В 2015 году сотрудники корпорации Microsoft открыли самое тихое место на Земле. Безэховая камера в штате Вашингтон поглощала 99,99% всех звуков. Журналисты выстроились в очередь, чтобы провести там хотя бы несколько минут. Но большинство выходили раньше времени, которое было отведено для каждого посетителя.
Некоторые сообщали о галлюцинациях. Один человек не выдержал и пяти минут. Рекорд пребывания внутри составил около 55 минут, и побить его желающих почти не нашлось.
Что же там такое случилось? Почему люди убегали? Звук там никуда не делся. Но исчезло эхо. И оказалось, что именно оно делает мир узнаваемым, пространство — реальным, а нас самих — живыми.
В обыденном понимании эхо - это отражённый звук, который приходит с задержкой. Крикнул в горах и через секунду услышал себя. Но это лишь крайний, легко заметный и хорошо для вас понятный случай. В реальной акустике эхо - это вся совокупность отражений звука от поверхностей помещения.
Каждый звук, который вы слышите в обычной комнате, является суммой прямого звука от источника и сотен, тысяч его копий, отражённых от стен, потолка, пола, мебели, одежды, тела - всего.
Эти отражения приходят с микроскопическими задержками - от долей миллисекунды до десятков миллисекунд. Мозг не слышит их как отдельные события. Он складывает их в единое акустическое ощущение: тембр, объём, пространство. Именно поэтому скрипка в концертном зале звучит иначе, чем та же скрипка, скажем, в ванной, и совсем иначе - на открытом поле. Инструмент один. Но эхо разное.
Акустики различают эхо (отдельное слышимое отражение с задержкой более 50 мс) и реверберацию — плотный хвост множественных отражений, который следует за любым звуком. Реверберация описывается параметром RT60 — временем, за которое звук затихает на 60 децибел после прекращения источника.
В жилой комнате RT60 составляет обычно 0,3–0,5 секунды. В соборе Святого Петра в Риме — около 14 секунд. Именно под эту колоссальную реверберацию писались григорианские хоралы. Мелодия движется медленно, чтобы предыдущие ноты успевали угаснуть до появления следующих. Архитектура диктует музыку. В безэховой камере RT60 близко к нулю.
Звук — это механические колебания давления в упругой среде. В воздухе при комнатной температуре он распространяется со скоростью около 343 м/с. Когда волна давления встречает поверхность, часть энергии отражается, часть поглощается (переходя в тепло), часть проходит сквозь материал.
Но если часть не отразится, то получится безэховая камера.
Безэховые камеры строятся по принципу двойного подавления звука. Первый уровень - изоляция от внешних шумов. Камера помещается внутри другой камеры на пружинных амортизаторах, чтобы вибрации здания не проникали внутрь. Второй уровень — поглощение внутренних отражений. Все шесть поверхностей покрываются акустическими клиньями, которые рассеивают и поглощают волны, не давая им отразиться назад.
Клинья обычно изготавливают из стекловолокна или меламиновой пены. Их длина подбирается под поглощаемую частоту: чем ниже звук, тем длиннее должен быть клин. Для подавления частот до 100 Гц клинья достигают метра в длину. Именно поэтому безэховые камеры выглядят как пещеры, усыпанные гигантскими зубами — и именно поэтому они так дороги в строительстве.
Рекордная безэховая камера компании Orfield Laboratories в Миннеаполисе достигала уровня шума –9,4 дБА — ниже порога слышимости человеческого уха (0 дБА). Это означает, что в камере тише, чем человек способен услышать. Камера Microsoft в Редмонде была сертифицирована на уровне –20,35 дБА и занесена в Книгу рекордов Гиннесса.
Безэховые камеры используются для науки и промышленности, а не как аттракцион. Их используют для калибровки микрофонов и акустических приборов (только в отсутствие отражений можно измерить истинную характеристику устройства), тестирования шумности техники и много для чего ещё.
Главный вопрос статьи - так что же там происходит с человеком и со звуком?Звук в безэховой камере слышен. Воздух в камере есть, барабанные перепонки работают, слуховые нейроны передают сигнал. Если хлопнуть в ладоши — хлопок будет. Но он будет звучать совершенно иначе, чем в любом другом месте, где вы когда-либо были.
Звук лишается объёма, глубины, пространственной информации. Он становится плоским. Хлопок в обычной комнате — это короткий импульс плюс хвост реверберации, который подсказывает, что ты в комнате такого-то размера, с такими-то стенами. В безэховой камере хвоста нет. Только голый импульс.
Большинство людей, оказавшихся в безэховой камере, сообщают об одном и том же — и это хорошо задокументировано исследователями, в том числе сотрудниками лаборатории Orfield и группой нейробиологов из Университета Манчестера.
Сначала наступает жуткая оглушительная тишина. Мозг, привыкший обрабатывать непрерывный фоновый шум, ощущает его исчезновение физически. Затем ты идеально слышишь собственное тело. Громким становится биение сердца. Слышно дыхание — не шелест, а механический звук открывающегося и закрывающегося горла. Слышно движение суставов. Слышно урчание кишечника.
Через несколько минут начинается звон в ушах. Это не патология. Примерно также нейросетка будет пытаться настроить микрофон в тишине. Если алгоритм не адаптирован, то он выхватывает какое-нибудь шуршание иголок ёлки и пытается её усилить, чтобы передать хоть какой-то звук. В результате микрофон настраивается на всё более тихие звуки ив какой-то момент появляются разные артефакты звучания - шипение, свист и прочее.
У человека при длительном пребывании в такой камере наступит пространственная дезориентация. Без акустических отражений мозг теряет ощущение объёма комнаты. Люди описывают ощущение, что стены давят, хотя камера достаточно просторна. У некоторых появляются слуховые галлюцинации. Сознание, «не получающее данных снаружи», начинает генерировать их изнутри.
Открытие того, что отсутствие эха вызывает стресс, перевернуло некоторые представления в архитектуре. В 1970–80-е годы «открытые офисы» проектировались с минимальной реверберацией - звукопоглощающие потолки, ковровые покрытия, мягкая мебель. Архитекторы хотели снизить шум. Они получили нечто неожиданное.
Исследования Университета Корнелла и ряда европейских лабораторий показали, что работники в сильно заглушённых офисах испытывают более высокий уровень стресса, чем в помещениях с умеренной реверберацией. Мозг, не получающий акустических отражений, теряет ощущение пространства — и компенсирует это повышенной тревожностью. Слишком тихое помещение воспринимается как угроза, а не как комфорт.
Идеальная акустика — это не минимум звука. Это правильный баланс между прямым звуком и отражениями.
Кстати, весело бы там было летучей мыши...
Летучие мыши строят свою картину мира исключительно из эха. Эхолокация позволяет им видеть препятствия и добычу в полной темноте с точностью до миллиметра. Для них отсутствие эха означало бы не дискомфорт, а полную потерю ориентации в пространстве.
Не забывайте ставить лайки статье и подписываться! Это очень важно для развития проекта, а вы будете видеть ещё больше интересных статей в ленте! На канале есть премиум, где много интересного.