Auteur Topic: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?  (gelezen 1423 keer)

0 leden en 0 gasten bekijken dit topic.

Offline BlackMonk

  • Global Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Berichten: 2117
  • Hifi = apparatuur (wetenschap!) + muziek (emotie!)
  • Locatie: Hasselt
    • ZenAudio Forum
Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Gepost op: 03 januari, 2016, 18:34:42 »
Geluid in een kamer
Akoestiek is een onderwerp dat meer belangstelling zou mogen krijgen in de wereld van de hifi. Er zijn weliswaar wat sites die vertellen over producten waarmee de akoestiek kan worden verbeterd, maar over de fundamenten wordt helaas niet zo vaak op een toegankelijke manier geschreven. In recensies wordt terloops nog weleens wat meegedeeld over akoestiek—helaas niet vaak op volledige en/of deskundige wijze.

Ik zal in deze post proberen de basis van kamer–akoestiek op een begrijpelijke manier toe te lichten. Het is een ietwat lang verhaal, maar ik heb geprobeerd alles helder uit te leggen zonder zo veel te vereenvoudigen dat het onnauwkeurig wordt. Mocht er nog iets onduidelijk zijn of anderszins iets aan het onderstaande schorten, dan ben ik natuurlijk bereid e.e.a. aan te vullen of te verduidelijken.


Reflecties
Wanneer een geluidsgolf een hard object tegenkomt, zoals een muur, vloer, plafond of meubelstuk, dan kaatst deze terug—net als een golf in een vijver. De teruggekaatste geluidsgolven (reflecties of indirect geluid genaamd, hieronder in het blauw aangegeven) bereiken het oor van een luisteraar later dan het geluid dat rechtstreeks uit de luidspreker komt (het directe geluid, hieronder oranje).



Direct en indirect geluid. Oranje = luidspreker + direct geluid, blauw = indirect geluid, rood = luisteraar.

Reflecties zijn niet per se slecht. Wie zijn luidsprekers weleens buiten beluisterd heeft weet dat er bar weinig geluidsdruk overblijft zonder reflecties. Je hebt dan al gauw behoorlijke luidsprekers nodig om een aangenaam geluidsniveau te bereiken. Reflecties zijn dus gedeeltelijk nuttig, omdat ze ervoor zorgen dat er meer geluid bij de luisteraar terecht komt. Bovendien klinken reflecties tot op zekere hoogte aangenaam, maar daarover verderop meer.

Reflecties zijn helaas niet allemaal hetzelfde: het is belangrijk om verschil te maken tussen vroege en late reflecties. "Vroeg" zijn de reflecties die binnen ruwweg de eerste 40 à 50 milliseconden (het is geen precieze grens) ná het directe geluid bij de luisteraar aankomen, "laat" alles wat daarna aankomt.




Het directe geluid (oranje) met zijn vroege (blauw) en late (grijs) reflecties, zoals het aankomt bij een luisteraar in een kamer.

Het menselijk gehoor zit zodanig in elkaar dat de richtingsinformatie van de vroege reflecties vrijwel geheel genegeerd wordt (dit heet het precedentie-effect oftewel Haas-effect). Het zou kunnen dat dit een evolutionair doel heeft gediend: het zou onhandig zijn als reflecties ons vermogen om te horen waar een roof– of prooidier zat zouden schaden. Door dit effect zijn vroege reflecties lang niet zo schadelijk voor plaatsing en stereobeeld als je zou denken. Er vindt, naar mate ze sterker worden, wel iets plaats dat vaak ASW (Apparent Source Widening) genoemd wordt: het stereobeeld wordt wat breder en diffuser.

Verder is ons gehoor goed in het samenvoegen van de reflecties met het directe geluid: het blijkt dat 3 dB extra aan vroege reflecties even veel extra verstaanbaarheid oplevert als 3 dB extra aan direct geluid.

Late reflecties, daarentegen, zijn door ons gehoor niet goed meer in verband te brengen met het directe geluid. Ze zijn als een soort ruis: de verstaanbaarheid c.q. kwaliteit van het geluid wordt erdoor verminderd. Dit is waar vaak naar wordt verwezen als het "dichtlopen" van het geluid.

In een kamer zijn er al snel zo veel reflecties, die bovendien interactie met elkaar en het directe geluid hebben, dat het niet te doen is om ze individueel te bekijken. Daarom worden ze samengevat onder de noemer "galm".



Een aantal mogelijke reflecties in een kamer. Al snel wordt het een ingewikkelde brei waar niet veel aan te analyseren valt.


Galm
Galm is een statistisch overzicht van alle reflecties in een ruimte. Het samenvoegen van alle reflecties tot galm helpt bij het analyseren van de akoestiek van een kamer: in plaats van elke reflectie los te analyseren wordt er gekeken hoeveel geluidsenergie er op de luisterplek binnenkomt, hoe lang na het directe geluid dit gebeurt en welke frequenties wel en niet sterk aanwezig zijn. De aanname hierbij is dat er zo veel reflecties zijn dat ze samen een homogeen geluidsveld vormen. Straks meer over die aanname.



Galm vat alle reflecties in een ruimte samen.



Dichtbij de bron is de galm sterker, maar op grotere afstanden is de galm constant genoeg om tot homogeen vereenvoudigd te worden.

Een begrip dat vrijwel nooit genoemd wordt in de audiowereld, maar toch nuttig kan zijn om te begrijpen in hoeverre je naar de kamer luistert in plaats van naar de luidsprekers is galmstraal. Galmstraal is de afstand waarbij het directe geluid en het indirecte geluid even luid zijn. Wanneer je vérder dan de galmstraal van een luidspreker zit hoor je dus meer kamer dan luidspreker. In een normaal ingerichte kamer is dit ongeveer 1 tot 1.5 meter! Daarom is het nuttig om te kijken hoe de galm in een kamer zich gedraagt.



Galmstraal (critical distance): de afstand waarbij het galmgeluid luider wordt dan het directe geluid.

Een manier om galm te bestuderen is door middel van een CSD-plot (Cumulative Spectral Decay). Hierin is voor een aantal tijdsintervallen na het directe geluid te zien hoeveel geluid er nog op de luisterplek aankomt. Met andere woorden: het 'nazingen' van de kamer wordt in kaart gebracht.

Een maat voor de galm is RT60: dat is de tijd die ervoor nodig is om het geluid 60 dB zwakker te laten worden dan het directe geluid was. 60 dB verzwakking betekent dat het geluid nog slechts 0.1% is van het directe geluid. Als dit lang duurt (hoge RT60) is er sprake van veel galm. Bij snelle uitdoving van het geluid (lage RT60) is er juist weinig galm. In een CSD-plot wordt meestal voor een schaal van 60 dB gekozen, zodat RT60 gemakkelijk af te lezen is.



Een CSD-plot, gemaakt met dipoolluidsprekers in een normaal gedempte kamer van ongeveer 4 bij 5 meter. Op de breedte-as staat de frequentie, op de hoogte-as de geluidsdruk en op de diepte-as de tijd in milliseconden.

RT60 kan worden afgelezen door te kijken waar de curve voor het eerst niet meer zichtbaar is. Bij hoge tonen is dat in dit geval al na ongeveer 0.2 seconde, maar in het sublaag duurt het meer dan 1 seconde. Dit is logisch: hoge tonen worden gemakkelijker geabsorbeerd door meubilair, muren en dergelijke.

Verder zijn er nog een paar 'bergkammen' te zien, frequenties waarbij het geluid maar langzaam uitdooft: deze duiden op resonanties. Dat kan een staande golf zijn (meest bekend als gedreun, maar 'ringing', van die flutterende echo's, zijn ook staande golven), maar ook zoiets als een meetrillend meubelstuk, raam of deur. Dit zijn fenomenen die zeer ongewenst zijn, omdat ze niet het homogene karakter van de galm hebben, maar juist vrij goed als discrete geluiden hoorbaar zijn.

Ter vergelijking is hier een tabelletje met "normale" waardes voor RT60.




Gangbare waardes voor RT60 (uiteraard is elke ruimte verschillend).

Het is niet per se zo dat géén galm het beste is. Zoals eerder gezegd moeten de luidsprekers zonder reflecties veel harder werken en bovendien voegt galm 'levendigheid' en 'ruimtelijkheid' toe aan het geluid. Een ruimte waarbij weinig of geen reflecties aanwezig zijn kan te 'droog' en 'steriel' klinken. Bovendien is de mate van galm een belangrijke indicator voor ons gehoor om de afstand tot de bron mee in te schatten: hierdoor leidt weinig galm tot een meer naar voren geplaatst stereobeeld, wat niet iedereen prettig vindt.

De meeste luisteraars vinden het dus prettig als er een zekere mate van galm is, maar het is belangrijk dat er niet te veel is en dat er niet bepaalde frequenties oververtegenwoordigd zijn.


Wat kun je met deze informatie?
Als je eenmaal weet hoe reflecties en galm werken kun je er wat mee/aan doen. Er is heel veel informatie te vinden over hoe dit moet, maar hierbij toch een kort overzichtje.

Diffusie
Het benaderen van alle reflecties als "galm" gaat, zoals eerder gezegd, door de aanname dat alle reflecties samen een homogene brei van geluid opleveren. Dat is altijd maar tot op zekere hoogte zo: harde vlakke oppervlaktes, zoals kale muren, geven vrij discrete, gerichte reflecties. Diffusers kunnen in zo'n geval helpen om de reflecties te verstrooien: hierdoor wordt het gereflecteerde geluid beter over de ruimte verdeeld.

Absorptie
Galm wordt minder naar mate een kamer meer absorberende objecten bevat. Grote meubels, dikke gordijnen, dikke tapijten, gipswanden en dergelijke doen dat vrij goed, zoals iedereen die weleens verhuisd is zal weten. Een effectieve manier om meer te dempen is door sterk absorberende materialen (glaswol, steenwol of hun minder nare neefje Akotherm) in de kamer te brengen. Deze materialen, mits dik genoeg, absorberen erg veel en breedbandig. Het is een goed idee om ze een beetje te verspreiden: wanneer één muur helemaal vol hangt met absorptiemateriaal en de andere muren kaal zijn wordt de galm minder diffuus. Idealiter zit er tegen alle muren, het plafond en de vloer even veel, maar de vraag is of het feit dat je dan in een soort isoleercel zit niet meer afdoet aan het genoegen dan de vermindering van de galm kan bijdragen.


Meer informatie
Er is op het internet veel meer over deze onderwerpen te vinden. Een paar goede bronnen voor wie meer wil weten:

Ethan Winer

Art Ludwig

Siegfried Linkwitz

Floyd Toole (Paper en Boek)

J.S. Bradley, H. Sato


(alle plaatjes © mijn master thesis)
 C:-)Met toestemming van de auteur overgenomen

Online rovara

  • Hero Member
  • *****
  • Berichten: 1057
Knappe exposé !!!

Offline BlackMonk

  • Global Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Berichten: 2117
  • Hifi = apparatuur (wetenschap!) + muziek (emotie!)
  • Locatie: Hasselt
    • ZenAudio Forum
Nog een beetje Nederlandstalig leesvoer over akoestiek:

Audio akoestiek - inleiding voor hifi
Een inleiding in wat je moet weten over akoestiek voor hifi, in een gewone woonkamer dus.

Audio akoestiek - resonanties van lage tonen
Heb je problemen met je basweergave? Dat ligt wellicht aan je akoestiek. Prima uitgelegd.

Audio akoestiek - korte reflecties
Naast korte reflecties en hoe je die kunt voorkomen, komt ook het verschil tussen absorptie en diffusie ter sprake en ook hoe en wanneer je wat toepast. Echt een goed artikel.

Wat is akoestiek thuis?
Niet zo fancy, maar wel goede info afkomstig van de man achter SoundScapes, toch zowat de beroemdste naam als het over akoestiek gaat in de Lage Landen...

Hoe bereken je de beste plaats voor je speakers? (Engelstalig)
Rekenmodellen voor de meer wiskundig aangelegden onder jullie en gekmakend voor wie dat niet is...

Offline missionman

  • Sr. Member
  • ****
  • Berichten: 316
Interessant leesvoer.


Offline missionman

  • Sr. Member
  • ****
  • Berichten: 316
Ik heb eens een keertje de plaatsing van de speakers in de toekomstige luisterruimte berekend via de Cardas website, en bekom dan volgend resultaat :

Afstand speaker tot zijwand (gemeten van het midden van de woofer) : 97 cm
Afstand speaker tot achterwand : 157 cm
Onderlinge afstand speakers: 157 cm

Dat geeft dan een luisterafstand van 125 cm

Als de ideale afstanden dus worden toegepast kom ik eigenlijk tot een near-field luistersitutatie.

In het geval van conusluidsprekers lijken monitors dan de meest aangewezen keuze om een coherent geluidsbeeld te bekomen.

Ik vrees dat voor elektrostaten de luisterafstand ook te klein is, maar hier kan ik me natuurlijk vergissen.

Online rovara

  • Hero Member
  • *****
  • Berichten: 1057
Amai , die afstanden tot de zij - en achterwand zijn serieus .
Mijn luisterruimte is niet kleiner , maar mijn speakers staan ( veel ) dichter bij die wanden .
Ze staan in de woonkamer . Meer ruimte is fysiek niet mogelijk .

Edoch ben ik (zeer) tevreden met wat ik te horen krijg . Maar dat is persoonlijk , hé .


Als de ideale afstanden dus worden toegepast kom ik eigenlijk tot een near-field luistersitutatie.

In het geval van conusluidsprekers lijken monitors dan de meest aangewezen keuze om een coherent geluidsbeeld te bekomen.


Dat lijkt me een logische gedachtegang . Zelf zou ik ook een sub durven te overwegen .

Offline Jejepé

  • Full Member
  • ***
  • Berichten: 203
  • Locatie: Diest-Hasselt
Nog een beetje Nederlandstalig leesvoer over akoestiek:
Hoe bereken je de beste plaats voor je speakers? (Engelstalig)
Rekenmodellen voor de meer wiskundig aangelegden onder jullie en gekmakend voor wie dat niet is...

Ik snap er wel niet veel van maar ik heb toch maar eens een poging gedaan via de Speaker Placement Calculators, conclusie is dat men een balzaal nodig heeft wil je op deze manier je speakers plaatsen.
« Laatst bewerkt op: 20 september, 2018, 12:25:57 door Jejepé »

Offline missionman

  • Sr. Member
  • ****
  • Berichten: 316
Amai , die afstanden tot de zij - en achterwand zijn serieus .
Mijn luisterruimte is niet kleiner , maar mijn speakers staan ( veel ) dichter bij die wanden .
Ze staan in de woonkamer . Meer ruimte is fysiek niet mogelijk .

Die afstanden was inderdaad even schrikken.
In mijn woonkamer kan ik dit dus ook niet toepassen.

Ik heb het dus eens uitgeprobeerd in de toekomstige luisterruimte, en het werkt echt wel.

Edoch ben ik (zeer) tevreden met wat ik te horen krijg . Maar dat is persoonlijk , hé .

Het is geen dogma he, andere opstellingen zullen ook goed kunnen klinken volgens mij.
Ik ben in de woonkamer ook tevreden zonder de "ideale" plaatsing.

Dat lijkt me een logische gedachtegang . Zelf zou ik ook een sub durven te overwegen .

Als ik aan monitors denk zou ik als eerste de JM Reynaud Bliss en de PMC  willen horen.
Beide transmissielijnen.
Een sub is nog altijd achteraf bij te plaatsen hé  ;)




Zoals BM al opperde vrees ik dat de Neat Iota Alpha al wat te veel bas gaat geven voor die kleine ruimte.
Maar ik zou hem toch wel eens willen horen.
« Laatst bewerkt op: 20 september, 2018, 13:58:55 door missionman »

Online rovara

  • Hero Member
  • *****
  • Berichten: 1057
Ja , die transmissielijnen zijn een apart verhaal , hé . Daar had ik niet aan gedacht .

Offline BlackMonk

  • Global Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Berichten: 2117
  • Hifi = apparatuur (wetenschap!) + muziek (emotie!)
  • Locatie: Hasselt
    • ZenAudio Forum
https://youtu.be/8b1W7QgqhR8

Dit is een presentatie van DynAudio over de plaatsing van luidsprekers in een willekeurige ruimte.

Online rovara

  • Hero Member
  • *****
  • Berichten: 1057
Ik heb de film braaf uitgekeken .  :D

Interessante uiteenzetting . Met veel nadruk op het verkrijgen van juiste lage tonen .

Zelf vind ik het laag bij veel sets niet tot hun recht komen . In 90% van de gevallen is er geen sprake van te veel laag , maar van te weinig .
(  ik ga ervan uit dat we het telkens over " goed" laag hebben , geen wollige , troebele smeersels )

De plaatsing van speakers en luisterpositie is uiteraard belangrijk . En de film geeft daar een redelijk concreet antwoord op .
Maar één aspect zag men over het hoofd : de hoogte waarop de laagunits staan .

Uit ervaring weet ik dat dit zeer belangrijk is en een grote impact kan hebben .  De theorie zegt dat de hoogunits op oorhoogte moeten staan . Zelf heb ik aan die theorie nooit voorrang verleend . Hoge tonen hoor je overal . Soms zelfs te veel . Te overheersend . Dat in tegenstelling tot de lage tonen .

Plaats je speakers hoger en je krijgt sowieso een andere klank . Dikwijls beter . Probeer maar uit , zou ik zeggen . Alleen is dat in de praktijk niet makkelijk doenbaar . Zeker niet met vloerstaanders . 
Je kan de speakers ook laten staan  en jouw luisterpositie verlagen .  Schuif eens onderuit of ga op de vloer zitten . Dat kan al een beetje een idee geven .
Ik ken een liefhebber die naar zijn Wilsons luistert vanuit een zitzak .
Mijn monitors staan op 90 cm hoogte . Een pak meer dan de originele stands .  Had de originele ontwerper meer oog voor 't uitzicht dan oor voor de klank ?   ;D


Offline BlackMonk

  • Global Moderator
  • Hero Member
  • *****
  • Berichten: 2117
  • Hifi = apparatuur (wetenschap!) + muziek (emotie!)
  • Locatie: Hasselt
    • ZenAudio Forum
In de meeste woonkamers zijn hoge tonen zelden een probleem, meestal gaat het om te weinig of te veel bassen - zeker bij conusluidsprekers. Ik ben dus niet verbaasd dat deze video daar veel of slechts uitsluitend aandacht aan schenkt.

Het hoger plaatsen van luidsprekers is inderdaad niet aan bod gekomen in de video. Een conusluidspreker heeft een kegelvormige afstraling en zijn geluidsgolven raken dus ook de vloer (en weerkaatsen daartegen) en het plafornd (en weerkaatsen daartegen) en alle zijmuren (en weerkaatsen daartegen). Door een luidpspreker hoger te plaatsen , verleg je het punt van contact met vloer en plafond verder naar achter, mogelijk zelfs achter je luisterplaats. Als je de luidspreker naar voor kantelt, maak je dat echter weer ongedaan.

Waarom wordt aangeraden om de tweeter op oorhoogte te zetten bij conusluidsprekers? Omdat die het meest directieve geluid heeft en het vooruit werpt in een vrij smalle kegel. Je moet in die kegel zitten als de geluidsgolven je bereiken om de hoge tonen te kunnen horen. Het is mogelijk dat door een luidspreker 30 cm hoger te zetten en afhankelijk van je luisterafstand, je nog steeds in die tweeterkegel zit maar het afstraalgedrag van de bassen is dan ineens veranderd. Afhankelijk van opstelling en akoestiek kan dat betekenen meer bassen waar er voorheen minder waren, of minder bassen waar er voorheen teveel waren.

Zoals altijd is experimenteren de boodschap. Alleen zo weet je waar luidsprekers het beste klinken. De adviezen in de video kun je als leidraad gebruiken, maar dat is geen absolute waarheid. Dus probeer zeker andere dingen uit.