Gastauteur Toine Dingemans / Foto's Fa.SoundScapeS | 04 augustus 2012 |  <   > |
TAGS: Recensies |

Wat is akoestiek thuis? Deel 2

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

Nagalmbeheersing -- Uitleg met Minimale Theorie

Zowel een correcte fysieke opstelling van de luisterdriehoek als nagalmbeheersing zijn akoestische parameters die in staat zijn om de klankbeleving van een goede geluidsinstallatie behoorlijk te verbeteren. Hoewel nagalmbeheersing op het eerste gezicht tamelijk abstract kan lijken, zullen de meeste lezers bekend zijn met ruimtes waarin een te lange nagalmtijd aanwezig is. Neem een restaurant, metrostation of flinke badkamer, waar het geluid relatief te lang blijft ‘hangen’. Dit resulteert in een extra lawaaierige omgeving, waarin het moeilijk communiceren en concentreren is. Een ongunstige nagalmtijd kan o.a. worden herkend aan het fenomeen van slechte spraakverstaanbaarheid, waarbij men zich grote moeite moet getroosten om een spreker te kunnen volgen in zijn betoog. In dit soort omgevingen hebben mensen de neiging om langzamer, maar ook luider te gaan spreken om woorden duidelijker te articuleren in een poging verstaanbaarder over te komen. 

Het euvel is de nagalmtijd!

Fig.6 – reflecties en nagalm in een kleine ruimte  

Nagalm is het uitsterven van geluiden in een door wanden, vloer en plafond begrensde ruimte, nadat een geluidsbron is gestopt met het afgeven van geluid. Nagalm vormt een cruciale parameter bij akoestiek thuis. 

Nagalmtijd is het tijdsvenster waar binnen geluiden 60dB in sterkte afnemen t.o.v. de oorspronkelijke geluidssterkte van de geluidsbron.

Nagalmtijd kent in principe altijd een frequentie-afhankelijke component, omdat een akoestisch onbehandelde ruimte uit zichzelf zelden of nooit alle frequenties even snel, dus binnen eenzelfde tijdsvenster, zal verzwakken. 

Nagalmbeheersing is het planmatig zorgen voor een situatie, waarin een ruimte wèl alle frequenties binnen eenzelfde tijdsvenster kan verzwakken met 60dB.  

Nagalm is met name goed waarneembaar in ruimtes met harde oppervlakken (moderne, spaarzaam ingerichte woonkamers), waar het geluid letterlijk nog lang door de ruimte wordt ‘gedragen’, nadat het aan de bron ontsnapte. In ruimtes met voldoende zachte en akoestisch absorberende materialen, zoals weelderig ingerichte huiskamers met ruime stoffering en tapijten of kleden, zullen deze materialen veel geluidsenergie in het midden en hoog absorberen, en de meeste geluiden zullen aldus relatief snel uitsterven. Wanneer men het heeft over ruimtes die akoestisch levendig of juist dood zijn, dan betreft dit doorgaans een omschrijving van de  perceptie van de nagalmtijd.

Fig.7 – vroege en late reflecties

De nagalm in een gegeven ruimte is zowel afhankelijk van de afmetingen van die ruimte, als van de hoeveelheid daarin toegepaste geluidsabsorptie. Het toevoegen van absorptie zal de gereflecteerde (indirecte) geluidsenergie doen afnemen, en aldus de nagalmtijd en het uitstervende geluidsniveau verkorten. Vaak is de beste plaats voor aanvullende absorptie het plafond - in veel ruimtes sowieso het grootste ongebruikte akoestische oppervlak, waarmee het doorgaans goed lukt om de nagalmtijd breedbandig in de ruimte te beheersen, wanneer het de juiste behandeling betreft. Het is van groot belang om precies de juiste hoeveelheid absorptie toe te voegen aan een ruimte. Dit dient dan bovendien frequentie-afhankelijke absorptie te zijn, aangezien we reeds zagen dat niet alle frequenties even snel uitsterven in een gegeven ruimte. Absorptie is het primaire gereedschap bij het beheersen van de breedbandige nagalmtijd van een ruimte.   

Bijzondere Nagalmbeheersing: Bass-Management

Bass-management is een andere benaming voor het temmen van eventuele resonantiemodi of staande golven, (fig.8) en het terugdringen van de nagalmtijd van de lage frequenties in een gegeven ruimte.

Bass-management maakt in principe deel uit van de zojuist besproken algehele nagalmbeheersing in een ruimte, maar beperkt zich, door specifieke en aanvullende maatregelen, tot de laagfrequente regionen onder 100Hz, waar eventueel echte basstraps ingezet kunnen worden, en verder ook tot het midlaag tussen 100 en 300Hz, door de inzet van minder diepe basstraps en paneelabsorbers.

Kleinere ruimtes - waaronder verreweg de meeste ruimtes thuis - hebben over het algemeen sterk te lijden van problemen door laagfrequente resonantiemodi (fig.2 & 3). Bij zeer lage frequenties – globaal frequenties onder 200Hz – worden smalbandige resonanties of staande golven, die door de begrensde ruimte worden opgerwekt, soms extreem hoorbaar, doordat ze op de frequentieband duidelijk van elkaar gescheiden worden door frequentiegebieden die vrij zijn van resonanties. Dit is schematisch zichtbaar gemaakt in fig.2 en 3.

      
 Fig.8 – staande golf                                             Fig.9 – fundamentele resonantie 

Het frequentieverloop in het gebied van de lage tonen wordt hierdoor zeer onregelmatig, met sterkteverschillen van 20 tot wel 30dB. Sommige frequenties worden heel sterk benadrukt, andere worden normaal weergegeven, en weer andere worden juist geheel uitgedoofd. Het spreekt vanzelf dat dit tot een sterke kleuring van de basweergave zal leiden, zozeer zelfs dat het luisteren ernaar een hele opgave of een straf kan zijn.

Fig.10 – het begrip ‘golflengte’  

De beste oplossing voor het op voorhand zoveel mogelijk elimineren van zulke resonantieproblemen ligt in de mogelijkheid om vooraf te kiezen voor geoptimaliseerde ratios of afmetingsverhoudingen. Daarvoor is niet altijd persé nieuwbouw vereist. Bij een volkomen herinrichting van een reeds bestaande ruimte is het namelijk goed mogelijk om tot ideale ratios te komen, en wel door het plaatsen van één of twee harde voorzetwanden. De keerzijde van een iets kleiner wordende muziek ruimte kan ruimschoots opwegen tegen de beloning van een resonantiepatroon, dat beduidend gunstiger is dan het patroon in de ruimte met de originele afmetingsverhoudingen. Bovendien kan de ‘verloren’ ruimte soms benut worden voor geïntegreerd (d.w.z. onzichtbaar) aanvullend bass-management of andere, creatieve doeleinden.

Fig.11 – opstellingsproblemen

Indien aangepaste afmetingsverhoudingen geen optie zijn, bestaan oplossingen voor het minimaliseren van storende resonantiemodi uitsluitend uit het zoeken en vinden van de meest optimale luidsprekeropstelling en luisterplaats en een doordachte keuze van de in de ruimte toegepaste hardware. Dit zal het frequentieverloop zoveel mogelijk rechttrekken of op kwetsbare punten ontzien, op basis waarvan vervolgens een plan voor aanvullend bass-management kan worden uitgewerkt. Maar zelfs indien de afmetingsverhoudingen zorgvuldig zijn gekozen, zal het op grond van de opstellingskeuze en -mogelijkheden van de luidsprekers en de locatie van de luisterplaats nog steeds zo kunnen zijn dat het frequentieverloop niet door heel de ruimte heen optimaal is, zodat aanvullende akoestische behandeling van lage frequenties, in de vorm van toepassing van basstraps voor het reduceren van de nagalmtijd van de lage tonen, bijna altijd een noodzaak is.


Fig.12 – opstellingsproblemen opgelost

De meest in het oog springende resonantiemodi worden doorgaans aangepakt middels basabsorptie, d.w.z. dedicated basstraps in een of andere vorm. Het is niet mogelijk om zulke problemen met behulp van diffusers aan te pakken, aangezien deze dan onrealistisch diep zouden moeten zijn.

Absorptie van lage tonen middels poreuze materialen is het meest effectief, indien het op een zekere afstand van een ruimtebegrenzing (muur) wordt geplaatst, daar waar de geluidssnelheid (in principe de snelheid van de luchtdeeltjes) het hoogst is. Dit punt bevindt zich op de kwart-golflengtepositie. Voor een 100Hz toon zou dit op 85cm van de wand zi

Fig.13 – ¼ golflengte

Het plaatsen van poreuze absorptiematerialen direct op de muur is, hoewel praktisch, helaas weinig efficiënt bij de bestrijding van problemen met lage tonen. De snelheid van luchtdeeltjes ter hoogte van een wandoppervlak is praktisch nihil. Het absorptiemateriaal zou dus onpraktisch dik moeten zijn om op 1/4 golflengte uit te komen. In de praktijk plaatst men niettemin vaak poreuze absorbers in de hoeken van de ruimte, in de veronderstelling dat dit de staande golven afdoende zal absorberen. De achterliggende gedachte is, dat alle resonanties tot uitdrukking zullen komen in de hoeken van een ruimte. En inderdaad hebben alle modi een drukmaximum in de hoeken, maar de snelheid van de luchtdeeltjes is daar minimaal. en daarom is poreus absorptiemateriaal op zichzelf ongeschikt.

Daarentegen zijn in de hoeken van de ruimte resonerende absorbers, zoals tube traps (drukkamerabsorbers), lattenabsorbers (Helmholzresonantors), paneelabsorbers en plaatabsorbers (Modex-Plate modules van RPG) beter op hun plaats. Resonerende absorbers zijn gedempte massa-veersystemen voor het realiseren van piekabsorptie op en rond de afgestemde en bedoelde resonantiefrequentie van het massa-veersysteem.

Fig.14 – massa-veersysteem

De massa kan de vorm aannemen van een membraan van triplex of vinyl (paneelabsorber) of een metalen plaat (Modex-Plate). Een massa wordt eveneens gevormd door de trillende luchtprop in de hals van een gat of luchtspleet, in het geval van een Helmholzresonator of een lattenabsorber.

De veerwerking wordt gewoonlijk gerealiseerd door een met lucht gevulde holle ruimte, en dit is meteen ook de reden waarom dergelijke basstraps fysiek diepe bouwsels moeten zijn, met bovendien een groot frontaal oppervlak om voldoende rendement te genereren. Ze moeten binnen een ruimte-ontwerp in een zo vroeg mogelijk stadium worden ingepast. Demping wordt veroorzaakt, doordat geluidsenergie wordt gedwongen om door een poreus materiaal heen te gaan dat enige weerstand oplevert. Minerale wol, vlaswol of akoestisch schuim zijn hier mogelijke akoestische weerstanden.

De plaatabsorber van RPG (Modex-Plate) ontleent zijn veerwerking aan een plaat schuim, die direct verlijmd is met de metalen frontplaat. Zodoende vervalt de noodzaak voor een diepe resonantieruimte. Plaatabsorbers kunnen aldus, bij een diepte van slechts 11cm, toch een afstemming op 50 of zelfs 35Hz hebben. Om een lattenabsorber op een dergelijke diepe frequentie af te stemmen, is een holle ruimte nodig met een diepte van tenminste 70cm (voor 50Hz) of 110cm (voor 35Hz). Het spreekt vanzelf dat plaatabsorbers uitermate geschikt zijn om in een normale woonkamer te worden toegepast. Ze zijn niet alleen ondiep, maar esthetisch ook fraai genoeg uitgevoerd om geen inbreuk te maken op esthetisch woongenot. 


Fig.15 – zelfbouw basstraps en paneelabsorbers  

Het gemeenschappelijke kenmerk van resonerende absorbers is dat zij tamelijk smalbandige, maar krachtige absorptie bieden rondom de frequentie waarop ze zijn afgestemd. Omdat bass-management een grotere bandbreedte dan één enkele tertsband behoort te omvatten, wordt in een akoestisch ruimte-ontwerp doorgaans een cascade van basstraps ingebouwd - een serie absorbers, elk afgestemd op een andere tertsband. De laag afgestemde basstraps zullen vanzelfsprekend ook fysiek diep moeten zijn. 

De volgende keer zal er worden ingegaan op Reflectiebeheersing en Diffusers.

Deel 1 over "Wat is Akoestiek thuis?" vindt men hier : http://www.puresound.be/home/archive/2012/juli/article/wat-is-akoestiek-thuis/?tx_ttnews%5Bday%5D=28&cHash=3694eabea62d8c7ff63ff11ba7695452

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)