Ljudlära och ljudtryck

Vad är ljud?

Inom ljudlära säger man att ljud är förtunningar och förtätningar av luft. Luften breder ut sig som ljudvågor där förtätningarna är vågtopparna och förtunningarna är vågdalarna. 
När man talar om ljud inom ljudläran använder man Hertz (HZ) vilket är lika med antalet svängningar per sekund = det uppkomna ljudets frekvens (se fig 1).Man delar in svängningarna i en frekvensskala vilket innebär att man börjar med basen som sträcker sig mellan 10-100Hz sedan kommer mellanregister som ligger mellan 200-5000Hz och till sist diskant mellan 5000-20000Hz. 
En normalhörande människa utan nedsatt hörsel hör (uppfattar ljud) mellan 20-20.000 Hz.

Frekvens = Ljudets svängningar/sekund

Amplitud = Ljudtrycksnivå = Decibel

En hel svängning benämns 1 period och avståndet mellan vågtopparna benämns Amplitud vilket avser ljudets styrka (se fig 1). Amplituden mäts i Decibel (dB). Decibel är ett relativt mått vilket innebär att man alltid anger dB i förhållande till ett referensvärde. Den lägsta nivån ett mänskligt öra kan uppfatta kallas för hörbarhetsnivå och benämns dB(A) vilket ger att 0dB(A) är hörbarhetsgränsen. För att få en uppfattning så har en viskning ungefär en amplitud på 20dB(A) och människans smärtgräns ligger på 120dB(A). Decibelskalan är logaritmisk vilket betyder att för varje tiotal som decibeltalet ökar fördubblas ljudstyrkan. 

fig 1.

Ljudlära och Rumsakustik

Rumsakustik är ljudets karaktäristik beroende på hur rummet där ljudet spelas upp är utformat. 
Ljud uppträder olika i olika utrymmen beroende på en mängd olika faktorer. T ex så påverkar vägg, tak- och golvmaterial ljudets karaktäristik likväl som tyger och möbler gör det.
Ljud är olika svåra att spela in i olika miljöer. Om man spelar upp ett ljud i ett rum med mycket textilier och möbler löper man stor risk att ljudet blir dovt och om man spelar in i hårda miljöer så kan t ex ekoeffekter uppstå.

Ljud delas in i två grupper map på akustik inom ljudlära. Dessa är direktljud och reflekterat ljud (diffusljud). Direktljudet är det ljud som når oss först ifrån ljudkällan och diffusljudet är det ljud som reflekteras från t ex väggar eller inredningsdetaljer.

Ljudlära och Ljudisolering

Med ljudisolering menas ett materials eller en konstruktions förmåga att förhindra ljudenergin att passera från ett rum till ett annat.
Det finns två typer av ljudisolering, stegljudsisolering och luftljudsisolering.
Stegljudsisoleringen är till för att minska ljudet från steg på golv eller i trappor och luftljudsisolering är till för att minska ljudet vid överföring mellan olika utrymmen.

Ljudets hastighet i olika material

Ljudet färdas olika fort i olika material. Nedan ser du några exempel på hur stor skillnaden kan vara.

1. Torr luft 20º C 1,20kg/m³ Hastighet= 343m/s

2. Vattenånga 100º C 0,58kg/m³ Hastighet= 235m/s

3. Sötvatten 15º C 1000kg/m³ Hastighet= 1430m/s

4. Betong 2600kg/m³ Hastighet= 3100m/s

Buller

I dagligt tal är buller oönskat ljud. Alltså ljud som vi inte vill höra. Buller måste således inte vara ett högt ljud som vi normalt betecknar som oväsen. Buller kan vara ljud som 'bara' är störande eller ljud som är skadligt för hörseln.

Synonymer till Ljudlära => Fonologi, Fonotik

Ljudtryck

Perception av ljud

Hur starkt ett ljud uppfattas beror dels på ljudtrycket och dels på ljudets frekvenssammansättning.

Det mänskliga örat har ett brett känslighetsområde och hörselsinnet kan uppfatta ljudtryck från 0,00002Pa till 20Pa. Det högsta ljudtrycket, som ungefär motsvarar smärtgränsen, är alltså en miljon gånger större än det lägsta ljudtryck som människan kan uppfatta.

Hörtröskel

Med hörtröskel menas det svagaste ljud som en normalhörande person kan uppfatta. Det starkaste ljud som en människa kan stå ut med kallas smärtgräns.

Hörtröskeln varierar med frekvensen och örat är mest känsligt inom frekvensområdet 2.000Hz - 4.000Hz. Vid lägre respektive högre frekvenser är örat mindre känsligt. Normal hörtröskelnivå anger de lägsta nivåer som en genomsnittlig ung person kan höra vid olika frekvenser. Det kan dock förekomma avvikelser beroende på exempelvis ålder och andra individuella skillnader.

Mätning av ljudtryck

På grund av den stora spännvidden är det opraktiskt att mäta ljudtryck i enheten Pa. Istället används en logaritmisk skala för ljudtrycket som anges i enheten decibel (dB). 20 Pa motsvarar då 0 dB och 20 Pa motsvarar 120 dB.6

Frekvens och ljudnivå

De flesta ljud i omgivningen är sammansatta av olika frekvenser med olika ljudnivåer. Ett ljuds frekvens mäts i enheten Hertz (Hz). Hörbara ljud ligger normalt inom frekvensområdet 20Hz - 20.000Hz men med ökande ålder krymper omfånget för de ljud människan kan uppfatta.

Högfrekvent ljud

Med högfrekvent ljud avses ljud i frekvensområdet cirka 2.000 - 20.000 Hz. Det är framför allt medelhöga och högfrekventa ljud som kan orsaka hörselskador. Ljud med högre frekvenser än 20.000 Hz kallas ultraljud, och ljud med frekvenser under 20 Hz kallas infraljud. Ultraljud ligger normalt utanför det mänskliga örats hörområde, men kan uppfattas av och skrämma vissa djur, exempelvis hundar. Forskning under senare år har dock kommit fram till att infraljud kan uppfattas av hörseln.

Med lågfrekvent ljud menas ljud där det dominerande frekvensspektrumet ligger mellan 20 och 200 Hz. Ljud som domineras av energistarka frekvenser under 20 Hz upplevs som vibrationer och skakningar och kan under vissa förhållanden också upplevas som ljud.

Ljuduppfattning

Intervallet mellan hörtröskeln och den nivå som upplevs som oacceptabel är mycket mindre för lågfrekventa än för högfrekventa ljud. En förändring av ljudnivån med cirka 6 dB vid 63 Hz motsvarar en förändring med cirka 10 dB vid 1000 Hz. Det innebär att en höjning av ljudnivån med 5 dBA upplevs som starkare och sannolikt mer störande när det är ett lågfrekvent ljud, jämfört med samma höjning för ett högfrekvent ljud. Effekten av ett ljud påverkas av dess frekvensinnehåll eftersom hörseln inte är lika känslig för låga frekvenser som för höga frekvenser. En ton på t ex. 70 dB vid 63 Hz uppfattas därför inte som lika stark som en ton på 70 dB vid 1.000 Hz. Ultraljud och infraljud går normalt inte att höra.

Skribent: Claes Ohlsson på www.eora.se