che utilizzano microfoni a contatto applicati alla base del collo. Le misurazioni acustiche sono in grado di fornire parametri che costituiscono un valido riferimento per la prevenzione e la diagnosi delle patologie vocali. L'analisi acustica della voce si concentra attualmente su parametri ricavati nel dominio del tempo, ma diversi studi hanno evidenziato la loro limitata riproducibilità a favore di parametri spettrali e cepstrali (ad es. il Cepstral Peak Prominence). Il presente lavoro si pone l'obiettivo di determinare la significatività dei diversi parametri nella valutazione delle patologie vocali e di stimare la correlazione tra i giudizi percettivi e le misure acustich
UN PROTOCOLLO PER LA CARATTERIZZAZIONE DELL’ACUSTICA DELLE AULE SCOLASTICHE DI PRIMA ELEMENTARE
Per promuovere una rapida ed efficace caratterizzazione, oltre che un’adeguata progettazione, dell'acustica dell’aula, questo studio fornisce un protocollo di misura essenziale, basato su un numero minimo di parametri e di posizioni. Le analisi condotte sui risultati delle misure acustiche di 29 aule suggeriscono l’utilizzo di parametri più convenienti, come la chiarezza nella posizione centrale dell'aula, rispetto al tempo di riverbero, che implica una procedura di misurazione più laboriosa
Elementary classroom acoustics: what really matters
This work answer the question on what are the optimal acoustic conditions for speech communication and
learning in classroom. In order to do this, a simple protocol to carry out measurements to characterize
classroom acoustics is provided and the thresholds of the main parameters to guarantee an adequate sound
environment for educational facilities have been identified. In 29 first-grade classrooms, background noise
level in silence and during group activities, reverberation time also in unoccupied conditions, speech clarity,
ratio of useful to detrimental energy and speech signal were acquired along the main axis. Correlation
analyses allowed for the selection of reverberation time or speech clarity in the central position as the
essential parameters to evaluate the acoustical quality of classrooms, which were clustered either in bad or
good acoustic group based on the cluster analysis. The thresholds for the reverberation time and speech
clarity in the central position are 0.8 s and 2.6 dB, respectively. Further investigations were performed on the
early, late and total components of the sound strength parameter
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