Bliver lyden dobbelt så høj, når to råber på én gang?
En læser undrer sig over jubelbrusets styrke ved en fodboldkamp i Bergen.
lyd fodbold brøl pibekor akustik svingninger lydstyrke inkoherent addtion koherent drøbel støjdæmpende mikrofon trommehinde

Når jubelbruset stiger op fra Brann Stadion i Bergen, kan det høres langt væk. Forstærker stemmerne hinanden? (Foto: Shutterstock)

En læser fra Bergen skriver til forskning.no, Videnskab.dk’s norske søstersite:

»Der er noget, der har undret mig i mange år. Jeg bor lige i nærheden af Brann Stadium i Bergen, og når der afholdes fodboldkamp, kan jeg klart og tydeligt høre jubelbruset, når der bliver scoret og pibekoncerten, når dommeren blander sig. Men hvis en enkelt person stod på stadium og råbte, ville jeg overhovedet ikke kunne høre det.«

»Så spørgsmålet er, hvordan kan det være, at det høres meget tydeligere, og det overdøver alle andre lyde, når mange mennesker råber samtidigt? Forstærker de mange råb hinanden?«

Spørg Videnskaben

Her kan du stille et spørgsmål til forskerne om alt fra prutter og sure tæer til nanorobotter og livets oprindelse.

Du kan spørge om alt - men vi elsker især de lidt skøre spørgsmål, der er opstået på baggrund af en nysgerrig undren.

Vi vælger de bedste spørgsmål og kvitterer med en Videnskab.dk-T-shirt.

Send dit spørgsmål til: sv@videnskab.dk

Råbene forstærker ikke hinanden

»Hvis læseren i Bergen mener, at en slags gensidig forstærkning finder sted mellem råbene, så er det ikke korrekt,« forklarer Sverre Holm, der er professor i signalbehandling ved Universitet i Oslo. Han har en særlig interesse i akustik, og kan forklare, hvad der sker.

»Når mange mennesker råber på samme tid, er det et eksempel på noget, der kaldes 'inkoherent addition',« forklarer Sverre Holm.

Hvad er det dog for noget? Lad os starte med det mest enkle af ordnene – addition.

Svinger ikke i takt

Det som sker, når mange mennesker råber på samme tid, er ganske enkelt, at menneskestemmerne lægges sammen – de adderes.

På samme måde, som én plus én giver to, så resulterer et fodboldbrøl plus et fodboldbrøl i dobbelt så kraftig lydstyrke.

Men inkoherent? Det betyder, at brølene fra de forskellige fodboldfans ikke er koherente – de svinger ikke i takt.

Ikke to drøbler er ens

Drøbel

Drøblen er et lille stykke væv, der sidder i overgangen mellem halsen og ganen (i svælget).

Drøblen har to primære opgaver:

  • At styre vores udtale af ord og lyde
  • At lukke af for næsesvælget

Sygdommene, der kan ramme drøblen, inkluderer hævelse (Uvulitis) samt spaltning (Bifid uvula) af drøblen.

Selv om alle råber det samme samtidig, så ligner hvert enkelt brøl kun hinanden rent sprogligt. Hvis vi ser på lydbølgerne i hvert råb, så er de alle lidt forskellige ifølge Sverre Holm.

Ikke to mennesker har identiske drøbler; det lille bløde fremspring, der hænger ned fra den bageste del af ganen. To menneskestemmer vibrerer på hver deres måde.

Lyd er trykbølger, som spreder sig gennem luften som ringe i vandet. Når to forskellige drøbler råber højt til en fodboldkamp, er det lidt som at smide to forskellige sten ud i vandet på samme tid.

Supplerer eller eliminerer hinanden

To lydbølger spreder sig som ringe. De har forskellige bølgehøjde – styrke – og afstand mellem bølgetoppene – tonehøjde eller frekvens.

Det betyder, at bølgetoppene nogle steder falder sammen og bliver dobbelt så høje. Andre steder træffer den ene bølgerings bølgetop den anden bølgerings bølgedal. De modvirker hinanden og kan til og med udslette hinanden helt.

Gennemsnittet af suppleringer og udslettelser er omtrent en fordobling af lydens intensitet i tilfælde af to lydkilder.

lyd fodbold brøl pibekor akustik svingninger lydstyrke inkoherent addtion koherent drøbel støjdæmpende mikrofon trommehinde

Lydbølger spreder sig som ringe i vandet (t.v.). De kan påvirke hinanden og skabe mange forskellige mønstre. De lyse, gule felter er steder, hvor lydbølgerne opbygger hinanden. Nogle af de mørke områder er, hvor lydbølgetoppene og lydbølgedalene udsletter hinanden, som vist til højre. (Figurer: Florian Marquardt, CC BY-SA 3.0 (t.v.), Arnfinn Christensen, forskning.no (t.h.))

Støjreducerende hovedtelefoner

»Denne sidste effekt er den samme som benyttes i hovedtelefoner med aktiv støjdæmpning.«

Støjreducerende hovedtelefoner har en indbygget mikrofon, der fanger lyden udefra; for eksempel trafikstøj. Derefter vender den lyden 'på hovedet', så trafikstøjens bølgetoppe bliver til bølgedale.

Derefter bliver den omvendte (på fagsprog fasevendte) lyd ledt tilbage i hovedtelefonerne sammen med den musik, som du lytter til.

Dermed bliver lydens bølgedale og bølgetoppe udlignet, og trafikstøjen elimineret; i hvert fald i teorien. Støjdæmpningen virker bedst ved dybe bastoner.

Mikrofon ved trommehinden

De lyse lyde har så korte bølgelængder, at trafikstøjen inden i øret og trafikstøjen, som bliver fanget af mikrofonen, ikke er helt ens, og derfor er støjelimineringen ikke perfekt.

»For at opnå perfekt støjeliminering skal mikrofonen sidde lige akkurat det samme sted som ørets trommehinde,« forklarer Sverre Holm.

Taktfast march – taktfaste lydbølger

Så nu ved vi, hvad inkoherent addition er. Hvad så med koherent addition?

Det betyder, at lydbølgerne svinger i takt, og så opnår man den samme effekt, som når mange soldater marcherer i takt.

Inskriptionen på Aamodt-broen i Oslo beskriver, hvad der kan ske:

lyd fodbold brøl pibekor akustik svingninger lydstyrke inkoherent addtion koherent drøbel støjdæmpende mikrofon trommehinde

Aamodt-broen i Oslo blev bygget i 1851-52. (Foto: GAD, CC BY-SA 4.0)

Sagt med andre ord; Hundrede personer kan krydse broen samtidigt, så længe de ikke går i takt. Hvis de marcherer i takt, skaber de koherent addition, og så risikerer de, at broen styrer sammen.

Og så vender vi tilbage til fodboldbrølene og pibekoret på stadion i Bergen.

Hvis samtlige fodboldfans formåede det utænkelige kunststykke at sætte drøblerne i akkurat samme gear og producere akkurat de samme lydbølger samtidig med, at de råbte på samme tid, ville det have en helt enorm effekt.

»Så ville lyden, som 10 fodboldfans producerer, ikke blot være 10 gange kraftigere som ved inkoherent addition. Den ville være 100 gange kraftigere,« fortæller Sverre Holm.

Milde himmel, hvis dommeren så begik en fejl ...

Du kan læse flere svar i Spørg Videnskaben eller selv stille et spørgsmål ved at sende en mail til sv@videnskab.dk.

©forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.

Lyt på Videnskab.dk!

Hver uge laver vi digital radio, der udkommer i form af en podcast, hvor vi går i dybden med aktuelle emner fra forskningens verden. Du kan lytte til den nyeste podcast i afspilleren herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Har du en iPhone eller iPad, kan du finde vores podcasts i iTunes og afspille dem i Apples podcast app. Bruger du Android, kan du med fordel bruge SoundClouds app.
Du kan se alle vores podcast-artikler her eller se hele playlisten på SoundCloud