SO WHAT IS THE MOST REVERBERANT PLACE IN THE WORLD?

Is it a cave? A cathedral? A sewer?

According to the 1970 Guinness Book of Records, it's the chapel of Hamilton Mausoleum in Scotland. The sound takes about 15 seconds to fade away.

In the book, it's called "the longest echo", which is the mistake we talked about in our latest post.

There are other interesting sound records: the loudest burp (109.9 dB), the loudest cat purr (67.7 dB) and the loudest hand clap (113 dB).

Resuming our conversation, by the end of 19th century, Wallace Clement Sabine was the first physicist to study architectural acoustics, when he was asked to sort out the terrible acoustics of the lecture hall at the Fogg Museum in Harvard University. Nobody could understand a word of what was said there.

Lecture Hall before and after Sabine's intervention

The reverberation needs two major ingredients: space and hard surfaces. As W. Sabine reduced the space he managed to kill part of the reverb adding a lot of soft materials. It was also W. Sabine who defined reverberation time for the first time.

What about caves?

Caves have long reverbs but they have only reach 4 or 5 seconds. Why? Mainly because of two reasons: the long corridors and tunnels take most of the sound away and the walls have an imperfect and rough surface.

Those prevent the sound from reflecting and coming again to he same place, making caves interesting and quite reverberant places but not our top. 

Our record has to be found on a man made space.

And cathedrals?

Let's look at cathedrals. Are they the most reverberant places? St. Paul's Cathedral in London has a reverb time of 9.2 seconds, a little longer at low frequency, 10.9 secs at 125 Hz. Most gothic cathedrals have a similar value.

Trevor Cox, an acoustic engineer made this research and went off for the quest of the most reverberant place on Earth.

He's been on all these places, as hw describes in his beautiful book "Sonic Woenderland, a Scientific Odyssey of Sound", experimented the weird sound waves inside a sewer but, again,  they were not long enough.

He kept looking for the winner. He went for other spaces, like water reservoirs and big oil containers.

The water reservoirs have quite a long reverb at low frequencies, 23.7 seconds in Dan Harpole and Wormit Cistern but, at mid frequency they just go up to 13.3 seconds. Quite longer than tose measured in cathedrals. The Wormit cistern was used by several experimental musicians for recordings like, the sax player John Butcher ot the trombonist Stuart Dempster.

Then, he tried the oil storage complex at Inchindown, Scotland. The reverb time is so impressive that it made all other places sound dry!

He fired gunshots inside it, which is an accepted procedure for RT measurement, and measured an impressive 1 minute and 15 seconds average throughout all frequencies!

We've got a winner!

Inchidown oil complex

Notice below that, even Soundcloud, calls it an echo. :-)





Ref: "Sonic Wonderland, a scientific odyssey of sound" by Trevor Cox, pages 13 to 57

ENTÃO QUAL É O LOCAL MAIS REVERBERANTE DO MUNDO?

Será uma gruta? Uma catedral? Um esgoto?

Hamilton Mausoleum

De acordo com o Guinness Book of Records de 1970, é a capela do Hamilton Mausoleum na Escócia. O som leva cerca de 15 segundos a desvanecer-se.

No livro, é chamado "o eco mais longo", que é o erro de que falámos no post anterior.

Figuram também outros recordes interessantes e inúteis: o arroto mais alto (109.9 dB), o ronronar de gato mais alto (67.7 dB) e as palmas mais altas (113 dB).

Voltando à nossa conversa, no final do século XIX, Wallace Clement Sabine foi o primeiro físico a estudar acústica arquitectónica, quando foi chamado a resolver a terrível acústica da sala de leitura no the Fogg Museum na Universidade de Harvard. Ninguém conseguia perceber uma palavra do que aí era dito.

A reverberação alimenta-se de dois ingredientes principais: espaço e superfícies duras e lisas. W. Sabine conseguiu reduzir o espaço e matar parte do reverb juntando uma série de materiais suaves como almofadas. Foi também W. Sabine que definiu o tempo de reverberação pela primeira vez.

A sala de leitura antes e depois da intervenção de Sabine

As grutas? 

As grutas têm RT's longos mas só até cerca de 4 ou5 segundos. Porquê? Principalmente por duas razões: os longos corredores e túneis que as caracterizam, levam a maior parte do som embora e as paredes têm uma forma rugosa e imperfeita.

Estes factores evitam que as reflexões sonoras se juntem no mesmo lugar e tronam as grutas interessantes e reverberantes mas não o nosso top. 

O nosso recorde terá de ser encontrado num espaço construído pelo Homem.

E as catedrais?

Vejamos. Serão elas os espaços mais reverberantes? A catedral de S. Paulo em Londres tem um RT de 9.2 segundos, sendo, naturalmente um pouco mais longo nas baixas frequências, 10.9 segundos a 125 Hz. A maioria das catedrais góticas tem o mesmo valor.

Catedral de S. Paulo

Trevor Cox, um engenheiro acústico realizou este estudo foi à procura do espaço mais reverberante do Planeta.

Esteve em todos estes lugares como descreve no seu belo livro "Sonic Wonderland, A Scientific Odyssey of Sound", experimentou as estranhas ondas sonoras dentro de um esgoto  mas não eram suficientemente longas.

E continuou à procura de um vencedor. Foi também pesquisar outros lugares, como reservatórios de água e grandes contentores de petróleo.

Os reservatórios de água têm tempos de reverberação bem mais longos, como 23.7 segundos na Cisterna de Dan Harpole ou de Wormit, mas nas frequências médias só atinge 13.3 segundos. Mesmo assim, bem maior do que os das catedrais. A Cisterna de Wormit foi usada por vários músicos experimentais para gravações, como o saxofonista John Butcher ou o trombonista Stuart Dempster.

Depois, Trevor Cox experimentou o complexo petrolífero de Inchindown, na Escócia. No depósito principal a reverberação é tão longa que faz todos os outros lugares parecerem secos!

Disparou vários tiros lá dentro, que é um procedimento aceite para medir RT's, e mediu uns impressionantes 1 minuto e 15 segundos de média entre todas as frequências!

Temos um vencedor!

Complexo petrolífero de Inchindown

Reparem que, até o Soundcloud lhe chama eco :-)

Ref: "Sonic Wonderland, a scientific odyssey of sound" by Trevor Cox, pags 13 to 57

ECHO AND REVERBERATION

“This cathedral has an awesome echo!”

 

Chartes cathedral, France

I’ve heard this phrase several times and it’s not correct.

There’s a difference between echo and reverberation. Echo is a single, isolated reflection of sound. Like when we shout on a mountain top and hear our voice back a few seconds afterwards.

When we are inside a room and a sound is produced, it sound bounces on the walls, floor and ceiling and gets back to us in the from of a “soup” of reflections that fade away with time. This is called reverberation. Or reverb. It’s a sum of echoes, embedded in each other.

Some arrive at our ears first, and they are quite distinguishable. Those are called early reflections. The time it takes to hear back the first early reflection is called pre-delay.

Every room has a reverb time that is not the same for all frequencies. It’s longer on low frequencies because they carry more energy and thus take more time to fade away.

We call reverb time, or RT, or RT60, the time it takes for the power of a sound to fade until it’s a million times smaller than the original one (-60dB). Or for the SPL to get a thousand times smaller. The same thing.

The reverb times will depend on the dimensions and shape of the space, the materials it's built of of and its content. It's one of the greatest concerns of acousticians and the reason for their frequent fights with architects.

A good talking room will have a RT under 1 second, so that every word will be perfectly perceptible by everyone.

A nice concert hall will have RT’s between 1 and over 2 seconds.

When you listen to a Beethoven concert in open air, something seems to be missing. In a great concert hall, the reverb will embelish and link the notes adding magic to the music.

Boston Symphony Hall

The same goes to choral music which is usually sung in churches or cathedrals. The same choir in open air seems to have lost all its charm and musicality.

But we’ll talk about this later…

( to be continued)

ECO E REVERBERAÇÃO

“Esta catedral tem um eco fantástico!”

A catedral de Chartes, em França

Já ouvi esta frase várias vezes e não é correcta.

Há uma diferença entre eco e reverberação. Eco é uma reflexão única, isolada, do som inicial. Como quando gritamos do alto de uma montanha e ouvimos o  retorno da nossa voz poucos segundos depois.

Quando estamos dentro de uma sala e um som é produzido, ele bate na paredes, chão e tecto e regressa aos nossos ouvidos sob a forma de uma “sopa” de reflexões que diminuem com o tempo. A isto chamamos reverberação. Ou reverb. É uma soma de ecos, embebidos uns nos outros.

Alguns chegam aos nossos ouvidos primeiro e conseguimos distingui-los. Estes chamam-se early reflections, porque correspondem às primeiras reflexões. O tempo que demora até ouvirmos a primeira reflexão chama-se Pre-Delay.

Toda a sala tem um tempo de reverberação que não é igual para todas as frequências. É maior nas frequências baixas porque estas carregam mais energia e demoram mais a dissipar.

Chamamos tempo de reverberação, ou RT, ou até RT60, o tempo que leva a potência sonora a tornar-se um milhão de vezes mais pequena que a original (-60dB). Ou para a SPL se tornar mil vezes menor. O que é a mesma coisa.

Os tempos de reverberação dependem do tamanho da sala, da sua forma, dos seus materiais e dos seus conteúdos e essa gestão é a grande preocupação dos engenheiros acústicos e, muitas vezes a razão das suas lutas com os arquitectos.

Uma boa sala para transmissão da palavra tem menos de 1 segundo de RT, de forma a que cada palavra seja perfeitamente percebida por toda a gente.

Uma sala de concertos terá entre 1 e mais de 2 segundos de RT.

Quando ouvimos um concerto de Beethoven ao ar livre, parece que nos falta qualquer coisa. Numa boa sala de concertos, a reverberação vai embelezar e ligar as notas musicais adicionando magia à música.

Boston Symphony Hall

O mesmo se aplica à música coral e de órgão que se ouve habitualmente em igrejas e catedrais. Um coro ao ar livre parece ter perdido toda a sua musicalidade e encanto.

Mas isso fica para depois…

(continua)

THE BEE EXPERIENCE

A quick and beautiful story about the connection between sound and vision

Imagine a bee standing perfectly still. We can clearly perfectly see the shapes in the wings.

Suddenly, the bee starts flapping its wings. Slowly at first, then faster and faster.

The moment we cease being able to see the wings is exactly the same that we start hearing them.

At approximately 20 Hz, lies the threshold of our vision's ability to follow movement. That's why cinema pictures have a frame rate of 1/24 per second (1/24 in Europe, 1/30 in the US).

20 Hz is also the lowest frequency that we can hear.

Is it a coincidence? Or are we supposed to be able to compensate what we can't see with our hearing sense?

Nature is amazing!

Note: I can't remember where I read this beautiful idea. I apologize to the author for not being able to identify him.

A EXPERIÊNCIA DA ABELHA

Uma pequena história fantástica sobre a ligação entre a visão e a audição

Imaginem uma abelha perfeitamente imóvel. Podemos admirar os contornos das suas asas.

De repente, a abelha começa a bater as asas. Primeiro devagar, depois cada vez mais depressa.

O momento em que deixamos de ver as suas asas é exactamente o mesmo em que começamos a ouvi-las.

A aproximadamente 20 Hz, encontra-se o limite da nossa visão de captar movimento. É por essa razão que, no cinema, as imagens têm uma duração de 1/24 do segundo.

20 Hz é também a mais baixa frequência que conseguimos ouvir.

Será coincidência? Ou fomos feitos para compensar o que não podemos ver com a nossa audição?

A Natureza é perfeita!

Nota: Não me consigo lembrar onde li esta ideia maravilhosa. Peço desculpa ao autor por não poder identificá-lo. 

FLAC, the digital audio Rolls-Royce?

The Pono revolution

Having explained what an Mp3 file is, I promised to talk about FLAC.

FLAC stands for Free Lossless Audio Codec and was born in 2001, along with other lossless formats like WAV. It's also an open source format.

What does lossless mean? It's quite simple, while other audio formats compress the audio file, taking out information that, one could argue, is not necessary, the file actually looses quality and this can be heard. So it's called a lossy compression. In psychoacoustic terms, for certain types of music, this loss is worth it, compared to the space and mobility gain.

Lossless is more like a Zip file: it occupies less space, about half of a similar Wav file, but all the information is there.

So,  can you have a FLAC copy of a CD and play it in your computer? Yes, but you can go far beyond that!

Until now, although higher resolution recordings existed already, like PCM 24bit/192 KHz, it was not practical or accessible to everybody.

However, with FLAC, we can download and play those files to our ears' delight and experience the best sounding recordings ever.

This was a tiny group privilege, with a bunch of sites we can download HD music from.

But Neil Young and a group of friends are changing it all! "We are not changing the music, we are letting music change you".

Neil Young holding a Pono player

Musicians have been complaining about the commercial barriers to good sounding music: the loudness war, we talked about already, the lossy formats that hide the nuances of what we actually recorded and basically, the lack of truth compared to what we created in the studio.

Neil Young is gathering the music community, not to complain, but to solve this problem! This time, the solutions will not come from the industry but from the musicians themselves.

Pono players

The Pono project is born! It's born out of crowdfunding, with more than 14k backers and has already raised more than 5 million dollars in only 16 days!

With this portable device, everyone of us will be able to listen to music magic, wherever we are.

Let's join the Pono revolution!

FLAC, o  Rolls-Royce do audio digital?

A revolução do Pono

Depois de ter explicado o que é o Mp3, prometi falar do FLAC.

FLAC quer dizer Free Lossless Audio Codec e nasceu em 2001, ao lado de outros formatos lossless, como o  WAV. É também um formato open source.

Que quer dizer Lossless? É relativamente simples, enquanto outros formatos de audio comprimem o ficheiro original, retirando informação que, para alguns, é desnecessária, o ficheiro perde qualidade isso é audível. Por isso, chamamos uma compressão lossy. 

Em termos psicoacústicos, e para determinados tipos de música, essa perda vale a pena com o que se ganha em espaço e transportabilidade.

Lossless é mais como um ficheiro Zip: no caso do FLAC a 16bits/44.1kHz, ocupa menos espaço que um CD, aproximadamente metade, mas contém toda a informação.

Portanto,  podemos ter uma cópia de um CD em FLAC e tocá-la no nosso computador? Claro, mas podemos ir muito mais além!

Até agora, embora existissem gravações de alta resolução, como o PCM 24bit/192 KHz, não eram práticas nem acessíveis a toda a gente.

Contudo, com o FLAC, podemos descarregar e ouvir essas gravações para delícia dos nosso ouvidos, e experimentar as melhores gravações jamais feitas.

Este foi um privilégio de um pequeno grupo, com uma série de sites de onde podíamos descarregar música em HD.

Mas o Neil Young e um grupo de amigos estão a mudar isto tudo! "We are not changing the music, we are letting music change you".

Os músicos têm-se queixado das barreiras impostas pela indústria ao bom som das suas gravações: a conhecida guerra do loudness, de que já falámos, os formatos Lossy que escondem as nuances daquilo que efectivamente gravámos e, basicamente, a falta de verdade do resultado final, comparado como o que fizemos em estúdio.

O Neil Young está a juntar a comunidade musical, não para protestar, mas para resolver o problema! esta vez, as soluções não vêm da indústria mas sim dos próprios músicos.

Neil Young e um leitor Pono

O Pono project nasceu! Nasceu em crowdfunding, com mais de 14 mil apoiantes e já juntou, em apenas16 dias, mais de 5 milhões de dólares!

Leitores Pono

Com este dispositivo portátil, cada um de nós pode ouvir a magia da música,  onde quer que estejamos.

Juntemo-nos à revolução Pono!

PSYCHOACOUSTICS AND MP3

Digital audio came into our lives for good. Even the most faithful analog lovers had to adapt to digital.

Digital audio has evolved a lot, too: better A/D and D/A converters, increased sample rate, greater bit depth, but all these innovations also added weight to the music files. And there's a lot of pressure from society to make music more accessible.

So, how can we have digital audio files that are light and  easy to share without sacrificing too much the quality of the recording?

That's where psychoacoustics came into play.

We already talked about sound masking. During a thunderstorm it's impossible to hear a bee flying around. So, we don't need to encode its sound. This is called Perceptual Coding. If most people won't hear a sound, it doesn't need to be included in the encoded file. 

In 1991, the Motion Pictures Experts Group created the MPEG-1, a digital video protocol that included audio in its layer 3. It was called MPEG 1- Layer 3, or Mp3, its popular name.

Mp3 is a type of lossy compression. There are types of lossless compression which don't deteriorate the audio program, like he FLAC compression, but the Mp3 is, by far, the most popular audio file.

Before we attack Mp3 with all our rage we have to realize that, for certain types of popular music, it's, by far, the best adapted format to today's reality. Mobile music is made possible by light Mp3 files, and sharing and uploading songs is quite difficult in Wave or AIIF formats. So, again, quality is sacrificed for economy and easiness of use. 

There are different Mp3 files according to their bit rate. Mp3 at 64 bits per second (bps) sounds quite bad and is only good for a very high compression use like call centers or elevators, while Mp3 at 320 bps is heavier but it's difficult to distinguish from a Wave file. When iTunes started, it offered Mp3 files at 128 bps, which were 11 times lighter than an uncompressed file. A 320 bps Mp3 file is around 1/4 of the original one.

Frequency loss of Mp3 at 128 bps and 320 bps

We'll talk later about newer compression formats, like the AAC and FLAC.

PSICOACÚSTICA E MP3

O audio digital entrou nas nossas vida de vez. Mesmo os mais fiéis seguidores do audio analógico tiveram de se adaptar aos formatos do audio digital.

O audio digital também evoluiu muito: melhores conversores A/D e D/A, maior frequência de amostragem, mais bits por palavra, mas todas estas inovações adicionaram peso aos ficheiros de audio. E há cada vez mais pressão da sociedade para tornar a música mais acessível.

Então, como podemos ter ficheiros de audio que são leves e fáceis de usar sem sacrificar demasiado a qualidade sonora?

É aqui que entra a psicoacústica.

Já falámos de sound masking. Durante um trovão, é impossível ouvirmos o som de uma abelha a voar. Por isso, podemos dispensar codificar este som. Chama-se a isto Perceptual Coding. Se a maior parte das pessoas não ouve um determinado som, ele não precisa de ser incluído na codificação da gravação. 

Em 1991, a Motion Pictures Experts Group criou o MPEG-1, um protocolo de video digital que incluía o som na sua camada 3. Foi chamado o MPEG 1- Layer 3, ou Mp3, o seu nome mais popular.

Mp3 é um tipo de compressão com perda, ou Lossy Compression. Há tipos de compressão sem perdas ou Lossless Compression, que não deterioram o programa sonoro, como a compressão FLAC, mas o Mp3 é, de longe, o formato mais popular.

Antes de atacarmos o Mp3 com toda a nossa raiva temos de nos aperceber que, para certos tipos de música popular, é, de todos, o mais adaptado à realidade de hoje. A música móvel só se tornou possível com o uso dos ficheiros leves de Mp3, e partilhar e carregar canções na Net é bastante difícil no formato Wave ou AIIF. Por isso, de novo, a qualidade é sacrificada à economia de espaço facilidade de uso. 

Há diferentes tipos de ficheiros de Mp3, de acordo com a sua velocidade de processamento. Um Mp3 a 64 bits por segundo (bps) soa bastante mal e é apenas usado para um uso de grande compressão como centrais telefónicas e elevadores, enquanto que o  Mp3 a 320 bps é mais pesado mas difícil de distinguir de um ficheiro não comprimido. Quando o iTunes começou, oferecia ficheiros Mp3 a 128 bps, que eram 11 vezes mais leves do que os respectivos ficheiros não comprimidos. Um Mp3 a 320 bps é aproximadamente 1/4 do ficheiro original.

Perdas em frequência deMp3 a 128 bps e 320 bps

Falaremos mais tarde de outros formatos mais modernos como o AAC e o FLAC.

NHIL

Noise Induced Hearing Loss

"Always connected" is, for some people, the best way to define nowadays society.

Cities are crowded we people walking around with headphones. Most people don't talk to each other anymore, they just listen to their favorite music all day long.

A recent study on Oxford Street's soundscape, showed that the noise levels are, more or less, the same of some years ago, but the sound of human voice, once the most significant keynote, has gone much quieter, replaced by the prevalence of buses and other traffic. The conclusion blamed the large number of people with headphones.

Instead of being connected, people are cocooning, behind their ipods and smartphones.

One of the biggest threats to our health is Noise Induced Hearing Loss.

Let's take a closer look:

There are not many loud sounds in nature. Beside quite rare thunderstorms, volcanos and tsunamis, natural sounds are quiet. As all other animals, we all have a natural protection for loud sounds in our hearing system, but it is, essentially, meant to protect us from our own voice.

But, since the industrial revolution, we are constantly exposed to loud sounds, much louder than the ones we are prepared to handle.

Recently, with the portable music devices, we pour into our ears loud sound for several hours a day, much louder than we can bare without damage.

The numbers are quite terrible: An estimated 12.5% of children and adolescent and 17% of young adults suffer from permanent NIHL.1

Through another study, it was discovered that, in a group of 190 students of NYC, more than 50% had their music 100% louder than the maximum level advised to prevent NIHL.2

What happens in our ears?

In simple ways, the sound waves are amplified before and after hitting our ear drum. Then, our 3 ossicles vibrate and transmit their vibrations to the cochlea. This organ has a fluid that moves some tiny hairs, called the sterocilia. As they move, they help to create an electrical signal. This signal is, then, transmitted to our brain.

Long exposure to loud sounds, over 85dBA, create damage to the stereocilia but, unlike birds and other animals, it's an unrecoverable damage. We lose it for good.

Hearing is an amazing sense. Let's enjoy sound in its full power, and lets help our children enjoy it for a long time.

1 National Institute of Deafness and Other Communication Disorders, Aug 2008

2 NIHL and portable radios with headphones, Catalano PJ, Levin SM

NHIL

Noise Induced Hearing Loss

"Sempre Ligados" é, para uns, a melhor maneira de definir a nossa sociedade actual.

As cidades estão pejadas de pessoas que andam nas ruas com auscultadores. A maior parte deles já não falam uns com os outros, apenas ouvem a suas músicas preferidas o dia inteiro.

Um estudo recente sobre a paisagem sonora da Oxford Street, em Londres, mostrou que os níveis sonoros permanecem, mais ou menos, os mesmos de há uns tempos, mas o som da voz humana, que era a componente mais importante, quase desapareceu, substituído pela prevalência de autocarros e demais trânsito. E foi atribuído este facto aos milhares de pessoas que usam auscultadores.

Em vez de ligadas, as pessoas estão a ficar encapsuladas, atrás dos seus ipods e smartphones.

Uma das maiores ameaças à nossa saúde é a Noise Induced Hearing Loss, ou seja a perda de audição por efeito do ruído.

Vejamos mais de perto:

Não existem muitos sons altos na natureza. Para além dos raros trovões, vulcões e tsunamis, os sons naturais são bastante suaves. Como os outros animais, nós temos uma proteção natural contra estes sons no nosso sistema auditivo, mas essa proteção destina-se a protegê-los do som da nossa própria voz.

Mas, desde a revolução industrial, estamos constantemente expostos a sons demasiado altos, muito mais altos do que estamos preparados para aguentar.

E, mais recentemente,com os dispositivos de música portáteis, enchemos os nossos ouvidos de sons muito altos, várias horas por dia, todos os dias.

Os números são terríveis: Estima-se que 12.5% das crianças e adolescentes e 17% dos adultos jovens sofram de NIHL permanente.1

Noutro estudo, descobriu-se que, num grupo de 190 estudantes da cidade de Nova Iorque, mais de 50% ouviam a sua música mais de 100% acima do nível máximo aconselhável para precaver a NIHL.2

O que é que acontece nos nossos ouvidos?

De uma forma simples, as ondas sonoras são amplificadas antes e depois de atingirem o nosso tímpano. Depois, os nossos 3 ossículos vibram e transmitem as suas vibrações à cóclea. Este órgão tem um fluido que faz mover pequeníssimos pêlos, chamados sterocilia. Com o seu movimento, provocam um sinal eléctrico. Este sinal é, depois, transmitido ao nosso cérebro.

Exposições longas a sons altos, acima de 85dBA, danificam os stereocilia mas, ao contrário dos pássaros e outros animais, o dano é irrecuperável. Perdemos a audição para sempre.

A audição é um sentido maravilhoso. Vamos apreciá-lo em todo o seu poder, e vamos ajudar os nosso filhos a desfrutar dela por muito tempo.

1 National Institute of Deafness and Other Communication Disorders, Aug 2008

2 NIHL and portable radios with headphones, Catalano PJ, Levin SM