Akoestiek
Hifi ruimte en Home Cinema
Akoestiek voor hifi en home cinema deel 4: betere basweergave
In de meeste kamers worden lage tonen versterkt of verzwakt. Lees hier tips voor een betere balans in de basweergave.
Ruimtesoort:
Hifi ruimte en Home Cinema
Bassen, de lage tonen, geven fundament aan de geluidsweergave en zorgen voor ambiance en "aanwezigheid". Soms duidelijk hoorbaar, soms onopvallend; tot je de lage tonen opeens uit de muziek weghaalt; dan merk je wat de invloed is.
Iedereen wil mooi genuanceerde, "droge" bassen die in balans zijn met weergave van de midden en hoge tonen.
Als je dat nu zo ervaart in jouw hifi luisterruimte of home cinema, is dat uiteraard prima. Ben je op zoek naar verbeteringen of wil je meer weten wat er bij akoestiek voor audio speelt, lees dan verder.
Lees in dit artikel meer over lage tonen resonanties en hoe je ze kunt beheersen. Dit helpt voor een meer gebalanceerde laagweergave.
Onderdeel van een serie achtergrondartikelen over akoestiek bij Hifi audio en surround, geschreven door Frank Imholz.
Bassen, de lage tonen, geven fundament aan de geluidsweergave en zorgen voor ambiance en "aanwezigheid". Soms duidelijk hoorbaar, soms onopvallend; tot je de lage tonen opeens uit de muziek weghaalt; dan merk je wat de invloed is.
Iedereen wil mooi genuanceerde, "droge" bassen die in balans zijn met weergave van de midden en hoge tonen.
Als je dat nu zo ervaart in jouw hifi luisterruimte of home cinema, is dat uiteraard prima. Ben je op zoek naar verbeteringen of wil je meer weten wat er bij akoestiek voor audio speelt, lees dan verder.
Lees in dit artikel meer over lage tonen resonanties en hoe je ze kunt beheersen. Dit helpt voor een meer gebalanceerde laagweergave.
Onderdeel van een serie achtergrondartikelen over akoestiek bij Hifi audio en surround, geschreven door Frank Imholz.
Waar hebben we het hier over
Om misverstanden te voorkomen, gaat het hier om het geluid met lage tonen, met frequenties (toonhoogtes) van ongeveer 20 Hz tot 250 Hz. En dat wordt weergeven met audio stereo of surround apparatuur.
Met de "ruimte" bedoelen we een kamer zoals een audio luisterruimte of home cinema ruimte. Eigelijk iedere ruimte waar geluid klinkt, met normale afmetingen. Bij hele grote ruimtes, zoals een concertzaal, gelden de akoestische principes net zo, alleen is de mate waarin ze van invloed zijn vaak anders.
Goede basweergave is niet altijd vanzelfsprekend
In de praktijk is de weergave van lage frequenties in een (luister)ruimte of thuisbioscoop vaak een uitdaging, omdat we hier te maken hebben met veel energie en geluid met lange golflengtes, dat tevens in sterkte erg afhankelijk is van waar je je in de ruimte bevindt.
Het belangrijkste bij basweergave
Het volgende heeft veel invloed op hoe bassen klinken en de mogelijke verbetering ervan.
De plek in de ruimte
Veel meer dan bij midden- en hoge frequenties heeft bij basweergave de afmetingen van de ruimte en de plek waarop geluisterd wordt, invloed. De vorm en afmetingen van de kamer werkt in op de weergave van deze lange golflengtes en creëert staande golven en resonanties. Deze zijn plaatsgebonden. Hierdoor hangt het sterk af van waar je staat in de ruimte hoe sterk of zwak de bassen klinken.
Staande golven
Geluid heeft golflengtes. Hoe lager de tonen, hoe langer de golflengtes. Bij bassen, met lange golflengtes, heeft de vorm en afmetingen van de kamer veel invloed op hoe sterk het geluid klinkt. Door het effect van staande golven en resonanties zijn er in de ruimte plekken aan te wijzen waar bastonen enorm sterk en plekken waar ze heel zwak klinken. De afmetingen van de ruimte bepalen welke frequenties dat zijn.
38%
Bij weergave van bassen waarbij bepaalde frequenties te sterk of te zwak klinken, is experimenteren met de luisterpositie erg zinvol. Als vuistregel kan je beginnen met luisteren op 38% van de lengte van de kamer. In dit geval is de lengte de afstand tussen de wand achter de speakers (de voorwand) en de wand achter de luisterpositie (de achterwand).
Deze luisterpositie kan dan 38% vanaf de achterwand of 38% vanaf de voorwand zijn. Rond de 38% is meestal binnen een meter naar voren of naar achteren de meest gebalanceerde laagweergave te vinden.
Ook de hoogte in
Wat vaak vergeten wordt is dat er ook tussen vloer en plafond net zo staande golven optreden. Vergeet dus niet ook te variëren met luisterhoogte. Meestal zit men bij Hifi audio te laag en is bijvoorbeeld 10 cm hoger zitten een verbetering.
Speakerpositie
In tegenstelling tot vast in de wand ingebouwde speakers, is met losstaande speakers ook te schuiven met hun positie. Als de speakers toevallig in een "hogedruk" of "lagedruk" gebied staan kan dat de sterkte van bepaalde frequenties enorm beïnvloeden.
Compromis
Al deze adviezen zijn gericht op een zo goed mogelijke en gelijkmatige weergave van lage frequenties, zodat bepaalde toonhoogten niet storend dominant of juist bijna afwezig zijn.
Behalve goede basweergave zijn natuurlijk ook het midden en hoog erg belangrijk. Zaken als podiumdiepte en -breedte, het stereo-effect en gevoel voor ruimtelijkheid worden bepaald door geluid van midden en hoge frequenties. Vaak is de beste luisterpositie een compromis tussen alle aspecten.
Als je het idee hebt dat er met de luisterpostitie veel te winnen is, kan een audiometing interessant zijn. Wij kunnen "live" de ideale luisterpositie opzoeken en laten zien via onze meetsystemen.
Reflecties van wanden, vloer en plafond
Een ruimte waar geluid te lang tussen wanden en vloer-plafond heen en weer blijft kaatsen kan nooit goed klinken, ook niet bij stereo en surround weergave. De gebruikte interieurmaterialen, samen met de vorm en afmetingen van de ruimte bepalen hoe lang geluid heen en weer blijft kaatsen; de nagalmtijd.
Nagalmtijd
De nagalmtijd is een van de meest bepalende factoren voor goede geluidsweergave, zowel bij hifi audio als bij een home cinema met surround weergave.
Dit geldt ook voor lage tonen. Echt diepe, droge bassen met nuances, krijg je pas als de nagalmtijd ook bij lage frequenties in orde is.
Meten en berekenen
Daarom is het meten van de nagalmtijden via een RT60 meting, altijd onderdeel van een een goede akoestiekmeting.
Voor audio worden de nagalmtijden over een breed bereik, van hoog tot laag, gemeten. Dit geeft een goed beeld van de onderlinge verschillen in nagalmtijd bij allerlei toonhoogtes. Hiermee kan dan berekend worden welke akoestische verbeteringen optimaal zijn, afgestemd op de akoestiek van betreffende ruimte zowel bij hoge, midden als de lage frequenties.
De nagalmtijden van de ruimte zelf, staan los van de gebruikte apparatuur. In een ruimte met slechte nagalmtijden zal ook hi-end apparatuur niet goed klinken; in een ruimte waarbij de nagalmtijden optimaal zijn, klinkt eenvoudige apparatuur al goed en betere apparatuur zeer veel beter.
Akoestische aanpassingen
Nagalmtijden kunnen worden verbeterd met akoestische absorbers en akoestische diffusers, aan de wanden en eventueel het plafond. Beide verminderen ongewenste reflecties tussen wanden en vloer-plafond en verkorten daarmee de tijd dat geluid heen- en weer blijft kaatsen.
Ook hier geldt: lage tonen betekent geluid met lange golflengtes. Om deze effectief te dempen zijn specifiek hiervoor ontworpen akoestische producten nodig. In de praktijk van minimaal 8 cm dikte.
Dunne materialen zoals gordijnen en een kleed absorberen wel de hoge tonen en voor deel deel middentonen, maar geen lage tonen. Overigens kunnen ook dunne materialen prima gebruikt worden, zolang ze in dezelfde ruimte gecombineerd worden met bijvoorbeeld "echte" akoestische panelen van 8 of 12 cm dikte, die dan geplaatst zijn op specifieke plekken.
In de hoeken van de ruimte kunnen specifieke bass-traps verbetering brengen. Bass-traps zijn afgestemd op laagfrequent geluid en kunnen als bass-tubes in de vorm van bijvoorbeeld zijn of driehoekig om in de hoek te plaatsen. Behalve deze vormen is er ook een vlakke resonator beschikbaar. Wat in welke ruimte het beste te kiezen is onderdeel van akoestisch advies op maat.
In het Esperio akoestiekmodel en ons akoestisch advies nemen we altijd de werking van alle interieurelementen die het geluid in een bepaalde ruimte en daarmee de beleving bij Hifi weergave en geluid in een thuisbioscoop beïnvloeden, mee.
Lees hieronder het eerder verschenen artikel, wat dieper op laagfrequent weergave ingaat.
De meesten hebben wel eens gemerkt dat de weergave van bastonen in de ene kamer veel beter klinkt dan in de andere. In de meeste kamers worden bepaalde toonhoogten enorm versterkt en andere juist weer verzwakt. Dit is ook afhankelijk van de luisterpositie in de kamer.
In dit artikel ga ik meer in op lage tonen resonanties en hoe je ze kunt beheersen, voor een meer gebalanceerde laag-weergave bij HiFi audio.
De kamer als klankkast én als spiegelzaal
Voor audioweergave zijn resonanties in vooral het lage-tonen gebied van belang, ongeveer tot 250 Hz.
Rond deze frequentie, genaamd transitiefrequentie, gaan de meeste kamers over van effecten van resonanties, die geluid plaatselijk versterken en verzwakken, naar effecten van korte reflecties. Van klankkast naar spiegelzaal, zeg maar.
In dit artikel gaan we nader in op de resonanties, dus het geluid onder 250 Hz. Op de meting van de geluidsdruk op de luisterpositie zijn deze twee gebieden duidelijk te onderscheiden. Onder de 250 Hz zie je grote uitslagen in de geluidsdruk; daarboven veel minder sterk en meer geleidelijk.
Resonanties
Geluid bestaat uit luchtbewegingen, meestal in een golfvorm. Bij de golfvorm hoort ook de golflengte; hoe hoger de toon, hoe korter de golflengte, hoe lager de toon, hoe langer de golflengte. Een hoge toon, bijvoorbeeld 10000 Hz, heeft een golflengte van 3,4 cm. Bij een frequentie van 1000 Hz is dat 34 cm en bij 100 Hz inmiddels 3,4 meter.
Bij geluid in afgesloten ruimtes treedt een bijzonder effect op: geluid waarbij de helft van de lengte van de golf gelijk is aan de afstand tussen de uiteinden, zoals de tegenoverliggende wanden, zal daardoor enorm worden versterkt. In de akoestiek wordt dit de resonantiefrequentie genoemd. Bijvoorbeeld een kamer met een lengte van 6 meter heeft een resonantiefrequentie van ca. 29 Hz.
Als we in deze kamer geluid laten horen met deze frequentie zal dit op bepaalde plekken in de kamer zeer sterk worden waargenomen, terwijl geluid met een frequentie van bijv. 20 of 35 Hz niet specifiek harder te horen is.
De verdeling volgt altijd dit patroon. Dit sterk resoneren is een natuurverschijnsel en komt overal voor; als je het water in bad op een bepaalde snelheid heen en weer beweegt, klotst het over de rand.
Muziekinstrumenten ontlenen vaak hun eigen, herkenbaar, geluid aan de eigenresonantie van de snaar en/of kast.
Het kan ook ernstiger vormen aannemen, zoals in de jaren 40 in Amerika, waarbij een brug instortte nadat deze door de wind in eigenresonantie was gekomen.
Tacoma Narrows Bridge
Gelukkig zal dit in de huiskamer of luisterruimte niet zo dramatisch eindigen, maar er is een aantal zaken om rekening mee te houden.
Harmonischen
Behalve de hierboven beschreven resonantiefrequentie zal het versterkend effect ook optreden bij 2x, 3x, 4x en 5x de resonantiefrequentie. Dit zijn de harmonischen van de resonantiefrequentie. Dus in het voorbeeld van hierboven: resonantiefrequentie is 29 Hz, harmonischen op 58, 87, 116 en 145 Hz. Op zich zijn er veel meer harmonischen dan deze, maar naarmate ze van hogere orde zijn, zijn ze in de praktijk voor ons niet meer van belang.
Hiervoor hebben we gezien dat de resonantiefrequentie de toonhoogte is waarbij de halve golflengte precies “past” tussen de 2 wanden van een kamer. Nu heeft een normale kamer niet alleen een voor- en achterwand, maar ook 2 zijwanden en een plafond en vloer. Er zijn dus 3 resonantiefrequenties: tussen de voor- en achterwand, de zijwanden en het plafond en vloer.
Naast deze 3 resonantiefrequenties komen ook de daarbij optredende harmonischen van 2x, 3x, 4x en 5x de resonantiefrequentie voor. In een normale kamer met 3 dimensies hebben we hierbij dus in de praktijk te maken met 3 x 5 = 15 frequenties die in de gaten gehouden moeten worden, alle onder 250 Hz.
Samenvallende resonanties en harmonischen
Vervelend wordt het als de resonantiefrequentie of de frequentie van de harmonischen dicht bij elkaar liggen. Geluid waarvan deze frequenties minder dan 5 Hz uit elkaar liggen zal op bepaalde plaatsen in de kamer erg sterk en op andere plaatsen erg verzwakt hoorbaar zijn.
Omdat deze frequenties in relatie staan met de maten van de kamer, zal ook de mate waarin de resonantiefrequentie en de harmonischen al dan niet samenvallen afhankelijk zijn van de verhouding tussen lengte, breedte en hoogte van de kamer.
Het meest ongunstig hierbij is een kamer met gelijke dimensies of waarbij de breedte bijvoorbeeld de helft is van de lengte. In deze situaties zullen er enorme uitslagen zijn in sterkte van het waargenomen geluid.
Wat horen we dan?
De pieken en dalen in sterkte in de weergave van lage tonen bevinden zich in de praktijk het bereik tussen 20 en 250 Hz. De nadelige effecten van resonanties kunnen bijvoorbeeld een sterke weergave bij 30 Hz en een dip in de sterkte bij 60 Hz zijn. Effect is dat er voor je gevoel geen echt laag uit de speakers komt, behalve bij de allerlaagste tonen in de muziek rond 30Hz.
Minstens zo storend is een effect dat de weergave in het bereik 100-200 Hz te sterk is. Het gehoor is gevoelig voor deze frequenties en deze toonhoogten komen relatief vaak in de muziek voor (veel vaker dan de allerlaagste tonen). Als muziek in dit gebied te sterk wordt weergegeven, dan wordt vaak het afspeelvolume hierop afgestemd en worden muziekdetails die rondom dit bereik liggen gemaskeerd en te zwak weergegeven en zijn daardoor niet goed hoorbaar. Ze zitten wel in de CD, plaat of stream, maar zijn niet goed hoorbaar.
Als je het slecht treft dan is er zowel een “te dikke” weergave in het bereik tussen 100 en 200 Hz en tegelijk een dip rond 50-60 Hz, waarbij voor je gevoel het ene effect het andere nog sterker hoorbaar maakt. Een dik hoger-laag en geen echt diep en rustig laag.
Deze effecten treden op, ook en juist bij grote speakers en bij topkwaliteit audiocomponenten, omdat hiermee de kamer-resonanties goed worden aangestuurd en opgewekt.
Wat zijn de oplossingen
De luisterpositie is van grote invloed. Iedereen zal wel eens gemerkt hebben dat de lage tonen in de muziek op de ene plek in de kamer sterker klinken dan op de andere plek. In het lage-tonen bereik zijn de pieken en dalen in de sterkte van het geluid, veroorzaakt door resonanties, sterk plaats-afhankelijk.
De verdeling met zones waarbij het geluid erg sterk of erg zwak klinkt, volgen een van te voren vaststaand patroon. Omdat we meestal op gelijke afstand van de linker en rechter speakers luisteren en vaak in een huiskamer, luisterruimte of thuisbioscoop in het midden van de breedte van de kamer, kunnen we daar niet zoveel aan veranderen. Dat geldt ook voor de hoogte.
De enige richting waarin we kunnen variëren is in de lengte van de kamer. Het naar voren of naar achteren schuiven van de luisterpositie heeft veel invloed op de pieken en dalen in de sterkte van de resonantiefrequenties.
Oplossing 1: 38%
Of deze 38% helpt, moet je zelf bepalen; in het artikel beperken we ons tot de luisterpositie
Een goede methode om te beginnen is om zoveel mogelijk op 38% van lengte van de kamer te luisteren. Dus als de totale lengte van de kamer bijvoorbeeld 6 meter is, dan is de positie 2,28 meter. Het beste is 2,28 meter vanaf de voorwand (daar waar de speakers staan). Vaak levert dit een luisterpositie op waarbij je relatief ver vooraan in de kamer zit.
Een goed alternatief is 38% vanaf de achterwand; in het voorbeeld bij 6 meter lengte, 2,28 meter vanaf de achterwand. Op deze 38% zijn de pieken en dalen bij de lage tonen, veroorzaakt door de resonanties, zo gelijkmatig mogelijk verdeeld. Dt is een vuistregel die geen rekening houdt met de werkelijke kamer en kamerinrichting, maar wel een bruikbaar startpunt biedt.
Vanaf deze luisterpositie van 38% van de lengte, kan daarna nog een halve meter naar voren of naar achteren geschoven worden, hierbij letten op een zo gelijkmatige weergave van lage tonen. Als daarna de beste luisterpositie gevonden is, dan (in de ideale situatie) de luidsprekers zo opstellen dat er een driehoek ontstaat met gelijke afstanden tussen de linker- en rechter luidspreker en tussen elke luidspreker en de luisterpositie.
Het kan zijn dat er daarna een opstelling ontstaat waarbij men relatief ver in de kamer zit en op een op het eerste gezicht ongewenst grote afstand van de achterwand. Dit is echter behalve voor de meest gelijkmatige laag-weergave ook erg gunstig voor het waarnemen van de reflecties van de achterwand, zowel wat betreft de sterkte als het tijdsverschil tussen het directe en gereflecteerde geluid (hierover later meer).
Oplossing 2: Hogere zitpositie
Iets wat vaak over het hoofd wordt gezien is de invloed van de hoogte waarop geluisterd wordt.
Het verhaal over de resonanties geldt niet alleen in de lengte, maar ook in de breedte en in de hoogte van de kamer.
Als er basproblemen zijn, kan het bijvoorbeeld 10 of 15 cm hoger gaan zitten een duidelijke verbetering in de basweergave opleveren.
Oplossing 3: Demping met bass tubes
We hebben het hier over lage tonen. Deze hebben een lange golflengte en om deze met enig effect te kunnen dempen is er materiaal met voldoende dikte en met een hoge dempingsfactor nodig. Een vloerkleed of gordijnen helpt niet en kan een en ander juist slechter maken, omdat hiermee de hoge tonen wel- en de lage tonen niet gedempt worden.
Als we het niet over de allerlaagste frequenties hebben, maar vanaf 50-60 Hz, dan kunnen basstraps helpen. Het moeten dan wel goed werkende zijn, gevuld met dempingsmateriaal van voldoende dikte en met verschillende dichtheid.
Het beste is als deze worden afgestemd op de eigenschappen van de kamer. Omdat lage tonen, zoals eerder beschreven, lange golflengtes hebben dient de basstrap ook voldoende dikte te hebben, wil het effectief zijn. In de praktijk minimaal 40 cm diameter.
Een veelvoorkomend misverstand is om schuimblokken of diehoekige basstraps in de hoeken van de kamer te plaatsten. Nu is het zo dat geluidsabsorptie vrijwel altijd berust op het afremmen van luchtbewegingen. En waar is de luchtbeweging het laagst, in de hoeken van de kamer! Op deze plek is dus weinig luchtbeweging om af te remmen. Ondanks alle beloften werken bass-traps geplaatst in de hoeken, dus vrijwel niet. Er is een verschil tussen deze luchtbeweging en geluidsdruk (hoe hard het klinkt). Ondanks dat lage tonen vaak in de hoeken van de kamer het hardst klinken, hebben ze daar wel veel druk maar weinig beweging en zijn absorbers daar erg weinig effectief voor de laagste frequenties. De best mogelijke oplossing om voor frequenties tussen ongeveer 60 en 250 Hz iets te doen is een bass-tube geplaatst op een positie met een zekere afstand van de hoek en zijwand. Een absorber is in dit verband het meest effectief op een afstand van de hoek/wand van ¼ van de golflengte van de te dempen frequentie. Bij 250 Hz is dat 34 cm uit de hoek, bij 100 Hz is dat al 85 cm uit de hoek. Gelukkig is het niet zwart/wit, dus een goede, echt werkende basstrap van voldoende diameter op 40 cm uit de hoek, een goede oplossing.
Oplossing 4: Voorzetwand
Als er een thuisbioscoop of luisterruimte ingericht gaat worden, dan is een goede maatregel om een extra voorwand te plaatsen, bijvoorbeeld op 40 of 60 cm afstand van de bestaande wand. De ruimte achter de nieuwe wand kan dan voorzien worden van absorberend materiaal (wel het juiste type nemen; niet gewoon spouwisolatie).
Hiervoor is het Esperio Voorzetwandsysteem goed bruikbaar.
Door het grote oppervlak en de goede diepte worden lage tonen effectief gedempt. Pieken worden lager en dalen in de hoogte sterker; resultaat is een slankere laagweergave met meer details.
Behalve een extra diepe voorwand kan ook voor een voorzetwand gekozen worden, die rondom loopt en bijvoorbeeld 10 cm diep is. Door deze wand ook te combineren met afwisselend een absorberend vlak en daarnaast een vlakke wand, onstaat een wand die ook de korte reflecties goed kan beheersen (over korte reflecties in een ander artikel in deze reeks meer).
Oplossing 5: Bij verbouw of nieuwbouw op verhouding van afmetingen letten
Bij het plannen van een luisterruimte, thuisbioscoop of studio is het zeer verstandig hiermee rekening te houden. Er is een aantal ideale verhoudingen tussen lengte, breedte en hoogte waarbij samenvallende resonanties/harmonischen worden voorkomen. Hierdoor hoeven er later geen akoestische aanpassingen voor dit probleem worden toegepast en is er in de kamer op alle plekken een meer gelijkmatige waarneming van de sterkte van lage tonen.
Het gaat hier te ver om deze bouwkundige zaken te behandelen. Indien u nieuwbouw of verbouw overweegt, is het zeer raadzaam om vooraf even met ons contact op te nemen. Soms voorkomt enkele centimers grotere of kleinere wandafstand later veel problemen!
Akoestische meting om basproblemen op te sporen en mogelijk te verhelpen
Altijd waardevol als start van de aanpak is een akoestische meting en beoordeling van de huidige akoestiek en luisterruimte.
Met onze apparatuur kunnen we "live" het geluid zichtbaar maken en daarmee snel basproblemen opsporen en laten zien wat bijvoorbeeld een kleine verandering in de opstelling aan verbetering kan opleveren.
Daarnaast worden ook alle andere akoestische aspecten voor goede audio en muziekweergave meegenomen.
Kijk bij akoestiekmeting-voor-audio voor informatie over deze meting en hoe met het onderdeel FTT-meting problemen met basweergave kunnen worden opgespoord en mogelijk worden verholpen.
Waar hebben we het hier over
Om misverstanden te voorkomen, gaat het hier om het geluid met lage tonen, met frequenties (toonhoogtes) van ongeveer 20 Hz tot 250 Hz. En dat wordt weergeven met audio stereo of surround apparatuur.
Met de "ruimte" bedoelen we een kamer zoals een audio luisterruimte of home cinema ruimte. Eigelijk iedere ruimte waar geluid klinkt, met normale afmetingen. Bij hele grote ruimtes, zoals een concertzaal, gelden de akoestische principes net zo, alleen is de mate waarin ze van invloed zijn vaak anders.
Goede basweergave is niet altijd vanzelfsprekend
In de praktijk is de weergave van lage frequenties in een (luister)ruimte of thuisbioscoop vaak een uitdaging, omdat we hier te maken hebben met veel energie en geluid met lange golflengtes, dat tevens in sterkte erg afhankelijk is van waar je je in de ruimte bevindt.
Het belangrijkste bij basweergave
Het volgende heeft veel invloed op hoe bassen klinken en de mogelijke verbetering ervan.
De plek in de ruimte
Veel meer dan bij midden- en hoge frequenties heeft bij basweergave de afmetingen van de ruimte en de plek waarop geluisterd wordt, invloed. De vorm en afmetingen van de kamer werkt in op de weergave van deze lange golflengtes en creëert staande golven en resonanties. Deze zijn plaatsgebonden. Hierdoor hangt het sterk af van waar je staat in de ruimte hoe sterk of zwak de bassen klinken.
Staande golven
Geluid heeft golflengtes. Hoe lager de tonen, hoe langer de golflengtes. Bij bassen, met lange golflengtes, heeft de vorm en afmetingen van de kamer veel invloed op hoe sterk het geluid klinkt. Door het effect van staande golven en resonanties zijn er in de ruimte plekken aan te wijzen waar bastonen enorm sterk en plekken waar ze heel zwak klinken. De afmetingen van de ruimte bepalen welke frequenties dat zijn.
38%
Bij weergave van bassen waarbij bepaalde frequenties te sterk of te zwak klinken, is experimenteren met de luisterpositie erg zinvol. Als vuistregel kan je beginnen met luisteren op 38% van de lengte van de kamer. In dit geval is de lengte de afstand tussen de wand achter de speakers (de voorwand) en de wand achter de luisterpositie (de achterwand).
Deze luisterpositie kan dan 38% vanaf de achterwand of 38% vanaf de voorwand zijn. Rond de 38% is meestal binnen een meter naar voren of naar achteren de meest gebalanceerde laagweergave te vinden.
Ook de hoogte in
Wat vaak vergeten wordt is dat er ook tussen vloer en plafond net zo staande golven optreden. Vergeet dus niet ook te variëren met luisterhoogte. Meestal zit men bij Hifi audio te laag en is bijvoorbeeld 10 cm hoger zitten een verbetering.
Speakerpositie
In tegenstelling tot vast in de wand ingebouwde speakers, is met losstaande speakers ook te schuiven met hun positie. Als de speakers toevallig in een "hogedruk" of "lagedruk" gebied staan kan dat de sterkte van bepaalde frequenties enorm beïnvloeden.
Compromis
Al deze adviezen zijn gericht op een zo goed mogelijke en gelijkmatige weergave van lage frequenties, zodat bepaalde toonhoogten niet storend dominant of juist bijna afwezig zijn.
Behalve goede basweergave zijn natuurlijk ook het midden en hoog erg belangrijk. Zaken als podiumdiepte en -breedte, het stereo-effect en gevoel voor ruimtelijkheid worden bepaald door geluid van midden en hoge frequenties. Vaak is de beste luisterpositie een compromis tussen alle aspecten.
Als je het idee hebt dat er met de luisterpostitie veel te winnen is, kan een audiometing interessant zijn. Wij kunnen "live" de ideale luisterpositie opzoeken en laten zien via onze meetsystemen.
Reflecties van wanden, vloer en plafond
Een ruimte waar geluid te lang tussen wanden en vloer-plafond heen en weer blijft kaatsen kan nooit goed klinken, ook niet bij stereo en surround weergave. De gebruikte interieurmaterialen, samen met de vorm en afmetingen van de ruimte bepalen hoe lang geluid heen en weer blijft kaatsen; de nagalmtijd.
Nagalmtijd
De nagalmtijd is een van de meest bepalende factoren voor goede geluidsweergave, zowel bij hifi audio als bij een home cinema met surround weergave.
Dit geldt ook voor lage tonen. Echt diepe, droge bassen met nuances, krijg je pas als de nagalmtijd ook bij lage frequenties in orde is.
Meten en berekenen
Daarom is het meten van de nagalmtijden via een RT60 meting, altijd onderdeel van een een goede akoestiekmeting.
Voor audio worden de nagalmtijden over een breed bereik, van hoog tot laag, gemeten. Dit geeft een goed beeld van de onderlinge verschillen in nagalmtijd bij allerlei toonhoogtes. Hiermee kan dan berekend worden welke akoestische verbeteringen optimaal zijn, afgestemd op de akoestiek van betreffende ruimte zowel bij hoge, midden als de lage frequenties.
De nagalmtijden van de ruimte zelf, staan los van de gebruikte apparatuur. In een ruimte met slechte nagalmtijden zal ook hi-end apparatuur niet goed klinken; in een ruimte waarbij de nagalmtijden optimaal zijn, klinkt eenvoudige apparatuur al goed en betere apparatuur zeer veel beter.
Akoestische aanpassingen
Nagalmtijden kunnen worden verbeterd met akoestische absorbers en akoestische diffusers, aan de wanden en eventueel het plafond. Beide verminderen ongewenste reflecties tussen wanden en vloer-plafond en verkorten daarmee de tijd dat geluid heen- en weer blijft kaatsen.
Ook hier geldt: lage tonen betekent geluid met lange golflengtes. Om deze effectief te dempen zijn specifiek hiervoor ontworpen akoestische producten nodig. In de praktijk van minimaal 8 cm dikte.
Dunne materialen zoals gordijnen en een kleed absorberen wel de hoge tonen en voor deel deel middentonen, maar geen lage tonen. Overigens kunnen ook dunne materialen prima gebruikt worden, zolang ze in dezelfde ruimte gecombineerd worden met bijvoorbeeld "echte" akoestische panelen van 8 of 12 cm dikte, die dan geplaatst zijn op specifieke plekken.
In de hoeken van de ruimte kunnen specifieke bass-traps verbetering brengen. Bass-traps zijn afgestemd op laagfrequent geluid en kunnen als bass-tubes in de vorm van bijvoorbeeld zijn of driehoekig om in de hoek te plaatsen. Behalve deze vormen is er ook een vlakke resonator beschikbaar. Wat in welke ruimte het beste te kiezen is onderdeel van akoestisch advies op maat.
In het Esperio akoestiekmodel en ons akoestisch advies nemen we altijd de werking van alle interieurelementen die het geluid in een bepaalde ruimte en daarmee de beleving bij Hifi weergave en geluid in een thuisbioscoop beïnvloeden, mee.
Lees hieronder het eerder verschenen artikel, wat dieper op laagfrequent weergave ingaat.
De meesten hebben wel eens gemerkt dat de weergave van bastonen in de ene kamer veel beter klinkt dan in de andere. In de meeste kamers worden bepaalde toonhoogten enorm versterkt en andere juist weer verzwakt. Dit is ook afhankelijk van de luisterpositie in de kamer.
In dit artikel ga ik meer in op lage tonen resonanties en hoe je ze kunt beheersen, voor een meer gebalanceerde laag-weergave bij HiFi audio.
De kamer als klankkast én als spiegelzaal
Voor audioweergave zijn resonanties in vooral het lage-tonen gebied van belang, ongeveer tot 250 Hz.
Rond deze frequentie, genaamd transitiefrequentie, gaan de meeste kamers over van effecten van resonanties, die geluid plaatselijk versterken en verzwakken, naar effecten van korte reflecties. Van klankkast naar spiegelzaal, zeg maar.
In dit artikel gaan we nader in op de resonanties, dus het geluid onder 250 Hz. Op de meting van de geluidsdruk op de luisterpositie zijn deze twee gebieden duidelijk te onderscheiden. Onder de 250 Hz zie je grote uitslagen in de geluidsdruk; daarboven veel minder sterk en meer geleidelijk.
Resonanties
Geluid bestaat uit luchtbewegingen, meestal in een golfvorm. Bij de golfvorm hoort ook de golflengte; hoe hoger de toon, hoe korter de golflengte, hoe lager de toon, hoe langer de golflengte. Een hoge toon, bijvoorbeeld 10000 Hz, heeft een golflengte van 3,4 cm. Bij een frequentie van 1000 Hz is dat 34 cm en bij 100 Hz inmiddels 3,4 meter.
Bij geluid in afgesloten ruimtes treedt een bijzonder effect op: geluid waarbij de helft van de lengte van de golf gelijk is aan de afstand tussen de uiteinden, zoals de tegenoverliggende wanden, zal daardoor enorm worden versterkt. In de akoestiek wordt dit de resonantiefrequentie genoemd. Bijvoorbeeld een kamer met een lengte van 6 meter heeft een resonantiefrequentie van ca. 29 Hz.
Als we in deze kamer geluid laten horen met deze frequentie zal dit op bepaalde plekken in de kamer zeer sterk worden waargenomen, terwijl geluid met een frequentie van bijv. 20 of 35 Hz niet specifiek harder te horen is.
De verdeling volgt altijd dit patroon. Dit sterk resoneren is een natuurverschijnsel en komt overal voor; als je het water in bad op een bepaalde snelheid heen en weer beweegt, klotst het over de rand.
Muziekinstrumenten ontlenen vaak hun eigen, herkenbaar, geluid aan de eigenresonantie van de snaar en/of kast.
Het kan ook ernstiger vormen aannemen, zoals in de jaren 40 in Amerika, waarbij een brug instortte nadat deze door de wind in eigenresonantie was gekomen.
Tacoma Narrows Bridge
Gelukkig zal dit in de huiskamer of luisterruimte niet zo dramatisch eindigen, maar er is een aantal zaken om rekening mee te houden.
Harmonischen
Behalve de hierboven beschreven resonantiefrequentie zal het versterkend effect ook optreden bij 2x, 3x, 4x en 5x de resonantiefrequentie. Dit zijn de harmonischen van de resonantiefrequentie. Dus in het voorbeeld van hierboven: resonantiefrequentie is 29 Hz, harmonischen op 58, 87, 116 en 145 Hz. Op zich zijn er veel meer harmonischen dan deze, maar naarmate ze van hogere orde zijn, zijn ze in de praktijk voor ons niet meer van belang.
Hiervoor hebben we gezien dat de resonantiefrequentie de toonhoogte is waarbij de halve golflengte precies “past” tussen de 2 wanden van een kamer. Nu heeft een normale kamer niet alleen een voor- en achterwand, maar ook 2 zijwanden en een plafond en vloer. Er zijn dus 3 resonantiefrequenties: tussen de voor- en achterwand, de zijwanden en het plafond en vloer.
Naast deze 3 resonantiefrequenties komen ook de daarbij optredende harmonischen van 2x, 3x, 4x en 5x de resonantiefrequentie voor. In een normale kamer met 3 dimensies hebben we hierbij dus in de praktijk te maken met 3 x 5 = 15 frequenties die in de gaten gehouden moeten worden, alle onder 250 Hz.
Samenvallende resonanties en harmonischen
Vervelend wordt het als de resonantiefrequentie of de frequentie van de harmonischen dicht bij elkaar liggen. Geluid waarvan deze frequenties minder dan 5 Hz uit elkaar liggen zal op bepaalde plaatsen in de kamer erg sterk en op andere plaatsen erg verzwakt hoorbaar zijn.
Omdat deze frequenties in relatie staan met de maten van de kamer, zal ook de mate waarin de resonantiefrequentie en de harmonischen al dan niet samenvallen afhankelijk zijn van de verhouding tussen lengte, breedte en hoogte van de kamer.
Het meest ongunstig hierbij is een kamer met gelijke dimensies of waarbij de breedte bijvoorbeeld de helft is van de lengte. In deze situaties zullen er enorme uitslagen zijn in sterkte van het waargenomen geluid.
Wat horen we dan?
De pieken en dalen in sterkte in de weergave van lage tonen bevinden zich in de praktijk het bereik tussen 20 en 250 Hz. De nadelige effecten van resonanties kunnen bijvoorbeeld een sterke weergave bij 30 Hz en een dip in de sterkte bij 60 Hz zijn. Effect is dat er voor je gevoel geen echt laag uit de speakers komt, behalve bij de allerlaagste tonen in de muziek rond 30Hz.
Minstens zo storend is een effect dat de weergave in het bereik 100-200 Hz te sterk is. Het gehoor is gevoelig voor deze frequenties en deze toonhoogten komen relatief vaak in de muziek voor (veel vaker dan de allerlaagste tonen). Als muziek in dit gebied te sterk wordt weergegeven, dan wordt vaak het afspeelvolume hierop afgestemd en worden muziekdetails die rondom dit bereik liggen gemaskeerd en te zwak weergegeven en zijn daardoor niet goed hoorbaar. Ze zitten wel in de CD, plaat of stream, maar zijn niet goed hoorbaar.
Als je het slecht treft dan is er zowel een “te dikke” weergave in het bereik tussen 100 en 200 Hz en tegelijk een dip rond 50-60 Hz, waarbij voor je gevoel het ene effect het andere nog sterker hoorbaar maakt. Een dik hoger-laag en geen echt diep en rustig laag.
Deze effecten treden op, ook en juist bij grote speakers en bij topkwaliteit audiocomponenten, omdat hiermee de kamer-resonanties goed worden aangestuurd en opgewekt.
Wat zijn de oplossingen
De luisterpositie is van grote invloed. Iedereen zal wel eens gemerkt hebben dat de lage tonen in de muziek op de ene plek in de kamer sterker klinken dan op de andere plek. In het lage-tonen bereik zijn de pieken en dalen in de sterkte van het geluid, veroorzaakt door resonanties, sterk plaats-afhankelijk.
De verdeling met zones waarbij het geluid erg sterk of erg zwak klinkt, volgen een van te voren vaststaand patroon. Omdat we meestal op gelijke afstand van de linker en rechter speakers luisteren en vaak in een huiskamer, luisterruimte of thuisbioscoop in het midden van de breedte van de kamer, kunnen we daar niet zoveel aan veranderen. Dat geldt ook voor de hoogte.
De enige richting waarin we kunnen variëren is in de lengte van de kamer. Het naar voren of naar achteren schuiven van de luisterpositie heeft veel invloed op de pieken en dalen in de sterkte van de resonantiefrequenties.
Oplossing 1: 38%
Of deze 38% helpt, moet je zelf bepalen; in het artikel beperken we ons tot de luisterpositie
Een goede methode om te beginnen is om zoveel mogelijk op 38% van lengte van de kamer te luisteren. Dus als de totale lengte van de kamer bijvoorbeeld 6 meter is, dan is de positie 2,28 meter. Het beste is 2,28 meter vanaf de voorwand (daar waar de speakers staan). Vaak levert dit een luisterpositie op waarbij je relatief ver vooraan in de kamer zit.
Een goed alternatief is 38% vanaf de achterwand; in het voorbeeld bij 6 meter lengte, 2,28 meter vanaf de achterwand. Op deze 38% zijn de pieken en dalen bij de lage tonen, veroorzaakt door de resonanties, zo gelijkmatig mogelijk verdeeld. Dt is een vuistregel die geen rekening houdt met de werkelijke kamer en kamerinrichting, maar wel een bruikbaar startpunt biedt.
Vanaf deze luisterpositie van 38% van de lengte, kan daarna nog een halve meter naar voren of naar achteren geschoven worden, hierbij letten op een zo gelijkmatige weergave van lage tonen. Als daarna de beste luisterpositie gevonden is, dan (in de ideale situatie) de luidsprekers zo opstellen dat er een driehoek ontstaat met gelijke afstanden tussen de linker- en rechter luidspreker en tussen elke luidspreker en de luisterpositie.
Het kan zijn dat er daarna een opstelling ontstaat waarbij men relatief ver in de kamer zit en op een op het eerste gezicht ongewenst grote afstand van de achterwand. Dit is echter behalve voor de meest gelijkmatige laag-weergave ook erg gunstig voor het waarnemen van de reflecties van de achterwand, zowel wat betreft de sterkte als het tijdsverschil tussen het directe en gereflecteerde geluid (hierover later meer).
Oplossing 2: Hogere zitpositie
Iets wat vaak over het hoofd wordt gezien is de invloed van de hoogte waarop geluisterd wordt.
Het verhaal over de resonanties geldt niet alleen in de lengte, maar ook in de breedte en in de hoogte van de kamer.
Als er basproblemen zijn, kan het bijvoorbeeld 10 of 15 cm hoger gaan zitten een duidelijke verbetering in de basweergave opleveren.
Oplossing 3: Demping met bass tubes
We hebben het hier over lage tonen. Deze hebben een lange golflengte en om deze met enig effect te kunnen dempen is er materiaal met voldoende dikte en met een hoge dempingsfactor nodig. Een vloerkleed of gordijnen helpt niet en kan een en ander juist slechter maken, omdat hiermee de hoge tonen wel- en de lage tonen niet gedempt worden.
Als we het niet over de allerlaagste frequenties hebben, maar vanaf 50-60 Hz, dan kunnen basstraps helpen. Het moeten dan wel goed werkende zijn, gevuld met dempingsmateriaal van voldoende dikte en met verschillende dichtheid.
Het beste is als deze worden afgestemd op de eigenschappen van de kamer. Omdat lage tonen, zoals eerder beschreven, lange golflengtes hebben dient de basstrap ook voldoende dikte te hebben, wil het effectief zijn. In de praktijk minimaal 40 cm diameter.
Een veelvoorkomend misverstand is om schuimblokken of diehoekige basstraps in de hoeken van de kamer te plaatsten. Nu is het zo dat geluidsabsorptie vrijwel altijd berust op het afremmen van luchtbewegingen. En waar is de luchtbeweging het laagst, in de hoeken van de kamer! Op deze plek is dus weinig luchtbeweging om af te remmen. Ondanks alle beloften werken bass-traps geplaatst in de hoeken, dus vrijwel niet. Er is een verschil tussen deze luchtbeweging en geluidsdruk (hoe hard het klinkt). Ondanks dat lage tonen vaak in de hoeken van de kamer het hardst klinken, hebben ze daar wel veel druk maar weinig beweging en zijn absorbers daar erg weinig effectief voor de laagste frequenties. De best mogelijke oplossing om voor frequenties tussen ongeveer 60 en 250 Hz iets te doen is een bass-tube geplaatst op een positie met een zekere afstand van de hoek en zijwand. Een absorber is in dit verband het meest effectief op een afstand van de hoek/wand van ¼ van de golflengte van de te dempen frequentie. Bij 250 Hz is dat 34 cm uit de hoek, bij 100 Hz is dat al 85 cm uit de hoek. Gelukkig is het niet zwart/wit, dus een goede, echt werkende basstrap van voldoende diameter op 40 cm uit de hoek, een goede oplossing.
Oplossing 4: Voorzetwand
Als er een thuisbioscoop of luisterruimte ingericht gaat worden, dan is een goede maatregel om een extra voorwand te plaatsen, bijvoorbeeld op 40 of 60 cm afstand van de bestaande wand. De ruimte achter de nieuwe wand kan dan voorzien worden van absorberend materiaal (wel het juiste type nemen; niet gewoon spouwisolatie).
Hiervoor is het Esperio Voorzetwandsysteem goed bruikbaar.
Door het grote oppervlak en de goede diepte worden lage tonen effectief gedempt. Pieken worden lager en dalen in de hoogte sterker; resultaat is een slankere laagweergave met meer details.
Behalve een extra diepe voorwand kan ook voor een voorzetwand gekozen worden, die rondom loopt en bijvoorbeeld 10 cm diep is. Door deze wand ook te combineren met afwisselend een absorberend vlak en daarnaast een vlakke wand, onstaat een wand die ook de korte reflecties goed kan beheersen (over korte reflecties in een ander artikel in deze reeks meer).
Oplossing 5: Bij verbouw of nieuwbouw op verhouding van afmetingen letten
Bij het plannen van een luisterruimte, thuisbioscoop of studio is het zeer verstandig hiermee rekening te houden. Er is een aantal ideale verhoudingen tussen lengte, breedte en hoogte waarbij samenvallende resonanties/harmonischen worden voorkomen. Hierdoor hoeven er later geen akoestische aanpassingen voor dit probleem worden toegepast en is er in de kamer op alle plekken een meer gelijkmatige waarneming van de sterkte van lage tonen.
Het gaat hier te ver om deze bouwkundige zaken te behandelen. Indien u nieuwbouw of verbouw overweegt, is het zeer raadzaam om vooraf even met ons contact op te nemen. Soms voorkomt enkele centimers grotere of kleinere wandafstand later veel problemen!
Akoestische meting om basproblemen op te sporen en mogelijk te verhelpen
Altijd waardevol als start van de aanpak is een akoestische meting en beoordeling van de huidige akoestiek en luisterruimte.
Met onze apparatuur kunnen we "live" het geluid zichtbaar maken en daarmee snel basproblemen opsporen en laten zien wat bijvoorbeeld een kleine verandering in de opstelling aan verbetering kan opleveren.
Daarnaast worden ook alle andere akoestische aspecten voor goede audio en muziekweergave meegenomen.
Kijk bij akoestiekmeting-voor-audio voor informatie over deze meting en hoe met het onderdeel FTT-meting problemen met basweergave kunnen worden opgespoord en mogelijk worden verholpen.
Waar hebben we het hier over
Om misverstanden te voorkomen, gaat het hier om het geluid met lage tonen, met frequenties (toonhoogtes) van ongeveer 20 Hz tot 250 Hz. En dat wordt weergeven met audio stereo of surround apparatuur.
Met de "ruimte" bedoelen we een kamer zoals een audio luisterruimte of home cinema ruimte. Eigelijk iedere ruimte waar geluid klinkt, met normale afmetingen. Bij hele grote ruimtes, zoals een concertzaal, gelden de akoestische principes net zo, alleen is de mate waarin ze van invloed zijn vaak anders.
Goede basweergave is niet altijd vanzelfsprekend
In de praktijk is de weergave van lage frequenties in een (luister)ruimte of thuisbioscoop vaak een uitdaging, omdat we hier te maken hebben met veel energie en geluid met lange golflengtes, dat tevens in sterkte erg afhankelijk is van waar je je in de ruimte bevindt.
Het belangrijkste bij basweergave
Het volgende heeft veel invloed op hoe bassen klinken en de mogelijke verbetering ervan.
De plek in de ruimte
Veel meer dan bij midden- en hoge frequenties heeft bij basweergave de afmetingen van de ruimte en de plek waarop geluisterd wordt, invloed. De vorm en afmetingen van de kamer werkt in op de weergave van deze lange golflengtes en creëert staande golven en resonanties. Deze zijn plaatsgebonden. Hierdoor hangt het sterk af van waar je staat in de ruimte hoe sterk of zwak de bassen klinken.
Staande golven
Geluid heeft golflengtes. Hoe lager de tonen, hoe langer de golflengtes. Bij bassen, met lange golflengtes, heeft de vorm en afmetingen van de kamer veel invloed op hoe sterk het geluid klinkt. Door het effect van staande golven en resonanties zijn er in de ruimte plekken aan te wijzen waar bastonen enorm sterk en plekken waar ze heel zwak klinken. De afmetingen van de ruimte bepalen welke frequenties dat zijn.
38%
Bij weergave van bassen waarbij bepaalde frequenties te sterk of te zwak klinken, is experimenteren met de luisterpositie erg zinvol. Als vuistregel kan je beginnen met luisteren op 38% van de lengte van de kamer. In dit geval is de lengte de afstand tussen de wand achter de speakers (de voorwand) en de wand achter de luisterpositie (de achterwand).
Deze luisterpositie kan dan 38% vanaf de achterwand of 38% vanaf de voorwand zijn. Rond de 38% is meestal binnen een meter naar voren of naar achteren de meest gebalanceerde laagweergave te vinden.
Ook de hoogte in
Wat vaak vergeten wordt is dat er ook tussen vloer en plafond net zo staande golven optreden. Vergeet dus niet ook te variëren met luisterhoogte. Meestal zit men bij Hifi audio te laag en is bijvoorbeeld 10 cm hoger zitten een verbetering.
Speakerpositie
In tegenstelling tot vast in de wand ingebouwde speakers, is met losstaande speakers ook te schuiven met hun positie. Als de speakers toevallig in een "hogedruk" of "lagedruk" gebied staan kan dat de sterkte van bepaalde frequenties enorm beïnvloeden.
Compromis
Al deze adviezen zijn gericht op een zo goed mogelijke en gelijkmatige weergave van lage frequenties, zodat bepaalde toonhoogten niet storend dominant of juist bijna afwezig zijn.
Behalve goede basweergave zijn natuurlijk ook het midden en hoog erg belangrijk. Zaken als podiumdiepte en -breedte, het stereo-effect en gevoel voor ruimtelijkheid worden bepaald door geluid van midden en hoge frequenties. Vaak is de beste luisterpositie een compromis tussen alle aspecten.
Als je het idee hebt dat er met de luisterpostitie veel te winnen is, kan een audiometing interessant zijn. Wij kunnen "live" de ideale luisterpositie opzoeken en laten zien via onze meetsystemen.
Reflecties van wanden, vloer en plafond
Een ruimte waar geluid te lang tussen wanden en vloer-plafond heen en weer blijft kaatsen kan nooit goed klinken, ook niet bij stereo en surround weergave. De gebruikte interieurmaterialen, samen met de vorm en afmetingen van de ruimte bepalen hoe lang geluid heen en weer blijft kaatsen; de nagalmtijd.
Nagalmtijd
De nagalmtijd is een van de meest bepalende factoren voor goede geluidsweergave, zowel bij hifi audio als bij een home cinema met surround weergave.
Dit geldt ook voor lage tonen. Echt diepe, droge bassen met nuances, krijg je pas als de nagalmtijd ook bij lage frequenties in orde is.
Meten en berekenen
Daarom is het meten van de nagalmtijden via een RT60 meting, altijd onderdeel van een een goede akoestiekmeting.
Voor audio worden de nagalmtijden over een breed bereik, van hoog tot laag, gemeten. Dit geeft een goed beeld van de onderlinge verschillen in nagalmtijd bij allerlei toonhoogtes. Hiermee kan dan berekend worden welke akoestische verbeteringen optimaal zijn, afgestemd op de akoestiek van betreffende ruimte zowel bij hoge, midden als de lage frequenties.
De nagalmtijden van de ruimte zelf, staan los van de gebruikte apparatuur. In een ruimte met slechte nagalmtijden zal ook hi-end apparatuur niet goed klinken; in een ruimte waarbij de nagalmtijden optimaal zijn, klinkt eenvoudige apparatuur al goed en betere apparatuur zeer veel beter.
Akoestische aanpassingen
Nagalmtijden kunnen worden verbeterd met akoestische absorbers en akoestische diffusers, aan de wanden en eventueel het plafond. Beide verminderen ongewenste reflecties tussen wanden en vloer-plafond en verkorten daarmee de tijd dat geluid heen- en weer blijft kaatsen.
Ook hier geldt: lage tonen betekent geluid met lange golflengtes. Om deze effectief te dempen zijn specifiek hiervoor ontworpen akoestische producten nodig. In de praktijk van minimaal 8 cm dikte.
Dunne materialen zoals gordijnen en een kleed absorberen wel de hoge tonen en voor deel deel middentonen, maar geen lage tonen. Overigens kunnen ook dunne materialen prima gebruikt worden, zolang ze in dezelfde ruimte gecombineerd worden met bijvoorbeeld "echte" akoestische panelen van 8 of 12 cm dikte, die dan geplaatst zijn op specifieke plekken.
In de hoeken van de ruimte kunnen specifieke bass-traps verbetering brengen. Bass-traps zijn afgestemd op laagfrequent geluid en kunnen als bass-tubes in de vorm van bijvoorbeeld zijn of driehoekig om in de hoek te plaatsen. Behalve deze vormen is er ook een vlakke resonator beschikbaar. Wat in welke ruimte het beste te kiezen is onderdeel van akoestisch advies op maat.
In het Esperio akoestiekmodel en ons akoestisch advies nemen we altijd de werking van alle interieurelementen die het geluid in een bepaalde ruimte en daarmee de beleving bij Hifi weergave en geluid in een thuisbioscoop beïnvloeden, mee.
Lees hieronder het eerder verschenen artikel, wat dieper op laagfrequent weergave ingaat.
De meesten hebben wel eens gemerkt dat de weergave van bastonen in de ene kamer veel beter klinkt dan in de andere. In de meeste kamers worden bepaalde toonhoogten enorm versterkt en andere juist weer verzwakt. Dit is ook afhankelijk van de luisterpositie in de kamer.
In dit artikel ga ik meer in op lage tonen resonanties en hoe je ze kunt beheersen, voor een meer gebalanceerde laag-weergave bij HiFi audio.
De kamer als klankkast én als spiegelzaal
Voor audioweergave zijn resonanties in vooral het lage-tonen gebied van belang, ongeveer tot 250 Hz.
Rond deze frequentie, genaamd transitiefrequentie, gaan de meeste kamers over van effecten van resonanties, die geluid plaatselijk versterken en verzwakken, naar effecten van korte reflecties. Van klankkast naar spiegelzaal, zeg maar.
In dit artikel gaan we nader in op de resonanties, dus het geluid onder 250 Hz. Op de meting van de geluidsdruk op de luisterpositie zijn deze twee gebieden duidelijk te onderscheiden. Onder de 250 Hz zie je grote uitslagen in de geluidsdruk; daarboven veel minder sterk en meer geleidelijk.
Resonanties
Geluid bestaat uit luchtbewegingen, meestal in een golfvorm. Bij de golfvorm hoort ook de golflengte; hoe hoger de toon, hoe korter de golflengte, hoe lager de toon, hoe langer de golflengte. Een hoge toon, bijvoorbeeld 10000 Hz, heeft een golflengte van 3,4 cm. Bij een frequentie van 1000 Hz is dat 34 cm en bij 100 Hz inmiddels 3,4 meter.
Bij geluid in afgesloten ruimtes treedt een bijzonder effect op: geluid waarbij de helft van de lengte van de golf gelijk is aan de afstand tussen de uiteinden, zoals de tegenoverliggende wanden, zal daardoor enorm worden versterkt. In de akoestiek wordt dit de resonantiefrequentie genoemd. Bijvoorbeeld een kamer met een lengte van 6 meter heeft een resonantiefrequentie van ca. 29 Hz.
Als we in deze kamer geluid laten horen met deze frequentie zal dit op bepaalde plekken in de kamer zeer sterk worden waargenomen, terwijl geluid met een frequentie van bijv. 20 of 35 Hz niet specifiek harder te horen is.
De verdeling volgt altijd dit patroon. Dit sterk resoneren is een natuurverschijnsel en komt overal voor; als je het water in bad op een bepaalde snelheid heen en weer beweegt, klotst het over de rand.
Muziekinstrumenten ontlenen vaak hun eigen, herkenbaar, geluid aan de eigenresonantie van de snaar en/of kast.
Het kan ook ernstiger vormen aannemen, zoals in de jaren 40 in Amerika, waarbij een brug instortte nadat deze door de wind in eigenresonantie was gekomen.
Tacoma Narrows Bridge
Gelukkig zal dit in de huiskamer of luisterruimte niet zo dramatisch eindigen, maar er is een aantal zaken om rekening mee te houden.
Harmonischen
Behalve de hierboven beschreven resonantiefrequentie zal het versterkend effect ook optreden bij 2x, 3x, 4x en 5x de resonantiefrequentie. Dit zijn de harmonischen van de resonantiefrequentie. Dus in het voorbeeld van hierboven: resonantiefrequentie is 29 Hz, harmonischen op 58, 87, 116 en 145 Hz. Op zich zijn er veel meer harmonischen dan deze, maar naarmate ze van hogere orde zijn, zijn ze in de praktijk voor ons niet meer van belang.
Hiervoor hebben we gezien dat de resonantiefrequentie de toonhoogte is waarbij de halve golflengte precies “past” tussen de 2 wanden van een kamer. Nu heeft een normale kamer niet alleen een voor- en achterwand, maar ook 2 zijwanden en een plafond en vloer. Er zijn dus 3 resonantiefrequenties: tussen de voor- en achterwand, de zijwanden en het plafond en vloer.
Naast deze 3 resonantiefrequenties komen ook de daarbij optredende harmonischen van 2x, 3x, 4x en 5x de resonantiefrequentie voor. In een normale kamer met 3 dimensies hebben we hierbij dus in de praktijk te maken met 3 x 5 = 15 frequenties die in de gaten gehouden moeten worden, alle onder 250 Hz.
Samenvallende resonanties en harmonischen
Vervelend wordt het als de resonantiefrequentie of de frequentie van de harmonischen dicht bij elkaar liggen. Geluid waarvan deze frequenties minder dan 5 Hz uit elkaar liggen zal op bepaalde plaatsen in de kamer erg sterk en op andere plaatsen erg verzwakt hoorbaar zijn.
Omdat deze frequenties in relatie staan met de maten van de kamer, zal ook de mate waarin de resonantiefrequentie en de harmonischen al dan niet samenvallen afhankelijk zijn van de verhouding tussen lengte, breedte en hoogte van de kamer.
Het meest ongunstig hierbij is een kamer met gelijke dimensies of waarbij de breedte bijvoorbeeld de helft is van de lengte. In deze situaties zullen er enorme uitslagen zijn in sterkte van het waargenomen geluid.
Wat horen we dan?
De pieken en dalen in sterkte in de weergave van lage tonen bevinden zich in de praktijk het bereik tussen 20 en 250 Hz. De nadelige effecten van resonanties kunnen bijvoorbeeld een sterke weergave bij 30 Hz en een dip in de sterkte bij 60 Hz zijn. Effect is dat er voor je gevoel geen echt laag uit de speakers komt, behalve bij de allerlaagste tonen in de muziek rond 30Hz.
Minstens zo storend is een effect dat de weergave in het bereik 100-200 Hz te sterk is. Het gehoor is gevoelig voor deze frequenties en deze toonhoogten komen relatief vaak in de muziek voor (veel vaker dan de allerlaagste tonen). Als muziek in dit gebied te sterk wordt weergegeven, dan wordt vaak het afspeelvolume hierop afgestemd en worden muziekdetails die rondom dit bereik liggen gemaskeerd en te zwak weergegeven en zijn daardoor niet goed hoorbaar. Ze zitten wel in de CD, plaat of stream, maar zijn niet goed hoorbaar.
Als je het slecht treft dan is er zowel een “te dikke” weergave in het bereik tussen 100 en 200 Hz en tegelijk een dip rond 50-60 Hz, waarbij voor je gevoel het ene effect het andere nog sterker hoorbaar maakt. Een dik hoger-laag en geen echt diep en rustig laag.
Deze effecten treden op, ook en juist bij grote speakers en bij topkwaliteit audiocomponenten, omdat hiermee de kamer-resonanties goed worden aangestuurd en opgewekt.
Wat zijn de oplossingen
De luisterpositie is van grote invloed. Iedereen zal wel eens gemerkt hebben dat de lage tonen in de muziek op de ene plek in de kamer sterker klinken dan op de andere plek. In het lage-tonen bereik zijn de pieken en dalen in de sterkte van het geluid, veroorzaakt door resonanties, sterk plaats-afhankelijk.
De verdeling met zones waarbij het geluid erg sterk of erg zwak klinkt, volgen een van te voren vaststaand patroon. Omdat we meestal op gelijke afstand van de linker en rechter speakers luisteren en vaak in een huiskamer, luisterruimte of thuisbioscoop in het midden van de breedte van de kamer, kunnen we daar niet zoveel aan veranderen. Dat geldt ook voor de hoogte.
De enige richting waarin we kunnen variëren is in de lengte van de kamer. Het naar voren of naar achteren schuiven van de luisterpositie heeft veel invloed op de pieken en dalen in de sterkte van de resonantiefrequenties.
Oplossing 1: 38%
Of deze 38% helpt, moet je zelf bepalen; in het artikel beperken we ons tot de luisterpositie
Een goede methode om te beginnen is om zoveel mogelijk op 38% van lengte van de kamer te luisteren. Dus als de totale lengte van de kamer bijvoorbeeld 6 meter is, dan is de positie 2,28 meter. Het beste is 2,28 meter vanaf de voorwand (daar waar de speakers staan). Vaak levert dit een luisterpositie op waarbij je relatief ver vooraan in de kamer zit.
Een goed alternatief is 38% vanaf de achterwand; in het voorbeeld bij 6 meter lengte, 2,28 meter vanaf de achterwand. Op deze 38% zijn de pieken en dalen bij de lage tonen, veroorzaakt door de resonanties, zo gelijkmatig mogelijk verdeeld. Dt is een vuistregel die geen rekening houdt met de werkelijke kamer en kamerinrichting, maar wel een bruikbaar startpunt biedt.
Vanaf deze luisterpositie van 38% van de lengte, kan daarna nog een halve meter naar voren of naar achteren geschoven worden, hierbij letten op een zo gelijkmatige weergave van lage tonen. Als daarna de beste luisterpositie gevonden is, dan (in de ideale situatie) de luidsprekers zo opstellen dat er een driehoek ontstaat met gelijke afstanden tussen de linker- en rechter luidspreker en tussen elke luidspreker en de luisterpositie.
Het kan zijn dat er daarna een opstelling ontstaat waarbij men relatief ver in de kamer zit en op een op het eerste gezicht ongewenst grote afstand van de achterwand. Dit is echter behalve voor de meest gelijkmatige laag-weergave ook erg gunstig voor het waarnemen van de reflecties van de achterwand, zowel wat betreft de sterkte als het tijdsverschil tussen het directe en gereflecteerde geluid (hierover later meer).
Oplossing 2: Hogere zitpositie
Iets wat vaak over het hoofd wordt gezien is de invloed van de hoogte waarop geluisterd wordt.
Het verhaal over de resonanties geldt niet alleen in de lengte, maar ook in de breedte en in de hoogte van de kamer.
Als er basproblemen zijn, kan het bijvoorbeeld 10 of 15 cm hoger gaan zitten een duidelijke verbetering in de basweergave opleveren.
Oplossing 3: Demping met bass tubes
We hebben het hier over lage tonen. Deze hebben een lange golflengte en om deze met enig effect te kunnen dempen is er materiaal met voldoende dikte en met een hoge dempingsfactor nodig. Een vloerkleed of gordijnen helpt niet en kan een en ander juist slechter maken, omdat hiermee de hoge tonen wel- en de lage tonen niet gedempt worden.
Als we het niet over de allerlaagste frequenties hebben, maar vanaf 50-60 Hz, dan kunnen basstraps helpen. Het moeten dan wel goed werkende zijn, gevuld met dempingsmateriaal van voldoende dikte en met verschillende dichtheid.
Het beste is als deze worden afgestemd op de eigenschappen van de kamer. Omdat lage tonen, zoals eerder beschreven, lange golflengtes hebben dient de basstrap ook voldoende dikte te hebben, wil het effectief zijn. In de praktijk minimaal 40 cm diameter.
Een veelvoorkomend misverstand is om schuimblokken of diehoekige basstraps in de hoeken van de kamer te plaatsten. Nu is het zo dat geluidsabsorptie vrijwel altijd berust op het afremmen van luchtbewegingen. En waar is de luchtbeweging het laagst, in de hoeken van de kamer! Op deze plek is dus weinig luchtbeweging om af te remmen. Ondanks alle beloften werken bass-traps geplaatst in de hoeken, dus vrijwel niet. Er is een verschil tussen deze luchtbeweging en geluidsdruk (hoe hard het klinkt). Ondanks dat lage tonen vaak in de hoeken van de kamer het hardst klinken, hebben ze daar wel veel druk maar weinig beweging en zijn absorbers daar erg weinig effectief voor de laagste frequenties. De best mogelijke oplossing om voor frequenties tussen ongeveer 60 en 250 Hz iets te doen is een bass-tube geplaatst op een positie met een zekere afstand van de hoek en zijwand. Een absorber is in dit verband het meest effectief op een afstand van de hoek/wand van ¼ van de golflengte van de te dempen frequentie. Bij 250 Hz is dat 34 cm uit de hoek, bij 100 Hz is dat al 85 cm uit de hoek. Gelukkig is het niet zwart/wit, dus een goede, echt werkende basstrap van voldoende diameter op 40 cm uit de hoek, een goede oplossing.
Oplossing 4: Voorzetwand
Als er een thuisbioscoop of luisterruimte ingericht gaat worden, dan is een goede maatregel om een extra voorwand te plaatsen, bijvoorbeeld op 40 of 60 cm afstand van de bestaande wand. De ruimte achter de nieuwe wand kan dan voorzien worden van absorberend materiaal (wel het juiste type nemen; niet gewoon spouwisolatie).
Hiervoor is het Esperio Voorzetwandsysteem goed bruikbaar.
Door het grote oppervlak en de goede diepte worden lage tonen effectief gedempt. Pieken worden lager en dalen in de hoogte sterker; resultaat is een slankere laagweergave met meer details.
Behalve een extra diepe voorwand kan ook voor een voorzetwand gekozen worden, die rondom loopt en bijvoorbeeld 10 cm diep is. Door deze wand ook te combineren met afwisselend een absorberend vlak en daarnaast een vlakke wand, onstaat een wand die ook de korte reflecties goed kan beheersen (over korte reflecties in een ander artikel in deze reeks meer).
Oplossing 5: Bij verbouw of nieuwbouw op verhouding van afmetingen letten
Bij het plannen van een luisterruimte, thuisbioscoop of studio is het zeer verstandig hiermee rekening te houden. Er is een aantal ideale verhoudingen tussen lengte, breedte en hoogte waarbij samenvallende resonanties/harmonischen worden voorkomen. Hierdoor hoeven er later geen akoestische aanpassingen voor dit probleem worden toegepast en is er in de kamer op alle plekken een meer gelijkmatige waarneming van de sterkte van lage tonen.
Het gaat hier te ver om deze bouwkundige zaken te behandelen. Indien u nieuwbouw of verbouw overweegt, is het zeer raadzaam om vooraf even met ons contact op te nemen. Soms voorkomt enkele centimers grotere of kleinere wandafstand later veel problemen!
Akoestische meting om basproblemen op te sporen en mogelijk te verhelpen
Altijd waardevol als start van de aanpak is een akoestische meting en beoordeling van de huidige akoestiek en luisterruimte.
Met onze apparatuur kunnen we "live" het geluid zichtbaar maken en daarmee snel basproblemen opsporen en laten zien wat bijvoorbeeld een kleine verandering in de opstelling aan verbetering kan opleveren.
Daarnaast worden ook alle andere akoestische aspecten voor goede audio en muziekweergave meegenomen.
Kijk bij akoestiekmeting-voor-audio voor informatie over deze meting en hoe met het onderdeel FTT-meting problemen met basweergave kunnen worden opgespoord en mogelijk worden verholpen.
Misschien vind je dit ook interessant
Andere artikelen uit dezelfde categorie
Akoestiek
van
Hifi ruimte en Home Cinema
Klik op de afbeeldingen hieronder voor details.
