Avaliação e modelagem de qualidade sonora em aeromaves comerciais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia MecânicaEm aeronaves modernas a qualidade vibro-acústica dentro da cabine tem implicações, tanto para o conforto e saúde dos passageiros e da tripulação, quanto na conquista de clientes pelas companhias aéreas. Entretanto, ainda há pouco conhecimento quanto aos aspectos mais importantes para a qualidade sonora em aeronaves, e a necessidade de se abordar o assunto sob um olhar multidisciplinar dificulta avanços consideráveis. O presente trabalho envolveu dois estudos principais: (i) o desenvolvimento de um diferencial semântico para avaliação subjetiva do conforto acústico em aeronaves comerciais com motores turbo-fan e (ii) modelos matemáticos de ``conforto acústico'' e ``preferência''. Além disso, diferentes estudos e ferramentas auxiliares foram desenvolvidos, entre elas, (i) uma lista de descritores em português do Brasil para ruídos no interior de aeronaves, (ii) interfaces a serem utilizadas pelos participantes das avaliações subjetivas, (iii) um estudos sobre as implementações do modelo de intensidade de flutuação, (iv) um estudo da sensação de ``aspereza'' e dos modelos de roughness, e (v) a modelagem probabilística de dados ordinais.Para desenvolver o diferencial semântico foram coletados 207 descritores semânticos diferentes para ruído em aeronaves, sendo que a maioria dos descritores está relacionado a aspectos afetivos, e apenas um número reduzido de descritores descrevem as características dos sons. A partir dos descritores desenvolveu-se, pela primeira vez no Brasil, um diferencial semântico para avaliação de ruídos no interior de aeronaves comerciais com motores turbo-fan, considerando itens do português falado no Brasil. O diferencial semântico desenvolvido é composto por 18 itens agrupados em 4 fatores (F1: ``apreciação'', F2: ``adequação'', F3: ``estrutura temporal'', F4: ``intensidade''), diferenciando-se parcialmente dos diferenciais semânticos desenvolvidos em outras línguas, por não possuir itens que caracterizem dimensões perceptivas complexas. Evidenciou-se que alguns descritores comumente utilizados na caracterização de ruídos em outras línguas não possuem tradução adequada para o português do Brasil como, por exemplo, o termo roughness, que não deve ser traduzido como aspereza, pelo fato da sensação auditiva de aspereza ser de natureza diferente da sensação auditiva de roughness. As interfaces desenvolvidas para a avaliação dos ruídos de aeronaves mediante o diferencial semântico e a comparação pareada consideraram aspectos importantes, como a adaptação fisiológica aos estímulos sonoros e a adaptação psicológica à situação de vôo, funções inéditas em interfaces para avaliação de estímulos sonoros. Demonstrou-se que a adaptação, principalmente a adaptação fisiológica ao volume do som, desempenha um papel importante nas avaliações dos estímulos sonoros e pode levar a diferenças estatisticamente significativas. Foi realizado também um estudo sobre a diferença no limite do observável quanto à proeminência de tons de baixa freqüência e demonstrou-se que ela diminui com o aumento da amplitude do tom em relação ao noise-floor. Por meio do diferencial semântico desenvolvido mediu-se o conforto acústico devido a diferentes ruídos do interior de aeronaves em ensaios subjetivos em um mock-up. Além disso, foi avaliada a preferência por meio de comparações pareadas, cujos dados foram representados em uma escala linear por meio de modelagem probabilística. O grau de conforto, representado pelo escore do fator de segunda ordem ``conforto'', e a preferência em escala linear, foram modelados a partir de variáveis que descrevem as sensações auditivas de agudeza, intensidade de flutuação e tonalidade. Demonstrou-se que a estrutura temporal dos ruídos no interior de aeronaves comerciais como motores turbo-fan, bem como a composição do espectro, desempenham um papel fundamental na avaliação subjetiva, e que o volume percebido (loudness) é de importância secundária quando da realização de adaptação fisiológica. Na determinação das variáveis (modelos psicoacústicos), evidenciou-se que uma avaliação da adequação teórica e das implementações dos modelos nos software comerciais faz-se necessária, antes da determinação dos parâmetros psicoacústicos para o fenômeno acústico sob investigação