september 2012
woensdag, 19 september 2012 08:39

Mutrox hifi

 

Toen ik 7 jaar geleden een nieuwe woning kocht was ik in de gelukkige omstandigheid dat ik de inrichting precies zo kon maken als ik het altijd wilde hebben. En wat is er mooier dan een natuurstenen vloer en glad gestucte wanden. Nadat ik de woning had betrokken viel het (zoals verwacht) wel op dat de akoestiek erg hard was en voornamelijk de spraak-verstaanbaarheid zeer slecht. Het was erg vermoeiend om met vier mensen twee gesprekken tegelijkertijd te voeren.

Uiteraard had ook de muziekbeleving daaronder te lijden. Het was altijd wat onrustig en de installatie was niet echt goed klinkend te krijgen. Ik heb daarop het besluit genomen om mijn akoestiek professioneel te laten aanpakken. We hadden in die tijd ook een demonstratie van een demonstrateur over akoestiek. Ik heb dit bedrijf een meting laten verrichten en daarna de aanpassingen laten doen. Omdat mijn installatie in de woonkamer staat wilde ik geen lelijke panelen in de kamer, uiteindelijk is de oplossing bijna “onzichtbaar” in de kamer weggewerkt. Uiteraard is het wel zichtbaar, maar de panelen zijn optisch aangepast zodat het niet storend is in de kamer.

Van alle aanpassingen aan het geluid in de kamer is dit de beste die ik ooit heb gedaan. Mijn kamer is nu veranderd van een zeer harde naar een levendige ruimte, maar wel met acceptabele nagalmtijden (daarover later meer). Muziek werd opeens veel realistischer en je kunt veel langer luisteren naar muziek zonder “luistermoe” te worden. Het belangrijkste van alles is dat je weer met fatsoen een gesprek kunt volgen.

 

Introductie

De demonstrateur van vanavond, Jelle van der Voet, heeft zich toegelegd op het aanpassen van de akoestiek in professionele en privé omgevingen. Jelle werkt als akoestisch ontwerper en adviseur bij Acoustifix een dochteronderneming van Mutrox. Jelle heeft diverse opleidingen gevolgd op hoog niveau, zoals een Bachelor degree Audio Design aan de Hogeschool voor de Kunsten Utrecht en de Master of Sound and Music Technologies aan de universiteit van Londen. Hij heeft heel veel studio’s akoestisch aangepast. Uiteraard is de akoestiek in een studio nog veel belangrijker dan thuis. De opnames moeten op hun klankbalans beoordeeld worden. Als dat niet klopt heeft dat natuurlijk iets verdergaande gevolgen dan thuis in de huiskamer. Dat is natuurlijk ook de reden dat studio’s hier geld voor over hebben.

Door de kennis en openheid van zaken van mensen als Jelle is dit onderwerp ook veel beter bereikbaar geworden voor de consument.
Het verhaal wat we vanavond gaan horen is voor mij dus deels een open deur, omdat ik inmiddels natuurlijk volledig overtuigd ben van de voordelen van een goede akoestiek. Neemt niet weg dat ik ook hier weer veel van heb opgestoken.

 

De diverse problemen

Jelle heeft een zeer helder verhaal voor ons, en met hulp van een beamer ondersteunt hij zijn verhaal. Verder heeft hij een geluidsinstallatie meegenomen in de vorm van kleine actieve luidsprekers (Adam A7) en een laptop.

Hij geeft eerst een flink aantal wetenswaardigheden over horen in het algemeen. De meeste feiten kende ik niet. Zo is het gehoor bijvoorbeeld het gevoeligst rond 3.5 kHz als voor overige frequenties. Gehoorschade begint meestal in dit gebied. Dit komt doordat 3.5 kHz de resonantie frequentie van onze gehoorgang (circa 27 mm) is. Er werd ook een vraag gesteld over hoe het komt dat we lokalisatie in het verticale vlak (hoogte) kunnen horen. Dat heeft met de vorm van onze oorschelp te maken. Tonen die schuin van boven komen vallen anders de gehoorschelp in dan tonen die van voren komen door de vorm van de oorschelp. Hierdoor ontstaan er bepaalde reflecties met bijbehorende vertragingen en uitdovingen  in het oor die de hersenen weer kunnen vertalen. Als je geboren wordt kun je dit nog niet, maar je hersenen worden in de loop van de tijd geprogrammeerd om dit op de juiste manier te kunnen interpreteren.

 

image001 

Jelle aan het woord

 

De frequentie karakteristiek die het gehoor waarneemt is niet lineair met de geluidsdruk. Je ziet dat als geluid zachter wordt afgespeeld de lage tonen minder luid worden ervaren t.o.v.de andere tonen. Dit maakt het dus noodzakelijk dat in een studio altijd op een bepaalde geluidsterkte wordt afgeluisterd. Alleen bij dat niveau kan de klankbalans juist worden beoordeeld.

 

image003 

Figuur 1

 

Het kamfilter effect is een belangrijk probleem in de akoestiek. Wanneer aan een geluidsbron een korte echo wordt toegevoegd, verandert de klankkleur van het geluid. De faseverschillen tussen de directe bron en de echo zorgen voor een reeks van versterkingen en verzwakkingen in het spectrum.

Een rechte toon wordt door dit effect veranderd in een soort van kamvormig signaal (vandaar uiteraard de naam). In figuur 1 wordt getoond hoe het signaal eruit komt te zien.

Het gevolg van het kamfilter effect is dat het geluid zeer nasaal en ongefinieerd wordt. Jelle laat dat aan de hand van een aantal voorbeelden horen. Het effect is overduidelijk te horen.

 

Nu speelt dit effect een grote rol in het dagelijks leven. Alle geluiden die we waarnemen komen in meer of mindere mate via reflecties bij onze oren aan. Als voorbeeld het geluid wat de geluidsman in een studio over de monitoren afspeelt wordt via o.a. de mengtafel weerkaatst. Dit weerkaatste signaal legt een net iets langere weg af naar het gehoor als het directe signaal waardoor hier al een kamfilter effect ontstaat. Hetzelfde geldt voor de salontafel in de luisterruimte of de muren naast de luidsprekers. Het beste is deze reflecties zoveel mogelijk te vermijden. In de luisterruimte zijn deze vrij goed aan te pakken. Een kleedje op de salontafel, dempingsmateriaal tegen de muur enzovoort. De effectiviteit hiervan is o.a. afhankelijk van de dikte van het dempingsmateriaal en de celstructuur.

image004 

Eerste reflecties

 

Verder zijn er nog staande golven. Dit zijn frequenties welke met een halve golflengte (en daar de harmonische van) precies qua lengte tussen twee, vier of zes wanden passen. Deze tonen worden op bepaalde plekken in de ruimte dan zeer sterk of erg verzwakt weergeven. Dit komt omdat deze frequenties stil staan en er  dus letterlijk door de golf heen kan worden gelopen. Op 0 en 180 graden zal deze zeer luid worden weergeven en op 90 en 270 graden zal deze niet of nauwelijks te horen zijn. De staande golven kunnen worden bestreden met behulp van Helmholtz of paneel resonatoren of absorptie materiaal met een diepte van ¼ van de golflengte. Vaak wordt absorptie niet gebruikt bij het oplossen van staande golven omdat er dan soms dan meer dan 1 meter dik absoptie materiaal moet worden toegepast. Bij een staande golf op bijvoorbeeld 76 Hz moet er dan met absorbptie materiaal van 113 cm diep worden gewerkt.

 

Onder andere belangrijk voor een goede geluidsdistributie is dat de ruimte bepaalde verhoudingen heeft. Een juiste verhouding is bijvoorbeeld 1 : 1,54 : 2,10 of 1 : 1,17 : 1,47. Door deze verhoudingen toe te passen worden al veel problemen in de basis voorkomen. Hiermee voorkom je dat de frequenties tussen de wanden te dicht op elkaar of te ver uit elkaar komen te liggen.

Om de lage tonen juist te kunnen beoordelen in een ruimte heb je ook een bepaald volume nodig in een ruimte. De BBC hanteert minimaal 42,5m2 als norm.

Een luidspreker straalt  frequentie afhankelijk af. In de lage frequenties, onder de 200 Hz, straalt bijna elke luidspreker rondom af. Dit geluid wordt via de wand weer naar voren gereflecteerd . Frequenties welke er een ¼ golflente overdoen om de achterwand te bereiken , en er later weer ¼ golflente  overdoen om terug bij de luidspreker te komen,   komen op de luisterpositie uit fase met het directe geluid aan. Dit zal bij enkele frequenties voor uitdoving of optelling op de luisterpositie zorgen. Frontwall cancellation wordt dit genoemd. De variabele hierin is de afstand van de luidspreker tot de achterwand. Wordt er gekozen om bijvoorbeeld de luidsprekers in de muur in te bouwen. Dan zijn we van dit probleem af omdat we dan geen achterwand meer is. Voorwaarde is wel dat de speaker vast  en naadloos moet worden ingebouwd!

Door met de afstand tot de achterwand te spelen kan de klankbalans van een speaker worden beïnvloed. Soms is een paar centimeter al voldoende om een paar dB aan laagfrequent geluid erbij te krijgen of weg te halen.

 

Plan van aanpak

Om een oplossing te vinden voor verschillende akoestische problemen zal altijd moeten worden begonnen met een luister en meet sessie. Hierdoor worden de daadwerkelijke problemen vastgesteld. Vervolgens wordt de beste luidspreker positie gezocht zodat de problemen het minst aanwezig zijn. Dan wordt de meest geschikte nagalmtijd en timbre berekend voor de betreffende ruimte. Daarna kunnen de vroege reflecties worden behandeld en als laatste de laagproblemen aangepakt.

 

Akoestische problemen kunnen worden aangepakt op twee verschillende manieren:

  • Absorptie; hiermee wordt de geluidsenergie omgezet in warmte. Meestal zijn dit dempingsmaterialen met een open celstructuur.
  • Diffusie; Hiermee wordt door middel van een hard oppervlak het geluid diverse kanten op gereflecteerd. Het geluid wordt hiermee verstrooid. Het voordeel hiervan, ten opzichte van absorptie, is dat je de energie van het geluid behoudt.

 

Deze methodes zijn het effectiefst bij midden en hoge frequenties. Lage frequenties vergen een specifieke aanpak. Deze kunnen moeilijk met bovenstaande methodes worden aangepakt omdat er dan me t significante afmetingen gewerkt moeten gaan worden. Om een probleem in de lage frequenties op te lossen kunnen de volgende methodes worden toegepast:

  • Paneel absorber of resonator;
  • Helmholtz resonator.

Een paneelresonator is een luchtgesloten holte voorzien van de voorplaat waarvan o.a. het soortelijke gewicht één van de paramaters is. Door met de luchtspouw en de massa en stijfheid van de voorplaat te spelen kunnen we de resonantie frequentie bepalen. Het idee is om de paneelresonator te stemmen op de probleem frequentie van de ruimte. Elke keer als deze frequentie klinkt zal de resonator in trilling worden gebracht en door de luchtdichte holte zal er frictie ontstaan waardoor de energie van deze frequentie wordt verminderd.

Een paneel absorber is dus een paneel wat op de gewenste resonantiefrequentie meetrilt. Belangrijk is wel dat de overige frequenties onaangetast blijven omdat de resonator alleen maximaal absorbeert op de afgestemde frequentie.

Een Helmholz resonator is te vergelijken met het blazen langs de bovenkant van een bierflesje. Hierdoor wordt een fluittoon hoorbaar, dat is de resonantie frequentie van de fles. Dit is heel specifiek oplossing voor een smalbandig akoestisch probleem, wat vaak bij lage tonen het geval is.

Paneel en helmholtz resonatoren werken alleen maar als ze worden “aangeraakt” door de betreffende frequenties, wat alleen in de drukgebieden mogelijk is. Daarom kan dit type absorber niet overal in een  ruimte worden geplaatst. Ze moeten worden geplaatst op de maximale drukgebieden, anders werken ze niet!

 

Zoals uit het bovenstaande blijkt is het vinden en oplossen van akoestische problemen geen klusje waar je zelf gemakkelijk aan kunt beginnen. Naast de nodige meetapparatuur heb je ook kennis nodig om de meetgegevens te kunnen interpreteren en uit te werken.

Acoustifix kan een totaal oplossing leveren, maar er kunnen ook kunnen bepaalde werkzaamheden zelf worden uitgevoerd. In dat geval levert Acoustifix de meetgegevens aan met het bijbehorende akoestisch ontwerp. Dit document bevat alle akoestische informatie van de ruimte (frequentie response, impulse response, nagaltijd, waterfall plot, etc…) en een uitgebreide 3D tekening waar  het akoestische ontwerp in is getekend. Om het helemaal gemakkelijk te maken kunnen in de webwinkel van Acoustifix de diverse materialen besteld en uit voorraad geleverd worden. Enig voorbehoud is er voor de vervaardiging van de paneelresonatoren. De vervaardiging daarvan komt zo nauwkeurig dat Jelle adviseert om deze te laten maken, omdat het afstemmen voor een maximaal rendement vrij lastig is.

Een akoestiek meting kost € 599,- excl. BTW Hiervoor krijg je een meetrapport, een akoestisch ontwerp in 3D getekend en een offerte met een oplossing. Als er wordt gekozen voor zelfbouw kunnen detail tekeningen van de oplossing aanvullend worden aangeschaft.

Ik heb zelf erg veel van de lezing opgestoken en kan de werkwijze van Jelle en Acoustifix alleen maar toejuichen. Er is heel veel onduidelijkheid over akoestiek, en zeker ook veel zelfbenoemde experts. Dit leidt lang niet altijd tot goede resultaten. De materialen om de problemen aan te pakken heb je sowieso nodig, ik vind € 599,- dan zeker niet teveel geld voor een duidelijk advies.

 

Ed Kuhuwael

 

www.mutrox.nl

www.acoustifix.nl

Laatst aangepast op maandag, 19 november 2012 13:59