D.42
Slechtzienden en de akoestiek van een ruimte

Samenvatting akoestische maatregelen

• Er mag niet van worden uitgegaan dat blinden betere oren hebben dan zienden. Soms integendeel: de lokalisatie van een geluidbron kost een blinde meer moeite, want zienden combineren dan ogen en oren.

• In ruimten voor slechtzienden moet altijd veel absorptie worden aangebracht. De regels voor slechthorenden (zie D.40) gelden ook hier.

• Blinden en slechtzienden kunnen wanden horen ("facial vision") waardoor die (op oorhoogte) beter niet absorberend kunnen worden uitgevoerd. Dat stelt dus nog hogere eisen aan de akoestische kwaliteit van het plafond.

• Kleine ruimten vergroten de mogelijkheid tot oriëntatie via tastzin en gehoor. Ruimten dienen afgesloten te zijn met deuren.

• Vides kunnen de akoestische en visuele (voor slechtzienden) kwaliteit schaden omdat ze een overmaat aan geluid en licht veroorzaken. Dit geldt vooral ook in scholen.

 

1.    Typen slechtzienden

Net als bij slechthorenden zijn er ook categorieën van slechtzienden. Bij mensen met een lichte handicap richt alles zich op het verbeteren van de visus. Dat begint bij een bril en breidt zich uit naar grote-letterboeken, een leesloep, enz. Naarmate de handicap toeneemt wordt steeds meer een beroep gedaan op andere zintuigen: het gehoor, de reuk, de tastzin.

Die zintuigen hebben een "actieradius". De tastzin blijft beperkt tot arm- of beenlengte. De reuk, het oor en het oog kunnen bronnen op vele kilometers onderscheiden, maar dat hangt in alle gevallen af van de sterkte van de bron in verhouding tot de andere bronnen. Daarom is de modale reuk gekoppeld aan een actieradius van een paar meter, kunnen we aan het oor een maximum van 100 meter toekennen (in het verkeer bijvoorbeeld) maar doet het oog het ook op een paar kilometer nog prima. Ogen bieden ook veel meer detail als het bijvoorbeeld nodig is om naderende auto's in te schatten [[1]]. Maar er hoeft maar mist op te komen of de nacht hoeft maar te vallen en ook bij het oog wordt de signaal-ruis-verhouding te ongunstig [[2]].

 

Door de komst van kunstverlichting kunnen we in binnenruimten voor het grootste deel op onze ogen vertrouwen [[3]]. Bij slechtziendheid of blindheid verschuift de focus, vanwege die actieradius, allereerst naar het oor, maar op korte afstand vertrouwen de meeste slechtzienden en blinden vooral op hun tastorgaan. Dat kan dan nog worden verlengd met de blindenstok, maar het gebruik hiervan lijkt makkelijker dan het is en het is lang niet alle slechtzienden gegeven om ermee om te gaan.

 

2.    Typen ruimten

Het ontwerp van een woonhuis voor een blinde verschilt niet veel van het ontwerp voor een doorsneehuis, al zijn er allerlei details waar (nog) beter over moet worden nagedacht om te bevorderen dat een blinde de weg vindt en te voorkomen dat hij of zij overal tegen aan loopt (een trap midden in een ruimte bijvoorbeeld).

Een blinde moet uiteraard niet in een galmput wonen. Dat stoort de verstaanbaarheid van gesproken woord net als bij zienden, maar de noodzakelijke lokalisatie van geluidbronnen lijdt er ook onder. Verder kunnen sommige mensen een krant lezen in een lawaaiige omgeving, maar het luisteren naar een gesproken krant wordt daar onmogelijk.

Echter, een blinde zal zeker leren om zich in zijn/haar eigen woon- of werkomgeving te bewegen [[4]]. Lastiger is de oriëntatie in "half-bekende" ruimten: gangen en trappenhuizen nabij de woning, de school, de werkomgeving, de bedrijfskantine, enz. En dan is er weer een verschil tussen "gemengde" omgevingen, waar zienden zich niet altijd evengoed inleven in de situatie voor blinden en speciale instellingen waar blinden en slechtzienden bij elkaar wonen. We komen daar in de laatste paragraaf op terug.

 

3     Hebben blinden betere oren?

Blinden en slechtzienden moeten veel meer woekeren met hun oren dan zienden, waardoor sommige eigenschappen beter getraind zijn. Er waren zelfs stemmen die blinden een "zesde zintuig" toedichtten om muren te vinden en dus om hun weg te vinden in een ruimte. Het verschijnsel wordt "facial vision" genoemd. In 1944 publiceerden Supa, Cotzin en Dallenbach echter een artikel waarin met behulp van proefpersonen werd aangetoond dat die oriëntatie puur akoestisch is. Dus: geen geluid, geen oriëntatie [[5]]. Daarna, in 1950, hebben Cotzin en Dallenbach nog een artikel aan het fenomeen gewijd [[6]], maar na die tijd is er (voor zover ons bekend) weinig aandacht aan besteed in de vakliteratuur. Dat kan betekenen dat het verschijnsel dagelijkse kost is geworden (zodat publicaties niet langer nodig zijn) of dat het belang van het verschijnsel niet zo groot is. Wij vermoeden het laatste.

Er zijn wel observaties beschreven van het effect. John Hull [[7]] beschrijft zijn verbazing over facial vision als hij steeds blinder wordt, maar te vrezen valt dat John Hull een gunstige uitzindering vormt. Breder onderzoek, waarin de anekdotiek wordt overstegen, ontbreekt echter.

Een tweede effect dat bij blinden een belangrijke rol speelt is "bronlokalisatie", waarbij iemand een geluidbron moet zien te vinden in een ruimte. Ook hier zijn blinden zeker beter getraind dan zienden die bij bronlokalisatie hun ogen veel meer laten meespreken, maar ook hier gelden de gebruikelijke akoestische wetten.

 

We zullen de effecten eerst behandelen vanuit akoestisch oogpunt, daarna gaan we na of een architect de omstandigheden kan beïnvloeden teneinde de effecten te bevorderen.

 

4.    De vleermuismens

4.1   Geluidreflecties tegen objecten

Al eerder (in het theoriedeel) is figuur 1 getoond. Een geluidbron wordt gespiegeld in een harde wand en de afstand tot een spiegelbron is altijd langer dan de directe lijn tussen bron en waarnemer. De figuur geeft een voorbeeld waarin de loopafstanden van direct en gespiegeld geluid 14 en 30 m zijn. Aangezien de snelheid van het geluid gelijk is aan ca. 340 m/s, zijn de bijbehorende looptijden gelijk aan 0.04 en 0.09 s.

 

Figuur 1:  De loopweg vanaf een spiegelbron (groen) is altijd langer dan van het directe geluid (rood). Het geluid van een pulsvormig signaal arriveert dus in volgorde van de afgelegde weg.

 

De rechter figuur geeft een zogenaamde "pulsresponsie". De groene reflectie komt altijd later binnen dan het rode directe geluid. Als geluidbron en mikrofoon vrijwel samen vallen, dus als de mikrofoon de oren representeert van een sprekende geluidbron, ligt de rode puls vrijwel op nul en geeft de tijdvertraging tot de groene puls een indicatie over de afstand tot de muur. Vleermuizen maken gebruik van het effect om obstakels te vermijden. Zij zenden zelf korte, hoogfrekwente geluidjes uit en kunnen aan de hand van het tijdverschil een afstand schatten tot het object.

Getuige wat filmpjes op internet van fietsende blinden maken ook mensen gebruik van dit effect. De desbetreffende persoon (toevallig altijd een jongeman) klikt voortdurend met zijn tong en vindt zo zijn weg tussen obstakels. Er zijn op het net ook trainers te vinden die mensen uitrusten met klikkende kikkertjes uit de speelgoedwinkel (als pulsbron) om ze te leren van het effect gebruik te maken.

Helaas staan akoestische wetten een brede toepassing van het fenomeen in de weg. Ten eerste zijn vleermuizen ongeveer de enige zoogdieren die er gebruik van maken en bovendien gebruiken die ook nog hoogfrekwent geluid. Daardoor zijn kleine obstakels veel makkelijker te horen, maar bij 1000 of 2000 Hz, waarmee menselijke oren het moeten doen, is het echt onmogelijk om de reflectie van een boomtak van een paar centimeter doorsnee te horen. Kortom: het kan helpen, maar de gemiddelde slechtziende kan toch maar beter niet op de fiets stappen om een bosritje te maken.

Anderzijds is het wel degelijk mogelijk om de reflecties van grote obstakels zoals een muur te horen. Voorwaarde is echter dat de reflectie van één muur dominant is; het gemiddelde oor is niet in staat om de richting van meerdere reflecties (met min of meer gelijke sterkte) te onderscheiden. Buitenshuis zijn gevels te horen; sommige blinden tikken met hun stok op straat en luisteren naar de reflecties. Dat gaat dan weer niet als er veel ander stoorgeluid aanwezig is. Binnenshuis werkt het indien één reflectie flink luider is dan de andere, dus als de tikkende stok veel dichter bij de ene muur is dan bij de andere en ook weer als er verder geen stoorgeluiden aanwezig zijn.

Het zal tenslotte duidelijk zijn dat een muur alleen hoorbaar is als de geluidenergie niet al te veel wordt geabsorbeerd.

 

4.2   Kleuring van geluid

We mogen ervan uitgaan dat de gemiddelde mens in staat is om tijdverschillen tussen pulsen te horen van 5 á 10 ms (0.005 - 0.010 s). Een tijdvertraging van 5 ms komt overeen met een afstand van ruim anderhalve meter, zodat verder geplaatste objecten te horen zijn als ze luid genoeg zijn t.o.v. het stoorgeluid.

Waarschijnlijk is de spreiding tussen mensen erg groot, maar bij kortere looptijdverschillen dan 2 ms lopen de geluiden in elkaar en is een reflectie niet meer te onderscheiden van het direct. Fysisch is het tijdverschil er uiteraard nog wel, maar nu zijn vooral faseverschillen tussen direct geluid en reflectie te detecteren. De geluiddruk van sommige frekwenties wordt daardoor versterkt; tussenliggende frekwenties worden verzwakt (knopen en buiken). Ons gehoor kan die toonhoogteverschuivingen goed waarnemen; het wordt meestal "repetition pitch" genoemd [[8]]. Soortgelijke fase-effecten heten in de zaalakoestiek "kleuring" en worden daar meestal als negatief bestempeld, maar kleuring zorgt ervoor dat het mogelijk is om een nabije muur te horen. Of liever: de kleuring zelf is niet goed te horen maar bij nadering van een muur hoort men de toonhoogte oplopen.

In dit geval is het effect gekoppeld aan maximale looptijdverschillen in de orde van 2 ms. Dat komt overeen met een afstand van 68 cm, dus met een afstand van 34 cm tot de muur.

Supa et al. (nogmaals [4]) laten het effect zien met foto en al. Een blinde stopt inderdaad op korte afstand van de muur. Echter, de gemiddelde blinde zal dan allang op zijn of haar handen zijn overgegaan om de muur te lokaliseren. Waarschijnlijk levert een mengvorm van oren en handen het beste resultaat.

Supa et al. noemen nog een voorwaarde: geen geluid, geen facial vision. Iets of iemand moet dus geluid maken in de ruimte. De blinde zou dat zelf kunnen doen door met de mond een ruisachtig signaal te produceren; de kleuring is dan het beste te horen. Het is duidelijk dat dat niet veel voorkomt. Er bestaan wel elektronische hulpmiddelen die op het effect gebaseerd zijn en een vleermuis nabootsen [[9]].

Er is hier weer een merkwaardige tegenstelling tussen licht en geluid. Het is heel normaal om in een ruimte een centrale lichtbron te ontsteken waarvan alle aanwezigen in die ruimte gebruik maken. Er zijn ons geen gevallen bekend waarin één centrale geluidbron wordt gebruikt, bijvoorbeeld een ruisend fonteintje in het midden. De hypothese is dat de negatieve effecten van de centrale geluidbron groter zijn dan de positieve. De signaal-ruis-verhouding neemt namelijk af.

 

4.3   Zijn geluidabsorberende materialen te horen?

 

Het "schilderij" op de foto is een absorberend paneel dat is aangebracht (tegen een harde muur) om excessieve nagalm in de ruimte tegen te gaan. Kan de mevrouw op de foto de overgang tussen paneel en harde muur horen als ze haar oor evenwijdig aan de muur beweegt?

Het antwoord is "ja" als ze haar oor minder dan een paar centimeter van het paneel houdt. Het is ook mogelijk om te horen of de grijze deur open staat of dicht, maar veel meer dan deze drie categorieën (hard, absorberend, open) kan een gewone sterveling niet horen. Ons oor is niet goed genoeg om meer nuances in geluiddruk en kleur te horen.

Als de afstand van het oor tot de wand wordt vergroot neemt de scherpte waarmee de overgang te horen is af. Dat is een fysisch gegeven: buiging van geluid en van licht hangt af van de golflengte. Die is bij licht tussen 400 en 800 nm (nanometer), bij geluid 400 mm bij 800 Hz. Dat is direct terug te vinden in de scherpte van de overgang; die is veel beter zichtbaar dan hoorbaar. De open deur is wel degelijk op het gehoor te vinden, maar de schatting kan makkelijk 10 of 20 cm fout zijn, waardoor de deurpost wordt geraakt. Het verdient dus aanbeveling om te luisteren en tegelijkertijd de handen te gebruiken [[10]].

 

5     Lokalisatie van een geluidbron door blinden

In 1951 publiceerde Haas een artikel waarin een effect werd beschreven dat later naar hem werd genoemd [[11]]. Volgens Haas lokaliseren wij een bron met de allereerste binnenkomende geluidenergie van een signaal. De meest verrassende uitkomst was dat die beginenergie meer dan 10 dB lager mag zijn dan de energie die daarna, via galm, wordt opgebouwd. Zelfs in ruimten met tamelijk veel galm of met veel ruis kunnen we nog lokaliseren.

Lokaliseren hangt af van het signaal. Pulsvormige signalen doen het goed; spraak en ruis ook, omdat daarin allerlei discontinuïteiten voorkomen. Een bron die een continue sinus uitzendt is echter zeer lastig te vinden omdat we in de war raken van faseverschillen die op meerdere wijzen door onze hersenen worden geïnterpreteerd.

 

Lokalisatie hangt dus af van de verhouding tussen enerzijds het signaal en anderzijds de galm en/of het achtergrondlawaai. Het gaat in een geluiddode kamer dan ook beter dan in een galmkamer. Verder is in een ruimte met veel sprekers weer een goede verhouding noodzakelijk tussen het signaal en de ruis van de overige sprekers. Er treden dus dezelfde effecten op als bij zienden; de vraag is of we hogere of lagere eisen kunnen stellen bij blinden.

In webpagina's van de Radboud Universiteit Nijmegen staat een discussie over de vraag of blinden beter kunnen lokaliseren dan zienden. Het antwoord is negatief. In het horizontale vlak (of liever: het vlak van de oren) is de lokalisatie even goed of slecht als bij zienden; in het verticale vlak scoren blinden veel slechter. Kennelijk bieden de ogen hierbij veel steun [[12]], [[13]]. Als we dus de akoestische eigenschappen van een ruimte moeten koppelen aan de akoestische kwaliteit, kunnen we (voorlopig?) het beste de normen aanhouden zoals die zijn ontwikkeld in het voorgaande deel over slechthorendheid.

 

6.    Consequenties voor het architectonisch ontwerp van een ruimte

Enkele jaren terug is een boek gemaakt waarin ideeën werden gegeven voor een instelling voor slechtzienden en blinden [[14]]; in 2012 is een "opvolger" verschenen, waarin o.a. ook een aantal blinden commentaar leveren tijdens een tocht door een gebouw [[15]]. Omdat de boeken ook bedoeld zijn voor slechtzienden staat er veel meer in dan alleen akoestische oplossingen; het gaat ook over (heel veel) licht, kleur, (tastbare) belijning, enz.

Op akoestisch gebied staat er niet zoveel in dat voor slechtzienden wezenlijk anders is dan voor zienden; de bekende eisen dienen vooral strenger te worden geformuleerd en nageleefd. Met andere woorden: gebruik veel geluidabsorberende materialen teneinde de oren zo goed mogelijk ter wille te zijn. Op die manier worden allerlei akoestische verschijnselen het best gediend. En dan gaat het om bronlokalisatie, verstaan in rumoer, maar ook over het voorlezen van de krant door de computer.

Er zijn een paar punten die aandacht verdienen omdat ze wat kritischer zijn dan in de reguliere architectuurpraktijk:

• Het is lastig om een grote ruimte over te steken. Blinden kunnen zich dan moeilijk oriënteren. Een simpele plattegrond van relatief kleine rechthoeken biedt de meeste zekerheid.
  Een kleine ruimte is akoestisch in het voordeel. In instellingen voor slechtzienden wordt er dan ook altijd naar gestreefd om alle ruimten met deuren af te sluiten. Dat is beter voor de oriëntatie en het helpt akoestisch om de signaal-ruisverhouding te verbeteren.

• Het toepassen van vides wordt ontraden. Ze zijn allereerst vaak onnodig groot (bovenstaand punt) maar verstoren bij slechtzienden de oriëntatie omdat de lichttoetreding te onvoorspelbaar en te contrastrijk is. Op z'n best wordt het akoestisch klimaat niet geschaad, maar vaak bevordert een vide de transmissie van geluid over meerdere verdiepingen waar dat ongewenst is.

• Er woedde in Engeland recentelijk een discussie over moderne scholen die te open zijn voor slechthorende en slechtziende kinderen. Zij kunnen bronnen niet meer lokaliseren en de hoeveelheid achtergrondgeluiden is te groot. In sommige scholen ontbreken zelfs deuren in klaslokalen waardoor slechtzienden en slechthorenden het werken onmogelijk wordt gemaakt.

• Hoewel we vermoeden dat de modale slechtziende niet vaak "facial vision" toepast, zouden we de muren toch niet al te absorberend maken. Absorberende schotten zijn ook onhoorbaar. Gordijnen, boekenkasten e.d. absorberen redelijk. Dat is op vrij korte afstand te horen en zij kunnen de oriëntatie dus bevorderen in ruimten die (half) bekend zijn..

• Omdat de hoeveelheid absorptie aanzienlijk moet zijn om de aanbevelingen uit de voorgaande pagina te halen, betekent dit impliciet dat een plafond in een school, instelling, werkruimte, enz, enz. van de allerhoogste absorptieklasse dient te zijn. Het bekleden van de bovenrand van wanden komt ook in aanmerking.

• Tapijt op de vloer bemoeilijkt het akoestische deel van stoklopen. Sommige mensen voelen niet alleen met de stok maar tikken er ook mee op de grond als zendsignaal. Maar een zeer plaatselijke toepassing helpt weer wel om de weg te vinden.

 

Met het laatste punt komen we tevens bij het lastigste onderdeel: architectonische variatie.

In gebouwen voor zienden helpen kleur en vorm van een ruimte om aan te geven waar men zich bevindt; in gebouwen voor slechtzienden is dat mogelijk met tactiele verschillen. Akoestische variatie is helaas zeer lastig. Als een sterk absorberende ruimte bijvoorbeeld wordt afgewisseld door een galmende, betekent dat automatisch dat die galmende ruimte slechter is. Hoogstens kunnen de gangen bijvoorbeeld wat minder sterk bekleed zijn, maar juist daar is het wel weer handig als een tegemoet komend persoon op waarde wordt geschat. We kunnen akoestisch simpelweg niet genoeg "kleuren" en "grijstinten" onderscheiden.

Binnen een ruimte is er wel wat afwisseling mogelijk met vloerbedekking of gordijnen. Zij kunnen in een ruimte het gevoel voor richting verbeteren. Maar vloerbedekking kan het beste worden gebruikt om tactiele verschillen aan te duiden. Akoestisch gezien werken ze niet geweldig en moeten de absorberende prestaties eerder van andere materialen worden verwacht.

 

Ook zeer lokale akoestische verschillen werken nauwelijks. Bij een zeer goed absorberend plafond kunnen blinden ongetwijfeld horen dat er boven hun hoofd een reflecterende plaat van een vierkante meter is aangebracht. Daarmee kan bijvoorbeeld een (onscherpe) zone bij de deur worden gemarkeerd. Maar een overgang in type vloerbedekking of een slimme beëindiging van een geleiding geeft de zone veel scherper aan.

 

Deze webpagina is als pdf te downloaden, klik hier

 

 

---