Een "monopool" is een bron die geluid gelijkmatig in alle richtingen uitstraalt. Het eenvoudigste voorbeeld van een monopolaire bron is een bol waarvan de omtrek beurtelings uitzet en inkrimpt. Zo'n bron creëert een geluidsgolf door afwisselend lucht in te brengen en te verwijderen in het onmiddellijke omliggende gebied rond de bolvorm. Een luidspreker in een klankkast gedraagt zich bij lage frequenties als een puntbron -- een monopool dus.

het afstraalgedrag van een dynamische
luidspreker is frequentie-afhankelijk




Animaties geplaatst met toestemming van
Dr. Dan Russell, Kettering University

naar boven

en dynamische luidspreker -- een conusluidspreker in een klankkast dus -- gedraagt zich bij lage frequenties als een puntbron, van waaruit het geluid gelijkelijk in alle richtingen uitstraalt.

Bij stijgende frequentie verandert het omnidirectionele afstraalgedrag geleidelijk in een richtinggevoelige afstraling van geluidsgolven [zoals in de drie tekeningen rechts].
Een luidspreker die van het laagste laag tot het hoogste hoog als een puntbron werkt bestaat helaas niet; dit is in principe voorlopig een theoretisch ideaal.

• Een goede luisterruimte is elke ruimte die in staat is om de daarin opgewekte akoestische energie in voldoende mate te neutraliseren binnen een bepaald tijdsbestek.

Dit is niettemin slechts één helft van de medaille die zich richt op het omzetten van akoestische energie die anders te lang manifest zou blijven in de ruimte.
Simpel gesteld is het gewoon niet de bedoeling dat teveel akoestische energie van de vorige muziekmaten doorklinkt in de huidige maten die gespeeld worden.....

• Een goede luisterruimte is elke ruimte die bovendien in staat is om de akoestische energie die niet moet worden geneutraliseerd in voldoende mate diffuus te maken, opdat de fysieke begrenzingen van die ruimte zo min mogelijk kleuring en versmering introduceren.

Dit is de andere helft van de medaille; degene die zich richt op datgene wat gedaan moet worden met de akoestische energie die mag blijven; die niet hoeft te worden omgezet en geabsorbeerd dus.

De hoeveelheid akoestische energie die door een dynamisch luidsprekersysteem letterlijk de ruimte in gepompt wordt is aanzienlijk. Geluidsgolven planten zich voort door naastgelegen luchtmoleculen aan te stoten. Wanneer ze op begrenzingen (wanden) stoten keren ze gewoon om en mengen zich met de tegenliggers. Op een gegeven moment is de fut eruit en is het geluid uitgestorven. Als dat uitsterven te lang duurt ontstaat een rommelige weergave, waarin geluid dat allang niet meer relevant is voor de muziek nog altijd een hoorbare rol speelt.

Akoestische Energie in Beeld

Aan de hand van een aantal animaties kan hopelijk een beetje duidelijk worden wat akoestische energie in een besloten ruimte doet.
Een algemene definitie:

Een geluidsgolf is "beroering of variatie die van het ene punt naar het andere punt energie doorgeeft in een medium". Dit kan de vorm aannemen van elastische deformatie, een drukvariatie, electrische of magnetische intensiteit, electrisch potentieel of temperatuur.

Voor akoestiek is het belang van de definitie vooral gelegen in het gegeven dat een golf een beroering of variatie is die door een medium reist. Het medium waar doorheen de golf zich verplaatst kan wat lokale oscillatie ondervinden terwijl de golf passeert, maar de deeltjes in het medium reizen niet zelf mee met de golf!

Heeft u ooit weleens "de wave" gedaan, als onderdeel van een grote menigte in een stadion of zaal? Een groep mensen springt op en gaat weer zitten; mensen in de buurt zien dit en springen ook op; mensen nog verderop zullen dan ook volgen en al snel is er sprake van een golf die door een medium (het stadion) reist. De wave is de beroering of variatie uit de eerdere definitie (de mensen die opspringen en weer gaan, zitten) en deze reist heel het stadion door. Echter, geen van de mensen wordt zelf door de golf rondgedragen in het stadion. Ze blijven allemaal uiteindelijk bij hun eigen stoeltjes staan of zitten.

Geluidsgolven in het medium lucht gedragen zich grotendeels op dezelfde wijze als "de wave". Terwijl de geluidsgolf passeert trillen de luchtdeeltjes lokaal heen en weer rond hun rustpunt, maar het is de beroering zelf die reist, niet de afzonderlijke luchtdeeltjes. De animatie hierboven geeft dit duidelijk weer.



Transversale golven op een een snaar zijn een ander voorbeeld. De snaar wordt naar boven en beneden verplaatst terwijl de golf zich van links naar rechts verplaatst, maar de snaar zelf ondergaat netto geen beweging.

De animaties in de rechter kolom borduren voort op het gedrag van individuele golven in een begrensde ruimte. Het verschijnsel staande golf gooit in menige luisteromgeving roet in het eten, dwz dat de hoorbare gevolgen van een staande golf daadwerkelijk een correcte, doortekende en gehoormatig goed te volgen basweergave verstoren of zelfs onmogelijk maken.

Tegen staande golven is op zichzelf weinig te doen, omdat ze hun bestaan danken aan de specifieke afmetingen van de ruimte. Wel is het mogelijk om door een andere opstelling en/of luisterplaats een fysieke locatie in de ruimte te vinden van waaruit zo min mogelijk staande golven storend hoorbaar worden op die luisterplaats.

Wanneer een enkele staande golf voor een probleem zorgt is bovenstaande methode vaak in staat om het probleem geheel of gedeeltelijk te omzeilen.
Wanneer niet een enkele frequentie, maar een heel gebied door een groepje van in frequentie dicht bij elkaar liggende staande golven wordt verziekt is een herziening van de opstelling, hoewel absoluut zinvol, meestal niet in staat geheel af te rekenen met het laagprobleem. De oplossing moet dan, behalve in een zo gunstig mogelijke opstelling, ook gezocht worden in aanvullende absorptie van de overtollige akoestische energie in dat frequentiegebied, bijvoorbeeld door de inzet van voldoende basstraps, paneelabsorbers of tube traps.


naar boven

hoe een staande golf ontstaat en eruit ziet

• De animatie hierboven laat zien hoe een staande golf ontstaat uit twee verschillende golven die zich door de ruimte heen verplaatsen. Als twee sinusvormige golven van gelijke frequentie (en dus golflengte) in tegengestelde richting reizen in hetzelfde medium, dan zal door superpositionering de netto beroering in het medium de som zijn van de twee golven.
  De animatie laat zien dat, indien de twee golven 180° met elkaar uit fase zijn, ze elkaar uitdoven en dat ze, indien ze in fase zijn, elkaar versterken.
  Terwijl de twee golven door elkaar heen reizen in tegengestelde richtingen fluctueert het netto resultaat tussen nul en een of andere maximale uitslag (amplitude). Echter, dit patroon fluctueert of oscilleert slechts; het reist NIET van links naar rechts maar blijft op zijn plek STAAN. Die plek wordt gedefinieerd door zowel de golflengte als de afmetingsverhoudingen of ratios van het begrensde medium, de ruimte.
  Er zijn twee punten geplaatst op de "snaar", eentje op een knoop en eentje op een buik. Wie is wie.....?

opbouwende en afbrekende interferentie

Bovenstaande animatie laat twee sinusgolven zien die in dezelfde richting reizen.
Het faseverschil tussen de twee golven varieert en neemt toe in de tijd, waardoor afwisselen opbouwende en afbrekende interferentie ontstaat.
Merk allereerst op dat de resultante van de twee golven (in geel) een zich verplaatstende golf is die van links naar rechts reist. Wanneer de twee grijze golven IN fase zijn is het resultaat een hoge amplitude (opbouwende interferentie). Wanneer de twee golven UIT fase zijn is de resultante nul (afbrekende interferentie.

Wat te doen met geluid dat WEL mag blijven?

Onder "geluid dat wel mag blijven" moet worden verstaan:

de akoestische energie die in de ruimte overblijft omdat deze niet wordt geabsorbeerd.

Het is uiteraard nodig om zowel in het laag als in het midden en zeker ook in het hoog de nodige levendigheid te behouden in een gegeven ruimte. Overmatige stoffering, zoals tapijt in combinatie met zware meubels en veloursgordijnen, zal er onherroepelijk toe leiden dat frequenties boven 2kHz veel te snel uitsterven in de ruimte, omdat zij veel te krachtig worden geabsorbeerd.
Het omgekeerde, overmatige levendigheid, is evenmin aantrekkelijk. In een gemiddelde betonnen nieuwbouwwoonkamer met strakke of moderne inrichting is niet of nauwelijk laag- midden-, of hoogabsorptie. Het gevolg is dat geluid van laag tot hoog veel te lang blijft "hangen" in de ruimte, met name bij een wat realistisch geluidsnivo.


Wat speelt zich hier nu af?

Het geluid dat u op uw luisterplaats hoort is altijd het produkt van een balans tussen direct geluid en indirect geluid.
Akoestische optimalisatie is daarom niets anders dan het creëren van een voor muziekweergave thuis correcte balans tussen direct en indirect geluid -- de ambiance.

Direct geluid is het geluid dat door de luidsprekers wordt uitgestraald en dat uw oren bereikt zonder eerst ergens anders dan met lucht in aanraking te zijn geweest. Als u uw luidsprekers achter de bank zou zetten zou het directe geluidsaandeel dus per definitie nul-komma-nul zijn.

Indirect geluid is het geluid dat eveneens door de luidsprekers wordt uitgestraald, maar uw oren pas bereikt nadat het één of meer keren weerkaatst is door een oppervlak. Indirect geluid is dus een synoniem voor reflecties.

U begrijpt wellicht waarom er sprake moet zijn van een balans tussen direct en indirect geluid. Het directe geluid bevat o.a. de informatie die het mogelijk maakt dat er zich tussen de luidsprekers een duidelijk onderscheiden afbeelding wordt neergezet, waarin drie dimensies breedte, hoogte en diepte een belangrijke rol spelen. Muziek die uitsluitend uit direct geluid zou bestaan neemt scherp omlijnde ruimte in; instrumenten en stemmen worden in drie dimensies zeer goed geplaatst op een virtueel podium. Wat echter totaal zou ontbreken in deze situatie is informatie over de ruimte waarin de muziek zelf wordt gespeeld. Die is schijnbaar afwezig, omdat die voor het grootste deel overgedragen wordt op de luisteraar via het indirecte geluidsaandeel, ofwel de reflecties van het geluid.
Laat er geen misverstand over bestaan! Geluid dat uw oren pas bereikt na 6, 8 of 12 keer een oppervlak te hebben geraakt omvat het grootste deel van wat u daadwerkelijk hoort. Onder alle omstandigheden, behalve die van een akoestisch dode ruimte, is muziekweergave thuis vooral een kwestie van gereflecteerd geluid.

Wanneer u muziek zou horen die enkel bestaat uit indirect geluid, zou de mogelijkheid om de instrumenten te plaatsen afwezig zijn. Hooguit kan de globale richting van de geluidsbron worden afgeleid. Muziek is op die manier een diffuse aangelegenheid. De ruimtelijkheid is misschien groot, misschien niet, maar een scherp getekend stereobeeld of podium ontbreekt. Het directe geluid is in elk geval wel onmisbaar.

Helemaal bovenaan deze pagina werd reeds gesteld dat een gegeven ruimte in staat is om slechts een bepaalde hoeveelheid akoestische energie per tijdseenheid te verwerken. Alle energie die dat vermogen overstijgt gaat een eigen leven leiden in die ruimte en blijft zolang hangen dat muziek van de volgende maat er hinder van ondervind, zogezegd. Terwijl u het volume hoger zet neemt het probleem van energie die niet door de ruimte kan worden geneutraliseerd alleen maar toe, min of meer exponentioneel zelfs.

Een ruimte heeft altijd een beperkt vermogen om akoestische energie om te zetten. Wanneer meer energie de ruimte in gepompt wordt dan deze kan omzetten ontstaat het fenomeen dat je "akoestische verzadiging" kunt noemen.
Het spreekt vanzelf dat dit afhankelijk is van de gekozen volumestand op de versterker!
Een ruimte waarin de balans tussen direct en indirect geluid ideaal is, zal het verzadigingspunt pas bereiken als de geluidssterkte zo hoog is dat van prettig luisteren al geen sprake meer is.
Een ruimte waarin die balans zoek is bereikt het verzadigingspunt (teveel reflecties die te lang blijven hangen dus) lang voordat een realistische geluidssterkte kan worden bereikt.

Verzadiging komt tot uiting in stijgende onrust in het geluidsbeeld, versmering van het bij lagere volumes nog wel goede stereobeeld, kleuring van het timbre door 'schreeuwerigheid" in het middengebied, maar ook door een laagfundament dat weliswaar veel energie bevat, maar geconcentreerd in een klein stukje frequentieband en daardoor ernstig overheersend tov de rest van het basgebied.

nagalmbeheersing;
de cylindrische vormen zijn niet alleen gunstig
voor het reflectiepatroon in de hoeken, maar absorberen uiteraard ook lage frequenties.






reflectiebeheersing

in de ruimte is veel diffusief wandoppervlak
aanwezig, naast de nodige basstraps,
verwerkt in het plafond;
deze ruimte zou ook als stereo luisterruimte
uitstekend geschikt zijn!

tussen de gebruikte luidspreker en de ruimte
bestaat in zekere zin een verhouding; dwz
dat de ruimte in zekere verhouding moet staan
tot de luidsprekers die daarin worden
gebruikt; u ziet hierboven een werkelijk
prachtige geluidsinstallatie, opgesteld in een
ruimte die geheel niet in verhouding is hiermee;

voor deze installatie wordt overigens
een dedicated ruimte gebouwd;
klik HIER voor het verslag van die bouw

Wat doe je eraan.....

Aan de basis van akoestische optimalisatie staat nagalmbeheersing. De frequentie-afhankelijke nagalmtijd van een ruimte is een directe afspiegeling van de hoeveelheid akoestische energie die de ruimte in staat is om te neutraliseren. De nagalmtijd bepaalt daarmee ook hoeveel akoestische energie dus gedurende een zekere tijd aanwezig blijft.

Van minstens even groot belang is WAT je besluit te doen met het geluid dat niet wordt geabsorbeerd, maar in de vorm van indirect geluid en als reflecties rondreist in de ruimte. Reflectiebeheersing is daarmee samen met nagalmbeheersing het gereedschap van de akoesticus, die dit vertaalt naar absorptie en diffusie.

In een ruimte die over goede afmetingsverhoudingen beschikt is nagalmbeheersing beduidend eenvoudiger (lees ook: goedkoper) dan in een ruimte met slechte ratios. Als u hierover meer wilt lezen kunt u de projectpagina HIER aanklikken.

Wanneer u het naadje van de kous wilt weten over nagalm- en reflectiebeheersing kunt u de grotendeels theorieloze uiteenzetting HIER vinden.


naar boven