Акустическая навигация

Акустическая навигация — это практика использования слуховой системы для ориентации и навигации в физическом пространстве. Он обычно используется людьми с нарушениями зрения, позволяя им сохранять подвижность, не полагаясь на визуальные подсказки из окружающей среды.

Локализация источника звука
Локализация источника звука — это задача определения местоположения источника звука с учетом измерений звукового поля. Звуковое поле можно описать с помощью физических величин, таких как звуковое давление и скорость частиц. Измеряя эти свойства, можно (косвенно) получить направление источника.

Акустическая локация — это использование звука для определения расстояния и направления его источника или отражателя. Определение местоположения может выполняться активно или пассивно и может происходить в газах (например, в атмосфере), жидкостях (например, в воде) и в твердых телах (например, в земле). Активное акустическое определение местоположения включает создание звука для создания эха, которое затем анализируется для определения местоположения рассматриваемого объекта. Пассивная акустическая локация включает в себя обнаружение звука или вибрации, создаваемых обнаруживаемым объектом, которые затем анализируются для определения местоположения рассматриваемого объекта. Оба эти метода при использовании в воде известны как гидролокатор; как пассивный, так и активный гидролокаторы широко используются.

Акустические зеркала и тарелки при использовании микрофонов являются средством пассивной акустической локализации, а при использовании динамиков — средством активной локализации. Обычно используется более одного устройства, и затем местоположение этих нескольких устройств триангулируется.

В качестве военного средства противовоздушной обороны пассивная акустическая локация использовалась с середины Первой мировой войны до первых лет Второй мировой войны для обнаружения вражеских самолетов по шуму их двигателей. Он был устаревшим до и во время Второй мировой войны с появлением радара, который был гораздо более эффективным (но перехватываемым). Акустические методы имели то преимущество, что они могли «видеть» из-за углов и холмов из-за дифракции звука.

Традиционно звуковое давление измеряется с помощью микрофонов. Микрофоны имеют диаграмму направленности, описывающую их чувствительность в зависимости от направления падающего звука. Многие микрофоны имеют всенаправленную диаграмму направленности, что означает, что их чувствительность не зависит от направления падающего звука. Существуют микрофоны с другой диаграммой направленности, которые более чувствительны в определенном направлении. Однако это все еще не решение проблемы локализации звука, поскольку каждый пытается определить либо точное направление, либо точку происхождения. Помимо микрофонов, измеряющих звуковое давление, можно также использовать датчик скорости частиц для непосредственного измерения скорости акустических частиц. Скорость частицы — это еще одна величина, связанная с акустическими волнами, однако, в отличие от звукового давления,скорость частицы — вектор. Измеряя скорость частицы, можно напрямую получить направление источника. Также возможны другие более сложные методы с использованием нескольких датчиков. Многие из этих методов используют метод разницы во времени прибытия (TDOA).

Некоторые называют локализацию акустического источника «обратной задачей» в том смысле, что измеренное звуковое поле преобразуется в положение источника звука.

Поиск пути
Навигация включает в себя все способы, которыми люди (и животные) ориентируются в физическом пространстве и перемещаются с места на место. Исторически под навигацией понимались методы, используемые путешественниками над сушей и морем для поиска относительно немаркированных и часто неправильно обозначенных маршрутов. К ним относятся, помимо прочего, точный счет, карта и компас, астрономическое позиционирование и, в последнее время, глобальное позиционирование.

Навигация также может относиться к традиционному методу навигации, используемому коренными народами Полинезии. Древние полинезийцы и жители тихоокеанских островов освоили методы навигации, чтобы исследовать острова Тихого океана и поселиться на них, многие из них использовали такие устройства, как стик-карта Маршалловых островов. Обладая этими навыками, некоторые из них даже могли ориентироваться в океане так же хорошо, как и на своей земле. Несмотря на опасность длительного пребывания в море, поиск пути был образом жизни. Сегодня The Polynesian Voyaging Society пробует традиционные полинезийские способы навигации. В октябре 2014 года экипаж Hokuleʻa прибыл на другой остров Тонга.

В последнее время навигация использовалась в контексте архитектуры для обозначения пользовательского опыта ориентации и выбора пути в созданной среде. Кевин А. Линч использовал этот термин (первоначально «поиск пути») в своей книге 1960 года «Образ города», где он определил ориентировку как «последовательное использование и организацию определенных сенсорных сигналов из внешней среды».

В 1984 году экологический психолог Ромеди Пассини опубликовал полный текст «Ориентир в архитектуре» и расширил концепцию, включив в нее использование указателей и другой графической коммуникации, визуальных подсказок в искусственной среде, звуковой коммуникации, тактильных элементов, в том числе приспособлений для особых нужд. пользователей.

Концепция навигации была дополнительно расширена в следующей книге известного канадского графического дизайнера Пола Артура и Ромеди Пассини, опубликованной в 1992 году, «Путеводитель: люди, знаки и архитектура». Книга служит настоящим путеводителем, состоящим из описаний, иллюстраций и списков, и все они составлены в практическом контексте того, как люди используют знаки и другие ориентиры, чтобы ориентироваться в сложных условиях. Имеется обширная библиография, включая информацию о существующей информации и ее эффективности во время чрезвычайных ситуаций, таких как пожары в общественных местах.

Навигация также относится к набору архитектурных или дизайнерских элементов, которые помогают ориентироваться. Сегодня термин «указание пути», придуманный датским дизайнером Пером Моллерупом, используется для обозначения акта помощи в поиске пути. Он описывает разницу между указанием пути и поиском пути, а также систематизирует девять стратегий поиска пути, которые мы все используем при навигации по неизвестным территориям. Тем не менее, ведутся споры о важности использования термина «путь, показывающий», некоторые утверждают, что он просто добавляет путаницы в дисциплину, которая и без того понимается неправильно.

В 2010 году Американская ассоциация больниц опубликовала книгу Рэнди Р. Купера «Ориентир для здравоохранения: лучшие практики для современных учреждений». Книга дает исчерпывающий обзор Wayfinding специально для тех, кто нуждается в медицинской помощи.

Хотя поиск пути применяется к междисциплинарным практикам, включая архитектуру, искусство и дизайн, дизайн вывесок, психологию, исследования окружающей среды, одно из последних определений Пола Симондса и др. определяет поиск пути как «когнитивный, социальный и телесный процесс и опыт определения местоположения, следования или открытия маршрута через данное пространство и к нему». Поиск пути — это воплощенная и социокультурная деятельность, помимо того, что это познавательный процесс, при котором поиск пути происходит почти исключительно в социальной среде с другими людьми, вокруг них и за их пределами и под влиянием заинтересованных сторон, которые управляют и контролируют маршруты, по которым мы пытаемся найти наш путь. Маршрут часто бывает тем, который мы выбираем для удовольствия, например, чтобы увидеть живописное шоссе,или тот, который мы воспринимаем как физическое испытание, например, попытку найти путь через серию пещер, демонстрирующую наши поведенческие предубеждения. Поиск пути — это сложная практика, которая очень часто включает в себя несколько техник, таких как вопросы людей (спрашивают у людей направления) и следование за толпой, и, таким образом, представляет собой практику, сочетающую психологические и социокультурные процессы.

В дополнение к искусственной среде концепция поиска пути также недавно была применена к концепции развития карьеры и попытки человека создать смысл в контексте карьерной идентичности. Этот вопрос был рассмотрен в конце августа 2017 года в подкасте NPR You 2.0: Как Кремниевая долина может помочь вам выбраться из тупика. Концепция поиска пути также похожа на информационную архитектуру, поскольку оба используют поиск информации в информационных средах.

Акустический метод навигации
Акустическая навигация предполагает использование различных слуховых сигналов для создания ментальной карты окружающей среды. Это может включать в себя ряд методов: навигация по звукам окружающей среды, например по сигналам пешеходного перехода; эхолокация или создание звуковых волн (постукиванием тростью или издавая щелкающие звуки) для определения местоположения и размера окружающих объектов; и запоминание уникальных звуков в данном пространстве, чтобы распознать их позже. Для слабовидящих эти слуховые сигналы становятся основной заменой визуальной информации о направлении и расстоянии до людей и объектов в их окружении. Однако существует ряд общих препятствий для методов акустической навигации: шумная внешняя среда может поставить под сомнение способность человека определять полезные звуки,в помещении архитектура может не обеспечивать акустический отклик, который полезен для ориентации и назначения.

Среди наиболее сложных условий навигации для людей, которые полагаются на акустическую навигацию, — людные места, такие как универмаги, станции общественного транспорта и вестибюли отелей, или открытые пространства, такие как автостоянки и парки, где отсутствуют четкие звуковые сигналы. Это означает, что на практике люди, которые ориентируются в основном с помощью акустической навигации, должны также полагаться на ряд других органов чувств, включая осязание, обоняние и остаточное зрение, чтобы дополнять слуховые сигналы. Эти разные методы можно использовать в тандеме. Например, люди с ослабленным зрением часто используют белую трость не только для того, чтобы физически находить препятствия перед ними, но и для того, чтобы акустически понять, что это за препятствия. Нажимая на трость, они также создают звуковые волны, которые помогают им определять местоположение и размер ближайших объектов.

Важность в архитектуре
В последнее время архитекторы и акустики начали решать проблемы, с которыми сталкиваются люди, которые в основном полагаются на акустический поиск пути для навигации по городским пространствам. Основная работа по изучению архитектурных последствий акустической навигации происходит в результате сотрудничества между Кристофером Дауни, архитектором, который ослеп в 2008 году и с тех пор работал над улучшением архитектурного дизайна для людей с ослабленным зрением, и Джошуа Кушнер, который возглавляет консультационную практику по акустике для инженеров. дизайнерская фирма Arup в Сан-Франциско. Их работа сосредоточена на том, как планировать новые объекты, чтобы включить разумные системы звуковых маркеров и архитектурные пространства, которые обеспечивают ориентацию с помощью акустических сигналов.

20 сентября 2011 года отделение Американского института архитекторов в Сан-Франциско организовало обсуждение акустической навигации и пешеходную экскурсию под руководством Криса Дауни и Джошуа Кушнера. Цель тура заключалась в том, чтобы выделить способы, которыми люди с ослабленным зрением ассоциируют звуки с определенными зданиями и местами, создать «звуковые маркеры», которые помогают им ориентироваться на улице или в помещении, и обсудить внедрение более уникальных звуковых маркеров в городской дизайн. проекты.