Se hur det kan låta innan det finns

Text: Johannes Oscarsson
Foto: Richard Renberg & Johannes Oscarsson

Luleå tekniska universitet och konsultfirman Tyréns vill ta arkitekternas modellbyggande till nästa nivå genom att låta beslutsfattare lyssna på hur rum låter innan byggnaderna står på plats. Med modern VR-teknik och mer ambitiös akustikmodellering bygger biträdande akustikprofessorn Arne Nykänen om teknik i ljudmotorer – från datorspel.

När man designar byggnader är det lätt att göra modeller av hur hus kommer att se ut och visualisera resultatet. Med modern teknologi är det vanligt att bygga husen i virtuell verklighet så beslutsfattare kan gå omkring och uppleva bygget. Men även om man ljudmässigt kan förutse en del med matematik och modellering är siffrornas användbarhet minst sagt tveksam.

– Även för en akustiker kan det ju vara svårt att tolka en massa mätvärden och siffror till att ge en bild av hur en ljudmiljö låter, och för de flesta andra är det helt obegripligt. Jag tror att det kommer att vara en stor hjälp, berättar Arne Nykänen som håller i projektet.

Målsättningen är att man ska kunna gå in i en virtuell miljö och höra hur rum i byggnaden klingar, hur rummet bredvid klingar eller hur mycket av motorvägen utanför som hörs in i lägenheten:

– Det handlar om att använda VR-teknik för att göra det möjligt att gå in och uppleva ljudmiljöer innan man väljer olika byggbeslut, berättar Arne och fortsätter.

– Det kan vara att kunna lyssna hur ljud från grannarna låter om man väljer en viss sorts vägg eller en annan, hur kontorslandskap fungerar med olika akustikbehandling och liknande.

Andra dagar arbetar Arne Nykänen som biträdande professor i teknisk akustik på Luleå tekniska universitet med både undervisning och forskning. Men det här är inte första gången Nykänen arbetar med näringslivet.

– Gällande forskningen har jag mest jobbat med psykoakustik inom fordonsbranschen, alltså hur man upplever ljud i bilar som däckljud, vindljud och signaler. Ganska mycket av min inriktning kommer från att ha jobbat med den typen av ljud och det är inte så lätt att beskriva ljud i ord eller siffror – man kan visa siffror, grafer och ritningar, men det är svårt att få folk att förstå hur det faktiskt låter. Jag har jobbat länge med att utveckla verktyg för att höra hur produkter låter under utvecklingen.

– Man kan inte bara prata eller göra skriftliga kravspecifikationer utan måste kunna lyssna på hur det låter. En grafisk formgivare gör grova skisser som man förfinar allt eftersom, och det jobbar jag med att få in i akustikvärlden också, berättar Arne och knyter det här projektet till tidigare erfarenheter från fordons- och spelindustrin.

– När jag jobbade med ljud i bilar har jag haft stort fokus på att utveckla modeller för att göra saker hörbara för att kunna skissa fram ljud. Det här handlar om interaktionsdesign och blir beroende av vad man gör i sammanhanget utöver att lyssna, man ska förstå återkopplingen samtidigt som man gör något annat. Jag började snegla på datorspelens motorer, där likheten mellan en bilsimulator och ett bilspel är rätt stor – och spelindustrin har sprungit ifrån, menar Arne som också varit verksam vid Anglia Ruskin University i Cambridge där man arbetar med både ljudproduktion, spel och filmljud. Där arbetade man på att använda spelmotorer för att ta fram simulerade miljöer, vilket faktiskt är vad detta projekt också bygger på.

– Där modellerar man oerhört väl hur saker låter i det rum man befinner sig i, och vi lägger till ljudutbredning utomhus samt transmission genom väggar.

– I stadsmiljöer gör man ganska bra bullerkartläggningar men vi vill kunna flytta runt oss i en dator på en karta och lyssna hur det faktiskt låter i olika platser.

Det går att hålla ett rätt bra tempo i projektet genom att spelmotorerna är så otroligt kraftfulla, vilket låter teamet modellera saker snabbt.

För akustiker, arkitekter och beslutsfattare

I första hand är det akustiker och arkitekter inom design av byggmiljö som kommer att använda verktygen som projektet utmynnar i.

– Vi får se hur det utvecklar sig på sikt men just nu krävs ganska mycket kunnande för att bygga upp VR-miljöerna. I dag har Tyréns verktyg för att bygga VR-miljöer för att presentera för folk, och första steget är att lägga in den här tekniken i Tyréns verktyg. I första läget blir det alltså de som har tekniken och använder den för att sälja sina tjänster.

Projektet är en del av ett samarbete mellan akademin och näringslivet genom stöd från Stiftelsen för strategisk forskning. Därifrån får man stöd för att jobba i industrin under ett år, under vilket Arne är tjänstledig 80 procent från LTU och jobbar på konsultfirman Tyréns. Efter året på Tyréns slutförs det akademiska på LTU och utmynnar i vetenskapliga publiceringar av tekniken. Tjänsten i sig kommer att finnas kommersiellt, men då det är ett forskningsprojekt kommer mycket av resultaten att publiceras öppet:

– Man kan ju hamna i dilemman med att forskningen ska publiceras öppet när man jobbar industrinära, men jag har inte tidigare haft några problem med det i samarbetet med fordonsindustrin. Forskningsmässigt handlar det mycket om att utvärdera de olika lösningarna snarare än att publicera hela lösningen. Sedan krävs rätt mycket kunskap i modelleringen för att tillhandahålla de tjänster som Tyréns säljer – det skulle vara känsligare om de tänkte sig att sälja en färdig programvara, menar Arne.

”Ingen skulle bygga utan ritningar”

I slutändan, när lösningen är färdig, kommer användarna av projektet att använda headsets för virtuell verklighet.

– De har blivit billiga och bra med teknikens framsteg för konsumenter. När man satt på sig hörlurar och glasögon kommer man in i en miljö för att lyssna. Akustikbranschen är traditionellt standardbunden eftersom det är så svårt att relatera till siffror och mått; både en dålig och bra lösning kan följa standarden, så jag vill komma till ett läge där man får ett bättre beslutsstöd. ”Väljer man en sådan vägg kommer det att låta så här, väljer du den andra väggen kommer det att låta så här”.

– På samma sätt som man aldrig skulle dra igång ett stort byggprojekt utan skisser och visualiseringar vill jag komma dithän att man inte drar igång projekt utan att veta hur det kommer att låta. Det är tanken, säger Arne. Frågan blir hur bra resultatet kan bli jämfört med att stå i det färdiga rummet.

Headseten har blivit billiga och bra med teknikens framsteg för konsumenter. När man satt på sig hörlurar och glasögon kommer man in i en miljö för att lyssna.

– Det är i princip forskningsfrågan jag jobbar med. I datorspel jobbar man med en upplevelse á la ”tycker konsumenten att det är bra, är det bra”, men här måste det ju vara korrekt så att inte beslutsfattaren blir lurad av metoden. Därför börjar vi med att modellera upp miljöer som faktiskt finns och gör sedan utvärderingar av hur bra modellen blir, säger Arne om var projektet står just nu.

– Vi är ju inte halvvägs genom projektet ännu men de modeller jag hittills tagit fram tycker jag blir tillräckligt nära för att man ska få en bra bild av olika konstruktionslösningar. Det är ju tänkt som ett skissverktyg – det är inte exakt som verkligheten, men ungefär och ger bra uppfattning om vad olika lösningar ger för effekt.

– Det är likadant med dagens VR; det är ju inte så att man tror att man faktiskt är där. Det är ju datorgrafik. Det samma gäller ljudet till viss del; vi är ju vara vid att vi ser pixlar och polygoner i datorgrafik, men den typen av analys har vi inte kulturellt för ljud ännu. Det finns ett formspråk för tidiga grafiska skisser; blyertsstreck på ett papper fattar alla att det är en skiss, men gör vi ett ljud på liknande ”nivå” förstår man inte direkt att det är en skissnivå på ljudet också eftersom det har samma karaktär som i verkligheten.

– Målsättningen är ändå att användarna inte ska behöva tränas in i produkten, möjligen informeras om att det är skissljud man upplever. Men jag tror att vi kommer till en bra punkt där man mest behöver informera.

Hur många punkter är tillräckligt många?

– Fördelen med spelmotorerna är att vi kan flytta med ljudbilden när huvudet rör på sig för att lokalisera och särskilja ljud, vilket gör det mer verklighetstroget. I teorin har man i decennier känt till hur sådant ska göras, men det är först på senare år som kraften i speldatorerna räcker till för det.

För Arne Nykänen själv har ett aha!-tillfälle varit när man arbetade med att modellera transmission från ett rum till ett annat i och med att hela väggen plötsligt ska bli den nya ljudkällan.

– Ljud i ett rum reflekteras ju ohyggligt många gånger, så alla modeller blir ju förenklade för att datorn ska orka med. I modellerna blir det oftast punktformiga ljudkällor som används, placerade på väggen, och vi upptäckte att det faktiskt inte behövdes jättemånga: en är för lite, det låter som att ljudet kommer mitt i från väggen, men placerar man bara ut ett tiotal punkter så blir det rätt realistiskt.

I skrivande stund har teamet som arbetar med projektet kommit drygt halvvägs; man har designat hur man ska modellera hur ljud låter genom väggar men – nästan viktigare, i vetenskapliga sammanhang inte minst – inte helt hunnit utvärdera hur nära verkligheten man hamnar.

– Jag och några kollegor har lyssnat och tyckt att det låter bra, men nu ska det verifieras ordentligt. Nästa steg blir att bygga en mer komplex miljö, som i vårt fall en tandvårdscentral, och sedan utvärdera och vidareutveckla i ett halvår till.

Det går att hålla ett rätt bra tempo i projektet genom att spelmotorerna är så otroligt kraftfulla, vilket låter teamet modellera saker snabbt. Det ligger ju år av jobb inbyggt i verktygen, men det besparar år av jobb i modellerandet.

– Jag hoppas att resultaten ska spilla över lite till media- och datorspelsindustrin också; man skapar ju en upplevelse där realism är en viktig del i en god upplevelse och det jobb vi lägger ner på att göra realistiska modeller kan nog komma datorspelen till gagn också.