Trinnov Audio Amethyst (deel 1)

In dit eerste deel over de Trinnov Audio Amethyst volgt basis informatie over akoestiek, Trinnov en de mogelijkheden van de Amethyst. Akoestiek wordt door de meeste audiofielen en muziekliefhebbers onderschat of simpelweg genegeerd. Niet optimaal geluid is dan altijd de schuld van de luidsprekers of elektronica. De juiste manier om goed geluid te krijgen is een investering in akoestiek, vervolgens het kopen van advies bij een system integrator en uiteindelijk de aanschaf van hardware. Wie dat doet zal merken dat die hardware het minst belangrijk is. Combinatie van verschillende functionaliteiten.

Wie serieus bezig is met geluid en naar muziek luisteren, koopt niet alleen een stereosysteem, maar is ook bezig met de plaatsing en de kamerakoestiek. In een normale woonomgeving komen de laatste twee vrijwel altijd in het gedrang. Er moet ook geleefd worden. Dat beperkt het aantal zichtbare akoestische aanpassingen dat gedaan mag worden. Ook de luidsprekers krijgen niet hun optimale plaats. In de meeste gevallen staan die tegen de muur geplakt, zelfs in winkels en op audioshows. De ruimtelijke weergave is dan weg, de tonale balans is weg en geluid plakt vaak aan de weergevers. Ook het vaak aanwezige moderne interieur met een stenen vloer, veel glas en (te) weinig absorberend of diffunderend oppervlak is de doodsteek voor goed geluid. Veel moderne Vinex-locaties zijn eerder ontworpen als succesvolle natuurlijke galmruimten, zoals studio's die vroeger gebruikten. Op basis van het slechte geluid raakt de audiofiel dan op drift en vlucht in het steeds inruilen en opnieuw kopen van apparatuur.

Absoluut zinloos
Een in een goede akoestiek geplaatste en bij elkaar passende set, met een winkelprijs van pakweg 5000 euro, veegt zogenaamde kostbare high-end sets in problematische akoestische omstandigheden volledig van de kaart. Het beste is om de akoestiek aan te passen met behulp van de natuurlijke elementen die in elke woonomgeving te vinden zijn. Daarnaast zijn er vaak simpele bouwtechnische oplossingen, die een woonomgeving niet veranderen in een studio. Elektronische systemen voor roomcorrection kunnen dan een aanvulling zijn, of zelfstandig een aantal akoestische problemen opheffen.

Acoustics for dummies
Geluid dat in de kamer klinkt is een optelsom van het directe geluid uit de luidsprekers en gereflecteerd geluid. Vrijwel alle objecten in de kamer reflecteren geluid. Dat geluid is nodig. Het maakt de muziek vol, ruimtelijk en luider. Luidsprekers in de open lucht klinken dun, saai en lage tonen ontbreken. Het is dus een slecht idee om een kamer volledig dood te slaan met zware gordijnen, tapijten en andere absorberende objecten. Aan de andere kant gooien al die reflecties roet in het eten. Alle gereflecteerde geluiden hebben een bepaalde interactie met het directe geluid uit de luidsprekers. Er ontstaan dan afwijkingen in de tijd, in het frequentiedomein, in de ruimtelijkheid van de weergave en in de focussering. In een kamer met een hoge mate van reflectie verandert het geluid in een gekleurde en onverstaanbare massa zonder ruimtelijke plaatsing. Het klinkt schel en 'boomy' en de soundstage en images worden volledig versmeerd. Zulke kamers kenmerken zich ook door een zeer slechte spraakverstaanbaarheid. Akoestisch gesproken moet een kamer dus een bepaalde levendigheid hebben, aangevuld met eigenschappen waardoor het geluid van de luidsprekers niet kleurt, de tijd/fase behouden blijft en met een vlijmscherpe ruimtelijke afbeelding en focussering. Het frequentiebereik moet op de luisterplaats zo recht mogelijk zijn.

Gereflecteerd geluid bestaat uit zogenaamde "early reflections" en reflecties die later aankomen dan een bepaalde grenswaarde. Het oor beschouwt early reflections als zijnde onderdeel van het directe geluid. Early reflections dragen dan ook bij aan een gevoel van loudness en de juiste ruimtelijke afbeelding. Ze zijn belangrijk voor de plaatsbepaling van het gehoor. Reflecties die later arriveren maken dat het oor veel lastiger kan "plaatsbepalen". Teveel late reflecties maken dat de soundstage diffuus en vaag wordt. Een vorm van reflectie is de zogenaamde staande golf. Dat is een geluid onder de 300Hz dat tussen oppervlakten kaatst. In het laagspectrum worden dan pieken en dalen veroorzaakt van maximaal 10dB. Room resonance modes zijn een volgende vorm van reflecties. Het zijn hotspots en coldspots waar geluidsenergie zich concentreert of juist afwezig is. Het zijn optelsommen van standing waves. In hoeken en dichtbij muren is vaak een concentratie van lage frequenties (luister maar naar de stereo met een oor tegen de wand). Als de luisterpositie zich in zoÕn gebied bevindt met een room resonance mode, dan wordt de tonale balans volledig veranderd. In principe hangen de room resonances samen met de vorm van de kamer. Een volgend reflectieprobleem is flutter-echo. Dat is een geluidsgolf die weerkaatst tussen twee parallelle reflecterende wanden. Na te zijn ontstaan, blijft deze een tijdje naklinken.

De oplossing voor al die reflectieproblemen bestaat onder andere uit absorptie. Er kunnen in de kamer materialen toegepast worden die bepaalde reflecties absorberen. Glas en hout absorberen bij lage frequenties goed, terwijl de absorptie afneemt bij hogere frequenties. Bij een tapijt is dat weer omgekeerd. Het gevaar van teveel absorptie is dat de kamer dood wordt. Absorptie moet dus exact berekend worden. Dus, om welke frequenties gaat het, welk materiaal dempt met hoeveel dB en hoeveel van dat materiaal is dan nodig? De beste tip is om te absorberen met bestaande elementen in de kamer, zoals een tapijt of gordijnen.
Een andere en vaak betere manier is om te diffunderen. Bij diffusie wordt geluid als het ware versplinterd. Het voordeel is dat de energie blijft bestaan, waardoor het levendige karakter van een kamer niet verdwijnt. De mate van diffusie is volledig te berekenen met mathematische modellen. (Regelbare) diffusie wordt vaak gebruikt in opnamestudio's en concertzalen. Er kan dan een bepaalde akoestiek ingeregeld worden. Iedereen zal voorbeelden van diffusie wel kennen. Het dichtplakken van de huiskamer met eierdozen is de meest toegepaste vorm. Een wat chiquer oplossing is de plaatsing van een boekenkast. Wie niet zo neurotisch is om alle ruggetjes gelijk te zetten, heeft een perfecte diffusor in de vorm van een in huiskamers geaccepteerd designelement.

Pieken en dalen
Het zal duidelijk zijn dat de eigenschappen van de luidsprekers, de plaatsing van de luidsprekers en de positie van de luisterstoel een belangrijke rol spelen in het akoestische domein. Kort door de bocht zijn het radiatiepatroon en de plaats van de luidsprekers bepalend voor welke reflecties allemaal veroorzaakt worden met hun invloed op het uiteindelijk waargenomen geluid. Ook de plaats van de luisterstoel is belangrijk. Dicht tegen de muur is meestal een room resonance, die maakt dat het laag daar veel harder klinkt. Om nog even dieper in te gaan op de relatie tussen luidsprekers en akoestiek dient de volgende gedachte: resonanties boven de 200Hz zitten dicht op elkaar. Het totaaleffect hiervan is het beste uit te drukken in de zogenaamde nagalmtijd. Voor de nagalmtijd is een optimale waarde. Die is ook afhankelijk van het type luidspreker en de eigenschappen daarvan. Denk aan het polaire patroon en het ontwerp van de drivers, baffle en filters. Het gebied onder de 200Hz is het meest problematisch. Hier bevinden zich erg onregelmatige resonanties met gevolgen voor de frequentiecurve en ruimtelijke locatie. Een conventionele luidspreker straalt in het bereik beneden de 200Hz bolvormig rond en activeert elke roommode die mogelijk is. De resulterende frequentiecurve in het laag lijkt op een hobbelpad met scherpe pieken en dalen. Pieken kunnen aangepast worden met een parametrische equalizer en dalen kunnen vrijwel niet gecorrigeerd worden.

Combinatie van verschillende functionaliteiten

Wie naar een luidspreker luistert in een ruimte, hoort het directe geluid en het weerkaatste geluid. Beide interfereren met elkaar. Het resultaat heeft vervolgens invloed op onze perceptie van toon, tijd en ruimte. De zogenaamde off-axis response van een luidspreker heeft dus grote invloed op de mate waarin een luidspreker natuurlijk klinkt. Een volledig rondstralende luidspreker maakt dat het geluid sterk wordt be•nvloed door de ruimte. Dat geeft veel kleuring en een heel "ruimtelijk" geluid want de ruimte wordt veroorzaakt door de kamer en niet (of minder) door de opname. De exacte plaatsing bij rondstralende systemen is veel vager en minder nauwkeurig. Zogenaamde "box-luidsprekers", die het merendeel van het aanbod vormen, zijn omnidirectioneel in het laag en worden directief bij de hogere frequenties. Er is een enorm verschil in akoestische poweroutput tussen de hoge en lage frequenties (ongelijke power response) en zo'n luidspreker klinkt doorgaans ook als een box. Dat betekent dat er minder sprake is van een volledig natuurlijke soundstage, zijnde een podium met muzikanten. Er is nog steeds het gevoel dat er geluisterd wordt naar luidsprekers. Uit het bovenstaande volgt onder meer dat de nagalmtijd (reverberation time) van een ruimte een zeer belangrijke indicator is. 

Room modes zijn te herkennen aan pieken en dalen in de frequentiecurve. Berekeningen van die room modes zijn in de praktijk niet erg bruikbaar om bijvoorbeeld de optimale plaatsing van luidsprekers te voorspellen. Een populaire berekening is dat de room modes volgen uit de afmetingen van een ruimte. Dat leidt dan bijvoorbeeld tot schoenendoosachtige huiskamers. Wie het echt goed wil doen kan beter de zogenaamde transferfunctie berekenen. Die berekening gaat over wat er gebeurt tussen de luisteraar en de luidspreker. In die functie worden zaken meegenomen als luidsprekerplaatsing, eigenschappen van de luidspreker en de absorptie/diffusie-eigenschappen van oppervlakten en objecten in de kamer. Metingen die gedaan worden zijn vaak moeilijk te interpreteren. Wat in ieder geval vaak hilarisch overkomt, is de trial & error benadering met eierdozen, gebogen vlakken, gordijnen, zware tapijten, stukken schuimrubber en andere huismiddeltjes waar sommige winkeliers en consumenten de problemen mee te lijf gaan. Akoestiek krijg je in orde met kennis, meten, rekenen en het nemen van de juiste maatregelen. Kortom de wetenschappelijke benadering.

Trinnov Audio
De laatste jaren zijn er verschillende oplossingen gekomen om de akoestiek te beïnvloeden. Sommige fabrikanten, zoals Infinity en JBL, kwamen met basale meetsystemen en luidsprekers met parametrische equalizers. Daarmee is het mogelijk om de belangrijkste pieken in de frequentiecurve weg te regelen. Die technieken zijn ook gebaseerd op de transferfunctie tussen luidsprekers en luisteraars. Anderen kwamen met passieve oplossingen, zoals tube traps, bass traps en frequentie-instelbare diffusors. Zulke hulpmiddelen halen bepaalde frequenties uit de lucht. Dat kan ook met een zogenaamde plaatresonator. Dat is een plaat van bijvoorbeeld 2 vierkante meter die ergens in de huiskamer hangt. De afmetingen kunnen zodanig berekend worden dat de plaat in trilling komt bij een bepaalde storende frequentie. Daarmee wordt energie uit de lucht getrokken en de storende frequentie verminderd. Door de plaat creatief te beschilderen krijgt zo'n object nog cultureel-artistieke waarde binnen de woonomgeving. U kent vast wel de Harmonix RFA-7800 stickertjes. Die werken door op een specifieke storende en hoge frequentie in resonantie te raken of te diffunderen. Daardoor halen ze energie uit de kamer en wordt de storende frequentie minder. Het vergt weer kennis om met zulke devices resultaat te boeken. 

Elektronische correctiesystemen om akoestiek te meten en te corrigeren werden het eerste toegepast in de professionele wereld. De oplossing van TACT hoorde bij de eerste systemen voor de consument en later kwamen onder andere RoomPerfect van Lyngdorf, Audyssey, ARC (Anthem) en andere systemen. Aanvankelijk voor twee kanalen, maar nu zijn er units om alle kanalen van een hometheater te kunnen corrigeren. Elektronische oplossingen zijn geen recept voor alle akoestische problemen. Er zijn grenzen aan wat er in het digitale domein te herstellen is. Maar, het is zeer wel mogelijk om een aantal ontwerpproblemen in drivers en filters van luidsprekers mee te nemen tijdens de digitale correctie van problemen binnen de transferfunctie tussen luidspreker en luisteraar. 
Trinnov Audio ontstond in 2000. Arnaud Laborie, Sebastien Montoya en Remy Bruno startten toen hun research op het gebied van 3D-geluid. We praten hier over echte wetenschappelijke research, resulterend in AES-papers voor vakgenoten en de ontwikkeling van baanbrekende technieken. De heren vonden onder andere oplossingen voor zogenaamde spatial sound distortion. Het verschijnsel dat consumenten thuis op hun multichannel systeem toch niet een natuurlijk 3D beeld krijgen. De oplossing is om het multichannel geluid te vertalen naar een zogenaamd "acoustic field". Vanuit dat field wordt het geluid vertaald naar de specifieke luidsprekerconfiguratie bij de gebruiker. Dat is kort door de bocht, klinkt ingewikkeld, maar de bedoeling is dat gebruikers op een heel eenvoudige manier de beschikking krijgen over de ruimtelijke representatie van het geluid, zoals het tijdens de opname heeft geklonken. Belangstellenden kunnen AES-paper 6375 (2005) daarover raadplegen. Vanuit die multichannel weergave is het natuurlijk logisch om onderzoek te verrichten naar technieken voor multichannel-opname en roomacoustics. De digitale algoritmen en te ontwikkelen technologie ligt natuurlijk dicht bij elkaar. In 2003 kwam Trinnov dan ook met een paper over Surround Sound Recording (AES 5717) en in 2005 werd de Optimizer ge•ntroduceerd. Dat is een roomcorrector voor professioneel gebruik. In principe is het een software-module waar door Trinnov Audio steeds verdere functionaliteit aan toegevoegd is. Iedereen die in een studio werkt, zal wel eens kennisgemaakt hebben met deze Optimizer. Het apparaat bestaat uit een meetsysteem voor luidsprekers en de akoestiek. Het is gebaseerd op multipoint analyse en genereert uiteindelijk een gedetailleerd akoestisch rapport. Vervolgens berekent het apparaat de compensatiecurven. Dat gebeurt door een grote hoeveelheid filters te berekenen. FIR-filters voor full range en IIR-filters voor de lage frequenties.

Het voordeel van deze Trinnov Audio technologie is dat de compensatie berekend wordt op basis van alle eigenschappen van het reproductiesysteem, binnen de akoestische context. Dat gebeurt dan in samenhang en tegelijkertijd. Naast die correctie, beschikt de Optimizer ook over instelbare actieve crossovers en bass management. Ook de 2D en 3D remapping technology uit het eerder genoemde AES-paper is aan boord. Multichannel formats zijn dan te mappen op een bepaalde luidsprekerconfiguratie. Dat is erg interessant. Het is mogelijk door een Fourier-Bessel decompositie van het akoestische veld. Door die combinatie kun je het akoestische veld meten in het tijddomein en omzetten in elementaire radiatiepatronen. Waar het om gaat en wat de vorige zin in gewoon Nederlands betekent is dat het akoestische veld van de bestaande luidsprekerconfiguratie gemeten wordt en vastgelegd. Dat volgt uit het product van het ingangssignaal (de opname) en de radiatie matrix (soort som van de radiatiepatronen van het luidsprekersysteem). Het gaat dus uit van een bestaande (en vaak niet optimaal geplaatste) luidsprekerconfiguratie. Met deze techniek is trouwens ook de optimale plaats van luidsprekers te berekenen. Dat gebeurt hier af en toe in de luisterruimte. Wat de Optimizer als laatste stap doet is het input signaal zodanig (her)berekenen, dat er een ideaal akoestisch veld ontstaat met behulp van de (vaak niet optimaal geplaatste en niet optimaal zijnde) luidsprekers. Dat is belangrijk om te weten, want de Trinnov Audio Amethyst voor de consumentenmarkt, beschikt vanzelfsprekend over een aantal technieken die door Trinnov Audio ontwikkeld zijn voor de professionele Optimizer. De Amethyst past bijvoorbeeld multi-point acoustic measurements toe met de door Trinnov Audio ontwikkelde 3D measurement micro-phone. Daarin is de techniek te herkennen uit het onderzoek naar multichannel recording, maar ook de technologie achter de remapping.

Trinnov Audio Amethyst
De Amethyst is een apparaat dat bedoeld is voor de consumentenmarkt. Daarom is het ook een combinatie van verschillende functionaliteiten. Het is een high-end voorversterker, er is een phono pre amp en er is een 24bit/192kHz converter aan boord, de Optimizer functie is beschikbaar (room correction), er is een 2-weg actief digitaal crossover, er is een media renderer en het apparaat dient als wifi access point (AP). Door de werking als access point kan het apparaat onder andere bediend worden door VNC (clients) op verschillende computer operating platforms. 
In deel 2 van het Trinnov Audio artikel wordt de functionaliteit van de Amethyst verder besproken, volgen een aantal praktijkmetingen met bijbehorende grafieken en worden de luisterervaringen beschreven.

Importeur Nederland en België: 
Ron's Activiteiten
tel: +31-(0)26-3830311
e-mail: hifi@trinnov.nl
www.trinnov.nl