Текст книги "Книга звука. Научная одиссея в страну акустических чудес"

9
Будущие чудеса

После начала промышленной революции на наши уши обрушились звуки и шумы от механизмов. Бо́льшая часть того, что мы слышим сегодня, – бульканье кипящего чайника, сигнал прихода электронной почты, громкое гудение пылесоса – звуки искусственные и рукотворные. Зачастую они являются побочным продуктом функции, но со временем производители начинают сознательно управлять тем, что слышит потребитель, чтобы доставить ему удовольствие и повысить продажи.

Выбирая автомобиль в салоне, первое, что вы слышите, – не рев двигателя, а щелчок и лязг открывающейся и закрывающейся дверцы водителя, когда вы садитесь в машину. Лет десять назад автопроизводители поняли, что дверные замки и защелки слегка дребезжат, создавая ощущение дешевизны и ненадежности. Новые стандарты безопасности требовали более массивных лонжеронов, что вызвало необходимость облегчить другие части автомобиля, в том числе дверные защелки. Тесты восприятия показывают, что люди ассоциируют качественные продукты с низким звуком – возможно, потому, что прочные объекты обычно массивные и генерируют низкие частоты. Чтобы избавиться от дребезжания защелки, в пространство двери добавили звукопоглощающий материал, который ослабляет высокие частоты, а запирающий механизм доработали таким образом, чтобы он издавал короткий мягкий щелчок[413]413
  Производители продуктов питания манипулируют звуком, демонстрируя, например, что их печенье рассыпчатое и хрустящее. Чтобы получить хруст, внутри продукта должен образоваться каркас, который рассыпается во рту после первого укуса.


[Закрыть].

А как насчет электронных устройств, которые не издают никаких звуков? Их часто конструируют таким образом, чтобы они имитировали старые механизмы. Нажмите кнопку цифровой камеры, чтобы сделать снимок, и вы услышите звук механического затвора старого пленочного фотоаппарата. Когда я набираю текст на своем смартфоне, то слышу звук клавиш кнопочного телефона. Но кое-что может радикально изменить наш звуковой ландшафт. Это переход от двигателей внутреннего сгорания к альтернативным источникам энергии. Однако некоторые специалисты опасаются, что на малых скоростях гибридные и электрические автомобили станут слишком тихими и пешеходам будет трудно услышать их приближение.

Автоконцерны экспериментируют, воспроизводя звуки мотора при помощи спрятанных под капотом динамиков, чтобы предупредить пешеходов. Но какие звуки они должны использовать? Нечто знакомое, что сразу же заставит пешехода подумать: «Машина». Компания Nissan выбрала гудение, похожее на звук, который издавал летательный аппарат Скайуокера на планете Татуин. Однако научные эксперименты показали, что люди предпочитают звук двигателя внутреннего сгорания, а не шипение, гудение или свист[414]414
  Nyeste P., Wogalter M. S. On Adding Sound to Quiet Vehicles // Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society 52nd Annual Meeting-2008. Human Factors and Ergonomics Society, 2008. 1747–1750.


[Закрыть]. Это наследие звуков, оставшихся от устаревшей техники. Вот что писал корреспондент журнала New Scientist: «Представьте, что концепция знакомых звуков появилась раньше. Тогда все машины издавали бы цоканье лошадиных копыт вместо непривычного и сбивающего с толку гудения двигателя внутреннего сгорания?»[415]415
  Feedback: Cars That Go Clippetty Clop // New Scientist, no. 2823. July 29, 2011.


[Закрыть]

А что делать, если имитировать нечего, потому что раньше такой техники не существовало? Некоторые производители электроники обратились к музыкантам. Когда композитора Брайана Ино попросили написать музыку, сопровождающую запуск Windows 95, спецификация содержала около 150 прилагательных: «Музыка должна быть вдохновляющей, сексуальной, стимулирующей, дерзкой, ностальгической, сентиментальной…» – сложная задача, особенно с учетом того, что длительность музыкального фрагмента не должна была «превышать 3,8 секунды»[416]416
  The Museum of Curiosity, series 2, episode 1, BBC Radio 4, broadcast May 4, 2009.


[Закрыть].

Для коротких функциональных звуков разработчики могут создавать щелчки, гудки или жужжание. Зачастую они берут запись какого-либо естественного звука и обрабатывают его с помощью программы. Обработка звука может изменить его практически до неузнаваемости, но первоначальный природный звук придает конечному результату естественную сложность, которая способствует его убедительности. Звук «разблокировки» айфона очень похож на щелчок при раскрытии клещей с фиксатором. Функциональные звуки воспринимаются лучше всего, когда они соответствуют размерам цифрового устройства, то есть используют частоты, которые могло бы издавать механическое устройство такого же размера. При должном соответствии звука и функции электронный прибор начинает восприниматься как механический[417]417
  99 % Invisible-15– Sounds of the Artificial World // PodBean, February 11, 2011, http://podbean.99percentinvisible.org/2011/02/ 11/99-invisible-15-sounds-of-the-artifcial-world.


[Закрыть].

Нас начинает раздражать, что звуковая среда насыщается звуками, изначально предназначенными для продажи товара. Глобализация технологий также приводит к сопутствующей гомогенизации шумов, которые фоном присутствуют в нашей жизни. Звучание электронных устройств можно настроить по своему вкусу, но это не всегда хорошая идея. Я помню, какую какофонию создавали персонализированные звонки вызова – к счастью, эта мода уже прошла. Я бы предложил, чтобы такая «персонализация» была массовой, с использованием звуков, соответствующих местной культуре и истории. Наверное, электромобили в Бангкоке могли бы воспроизводить стук, который издает повозка рикши, а жители Манчестера могли бы настроить сигналы вызова своих телефонов так, чтобы они имитировали лязг ткацких станков, которые преобразовали город в эпоху промышленной революции.

Оглядываясь на пару десятилетий назад, я понимаю, что некоторые современные звуки – это ностальгические звуковые чудеса. В этом можно не сомневаться, потому что такое уже случалось. Когда я слышу двухтональный сигнал Pong, то вспоминаю, как подростком играл в эту компьютерную игру. Судя по реакции людей на пение птиц, звуковая ностальгия может относиться не только к самым необычным или эстетически привлекательным звукам; ее причиной могут стать повседневные звуки, ассоциирующиеся с дорогими для человека воспоминаниями. В будущем супруги, возможно, будут говорить не только о «нашей мелодии», но и о «нашем сигнале»; они будут с теплотой вспоминать сигнал, указывающий, что на Facebook пришло сообщение от любимого.

К архитектурной акустике мое внимание привлек сплав объективности физики и субъективности восприятия. Инженеры могут пользоваться сложными компьютерными программами для моделирования физики звуковых волн, но это ничего не значит, если слушатели считают акустику плохой и находят звук неприемлемым. В большом концертном зале публика хочет, чтобы акустика усилила ее удовольствие от музыки. В шумной школьной столовой учеников раздражает, что они не могут без помех разговаривать с друзьями. Ученые выяснили физиологию слуха, но мы совсем мало знаем о том, как мозг обрабатывает звук и эмоционально реагирует на него. Несмотря на этот пробел в знаниях, в нашем распоряжении есть компьютерные модели, которые позволяют инженерам рассчитать, какое количество звукопоглощающего материала требуется, чтобы в школьной столовой стало тихо, или какой формы должен быть концертный зал, чтобы музыка в нем звучала богаче. Тем временем ученые стараются смоделировать и те процессы, которые происходят у нас в мозгу.

Во всех архитектурных звуковых чудесах, которые я посетил, характерные особенности каждого места определялись тем, что происходило после начального импульса от лопнувшего воздушного шарика, хлопка в ладоши или пистолетного выстрела. Психологи и нейробиологи только начинают осознавать, какую важную роль в нашей реакции на звук играет ожидание. Самым ярким примером этого может служить музыка, в которой композиторы играют на чувствах слушателя, обманывая его ожидания. Ученые проверили эту гипотезу, измеряя электрическую проводимость кожи, когда нота или аккорд музыкального произведения менялись на нечто неожиданное. При этом потоотделение слушателя немного усиливалось – физиологический признак эмоциональной реакции[418]418
  Koelsch S. Effects of Unexpected Chords and of Performer’s Expression on Brain Responses and Electrodermal Activity // PLoS One 3, no. 7. 2008. e2631.


[Закрыть]. Обманутые ожидания повлияли на мое восприятие пистолетного выстрела в нефтехранилище в Инчиндауне (см. главу 1). Я предполагал большое время реверберации, но был потрясен настоящим цунами звуков, которые невероятно долго не затихали. Если открыть книгу по архитектурной акустике и взглянуть на таблицу, в которой приведено время затухания для аудиторий, концертных залов и соборов, то становится ясно, что ни одно из приведенных там значений не идет ни в какое сравнение со временем, которое я измерил в Инчиндауне. В этом подземном комплексе, спрятанном внутри холма, я чувствовал себя благородным исследователем прошлого века: тесный вход в бетонную камеру через узкую трубу, откровение потрясающего звука и, разумеется, ощущение уникальности происходящего, вызванное тем, что до меня еще никто не измерял акустику этого помещения.

Я обнаружил, что невзрачные здания, заброшенные военные объекты и разрушенные заводы обладают необычной акустикой. Старые градирни электростанции Торп-Марш в Англии – одно из звуковых чудес, которые мне не довелось услышать. Станцию закрыли в 1994 г., но высокие кирпичные башни, похожие на песочные часы, остались на месте. По сообщению одного из моих корреспондентов, советовавшего посетить заброшенную электростанцию, внутри 100-метровых башен было «потрясающее» эхо. Вдобавок башни не охраняются, и попасть в них можно с проходящей рядом дороги. Поэтому в один из осенних дней, уже после знакомства с другими акустическими чудесами, я собрал свое звукозаписывающее оборудование и отправился в путь. Побывав в обтекателе антенны на холме Тойфельсберг, я представлял, какие звуковые эффекты ждут меня в градирнях: скорее всего, сфокусированное эхо в центре, реверберирующее у меня над головой, и эффект шепчущей галереи по краям. Я захватил с собой саксофон, подумав, что будет интересно поимпровизировать с эхом и посмотреть, что из этого выйдет.

Но, увы! От башен остались лишь несколько огромных куч мусора. Градирни, простоявшие восемнадцать лет в целости и сохранности, были разрушены всего месяц назад. Разочарованный, я отправился обратно. Мне вспомнилась история театра Ла-Фениче в Венеции, одного из лучших оперных театров в мире. Здание было уничтожено пожаром в 1996 г. К счастью, за несколько месяцев до этого в театре проводились бинауральные измерения. Для этого используют манекен с встроенными в голову микрофонами, которые записывают звуки, проходящие по слуховым каналам. В отличие от обычного стерео прослушивание этих записей создает реальное ощущение объема. Бинауральные записи венецианского оперного театра помогли при его реконструкции[419]419
  Воспроизведение часто страдает от того факта, что звук как бы находится внутри головы. Исследователи недавно выяснили, как можно разрешить эту проблему для всех слушателей. История об оперном театре взята из Farina A., Ayalon R. Recording Concert Hall Acoustics for Posterity. (Доклад представлен на 24th International Conference: Multichannel Audio – The New Reality, June 26–28, 2003.)


[Закрыть].

Усилия по документированию акустики до сих пор были сосредоточены на зрительных залах, церквях и древних памятниках, таких как Стоунхендж. Запись акустических отпечатков сохраняет их для потомства и дает возможность возродить эти места к жизни или воспроизвести в виртуальной реальности. Но мы должны сохранять и необычную акустику современных сооружений. На крыше заброшенной станции прослушивания на холме Тойфельсберг были три обтекателя, но два из них уже разломаны. Запишет ли кто-нибудь акустическую сигнатуру последнего обтекателя, прежде чем он разрушится настолько, что его звук будет навсегда утерян? Организации, занимающиеся сохранением культурного наследия, должны осознать значение звука и документировать достопримечательности не только с помощью слов и фотографий. Существуют и другие осколки прогресса, которые хранят акустические чудеса, ждущие открытия. И можно не сомневаться, что новые рукотворные сооружения непреднамеренно создают чудеса звука, которыми будут наслаждаться наши потомки.

Эта книга рассказывает о поиске самых необычных звуков, но я заметил, что внимание к выдающимся образцам помогло мне слышать повседневные звуки и наслаждаться ими. В пустыне Мохаве я впервые заметил, как свистит ветер в кроне вечнозеленых растений. Теперь, гуляя около дома, я слушаю шелест платанов на улицах и радуюсь свисту ветра в кипарисах Лейланда, которые считают бичом пригородов. Однажды утром я встал очень рано, чтобы услышать крик выпи, самое необычное пение птицы в Великобритании, а теперь я слушаю обрывки птичьих трелей, когда еду на работу на велосипеде, лавируя между машинами. Я понял, какие разные звуки может издавать вода, от оглушительного рева водопада Деттифосс до тихого журчания ручья в ближайшем городском парке.

На свете много акустических чудес, которые ждут, чтобы их услышали люди. Каждую неделю ученые открывают новые виды животных, и, поскольку почти все они слышат звук или чувствуют вибрации, нам предстоит познакомиться с новыми звуками животного мира. Любители природы получают огромное удовольствие от поиска и записи этих звуков. Все бо́льшую популярность приобретает аудио– и видеозапись с мобильных телефонов. Многие носят с собой технику, которая позволяет записывать акустические чудеса и делиться ими с друзьями. Нас ждут и новые формы поведения природных систем (подобных привлечению лианой летучих мышей, см. главу 3) – новые способы использования звука животными и растениями.

Безэховая камера в моем университете удивляет посетителей, потому что тишина позволяет им услышать свое сердце и душу. Я всегда считал, что неплохо бы установить такую камеру в торговом центре, чтобы большее количество людей могли почувствовать, что такое тишина. Думаю, ее стоило бы сделать прозрачной – почему бы и нет, если уже построен концертный зал с огромными стеклянными стенами? Для этого пенопластовые клинья, покрывающие всю внутреннюю поверхность камеры, пришлось бы заменить прозрачными звукопоглощающими конструкциями. В последнее время отмечается повышенный интерес к прозрачным акустическим материалам, поскольку они соответствуют новому модному направлению в архитектуре, в котором используется много стеклянных поверхностей. Эти материалы напоминают перфорированный пластик, нечто вроде пакетов для свежего хлеба. Они не поглощают звук полностью, но искривление стен прозрачной безэховой камеры, как у нижней половины круглого аквариума, приведет к тому, что отраженный звук будет направляться вверх, фокусируясь над головой слушателей. В этой комнате можно было бы в полной тишине отдохнуть от городского шума, наблюдая за прохожими с хозяйственными сумками в руках.

Для меня стандартная безэховая камера стала привычным местом для научных экспериментов, отчасти потому, что мой мозг автоматически приспосабливается к ее акустике, а отчасти потому, что мне это кажется естественным. Коллекцию звуковых чудес я начал собирать после того, как понял, что должен заново открыть для себя искусство слушать. Пытаясь разбудить свой слух, я участвовал в звуковых прогулках, практиковал безмолвную медитацию, плавал в соленом растворе. Мне представилась возможность познакомиться со скульпторами, звукорежиссерами и музыкантами, которые продемонстрировали завидную восприимчивость и понимание звуков. Они многому меня научили и заставили понять, что ученые и инженеры должны прислушиваться к ним – и к миру, в котором мы живем. Надеюсь, все мы станем слышать необычные звуки, которые нас окружают. Когда мои исследования подходили к концу, я осознал, что изменился. Если мы будем замечать чудеса звука и сохранять их, как пытаюсь делать я, это будет первым шагом к построению мира, более приятного на слух.

Благодарности

Последние двадцать лет у меня была счастливая возможность обсуждать акустику со многими великими людьми. Я бы хотел поблагодарить всех, кто во время работы над этой книгой объяснял мне акустические явления или помогал услышать необычные звуки. Это Кит Аттенборо, Марк Эвис, Майкл Баблок, Барри Блессер, Дэвид Боуэн, Стюарт Брэдли, Эндрю Брукс, Энгус Карлайл, Майк Кэвизел, Доминик Ченнел, Роб Коннетта, Фрэнсис Кроу, Марк Крюнель, Джон Каллинг, Питер Кьюсак, Хелен Черски, Питер Д’Антонио, Билл Дэвис, Чарльз Динен, Стефани Дуади, Джон Древер, Бруно Фазенда, Линда Гедемер, Тим Гедемер, Энтони Гиббс, Венди Хазенкамп, Марк Холдерейд, Дайана Хоуп, Сет Горовиц, Саймон Джексон, Брайан Кац, Пол Кендрик, Аллан Киркпатрик, Тим Лейтон, Джейн Макгрегор, Кэтрин Маклин, Пол Малпас, Барри Маршалл, Хенрик Мэттсон, Брайони Макинтайр, Дэниел Меннилл, Энди Мурхаус, Майрон Неттинга, Стюарт Нолан, Джеймс Паск, Ли Паттерсон, Крис Плэк, Элеонор Рэтклиф, Брайан Райф, Джон Реш, Дункан из Королевского общества защиты птиц (RSPB), Мартин Шафферт, Энн Скибелли, Клэр Сефтон, Джонатан Шиффер, Бриджет Шилд, Мэтт Стивенсон, Давиде Тидони, Руперт Тилл, Ламберто Трончин, Рэми Забар, Натали Вренд, Крис Уотсон, Ник Уитакер, Эндрю Уайтхаус, Хизер Уитни, Паскаль Вайз, сотрудники Лурейских пещер, члены Subterranea Britannica, преподаватели, координаторы, персонал буддистского центра, а также все остальные, которых я случайно забыл включить в этот список.

Я благодарю Совет по физическим исследованиям за грант, который позволил мне выделить время на эту книгу. Благодарю всех, кто помог мне совершенствоваться в популяризации науки, в том числе персонал научного отдела радиостанции BBC и журнала New Scientist.

Мой агент, редакторы и литературный редактор внесли огромный вклад в окончательное оформление книги, значительно улучшив изложение. Я в огромном долгу перед Стефани Гиберт, Томом Майером, Зои Пагнамента, Кеем Педдлом, Питером Таллаком и Джеммой Вейн.

Благодарю Натана Кокса, который помог мне с некоторыми рисунками. И наконец, я хочу поблагодарить тех, кто читал черновики и делился своими замечаниями, – Дебору, Дженни, Питера и Стивена Кокса.