Att konstruera en lugn plats

Att konstruera en lugn plats

av Caramel Quin | Teknik + Teknik, augusti 2024

Det var – och är fortfarande – den kusligaste upplevelsen i mitt liv. Jag stod i en ekofri kammare, utformad för att stänga ute allt ljud, och det kändes djupt störande. Det rådde absolut tystnad. Till och med min andedräkt var tyst. Tal lät konstigt dämpat eftersom det inte fanns något eko alls. Håren reste sig på nacken och pirrade. Efter ett tag insåg jag att jag kunde höra min egen puls, vilket var en klen tröst. Ingen stannar länge i en ekofri kammare: den sensoriska deprivationen gör att människor hallucinerar.

En ekofri kammare är isolerad från yttre ljud och utformad för att minimera reflektionen av ljudvågor inuti. Det är motsatsen till vardagslivet. Om du sitter i ett tyst rum just nu, pausa och lyssna. Kanske kan du höra trafikens surrande, fågelsång, din laptops fläkt, en avlägsen TV. Tystnad är inte tyst längre.

Under nedstängningen tvingades vi tillbringa mer tid i våra egna hem. Trafikbullret var lyckligt tyst en kort stund men återupptogs sedan. Plötsligt fick arbetet hemifrån oss att inse hur högljutt vardagslivet är, även utanför städerna. Ljudet från kylskåpskompressorn började verkligen gnälla, och varför insisterar apparater på att pipa?

Vad är buller?

För att kunna prata om buller måste vi först förstå ljud och hur det mäts.

”Ljud är en tryckvåg, så inom akustik är det enda riktiga sättet att mäta det i pascal”, säger Tom Richards, Dysons senior tekniska chef för akustik och vibrationer. ”Decibel är ett sätt att omvandla enheter som inte är linjärt logaritmiskt beskrivna. Vi hör på ett logaritmiskt sätt, så decibel är bara ett sätt att få dessa siffror att bli lite mer begripliga.”

Det finns flera typer av decibel, men ljudtrycksnivån är den vanligaste användningen av enheten. Ljudtrycksnivån varierar beroende på vilken miljö du testar i, så Dyson föredrar att mäta en enhets ljudeffektnivå (watt) i halvekofria kammare.

”Ljudnivån på din dammsugare är densamma, oavsett om du är i en katedral, ett badrum eller ett laboratorium. Den ändras inte, men ljudtrycksnivån gör det eftersom miljön har förändrats”, förklarar Richards.

Vi håller oss till den mer intuitiva enheten decibel när vi pratar om buller eftersom den är mer relaterad till hur vi hör ljud. Och buller är helt enkelt oönskat ljud. Om ett ogräs är en växt på fel plats, är ett buller ett ljud på fel plats. Och det är subjektivt: det är vanligt att gilla fågelsång men ogilla ljudet av en förbipasserande bil. Om du delar din grannes musiksmak är deras hi-fi mindre irriterande.

Aural mångfald - Vad är det för ljud?

Buller är subjektivt och påverkar var och en av oss olika. Till exempel får vissa neurodivergenta personer sensorisk överbelastning där ljud är överväldigande. Faktum är att det inte finns något som heter "normalt" när det gäller hörsel. Vi är en väldigt mångfaldig grupp.

”Utgångspunkten för hörseldiversitet är att mycket arbete, till exempel bullerregler, antar 'normal hörsel'”, säger Cox. ”Men så kallad 'normal hörsel' är vad de flesta unga vuxna har, och representerar bara cirka 17 % av befolkningen.”

Hans kollega Bill Davies driver ett nytt Leverhulme Trust Aural Diversity Doctoral Research Hub (LAURA). Från städer till musik och hemelektronik är allt utformat för en "normal" lyssnare som inte existerar. Människor som hör annorlunda, som en musiker med tinnitus, en kyrkobesökare som läser läppar eller en autistisk student, marginaliseras av antagandet. LAURA strävar efter att förändra tänkandet för att inkludera hela spektrumet av ljudupplevelser.

Slav till rytmen

”Ljud påverkar våra hjärnvågor, vår puls, vår hormonsekretion, alla våra fysiska rytmer”, säger Poppy Szkiler, grundare och VD för Quiet Mark. ”Att designa eller konstruera med bästa praxis inom akustik och tysta produkter stödjer ökad koncentration, minskar ångest, stress, bidrar till bättre sömn och förbättrar återhämtningen.”

Världshälsoorganisationen (WHO) anser att bullerföroreningar inte bara är en miljöstörning utan också ett hot mot folkhälsan. WHO-rapporten Burden of disease from environmental noise: Quantification of healthy life years lost in Europe beskriver hälsoeffekter inklusive hjärt-kärlsjukdomar, kognitiv svikt, sömnstörningar och tinnitus.

Den säger till exempel att minst en miljon friska levnadsår går förlorade årligen på grund av trafikrelaterat buller i Västeuropa. Viktigt är att detta är enbart bullrets inverkan, inte i kombination med andra faktorer som luftföroreningar.

Men gör inte innovation nya produkter tystare? Ja och nej… enkelt uttryckt, det gör de, men vi använder många fler av dem.

”Enskilda fordon har blivit tystare, men vi har många fler av dem på vägarna”, säger professor Trevor Cox, chef för Acoustics Research Centre vid University of Salford. ”Och när folk försöker undvika trafikstockningar, sträcker sig rusningstrafiken över längre tider och råtttrafiken får mer trafik. Den 'genomsnittliga' bullernivån är inte så annorlunda, men vi förlorar de quiet times och tysta platserna. Dessa skyddsplatser från buller är verkligen viktiga, liksom att försöka bevara dem.”

WHO:s forskning om bullerexponering har bidragit till brittiska bullerregler, som rekommenderar en "bulledos". Så åtta timmar på 84 dB motsvarar att bli utsatt för fyra timmar på 87 dB eller två timmar på 90 dB. Och detsamma gäller för produkter i hemmet.

”Detta är en av anledningarna till att våra dammsugare har olika lägen: så att man kan välja den ljudnivå de vill ha”, säger Richards. ”Om ditt barn sover eller om du är känslig för ljud, använd Eco-läget så kan du dammsuga längre och få en mycket låg dos ljud. Eller sätt den i Boost-läge för ett specifikt ställe. Du får fortfarande en relativt låg dos ljud, även om det är mycket högre, eftersom du bara använder den under en mycket kort tid.”

Brusproblem är kumulativa. Ljud från olika källor tenderar att vara inkoherenta och addera sig. Koherenta ljud (samma frekvens, samma våglängd, konstant fasskillnad) kan addera sig eller ta ut varandra. Brusreducerande hörlurar utnyttjar detta genom att lyssna på externt bakgrundsljud och spela upp det "motsatta" för dig, en sinusvåg som är koherent men en halv cykel ur fas, för att ta ut det. Det är därför brusreducerande hörlurar är bäst på att hantera ett konsekvent bakgrundsbrus: tåg, flygplan och bilar.

Vetenskapens ljud

Att avvärja, isolera mot och absorbera ljud har sina fördelar, men det är att föredra att designa för att eliminera buller från första början: till exempel den dyra perfektionismen att balansera Dysons senaste Hyperdymium-motor för att minska vibrationer, så att skalet inte skakar och låter. Gen5Detect-dammsugaren är Dysons snabbaste hittills och roterar med upp till 135 000 varv i minuten, nio gånger snabbare än en Formel 1-motor.

”Varje rotor är individuellt balanserad”, förklarar Richards. ”Den mäts mycket noggrant och sedan skär en fräs bort en liten bit av impellern. Så varje enskild rotor är lite annorlunda.”

Ljudkvaliteten spelar också roll. Decibel mäter bara hur högt något är, men vissa ljud är mer irriterande än andra. Cox använder drönare som exempel: ”Ta en quadcopter. De är inte så höga men de har en obehaglig ljudkvalitet, som en ilsken insekt. Inom forskningen har vi psykoakustiska mätvärden som försöker fånga upp egenskaper bortom dB.”

Psykoakustik är vetenskapen om hur ljud uppfattas. Cox tillägger att sammanhang är viktigt: ”Att inte ha kontroll över ett ljud gör det mer irriterande. Om du arbetar på en flygplats är det förmodligen mindre sannolikt att du klagar på ljudet under flygbanan eftersom din försörjning är beroende av det.”

Det finns också en smakfråga. Vissa ljud är universellt älskade eller avskydda, andra är subjektiva. Dyson har ett team av "gyllene lyssnare" som valts ut för att de har ett bra öra och sedan tränats att vara bra på att bedöma ljudkvalitet, oavsett om det handlar om att finjustera ljudet från Dyson Zone-hörlurar eller att flagga vilka produktljud som är irriterande.

Quiet Mark testar och verifierar fler än 80 produktkategorier för att ge den informationen gratis globalt till konsumenter, arkitekter och specificerare. ”Vår strategi är att om vi alla köper tysta, designar tysta och specificerar tysta produkter, kan vi gemensamt så småningom bekämpa bullerföroreningar”, säger Szkiler.

Hjälpmedel - Hörapparater som inte är hörapparater

Antalet personer med hörselnedsättning ökar, och det beror inte bara på vår åldrande befolkning. Årtionden av hög musik och tv-spel tar också ut sin rätt. Generation X har fått en dubbel smäll, de växte upp med en Walkman och är nu i 50- och 60-årsåldern.

”Det finns fortfarande ett stigma kring hörapparater”, säger Cox. ”Ett stort antal människor som skulle kunna dra nytta av dem har dem inte eller använder dem inte tillräckligt ofta.”

En ny kategori av hörapparater som inte riktigt fungerar, och som ser mer ut som AirPods än hjälpmedel, riktar sig till dem som inte känner sig redo för en hörapparat. Till exempel riktar Signia Active Pro sig till personer med mild till måttlig hörselnedsättning, ser ut som öronsnäckor och använder en AI-driven assistent för att anpassa sig till miljöerna.

Det finns till och med appar som använder din smartphones mikrofon för att fånga upp ljud och förstärka det till dina hörlurar, även om det är ett mycket mer trubbigt instrument än en hörapparat. Du kanske tänker på det som en örontrumpet för 2000-talet.

Designa bort brummandet

Att absorbera ljud är nästa försvarslinje. Mycket forskning ägnas åt kompositstrukturer som kallas metamaterial.

”Lågfrekvent ljud har en mycket lång våglängd, så dämpning av låga frekvenser kräver mycket stora strukturer”, säger Cox. ”Metamaterial har potential att möjliggöra kontroll av brus från mycket tunnare material.”

Naturmaterial har också sina användningsområden och innehåller mycket mindre koldioxid. Häckar hjälper till att blockera höga frekvenser men är mindre användbara för vägbuller. Forskning finansierad av Royal Horticultural Society undersöker hur man kan maximera deras bullerreducering.

"Det kan handla om att kombinera häckar med hård landskapsarkitektur eller att välja rätt art att odla", säger Cox.

Naturligtvis skulle en återgång till att plantera häckar ha bieffekten att det ökar livsmiljön. Detta är välbehövligt och skulle bidra till att förstärka ett ljud som vi allmänt uppskattar, men sällan anser vara buller: fågelsång.

Den här artikeln är en bearbetad version av artikeln ” Engineering a quiet place ” i ingenjörs- och tekniksalen.
Klicka här för att se den ursprungliga och oförkortade artikeln om teknik och teknik