Ljudbladet

Ibland kan vi inte förnimma det vi mäter och ibland kan vi inte mäta det vi förnimmer

Denna artikel går även att läsa i Ljudbladet nr 2 2020.

En personlig syn på psykoakustikens betydelse i en akustikers vardag.

Klassisk akustik utgår från den fysikaliska beskrivningen av ljud som vågor och hur vi kan mäta det. Men i vardagen går vi människor inte runt med mikrofoner, accelerometrar analysatorer för att koda av vår omgivning. Vad vi har är vår kropp och dess sinnen med vilka vi förnimmer vår omvärld. Med vår hjärna kan vi processa dessa förnimmelser och jämföra med tidigare erfarenheter som finns lagrade i vårt minne.

Vår hörsel har begränsningar: Under en viss nivå (hörtröskeln) hör man inget ljud och över en viss gräns (obehagströskel) orsakar ljudet smärta. Vi hör också bara i ett visst frekvensområde som beror på ålder och vilka ljud man har varit utsatt för. Å andra sidan kan vi använda oss av våra två öron och en än så länge oslagbara signalanalys tack vare våra hjärnor.

För att anpassa oss i praktiken efter hur vi uppfattar ljud använder vi dB-skalan och olika vägningar. Eftersom det ljudtrycksområde som är mest relevant för oss är så stort (dynamiken av vår hörsel): från ca. 20 µPa till 20 Pa och för att det för hörseln, liksom för alla våra sinnen, gäller att fysiskt stimuli inte är linjärt utan logaritmiskt proportionellt mot upplevt stimuli använder vi den logaritmiska decibelskalan. Om man tänker tillbaka på början av sin karriär in i akustikens värld så känns detta för de mesta inte som en naturligt val. Det tar tid att vänja sig vid att tänka i dB, men det gör det mycket enklare att förstå akustiska problem.

De mest använda vägningarna är A- och C-vägning. Dessa är tagna från hörselkurvor (equal loudness curves) och anpassade till dåtidens filterteknik. I tillägg så gäller hörselkurvan bara för rena toner, och det har man sällan i praktiken. Idag används de ofta utanför sin ursprungliga kontext. Man använder A- vägningen (baserad på 40 dB hörsel-linjen) oberoende av ljudnivån. C -vägning används för att ta hänsyn till låga frekvenser, även om den egentligen är till för höga nivåer runt 100 dB. Det har dock visat sig i praktiken att den nutida användningen fungerar ”rätt bra” även om den aldrig utvecklades specifikt för lågfrekvent ljud. Dessutom har vi idag mycket bättre metoder tillgängliga, exempelvis olika hörselmodeller och loudnessmodeller.

Två viktiga effekter som gör att vår uppfattning skiljer sig från mätning är ”just noticable differences” (JND) och masking. Båda kan tas hänsyn till i psykoakustiska modeller.

”Just noticable difference” är ett mått på vilken förändring i ett ljud vi kan uppleva. Och om man känner till det så hjälper det ju om en förbättring/försämring kommer påverka eller inte. De kanske viktigaste JND för en akustiker är de som avser ljudnivå och frekvens. I avseendet ljudnivå kan vår hörsel urskilja avvikelser på mellan 0,2 och 1 dB beroende på den totala ljudnivån, typ av ljud och situation. För frekvens beror det väldig mycket på situationen. Vi kan notera väldig små skillnader i frekvens om båda tonerna spelas samtidigt då hörseln använder interferenseffekter. JND avseende frekvens uttrycks, snarare än i absoluta frekvenstal, med en procentsats i relation till den frekvens man jämför med och denna procentsats brukar ligga runt 0,7 %.

Masking beskriver effekten av att ett ljud kan döljas av ett starkare ljud. Detta kan ske både i tid och frekvens. Ju mer lika två ljud är desto mer sannolikt är det att vi bara känner av det som låter starkare. Detta används exempelvis i algoritmer för datareducering för musik.

Ett annat exempel är modulerade ljud. Beroende på modulationsfrekvensen är upplevelsen helt annorlunda. I psykoakustiken kan därför samma fysikaliska effekt uttryckas som tre olika ”percept”: fluktuation strength, roughness, och tre toner som förändrar sin pitch (upplevd tonhöjd). I tillägg beskrivs de olika sätten att uppleva modulation på samma sätt, oberoende av om ljudet är frekvens- eller amplitud-modulerat. Hur vi beskriver modulationer och skiljer dem åt beror alltså på om vi har ett fysikaliskt eller psykoakustiskt perspektiv.

Liknande fenomen har jag upptäckt i min tidigare forskning om hur man upplever vibrationer. Om man blir utsatt för vertikala helkroppsvibrationer med varierande frekvens så beskrivs de inte som en, gradvis varierande känsla (percept) utan som olika slags känslor. Att uppleva låga frekvenser runt 4 Hz beskrivs som att gunga, vaja eller guppa. Frekvenser runt 8 Hz ger en mer skumpande känsla. Med ytterligare stigande frekvens beskrivs vibrationerna som först skakningar och sen skälvningar för att sedan övergå i en känsla av att det kryper i kroppen och till slut att det kittlas. Även om den fysikaliska stimulus är den samma, så reagerar kroppen varierande på den. De låga frekvenserna sätter hela kroppen i rörelse men enskilda kroppsdelar har olika resonansfrekvenser som kan exciteras vid lite högre frekvenser och ännu högre upp i registret känner man vibrationen bara i kontaktytan mellan huden och det vibrerande föremålet.

Det här visar tydligt att det på individnivå kan variera mycket hur ljud eller vibrationer upplevs eftersom det beror direkt på vår kroppsbyggnad. Men även våra minnen och våra känslor kan ha en effekt på hur vi upplever ljud. Jag skulle vilja dela med mig av ett självupplevt exempel på hur detta kan ta sig uttryck.

Vid en vandring i fjällen uppmärksammade jag ett ljud som irriterade mig väldig mycket. Jag tyckte mig höra en motorväg eller i alla fall en större väg, vilket ju dock var omöjligt där jag var, mitt på fjället. Först när jag hade kommit en bit längre på vägen och såg det forsande vattnet förstod jag att det var där ljudet från. Men min hjärna hade mer erfarenhet av trafik än av vilda forsande vattendrag så den associationen kom först. Och i alla fall för mig är det en stor skillnad om jag tänker på en forsande bäck i fjällen eller en motorväg. Det ena tanken är positiv och energigivande, medan det andra är negativ och stressande.

Så det finns många olika aspekter av hur vi upplever en situation och ett ljud. Och försvinnande lite av det speglas i en mätning. Speciell när vi bryter ner det till ett eller två tal. I praktiken tror jag många använder någon form av psykoakustiska begrepp i vardagen – om än hemmasnickrade. När man får klagomål på ljudproblem eller diskuterar ljud så handlar det oftast inte om nivåer eller frekvenser men att det låter för högt, att det är ett knackande, brummande eller pipande ljud. Och dessa beskrivningar kan vi som akustiker översätta till att det handlar om vissa frekvenser, mer eller mindre impulshaltigt ljud eller om det generella ljudtrycket är orsaken. Så psykoakustik är inte något nytt främmande, utan ett sätt att formulera och använda kunskap som många redan använder intuitivt. Vi kommer ju inte undan våra mest praktiska mätinstrument – våra öron och vår hjärna.

Alice Hoffmann
Brekke & Strand Akustik AB

 

Grundläggande referenser

Kleiner, M. (2011). Acoustics and Audio Technology. J Ross Publishing.

Genuit, K. (2010). Sound-Engineering im Automobilbereich. Springer.

Referenser till Psychoakustik och ljudexempel

Zwicker, E. & Fastl, H. (1999). Psychoacoustics. Facts and Models. Springer.

Referenser till egen forskning

Hoffmann, A. (2010). Perception of whole body vibration. Chalmers University of Technology.

Hoffmann, A. (2016). Auralization, perception and detection of tyre–road noise. Chalmers University of Technology

Hur utformas akustiken i framtidens kontor?

Denna artikel går även att läsa i Ljudbladet nr 2 2020.

Moderna kontor passar inte mallen för hur vi designar och utvärderar akustik. Telefonen är ett av våra käraste arbetsredskap och många sitter i öppet landskap. Våra kunder anser ofta att utformningen blir för statisk och kraven för höga. Vi anser att taluppfattbarhet är den viktigaste parametern att studera i kontor. Detta hoppas vi kan lösa problemet med att utforma en god akustik i kontor som inte följer mallen med korridor och rum eller stora kontorslandskap.

Hur ett modernt kontor ska utformas har länge varit en het potatis. Kontoret har gått från att ha varit baserat på en korridor med rum på båda sidor, till att vara aktivitetsbaserat med många andra lösningar däremellan, till exempel ett klassiskt kontorslandskap med eller utan varianter av skärmväggar.

Ett mötesrum har traditionellt varit ett fyrkantigt rum med ett bord och stolar. Med tiden fylldes detta på med en whiteboard som kompletterades med en projektor och slutänden blev detta en stor skärm. Under tiden har diverse videokonferensutrustning passerat, blivit Lync och sen Skype, vidare till Teams-rum eller Zoom.

Med Covid-19 har denna utveckling tagit ett nytt steg, då många ser sig mer eller mindre jobba hemifrån under resten av sitt arbetsliv och videokommunikation används konstant.

Trots att kontoren förändras konstant har de akustiska kraven som ställs på kontor i stort sett stått stilla i 20 år i Sverige. Vi vet att det arbetas för fullt med en revidering av SS 25268:2007 och vi tror att det är dags för oss akustiker att tänka om vad gäller de krav vi ställer på kontoren. För ljudnivå från trafik och andra yttre bullerkällor, stegljudsnivå och ljudtrycksnivå inomhus från installationer har vi under åren inte fått några större synpunkter på hur kraven är utformade, men för rumsakustik och luftljudsisolering får vi många kommentarer. Här är några av dem:

  • Krav på luftljudsisolering mellan kontorslandskap och andra utrymmen är för högt satt. ”Det blir pansarglas” har förmodligen sagts eller tänkts av mer än en beställare. ”Kan vi inte använda glasdörr går det inte” har också dykt upp då och då.
  • ”Ska ni täcka HELA väggen med absorbenter?” och ”Vi kan inte ställa några krav på akustik med möbleringen inräknad” har också sagts om rumsakustik i kontorslandskap.
  • ”Vad står det i standarden om Skype-rum?”

Vi inser ju att kunden har rätt och eftersom vi knappt själva förstår hur vi ska utforma kontoren är ju chansen ganska liten att de förstår vad vi vill förmedla. Om inte standarden är utformad för att hantera kontorslandskap med 3,8 meter i takhöjd, öppet mellan våningarna och liknande moderniteter som Skype-rum och lounge-yta, måste vi hitta alternativa lösningar för en god ljudmiljö på kontoren. Detta har föranlett oss till att titta på de krav som ställs i andra länder och hur de väljer att tackla dessa problem – när vi projekterar nya kontor.

Taluppfattbarheten i ett kontor är kanske det viktigaste måttet för hur bra den akustiska miljön är. En god eller utmärkt taluppfattbarhet i de rum som används för samtal är att eftersträva och en låg taluppfattbarhet mellan arbetsplatser i det öppna landskapet är ett bra mått för att förhindra överhörning mellan dem.

I vårt grannland i öst har forskningen och utvecklingen av taluppfattbarhet som bedömningsparameter kommit betydligt längre och införts och bedöms i standarden för nya kontor (ref: Open-plan offices – New Finnish room acoustic regulations, Hongisto och Keranen, 2018).

Störavstånd rD (avstånd från talaren där taluppfattbarheten sjunker under 0,5 och mottagaren ej längre störs av enskilda individers tal) och Privat avstånd rP (avstånd från talaren där taluppfattbarheten sjunker under 0,2 och mottagaren inte kan uppfatta vad som sägs i tal från talaren), är viktiga parametrar för att bedöma kvalitén på akustiken inom ett kontor.

Vi anser att dessa parametrar bör studeras vidare i utformningen av en ny standard i Sverige då beräkningar och mätningar av taluppfattbarhet har visat sig ha hög överrensstämmelse med varandra och den faktiska upplevelsen i kontoret. Att införa detta öppnar nya möjligheter både för oss akustiker och de personer som jobbar med att utforma kontor, såsom arkitekter och inredningsdesigners.

Viktor Ek
Brekke & Strand Akustik AB

environment

Naturstensdagen

Allt som är värt att veta om akustik och natursten – Naturstensdagen 2020.

Johanna Carpelan höll ett uppskattat föredrag om akustik och natursten under Naturstensdagen 2020 som ordnades av Nordskiffer. Se filmen från föredraget här! #naturstensdagen #nordskiffer

6245881812_6cbec7832f_c-1

Soundscapes

Ljud ger upplevelser, låt oss börja uppleva våra städer.
Goda ljudmiljöer som stimulerar vårt sätt att verka i staden möjliggör upplevelser och skapar liv i våra städer. En ny approach behövs där ljudfrågan i byggprocessen, vid sidan av ren bullerbekämpning, också innefattar att genom ljudmiljödesign skapa trivsamma, specifika och inkluderande platser.

Ljud kan möjliggöra upplevelser. En händelserik stadspark där den variationsrika ljudbilden från stadens liv framträder blir en plats att mötas på. En lugn oas i stan där naturen kan njutas både genom syn och hörsel inspirerar till rekreation. En lekplats som lyckas överrösta trafikens brus lockar och stimulerar barns lek.

Tillsammans med det visuella intrycket av en plats behövs upplevelsen av ljud för att betjäna, definiera och förstärka platsens syfte och karaktär. Detta kan utnyttjas bättre än idag vid utformning av utomhusmiljöer. Speciellt nu är det viktigt att förbättra livskvaliteten i våra städer. Trevliga och inkluderande utemiljöer ska bevaras och utvecklas så att var och en får slappna av i sin vardag oavsett var man bor.

Foto: Mathias Barbagallo

Den sortens detaljplanering uppnås dock inte utifrån gällande regelverk. Så som byggprocesser fungerar idag består en akustikers uppdrag som regel i att beräkna buller och ge premisser för byggnaders utformning för att de av myndigheter ställda rikt- och gränsvärdena för buller ska uppnås. De befintliga regelverken omfattar alltså endast buller men det finns även instrument för att utreda och kategorisera befintliga ljudmiljöer. ISO 12931 definierar ljudlandskap eller soundscapes – dvs ”acoustic environment as perceived or experienced and/or understood by a person or people, in context”. Den grundlägger en kunskapsbas för projektering av utomhusmiljöer, tack vare ett standardiserat arbetssätt och ett multidisciplinärt språk som går bortom trendord.

I en soundscape-inställning definierar sakägare önskade responsen – man känner återhämtning i stadsparken när vind genom träd maskerar vägbuller – och utfall – man bestämmer sig då att promenera i denna stadspark veckovis. Oönskat och skadligt ljud tas bort, förslagsvis med kloka och estetiskt tilltalande åtgärder – klok stadsplanering, snygga bullerskärmar, gröna tak och fasader, visuell maskering, strategiska avskärmande byggnader, land art. Önskat och trevligt ljud läggs till, som både maskerar oönskat ljud och skapar positiva responser – akustisk skulptur, elektroakustisk förstärkning av ljud från grusgång, fågelliv och naturljud, passiva och interaktiva ljudinstallationer.

Det är dags att ta tillbaka livet i våra städer och bostadsområden, planera för att livet skall få plats och att ljud, inte buller, är det som får styra hur vi upplever vår närmiljö. Ett skifte krävs från en defensiv approach till buller mot en positiv inställning till ljud.

Multidisciplinära exjobb och doktorsarbete kan utveckla detta vidare. Arkitekter, stadsplanerare, fastighetsägare och akustiker ska ta uppmaningen tillsammans. Vi är passionerade akustiker, vem vill ta denna utmaning med oss?

Mathias Barbagallo
Brekke & Strand Akustik AB