Svar til kommentaren

Stereo under vann

[Denne artikkelen ble først publisert høsten 2009 i Norsk Radiohistorisk Forenings tidsskrift Hallo, Hallo.]

Jeg ble fascinert av beretningen til Hans Jørgen Weedon fra 60-tallet om bassenget i Tandbergs representasjonsbolig (Hallo, Hallo juni 2009) der han sa at de ikke kunne høre noen stereoeffekt under vann. Siden mange har interesse av stereo, kan det være av interesse å komme med noen betraktninger om hørsel, evne til å høre retning og om hvordan dette fungerer under vann. Dessuten forsøker vi å utnytte noe av dette til å forbedre sonarer.

Det finnes forskning på undervannshørsel tilbake til i hvert fall 60-tallet og når man slår opp i f.eks. Journal of the Acoustical Society of America så finner man at det faktisk er mulig å bestemme retning under vann, men at denne evnen er mye dårligere enn i luft. Typisk kan den finnes med 10-20 graders nøyaktighet, mot 2-4 grader i luft. Det beste resultatet i vann får man naturlig nok når man blir bedt om å skille mellom høyre og venstre, og det dårligste mellom foran og bak. Det fungerer best ved lave frekvenser (f.eks 400 Hz) og evnen kan også trenes opp.
 
Vår evne til retningsbestemmelse i luft forklares i dag med tre effekter:
  1. Tids- eller fase-forskjell mellom ørene. Dette gjelder frekvenser under omtrent 1,5 kHz
  2. Amplitudeforskjeller mellom ørene fordi hodet skygger for lyd fra den andre siden. Dette dominerer fra 1,5 - 2 kHz og oppover.
  3. Retningsavhengig frekvensrespons til det ytre øret. Med bare tids- og amplitudeforskjeller er det ikke mulig å skille lyder som kommer forfra fra de som kommer bakfra, og heller ikke avgjøre om lyder kommer ovenfra eller i samme plan som hodet. Men det ytre ørets ’farging’ av lyden gjør at vi likevel klarer det. De små detaljene i det ytre øret skaper små reflekser som blir litt forskjellig i hver retning og som vi har lært oss å tolke. Dette gjør at det faktisk er mulig å finne retning med bare ett øre også, men det virker best for kjente, bredbåndede lyder hvor hjernen vet hva den skal forvente.
Som Weedon påpeker så blir den første effekten, tidsforskjellen, mindre enn en fjerdedel pga den store lydhastigheten i vann (1500 m/s mot 340 m/s i luft). Likevel regnes dette som den viktigste mekanismen for retningsbestemmelse under vann.
 
Effekt nr to, skygging fra hodet, blir omtrent borte i vann. Ved 1,5-2 kHz er bølgelengden i luft omtrent som diameteren til hodet og det er først når bølgelengden blir mindre enn hodet at det blir skyggeeffekter. I vann må frekvensen da opp til 6-8 kHz. Dessuten er ikke kontrasten, sett fra en lydbølges perspektiv, så veldig stor mellom hodet og vannet, så lyden kan delvis gå rett gjennom hodet.
 
Det gjør også at endel av hørselsevnen kan skyldes leding av lyd gjennom bein og ikke primært lyd som går inn gjennom øregangene. Det er ting som tyder på at dette skaper tids- og amplitudeforskjeller. Amplitudeforskjellen kan minne om de som hodets skygging skaper i luft, og dermed bidra til å gi retningsevne under vann.
 
Den tredje effekten, det ytre ørets farging av lyden, regner man med at blir satt ut av spill under vann. I vann blir det omtrent ikke reflekser mot huden, da forskjellen i akustisk impedans mellom øret og vannet er så liten.
 
Ved vårt senter for avbildning ved Universitetet i Oslo har vi grepet fatt i dette fra en litt annen synsvinkel. Moderne avbildningssystemer som sonar og medisinsk ultralyd bruker bare tidsforskjeller for retningsbestemmelse. Vi forsøker å finne ut av om det finnes anvendelser der de kan forbedres ved å lære av hørselen og ta flere mekanismer i bruk.
 
Men hvorfor hørte man ikke stereoeffekt i Tandbergs basseng selv om de forsøkte å øke tidsforskjellene mellom høyre og venstre høyttaler? Her kan jeg bare spekulere, men kanskje de ville ha fått det til hvis de hadde spilt enklere signaler enn musikk. Stereoeffekten er jo mye mer subtil enn ren retningsbestemmelse. I forsøkene har man funnet at lyder på 0,5 sekunds lengde er best og det er det jo lite av i musikk. En annen grunn kan være at selv om bassenget var 80 m2 så kan reflekser i bunn og vegger ha forvirret lytterne. For ørene virker jo lyden i bassenget som om den kommer fra et lite rom der alt er blitt forminsket til en fjerdedel, dvs at 80 m2 kan virke som et rom på bare 5 m2 og med under en halv meter under taket.
 
Men nå som man får flytende, trådløse undervannshøyttalere, så skulle muligheten for å gjøre slike forsøk på nytt absolutt være til stede. Kanskje kan vi få rapporter fra nye forsøk etter en ny badesesong?
 
Denne historien viser i hvertfall noe av den nysgjerrigheten og gleden over å finne ut av ting som preger alle som gjør fremskritt i vitenskap og teknologi, inkludert Vebjørn Tandberg.

 

Svar

Innholdet i dette feltet blir holdt privat og vil ikke bli vist offentlig.
  • Internettadresser og e-postadresser konverteres til lenker automatisk.
  • Automatisk linjeskift

Mer informasjon om formateringsvalgene

Fill in the blank