Gastauteur Toine Dingemans/Foto's Fa. SoundScapeS | 28 juli 2012 |  <   > |
TAGS: Recensies |

Wat is akoestiek thuis? Deel 1

In een reeks van drie artikelen wordt er ingegaan op wat is akoestiek thuis door Toine Dingemans van de firma SoundScapeS. Dit is het eerste artkel.

Inleiding

Akoestiek thuis, d.w.z. akoestiek in de huiselijke omgeving, is van groot belang voor muziekliefhebbers die kwaliteitsweergave serieus nemen. Maar wat moeten we ons bij akoestiek thuis voorstellen? Wat komt erbij kijken? Wat zijn de doelstellingen ervan? Kortom: wat houdt Akoestiek Thuis eigenlijk in? Dit artikel poogt om een zoveel mogelijk theorieloze introductie van de basis van akoestiek weer te geven. Het gevaar van simplificatie lijkt hiermee op de loer te liggen. Niettemin is dat ook een beetje schijn, want u kent alle akoestische omstandigheden en fenomenen allang uit eigen ervaring. U heeft ze allemaal gehoord, gevoeld, bemerkt en ervaren tijdens vele luisterende uren, zonder ze direct van een naam te voorzien, en zonder ze speciaal analyserend te benaderen. Maar u kent ze allemaal, let maar op…

Akoestiek = Geluid in een Begrensde Omgeving

Het geluid dat u hoort binnen een door muren begrensde (huiselijke) omgeving, is een combinatie van het directe geluid, uitgestraald door een geluidsbron of –bronnen, èn de indirecte reflecties van dit geluid, welke u bereiken na weerkaatsing via wandoppervlakken en andere objecten. Zowel het directe geluid, als de reflecties van muren, plafond en vloer zijn samen de toetssteen voor het bepalen van de kwaliteit van de akoestiek ter plaatse, ongeacht of het hierbij om woonakoestiek gaat of om akoestiek ten behoeve van muziekweergave. 

Geluid dat een willekeurig oppervlak in deze door muren en plafond begrensde ruimte raakt, kan op vier verschillende manieren, en in verschillende mate, door dat oppervlak worden gewijzigd.

Het oorspronkelijke geluid kan worden:

doorgegeven (transmissie)

geabsorbeerd (absorptie)

gereflecteerd (reflectie)

verstrooid (diffusie)

Fig.1 – wat er met geluid kan gebeuren… 

Merk op dat absorptie en transmissie in feite op dezelfde wijze grafisch worden weergegeven. Het maakt, ook voor de persoon die in de ruimte verblijft, niet wezenlijk uit of reductie van akoestische energie optreedt als gevolg van absorptie, of als resultaat van transmissie (doorgifte) door de wand heen. In beide gevallen zal de hoeveelheid gereflecteerde geluidsenergie afnemen. We staan hier niet stil bij de eventuele overlast in de aangrenzende ruimte, die het gevolg kan zijn van transmissie.

De hoeveelheid energie die met de respectievelijke transmissie / absorptie, reflectie en diffusie gemoeid is, hangt zowel af van de akoestische en constructieve eigenschappen van het betreffende oppervlak dat door het geluid getroffen wordt, als van de grootte van dat oppervlak. Gereflecteerd geluid kan door grote of kleine vlakke oppervlakken worden geabsorbeerd of in een andere richting worden gestuurd, maar het kan ook in ruimte en tijd worden verspreid door een verstrooiend oppervlak of een diffuser.  

Het complete akoestische palet bestaat in essentie dus slechts uit oppervlakken die:

absorberend, spiegelreflectief, of..... diffuus zijn.

Voorts bestaan er ook hybride oppervlakken die, in allerlei gradaties, kenmerken van twee of alle drie de kenmerken van het palet kunnen bezitten.

In de afgelopen eeuw - in feite sinds de grondlegging van architectonische akoestiek door Sabine - is veel studie en onderzoek verricht op het gebied van absorberende materialen. In die tijd is een aanzienlijke hoeveelheid literatuur verschenen over dit onderwerp.

Er zijn ook databases met zgn. “absorptiecoefficienten” op basis van een internationale meetstandaard voor absorptiewaarden. Elke zichzelf respecterende fabrikant van akoestische materialen zal de absorptiewaarden van zijn producten volgens die internationale meetstandaard laten vastleggen en publiceren, opdat akoestici met deze producten kunnen werken en rekenen. Er is een redelijk begrip ontstaan over het ontwerpen en toepassen van diverse soorten absorbers, en deze ontwikkeling gaat nog altijd voort.  In contrast hiermee kan worden vastgesteld dat belangrijke wetenschappelijke kennis over de rol van diffuus reflecterende oppervlakken (diffusers) nog maar zeer recent tot ontwikkeling is gekomen. Pas in de afgelopen 20 tot 30 jaar heeft zinvol onderzoek naar methoden om diffuseroppervlakken te ontwerpen, voorspellen, meten en indelen, geleid tot een behoorlijke hoeveelheid wetenschappelijke kennis en begrip over het onderwerp. 

Een goed akoestisch ruimte-ontwerp vereist:

het juiste kamervolume

de juiste vorm (ruimteratios)

de juiste oppervlaktebehandelingen

In deze ene, bijna achteloos neergeschreven opsomming, ligt alles besloten ocer akoestiek thuis, en de realisatie ervan vergt voor sommige klanten van SoundScapeS twee, drie of zelfs vier jaar werk, wanneer zij zelf, in eigen beheer, een dedicated muziekruimte bouwen en inrichten.

Fig.2 – resonantiemodi in grote en kleine ruimtes

Bij voornoemde “juiste oppervlaktebehandelingen” wordt gebruik gemaakt van een passende combinatie en positionering van absorbers, diffusers en vlakke wanddelen. De akoestiek in een luisterruimte, woonkamer, repetitie- of editruimte behoort zogezegd "neutraal" te zijn. Spectrale (=tijds-gerelateerde) en ruimtelijke informatie en klankkleur zijn allemaal van tevoren opgenomen op het afspeelmedium, en de weergeefruimte bestaat enkel om een luisteraar in staat te stellen om dàt te horen wat reeds opgenomen is, op de wijze zoàls het opgenomen is. Het spreekt vanzelf dat in zo'n ruimte absorptie en diffusie een sleutelrol vervullen, terwijl spiegelreflecties een minimale factor zijn, zeer zeker op de sweetspot.

Absorptie en diffusie worden toegepast voor het beheersen van de kleuring van het geluid in die ruimte, als gevolg van vroege reflecties en laagfrequente resonantiemodi.

Fig.3 – gunstige en ongunstige verdeling van resonantiemodi

Absorptie contra Diffusie of Absorptie èn Diffusie?

Zoals op alle audiofiele terreinen het geval is, bestaan er ook op het gebied van akoestiek verschillen van mening omtrent aanpak en oplossing van akoestische problemen. Twee duidelijk onderscheiden kampen zijn die van absorptie versus diffusie. 

SoundScapeS wil hier kort over zijn: strijd en polarisatie op dit gebied toont aan dat beide kampen onvoldoende beseffen dat absorptie en diffusie twee kanten zijn van één medaille! Het zijn bepaald geen elkaar uitsluitende tegenpolen. Geen van beide ingangen zou daarom afgewezen moeten worden op grond van globale theoretische overwegingen; geen van beide kampen kent voldoende sterke argumenten om het verwerpen van de andere zijde te rechtvaardigen. SoundScapeS gelooft onvoorwaardelijk dat zowel absorbers als diffusers succesvol kunnen worden ingezet ter voorkoming van akoestische vervorming (o.a. kleuring, resonantiemodi).

Ze kunnen bijvoorbeeld allebei succesvol zijn bij het beheersen van echo's, kleuring en (stereo)beeldverschuivingen, veroorzaakt door krachtige reflecties. Dit roept daarom uiteraard wel de terechte de vraag op wat dan de beste toepassing is in een bepaalde situatie! De vraag of absorbers dan wel diffusers beter zijn, hangt in belangrijke mate af van andere, samenhangende akoestische factoren, met name van het gegeven of een verdere afname van nagalmtijd en geluidsniveau wenselijk is.

Wanneer een wand een kleuringsprobleem of echo veroorzaakt, en de ontwerper wil de nagalmtijd en geluidsenergie in de ruimte zoveel mogelijk behouden, dan zal een diffuser de betere oplossing zijn.

Fig.4 – niet-absorberende voorwandbehandeling

De diffuser wordt op de wand geplaatst ten behoeve van het verstrooien van de reflectie en het terugdringen van de akoestische vervorming, zonder dat geluidsenergie uit de ruimte wordt weggenomen, behoudens als gevolg van de minimale absorptie van de diffuser zelf. In de meeste kleinere ruimtes thuis zal in het ideale geval een evenwicht moeten worden gerealiseerd, waarin allereerst voldoende absorptie toegepast wordt om de nagalmtijd aan te passen, en vervolgens strategische diffusie om ervoor te zorgen dat de vroege reflecties, die wel degelijk constructief aan het geluidsbeeld kunnen bijdragen, geen vervorming kunnen introduceren. Als reflecties niet constructief kunnen worden benut (bijv. omdat diffusers geen optie zijn), dan zal absorptie de voor de hand liggende keuze zijn.  Wanneer alle ruimtebehandeling in de vorm van absorptie tot uitdrukking komt, zal de ruimte akoestisch levenloos kunnen worden. De afbeeldingen in het stereobeeld verschijnen als punten in de ruimte. Hoewel sommigen dit verkiezen voor hun ruimte, is het niet altijd de beste optie voor veeleisende luisteraars en muziekliefhebbers. Daarom zal, indien enige levendigheid in de ruimte behouden moet blijven, altijd een combinatie van absorptie en diffusie worden toegepast. Bij gebruik van diffusers nemen de eerder genoemde afbeeldingen in het stereobeeld een meer natuurlijke breedte en diepte in.  Over het algemeen is de situatie zodanig, dat diffusie succesvol kan worden toegepast op de punten waar eerste reflecties de wandoppervlakken treffen tussen de luidspreker en de luisteraar (eerste reflectiezones), ten einde interferentie met de ruimtelijke afbeelding van de bron (het directe geluid) te voorkomen.

Fig.5 – 1e reflectie

Absorptie kan worden toegepast op de meeste andere locaties ten einde een natuurlijke ambiance tot stand te brengen, bijvoorbeeld op de wand achter de luisterplaats, voor het scheppen van voldoende 'omhulling' en '3D-afmeting'.  In geval laagfrequente akoestische problemen moeten worden behandeld vereisen zowel diffusers als absorbers een aanzienlijke fysieke diepte om te kunnen werken in dat frequentiegebied. Het is vaak een hele toer om te schipperen tussen de akoestische vereiste van voldoende diepte, kosten en beschikbare ruimte. Om deze reden worden in de meeste gevallen resonerende elementen toegepast, die zowel bouw- en ruimte-technisch het meest efficiënt ingezet kunnen worden om met dit probleem af te rekenen.

De conclusie is in elk geval gerechtvaardigd dat zowel absorbers als diffusers een rol vervullen in een goed akoestisch totaalontwerp voor een muziekruimte. Voor behandeling van woonakoestiek zijn diffusers niet nodig. Diffusers en absorbers zijn complementair in hun werking, hetgeen betekent dat een betere akoestiek kan worden gerealiseerd indien ze allebei op passende wijze ingezet zullen worden.   

De volgende keer gaan we in op Nagalmbeheersing en Bass-Management.

Deel 2 over "Wat is Akoestiek thuis?" vindt men hier : http://www.puresound.be/home/archive/2012/augustus/article/wat-is-akoestiek-thuis-deel-2/?tx_ttnews%5Bday%5D=04&cHash=4c4fed428904fae6c6b905efbeed4f32

Deel 3 over "Wat is Akoestiek thuis?" vindt men hier : http://www.puresound.be/recensies/archive/2012/augustus/article/wat-is-akoestiek-thuis-deel-3/?tx_ttnews%5Bday%5D=09&cHash=00514574797a5e075dd2ba268b4f80ad

Informatie : http://www.puresound.be/bedrijven/soundscapes/ SoundScapeS (Thuis in akoestiek thuis)