Examensarbete
Trädens inre och yttre ljud – med olika mätmetoder
The inner and outer sound of trees – with different measurement methods
Författare: Rosalie Selhorst Handledare: Harald Säll, Stergios Adamopoulos
Examinator: Johan Lindeberg Datum: 2018-08-30
Kurskod: 2TS10E, 15 hp Ämne: Skogs- och träteknik Nivå: Kandidatexamen
Institutionen för Skog och träteknik
Sammanfattning
Skog är ett mångsidigt fenomen. Vi kan få så mycket från skogen men den har stor potential att ge mycket mer, om bara det lyssnas på den.
Trä är anisotropt vilket innebär att det har olika egenskaper i olika riktningar. Det är även hygroskopiskt vilket innebär att det upptar och avger vatten och anpassar fuktinnehållet till omgivningen.
En akustisk vågrörelse är en övergående elastisk våg genererad av en snabb frisättning av energi från ett material. Med flertal instrument kan det göras en rad olika mätningar av ljud och vågutbredning i trä. De mäter diameter, trädets struktur, materialets densitet, kvalité, styvhet och vibrationer i det levande trädet.
Syftet med denna studie var att beskriva mätmetoder, som mäter träets egenskaper med hjälp av vågrörelser respektive mätmetoder som mäter träds egna vågrörelser.
Vidare att undersöka hur människor uppfattar musik från trädens egna ljud (vågrörelser).
Denna studie har genomförts genom att göra en litteraturstudie. Det har även gjorts ett antal intervjuer i Nederländerna när författaren var där på studieresa i Amsterdam i mitten på april 2017, och samtidigt som författaren var i Nederländerna närvarade hon på Bert Bartens livekonsert Talking Trees.
Resultaten visar att det finns flera olika mätmetoder så som, ultraljud, akustisk mikroskopi, stressvågstidtagare, TreeSonic Timer och en Resonanse Log Grader.
Dessa mäter främst kvalité i träd och virke. Det finns två metoder som tar hjälp av sensorer, synthesizers och en örontrumpet. Dessa mäter främst elektriska impulser, ljud och ljudvågor. Människornas upplevelse från livekonserten var i allmänhet mycket positiva och de var positivt inställda till konceptet. Det var bara några enstaka människor som var skeptiska och inte tyckte om musiken.
Studien visar på att det finns flera olika alternativ att välja emellan när det kommer till att lyssna på träden och bestämma dess kvalité och hälsa. Resultaten visar att det finns alternativ som kan hjälpa människorna i framtiden. Slutsatsen som kan dras från detta arbete är att det finns många olika sätt att mäta och lyssna på träden.
III
Summary
The forest is a versatile phenomenon. We can get so much from the forest, but it has great potential to give much more, only if it is listened to.
Wood is anisotropic which means that it has different properties in different directions. It is also hygroscopic which means that it absorbs and emits water and adapts the moisture content to the environment.
An acoustic wave motion is a transient elastic wave generated by a rapid release of energy from a material. With a variety of instruments, a variety of measurements of sound and wave propagation in wood can be made. They measure the diameter, the structure of the tree, the density of the material, the quality, stiffness and vibration of the living tree.
The purpose of this study was to describe measurement methods, which measure the properties of the wood using wave movements and measurement methods that measure the tree's own wave movements. Further to investigate how people perceive music from the trees' own sounds (wave movements).
This study was conducted by conducting a literature study. A number of interviews have also been conducted in the Netherlands when the author was there on a study trip in Amsterdam in the middle of April 2017, and while the author was in the Netherlands, she attended Bert Bartens live concert Talking Trees.
The results show that there are several different measuring methods such as, ultrasound, acoustic microscopy, stress wave timer, TreeSonic Timer and a
Resonanse Log Grader. These primarily measure quality in trees and wood. There are two methods that use sensors, synthesizers and an ear trumpet. These primarily measure electrical impulses, sounds and sound waves. The people's experience from the live concert where generally very positive and they were positively attuned to the concept. Only a few people were sceptical and did not like the music.
The study shows that there are several different options to choose from when it comes to listening to the trees and determining their quality and health. The results show that there are alternatives that can help humans in the future. The conclusion that can be drawn from this work is that there are many different ways to measure and listen to the trees.
IV
Abstract
Syftet med denna studie var att beskriva mätmetoder, som mäter träets egenskaper med hjälp av vågrörelser respektive mätmetoder som mäter träds egna vågrörelser.
Vidare att undersöka hur människor uppfattar musik från trädens egna ljud (vågrörelser).
Resultaten visar att det finns flera olika mätmetoder som främst mäter kvalité i träd och virke. Ytterligare två mätmetoder finns och de tar hjälp av sensorer, synthesizers och en örontrumpet, och mäter främst elektriska impulser, ljud och ljudvågor.
Resultaten visar även att människor är positivt inställda till musik som kommer från träden.
Slutsatsen som kan dras från detta arbete är att det finns många olika sätt att mäta och lyssna på träden på.
Nyckelord: Träd, Ljud, Musik, Ved egenskaper, Träd kvalité, Ultraljud, TreeSonic Timer, Stressvågstidtagare & Resonanstestare, Synthesizers, Örontrumpet, Sensorer, Upplevelser
____________________________________________________________________
The purpose of this study was to describe measurement methods, which measure the properties of the wood using wave movements and measurement methods that measure the tree's own wave movements. Further to investigate how people perceive music from the trees' own sounds (wave movements).
The results show that there are several different measuring methods that primarily measure quality in trees and wood. Two other measuring methods are available, and they use sensors, synthesizers and an ear trumpet, and mainly measure electrical impulses, sounds and sound waves. The results also show that people are positively attuned to music that come from trees.
The conclusion that can be drawn from this work is that there are many different ways to measure and listen to the trees.
Keywords: Trees, Sound, Music, Wood Properties, Tree quality,Ultrasound, TreeSonic Timer, Stress Wave Timers & Resonance Testers, Synthesizers, Eartrumpet, Sensors, Experiences
V
Förord
Denna uppsats är skriven inom ramen för Skogskandidatprogrammets
kandidatexamen. Idén till denna uppsats kom från mamma som läste de holländska nyheterna i början på 2018. Nyheterna hade gjort ett reportage om Bert Barten och hans Talkning Trees. Jag tyckte det skulle vara ett roligt ämne för ett examensarbete, så jag började med det helt enkelt. Det har inte varit lätt men det har samtidigt varit ett oerhört spännande ämne att skriva om. Träd och musik är något som ligger mig varmt och hjärtat.
Jag vill tacka alla som har hjälp till med denna uppsats:
Stergios Adamopoulos Frank Sterck Hans Meijer Bert Barten Frans Rasenberg
Mina föräldrar Och sist men inte minst:
Harald Säll
VI
Innehållsförteckning
Sammanfattning ... II Summary ... III Abstract ... IV Förord ... V Innehållsförteckning ... VI
1. Introduktion... 1
1.1 Bakgrund ... 1
1.2 Teori ... 1
1.2.1 Trädens uppbyggnad och struktur ... 1
1.2.2 Trädens akustiska egenskaper ... 3
1.3 Syfte och mål ... 5
1.4 Avgränsningar ... 5
2. Metod ... 7
2.1 Metoder som mäter med vågrörelser ... 7
2.2 Metoder som mäter trädens vågrörelser ... 7
2.3 Människors uppfattning om trädens ljud ... 8
3. Resultat ... 9
3.1 Metoder som använder vågrörelser för att mäta träets egenskaper ... 9
3.2 Metoder för att mäta trädens eget ljud (vågrörelser) ... 12
3.3 Människors upplevelse av musiken från trädens ljud (vågrörelser) ... 16
4. Diskussion och slutsatser ... 17
4.1 Resultat diskussion... 17
4.2 Metoddiskussion ... 19
4.3 Framtida användningsområden och förslag på fortsatt arbete ... 19
4.4 Slutsatser ... 20
5. Referenser ... 21
1
1. Introduktion
1.1 Bakgrund
Skog är för människan en mångsidig användbar resurs (Skogsstyrelsen 2019). Det finns olika sätt att njuta av skogen, i en björkstol, i ett eget trähus, genom en hundpromenad eller bara genom att sitta på en sten, blunda och lyssna. Just alternativet att lyssna på skogen kommer att tas upp i denna studie. Det finns flera olika sätt att lyssna och mäta med hjälp av olika utrustningar och mätinstrument. Det finns mätinstrument som mäter trädets egenskaper med hjälp av vågrörelser, sedan finns det mätinstrument som direkt fångar upp trädets egna ljud (vågrörelser).
Träd har olika egenskaper vilket gör de lämpade för olika ändamål. Med hjälp av de mätinstrument som mäter trädets egenskaper med vågrörelser kan fukthalt avgöras, hårdhet och styvhet, diameter, den inre strukturen och själva kvalitén på virket. Dessa metoder spelar en stor och viktig roll när det kommer till att avgöra ifall trädet, som har förädlats till virke, är lämplig för konstruktion, instrumenttillverkning eller om trädet innan förädling bör användas till energi eller andra produkter.
Varför just detta ämne är intressant är för att det finns ovanligare sätt att lyssna på naturen, närmare bestämt träden. Detta kan göra det möjligt att se på skogen med helt nya ögon och ta vara på den på fler sätt än bara igenom virket.
Som teoretisk grund kommer det att redogöras för grundläggande begrepp och teorier om trä och träd. Vidare kommer trädens akustiska egenskaper att beskrivas.
1.2 Teori
I teorin kommer trädens strukturer och funktioner tas upp, även trädens olika akustiska egenskaper kommer att beskrivas.
1.2.1 Trädens uppbyggnad och struktur
Trä är anisotropt vilket innebär att det har olika egenskaper i olika
riktningar. Det är även hygroskopiskt vilket innebär att det upptar och avger vatten och anpassar fuktinnehållet till omgivningen. Det är i splintveden (se figur 1) som den huvudsakliga vätsketransporten sker (Nylinder & Fryk 2015).
Näringstransporten sker på/i två olika sätt/system. Den första sker i floemet vilket är ett lager under barken. Inne i floemet transporteras socker,
hormoner och mineralämnen. Vattentransport sker från roten till trädets
2
krona och sker i xylemet eller splintveden. I kärnveden är allt förhartsat, och kärnveden har också en stödjande funktion (se figur 1) (Vätsketransport hos träd 2014).
Figur 1: Illustrationen visar trädets genomskärning som visar de olika lagren.
Barrträdens celler är fibrer/trakeider. Det är långa, smala och ihåliga och de utgör 90 % av träets massa. De har som uppgift att transportera vätska och stödja själva trädet.
Den ljusa delen av årsringen består av de celler som bildas under våren därav namnet vårved. I vårveden har trakeiderna tunna väggar och stor hålighet. Tvärtom är det när det gäller sommarveden, den mörka delen av årsringen (se figur 2) (Nylinder & Fryk 2015).
Figur 2: Figur på årsringar av tall i förstoring. Till vänster en tydlig skillnad på vårved och
sommarved. Till höger en förstoring av trakeidernas håligheter och där det också syns en skillnad på vårved och sommarved (Nylinder & Fryk 2015).
3
Fukthalten1 i levande träd varierar mellan 30 och 150 %. Variationen beror på art, vedens struktur och tiden på året. Även ålder och ståndort kan ha en påverkan på fukthalten (se figur 3 & 4). I barrträd är fukthalten högre i splintveden än i kärnveden men hos lövträd är den skillnaden inte så stor. I lövträden är fukthalten jämt fördelat genom stammen, medan den i
barrträden är högts under barken och minst i kärn- och splintveden. Figur 3
& 4 visar på hur fukthalten kan variera i vanliga barr och lövträd tvärs genom stammen. Figurerna visar på den stora variationen i fukthalten mellan lövträd och barrträd, och att detta spelar en viktig roll i valet av trädslag till vidare-förädling (Tsoumis 1991).
Figur 3 till vänster och figur 4 till höger: Till vänster ett diagram på fuktighetsinnehållets variation i bok och till höger ett diagram på fuktighetsinnehållet i tall. På x-axeln visas vattenhalten från vänster till höger, från bark till märg och tillbaka till bark igen. I princip en genomskärning av ett träd i sidled (Tsoumis 1991).
Träd har vätska i tre former/platser; flytande i cellhåligheterna, som
vattenånga i de tomma cellrummen och som kemiskt bundet i cellväggarna (Bucur 2006).
Kolhydrater transporteras nedåt i floemet i form av sockerarter. Dessa sockerarter håller cellerna i xylemet, floemet och roten levande, de hjälper till med kambiets tillväxt och cellutvecklande (Steppe 2015).
1.2.2 Trädens akustiska egenskaper
En akustisk våglängd kan definieras som λ = v/f, där λ står för våglängden, v står för hastighet och där f står för frekvensen (Woods 2006).
Ett akustiskt ljud är en övergående elastisk våg genererad av den snabba frisättningen av energi från ett material. Det akustiska ljudet i massivt trä eller träbaserat material, kan genereras/uppstå av flera olika faktorer:
stressnivå (hög eller låg belastningstryck), sprickbildning, drastisk variation i temperatur och fuktinnehåll, frysning, fasomvandling, en snabb
kollektivrörelse av en grupp anatomiska element, dislokationer i
cellulosakedjor mm. När dessa stressfaktorer uppstår blir det en irreversibel egenskap som kallas Kaiser-effekten” (Bucur 2006).
1 Fukthalten beskriver vedens fuktighet i procent, av vedens vikt i ett rått tillstånd (Skogens Skogsencyklopedin 2020).
4
Steppe 2015 beskriver att, när det har regnat mycket och det finns mycket vatten i både trädet och marken, överröstar vattentransporten de eventuella akustiska vibrationer som finns naturligt i trädet (se figur 5). Om det varit torrt en period och vattenhalten är låg i både träd och mark, hörs de akustiska vibrationerna i veden bättre än vattentransporten. I figuren visas att ljudet från vattentransporten överröstar det akustiska ljudet när det finns mycket vatten i träd och mark.
Figur 5: Graf (B) visar skillnaden på vattenflödet och vibrationer i en stam, i fuktiga (vänster) och torra (höger) förhållanden (Steppe 2015).
Trä har många varierande egenskaper. Med rätt val av trädslag och del av träet gör att det ofta används för instrumenttillverkning. De trädslag som används till instrument är de trädslag som ger lämpligast ton och därmed rätt frekvens. De olika tonhöjderna man kan få ut av olika trädslag beror på vibrationsfrekvensen. Frekvensen påverkas av trädets dimensioner, densitet och elasticitet2. Mindre dimensioner, lägre fuktinnehåll och högre elasticitet ger ljud med högre tonhöjd (Bucur 2006).
Till fiolbygge används gran och lönn. Fiolbyggare har ett antal krav på virket, det ska vara rakt, ha fin textur, ha låg densitet och ha så bred
årsringsbredd som möjligt. Det akustiska egenskaperna hos träet när violen vibrerar är relaterat till två saker; materialets elasticitet och träets inre friktion3. Vid gitarrbygge används gran och/eller tuja. Instrumenttillverkare (de som bygger klarinetter mm) använder sig av bland annat afrikansk blackwood och rosenträ. Till stråkverk behövs trä som ger en hög dimensionsstabilitet, har hög densitet och en fin struktur. Pianobyggare använder sig av sitkagran, i vissa fall även av silvergran. Årsringsbredden spelar stor roll då trä med olika årsringsbredd används till olika delar i ett piano (Bucur 2006).
2 Elasticitet är ett materials benägenhet att formförändra, men att ha förmågan att återgå till ursprungsformen (Wikipedia 2019).
3 Friktion är en kraft som motverkar en rörelse mellan två ytor som är kontakt med varandra. Det uppkommer vid ojämnheter, desto större ojämnheter desto större friktionen (Wikipedia 2019).
5
” The most elusive aspect of the maker’s art is his ability to produce
instruments with a predetermined tone quality. The variability of wood used in the construction of the body plays an important role in the tone quality of the instrument. Objective selective criteria for the raw materials can assist the maker in his tasks.” - Richardson (1988) citerat i Bucur 2006 s. 196.
Med detta menas att det behövs en variation av trädslag som instrumentet tillverkas av. Detta för att få fram rätt egenskaper till rätt del, för att i sin tur kunna skapa ett bra ljud i hela instrumentet.
1.3 Syfte och mål
Syftet med denna studie var att beskriva mätmetoder, som mäter träets egenskaper med hjälp av vågrörelser respektive mätmetoder som mäter träds egna vågrörelser. Vidare att undersöka hur människor uppfattar musik från trädens egna ljud (vågrörelser).
Frågeställningarna som besvaras är:
• Vilka metoder finns idag, för att med hjälp av vågrörelser mäta olika egenskaper hos trä?
• Vilka metoder finns idag för att mäta trädens egna ljud (vågrörelser)?
• Hur uppfattar människor musiken som är gjord från trädens ljud (vågrörelser)?
Målet med studien var att redovisa de olika mätmetoderna som finns och diskutera hur de kan användas idag och i framtiden.
1.4 Avgränsningar
Många studier är gjorda med hjälp av mätmetoder som använder sig av vågrörelser för bedömning. I detta arbete har fokus lagts på de mätmetoder som används i samband med sortering av sågat virke men även på de mätmetoder som görs på levande träd. De mätmetoder som görs på sågat virke är mer användbara men de mätmetoder som görs på levande träd är relevanta eftersom de kommer nära de två mätmetoderna som mäter
vågrörelser direkt från trädet. Mätmetoden som använder sig av sensorer för att fånga upp trädets ljudvågor är den enda mätmetoden i Europa i dagsläget.
Den andra mätmetoden som i dagslägen är den enda i Europa är den som direkt lyssnar på trädet med hjälp av en örontrumpet.
6
I litteraturstudien har störst fokus lagts på vibrationer, frekvenser och ljud i trä, eftersom det är det mest relevanta i detta arbete. Även de naturliga växtprocesserna som sker i trädet, så som vattenflödet vid olika årstider, har varit i fokus eftersom det finns en direkt koppling till vibrationerna,
frekvenserna och ljudet.
När det kommer till intervjuerna har bara personer valts som var direkt kopplade till projektet Talking Trees eller som kunde bidra med vetenskapliga artiklar som var relevanta för arbetet.
7
2. Metod
2.1 Metoder som mäter med vågrörelser
Professor Stergios Adamopoulos på Linnéuniversitetet i Växjö på är insatt i ämnet om trädens uppbyggnad och dess akustiska egenskaper. Han gav tips på relevant litteratur och relevanta sidor på webben.
Böckerna Acoustics of Wood av Voichita Bucur, Science and technology of wood skriven av Tsoumis samt Timmer skriven av Nylinder & Fryk var huvudlitteraturen i litteraturstudierna. Den vetenskapliga artikeln skriven av Frans Sterk med kollegor och som heter Diel growth dynamics in tree stems:
linking, anatomy and physiology var också central i litteraturstudierna. Det mesta av litteraturundersökningen gjordes innan resan till Nederländerna.
2.2 Metoder som mäter trädens vågrörelser
Det har även gjorts ett antal intervjuer i Nederländerna när författaren var där på studieresa i Amsterdam i mitten på april 2017. Intervjuerna var
strukturerade med öppna frågor relevanta till ämnet. Det ställdes även följdfrågor för att kunna fördjupa sig i frågorna och på så vis få fram så mycket information som möjligt. Frågorna och svaren på dessa skrevs ner som anteckningar under intervjuerna. Totalt gjordes sju intervjuer. De flesta intervjuerna är gjorda med konstnären Bert Barten (en konstnär boende i Amsterdam) som har grundat och varit aktiv i projektet Talking Trees. Det var han och en av hans kollegor Hans Meijer, ljudtekniker, som kom på idén att lyssna på träd med hjälp av sensorer. Hans Meijer intervjuades också för att få reda på mer om tekniken och val av sensorer. Både Hans och Bert förklarade hur processen gick till från att fånga upp elektriska impulser i sensorerna till omvandlingen/omformningen till musik. Forskaren och universitetslektorn Frank Sterck intervjuades för att få mer information om det finns liknande vetenskapliga studier som tidigare är genomförda. Frank Sterck var Berts kontaktperson för den mer vetenskapliga delen av Talking Trees. Sensor-byggaren Frans Rasenberg intervjuades i Amsterdam för att få reda på mer om val av sensorer och vilken frekvens de fångar upp. Frans Rasenberg har byggt sensorerna till projektet Talking Trees.
Efter resan gjordes sammanställningarna av resultaten från intervjuerna i löpande text. Det gjordes även fler litteraturundersökningar och dessa sammanställdes i resten av detta arbete.
Efter att författaren sett ett program på tv (Judi Denchs Passion for Trees 2017) gjordes vidare undersökningar på webben och där hittades
8
information om Alex Metcalf. Han är en konstnär boende i södra England och det är han som har skapat örontrumpeten.
2.3 Människors uppfattning om trädens ljud
Författaren var närvarande vid en live konsert den 15:e april (2018) i
Radiohuset Kootwijk, Barneveld, Nederländerna. Där spelades det först upp trädens ljud i real tid, sedan spelades musik upp som hade blivit inspelat från olika träd runt om i världen i under ett års tid. I princip spelades cd-skivan Talking Trees av Bert Barten upp på konserten. Författaren kunde därmed ta del av åskådarnas reaktioner. Många kommentarer, diskussioner och
uppfattningar kunde uppfattas efter konserten genom att bara går runt bland människorna och lyssna. Här och var ställdes frågor om hur människorna tyckte att konserten var.
9
3. Resultat
Tabell 1 visar olika mätmetoder som bygger på ljudutbredning i trä. Nedan följer en djupare förklaring. De två sista metoderna, den ena som använder sig av sensorer och den andra som använder sig av en örontrumpet, används enbart för registrering av trädets egna vågrörelser. Mätmetoden som
använder sensorer används i projektet Talking Trees för att skapa musik.
3.1 Metoder som använder vågrörelser för att mäta träets egenskaper
Tabell 1. Övergripande tabell över mätmetoderna
Mätmetoder Kort beskrivning
Ultraljud Mäter bland annat stamdiametern med ultraljudsvågor
Akustisk mikroskopi Visar trädets inre struktur med strålning i olika våglängder
Violbyggarens tekniker Vägning av brädor för att bestämma träkvaliteten, med hjälp av vågrörelser
Stressvågstidtagare och
Resonanstestare Hitta sprickor med akustiska signaler ArborSonic 3D Skapar 3D modell av trädes insida med ljudvågor TreeSonic Timer Mäter styvhet med stressvågor
Resonanse Log Grader Mäter virkeskvalité med vågrörelser
• Ultraljud – ultraljud kan användas för att mäta stamdiametern, bladarea och förhållandet mellan trädets höjd och diameter. Det går även att bestämma trädets fukthalt med ultraljud. En ultraljudsvåg sänds ut från en givare in i stammen och sedan reflekteras denna av en sensor. Desto längre tid det tar för ultraljudsvågen att gå från givaren till sensorn, desto större är träddiametern. Exempel på apparatur är en transduktor, den genererar och detekterar ultraljudssignaler. När den genererar ultraljud innehåller omvandlaren ett piezoeelement som omvandlar de elektriska signalerna till en mekanisk vibration. Ultraljudstekniker kan delas upp i olika grupper. En av grupperna använder sig av realtid, frekvens, amplitud förhållande och vågformer. Detta utförs med hjälp av vågor i frekvensområdet 50 kHz och 2 MHz (Bucur 2006).
• Akustisk mikroskopi – dessa metoder använder flera typer av våglängder som röntgen, mikrovågor, infrarött ljus och laser. Med hjälp av strålning med olika våglängder sprids dessa vågor genom materialet och det ger en bild av trädens inre och yttre struktur.
10
Fibrer, kärl, trakeider, cellväggar och microfibrer syns vid denna typ av mätning (Bucur 2006).
• De tekniker och metoder som fiolbyggare använder vid valet av träd är enkla. De kontrollerar trädkvaliteten genom att väga brädorna och lyssna på tonhöjden. Det är indirekta metoder för att bestämma materialets densitet och ljudets ”kvalitet” (Bucur 2006).
• För närvarande finns två tekniker för mätning av akustiska
ljudutbredningshastigheter; stressvågstidtagare och resonanstestare.
Det är två helt olika system men de bygger på liknande metoder, genom att ta emot akustiska signaler via en accelerometer. Vissa resonanstestare använder även mikrofon som ett alternativ till en accelerometer. Båda systemen har olika fördelar när det gäller drift och noggrannhet. När olika mätmetoder genomförs kan det finnas defekter som kan påverka resultatet. Ett par exempel är: sprickor i olika riktningar i trädet, grenar, insektshål, kådfickor eller rötskadat material (Woods 2006).
• ArborSonic 3D akustisk tomograf – detta mätinstrument består av flera olika givare som slås in i stammens bark med en
gummihammare (se figur 6). Avstånden mellan givarna mäts och även omkretsen på trädet. Dessa data förs sedan in i ett dataprogram.
Med en stålhammare slår man sedan på givarna för att generera ljudvågor som fortplantar sig igenom trädet. Det ska tillägas att ljudvågor bara kan färdas i fysiskt material. Tiden mäts för hur lång tid det tar för en ljudvåg att färdas från den ena givaren till den andra. Desto längre tid det tar desto mer ihåligheter finns det i stammen. En 3D modell av stammen fås när det slås på alla givare runt om stammen (se figur 7).
11
Figur 6 & 7: Överst en figur på givarna runt om stammen. Underst en 3D figur på trädets innehåll och ”figur” på rötan (Fakopp 2017).
• TreeSonic Timer – är en apparat som mäter trädets styvhet med hjälp av en stressvåg. Två stora metallspikar slås in i trädet (se figur 8) med 45 graders vinkel i förhållande till fiberriktningen. Genom att
12
slå på spikarna genereras en stressvåg. Denna metod är till för att mäta trädets styvhet.
Figur 8: Figur på en TreeSonic Timer där även metallspikarna syns (Fakopp 2017).
• Resonanse Log Grader – är ett enkelt verktyg för att mäta
virkeskvalitet på stockar med. Det som behövs är en hammare och en smart telefon med en speciell programvara med samma namn,
Resonanse Log Grader. Längden på stammen läggs in i programmet.
Genom att slå med en hammare på ena änden av stammen genereras en vågrörelse. Den exakta hastigheten visas på en skärm och ger ett resultat för styvheten (Fakopp 2017).
3.2 Metoder för att mäta trädens eget ljud (vågrörelser)
• Alex Metcalf har skapat ett instrument som kan hållas mot trädets bark och med hjälp av hörlurar hörs det hur trädet låter (se figur 9 &
10) (Metcalf 2017). Det är i princip liknande en gammaldags örontrumpet fast med förstärkare som förstärker ljudet upp till 33 gånger och med ett filter som filtrerar bort oönskat
omgivningsbuller. Ljudet som hörs är ett svagt mullrande och ibland hörs det ett ”poppande” ljud. Metcalf förklarar att mullrandet är
13
trädets strukturella rörelse och att det ”poppande” ljudet är trädet som tar upp vatten. När vatten rör sig upp i trädet och in i cellerna förskjuts luften vilket ger det ”poppande” ljudet. Syftet med detta instrument är att kunna lyssna direkt på träden och höra vad som pågår under barken (Wyse 2008).
Figur 9 & 10: Den översta figuren är på Judi Dench, apparaten och Metcalf själv. Den undre figuren är en förstoring på apparaten (Judi Denchs Passion for Trees 2017).
• Bert Barten förklarar i en intervju vilka två metoder han använder för att fånga upp trädens egna vibrationer och omvandlar dessa till hörbart ljud. Den första metoden han använder kallar han för den analoga metoden. Den innebär att sensorer (se figur 11) fångar upp elektriska impulser från trädets vibrationer och skickar sedan vidare dessa till analoga synthesizers (se figur 12) där de omvandlas till ljud/toner. Till dessa ljud/toner kopplas olika instrument så som gitarr, orgel, harp, piano eller sång. Denna metod används vid live konserter och Bert själv påverkar resultatet ytterst lite. Det enda han gör är att ändra musikaliska känslan på ljudet, men bara något.
Den andra metoden är den så kallade datametoden, och den innebär att data samlas in från träd över hela världen under en ettårs tid. Data som samlas in i digitaliserad form omvandlas i en symbolic
14
composer till midi data (se figur 13), som sedan, omvandlas till musik och musiknoter. Denna metod, tillsammans med den andra metoden används mest till konserter men även till traditionell musik.
Eftersom mycket i naturen går långsamt, och det kommer bara in några få impulser under en viss tid, har midi datan komprimerats till en kort timelaps, oftast från en månad till ca 20 minuter. I båda metoderna är det trädet som är ”dirigenten”. Det blir musikstycken som trädet själv har komponerat (nporadio5 2018, Barten 2018). Bert och hans team har gett två live konserter hittills, den första finns att ta del av på Youtube. Vid den andra live konserten spelade Bert och hans team upp låtar från CD-skivan ”Talking Trees”. Han gav ut CD- skivan efter konserten. Låtar som ”Fagus in april”, ”Cedar Talking II, ”Cedar Talking 5” och ”Fagus in november”. Alla dessa finns att hitta och lyssna på, på Youtube (Youtube 2018).
Figur 11 & 12: Överst syns sensorerna fästa/uppsatta i ett olivträd. Underst syns två olika synthesizers (Barten 2018).
15
Figur 13: Diagram över midi-data från april, maj, juni, juli, augusti, september, oktober och november. Varje diagram är en vecka (Barten 2018).
16
3.3 Människors upplevelse av musiken från trädens ljud (vågrörelser) Vid live konserten den 15:e april (2018) var det ett antal människor hade tagit med sig sina yogamattor för att sedan sittandes och/eller liggandes meditera under konserten. Majoriteten av åskådarna förundrades över musiken, dess ursprung och dess läte. Många åskådare var så pass hänförda av musiken att de satt med ögonen stängda och gungade med kroppen till musikens rytm. Som om de var i något av en trans. Några somnade på grund av att musiken var så avslappnande och lugnande. Kommentarerna och reaktionerna som uppfattades efteråt var i allmänhet mycket positiva. Många tyckte det var otroligt vacker musik, andra tyckte det var intressant att konserten kunde göras med hjälp av träd. Många människor tyckte det var en otrolig upplevelse och en upplevelse på en helt annan nivå. De sa att de med hjälp av musiken kom mycket närmare naturen, att de fick ett starkare band med träden och naturen. Sedan fanns det också en del människor som var skeptiska till det hela. Skeptiska och inte trodde på det de hörde. Det fanns även en del som inte tyckte om det alls. Men det var bara ett fåtal som tyckte så. Majoriteten av åskådarna uppskattade verkligen konserten och önskade att de kunde gå på flera.
17
4. Diskussion och slutsatser
4.1 Resultat diskussion
Denna studie behandlade mätmetoder med vågrörelser samt inre vibrationer/vågrörelser i levande träd, vilket det senare är relativt lite studerat. På grund av detta fanns förhållandevis lite material att jämföra resultaten med annat än de fåtal referenser som beskrivs i arbetet.
Lyckades frågeställningarna besvaras? För att svara på första frågan: Vilka metoder finns idag, för att med hjälp av vågrörelser mäta olika egenskaper hos trä? Svaret som har fåtts fram är att det finns flera olika metoder, bara för att ge några exempel: Ultraljudssensor, stressvågor, resonansmätning och akustisk tomograf, för att nämna några. För att svara på andra frågan: Vilka metoder finns idag för att mäta trädens egna ljud (vågrörelser)? Svaret på denna fråga är att det finns två kända mätmetoder idag. Den ena mätmetoden är en örontrumpet och den andra metoden använder sig av sensorer och synthesizers. Den tredje och sista frågeställningen löd: Hur uppfattar människor musiken som är gjord från trädens ljud (vågrörelser)? Svaret på denna fråga är att människorna uppfattade musiken som positiv, att den hade en lugnande inverkan, många tyckte att musiken var väldigt vacker och majoriteten av människorna som var närvarade på konserten tyckte att musiken var väldigt intressant att lyssna på. Bara ett fåtal människor var skeptiska och några tyckte inte om musiken alls.
Metcalfs metod med örontrumpeten och Bartens metod med sensorer och synthesizers, är riktade åt ett specifikt håll. Istället för att vara riktade till träindustrin så är de riktade direkt till människans själ. De är inriktade på att fånga upp de ljud som trädet producerar, den ena metoden för att lyssna på ljudet direkt och den andra för att omvandla det till musik. Metcalf lyssnar direkt efter de ljud som finns och han gör sedan inget mer med det, han bara tar till sig det han hör. Barten lyssnar också efter ljuden, eller rättare sagt, ljudens frekvenser, för att sedan använda dessa som underlag för att
omvandla dessa till musik som spelas av olika instrument, som till exempel piano, harpa eller sång. Alla metoder är användbara och just i detta arbete skulle Bartens och Metcalfs metoder kunna föredras, just för att dessa
mätmetoder är relativt enkla och människor kan komma nära inpå naturen på ett annat och relativt enklare sätt. Alla ljud behövs inte göras om till musik först, som Barten gör, för att kunna njuta av träden. Hade utrustningen som Metcalf har, varit till hands, skulle man kunna sätta sig ner direkt vid till exempel en ek mitt i skogen någonstans och bara lyssnat. Det hade inte bara lyssnats på ek utan även andra trädslag för att se ifall det finns någon
skillnad i ljudet mellan de olika trädslagen. Vad skulle kunna höras? Kan mer höras än bara trädets vattentransport? Är det skillnad på
vattentransports-ljudet mellan de olika trädslagen?
18
Att det hörs olika ljud från träden och att man i detta arbete kallar det för musik så är det inte den formen av musik som människor är vana vid. Det som klassas som musik i detta arbete är naturens egen musik, egna rytm, vilket för ett ovant öra tar tid att vänja sig vid.
En intressant aspekt togs upp av Steppe 2015. Den handlar om trädets vattentransport och att den med sitt ljud (vågrörelser) överröstar det
akustiska ljudet som finns när det är mycket vatten i både trädet och marken.
En akustisk våg kan uppfattas som en frekvens och som i sin tur kan uppfattas som en utsöndring av ljud. Enligt Metcalf är det dock
vattentransporten som ger ifrån sig ett ”poppande” ljud. Reflektionen är baserad på grafen som Steppe visar i artikeln (Figur 5). När det kommer till
”ljud” kan det tyckas att kurvorna borde se likadana ut, eftersom
vattenflödets ”ljud” kan anses vara densamma som en akustisk utsöndrat ljud. Det kan då anses att dessa två kurvor ska se ut på ett likadant sätt, och på så vis att det borde vara en och samma graf för den torra- och den fuktiga situationen. Det Metcalf först och främst lyssnar på är vattentransporten och att just den utsöndrar en akustisk våg i sig. Om Metcalfs princip skulle följas så skulle kurvan av vattentransporten och kurvan på det akustiska utsläppet kunna slås samman, och på så vis bara visa med kurvorna att ljudet/det akustiska utsläppet minskar en torr sommar, eftersom fukthalten inte är lika hög som på hösten, och att det då inte finns lika mycket vatten att
transportera.
Ytterligare en speciellt intressant aspekt, är musiken på Bartens CD-skiva.
Musiken är olikt mycket annat. Lyssnas det noga på de fyra låtarna som beskrevs i resultatet, ”Fagus in april”, ”Cedar Talking II”, ”Cedar Talking 5” och ”Fagus in november”, kan skillnader mellan de olika trädslagen höras. Om boken (Fagus) i april jämförs med bok i november kan det höras att boken i april är mycket livligare än en bok i november. I april har de mesta processerna i trädet kommit igång och då sjuder det av ljud och rörelse, tvärtom är det i november då trädet gått i vintervila och har ytterst lite aktivitet. Det är även skillnad i ljudet mellan en bok i april och ”Cedar Talking II” (Youtube 2018). Cedern är mycket lugnare jämfört med boken.
Det är svårt att veta ifall det är skillnad mellan en ceder i april och en ceder i november. Troligtvis är det en skillnad eftersom det är mer aktivitet på våren än på hösten. Ifall frekvenser lite försiktigt skulle jämföras så skulle det kunna påstås att frekvenserna hos en bok i april är snabbare än de i en ceder.
Troligtvis skulle de även vara lägre och långsammare. Samma sak skulle kunna antas för en bok i april och en bok i november där skillnaden mellan en dem skulle kunna bero på strukturen. Lövträd har i allmänhet högre densitet än barrträd samt större och mer kärl vilket i sin tur gör det lättare för vatten att transporteras genom trädet (Frank 2018). Det vore intressant att höra en ceder i april och i november. Skulle det vara någon skillnad i frekvens och ljud?
19
4.2 Metoddiskussion
När det kommer till litteraturstudiedelen skulle mer tid kunna ha lags på informationssökning, både på nätet efter artiklar och i litteratur så som faktaböcker. Då kanske mer up-to-date litteratur kunde ha hittats. Men med tanke på att själva ämnet inte finns beskrivet eller diskuterat i någon större omfång, blir informationssökandet svårt. Detta kan göra att resultatet blir mindre i from av mindre information. Sedan gäller det att även hitta material som trots sin ålder fortfarande är relevant. Tre litteraturreferenser i detta arbete kan ses som äldre/föråldrat material och med detta finns det en risk att hitta information som inte är relevant längre. Då gäller det att vara kritisk till resultatet. Dock gäller regeln att det som är skrivet gäller tills något annat, kanske motsatsen, är bevisat.
När det kommer till intervjuerna så var de bra utförda på så sätt att relevanta frågor var förberedda och att det var öppna frågor som gav intervjuaren möjligheten att svara fritt, vara öppen för diskussion och ge följdfrågor.
Dock kunde intervjuerna gjorts bättre genom att förbereda ytterligare fler relevanta frågor. Nackdelen med att ha för få frågor är att inte all
information kommer fram och sedan kunna skrivivas ner i resultatet. Som beskrivits ovan kan det anses som positivt med få frågor om det blir mer och djupare diskussioner kring frågorna och de relevanta ämnen som tas upp.
Diskussionerna kunde även ha uppkommit med många frågor men inte lika lätt. Det finns en risk om intervjuerna inte spelas in med att viss information glöms bort och inte nedtecknades. Vilket kan ha hänt i detta fall då
intervjuerna till detta arbete inte spelades in.
Resan till Nederländerna kunde inte ha gjorts på ett mycket annat sätt. Det bestämdes i förväg när resan till Nederländerna skulle göras och när träffarna skulle ske och vad som författaren ville få ut med resan. Om det inte förklaras tillräckligt noga vad som skulle undersökas, finns det en risk att undersökningen inte blir av. Vilket hände i detta arbete och gjorde att arbetet fick ett annat resultat än tänkt. Sen finns den risken också att även om meningen med resan förklarades noga i förväg, kan den som ska besökas, planera dåligt och inte ha verktygen klara för att göra undersökningen möjlig. Vilket också var fallet i detta arbete.
4.3 Framtida användningsområden och förslag på fortsatt arbete
Det finns mycket från detta arbete som kan diskuteras och spekuleras vidare om. Till exempel, diskutera ifall det med Metcalfs metod går att ”höra”
barkborreangrepp? Kan barkborrarna höras hur de äter i trädet? Om Metcalfs mikrofon är så känslig att den kan höra vattentransport i de mindre kärlen, inne i trädet, så skulle det vara logiskt att kunna höra barkborreangrepp i levande träd. Kanske är det framtidens metod att detektera barkborreangrepp
20
i skogen? Apparaten är inte särskilt stor och inte klumpig att ha med sig. Det kanske kan bli ett redskap för framtida planläggare? Samma resultat skulle kanske kunna fås med hjälp av Bartens metod, dock över en längre period eftersom hans apparater bara mäter ett fåtal signaler över en viss tidsperiod.
Sedan är det troligtvis svårt att höra och få samma direkta effekt som med Metcalfs metod.
Ett annat exempel på ett diskussionsämne är Metcalfs och Berts metoder för människans koppling till naturen. Med hjälp av deras metoder skulle
människan kunna komma närmare skogen och dess natur och därmed få en bättre uppfattning och förståelse för den. En påverkan skulle kunna vara på människans hälsa ifall den kom naturen närmare. Vilket i sin tur skulle kunna vara ett ämne för framtida studier. Om människor får komma naturen närmare med hjälp av trädens egna ljud, skulle de bli gladare då? Friskare?
Här skulle även energi-aspekten kunna läggas till.
Ett tredje exempel som skulle kunna diskuteras är kontroller av trädets virkeskvalitet med hjälp av Berts och Metcalfs metoder. Detta skulle isåfall kunna göras bäst på stående träd i skogen. Troligtvis går det lättare att
”höra” ifall det är något fel på trädet när det fortfarande lever.
Kvalitetskontroller på träd är ett ämne som det kan forskas vidare på. Hörs det ifall trädet är sjukt eller friskt? Hörs det överlag skillnad mellan olika trädarter? Finns det skillnad i ljud mellan en frisk björk och en frisk gran?
Förslagsvis kan Metcalfs metod användas till detta. Den skulle kunna fungera som en snabb kontroll av en viss mängd träd och sedan
dubbelkontrollera de träd som är osäkra med hjälp av till exempel ultraljud eller med en ArborSonic 3D akustisk tomograf. Om en bra teknik utvecklas från dessa undersökningar kan de sedan appliceras i skogsbruket
exempelvis, i form av planläggning och rådgivning. Detta kan även komma väl tillhands när virkesköpare ska köpa skog. De kan då bestämma kvalitén på den stående skogen och ge ägaren ett rättvisande prisförslag. Det är kostsamt ifall dåligt virke kommer in i bruken för då sjunker värdet, men med eventuell hjälp av att lyssna på träden innan, kunna förhindra en ekonomisk förlust.
4.4 Slutsatser
Studien visar på att det finns flera olika alternativ att välja emellan när det kommer till att lyssna på träden och bestämma dess kvalité och hälsa.
Resultaten visar att det finns alternativ som kan hjälpa människorna i framtiden i både skogsbruket men även deras uppfattning av skogen och naturen.
Slutsatsen som kan dras från detta arbete är att det finns många olika sätt att mäta och lyssna på träden på. Den ena metoden mer givande på olika sätt än den andra.
21
5. Referenser
Alex Metcalfs egna hemsida. https://www.alexmetcalf.co.uk/ Hämtat: 2018- 08-22
Bert Barten intervju på Youtube, FaceCulture
https://www.youtube.com/watch?v=c1Rw6vYXflA&index=3&t=0s&list=LL uWLtXJ7XnSxjIfA5eiThSg Hämtat: 2018-09-03
Bert Barten. Konstnär. Intervjuer/möten. 8–18 april 2018.
Burcur, V. 2006, Acoustics of Wood. Springer
Fakopp. 2017. http://fakopp.com/en/index.html Hämtat: 2018-04-21 Frans Rasenberg. Sensorbyggare. Telefonsamtal. 10 april 2018.
Frans Sterk. Professor på universitetet I Wageningen. Intervju/möte. 17 april 2018
Judi Dench’s Passion for Trees. 2016. BBC. Visades först på BBC Two den 6 januari 2018 och sedan i Kunskapskanalen den 9:e april 2018.
NPO radio 5. 2018. Tillgänglig på
https://www.nporadio5.nl/tinekeshow/gemist/audio/314775/bert-barten-deel- 2 Hämtad 2018-05-12
Nylinder, M & Fryk, H. 2015. Timmer. SLU Uppsala.
Skogen Skogsencyklopedin Massfuktalt, fukthalt. Tillgängligt på
https://www.skogen.se/glossary/massfukthalt-fukthalt Hämtat: 2020-01-09 Skogsstyrelsen. 2019. Människan och skog. Tillgänglig på
https://www.skogsstyrelsen.se/mer-om-skog/manniskan-och-skog/ Hämtat:
2020-03-20
Steppe K, Sterck F & Deslauriers A. 2015. Diel growth dynamics in tree stems: linking, anatomy and physiology. Trends in Plant Science 20: 335- 343.
Trunk calls. The Guardian. Pascal Wyse. 2008. Tillgängligt på
https://www.theguardian.com/artanddesign/2008/may/06/art.conservation Hämtat: 2018-08-23
Tsoumis, G.T. 1991. Science and technology of wood: structure, properties, utilization. Cap. 9 & 13. Van Nostrand Reinhold.
22
Vätsketransport hos träd. 2014. Video. Ola Ejdrén.
https://www.youtube.com/watch?v=j2SsIEskAHU Hämtat 2018-05-09 Wikipedia 2019, Elasticitet. Tillgängligt på
https://sv.wikipedia.org/wiki/Elasticitet Hämtat: 2020-01-30 Wikipedia 2019, Friktion. Tillgängligt på
https://sv.wikipedia.org/wiki/Friktion Hämtat: 2020-01-30
Woods N. Simon. 2006. Acoustic Inspection of Timber. Kapitel 3.
Youtube 2018, Bartens första konsert:
https://www.youtube.com/watch?v=IojhUVFqlj4&t=326s Hämtat: 06-09- 2018, Sökresultaten på Talking Trees på Youtube:
https://www.youtube.com/results?search_query=talking+trees+med+bert+bar ten Hämtat: 06-09-2018.
