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Alarme, Detecção, Notificação & Señalización

Você me ouve e entende?

Por Robert Schifiliti

10 questões chave que afetam a compreensão das comunicações de voz

Os sistemas de alarme de incêndio que utilizam voz para alertar os ocupantes e dirigir seus movimentos foram, por décadas, a base da proteção contra incêndios. Contudo, nos últimos anos, já que os chamados sistemas de comunicação para todos os riscos - projetados não apenas para incêndios, mas para qualquer tipo de situação de emergência – proliferaram, surgiu uma quantidade de questões sobre como integrar a voz, de forma eficiente, a esses sistemas. As mudanças vieram rapidamente e afetaram disciplinas e ramos de atividade que antes tinham poucos conhecimentos ou necessidade desses sistemas. Também foram feitas mudanças significativas ao código -  NFPA 72®, Código Nacional de Alarme de Incêndio e Sinalização -  que cobre esses sistemas. Não é de admirar que os planejadores, os projetistas, as autoridades, os instaladores e os usuários lutem para entender e aplicar toda essa nova informação.

A confusão pode começar até com a terminologia mais básica. “Sistemas de Comunicação de Emergência” (ECS, da sigla em inglês) e “Sistemas de Alertas de Massa” (MNS, da sigla em inglês) são muitas vezes utilizados um pelo outro, mas não é a mesma coisa. A edição 2010 do NFPA 72 criou uma categoria nova e mais ampla de ECS para incluir os MNS e uma variedade de outros sistemas de emergência. O NFPA 72 define um ECS como “um sistema de proteção da vida que informa a existência duma situação de emergência, comunicando informações necessárias para facilitar resposta e ação apropriadas” e a maioria das formas de ECS se apóiam na utilização da voz como estratégia principal de difusão de mensagens e comunicações.

As necessidades dum conjunto crescente de usuários de ECS, desde os militares até os campi e os locais de trabalho, obrigam muitos de nós a repensar como as comunicações de voz são utilizadas naqueles sistemas. O problema é que muitos sistemas de comunicação de voz são ainda desenhados com base nos princípios de audibilidade mais que da inteligibilidade – outro ponto de confusão. A audibilidade significa que você pode ouvir algo, como um alarme de incêndio. A inteligibilidade significa que você não só ouve, mas também entende. Essa é a diferença entre o som e a linguagem, entre um sinal que diz que você deve agir e uma mensagem, mais complexa, que informa a situação, o que você deve fazer e porque o deve fazer. Os sistemas projetados meramente com base na audibilidade não são suficientes para assegurar a inteligibilidade, que requer uma abordagem mais sofisticada do projeto de áudio. Os projetos de voz falharão na sua missão se não forem facilmente percebidos pela audiência alvo. Os sistemas de voz não conseguirão fazer com que as pessoas façam certas coisas, como abrigar-se no local, se a mensagem for mal formulada, demasiado comprida ou não conseguir dar comandos específicos.

Uma pesquisa informal entre peritos destacados em ECS ajudou a identificar 10 problemas comuns que afetam a qualidade da voz e a utilização efetiva dos ECS, questões que não são tratadas diretamente pelos requisitos do NFPA 72. Enquanto o corpo do NFPA 72 não contém informação específica sobre o projeto e a avaliação dos sistemas de voz, o Anexo D do código fornece dicas de boas práticas para projetar os sistemas de voz, além de um protocolo detalhado para teste do sistema. Uma versão do NFPA 72 pode ser obtida utilizando a página de informação de documentos online em www.nfpa.org/72. Além disso, a Associação Nacional de Manufatura de Produtos Elétricos (NEMA) publica um guia, SB-50-2008, Emergency Communications Audio Intelligibility Applications Guide, disponível em www.nema.org, que lida com algumas dessas questões de projeto.

1. Audibilidade: não é o mesmo que inteligibilidade
Muitos projetistas, instaladores e autoridades acham que se as mensagens de voz forem audíveis, serão entendidas. Um sistema de voz deve certamente ser audível para ser entendido; a maioria das pessoas tem a experiência de sistemas de paging que pareciam murmurar e não podiam ser entendidos devido aos ruídos ambientes. Contudo, também podem ter tido a experiência dum sistema demasiado forte. As mensagens de voz demasiado fortes podem ser adulteradas por sistemas eletrônicos sobrecarregados, e resultam muitas vezes numa reverberação excessiva no espaço.

Uma mensagem de voz, embora audível e emitida a um nível confortável de audição, não é necessariamente inteligível. Um sistema inteligível é claro, compreensível e capaz de ser entendido. Imagine a frase “Don’t use stair B” (Não use a escada B). Parado numa sala, você ouvirá a frase diretamente a partir do alto-falante mais próximo. Frações de segundos mais tarde a frase virá também do segundo alto-falante mais próximo. E frações de segundos mais tarde, a frase terá retornado da parede, do teto ou do piso e o alcançará, sem sincronização com as outras fontes. Isso reduz a inteligibilidade, em geral pela perda ou corrupção das consoantes nas palavras. Neste exemplo, o “n’t” em “don’t” poder-se-ia perder, levando a uma interpretação da mensagem exatamente oposta ao que se pretendia. Ou a letra “T” poderia parecer uma “E”.

Os ouvintes não deveriam receber sons de mais que uma fonte a não ser que sejam programadas para chegar ao ouvido ao mesmo tempo. Um sistema de voz efetivo requer que se minimize a reverberação, e isso pode ser feito, em parte evitando esforçar o sistema – não pô-lo a funcionar com o som demasiado forte.

2. A quantidade e o espaçamento dos alto-falantes
Muitos projetistas de sistemas projetam espaços com a mesma quantidade de alto-falantes quanto de sirenes utilizadas para um projeto básico de alarme de incêndio só por som ou utilizam simplesmente, uma combinação de alto-falantes e estroboscópios sempre que se exija um estroboscópio. Nenhum desses métodos lida com os reais fatores que afetam a inteligibilidade da comunicação.

Quando o ouvido se encontra próximo duma fonte sonora, esta não precisa muita energia para ser audível. Uma boa analogia é a dos fones, que emitem uma pequena quantidade de energia sonora diretamente para seu ouvido. Mesmo com o volume regulado a um nível sonoro forte para você, as pessoas que se encontram perto podem não ouvir nada. Essa analogia funciona bem para a maioria dos projetos de sistemas de voz internos dos edifícios: utilize mais alto-falantes, colocados mais perto uns dos outros e regulados a níveis mais baixos de potência.

Quantos alto-falantes são necessários? Com qual espaçamento e que nível de potência? Depende. Um bom projeto poderia começar com o objetivo de alcançar um nível de som uniforme onde o ouvinte movendo-se num espaço nunca sinta variações superiores a 6 dB. Essa é uma meta adotada pelos engenheiros que projetam um reforço de som para salas de reuniões e alguns sistemas de paging. Um sistema de emergência pode tolerar em geral uma variação maior, desde que possa cobrir o ruído ambiente e que não seja demasiado forte, para evitar a reverberação nas superfícies.

A pressão do nível do som deve ser suficiente para cobrir a maioria dos ruídos ambientes, mas não até o ponto de ser considerado “forte”. Para a maior parte das ocupações, o nível pode ser baseado no nível do ruído ambiente medido em cerca de 2.000 Hz, uma freqüência que é um componente importante para a inteligibilidade da comunicação de voz, em particular no que diz respeito às consoantes. A saída dos alto-falantes varia com a freqüência e também quando você sai do eixo – ambos os fatores afetarão o espaçamento requerido. Além disso, um teto mais alto poderia de fato requerer menos alto-falantes que um mais baixo. Contudo, já que os alto-falantes num teto alto se encontram mais longe dos ouvidos, eles poderiam requerer uma saída em decibéis um pouco mais elevada, ajustada aumentando a potência no alto-falante ou utilizando alto falantes com uma especificação diferente. Os Anexos A e D do NFPA 72 contêm diagramas e alguma discussão sobre esses princípios.

A edição 2010 do NFPA 72 inclui uma nova ferramenta/requisito para que os projetistas desenhem Espaços Acusticamente Diferenciáveis (Acoustically Distinguishable Spaces – ADSs). Esses são espaços diferentes de outros pela acústica, configuração física, ocupação ou projeto do sistema. Estabelecer ADSs força projetistas e autoridades a estudarem a necessidade de aplicar diferentes princípios de projeto.

3. A localização dos alto-falantes
Parede ou teto: essa é a questão. Os alto-falantes montados no teto podem ser mais fáceis e mais baratos de instalar e mover em situações que apresentam instalações abertas e expostas ou que têm tetos falsos suspensos. A montagem no teto pode ajudar a espaçar os alto-falantes mais perto do ouvinte e reduz os requisitos de potência.

É fácil projetar uma cobertura ao nível do ouvido, quando você conhece as características do alto-falante. Cada alto-falante produz uma saída em forma de cone de som audível e o tamanho desse cone pode variar devido a uma quantidade de fatores, incluindo os descritos anteriormente. De fato, cada alto-falante fornece uma saída de certo nível além do cone descrito pelas suas características. O problema é que o nível pode ser bastante mais baixo em certos ângulos e varia com a frequência – os dois fatores afetam a qualidade da inteligibilidade da mensagem. Apesar disso, poderia ser aceitável projetar certos espaços com inteligibilidade reduzida, particularmente em corredores onde os ocupantes em geral têm mobilidade e podem deslocar-se em distâncias curtas até zonas de maior inteligibilidade.

4. A qualidade da mensagem pré-gravada
A qualidade da mensagem pré-gravada pode ser mais bem controlada que a dos anúncios feitos com microfones. As mensagens pré-gravadas deveriam ser concebidas e gravadas com cuidado por locutores profissionais, que sabem como utilizar a inflexão da voz, as pausas e a articulação para transmitir o significado.

A qualidade das mensagens pré-gravadas vê-se também grandemente afetada pelo tamanho do chip de memória da unidade e pelas especificações (profundidade de bits e freqüência de amostragem) utilizadas para a gravação. Os sistemas de comunicação de emergência não precisam da alta-fidelidade e dos arquivos grandes como, por exemplo, a música gravada. Mas em áreas com níveis de ruído elevados ou uma acústica que apresenta desafios, uma gravação de melhor qualidade pode fazer a diferença entre um sistema inteligível e outro que requer dos ouvintes tempo e esforço consideráveis para entender, assumindo que a mensagem seja suficientemente repetida.

Nessas situações, a qualidade pode ser melhorada utilizando uma profundidade de 16 ou 24-bit em lugar da usual de 8-bit, e utilizando uma freqüência de amostragem de pelo menos 8 ou 16 kHz. A frequência de amostragem afeta diretamente as consoantes, tão importantes para entender as palavras. A freqüência de amostragem deve ser pelo menos duas vezes superior a freqüência mais alta que você quer reproduzir de forma confiável. Assim uma taxa de amostragem de apenas 4 kHz poderia poupar alguma memória de chip, mas limitaria a reprodução a sons não mais altos que aproximadamente 2 kHz. Com esse limite de freqüência, a mensagem de voz não teria brilho e as consoantes seriam confusas.

5. Cabeamento e potência
Não é raro ver cabeamentos de 0,8 mm2 ou 1 mm2 para circuitos de alto-falantes com centenas de metros de comprimento – os projetistas que criam esses circuitos provavelmente usam um cabeamento de 5 mm2 ou 3 mm2 nos alto-falantes de seu home theater. Já que os circuitos áudio são alimentados por corrente alternada, é normal medir a perda de potência em decibéis e não em porcentagem de voltagem, como se faz para os circuitos de alarme de corrente contínua. Os cálculos deveriam ser feitos pelo instalador ou fabricante para selecionar um tamanho de cabo que limitará a perda de potência a não mais que 3 dB.

Não existem projetos perfeitos. Na maioria dos casos será preciso acrescentar alguns alto-falantes ou mudar os níveis de potência para ajustar o volume, para cima ou para baixo. O tamanho dos cabos deveria permitir carga adicional e dever-se-ia incluir capacidade adicional de potência de amplificação, para permitir mudanças e ajustes que sejam necessários para equilibrar o sistema. Lembre-se que os amplificadores podem introduzir uma distorção e ruído quando levados até seus limites. Essa é outra razão pela qual vale a pena aumentar o tamanho da amplificação além daquilo que o projeto básico requer.

6. Localização e projeto do centro de comando de emergência
Os arquitetos e os proprietários lutam para utilizar ao máximo cada metro quadrado dum edifício. Fornecer um centro de comando seguro, resistente ao fogo, não costuma ser uma prioridade, a menos que seja requerido por um código ou regulamento. Como resultado, muitos sistemas de comunicação de emergência têm sua interface central, incluindo um microfone, localizada na entrada principal do edifício - normalmente uma das áreas mais ruidosas e menos seguras do edifício, particularmente durante uma emergência.

Os atributos físicos dum centro de comando de emergência variam de acordo com a missão pretendida. Contudo, todos os centros de comando devem ter um nível de ruído ambiente baixo, para permitir que as equipes de emergência trabalhem e comuniquem. Isso se faz fornecendo áreas de trabalho específicas para diferentes funções e espaço suficiente para os membros da equipe. Pense na ponte de comando da nave espacial Enterprise, de “Star Trek”, com seus postos de trabalho específicos, incluindo um para o comandante e um para o oficial de comunicações. O tratamento acústico deve poder absorver e dissipar o ruído das conversas e as paredes e penetrações de serviço devem ser construídos de forma a limitar a entrada do ruído exterior.

É importante que todos os microfones sejam localizados de maneira a evitar a proximidade do usuário com outras pessoas que devem continuar a falar. Também, pode haver nenhum alto-falante perto dos microfones, o que causaria um ruído de retorno no sistema. O fio do microfone deveria ser suficientemente comprido para que o usuário possa sentar-se ou chegar até um escritório ou posto de trabalho onde se encontrem desenhos, planos operacionais, modelos de mensagens, textos ou outras notas que precise consultar enquanto emite os avisos. Está demonstrado que a colocação de absorventes acústicos acima dos locais dos microfones reduz o ruído e aumenta o nível global de inteligibilidade da voz.

7. Complexidade do sistema e ergonomia
As pessoas hoje esperam encontrar interfaces intuitivas e ergonômicas para computadores, telefones, aparelhagens de música e eletrodomésticos. Da mesma forma, a interface de utilização para um ECS deve considerar a missão e os usuários. Os sistemas utilizados, diariamente, para funções de rotina, permitem que os usuários se familiarizem com os controles e se sintam a vontade com a complexidade do sistema. Permitir o uso do ECS de voz para fins não emergenciais foi um passo muito importante na direção duma utilização facilitada na edição 2010 do NFPA 72. Os sistemas que são raramente usados, do outro lado, requerem interfaces mais simples. As forças de resposta de emergência como a polícia e os bombeiros poderiam ter pessoal treinado capaz de utilizar a interface do sistema. Noutras situações, poderia ser necessário que os proprietários tenham pessoas qualificadas disponíveis para assistir ou emitir avisos, dirigidas pelos comandantes de emergência.

As características dos microfones do sistema são fatores ergonômicos importantes que afetam a inteligibilidade da voz. Alguns microfones devem ser mantidos perto da boca, talvez uma polegada ou menos. Outros precisam uma distância de duas ou três polegadas. Como o usuário pode saber qual é a distância ideal? Um simples diagrama perto do microfone pode ajudar. Alguns microfones são muito direcionais e podem ser mantidos diretamente em frente da boca do locutor. Esses microfones são úteis em pequenos centros de comando, já que têm menos probabilidades de captar conversas laterais. Por outro lado, os microfones com uma sensibilidade polar mais ampla são mais flexíveis para os usuários, que os podem segurar à vontade enquanto se movem e realizam outras tarefas. O lado negativo é que captarão ruídos estranhos em centros de comando mal projetados.

8. Quando e como testar os sistemas de voz
O Anexo D do NFPA 72, preparado com a ajuda da Fundação de Pesquisa para a Proteção contra Incêndios, descreve os protocolos de testes incluindo a informação sobre como planejar os testes. Os protocolos de testes no anexo não são obrigatórios. O código permite que sejam aplicados, mas também permite um simples teste de “escuta”.

O NFPA 72 requer que os alto-falantes sejam testados no momento da aceitação e uma vez por ano. Os testes, contudo, são muito diferentes dos de sistemas só de tom, já que a inteligibilidade da voz é afetada por outros fatores além da audibilidade. Medir a audibilidade duma mensagem de voz utilizando um decibelímetro praticamente não tem sentido quanto à inteligibilidade, já que a presença de mobília, tapetes e pessoas pode alterar drasticamente a qualidade dos sinais de voz, absorvendo as diferentes frequências dos sons. Em muitos casos, porém, a mobília e pessoas podem melhorar a inteligibilidade da voz reduzindo a reverberação. Também, já que diferentes freqüências afetam diferentes sons da voz, chamados fonemas, é importante que os ruídos esperados sejam incluídos como parte do teste.

Também se pode utilizar medidores de inteligibilidade para medir o desempenho do sistema. Um som especial que contém todos os fonemas que formam a linguagem humana é emitido pelo sistema, com o medidor dando uma pontuação ao som fornecido. O som do teste pode ser pré-gravado pelo fabricante no chip de voz. O protocolo de teste no NFPA 72 inclui também um método para que os microfones façam parte do teste. Utilizar um microfone é uma oportunidade para que as pessoas ensaiem até obter a melhor qualidade de voz. É também um teste importante dum componente eletrônico que pode ter um efeito dramático sobre a qualidade da voz.

Uma consideração adicional com as mensagens pré-gravadas é que sua qualidade pode não ser tão crítica como a dos avisos ao vivo, porque as mensagens pré-gravadas são normalmente repetidas muitas vezes automaticamente, dando aos ouvintes uma possibilidade de resolver sons de palavras questionáveis. A pesquisa demonstrou que se você entender cerca de 80 % cento das palavras, sua compreensão da frase passará os 90 % porque seu cérebro é muito experiente em por as coisas no contexto. Ao repetir a mensagem várias vezes, a recepção exata da mesma está quase garantida, exceto nas piores condições. Mas uma mensagem ditada por um comandante num microfone poderia não ser repetida, ou poderia ser repetida utilizando palavras ou estruturas de frases diferentes.

Sem a repetição exata, o ambiente acústico e todas as peças de equipamento na seqüência, incluindo o microfone, se tornam mais importantes para a inteligibilidade do discurso e a recepção exata da mensagem.

9. O que a mensagem de voz deveria dizer
Você pode ter o melhor sistema de som de sempre, mas se não disser as coisas certas, não conseguirá que as pessoas façam aquilo que você quer. Pior, poderia causar danos. Uma mensagem não será compreendida se a pessoa que fala tiver um sotaque pouco familiar, falar muito rápido ou mantiver o microfone muito perto ou muito longe, utilizar gíria ou uma linguagem complexa. Um perito disse que a expressão “por favor” não deveria ser usada em mensagens pré-gravadas. Os avisos de emergência devem ser claros, diretos e livres de toda a linguagem desnecessária. As mensagens têm dois objetivos principais: informar as pessoas daquilo que está acontecendo e dirigir seu comportamento.

Deveriam conter três ou quatro elementos críticos: aquilo que aconteceu, aquilo que deveria fazer, porque deveria fazê-lo e “quem sou eu” - qual é a autoridade que vos diz isso. Note que o “que deveria fazer” deveria ser o último elemento a ser falado, já que assim será o melhor lembrado. Por exemplo: “há um incêndio no piso número 15. Para sua segurança, o chefe de bombeiros quer que você evacue utilizando as escadas.”.

Existem muitos outros fatores que afetam as boas estratégias de propagação de mensagens. A Fundação de Pesquisa para a Proteção Contra Incêndio está trabalhando com o Instituto Nacional de Normas e Tecnologia em nome do Comitê Técnico sobre ECS do NFPA 72 para desenvolver orientações e modelos para uma variedade de emergências, audiências alvo, plataformas de emissão, incluindo as comunicações de voz.

10. Quem será autorizado a utilizar o sistema?
Responder à pergunta sobre quem autorizará e emitirá avisos requer planejamento e discussão muito cuidadosos entre todas as partes interessadas envolvidas no planejamento e na implementação dos ECS. Os sistemas com mensagens pré-gravadas podem ser ativados automaticamente para emergências como um incêndio, onde foram desenvolvidos e analisados cenários e onde as ações necessárias estão bem estabelecidas. Mesmo quando mensagens pré-gravadas forem automaticamente ativadas e emitidas, contudo, a emissão de mensagens ao vivo pelas equipes de emergência melhorará a eficiência. Nalgumas situações, as mensagens pré-gravadas podem ser julgadas irrelevantes pelos ocupantes, da mesma forma que os sinais de alarme de tom são muitas vezes ignorados. Também, muitas emergências irão requerer quase sempre uma avaliação, uma tomada de decisão e a adaptação das mensagens modelo antes de emitir os avisos de voz.

Num cenário de incêndio, os avisos ao vivo podem esperar até que o comando do incidente tenha sido estabelecido e até que se tenha uma oportunidade de juntar a informação crítica que possa afetar o conteúdo da mensagem. Contudo, quando há uma pessoa com uma arma de fogo numa sala de aulas, pode ser necessária uma utilização mais imediata do ECS. É por isso que a questão da autorização deve ser parte do plano de emergência. A questão do acesso, tanto físico como o controle da palavra-chave, aos controles do ECS e aos microfones deve ser resolvida antes que o sistema seja projetado e instalado. Da mesma forma, onde existem microfones ou estações de comando múltiplas, os protocolos para controle, acesso e prioridade devem ser estabelecidos.

Conclusões
Um ECS requer cuidado no planejamento, no projeto, na instalação e na utilização. Os sistemas que se baseiam na voz para a difusão das mensagens enfrentam numerosos desafios que envolvem muitos indivíduos, autoridades, ofícios e profissões diferentes. É importante que as partes interessadas e os peritos relevantes sejam identificados e envolvidos logo no início do planejamento de qualquer projeto de ECS. Já que o projeto dos sistemas de voz é tão diferente do projeto dos sinais de alarmes de incêndio tradicionais, os engenheiros devem aprender novas técnicas e aplicar novas ferramentas de projeto ou buscar associar-se com profissionais experientes. As autoridades e os proprietários devem ser ativamente envolvidos no planejamento desses sistemas; ignorar as questões relacionadas com a voz nos ECS ou lidar com elas de forma apenas parcial pode por em perigo a qualidade e a eficiência das comunicações de voz durante uma emergência.

Robert Schifiliti, engenheiro de proteção contra incêndio licenciado, é presidente e Diretor Executivo da R.P. Schifiliti Associates, Inc. Está envolvido em vários comitês da NFPA e é presidente do Comitê Técnico de Coordenação sobre Sistemas de Sinalização para a Proteção da Vida e da Propriedade responsável pelo NFPA 72.


ECS, Duas Vias
O NFPA 72 - Código Nacional de Alarme de Incêndio e Sinalização divide os sistemas de comunicações de emergência (ECS) em sistemas de uma via e de duas vias. Os sistemas de uma via incluem os sistemas tradicionais de alarme de incêndio de voz assim como os sistemas utilizados para outros perigos. Os sistemas de uma via também estão divididos entre os que se encontram dentro dum edifício e os que emitem mensagens de voz para o exterior numa área grande ou os que enviam avisos a recipientes específicos, usando em geral mensagens de texto, correio eletrônico, ou geração e fornecimento de mensagens de voz pré-gravadas.

Os sistemas de duas vias incluem os telefones tradicionais dos bombeiros e outras forças de emergência, assim como os sistemas que reforçam a utilização das rádios das forças de emergência dentro dum edifício ou área aberta. O código também foi ampliado para incluir requisitos para os sistemas de comunicação de duas vias que servem os elevadores e as áreas de refúgio requeridos pelos códigos de edificação faz já algum tempo, mas que não foram cobertos por nenhuma norma de desempenho ou instalação antes da edição 2010 do NFPA 72.

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