Some consideration on the design of listening-tests for

Some consideration on the design of listening-tests for

Buenos Aires – 5 to 9 September 2016
st
Acoustics for the 21 Century…
PROCEEDINGS of the 22nd International Congress on Acoustics
Soundscape: FIA2016-111
Some consideration on the design of listening-tests
for soundscape assessment
Germán Pérez(a), Antonio J. Torija(b), Francisco A. García(a), Diego P. Ruiz(a)
(a)
(b)
University of Granada, Spain, [email protected]
University of Southampton, United Kingdom, [email protected]
Abstract
The assessment of soundscape perception is often addressed through listening-tests.
Notwithstanding some limitations, such as the reduced range of conditions that can be studied
as well as the extrapolation of the obtained results to real-life scenarios, several authors have
used this technique for different approaches and objectives due to its ability for controlling
research parameters, which would be very difficult or impossible to control in in-situ evaluations.
This work is aimed at conducting a non-exhaustive review of those factors that must be
considered in the design stage of a listening-test. Based on the experience previously acquired
by this research group, but also from a literature review, some recommendations are provided
(and discussed) for the appropriate design of a listening-test. These recommendations are
intended to support the researcher in adjusting the listening-test design to the objective of the
research, therefore ensuring a much more appropriate soundscape assessment.
Keywords: soundscape, listening-test, sound perception, non-acoustic features
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Acústica para el siglo 21...
Algunas consideraciones sobre el diseño de pruebas
de escucha para la evaluación del paisaje sonoro
1 Introducción
El concepto de paisaje sonoro, como alternativa a la mitigación tradicional del ruido, ha ganado
impulso en los últimos años. Schafer definió "paisaje sonoro" como un entorno sonoro con
énfasis en la forma en que es percibido y comprendido por la sociedad [1], y recientemente la
ISO 12913 [2] lo define como el entorno acústico percibido, experimentado y/o comprendido
por las personas, en su contexto. Ambas definiciones parecen incompatibles con una
evaluación del paisaje sonoro en laboratorio, pues la percepción sonora está asociada al
entorno multisensorial que nos rodea y a la forma en que lo entendemos. Sin embargo, a pesar
de sus limitaciones, actualmente muchos investigadores recurren a la utilización de listeningtests debido a sus ventajas en el control de parámetros de investigación concretos, como por
ejemplo, el nivel de presión sonora (NPS) [3], los estímulos visuales [4], tipología de paisajes
sonoros [5], etc.
Generalmente, para la evaluación del paisaje sonoro suelen utilizarse tres métodos
diferenciados: evaluación de campo en una ruta preestablecida por un grupo de participantes
"soundwalks", evaluación de campo por los visitantes a un lugar determinado, y evaluaciones
controladas en laboratorio "listening-test" (mediante auriculares o altavoces). Cada una de
estas metodologías tiene sus propias ventajas e inconvenientes, pero en conjunto son capaces
de cubrir la mayor parte de las necesidades de los investigadores en este campo. Durante la
fase diseño, es seleccionada la metodología que mejor se ajusta a los objetivos de la
investigación, utilizándose en muchas ocasiones combinaciones de ellas. Los listening-tests,
aunque a veces son utilizados de forma aislada, generalmente complementan evaluaciones de
campo, por ejemplo en [3].
Investigaciones previas sugirieron que el contexto, la información del sonido (tipología de
fuentes sonoras) y el NPS son factores muy importantes en la percepción de un entorno sonoro
[6]. Por lo tanto, estos tres factores han de ser considerados en la evaluación del paisaje
sonoro en general, y en concreto en la etapa de diseño de un listening-test. En función del
contexto experimentado, los entornos sonoros son entendidos y evaluados de diferente forma
[7]. La tipología de fuentes sonoras también evoca un contexto determinado y nos permite
clasificar el paisaje sonoro como natural o antropogénico. Dubois et al. (2006) sugirieron que,
bajo determinadas circunstancias, el tipo de fuentes sonoras pueden ser incluso más
importantes que el NPS en las evaluaciones del paisaje sonoro [8]. No obstante, la percepción
de paisajes sonoros en función de la variación en el NPS es frecuentemente evaluada , por
ejemplo [9].
En la línea de lo anteriormente expuesto, este trabajo tiene como objetivo mostrar algunos de
los factores que afectan a la evaluación de paisaje sonoro mediante la utilización de listeningtests, así como algunas recomendaciones que posibilitan un diseño adecuado que permita
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obtener resultados más representativos y extrapolables a los escenarios de la vida real, y así
esquivar en lo posible algunos factores ajenos a los propios objetivos de la investigación. Todo
ello se presenta sobre la base de la experiencia adquirida previamente por el grupo de
investigación, de algunas evidencias encontradas en experimentos exploratorios en laboratorio,
y de una revisión de la literatura.
2 Metodología
A continuación se presentan los aspectos metodológicos que comparten los diferentes
listening-tests presentados a lo largo del trabajo. Los aspectos metodológicos específicos de
cada listening-test se presentan en su apartado correspondiente en la sección "Resultados y
Discusión"
2.1
Estímulos sonoros
Los estímulos sonoros se obtuvieron de grabaciones realizadas en la ciudad de Granada
(España) con la grabadora binaural SQuadriga II de Head Acoustic. El ajuste del NPS de los
diferentes estímulos utilizados se realizó con el software de edición de audio digital Audacity,
sin afectar su patrón de distribución espectral relativa. El NPS de los estímulos se obtuvo
mediante la combinación y promediado de canales, realizado con el software Artemis de Head
Acoustic. La cadena de reproducción se sometió a una calibración utilizando una señal de ruido
rosa que se midió en una cabeza artificial (HSU III.2 de Head Acoustic), aplicando una
ecualización de campo libre.
2.2
Procedimiento de evaluación de los estímulos
Cada uno de los experimentos que se presentan a continuación se realizó con diferentes
participantes y en periodos de tiempo distintos, por lo que deben entenderse como estudios
independientes. La tabla 1 muestra el número de participantes para cada experimento, la edad
media y el sexo. Todos ellos tenían umbrales de audición por debajo de 25 dB en las
frecuencias de 250 Hz, 500 Hz, 1 kHz, 2 kHz, 4 kHz y 8 kHz, en ambos oídos según una
prueba realizada con el audímetro Sibelmed AS5-AOM.
Tabla 2: Número de participantes para de cada experimento, la edad promedio, el sexo y el nº de
estímulos. "H" se refiere a hombre y "M" a mujer
Experimento
Efecto del contexto
Efecto de la expectativa
Efecto del NPS
Efecto de la información
Nº Participantes
25
33
38
24
Edad media
Sexo
20
18 H, 7 M
21
16 H, 17 M
21
22 H, 16 M
20
17 H, 7 M
Nº Estímulos
14
23
16
44
Los participantes fueron guiados a una sala acústicamente aislada, donde se sentaron frente a
un ordenador y se les reprodujo estímulos sonoros mediante los auriculares Sennheiser
HD600. Se les pidió que los calificaran en una escala de agradabilidad de 11 puntos, donde 0
correspondía a "nada agradable" y 10 a "muy agradable".
3
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3 Resultados y Discusión
3.1
Efecto del contexto
Puntuación de agrado
Con el objetivo de mostrar la influencia del contexto en la evaluación del paisaje sonoro, se
realizó un experimento con 25 participantes, donde cada uno evaluó la agradabilidad hacia 7
paisajes sonoros grabados en distintas localizaciones en la Alhambra de Granada en horario
cerrado al público, por lo que los estímulos fueron principalmente naturales; 1 patio con una
fuente de agua central (S1), 4 exteriores ajardinados (S2, S3, S4, S5), 1 interior con una fuente
de agua y aperturas al exterior (S6) y 1 torre con vistas a la ciudad de Granada (S7). El
experimento se dividió en dos situaciones experimentales, sin contexto y con contexto. En la
situación experimental sin contexto, los participantes escucharon los 7 estímulos sonoros sin
ofrecerles ninguna indicación sobre la procedencia de los sonidos. Se les dejo libremente que
imaginaran un contexto y se les hizo responder a la siguiente pregunta: ¿de dónde cree que
procede el sonido escuchado?. Posteriormente, en la situación experimental con contexto, los
mismos participantes, y al día siguiente para evitar la memoria temprana, escucharon los
mismos estímulos sonoros pero en un contexto dado (el recinto monumental "la Alhambra de
Granada") que todos los participantes conocían y habían visitado al menos una vez. Esta última
situación experimental se realizó con ayuda de imágenes panorámicas proyectadas que se
obtuvieron de los lugares exactos donde se realizó la grabación sonora.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
Tipo de estímulo
Figura 1: Evaluación de la agradabilidad hacia 7 paisajes sonoros en las dos situaciones
experimentales, aportando el contexto a los participantes (rojo) y sin aportar el contexto (azul)
La figura 1 muestra la evaluación de la agradabilidad hacia los 7 sonidos en las dos situaciones
experimentales (sin contexto y con contexto). Los resultados mostraron diferencias
estadísticamente significativas (prueba de Wilcoxon, p-valor<0.05) en 4 de los 7 estímulos
presentados (S2, S3, S4 y S5). Cuando los participantes evaluaron los sonidos en la condición
sin contexto, las puntuaciones se basaron en el contexto creado por el propio participante y se
evaluó en consecuencia. Algunos de los contextos imaginados por los participantes fueron:
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bosque, parque, campo, ciudad, balcón de un edificio, etc., siendo muchos de ellos totalmente
diferentes al contexto real, lo que pudo provocar las diferencias observadas.
Además, los estímulos sonoros que mostraron diferencias fueron los que iban acompañados de
los estímulos visuales con mayor vegetación, lo que sugiere que la evaluación de estos
paisajes sonoros estuvo fuertemente influenciada por factores visuales [10]. Estos resultados
muestran la necesidad de utilizar un contexto claro y conciso, donde los participantes puedan
trasladarse mentalmente al lugar que se está evaluando. En este sentido, se sugiere prescindir
de contextos demasiado amplios, pues por ejemplo el contexto "urbano", que es
extendidamente utilizado, engloba contextos totalmente diversos que pueden ser percibidos de
diferente forma por el participante, como es el caso de plazas, parques, mercados, centros
históricos, etc., todos ellos con diseños y funcionalidades muy distintas. También se sugiere
que, si los participantes no conocen el lugar a evaluar, éste sea visitado previamente al
listening-test, o en su defecto se ofrezca una exhaustiva descripción del mismo.
La evaluación del paisaje sonoro en un contexto determinado mediante listening-test puede ser
compleja, pues conlleva la recreación de un escenario realista. Usualmente se recurre a
métodos de recreación visual mediante la proyección de imágenes [11], o realidad virtual [12].
En estos métodos se sugiere controlar la congruencia de los estímulos sonoros y visuales, ya
que de lo contrario puede causar evaluaciones incoherentes [13].
3.2
Efecto de la expectativa
La expectativa hacia un contexto determinado es un factor importante que puede afectar a la
evaluación del paisaje sonoro [14]. Las personas tenemos una idea preconcebida o inducida de
la tipología de sonidos y del NPS en un contexto determinado en base a nuestra propia
experiencia. Por ejemplo, sabemos que en lugares de ocio los sonidos humanos dominan
sobre el resto de sonidos, o que en un parque natural dominan preferentemente los sonidos
naturales. Habitualmente, en un listening-test se pide a los participantes evaluar un paisaje
sonoro, compuesto de una determinada tipología de sonidos y en un contexto concreto, frente
a variaciones en el NPS. Por lo que la expectativa frente a la tipología de fuentes sonoras en el
contexto evaluado debería ser considerada y controlada.
En un experimento con 33 participantes se exploró la expectativa hacia el paisaje sonoro en un
contexto cultural representativo (la Alhambra de Granada, España). Se investigó el efecto
sinérgico entre los dos sonidos dominantes del lugar, sonido de agua (considerado como
agradable) y sonido de gente en forma de tumulto (considerado como no agradable), por medio
de la combinación de ambos sonidos a distintos NPS. El sonido del agua se fijó a un NPS de
55 dBA, mientras que el sonido de gente varió en 3 dB relativos a dicho nivel en un rango de
9 dB a 24 dB. La figura 2 muestra la evaluación de la agradabilidad hacia la combinación de
sonidos agua-gente y hacia el sonido individual de la gente, a distintos NPS.
En la combinación de agua-gente (WP55) se observó que el sonido de gente afectó
negativamente a la agradabilidad del paisaje sonoro, produciendo un empeoramiento
significativo a medida que aumentó el NPS relativo de gente sobre el sonido del agua, llegando
incluso a obtenerse puntuaciones inferiores al propio sonido individual de la gente (P) (para un
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Agradabilidad
mismo NPS). Aparentemente, puede parecer que el sonido del agua empeoró la puntuación del
paisaje sonoro, sin embargo lo que sucede es un fenómeno de penalización debido a la
expectativa de los participantes. Los participantes, que habían visitado el lugar al menos una
vez, comenzaron escuchando el sonido del agua (sonido agradable que todos reconocen como
característico de la Alhambra de Granada) de forma dominante sobre el sonido de las
personas, para posteriormente deteriorarse con el incremento sucesivo del sonido de personas,
lo que provocó en los participantes un rechazo absoluto.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
WP55
P
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
LAeq (dBA)
Figura 2: Evaluación de la agradabilidad de la combinación de sonidos agua-gente (WP55) y del sonido
individual gente (P) en función del NPS. En WP55 el sonido del agua fue fijado a 55 dBA y el sonido de
la gente varió en 3 dB relativos a dicho nivel en un rango de 9 dB a 24 dB
Estos resultados sugieren que la percepción del paisaje sonoro estuvo influenciada por la
expectativa de los participantes tanto hacia la información como hacia el NPS de los estímulos
previos. La expectativa puede ser difícil de controlar, pues forma parte del contexto, y en
función de ésta los participantes forman su valoración del paisaje sonoro. Para minimizar su
efecto se recomienda diseñar estímulos congruentes con el contexto a evaluar, evitando NPS y
tipologías de sonidos inusuales en dicho contexto.
3.3
Efecto del nivel de presión sonora
El objetivo de algunas investigaciones obliga a diseñar experimentos de laboratorio basados en
la evaluación de estímulos sonoros en función del NPS, lo que supone para los participantes la
evaluación de un gran número de estímulos con NPS muy variados. Muchas de estas
evaluaciones, donde generalmente se presentan los estímulos sonoros de forma aleatoria,
obvian el efecto que podría causar al participante la presentación de estímulos con grandes
diferencias en NPS.
Con el objetivo de explorar el efecto del NPS de los estímulos predecesores sobre los
estímulos a evaluar, se realizó un experimento con 38 participantes donde se presentó el
mismo tipo de sonido (sonido de gente) a diferentes NPS. El experimento constó de dos partes;
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una en la que el estímulo a evaluar se fijó en 80 dBA y los estímulos predecesores, con menor
nivel sonoro que éste, fueron variando en NPS (secuencia: 60, 80, 70, 80, 50, 80, 40, 80 dBA);
y otra en la que se fijó a 50 dBA y los estímulos predecesores, más altos que éste, fueron
variando en NPS (secuencia: 70, 50, 60, 50, 80, 50, 90, 50 dBA). La figura 3 muestra la
evaluación de la agradabilidad hacia los dos estímulos, 50 dBA y 80 dBA, en función del NPS
de los sonidos predecesores.
Figura 3: Evaluación de la agradabilidad hacia dos estímulos sonoros, uno fijado a 50 dBA y otro fijado
a 80dBA, en función del NPS relativo de los sonidos predecesores
Se observó que el estímulo a 80 dBA fue evaluado como menos agradable cuanto menor fue el
NPS del estímulo predecesor, mientras que el estímulo a 50 dBA fue evaluado como más
agradable cuando mayor fue el NPS del estímulo predecesor.
Los resultados muestran que una diferencia considerable del NPS entre estímulos produjo en
el participante una evaluación influenciada por el NPS del sonido predecesor. Es decir, si el
sonido predecesor es muy elevado en comparación con el sonido escuchado, el participante
puede experimentar un estado de satisfacción y como consecuencia evaluar el sonido
escuchado de forma más positiva, o al contrario si el sonido predecesor tuviera un nivel
considerablemente más bajo en comparación con el nivel escuchado.
Por esta razón, es conveniente que en el diseño se considere este efecto, pues los datos
podrían estar influenciados, además de por el propio objetivo del experimento, por el efecto del
nivel del sonido predecesor. Para controlar este efecto, se recomiendan dos alternativas
dependiendo del enfoque de la investigación, (i) si se pretende preservar oculta la información
del set de estímulos: generar una secuencia de estímulos de forma aleatoria controlando que
entre estímulos consecutivos no haya diferencias significativas en el NPS (por ejemplo, con una
rutina programada), (ii) si no se pretende preservar oculta la información del set de estímulos:
someter a los participantes a un proceso de entrenamiento, donde se les presente diferentes
estímulos del set con distintos NPS, los cuales incluyan los estímulos con los valores máximos
y mínimos de NPS.
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3.4
Efecto sorpresa
Ya que la tipología de sonidos en un determinado contexto puede ser variada (sonidos
antropogénicos y naturales), es frecuente que se diseñen listening-test en consecuencia. Se le
ha denominado efecto sorpresa al efecto generado en los participantes debido la falta de
información sobre la tipología de paisajes sonoros a evaluar, el cual podría provocar
incongruencias en las evaluaciones cuando no es tratado adecuadamente.
Con la finalidad de explorar este efecto, se diseñó un experimento con 24 participantes, los
cuales se dividieron en 4 grupos de 6 participantes. Cada grupo escuchó 11 estímulos de forma
aleatoria, donde el primer sonido y el último fueron coincidentes. Por lo tanto este estímulo que
fue evaluado dos veces debe entenderse como evaluado en dos situaciones diferentes; (i)
evaluado sin saber la tipología de sonidos del set completo de estímulos (condición "escuchado
antes del set"), (ii) evaluado conociendo la tipología del set completo de estímulos (condición
"escuchado después del set"). Todos los estímulos se presentaron a los participantes con el
mismo NPS (55 dBA), pero con una tipología de estímulos sonoros variada (diferente % de
sonidos antropogénicos y naturales). En los estímulos de los grupos G1 y G2 hubo un dominio
de sonidos antropogénicos, mientras que para los grupos G3 y G4 tuvieron predominancia de
sonidos naturales. La tabla 2 muestra la evaluación de los estímulos en las dos condiciones
(antes de escuchar ningún tipo de estímulo y después de escuchar todos los estímulos) para
los cuatro grupos de participantes.
Tabla 2: Puntuación de agrado de los estímulos en las dos situaciones (antes de escuchar el set
de estímulos y después de escuchar el set de estímulos) para los 4 grupos de participantes y su
promedio.
Escuchado antes del set
Escuchado después del set
G1
7.33
5.17
Puntuación de agrado
G2
G3
G4
5.57
7.33
8.67
3.29
6.83
7.33
Promedio
7.23
5.66
Los resultados mostraron que la situación "escuchado después del set" tuvo puntuaciones
menores que la situación "escuchado antes del set", encontrándose diferencias
estadísticamente significativas entre ellas (prueba de Wilcoxon, p-valor < 0.05). Un análisis más
detallado, considerando la tipología de sonidos, mostró que ésta diferencia fue
estadísticamente mayor en los sonidos antropogénicos (prueba de Wilcoxon, p-valor< 0.05)
que en los sonidos naturales, los cuales no presentaron diferencias estadísticamente
significativas (prueba de Wilcoxon, p-valor > 0.05).
La falta de información sobre los estímulos sucesivos produjo una incoherencia en las
valoraciones, sobre todo de los estímulos menos agradables (antropogénicos), lo que sugiere
que las evaluaciones estuvieron influenciados por el efecto sorpresa y que éste dependió de la
tipología de sonidos escuchados. Esto pudo deberse a la falta de referencias previas, ya que
una vez escuchado el set completo los participantes reajustaron su valoración en concordancia
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con la información general del set. No obstante, se requiere un trabajo más amplio para
entender plenamente este efecto.
Generalmente la evaluación de paisaje sonoro mediante listening-tests se realiza con personas
voluntarias no experimentadas, que en la mayoría de los casos es la primera vez que realizan
una evaluación de sonidos en laboratorio. Partiendo de esta premisa, y considerando que la
evaluación de sonidos puede resultar complicada para algunos de los participantes, sería
adecuada una extensa explicación sobre la evaluación perceptiva hacia el paisaje sonoro, así
como la presentación de un set de estímulos representativos de la tipología de estímulos que
se vayan a presentar.
4 Conclusiones
La metodología de listening-test para la evaluación del paisaje sonoro es una herramienta muy
utilizada gracias a su capacidad de controlar los parámetros de investigación, los cuales serían
muy difícil o imposible de controlar en las evaluaciones in situ. Sin embargo, puede presentar
algunas limitaciones cuando se pretende obtener resultados representativos extrapolables a la
realidad. Se han analizado y discutido 4 factores que pueden afectar a la evaluación del paisaje
sonoro mediante listening-test, y se han proporcionado algunas recomendaciones para un
diseño más apropiado con el objetivo de apoyar al investigador:
(i) El contexto: la falta de un contexto concreto en la evaluación del paisaje sonoro lleva a
evaluaciones poco representativas. Por ello se recomienda contextualizar los paisajes sonoros
con recreaciones audio-visuales (proyecciones o realidad virtual), así como evitar contextos
demasiado amplios. También se recomienda que, si no se conoce el lugar, éste sea visitado
previamente.
(ii) La expectativa puede ser difícil de controlar, pues forma parte del contexto, y en función de
ésta los participantes forman su valoración del paisaje sonoro. No obstante, si se quisiera
minimizar su efecto se recomienda diseñar estímulos congruentes con el contexto a evaluar,
evitando NPS y tipologías de sonidos inusuales en dicho contexto
(iii) El nivel de presión sonora: la evaluación de un estímulo sonoro puede estar afectada por el
NPS del estímulo predecesor cuando la diferencia del NPS entre ambos estímulos es elevada.
Para controlar este efecto, se recomiendan dos alternativas que dependerán del enfoque de la
investigación; (i)generar una secuencia de estímulos de forma aleatoria controlando que entre
estímulos consecutivos no haya NPS demasiado elevados (por ejemplo, con una rutina
programada), (ii) someter a los participantes a un proceso de entrenamiento, donde se les
presente los rangos máximos y mínimos del NPS del set de estímulos que se les presentará.
(iv) Efecto sorpresa: la evaluación de los primeros estímulos sonoros puede estar afectada por
el efecto sorpresa, y éste puede darse en mayor o menor medida dependiendo de la naturaleza
del estímulo. Generalmente la evaluación del paisajes sonoros se realiza con personas
voluntarias no experimentadas, por lo que se recomienda una extensa explicación sobre la
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evaluación de paisajes sonoros, así como la presentación de un set estímulos representativos
del conjunto de sonidos que se vayan a presentar.
Agradecimientos
Este trabajo ha sido financiado por el "Ministerio de Economía y Competitividad" de España a
través de los proyectos TEC2012-38883-C02-02 y TIN2015-64776-C3-1-R y por el Campus de
Excelencia Internacional CEI BIOTIC Granada a través del proyecto de referencia P_CP_27.
Se agradece también el apoyo del Ministerio de Educación a través de la beca FPU.
Referencias
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