Wat is een goede ruimteakoestiek voor mijn studio, home cinema of HiFi luisterkamer?

Wanneer je een set goede luidsprekers hebt aangeschaft om je favoriete muziek op af te luisteren, of, als je een professional bent, deze gebruikt om je nieuwe opnames op te beoordelen, af te mixen of te masteren, zijn een aantal zaken te noemen die de weergave enorm beïnvloeden.

BW-HIFIopstelling-500px

  • 1- de afmetingen en de vorm van de ruimte;
  • 2- de positionering van de luidsprekers en de luisterpositie(s);
  • 3- de aanwezigheid van reflectievlakken;
  • 4- de galmtijd van de ruimte;

In dit stukje wil ik een aantal vuistregels noemen waarmee een luister/studioruimte de beleving van muziek enorm kan verbeteren.

Veel plezier bij de stappen die je gaat nemen!

1:  De afmetingen van de ruimte.

Vaak is dit een gegeven en soms kan je hierop invloed uitoefenen als de ruimte nog ge- of verbouwd moet worden. De afmetingen hebben met name invloed op de laagweergave van de luidsprekers. De lage frequenties hebben namelijk een lange golflengte. Het verband tussen frequentie en golflengte is:

Lambda = geluidssnelheid / frequentie (m)

Dus een frequentie van 340Hz heeft bij een snelheid van 340m/s een golflengte van 1m

Een frequentie van 30Hz levert zo een golflengte op van 10m en die past vrijwel nooit in z’n geheel in een ruimte.

Doordat de wanden, de vloer en het plafond de geluidsgolven terugkaatsen ontstaan voor deze lange golven z.g. staande golven. In de knopen dooft de golf uit en hoor je vrijwel niets en in de buik is de energie verdubbeld en klinkt de frequentie twee keer zo luid (+6dB):

Staandegolven

Er is heel veel geschreven over room ratio’s, ideale verhoudingen van luisterruimtes. Het voert te ver hier op deze plaats verder op in te gaan. Zoek maar eens op ‘Room Ratios’ op internet. Het scheef zetten van wanden om de laagweergave te verbeteren heeft in ieder geval zin al moet het verloop minimaal 0,5m tot 1m zijn om iets te bereiken in het sublage gebied van 30Hz-300Hz.

2: De positionering van de luidsprekers en de luisterposities.

Nauw verwant aan bovenstaand verhaal is de positionering van de luidsprekers en de luisterpositie. In een studio omgeving is de luidsprekeropstelling volgens een ITU standaard als volgt:

Surround:

ITU surround

Stereo:

ITUstereo

 

 

De reden van deze standaard is dat de afbeelding van het stereobeeld tussen de luidsprekers zowel door de luidheid als de looptijd van geluid wordt bepaald. Met onze twee oren kunnen we luidheidsverschillen vanaf 1dB en tijdsverschillen kleiner dan 10 microseconden (0,01s!) waarnemen.

Elke afstandsverdubbeling van een bron is (zonder bijdrage van de akoestiek van een ruimte) een verzwakking van 6dB in luidheid.

Afstraalgedrag:

Hoe lager de frequentie, hoe meer een geluidsbron rondom afstraalt, dus hoe minder bundeling er optreedt. Luidsprekers vormen daar geen uitzondering op.  Vandaar dat in veel ontwerpen de midden- en hogetonen luidsprekers een koepelvorm hebben om deze frequenties wat meer te spreiden.

Kleine luidsprekersystemen hebben baat bij de wanden. Deze helpen mee de lage tonen die door de kleine kasten minder krachtig worden weergegeven te bundelen. Grotere systemen moeten vrijer geplaats worden. Rustig experimenteren met de plaatsing levert veel winst op. Een meting van de frequentiekarakteristiek kan hier helpen. Actieve monitorluidsprekers kunnen elektronisch gecorrigeerd worden voor de plaats waar ze staan, vrij, tegen een wand of in een hoek.

Om het aanstoten van staande golven in een ruimte zoveel mogelijk te beperken is het asymmetrisch neerzetten van de luidsprekerset t.o.v. de wanden om de lange golven van de lage frequenties verschillende afstanden te laten afleggen heel verstandig om te doen. Het is dan wel noodzakelijk om het absorbtieplan daarop aan te passen zodat de reflectievlakken van de wanden de stereo weergave niet te veel verstoren.

3: De aanwezigheid van reflectievlakken.

De reflecties van een ruimte geven ons informatie over de grootte ervan. Omdat geluid zich met 340m/s voortplant komen deze reflecties in kleine ruimtes al binnen enkele milliseconden na de aankomst van het directe geluid binnen.

Spiegelbron

Het spannende is dat we ook reflecties van een ruimte in de opname horen, weergegeven door het luidsprekersysteem. De reflectievlakken van wanden, de vloer en het plafond in de afluisterruimte maskeren deze waardoor de afbeelding en ruimtelijkheid van de opname minder goed wordt!

Door de reflectievlakken tussen luidsprekers en luisterpositie te elimineren verbeteren we dus de weergave het luidsprekersysteem significant.

Dit concept heet een LEDE ontwerp. We maken een Live End (achter de luisterpositie) waar geluid mag reflecteren en een Dead End (om de luidsprekers heen voor de luisterpositie) voor een ‘schone’ weergave.

LEDE ontwerp:

LEDE

 

Het absorberen van het plafondvlak tussen de luidsprekers en de luisterplek is ook verstandig om te doen:

Plafondreflectie

Reflecties van wanden en plafond worden geabsorbeerd waardoor de looptijdverschillen in de opname veel beter hoorbaar worden. Daarmee wordt de grootte indruk van de opnameruimte, de stereo breedte en diepte in de opname veel beter hoorbaar.

Dat levert een veel betere doorzichtigheid in het frequentie en tijddomein op. Vanuit de luisterpositie ‘kijk’ je als het ware de opnameruimte in. De afluisterruimte zit niet meer ‘in de weg’.

4: De galmtijd van de ruimte.

Galmeisen studio

De gemiddelde galmtijd in een studioruimte ligt rond de 0,3s waarbij bij lage frequenties een iets langere galmtijd wordt getolereerd (zie stippellijnen).

Dit kan in het volgende perspectief worden gezien:

Galmtijden voorbeeld

Een luisterkamer in een huisomgeving heeft dus idealiter een galmtijd van 0,4 tot 0,5s

Om een luisterruimte zo aan te passen dat deze goed gaat klinken moet deze ingericht worden met voldoende absorbtie. Over de verdeling hiervan is al gesproken. Hoeveel is er nodig?

Een meting van de galmtijd per frequentie brengt aan het licht hoe een ruimte klinkt voor de akoestiekbehandeling:

Galmmeting

In bovenstaande voorbeeldmeting is de galmtijd rond 90Hz langer vanwege een duidelijke resonantie.

Met behulp van het volume van de ruimte en een basisberekening van Sabine geeft een richtlijn voor de toe te voegen hoeveelheid ‘open raam’. Zo heet de ideale absorber, deze absorbeert alle frequenties volledig. De NRC of Noise Reduction Coëfficiënt is 1.

Natuurkundig lukt het echter niet gemakkelijk om lage frequenties net zo goed te absorberen als hoge. Dat heeft vooral met de golflengte van geluid te maken en de positie waar het absorbtiemateriaal geplaatst wordt. Absorbeert een materiaal minder goed dan 1oo%, dan wordt de coëfficiënt < 1.

Als een hoogwaardige absorber direct op een wand wordt geplaatst ziet de absorbtiegrafiek er zo uit:

Absorbtiecurves 123

De groene lijn is een 25mm dik paneel, de gele lijn een 50mm dik paneel en de blauwe lijn een 75mm dik paneel.

 

Lamba = voorplantingssnelheid/frequentie (daar is hij weer!)

Als een paneel op een spouw wordt geplaats wordt het rendement ervan hoger. Dan is de snelheid van de luchtdeeltjes nog hoog. Immers tegen de wand stopt de voortplantingssnelheid. Wordt het paneel op een kwart van de golflengte van de betreffende frequentie geplaatst dan gaat het laagfrequent rendement maximaal omhoog: Voor 340Hz is deze 25cm.

Lambda

Het diagonaal plaatsen van een relatief dunne plaat in een hoek werk daarom zo goed. Maar ook het op een 10cm spouw plaatsen vergroot het absorbtie rendement bij midlage frequenties al behoorlijk.

Absorbtiespouw

Voorbeelden van basetraps die commercieel verkrijgbaar zijn:

http://primacoustic.com/maxtrap-use.htm

http://www.vicoustic.com/music-broadcast/products/acoustic-treatment/basstrap

http://www.jocaviacousticpanels.com/uk/products/synt.basscorner/index.htm

In home cinema ruimtes is een gelijkmatige verdeling van absorbtie over de hele ruimte noodzakelijk. Alle luidsprekers moeten akoestisch ongeveer gelijkwaardig ‘akoestisch worden belast’ om een homogene surroundweergave te krijgen. Een LEDE opzet is hier dus minder geschikt.

De subwoofer kan al dan niet worden ingezet om via een basemanagement systeem het laag van de rondom geplaatste luidsprekers aan te vullen of enkel het LFE kanaal van de 5.1 stream weer te geven. Over het algemeen geldt dat hoe minder de subwoofer hoeft te doen en hoe meer full range de luidsprekers kunnen weergeven, hoe beter. Als de ruimte te klein is, of de verhoudingen ervan niet ideaal, waardoor staande golven de laagweergave verstoren, kan de subwoofer een stuk van de laagweergave toch beter overnemen. De plaatsingsvrijheid van de subwoofer in de ruimte is toch wat groter. Goed luisteren en meten levert de beste resultaten!

Veel plezier!

 

 

Deel dit bericht

1 reactie

  1. Frits de Groot op 6 augustus 2014 om 13:47

    Een leuke lezing over dit onderwerp bij de audioclub Velsen in Wijk aan Zee:

    http://www.audioclubvelsen.nl/index.php?/Verslag-2014/april-2014.html

Reageer zelf

* Verplicht veld