Avaliação da interferência do ruído e da qualidade acústica no desempenho cognitivo do usuário de sala de aula com uso da realidade virtual

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alves, Luciana da Rocha
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56739
Resumo: Muitas das atividades realizadas por seres humanos requerem um certo grau de atenção e concentração que podem ser influenciados pelo ambiente ao qual eles estão expostos. A acústica de um ambiente, seja o isolamento ou o condicionamento acústico, pode interferir no desempenho cognitivo das pessoas, influenciando seu sucesso em atividades que requerem mais concentração. A sala de aula é um exemplo de ambiente que, dentre outras características, deve ter uma acústica adequada para propiciar aos alunos um ambiente satisfatório para as funções do ensino-aprendizagem. Diversos estudos apontam que o processo de ensino-aprendizado pode ser prejudicado pela acústica insatisfatória da sala de aula, que deteriora o entendimento da fala do professor por parte do aluno, além de causar efeitos fisiológicos, como o stress e a fadiga. No Brasil, a atenção para o tratamento acústico de salas de aula pode ser considerada recente e ainda pouco abrangente, podendo a sua importância não ser percebida inclusive pelos alunos que nunca estudaram em sala de aula com acústica adequada, portanto a sala de aula foi usada para aplicação desta pesquisa. O objetivo geral desta tese é avaliar a interferência do ruído externo sob diferentes condições acústicas da sala, através de combinações entre níveis de isolamento e condicionamento acústicos, no desempenho cognitivo de usuários em salas de aula. Os objetivos específicos podem ser elencados como: 1 – Analisar o condicionamento acústico de uma sala de aula real, através de medições e simulações para embasar aurilizações em diferentes condições sonoras; 2 – Avaliar, em ambiente de realidade virtual, a influência de diferentes níveis de isolamento e condicionamento acústicos, através de aurilizações, na atenção do estudante; 3 – Avaliar a interferência de diferentes tipos de ruídos, comuns em ambientes educacionais, no nível de atenção do usuário, no ambiente virtual; e 4 – Comparar os resultados obtidos através de testes cognitivos com a percepção subjetiva dos participantes. A presente pesquisa aborda um estudo quali-quantitativo, cujos procedimentos metodológicos envolvem medições e simulações acústicas, aurilizações, criação de ambiente em realidade virtual, aplicação de teste de rememoração seriada e análises estatísticas com testes de hipóteses. O estudo piloto foi realizado na Alemanha (n=16) e replicado como experimento objeto no Brasil com outro grupo de participantes (n=17) utilizando-se ruído de tráfego como o ruído residual para o teste. O isolamento e o condicionamento acústicos foram simulados em duas condições, sendo uma satisfatória e outra insatisfatória para cada um dos parâmetros. Essas condições foram combinadas entre si no processo de aurilização, do inglês auralization, para realização de testes, além da condição “silêncio”, cujo áudio reproduzia ruído rosa a fim de mascarar possíveis ruídos intrusos do ambiente real. Os resultados do estudo piloto indicam que houve uma alta variabilidade na taxa de acertos entre participantes em todas as condições, que apresentaram uma média de acertos semelhantes entre si. Foram avaliados fatores de fadiga e de tempo de resposta ao experimento, que não demonstraram ter uma tendência de comportamento de acordo com a ordem de realização do teste. Um fator observado no estudo foi a importância de variar a gravação de áudio para que a repetição cíclica não condicionasse o participante a prever eventos sonoros, situação que não aconteceria em situação real. Desta forma, um novo teste, dessa vez realizado com ruído de conversa, considerou uma gravação de maior duração. Os resultados desse teste (n=44) também apresentaram médias semelhantes entre as distintas condições acústicas. No entanto, foi possível observar variações no conjunto de resultados em cada uma dessas condições, indicando que o ruído residual de conversa influencia mais no desempenho cognitivo quando o isolamento é ruim, visto que as taxas de acerto foram menores nessas condições. O condicionamento acústico também indicou influência, de modo que os resultados das taxas de acerto foram mais altos com o teste sob ruído de conversa quando essa não era inteligível. Considerando apenas os experimentos realizados no Brasil, os resultados de ambos os testes sob diferentes tipos de ruído foram comparados entre si, resultando em uma interferência maior do ruído de conversa no desempenho cognitivo dos usuários em comparação ao ruído de tráfego.
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Tese (Doutorado em Arquitetura e Urbanismo) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/56739Muitas das atividades realizadas por seres humanos requerem um certo grau de atenção e concentração que podem ser influenciados pelo ambiente ao qual eles estão expostos. A acústica de um ambiente, seja o isolamento ou o condicionamento acústico, pode interferir no desempenho cognitivo das pessoas, influenciando seu sucesso em atividades que requerem mais concentração. A sala de aula é um exemplo de ambiente que, dentre outras características, deve ter uma acústica adequada para propiciar aos alunos um ambiente satisfatório para as funções do ensino-aprendizagem. Diversos estudos apontam que o processo de ensino-aprendizado pode ser prejudicado pela acústica insatisfatória da sala de aula, que deteriora o entendimento da fala do professor por parte do aluno, além de causar efeitos fisiológicos, como o stress e a fadiga. No Brasil, a atenção para o tratamento acústico de salas de aula pode ser considerada recente e ainda pouco abrangente, podendo a sua importância não ser percebida inclusive pelos alunos que nunca estudaram em sala de aula com acústica adequada, portanto a sala de aula foi usada para aplicação desta pesquisa. O objetivo geral desta tese é avaliar a interferência do ruído externo sob diferentes condições acústicas da sala, através de combinações entre níveis de isolamento e condicionamento acústicos, no desempenho cognitivo de usuários em salas de aula. Os objetivos específicos podem ser elencados como: 1 – Analisar o condicionamento acústico de uma sala de aula real, através de medições e simulações para embasar aurilizações em diferentes condições sonoras; 2 – Avaliar, em ambiente de realidade virtual, a influência de diferentes níveis de isolamento e condicionamento acústicos, através de aurilizações, na atenção do estudante; 3 – Avaliar a interferência de diferentes tipos de ruídos, comuns em ambientes educacionais, no nível de atenção do usuário, no ambiente virtual; e 4 – Comparar os resultados obtidos através de testes cognitivos com a percepção subjetiva dos participantes. A presente pesquisa aborda um estudo quali-quantitativo, cujos procedimentos metodológicos envolvem medições e simulações acústicas, aurilizações, criação de ambiente em realidade virtual, aplicação de teste de rememoração seriada e análises estatísticas com testes de hipóteses. O estudo piloto foi realizado na Alemanha (n=16) e replicado como experimento objeto no Brasil com outro grupo de participantes (n=17) utilizando-se ruído de tráfego como o ruído residual para o teste. O isolamento e o condicionamento acústicos foram simulados em duas condições, sendo uma satisfatória e outra insatisfatória para cada um dos parâmetros. Essas condições foram combinadas entre si no processo de aurilização, do inglês auralization, para realização de testes, além da condição “silêncio”, cujo áudio reproduzia ruído rosa a fim de mascarar possíveis ruídos intrusos do ambiente real. Os resultados do estudo piloto indicam que houve uma alta variabilidade na taxa de acertos entre participantes em todas as condições, que apresentaram uma média de acertos semelhantes entre si. Foram avaliados fatores de fadiga e de tempo de resposta ao experimento, que não demonstraram ter uma tendência de comportamento de acordo com a ordem de realização do teste. Um fator observado no estudo foi a importância de variar a gravação de áudio para que a repetição cíclica não condicionasse o participante a prever eventos sonoros, situação que não aconteceria em situação real. Desta forma, um novo teste, dessa vez realizado com ruído de conversa, considerou uma gravação de maior duração. Os resultados desse teste (n=44) também apresentaram médias semelhantes entre as distintas condições acústicas. No entanto, foi possível observar variações no conjunto de resultados em cada uma dessas condições, indicando que o ruído residual de conversa influencia mais no desempenho cognitivo quando o isolamento é ruim, visto que as taxas de acerto foram menores nessas condições. O condicionamento acústico também indicou influência, de modo que os resultados das taxas de acerto foram mais altos com o teste sob ruído de conversa quando essa não era inteligível. Considerando apenas os experimentos realizados no Brasil, os resultados de ambos os testes sob diferentes tipos de ruído foram comparados entre si, resultando em uma interferência maior do ruído de conversa no desempenho cognitivo dos usuários em comparação ao ruído de tráfego.Many of the activities performed by human beings require a certain degree of attention and concentration that can be influenced by the environment where they are. The acoustics of an environment, whether insulation or room acoustic, can interfere with the cognitive performance of people, influencing their success in activities that require more concentration. The classroom is an example of an environment that, among other characteristics, must have adequate acoustics to provide students with a satisfactory environment for teaching-learning functions. Several studies indicate that the teaching-learning process can be impaired by unsatisfactory classroom acoustics, which deteriorates the students' understanding of the teacher's speech, besides causing physiological effects, such as stress and fatigue. In Brazil, attention to the acoustic treatment of classrooms can be considered recent and still not very extensive, and its importance may not be perceived even by students who have never studied in a classroom with proper acoustics, therefore the classroom was used for the application of this research The general objective of this thesis is to evaluate the interference of external noise under different room acoustic conditions, through combinations of insulation levels and acoustic conditioning, on the cognitive performance of users in classrooms. The specific objectives can be listed as: 1 - To analyze the room acoustics of a real classroom through measurements and simulations to support auralizations in different sound conditions; 2 - To evaluate, in a virtual reality environment, the influence of different levels of sound insulation and room acoustics on student attention through auralizations; 3 - To evaluate the interference of different types of noises, common in educational spaces, on the user's level of attention, in the virtual environment; and 4 - To compare the results obtained through cognitive tests with the subjective perception of the participants. The present research addresses a quali-quantitative study, whose methodological procedures involve acoustic measurements and simulations, auralizations, creation of virtual reality environment, application of serial recall test and statistical analysis with hypothesis testing. A pilot study was conducted in a virtual reality environment, with five different acoustic conditions, to evaluate the influence of noise on users regarding these conditions through a cognitive performance test. Acoustic insulation and conditioning were simulated in two conditions, one being satisfactory and one unsatisfactory for each of the parameters. These conditions were combined with each other in the auralization process, in addition to the "silent" condition, whose audio reproduced pink noise in order to mask possible intrusive noises from the real environment. The pilot study was conducted in Germany (n=16) and replicated as an object experiment in Brazil with another group of participants (n=17) using traffic noise as the residual noise for the test. The results of this study indicate that there was a high variability in the hit rate among participants in all conditions, who had similar mean hits among themselves. Factors of fatigue and response time to the experiment were evaluated, and were not shown to have a trend in behavior according to the order in which the test was taken. One factor observed in the study was the importance of varying the audio recording so that cyclic repetition does not condition the participant to predict sound events, a situation that would not happen in a real situation. Thus, a new test, this time conducted with conversational noise, considered a longer duration recording. The results of this test (n=44) also presented similar averages between the acoustic conditions. However, it was possible to observe variations in the set of results in each of these conditions, indicating that residual conversation noise influences cognitive performance more when isolation is poor, since hit rates were lower in these conditions. Room acoustic also indicated influences, so that the results of the hit rates were higher with the test under conversational noise when the sound was unintelligible. Considering only the experiments conducted in Brazil, the results of both tests under different types of noise were compared with each other, resulting in a greater interference of conversation noise on the cognitive performance of users compared to traffic noise.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESUniversidade Federal do Rio Grande do NortePROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ARQUITETURA E URBANISMOUFRNBrasilCNPQ::CIENCIAS SOCIAIS APLICADAS::ARQUITETURA E URBANISMOAcústica arquitetônicaRealidade virtual acústicaTeste de percepção sonora do usuárioAcústica subjetivaSalas de aula no BrasilAvaliação da interferência do ruído e da qualidade acústica no desempenho cognitivo do usuário de sala de aula com uso da realidade virtualEvaluation of the interference of noise and acoustic quality on the cognitive performance of classroom users in virtual realityinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRNORIGINALAvaliacaointerferenciaruido_Alves_2023.pdfapplication/pdf7051255https://repositorio.ufrn.br/bitstream/123456789/56739/1/Avaliacaointerferenciaruido_Alves_2023.pdfea82fd364a742d5446281082dd071833MD51123456789/567392023-12-21 16:32:22.535oai:https://repositorio.ufrn.br:123456789/56739Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/opendoar:2023-12-21T19:32:22Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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