Maanmannetjes hebben geen oren

Maanmannetjes hebben geen oren

Hoe komt het nu eigenlijk dat we geluid kunnen horen en horen we eigenlijk wel wat we denken dat we horen? Hoe zit het nu eigenlijk met de achteruitgang van ons gehoor en wat kunnen we eraan doen? In dit artikel staan deze vragen centraal en zal ik proberen enig inzicht te geven in de manier waarop we horen. Geluid. Je staat er vaak niet bij stil, maar je hoort altijd wel iets. Je zit stil op de bank en je hoort buiten een vogel fluiten, een auto voorbij komen of de wind die in de schoorsteen blaast. Mensen die doof of slechthorend zijn merken pas goed hoe belangrijk het gehoor is voor het dagelijks leven.

Wat is nu geluid?

Wat is nu eigenlijk precies geluid? Geluid is niets anders dan drukvariaties in de atmosfeer. Heel langzame drukvariaties zie je elke avond in het weerbericht voorbij komen; lagedrukgebied, hogedrukgebied, we kennen die termen wel.

Wat sneller is de drukvariatie als we met een vliegtuig reizen. Tijdens het stijgen en landen voelen we op onze oren de druk dalen en weer stijgen. In het vliegtuig zijn allerlei voorzieningen om die drukvariatie niet al te groot te laten zijn, maar het is wel goed merkbaar. We horen het echter nog steeds niet als geluid. Pas als de variatie sneller is dan ongeveer 30 maal per seconde beginnen we het te horen. We spreken dan over een toon van 30 Hertz. Dat is erg laag. Hoe sneller de drukvariatie, hoe hoger de toon die we waarnemen. De hoogste toon die we kunnen horen hangt sterk af van onze leeftijd en hoeveel lawaai we te verduren hebben gekregen in ons leven. Ik kom daar verderop nog op terug.

We kunnen dus geluid horen dankzij het feit dat de aarde waar we op leven een dampkring of atmosfeer heeft. De druk die die atmosfeer uitoefent kunnen we op verschillende manieren uitdrukken; bij het KNMI heeft men het over millibar of over millimeters kwikdruk. De natuurkundige heeft het over Kilogram per vierkante centimeter. De luchtdruk op zeeniveau is ongeveer 1 Kg/cm2 en dat hebben we 1 Bar of 1000 millibar genoemd. Oudere barometers gebruikten een kolom kwik om de luchtdruk aan te geven en daar komt de term millimeters kwikdruk vandaan, maar die term kom je niet zo vaak meer tegen. Vandaar dus dat maanmannetjes (als ze zouden bestaan) geen oren hebben, want de maan heeft geen atmosfeer.

Atmosferische druk dus en je brengt daar al een kleine verandering in door in je handen te klappen. Alsof je een steentje in een vijver gooit spreiden zich de golven van de drukverandering om de bron heen uit en bereiken je oren. In je oren gaat de drukgolf eerst door de gehoorgang en bereikt aan het einde daarvan het trommelvlies. Het trommelvlies gaat trillen en brengt via een slimme constructie van gehoorbeentjes de trilling over aan de binnenste gehoorgang en die staat vol met minuscule trilhaartjes. Die trilhaartjes gaan dus ook trillen en brengen die trilling over aan de gehoorzenuw, die op zijn beurt het signaal weer naar de hersenen transporteert. De trilhaartjes die vooraan staan in de gehoorgang nemen de hoge tonen waar en naarmate je dieper in de gehoorgang komt nemen de trilhaartjes lagere tonen weer. Een heel proces dus en alles moet wel goed werken, anders hebben we een probleem.

Als we bijvoorbeeld langdurig blootgesteld worden aan grote geluidsdrukken kunnen we gehoorbeschadiging oplopen. Het eerst lopen we die beschadiging op in het hoge tonen bereik, omdat de trilhaartjes daarvan vooraan in de interne gehoorgang zitten en de drukgolven daar de grootste intensiteit hebben. Je gehoor kan dus beschadigen in de zin van een afname van de hoge tonen die je waarneemt, als gevolg van een extreme blootstelling aan lage tonen! Het gehoor kan zich over het algemeen redelijk goed herstellen na een korte periode van extreme geluidsdruk, maar wanneer de pijngrens overschreden wordt is de schade al snel onherstelbaar. Het probleem is echter dat wat eerst als pijnlijk ervaren werd, door de opgelopen beschadiging niet meer als pijnlijk wordt ervaren en men geneigd is te denken dat de omstandigheden veilig zijn. De beschadiging van het gehoor gaat echter gewoon door!

Horen we wel wat we denken dat we horen? Nou, nee, in ieder geval hoort ieder mens anders, maar we horen de verschillende toonhoogtes ook niet allemaal even hard als ze in werkelijkheid klinken. Die a-lineariteit wordt weergegeven in de Fletcher-Munson grafieken, genoemd naar de beide onderzoekers die ze hebben opgetekend en die geven een gemiddelde weer van hoe wij het geluid waarnemen. Daaruit blijkt dat ons gehoor beter wordt naarmate het geluid harder is. Dat verklaart waarom we de muziek als beter klinkend waarnemen als die harder staat. Overigens moeten we dat ook weer niet overdrijven, want onderzoek in de professionele audio heeft geleerd dat we bij grote geluidsdrukken ook last gaan krijgen van tonale verschuiving. Zangers(essen) die tijdens een optreden een extreem hard staande monitor voor zich hebben staan, gaan vals zingen! Ze horen zich zelf op een andere toonhoogte zingen dan in werkelijkheid het geval is. Vandaar dat steeds meer zangers(essen) met zgn in-ear monitors werken, feitelijk oortelefoons die op een klein ontvangertje zijn aangesloten die ze aan de broekriem of zo hebben hangen. Het geluid is daardoor veel directer en hoeft daardoor niet meer zo hard te zijn. Ook bij het extreem hard afluisteren van muziek als geheel kan die tonale verschuiving ervoor zorgen dat we de muziek als vals gaan ervaren omdat we die verschuiving voornamelijk in het middengebied ervaren, waar ons gehoor het gevoeligst is.

Kinderen hebben het beste gehoor en de hoogste frequenties die kinderen kunnen waarnemen zitten in de buurt van de 20 KHz. Met het vorderen van de jaren gaat het snel achteruit met die hoogwaarneming en zo rond je 40ste kom je meestal niet meer verder van ongeveer 15 KHz. Hoe snel die achteruitgang is wordt mede bepaald door hoeveel lawaaibelasting men te verduren heeft gekregen. Opnieuw wil ik hier terugkomen op het feit dat het waarnemen van hoge tonen ook te leiden heeft onder blootstelling aan lagen tonen. Ik verwacht dan ook dat het gehoor van bijvoorbeeld vrachtwagenchauffeurs sneller dan gemiddeld achteruit zal gaan, vanwege de langdurige blootstelling aan het zware geronk van de motor. Het is dan juist de langdurigheid van de blootstelling die het gevaar oplevert.

Het meten van geluid

Het meten van geluid

Hoe meten we nu precies geluid? Wat we meten is natuurlijk weer die drukverschillen, maar voor de intensiteit van het geluid gebruiken we de decibel als eenheid. We kennen verschillende decibel eenheden voor zowel elektrische signalen als akoestische en dat levert nog wel eens verwarring op. Om met de elektrische dB te beginnen; eerst was er de VU-meter in de vorm van een wijzer. Prachtig toch, zo’n zwaaiende naald. Op professionele apparatuur en vintage hifi apparatuur kom je ze veel tegen en persoonlijk vind ik het nog altijd de beste manier om zowel de elektrische intensiteit als ook de subjectieve luidheid van een signaal weer te geven. Het punt is namelijk dat zo’n wijzer een bepaalde mechanische traagheid heeft. Overigens is die voor professionele VU-meters vastgelegd in een norm die precies beschrijft hoe snel de stijg- en daaltijd van de wijzer moet zijn. Toen echter de digitale VU-meter kwam in de vorm van een LED-balk was het theoretisch mogelijk om een oneindig snelle meter te maken, maar wat je daarop zou zien zou de suggestie van een veel sterker signaal geven dan met een wijzer VU-meter, omdat je ook ineens alle pieken zou zien.

Digitale VU-meters hebben dus een ingebouwde schakeling die voor een kunstmatige traagheid zorgen, die overeenkomt met die van een wijzer VU-meter. VU-meters die aan deze norm voldoen geven signaalsterkte weer in de dBu schaal, soms ook de Nordic scale genoemd. Het 0 dB referentiepunt van deze schaal komt nog uit de tijd van de telefonie, waar we een signaalsterkte van 1 mW over 600 Ohm als referentie voor 0 dB namen. Dit komt overeen met een spanning van 775 mV over 600 Ohm. Dit is de professionele dB norm. In consumenten apparatuur komt nog wel eens de dBV norm voor die voor 0 dB een referentie van 1 Volt aanhoudt en niet gerelateerd is aan een impedantie. Als laatste kennen we ook nog de dBm schaal, maar die kan alleen worden toegepast als er in een audio circuit werkelijk een impedantieverhouding van 600 Ohm zowel voor de uitgang als de ingang geldt.

Een hoop theorie, maar hoe zit dat nu met luidheiddecibellen? We spreken dan over dB SPL, waar SPL staat voor Sound Pressure Level. Het meten hiervan is drukgerelateerd, met een lange formule, die millibars omzet naar dB SPL, waar ik u niet mee zal vermoeien, maar er bestaan diverse meetapparaten die verschillende toepassingen kennen. In de horeca wordt bijvoorbeeld een meetapparaat toegepast met een gecorrigeerde gevoeligheid die die van het menselijk oor nabootst en een wettelijk vastgelegde traagheid heeft. Met zo’n meter wordt bepaald of de horecagelegenheid zich aan de wettelijke bepalingen houdt en worden verzegelde limiters ingesteld. Voor de handhaving van de ARBO wetgeving in fabrieken en andere lawaaiige werkplekken worden weer andere meetinstrumenten toegepast die verschillende karakteristieken kennen, al naar gelang de aard van het geluid wat gemeten moet worden.

Om luidsprekers te meten gebruiken fabrikanten een lineaire meter, die dus een gelijke gevoeligheid heeft voor alle frequenties en ook geijkt is in dB SPL. Dat ijken en meten van luidsprekers moet in een zogenaamde dode kamer gebeuren. Dat is een ruimte die alle geluid 100% absorbeert, dus geen enkele reflectie heeft. Vervolgens wordt het rendement van een luidspreker over de audiobandbreedte gemeten en uitgedrukt in dB/1W/1M, oftewel de meetmicrofoon wordt op precies 1 meter afstand van de luidspreker geplaatst, precies recht ervoor, en er wordt gemeten met precies 1 Watt versterkervermogen. Het is erg handig dat die meetmethode internationaal door alle luidsprekerfabrikanten wordt toegepast omdat je op die manier mooi luidsprekers met elkaar kunt vergelijken.

Het is een heel verhaal geworden deze keer en ik hoop dat u er iets aan hebt. In ieder geval hoop ik dat het u wat voorzichtiger met lawaai doet omgaan zodat u nog lang en probleemloos van muziek kunt blijven genieten!