Wie Unterwasser-Soundsysteme funktionieren

Harry Houdinis berühmte chinesische Wasserfolterzelle ist keine angenehme Arbeitsumgebung. Es fesselt den Benutzer nicht nur kopfüber in einem Bottich mit kaltem Wasser, es ist auch unmöglich, in dem Ding Musik zu hören.

So war es zumindest in den 1910er und 1920er Jahren.

Wenn der legendäre Entfesselungskünstler heute noch am Leben wäre, könnte er auf spezielle Unterwasser-Ohrstöpsel zurückgreifen. Besser noch, er könnte die gesamte Folterzelle mit einem atemberaubenden Unterwasser-Soundsystem ausstatten. Mit ein wenig AC/DC-Kurbeln hätte er seine Fluchtzeit um eine solide Minute verkürzen können.

Aber natürlich bist du kein Harry Houdini, und wahrscheinlich verdienst du deinen Lebensunterhalt nicht in einer Theater-Ertrinkungskabine. Doch auch außerhalb der Welt der professionellen Illusion hat die Technik der Unterwasserbeschallung ihren Platz.

Betrachten Sie zunächst die Welt des Wassertanzens. Synchronschwimmer müssen die Musik tatsächlich hören, während sie ihre Kunst üben. Tatsächlich begann Lubell Labs, einer der ältesten Hersteller von Unterwasserlautsprechern, nach einer erfolgreichen Produktdemo bei den National Senior Synchronized Swimming Championships 1970 in den USA [Quelle: Lubell ].

Rundenschwimmer, Sporttaucher , Meeresbiologen, Höhlentaucher und Unterwasser-Filmteams profitieren ebenfalls von der Unterwasser-Soundsystem-Technologie. Wie könnten 18 Taucher besser an einem untergetauchten Hollywood-Set kommunizieren? Außerdem nutzen wir die Technologie auch, um mit Walen zu interagieren und Fische aus verschmutzten Gewässern abzuwehren.

Schlüpfen Sie also in Ihren hoch geschnittenen Lieblingsbadeanzug, fesseln Sie Ihre Knöchel und bereiten Sie sich darauf vor, unter die Oberfläche einiger Hi-Fi- Klänge zu schlüpfen .

1. Funky Sounds in Ihrem Pool
2. Lautsprecher aus der Tiefe
3. Der Klang der Unterwassermusik
4. Anmerkung des Verfassers

Können wir wirklich Musik auf dem Grund eines Sees oder eines Schwimmbeckens hören ? Sicher können wir.

Schall breitet sich sowohl durch Luft als auch durch Wasser aus. Tatsächlich bewegen sich Schallwellen unter Wasser 4,3-mal schneller als durch die Atmosphäre [Quelle: NOAA ]. Wale und Delfine verwenden Geräusche, um im Ozean zu navigieren und zu kommunizieren, und Menschen verwenden Sonartechnologie ( Sonarnavigation und Ranging ), um die Unterwassertopographie und die Bewegungen von Tieren und Schiffen zu kartieren .

Doch trotz all unserer U-Boote und Schnorchelausrüstung sind wir Menschen Geschöpfe der Luft. Wir haben uns entwickelt, um Schalldaten an Land zu verarbeiten, daher hören wir auf dem Grund eines Flusses einfach nicht so gut – trotz der Fähigkeit einiger Taucher, unter Wasser Ultraschall zu hören.

Denken Sie nur an die Hitsingle „P. Funk“ von Parliament aus dem Jahr 1976. Wie Frontmann George Clinton in den Texten betont, ist der Song tatsächlich „doin' it to ya in the earhole“. Die Schallwellen vibrieren die Hörknochen in unserem Innenohr, ein Effekt, den wir Luftleitfähigkeitshören nennen . Wenn Sie jedoch unter Wasser sind, verhindert die Überflutung des Außenohrs einen Großteil dieser notwendigen Vibrationen und hebt im Wesentlichen Ihre Luftleitfähigkeitshörfähigkeit auf.

Glücklicherweise tun George Clinton und Co. es uns nicht nur in unseren Ohrknochen an; sie tun es uns auch in unseren Schädelknochen an. Wir nennen dies Knochenleitfähigkeit , die Schallleitung zum Innenohr durch die Schädelknochen. Diese Art des Hörens ist 40 Prozent weniger effektiv als die Luftleitfähigkeit, aber es ist immer noch die primäre Art, wie wir unter Wasser hören [Quelle: NOAA ].

Wie hört es sich an? Nun, die Grenzen der Knochenleitfähigkeit machen stereophonen Klang unter Wasser unmöglich. Der Schädel bietet nur eine einzige Schallübertragungsquelle, während das Luftleitfähigkeitshören zwei bietet – eine in jedem Ohr. Aber das bedeutet nicht, dass der Klang selbst monophon ist – es ist vielmehr das, was der Musikforscher der Stanford University, John A. Maurer IV, als omniphonen Klang bezeichnete [Quelle: Maurer ].

In einem Swimmingpool verlassen schnell fortschreitende Schallwellen den Unterwasserlautsprecher und prallen vom Beckenboden, der Wasseroberfläche und jeder Seite des Beckens ab. Der Schall erreicht den Zuhörer aus allen Richtungen, und das menschliche Gehirn kann die ursprüngliche Schallquelle einfach nicht verarbeiten.

Der Bereich des typischen menschlichen Gehörs reicht von 20 Hertz bis 20.000 Hertz. Einige Arten von Unterwasserlautsprechern, insbesondere ältere Modelle, können keine Wellenlängen unter etwa 1.000 Hertz erzeugen. Um das ins rechte Licht zu rücken: Die tiefste und höchste Frequenz eines typischen Klaviers mit 88 Tasten sind 27,5 Hertz und 4.186 Hertz. Unterwasserlautsprecher wie der Clark Synthesis Diluvio verwenden jedoch Schwingspulentechnologie – im Wesentlichen ein Elektromagnet aus gewickeltem Draht – um Wellenlängen von nur 20 Hertz zu erreichen.

Normale Lautsprecher schneiden am Boden eines Schwimmbeckens nicht besonders gut ab, daher sollte es keine Überraschung sein zu erfahren, dass Unterwasserlautsprecher speziell entwickelt wurden, um nicht nur in einer untergetauchten Umgebung hochwertigen Klang zu liefern, sondern auch um Kurzschlüsse zu vermeiden. Stromschläge für Schwimmer oder die Verwandlung in Treibholz.

Es ist eher eine Nischenecke des Audiomarktes, sodass Sie damit rechnen können, dass Sie für einen hochwertigen Unterwasserlautsprecher zwischen 300 und 2.000 US-Dollar fallen lassen. Typische Modelle bestehen aus einem wasserdichten Kunststofflautsprecher, der über ein Stück isoliertes Lautsprecherkabel mit einem Überwasser-Soundsystem verbunden ist. Sie können den Lautsprecher in einer Nische im Pool installieren – in diesem Fall können Sie eine akustische Schalllinse verwenden, um die Schallwellen in den Pool zu leiten – oder Sie können den Lautsprecher einfach an einem Seil befestigen und hineinbaumeln lassen das Wasser.

Ein guter Unterwasserlautsprecher wird nicht besonders gut klingen, wenn Sie ihn in der Luft verwenden. In der Tat könnte es geradezu schrecklich klingen. Laut Bill Phillips, Präsident von Clark Synthesis, ähnelt ein hochwertiger Unterwasserlautsprecher eher einem feinen Holzinstrument wie einem Cello oder einer Geige. Der Schall strahlt nicht von einem fokussierten Punkt, sondern von der gesamten Oberfläche des Lautsprechers ab.

Die Wassermenge, die Sie mit einem Lautsprecher abdecken können, variiert. Clark Synthesis empfiehlt zum Beispiel einen seiner Diluvio-Poollautsprecher für jeden 6 x 6 Meter (20 Fuß x 20 Fuß) großen Abschnitt des Pools. Das Lubell System 3300 Taucherrückrufsystem – das für den Einsatz auf Tauchbooten vorgesehen ist – kann unter der Annahme optimaler Bedingungen eine Sirene ertönen lassen, die über einen gesamten Unterwasserradius von 1,6 Kilometern zu hören ist. Tauchlautsprecher wie diese ermöglichen es Tauchlehrern, mit anderen Tauchern zu kommunizieren , aber sie können auch funky Beats für Menschen und Fische gleichermaßen blasen.

Jacques Cousteau mag es "die stille Welt" genannt haben, aber offensichtlich hat er nie daran gedacht, "Yellow Submarine" vom Boden der Calypso aus zu starten.

Jedes Jahr treffen sich Taucher zum Underwater Music Festival am Looe Key Reef in Florida, und auf Booten montierte Lubell- Lautsprecher treiben die Melodien für mehr als 300 Taucher und Schnorchler an [Quelle: Lower Keys Chamber of Commerce ].

Aber hey, es geht nicht nur um klassischen Rock und rüpelhafte Taucher. Der französische Komponist Michel Redolfi ist so etwas wie ein Spezialist für Unterwassermusik. Seine Alben kombinieren natürliche Meeresgeräusche mit elektronischem Ambiente, um Klanglandschaften zu schaffen, die speziell für Unterwasserübertragungen entwickelt wurden.

Wie Sie sich vorstellen können, finden Redolfis Konzerte normalerweise unter Wasser statt – oft in Schwimmbädern , aber auch im Meer selbst. Sein 1984er Album „Sonic Waters“ enthält Hydrophonaufnahmen eines originalen elektronischen Stücks, das durch die Gewässer vor der Küste von La Jolla, Kalifornien, übertragen wurde. In Zusammenarbeit mit dem Musikingenieur Daniel Harris debütierte Redolfi mit mehreren Musikinstrumenten, die ausschließlich für den Einsatz in einer Unterwasserumgebung entwickelt wurden. Dazu gehörten das SOSNO-Unterwasser-Percussion-Instrument (benannt nach seinem Designer) und das elektronische DUCS (Digital Underwater Controller System). Seine Oper „Chrysalis“ von 1992 beinhaltete sogar einen Sopran, der in eine 2-Tonnen-Plastikblase getaucht war.

Und doch ist Redolfi nicht der einzige Künstler, der sich in der Welt der Unterwasseroper versucht. Im Jahr 2009 debütierte Juliana Snapper in einer Oper mit dem Titel „You Who Will Emerge from the Flood“. Die Aufführung fand in einem Schwimmbad in Manchester, England, statt, wobei Snapper „Mund-zu-Wasser“-Gesang verwendete, der intensive Recherche und „Stunden untergetaucht in meiner Badewanne und geliehenen Pools“ erforderte [Quelle: Helmreich ].

Um nicht übertroffen zu werden, debütierte die deutsche Schwimmerin und Opernsängerin Claudia Herr am 1. Mai 2011 in Berlin mit ihrer Unterwasseroper „AquAria Palaoa“. Das fertige Stück ist eine Kombination aus Oper, Unterwassermusikdarbietung und Synchronschwimmen.

Und doch hätte Harry Houdini in seiner chinesischen Wasserfolterzelle nur das schlammige Geräusch des Publikums draußen und das Klirren seiner Ketten gehört.

Ich wollte unbedingt eine Bacta-Tank-Referenz in diesen Artikel einbauen, aber leider gibt es in einem Artikel nur begrenzt Platz für Dummheiten. Dies gilt insbesondere dann, wenn die beteiligte Wissenschaft so faszinierend ist. Ich muss zugeben, ich hatte nicht erwartet, dass mich dieses Thema so sehr aufregen würde, aber ich fand die Wissenschaft der Unterwasserakustik wirklich faszinierend.

Ich möchte dem Präsidenten von Clark Synthesis , Bill Phillips, dafür danken, dass er sich die Zeit genommen hat, mit mir über die Technologie von Unterwasser-Soundsystemen zu sprechen. Er war so nett, mich über einige der Feinheiten aufzuklären. Wenn er persönlich Lautsprecherinstallationen für das US Synchronized Swimming Team testet, spielt er gerne Vivaldi auf Luft- und Unterwasserlautsprechern und taucht seinen Kopf ins Wasser und wieder heraus, bis die Klangqualität im Pool mit der am Pool übereinstimmt. Ich liebe dieses Engagement für die Klangqualität.

Oh, und wenn Sie die Unterwasserklänge des Komponisten Michel Redolfi erkunden möchten, empfehle ich Ihnen, die offizielle Webseite des Musikers zu erkunden . Sie können seine Sounds auch auf seiner YouTube-Seite hören .

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Quellen