Nagalmbeheersing
door Toine Dingemans (SoundScapeS)
Noot van de redactie:
Het onderstaande artikel is geschreven door de firma SoundScapeS en maakt deel uit van een serie artikelen over akoestiek. Hoewel deze serie door SoundScapeS geschreven wordt is de geboden informatie universeel toepasbaar en derhalve interessant voor iedereen die serieus bezig is met HiFi in de breedste zin van het woord. Vandaar dat de redactie heeft besloten het bericht in deze rubriek te plaatsen. Het plaatsen van dit bericht wil op geen enkele wijze impliceren dat wij, als HiFi.nl, SoundScapeS aanbevelen of van betere kwaliteit achten dan andere aanbieders van akoestische aanpassingen.
Een van de vier peilers waarop de akoestische infrastructuur het zwaarst leunt is die van nagalmbeheersing. Correcte beheersing van de nagalmtijd in een willekeurige ruimte gaat verder dan het dempen van middentonen en hoge frequenties middels gangbare poreuze materialen en stoffen. In dit artikel wil ik iets over nagalmbeheersing, in het bijzonder van de onderste vier oktaven laten zien, en wel aan de hand van een praktijkvoorbeeld.
Nagalmbeheersing van de onderste vier oktaven wordt ook wel "bass-management" genoemd en omvat altijd het gebruik van volumineuze akoestische elementen, waarvan er vier zeer relevant zijn bij akoestiek thuis:
Afgestemde basstraps Afgestemde wandpanelen Plaatabsorbers Tube trapsHet betreft vier wezenlijk verschillende hulpmiddelen; dat wat de een uitstekend voor elkaar krijgt lukt de ander doorgaans niet en omgekeerd. Een afgestemde basstrap is bijvoorbeeld niet een breedbandig absorberend element maar door de afstemming juist smalbandig inzetbaar. Een tube traps is daarentegen allesbehalve een afgestemd of smalbandig opererend element. Specifieke problemen in de bas vereisen doorgaans een afgestemde oplossing, waartegen een tube trap niet opgewassen is. Breedbandige problemen in het laag kunnen gemakkelijk met tube traps worden aangepakt, maar ook met een reeks (cascade) van afgestemde basstraps die elkaar met 1/3 tot ½ oktaaf overlappen.Bass-management is in feite het naar behoeven toepassen van één of meer van de bovenstaande vier elementen, teneinde de nagalmtijd voor frequenties onder 300Hz terug te dringen tot een voor de ruimte aanvaardbare waarde. Die juiste waarde ligt, afhankelijk van de inhoud van de ruimte doorgaans tussen 0,5 en 1 seconde voor frequenties onder 200Hz. Hogere frequenties dienen een wat kortere nagalmtijd te verkrijgen die ligt tussen 0,2 en 0,5 seconde.
"Ik heb een basprobleem"
Dit was de aanhef van een email die een tijdje geleden in de mailbox zat – het is overigens de aanhef van veel mailtjes, maar deze was opvallend omdat ie van Arthur kwam. Arthur is een bestaande klant met een fictieve naam, die ruim een jaar geleden in overleg met SoundScapeS een thuisbioscoop op zolder heeft laten ontwerpen.
Arthur heeft de zelfbouw bepaald niet geschuwd! Er is onder andere ruim aandacht besteed aan diffusie in deze ruimte. De invloed van de schuine wanden is weliswaar niet volledig uit te bannen, maar wel grotendeels te neutraliseren middels goede reflectiebeheersing – in de praktijk komt dat neer op goede diffusie.
Tegelijkertijd is er ook ruime aandacht aan bass-management besteed. Voor een deel is dat gerealiseerd door de twee schuine uiteinden (punten) van de ruimte als afgestemde basstraps uit te voeren (zie de foto’s verderop). Een andere belangrijke bijdrage aan de absorptie van lage middentonen levert het dakbeschot zelf. Het in verhouding zeer grote oppervlak aan dakbeschot vormt namelijk een serieuze plaatabsorber die krachtig absorbeert in een smalbandig gebied tussen 100 en 300Hz. Van deze eigenschap van de bestaande constructie is nuttig gebruik gemaakt in Arthur’s ruimte.
De foto hieronder toont de zitbank en het achterdeel van de ruimte. De zijwanden zijn bekleed met een breedbandig absorberende akoestische plaat met een lage lichtreflectie voor betere beeldprojectie. De schuine wand is voor het grootste deel met diffusers behangen. Daar waar geen diffusie zit wordt bovengenoemde akoestische wandplaat toegepast. De achterwand bestaat uit een afgestemde basstrap die de absorptie overneemt in het gebied waarin de constructie van het dakbeschot het laat afweten, namelijk onder 100Hz. Het betreft een zgn. lattenabsorber. Op de vloer ligt laminaat.
Hoewel de ruimte relatief smal is en verstoken is van direct licht van buitenaf, is ze niet bekrompen of drukkend. De zitbank heeft behoorlijk wat ruimte achter zich, opdat zich een goede achter-ambiance kan ontwikkelen. De omgeving van de rearspeakers is welbewust zeer diffusief, want de volle breedte is als diffuser uitgevoerd.
De foto hierboven laat zien dat ook de hoofdluidsprekers vrij ver naar voren staan; dit is het resultaat van Arthur’s in de loop van een halfjaar gehoormatig geoptimaliseerde opstelling. Er is aan het kameruiteinde een kleinere afgestemde basstrap ingebouwd.
Luister en huiver
Wat niet zichtbaar is zijn de zijwanden die rondom het eerste reflectiepunt diffuus zijn gemaakt; dat is in de foto hieronder te zien. Rondom de diffusers is op de vrijblijvende schuine wanddelen gebruik gemaakt van genoemde akoestische wandplaat. Deze is direct op de ondergrond geplakt. Overigens kunnen de twee onderste diffusers wegschuiven, zodat het eronder liggende tuimelraam vrijkomt en open kan.
Al met al heeft Arthur zich een heleboel werk op de hals gehaald en toen zijn mailtje binnenkwam waarin hij over een basprobleem sprak nam ik dat uiteraard zeer serieus. Dat lag immers niet in de lijn van redelijke verwachtingen, gezien de grondigheid waarmee we het ontwerp in overleg hebben vormgegeven. Aan het woord is Arthur, die me een idee gaf van wat er bij de bouw van zijn ruimte kwam kijken:
"Het heeft een hele tijd geduurd, bijna 8 maanden sinds ik van jou de definitieve uitwerkingen op papier had van de HT ruimte op zolder. Met name de bouw van de 20 diffusers was een zeer tijdrovend karwei, ik was blij toen ik ze eindelijk klaar had!!! De rest van de ruimte heb ik in delen afgewerkt, te beginnen met de basstraps, toen een algehele schilderbeurt en daarna de plaatsing en het schilderen van de diffusers. Daar achteraan nog de wandpanelen, die ik in gedeelten heb bevestigd om maar niet te snel te veel demping in de ruimte te krijgen.
Het einde van het verhaal is dat ik toch alles hebt aangebracht waar jij in de uitgangssituatie van bent uitgegaan. Tot slot heb ik veel aandacht besteedt aan de afwerking, ook mbt het realiseren van schuivende constructies voor het dakraam en de entree van de ruimte waar een hoge diffuser gepland stond, het zal voor jou niet zo makkelijk zijn het hele project nog voor de geest te halen gezien de lange tijd dat ik niets van me heb laten horen. Maar het resultaat mag zeker gezien worden en mijn vrouw en ik zijn er apetrots op.
De kleine 1000 uur die in het hele project zitten inclusief de bouw van de speakers hebben er toe geleid dat ik eerst een lange vakantie heb genoten. Tot slot nog de vloer eruit gehaald en vervangen door laminaat met tegeldecor.
Een klein minpuntje is dat er nog wel een resonantie in de bas zit, welliswaar een heel stuk minder dan voor de bastraps. In de toekomst wil ik hier nog wel eens naar kijken, misschien dat varieren met de openingen tussen de latten van de bastraps hier een oplossing voor bieden."
Luister en huiver.
En zo toog ik op een zaterdag naar Arthur thuis om op zolder naar muziek te gaan luisteren en te gaan meten. Bij voorkeur eerst luisteren en dan pas meten. Een meting kan wel een luistersessie kleuren, maar een luistersessie kan nooit een meting kleuren…..
Het komt nu ook weer niet zo heel vaak voor dat ik getrakteerd wordt op een muziekbelevenis die echt compleet is en waar je voor thuisblijft. Arthur’s hardware is het bewijs dat er geen astronomische bedragen hoeven te worden neergeteld om grootse resultaten te behalen, alhoewel 1000 werkuren voor ruimte en speakers natuurlijk ook niet niks is.
De ruimtelijke afbeelding die wordt neergezet is prachtig scherp en ademt in drie dimensies. Breed, maar niet plat; diep, maar niet smal. In het afgelopen jaar kon ik een aantal ruimtes waarin ruimschoots diffusie is toegepast mogen beluisteren en steeds valt dezelfde ruimtelijke grootsheid op. Er is de schijnbare afwezigheid van de fysieke muren. Dat is voor mijn gevoel een van de "final frontiers" van thuisaudio – eentje die zelden doorbroken wordt bovendien, omdat de prijsklasse van de hardware hier slechts ten dele invloed op uitoefent.
Het klankbeeld is simpelweg evenwichtig en dringt nergens op. Kritische stemmen blijven mooi schoon en dat is weer wel een even groot compliment voor de hardware als voor de juistheid van de nagalmtijd zelf. De ruimte verwerkt moeiteloos de erin opgewekte akoestische energie en laat zich niet verzadigen, ook niet op hoog volume.
Ik bemerk in elk geval dat ik al heel snel niet meer met een analyse bezig ben maar met muziek luisteren. Ik weet nu al wat ik tegen Arthur ga zeggen straks, zelfs nog voordat ik ga meten. Ik wil graag naar andere "probleemopnames" luisteren, maar weet al genoeg en kan het probleem reeds benoemen. Daar veranderen andere ‘probleemopnames’ niets meer aan….. Daar waar de zwakheden van een set verdwijnen in diens sterke punten, daar is aandacht voor de muziek. Daar waar de zwakheden van een set afsteken, daar is aandacht voor geluid. Ik laat me trakteren op meer muziek en merk dat ik nog niet wil gaan meten.
"En doe ook maar een mooie meerkanaals sacd, Arthur", vraag ik op een gegeven moment. Pink Floyd, dark side of the moon. De meerkanaals-remix van "Money" maakt dat je datgene zou horen wat de drummer vanachter zijn drumstel hoort temidden van de andere muzikanten. Dat gevoel van volkomen eenheid van voor-, achter- en zij-ambiance is iets dat zowel bij meerkanaals- als bij tweekanaalsopnames voor een grote mate van realisme zorgt. De impact van akoestische optimalisatie is in audiofiele kringen anno 2005 zodanig zeldzaam, dat veel luisteraars wellicht niet precies weten wat ze missen totdat ze het eens hebben gehoord.
Die zaterdagmiddag bij Arthur heb ik geleerd dat een tamelijk bescheiden hardware ontzettend realistisch en betrokken kan klinken, simpelweg door de afwezigheid van een aantal zaken die blijkbaar onbewust dat realisme elders verstoren. De schijnbare ruimte uit de muziek is, afhankelijk van de opname, groter of kleiner dan de fysieke ruimte zelf. Als hij een meter of anderhalf meer ruimte had om de luidsprekers van de luisterplaats weg te zetten zou het helemaal de hemel op aarde zijn.
En het basprobleem dan?
De luidsprekers staan relatief dicht bij de luisterplaats – dat is het enige compromis dat Arthur moet sluiten. Het zijn ook niet de kleinste luidsprekers. Dat alles is in onderstaande foto wel enigszins te zien. Die plaats is evenwel ook verantwoordelijk voor het prachtige ruimtebeeld en de ongekleurdheid van de klank.
"Never change a winning team"; lekker laten staan.
Maar een basprobleem heb ik tijdens het luisteren niet gehoord!
Wat ik wel heb gehoord in de zogenaamde "probleemopnames" is het karakter van die opnames. Er was één nummer bij dat het probleem echt blootlegde. Dat nummer begon vrij rustig, maar met een hele krachtige baslijn. Echt heel krachtig. Eén van de tonen in die nagenoeg geïsoleerd klinkende baslijn ging een dB of drie harder dan de overige. Dat was de resonanties waarnaar Arthur verwees. Naarmate het nummer zich ontwikkelde vielen meer instrumenten bij en geleidelijk aan versmolt de baslijn met de rest van de muziek. Het vreemde aan de opname is dat de baslijn van het begin af aan zo hard werd neergezet. Hoe dan ook, ik hoor niet vaak een prettiger bas weerklinken met allerlei opnames dan wat ik hier hoorde (uitgezonderd natuurlijk bij mezelf….. J .)
In een poging om Arthur te laten zien hoe zijn geluid zich verhoudt tot dat van "het gemiddeld aangetroffene" informeerde ik naar zijn ‘referenties’. Ofwel: "Arthur, heb je enig idee hoe het geluid van deze set zich eigenlijk verhoudt tot dat van de meeste andere die ik aantref, zelfs de hele dure die in rampzalige ruimtes staan te spelen?" Dat bleek niet het geval. "Het is zonder meer zo dat er heel veel heel serieuze audiofielen een moord zouden doen voor jouw geluidsniveau", zei ik, en dat is een feit.
"En het basprobleem?", vroeg Arthur. Ik mompelde iets van, "het zou mij verbazen als we sterkteverschillen zouden gaan meten die verder dan 10dB uiteen liggen".
Hieronder de meting van het hoofdsysteem (rode curve):
De meting is bruikbaar tot 8kHz en is recht binnen 9dB.
Wanneer 129dB als de nul-dB lijn wordt beschouwt, dan is de weergave tussen 50 en 8.000Hz recht binnen 9dB (+/- 4,5dB). Dat lijkt iets om niet van onder de indruk te zijn, maar het zegt allereerst niets over hoe dit nu eigenlijk in werkelijkheid klinkt en in de tweede plaats is het niet ongebruikelijk om in onbehandelde situaties sterkteverschillen van 20 tot 35dB te meten, zodat daarbij vergeleken deze meting zeer recht is! Daarnaast is het zo dat de meting welbewust de invloed van de ruimte zelf meeneemt. Van een basprobleem kan sprake zijn als de sterkteverschillen tussen pieken en dalen die er onmiddellijk op volgen of aan voorafgaan meer dan 15dB bedragen – iet dat zoals gezegd heel gebruikelijk is in een niet-behandelde luisteromgeving.
Nagalmtijd: berekend en feitelijk
Wellicht kan inzicht in de heersende nagalmtijd ter plaatse nog iets toevoegen dat tot nog toe over het hoofd werd gezien. Dit project is op afstand en nog voordat het uberhaupt bestond uitgewerkt. Een van de targets tijdens dit ontwerp is de berekende nagalmtijd van de eindsituatie. De toepassing van alle genoemde en ongenoemde maatregelen zou tezamen onderstaande berekende nagalmtijd moeten opleveren:
De twee donkergroene lijnen geven de target aan voor deze ruimte en ondanks de oplopende karakteristiek in het laag zou er op grond van deze eindberekening geen probleem moeten zijn in datzelfde laag.
De daadwerkelijk gemeten nagalmtijd ten tijde van het bezoek is hieronder afgebeeld en laat zien dat de werkelijkheid marginaal minder rooskleurig is – het is een feit dat ik bij het ontwerpen van een ruimte eerder iets te weinig dan iets teveel absorptie implementeer, aangezien het achteraf gemakkelijker is om absorptie toe te voegen dan om het weer weg te nemen.
Uit deze feitelijke meting valt af te leiden dat, als het er echt op aankomt, enige aanvullende laagabsorptie onder 100Hz nog op zijn plaats kan zijn. De waarde van bijna 1 seconde op 80Hz zou strikt genomen 0,75-0,8 seconde moeten zijn, zo blijkt uit de berekende nagalmtijd. Deze iets te lange tijd is in wezen de reden voor het basprobleem. Doordat alle overige aspecten zo netjes in orde gekomen zijn steekt de iets te lange nagalmtijd in het laag als het ware af bij de rest. Hoe een op zichzelf heel mild probleem toch op kan vallen als al het andere is weggevallen.
Oplossingen Achteraf.
Op dit punt komt allereerst de voorkeur van een klant naar voren. Persoonlijk zou ik geen probleem hebben met de bas; Arthur heeft dat bij nader inzien ook niet echt, maar als hij dat zou willen valt er nog wel het een en ander aan te passen.
Het opnieuw definiëren van een lagere afstemming voor de basstraps is zeker een reële mogelijkheid. Door een andere latafstand, latbreedte en latdiepte toe te passen kan een lagere afstemming gerealiseerd worden met dezelfde holle ruimte, maar dit vereist het nodige werk en als het vermeden kan worden zou dat alleen maar beter zijn.
Als alternatief voor herziening van de basstraps kan Arthur op de zijwanden symmetrisch twee oppervlakken als plaatabsorber inrichten. Dat is weliswaar niet zo krachtig als afgestemde basstraps, maar er staat tegenover dat het zeer simpel, goedkoop en snel te proberen is. Het kost niet meer dan wat houten balkjes, wat triplex en glaswol – minder dan 50 euro in elk geval. Mocht het een succesvolle maatregel zijn, dan kunnen de paneelabsorbers altijd overgeschilderd worden in de gewenste kleur en mochten ze niet succesvol zijn (dat is een reële optie), dan kan altijd nog voor een herziening van de basstraps worden gekozen.
Moraal?
De moraal, zo die er is, zou kunnen zijn dat het vanzelfsprekend is dat je iets dat je niet echt kent ook niet zult missen. Als je de impact van zoiets als ‘goede dynamiek’ nog nooit echt ondergaan hebt, zul je die dynamiek ook niet missen als deze er niet is. Vanzelfsprekend dus.
Maar wat ook vanzelf spreekt is het omgekeerde: als je niet echt beseft hoe goed je geluid is, dan lijkt het zo te kunnen zijn dat je het ook niet ten volle waardeert. Dat is ongetwijfeld psychologisch verklaarbaar. Je kunt je dus blind staren op één baslijn uit één liedje dat toevallig een beetje merkwaardig is opgenomen. Een relatief sterkteverschil van 3 of 4dB tussen twee achtereenvolgens aangeslagen bastonen wordt overduidelijk hoorbaar en je kunt denken dat je een basprobleem hebt terwijl je eigenlijk de eigenaardigheid van een specifieke opname hoort.
Als je een basprobleem hebt, heb je dat altijd en niet bij 1 of 2 liedjes.
Als het probleem alleen maar in dat ene of in die twee nummers zit en verder ben je zo blij als een kind met je geluid, dan mag je gerust de mogelijkheid overwegen dat het ook weleens in de opname zelf kan zitten.
Arthur moet zichzelf gerust stellen op dit punt; dat kan en wil ik niet voor hem doen, want hij moet zelf tevreden zijn. Het aantonen dat een probleem er niet is of slechts in beperkte mate, is soms moeilijker dan het aantonen van een probleem dat er wel is. Het effect van jezelf blindstaren op een heel klein stukje geluid is als het goed is iedere audiofiel wel bekend, maar het is niet te hopen dat het een langdurige ‘aandoening’ is.
Een gevoel voor verhoudingen is dus heel nuttig. Wanneer je jaarlijks 80 tot 100 verschillende audiosets hoort uit alle prijsklassen en in allerlei ruimtes, dan ontstaat als vanzelf referentie en gevoel voor verhoudingen.
Zonder die twee zaken kun je blijkbaar in het bezit zijn van een geweldig geluid zonder het zelf te beseffen.