*

Koen K

  • ******
  • 8741
    • Klarde und Happers
Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Gepost op: 11 september 2015, 22:44:01 »
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)
« Laatst bewerkt op: 21 juni 2017, 23:30:50 door Koen K »

Ignorance more frequently begets confidence than does knowledge.  ~ Charles Darwin
The first principle is that you must not fool yourself — and you are the easiest person to fool.  ~ Richard Feynman

Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #1 Gepost op: 11 september 2015, 22:56:20 »
Waarvan akte!

Applaus!

 :D

*

KT88

  • ******
  • 27796
  • Audiodidact
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #2 Gepost op: 11 september 2015, 23:07:46 »
Mooi werk, lange!   8)
Mensen zijn soms al geschokt door wat ik zég.
Ze zouden eens moeten weten wat ik dénk.....

*

Niemand

  • ******
  • 20684
  • geluid sja ook ,maar muziek maakt het zeker
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #3 Gepost op: 11 september 2015, 23:40:19 »
Koen
 mooi uitgelegd  ik snap het zelfs een beetje :laugh: :laugh: ;)
Muziek uit:
 
MS Bl91+Denon DL103R.
Td125MKII-Longbase+12inch arm+  Adc xlmII Imp
AstionTrew8000.

CD104SandalistischeKermiswerken
Chaos-Bocama
Tannoy Ardens
Speakerkabels door  THvW gemaakt volgens Van Der Heiden principe

NAD Dac2 usb
TV/DVD-geluid uit dezelfde set

Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #4 Gepost op: 12 september 2015, 08:25:24 »
Goed verhaal, zijn we blij mee  8)
Jammer dat de Nikon niet onder de 50Hz opneemt, vanaf daar word het pas leuk )) Minimoog Demo  https://youtu.be/s-8g7xMs8uI

*

Opa Spylac

  • ******
  • 5674
  • O<erveen
    • Second Life Audio
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #5 Gepost op: 12 september 2015, 09:07:31 »
Cool!

Het enige wat je niet behandelt is zelfreflectie, maar ik denk dat ik dat ook meer bij mezelf moet zoeken.

 ;D
With sufficient thrust, ducks fly just fine.

*

minplus

  • ******
  • 6555
  • relax, don't do it
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #6 Gepost op: 12 september 2015, 11:52:23 »
Mooi overzicht.
If nothing goes right, go left
If nothing's left, go right

*

Satch

  • *****
  • 9821
  • We need more cowbell.
    • Ongezond audioverstand
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #7 Gepost op: 12 september 2015, 11:53:07 »
Top-artikel!

*

morca

  • ***
  • 156
  • I love my JL audio DIY sub,s
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #8 Gepost op: 12 september 2015, 12:55:23 »
Goed dat iemand dat ook hier een een beetje oppakt Koen.
Akoestiek is niet bij ieder als high end in beeld terwijl dat een groot deel van je geluidsbeleving is.
Beetje prutsen met subwoofers, dsp ,plaatsing ,akoestiek ed .......

*

jpio

  • ******
  • 3951
  • dik tevreden met dunne vliezen
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #9 Gepost op: 12 september 2015, 14:01:36 »
Nais! Weet wel dat sinds de plaatsing van de nieuwe (audio)kast hier veel ten goede is veranderd. De ruimtelijkheid van de planars is zeker nog aanwezig maar de naloop-reflecties zijn beduidend afgenomen waardoor de detaillering en verstaanbaarheid er heel veel op vooruit is gegaan.
Dat is ook wat ik in het artikel lees.
Pioneer, Onkyo-D, Philips 104, Planars 1.5 QR, Rel T2

Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #10 Gepost op: 12 september 2015, 14:42:32 »
Misschien kan één der modereters deze draadje even plakkerig maken..?

*

chansig

  • ******
  • 10251
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #11 Gepost op: 12 september 2015, 15:36:27 »
Goed en duidelijk verhaal...leuk en leerzaam.

Gr Hans
Dutch & Dutch 8M, Sonos, SPL min Phonitor, ZMF Blackwood

*

Not Tubeless

  • ******
  • 2859
  • Zukke grote wappers jonguh!
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #12 Gepost op: 12 september 2015, 16:09:50 »
Goed leesvoer, Koen!
If it got no swing, it ain't my thing...

*

Tirillo

  • ******
  • 4170
  • Het bezit van de zaak is het einde van het vermaak
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #13 Gepost op: 12 september 2015, 22:25:43 »
Dank voor dit verhaal Koen. Heb weer wat geleerd, zeker over galm.
"Searching for a ground with my good eye closed"


*

groovy.

  • ******
  • 11004
  • Looking for fun and feeling groovy.
Re: Geluid in een kamer: reflecties, galm—hoe zit het nou eigenlijk?
« Reactie #14 Gepost op: 12 september 2015, 23:10:51 »
Mooi uitgelegd.
Garrard 301 sme 3009. Lenco l78 widebody 12 inch DV.  Lenco 88 sme 3009  Ortofon as212.  Luxman l507s. Elipson 401. Rodec sm200.
Elementen.At12s-Goldring Eroica-At-f5occ. Micro-Seiki cf-1. Akai x201d.
Satin 117g.