Waarom geluidsgolven belangrijk zijn

Waarom geluidsgolven belangrijk zijn

Wade Bray, ook wel bekend als de "Gandalf" van de akoestische metingen, vat in een briljante notendop voor onze wetenschapsrubriek van vandaag samen wat die onzichtbare geluidsgolven zijn die ons kunnen laten schrikken, hardop lachen of tot wanhoop kunnen drijven. Leer van deze geweldige voorvechter van de menselijke relatie over de wonderen en de verwarringen van geluid.

door WADE BRAY | 2024

Geluid + Mensen + Context = Geluidslandschap

Deze drie zijn onlosmakelijk met elkaar verbonden in het menselijk leven. Ieder mens is voortdurend een data-/metadataverwerker. Het is magisch en over het algemeen verbazingwekkend wonderbaarlijk, hoewel het natuurlijk ook zijn negatieve kanten kan hebben...

Geluiden zijn de data. Ons actieve menselijke systeem, met de ongelooflijke gehoororganen en de supercomputer van 86 miljard neuronen die het menselijk brein is, is de metadata-processor (data over de data) die de geluiden en de bijbehorende metadata integreert in ervaring en betekenis.

De informatie die je hersenen kennen en gebruiken over je relatie tot de geluiden van dat moment en die plek, is onlosmakelijk verbonden met de geluiden zelf en vormt je ervaring – of die nu goed, slecht of neutraal is.

"Horen" gaat niet alleen over geluid, maar ook over zien, kennis, relevantie, je locatie, waarom... en nog veel meer. Je hersenen vormen een compleet beeld van je relatie tot en begrip van geluid. Je kunt niet horen zonder een klanklandschap te creëren, je kunt je hersenen die signalen verwerken niet uitschakelen en je andere zintuigen niet loskoppelen.

Boven: Soundscape Triplet van Wade Bray

Maar wat zijn de geluiden zelf, de gegevens?

Geluiden zijn zeer kleine variaties, met frequenties tussen ongeveer 20 Hz en 20.000 Hz (cycli per seconde), van de constante atmosferische druk. Geluid straalt uit als uitzettende bolvormige schillen van minuscule samentrekkingen en uitrekkingen van de tussenruimte gelegen luchtmoleculen, in feite wisselstromen die gesuperponeerd zijn op een veel grotere gelijkstroom (constante) drager, de atmosferische druk.

Het is opmerkelijk hoe klein een drukverschil is dat het oor als geluid kan waarnemen: iets minder dan 2 x 10⁻¹⁰ van de atmosferische druk op zeeniveau (gehoordrempel bij een drukverschil van 0,00002 Pascal, de atmosferische druk op zeeniveau is 101.325 Pascal).

De luchtdrukverandering van zelfs een zeer hard geluid (20 Pascal, de pijngrens) is een minuscule fractie van de constante atmosferische druk. Toch passen we ons aan aan wandelingen van zeeniveau naar 2000 meter hoogte, aan vliegen in vliegtuigen, aan het nemen van liften naar de bovenste verdiepingen van gebouwen van 100 verdiepingen, allemaal zonder fysieke schade aan onze oren dankzij de trage verandering over een vrij groot luchtdrukbereik.

Als je een microfoon op een stok had en die 1000 keer per seconde op en neer kon bewegen (om een toon van 1000 Hz te produceren), over een afstand van slechts 60 centimeter, dan zou de hoeveelheid wisselende atmosferische drukverandering over dat kleine hoogteverschil een geluid van 105 dB geluidsdrukniveau veroorzaken, een luid geluid!

Geluidsgolf PSU - een gedetailleerd voorbeeld van een longitudinale golf die zich door een materieel medium voortplant. Deze golf is een continue sinusgolf, met gebieden van compressie (waar de deeltjes dichter op elkaar worden gedrukt) afgewisseld met gebieden van verdunning (waar de deeltjes verder uit elkaar liggen). Rode stippen (en pijlen) laten zien dat individuele deeltjes simpelweg heen en weer oscilleren rond hun evenwichtsposities terwijl de golfverstoring zich door het medium voortplant. Dr. Daniel Russell, The Pennsylvania State University

Onze geluidsontvangst: wat gebeurt er daarna?

Bedenk hoe geluiden op verschillende frequenties en tijdstippen voorkomen, uit verschillende richtingen en met verschillende brongroottes komen, je omringen of "van daar" lijken te komen, en hoe ze "complexiteiten" bevatten die Mozart, de Beatles, muzikale emotie, het kabbelende beekje in het bos, de drilhamer buiten, het zachte geluid van een stil huishoudelijk apparaat, de stemmen van familie en vrienden overbrengen. We leven in een sprankelende hemisfeer van geluid, waarbij sommige richtingen "helder" klinken op bepaalde frequenties, terwijl andere "donkerder" klinken op andere frequenties... magisch.

We nemen het allemaal in ons op, en wel ruimtelijk; onze hersenen zetten dit alles om in klanklandschappen en betekenissen.

Het menselijk gehoor is bijzonder gevoelig voor zachte geluiden (eigenlijk gevoeliger dan voor harde geluiden, en zelfs in de aanwezigheid van hardere geluiden), zoals het laatste deel van de nagalm in muziek, zelfs tijdens het afspelen van muziek, en vroege reflecties uit verschillende richtingen. Helaas zijn we om dezelfde reden ook buitengewoon gevoelig voor kleine, ongewenste geluiden en minuscule patronen zoals zoemgeluiden, tikjes en fluctuerende geluiden.

Geluiden die ons ongepast lijken en die komen en gaan, kunnen irritanter zijn dan constante en continue geluiden.

Wij zijn levende, dynamische, uiterst complexe ervaarders van geluid. Kijk naar binnen, naar je ervaringen terwijl ze plaatsvinden of later, en verwonder je.

Over Wade

Wade Bray heeft meer dan 40 jaar ervaring in geluidskwaliteit voor de auto-industrie en informatietechnologie, akoestiek van muziekinstrumenten, akoestiek van kerken en podia, ontwerp van geluidssystemen voor theaters en elektroakoestische verbeteringssystemen, en akoestiek van luidsprekers en teleconferenties. Hij is actief in de algemene commissie Geluid en Trillingen van de Society of Automotive Engineers (SAE), waar hij de sessies met papers over instrumentatie organiseert, de workshop Geluidskwaliteit verzorgt en deelneemt aan de 'Chat with the Experts'-sessies tijdens de SAE-conferenties over geluid en trillingen.

Sinds 1987 is hij actief betrokken bij de Noord-Amerikaanse activiteiten van HEAD acoustics GmbH, eerst als vicepresident van het voormalige Sonic Perceptions, Inc. en later als opvolger daarvan, HEAD acoustics, Inc., waar hij als technisch medewerker klanttrainingen en -ondersteuning verzorgt.

Voorheen was hij senior consultant bij Jaffe Acoustics, Inc. in Norwalk, Connecticut, waar hij zich specialiseerde in het ontwerpen van elektronische, variabele akoestische systemen voor podiumkunsten en full-duplex, verborgen audio-teleconferentiesystemen. Als organist was hij bij Jaffe ook intern adviseur op het gebied van pijporgelatiek.

Bij Kimball International, Inc. was Wade eind jaren zeventig en begin jaren tachtig actief in onderzoek naar piano-akoestiek, was hij verkoopmanager voor opname- en uitzendapparatuur voor Bösendorfer-piano's en ontwierp hij luidsprekersystemen en signaalverwerkingstechnieken die relevant waren voor ruimtelijk gehoor bij elektronische orgels. Hij fungeerde tevens als intern adviseur voor akoestiek en verlichting voor de kantoormeubeldivisies van Kimball, met name op het gebied van open kantoorsystemen en -toepassingen.

Wade behaalde een Bachelor of Arts in Engels en een Bachelor of Science in Natuurkunde aan de Arizona State University, met aanvullende studies in psychologie, muziek en akoestiek. Hij is lid van de Acoustical Society of America, de Society of Automotive Engineers en het Institute of Noise Control Engineering (INCE).

Tot mijn recente activiteiten behoren het leiden van het Centenary Sound Lab-project voor akoestische metingen (5 Aachen HEADs en geavanceerde psychoakoestische analyses) in de Detroit Orchestra Hall voor het Detroit Symphony Orchestra ter gelegenheid van het honderdjarig bestaan van de zaal en het Internationale Jaar van het Geluid (2019), en mijn rol als akoesticus voor de nieuwe Carr Center Performance Studio in het klassieke Park Shelton-gebouw op de hoek van Kirby en Woodward in Detroit, die in oktober 2022 met positieve recensies werd geopend.