ARTIKEL

Achtergrond: Akoestiek deel III


Jamie Biesemans | 16 december 2017 | Fotografie Fabrikant

Akoestiek. Het heeft een immense impact op de klank die je ervaart. In vorige delen bekeken we de theoretische achtergrond, in dit deel worden we wat praktischer.

lees ook deel I over de basis van akoestiek en deel II over gedrag van muziek in een ruimte

Akoestiek draait allemaal rond de geluidsgolven die uit de speaker komen en de interactie met de ruimte. Zoals we al zagen zijn er allerlei zaken die kunnen fout gaan, van frequentieproblemen (bepaalde frequenties worden onderdrukt of versterkt) tot tijdsproblemen (door reflecties krijg je ‘oude’ klanken tegelijkertijd met ‘nieuwe’ te horen). Maar hoe pak je dit alles aan?

Eerst even dit: waar je als ‘gewone’ muziek- of filmliefhebber naar moet streven is het optimaliseren van een ruimte op akoestisch vlak. Daarvoor moet je eerst verstaan wat er aan het gebeuren is – pas dáárna kun je het proberen aan te pakken.

Akoestiek van een ruimte

Een ruimte akoestische helemaal op punt zetten is heel moeilijk als je pas achteraf aan de slag gaat. In de ideale wereld heeft jouw architect – die dan bovendien akoestiek verstaat, wat niet altijd het geval is – een geoptimaliseerde ruimte uitgetekend bij de bouw van je woning. Deze is daarna helemaal onder handen genomen door een gespecialiseerde firma, die dankzij kennis, gespecialiseerde software en kant-en-klare oplossingen alles perfect heeft afgesteld. Helaas, zoals de meeste mensen leef je wellicht niet in een luisterruimte van een hifi-winkel of ben je niet de persoon met een woning die uitgerust is met een aparte luisterruimte.

Wellicht heeft de ruimte waarin je muziek beluistert ook een andere functie, of zelfs wel tien. We moeten dus pragmatisch zijn. Dat betekent ook dat je bereid moet zijn om wat met trial-and-error te werken. Luisteren, een probleem proberen te identificeren, pogen om dit probleem in te grijpen, en weer luisteren. Uiteraard geraak je verder en sneller door te meten. Over dat laatste geven we je aan het einde wat tips.

Mocht je akoestiek heel serieus nemen en over een zeker kapitaal beschikken, dan zal een gespecialiseerde firma altijd veel betere resultaten bekomen. Maar daar hangt wel een prijskaartje aan.

Eerste stap: klappen in de handen

 Een eerste stap is ontdekken wat er fout gaat. Daar hoef je niet per se een complexe software en microfoons voor te bezitten – al zijn die dingen in kundige handen zeer nuttig. Je kunt al heel veel detecteren door goed en actief te luisteren, liefst met zo weinig mogelijk achtergrondgeluid. In het midden van de nacht de volumeknop opendraaien zal wellicht niet op goedkeuring van de buren kunnen rekenen, maar kies bijvoorbeeld een zondag wanneer er minder vrachtverkeer door de straat raast en de kinderen naar de sportclub zijn.

Het eerste wat mensen uit de audiowereld doen bij het betreden van een luisterruimte: in de handen klappen. Als je een paar keer klapt, met de handen wat verder weg van je oren en met de palmen wat bol, dan kun je al een paar zaken over de ruimte ontdekken. Is de klap heel droog en kort, dan is de ruimte vrij dood. Op zich is dit wat je wil, al mag het niet zo droog worden als in een radiostudio of anechoïsche kamer.

Duurt de klank wat langer en klinkt het misschien wat scherp, bijna metaalachtig in het hoog (denk aan de klank van een openbare zwembad met veel tegels), dan zijn er veel reflecties. De grootte van een ruimte speelt hier natuurlijk een belangrijk rol, maar ook de materialen aanwezig in de kamer.

Een lege kamer klinkt meteen al heel fel, zeker als de muren kaal zijn, het plafond hoog en de vloer betegeld. Een tapijt – hoe onmodieus je dat ook mag vinden – is vaak daarom een goed idee. De kleur en type mag je zelf kiezen. In onze luisterruimte hebben we een zeer hoogpolige mat liggen. Niet ideaal voor stofallergielijders, maar akoestisch zorgt het wel voor een enorme verbetering.

Reflectie is bij een houten vloer doorgaans minder een probleem, al hangt dat van de afwerking af. Mocht je voor één of ander reden wonen in een kasteel met gewasboende parketvloeren, dan heb je wellicht wel een probleem. Heel kort door de bocht: als het licht reflecteert, dan zal het wellicht ook geluid weerkaatsen.

Houten vloeren in oude huizen kunnen echter voor andere redenen lastig zijn. Bijvoorbeeld omdat ze niet meer zo goed bevestigd zijn op de onderliggende balken, de planken vrij dun zijn en er daaronder holle ruimtes bestaat. En ook niet onbelangrijk: de vloer is niet helemaal vlak meer.

Akoestiek en ramen: boosdoeners

 Ramen zijn typische bronnen van reflecties die je handengeklap fel doen klinken. Ze zijn bij het beluisteren van muziek nog een groter probleem als ze tegenover de speakers staan of op het punt van een eerste reflectie. Ter herinnering: een eerste reflectie is een geluidsgolf die uit je speaker komt, tegen een muur/plafond/vloer botst en dan naar je oren weerkaatst. Je hebt ook latere reflecties. Dat zijn weerkaatsing van weerkaatsingen.


Deze eerste reflecties zijn vrij belangrijk voor de klank die je ervaart. In theorie zou je stellen: elimineren maar! Dat zou je doen door op de reflectiepunt zeer veel demping aan te brengen of een diffusor (dat geluid naar alle kanten reflecteert en zo een golf ‘breekt’). Tegelijkertijd zorgen die eerste reflecties voor een zeker ruimtegevoel. Als je ze allemaal wegneemt, dan zit je in een dode kamer. In de praktijk ga je dat wellicht niet nastreven. Omdat je luisterkamer ook je woonkamer is bijvoorbeeld, maar ook omdat je voor esthetische reden niet overal een (relatief dure) diffusor kunt hangen. Bovendien is het verhaal achter demping en diffusors ook wat complexer. Je hangt niet zomaar een willekeurig stofje neer om alle frequenties op te slorpen.

Wel is het goed om weten waar de punten van eerste reflectie zijn. Zo kun je experimenteren door op deze punten iets te veranderen en dan opnieuw waar te nemen. Misschien heb je langs de rechterzijde een eerste reflectiepunt op een raam, waardoor de muziek langs rechts iets feller en luider overkomt. Een gordijntje kan dat oplossen, maar in een experimenteerfase kun je er even een dun kussen plaatsen om te zien of dat het probleem wegneemt.

Geluid reflecteert net zoals een lichtstraal op een spiegel. Dat betekent dat de invalshoek hetzelfde is als de hoek waaronder een geluidsgolf vertrekt. Uiteraard is dit op een vlakke oppervlakte, zoals glas of gehard natuursteen. Vaak zijn materialen niet zo vlak (zoals een muur met wat ruwere pleister of een niet-geboende houten vloer), en dan wordt het geluid deels gereflecteerd, deels verspreid. Eerste reflecties zijn trouwens relatief ten opzichte van je luisterpositie.

Eerste reflectiepunten zijn hierdoor eenvoudig op te sporen. Je gebruikt daarvoor een spiegel – liefst een wat groter model. Zet deze vlak tegen de muur op de plaats waar je denkt dat er gereflecteerd wordt en ga zitten op je luisterplek. Als je kijkt naar de spiegel en je ziet door je hoofd te draaien de speaker, dan heb je een eerste reflectiepunt gevonden. Deze oefening is eenvoudiger te doen als je een buurman – al dan niet omgekocht met een biertje – kunt overtuigen om de spiegel te verplaatsen. Tip: een lasermeter is ook een handige accessoire (wel een beschermbril dragen!) voor deze oefening.

Plaatsing van speakers

 We praten in deze artikelreeks vooral over de kamer en geluid zelf – maar hebben tot op heden weinig gezegd over de luidsprekers zelf. Dat is een beetje bewust, om de zaken toch te focussen op akoestiek. Maar laat het duidelijk zijn: het uitstraalgedrag van je luidsprekers en hun plaatsing heeft een grote impact op hoe je muziek ervaart. In een later artikel gaan we daar verder dieper op in, want als je meer weet over de werking van een luidspreker ga je in de winkel een geschiktere keuze kunnen maken.

Lees ook: plaatsing van speakers uit een oudere akoestiekserie

Toch kunnen we het onderwerp ‘plaatsing’ niet helemaal links laten liggen. Omdat we het hier pragmatisch willen bekijken, kijken we ook met een praktische bril naar plaatsing. Ja, volgens de regels van de kunst moet je stereospeakers in een gelijkzijdige driehoek plaatsen, waarbij de afstand van elke speaker naar je luisterplek gelijk is aan de afstand tussen elke luidspreker. Strikt genomen moet de ‘punt’ van de driehoek niet ‘in’ je hoofd zijn, maar een 10-20 cm achter je hoofd. Zo krijg elk oor de meest directe uitstraling. De twee luidsprekers wijzen direct naar de luisterpositie, in een hoek van 60° (ten opzichte van de achterliggend muur).

In de praktijk zal je luisterpositie min of meer vast zijn, en wil je bepalen waar juist de luidsprekers te plaatsen. Dat doe je door in de zetel plaats te nemen en de afstand te meten naar de muur waar je op kijkt. Dan pas je de formule afstand tussen speakers = 1,555 x afstand luisterplek toe. Bij een afstand van 3 meter tussen luisterplek en muur kom je zo op 3,46 meter.

Voor surroundopstellingen gelden nog meer regels. Naast alles wat we hier vertellen over driehoeken en afstanden van muren, moet je ook de regels van de kunst aanhouden zoals opgesteld door partijen als Dolby. Dit houdt onder meer in dat alle speakers onder bepaalde hoeken ten opzichte van je zitplaats moeten opgesteld worden.

Nu even praktisch. In realiteit zal je die driehoek (laat staan de Dolby-regels) vaak niet kunnen aanhouden. Een eerste reden is dat je over speakers beschikt die niet vlak tegen een muur mogen staan, bijvoorbeeld omdat ze achteraan over een baspoort beschikken. Het is maar één reden waarom je speakers best op een zekere afstand van een muur moet plaatsen, er zijn er meer. Een afstand van een meter is vaak ideaal (en onhaalbaar), maar probeer tot minstens op zo'n 60 cm te mikken. Experimenteren met de afstand tussen muur en speaker is zeker de moeite waard, maar je moet dan strikt genomen tegelijkertijd de hoek waarmee de luidsprekers zijn ingedraaid én de afstand tussen elke speaker aanpassen.

Denk er ook aan dat kamerhoeken - kort door de bocht gesteld - werken als versterkers van lage tonen. Hoe dichter een speaker bij een hoek staat, hoe groter de kans dat lage tonen een boost krijgen.

Boundary effecten bij speakers

 Eén van de zaken die je kunt ontdekken bij het variëren van de afstand van speaker-muur, is dat je opeens veel minder bas ervaart. Dit komt door een boundary effect: een reflectie van een geluidsgolf die uit de speaker komt annuleert een nieuwe geluidsgolf. Dat komt omdat de reflectie op een bepaalde frequentie net 180 graden uit fase is. Als dat onbegrijpelijk overkomt, moet je even teruggrijpen naar de eerste twee delen van deze reeks. Daarin bespraken we dat geluid eigenlijk luchtbewegingen zijn of anders gezegd: drukverschillen die luchtmoleculen doen bewegen, heen en weer. Bij 180 graden uit fase is de luchtbeweging in één richting exact gelijk aan de beweging in de andere, en krijg je niets. Dit is uiteraard als beide bewegingen (=geluidsgolven) gelijk zijn, wat in de realiteit niet zo is. Meestal wordt een frequentie afgezwakt, niet helemaal geëlimineerd. Dat komt omdat een reflectie meestal iets zwakker is dan een directe golf.

(Tussendoor: noise-cancelling hoofdtelefoons werken via hetzelfde principe, en daar wordt wel gepoogd om exact evenveel tegen- of antigeluid te leveren. Lees ook: alles dat je moet weten over active noise cancelling.)

Elke frequentie heeft een golf van een bepaalde lengte. 100 Hz is bijvoorbeeld circa 3,44 m lang. Op deze website kun je dat heel snel berekenen. Merk op dat je een temperatuur moet invullen, want ook dat speelt een (kleinere) rol.

“Hou het eens praktisch!”, we horen het je inmiddels wel roepen. Maar bovenstaande module is wel zeer handig als je wil ontdekken op welke frequentie je problemen kunt ervaren bij een bepaalde speakerplaatsing ten opzichte van de muur. Dit specifiek boundary-probleem treedt namelijk op een kwart van de golflengte. Je zou dus op 100 Hz een dip kunnen ervaren als je speakers 86 cm van de muur staan (=344 cm/4). Als dat inderdaad het geval is, dan is de handigste oplossing iets dempend te voorzien dat inwerkt op die frequentie.

Indraaien

Volgens de klassieke leer moet je de luidsprekers indraaien zodat ze perfect naar je oren wijzen. Ook hier is het een goed idee om pragmatisch te zijn. Om te beginnen kijk je best naar wat de fabrikant zegt. Sommige luidsprekers zijn namelijk ontworpen om net niet ingedraaid te worden. Dali’s bijvoorbeeld. Onder meer door het gebruik van een linttweeter verspreiden zij geluid heel breed, waardoor de sweet spot breder – en we zouden stellen: socialer - wordt. En dat is ook fijn, want speakers die figuurlijk uitstralen als lasers zijn vaak heel lastig om goed opgesteld te krijgen. Het mooie aan linttweeters is dat de brede uitstraling vooral in het horizontale vlak is, waardoor je minder reflectieproblemen hebt via het plafond of vloer. Het kan echter wel zijn dat er door die brede uitstraling via de muren iets meer reflectie optreedt.

Heel veel speakers moet je van de fabrikant indraaien, maar met de hoek mag je zeker experimenteren. Als je opteert voor 60 graden en recht op de oren, dan zal de soundstage beter gedefinieerd zijn. Maar door de speakers toch wat minder in te draaien, kun je de sweet spot vergroten en luidsprekers die wat feller zijn aangenamer maken. Het effect van experimenteren met toe-in is heel afhankelijk van de speaker en zijn zogenaamde off-axis-prestaties.

Wie al eens een demonstratie gegeven door Ken Ishiwata van Marantz heeft bijgewoond, zal opgemerkt hebben dat hij zijn speakers extreem indraait. Eén van de redenen om dat te doen is dat je daardoor die eerste reflecties aanzienlijk vermindert. Er valt dus zeker iets voor deze kruiselingse opstelling te zeggen, maar vereist wel dat je achteraan de kamer niet te veel reflectie hebt.

Werken aan je zitpositie

Een ander probleem met boundary gain (dus het versterken of verzwakken van een frequentie) kun je ervaren in de luisterstoel. Als deze te dicht bij een muur is geplaatst, kun je een dip of een piek van geluid krijgen door de reflectie van de muur achter je oren. Dit kan ook het achterste geluidsbeeld verstoren bij een surroundopstelling. De zetel wat van de muur schuiven of hier iets dempend aanbrengen kan een oplossing brengen.

Wat uiteindelijk heel belangrijk is voor een goede muziekervaring is dat de afstand naar de beide luidsprekers helemaal gelijk is. En liefst zijn de zijmuren zo symmetrisch en gelijk mogelijk, zodat je niet bijvoorbeeld langs één kant meer reflecties krijgt dan via een andere.

Problemen met bassen

In de echte wereld moet je wellicht toch nog wat meubels kwijtraken in je woonkamer. Op zich is het breken van een grote, vlakken muur door een meubel niet slecht. Vooropgesteld dat het om een solied ding gaat, zonder glazen deuren of rammelende tierlantijntjes. Waar je wel aandacht aan moet besteden, is het laag. Het kan zijn door het plaatsen van een grote meubel je een basval creëert (waardoor bepaalde lage frequenties lijken te verdwijnen) of een plaats waar basfrequenties versterkt raken. Een meubel verschuiven kan misschien wel wat effecten hebben.

In de meeste kamers zorgen net de bassen voor de meeste problemen. Je zal dat bij sommige muziekstukken misschien zo al merken, doordat een bepaalde noot in een lied opeens luider en wolliger klinkt.

De oorzaak is vaak een room mode. In het vorige deel spraken we al over room modes waarbij een golf van een bepaalde frequentie net perfect tussen twee oppervlaktes (zoals muren) past en er een versterking optreedt van die frequentie optreedt. Het gaat hier vanwege de langere golflengte en de hogere energie bijna altijd om een probleem met een basfrequentie.

We verwijzen je graag opnieuw naar de online Amroc-calculator, waar je op basis de kamerafmetingen kunt ontdekken welke frequenties lastig kunnen zijn. Als je een probleemfrequentie selecteert, dan zie bij Room 3D meteen ook waar die room mode het luidst kan zijn. Die zones zijn gekleurd (rood of blauw is puur voor de duidelijkheid, er is geen verschil). Het is interessant om met je muis over alle frequenties te gaan, en te zien hoe die zones verschuiven doorheen je kamer.

Met deze informatie kun je ook de plaatsing van je luidsprekers optimaliseren, door ze niet in een zone te plaatsen waar een room mode zeer actief klinkt. Dit is vooral belangrijk als je aan de slag gaat met een subwoofer. Je zal snel ontdekken dat het uitdagend wordt om in een gemiddelde kamer een perfecte plaats te vinden. In een tweede stap kun je met deze informatie ook op de juiste plaats absorberende materialen aanbrengen. De Amroc-calculator serveert je ook de cijfers die je kunnen helpen bij het selecteren van het juiste materiaal.

Een andere optie is via een equalizer of kamercorrectie-software een lastige frequentie naar beneden trekken. Er zijn veel manieren om dat te doen. Een AV-receiver bijvoorbeeld, zal vaak de mogelijkheid bieden om specifieke frequenties aan te passen. Luister je naar stereo-apparatuur, dan mis je vaak die optie op de versterker. Als je luistert naar digitale bestanden, dan heb je de optie om het via software te doen. Wij werken bijvoorbeeld graag met Roon, die in zijn DSP-instellingen heel fijnmazige equalizer-aanpassingen toelaat.

Room Acoustic Software

Wie zich echt wil verdiepen op dit vlak, kan zich storten op REW (Room Acoustic Software), te vinden via roomeqwizard.com. De leercurve is best steil, maar er zijn behoorlijk goede tutorials te vinden. Het is gratis, maar om echt goede resultaten te krijgen moet je investeren in een meetmicrofoon. Dat hoeft echter geen enorme sommen te kosten. Je hebt er al vanaf 80-90 euro. REW is zowel geschikt om te meten als om filters te creëren die door spelersoftware kunnen worden gebruikt. Zoek je het zelf niet graag uit, dan is Dirac een mooi compromis. Deze software kost wel wat, maar kan heel wat problemen in de kamer minimaliseren én je speakers op vlak van impuls respons en fase optimaliseren. Je leest er meer over in ons achtergrondartikel over Dirac.

In dit laatste deel probeerden we je op pragmatische wijze wat tips te geven over hoe je de akoestiek van je kamer kunt verbeteren. Er valt natuurlijk nog heel veel te vertellen. Elders op HiFi.nl vind je nog heel wat relevante stukken, en in de toekomst komen we zeker nog terug op speakerplaatsing en –selectie, en kamercorrectie via software.

In de serie verschenen eerder:

EDITORS' CHOICE