Akoestiek verbeteren. Consumenten, muzikanten en bedrijven zoeken het gouden ei op Google om een hinderlijke reflecties te bestrijden. Een lijst aan producten komt voorbij, hoe kies je de juiste voor jouw situatie?
In dit artikel legt onze geluidsexpert uit waar je op moet letten om de akoestiek te verbeteren. Om met de deur in huis te vallen:
Een kwalitatief absorptiepaneel helpt je de nagalm in huis of een klein kantoor te verminderen. Voor ruimtes waar spraakverstaanbaarheid en de weergave van muziek belangrijk zijn is een akoestisch onderzoek noodzakelijk.
Wat is een akoestisch paneel?
Met een akoestisch paneel is het mogelijk om de manier waarop geluid zich in een ruimte gedraagt te beïnvloeden. Lees hier mijn andere blog over ruimte-akoestiek.
Akoestische panelen komen in vele soorten en maten en zijn zeker niet altijd rechthoekig. Tegenwoordig komen panelen in bijna elke vorm. Is een paneel zo groot dat je de achterliggende muur niet meer kan zien? Dan spreek je van een akoestische wand.
Waarvoor gebruik je een akoestisch paneel.
Natuurlijk is een akoestisch paneel bedoelt om de akoestiek in een ruimte aan te passen. Hiermee hoop je de akoestiek in de ruimte te verbeteren. Maar de akoestiek verbeteren is niet zo gemakkelijk als het lijkt. In de volgende tabel staan een paar willekeurige voorbeelden met een mogelijke oplossing.
In Nederland Googlen we massaal op de term ‘Akoestiek verbeteren’. Resultaat, je komt 9 van de 10 keer uit op een absorber, dat is voor veel consumenten een prima uitkomst. Maar als je gaat vergelijken op prijs dan beland je al snel in de jungle van het internet. Platen vilt van minder dan een centimeter dik die zorgen voor fantastisch geluid, of noppenschuim voor onder de tafel. Dat vind ik jammer, het toont me aan hoe weinig we weten van geluid. Slimme marketeers maken hier gebruik van. Ook dat snap ik heel goed, maar het klinkt mij als deskundige wel vreemd in de oren. Hiervoor gebruik ik het volgende voorbeeld:
Ik kan me niet voorstellen dat je Googelt op de term ‘licht verbeteren’. Sterker nog, een kleine check op Google en ik weet het eigenlijk wel zeker. Wat licht betreft weet je best goed wat er allemaal mogelijk is. Zacht licht of fel, monotoon of kleurrijk, halogeen of LED en ga zo maar door. Zou een beetje basiskennis bij het kopen van akoestische panelen niet handig zijn?
Alles is akoestisch…
- Een grote bank absorbeert veel geluid in een muziekstudio of woonkamer.
- Gordijnen kunnen de akoestische sfeer in een huiskamer beïnvloeden.
- Gevulde boekenkasten kunnen de spraakverstaanbaarheid kantoren en klaslokalen verbeteren.
- Harde oppervlaktes hebben ook akoestische eigenschappen, ze reflecteren het geluid.
- Een raam, harde wand of betonnen vloer is ook ‘akoestisch’
Bij de term akoestisch paneel gaat iedereen er wel vanuit dat je een paneel bedoelt dat het geluid dempt. Niet zo gek, dit is ook de meest toegepaste en verkochte akoestisch paneel. Toch is ‘akoestisch’ geen beschermde aanduiding, je hebt dus geen idee wat je koopt. En niet elke leverancier kan dit onderbouwen.
Poreuze absorptiepanelen
Het meest bekende type akoestiek is het absorptiepaneel. Absorptie wordt behaald door een akoestisch dempend materiaal zoals wol. Vervolgens wordt dit afgewerkt met een akoestisch open stoffering. Dit is een stoffering die het geluid doorlaat en de geluidsdempende laag bereikt. Geluiddempende materialen zijn poreus en bevatten veel lucht en vezels, zoals veel verschillende soorten wol.
Voorbeelden van geluidsdempende materialen
- steenwol
- glaswol
- vlaswol
- hennepwol
- PET-wol
- schapenwol
De volgende punten bepalen hoe goed een akoestisch absorptie paneel werkt:
- Dikte; moet voldoende zijn voor het brongeluid (meestal 5-10cm)
- Densiteit; het soortelijk gewicht van het poreuze materiaal (kg/m3)
- Het werkzame oppervlak; hoe groter de afmetingen hoe meer geluid er op invalt (m2)
- De afwerking; deze moet voldoende ‘open’ zijn, anders reflecteert het geluid
Technische verdieping
Een poreus materiaal moet wel enige dikte hebben om te werken voor stemgeluid. Een dikte van ten minste 3 cm is wel aan te raden, maar liever meer dan 5 cm. Voor basgeluiden ofwel laagfrequent geluid is dit type absorptie aan een wand plaatsen niet effectief. Een geluidsgolf van 200 Hz, dat vergelijkbaar is met de bas van een mannenstem, heeft een lengte van ruim 1,5 meter. Een poreus materiaal is het meest effectief op een kwart van de golflengte omdat de golf hier de grootste snelheid heeft. Voor een geluid met energie in de 200 Hz is dat (1/4e*1,5=) 37,5 cm.
En voor lagere frequenties, bijvoorbeeld van luidsprekers of een subwoofer kan dat nog veel langer worden. Poreuze materialen zijn dus niet effectief in lagere frequenties als je ze tegen de wand aanhangt. In het voorbeeld werkt het paneel pas effectief als je het ruim 30 cm voor de wand hangt. En dat is praktisch gezien niet altijd wenselijk, daarom gebruik je voor lagere frequenties beter resonatoren.
Resonatoren
Een resonator is een massa-veersysteem dat ingezet worden om de energie van een geluidsgolf te absorberen. Een resonantie is een frequentie waarop een materiaal of andere massa in harmonie gaat meetrillen. Door dit precies af te stemmen op de frequenties die men wil absorberen kan je heel gericht een akoestisch paneel ontwerpen dat een specifieke frequentie dempt. Een resonator bestaat dus altijd uit een massa en een veer. De massa kan een membraam zijn (een folie of een plaatmateriaal), en de veer is vaak niets meer dan opgesloten lucht.
De eigenschappen van een resonator
- Absorbeert energie in een specifiek frequentiegebied, vaak laagfrequent.
- De voorzijde kan van hard plaatmateriaal gemaakt worden.
- Vereist meer moeite om te ontwerpen dan een poreuze absorber.
Technische verdieping
Een resonator werkt op de druk van een geluidsgolf. Dit zijn de pieken van de golf. De druk bouwt zich op tegen de wanden, vloeren en plafonds van een kamer. Direct tegen de muur is de snelheid van een golf 0 m/s (hij komt tot stilstand tegen de wand) terwijl de druk maximaal is. Net als een golf water die tegen de kade aankomt. De kade houdt het water tegen waarna het de andere kant opstroomt. Een resonator dempt een golf tegen de wand. Daarom is dit wel het juiste type paneel om laagfrequent geluid bij een wand te absorberen. Nu we alle frequenties kunnen absorberen kunnen we elke uitdaging aan, toch?
In grote zalen die bestemd zijn voor het produceren (live) en reproduceren (audiosysteem) van muziek en spraak heb je meer technieken nodig. Hier bereik je met het toevoegen van alleen absorptie meestal niet het gewenste resultaat. De kans is groot dat je energie weghaalt die essentieel is voor de beleving. In deze gevallen is het sturen van reflecties een betere oplossing.
Reflectoren
In een kerk, concertzaal, raadzaal of collegezaal is het doel niet om geluid te dempen. Je wil dat het publiek de muziek beleefd. Bij een teveel aan absorptie sterft het geluid weg en wordt een zaal ervaren als kil. Voor zalen (en kantoortuinen) is het beheersen en sturen van reflecties veel belangrijker.
Als je de richting van geluid wil beïnvloeden kies je voor een reflector. Je kan een reflectie sturen met een reflecterende plaat (bv. glas, hout of metaal) die in een bepaalde richting is georiënteerd. Een bekend voorbeeld is de akoestische schelp. Dit is een halve koepel die gebruikt wordt om de muziek vanaf het podium richting publiek te stuwen.
Hoe ontwerp je een reflector:
- De reflector is groter dan de geluidsgolf die het moet beïnvloeden
- Deze plaat is hard en dik genoeg om de geluidsgolf terug te kaatsen
- De oriëntatie van de reflector, hierbij geldt: hoek van inval is gelijk aan hoek van uitval.
Bij een reflector verander je een weerkaatsing van geluid zodat de reflectie op een andere plek uitkomt dan voorheen. Als de reflectie geen prominente functie heeft maar de nagalmtijd mag niet verder verminderen (lees, de reflectie absorberen is geen optie) kan er ook voor worden gekozen om de reflectie uit te smeren in alle richtingen om een homogene galm te creeeren. Dit noemt men het diffuseren of verstrooien van geluid en daarvoor gebruik je een diffusor.
Diffusoren
Dit is een speciaal type reflector dat de invallende geluidsgolf opbreekt in een veelvoud kleinere reflecties die elk een andere kant op worden gestuurd. Op deze manier voorkomt met hinderlijke reflecties en smeert de geluidsenergie uit over de ruimte. Deze galm wordt vaak als natuurlijk en levendig ervaren. Kort gezegd: diffusoren helpen de ruimtelijkheid van een zaal behouden terwijl hinderlijke reflecties (zoals echo’s) worden voorkomen.
Diffusoren worden vaak gebruikt in professionele opnamestudio’s en mixageruimtes, kerken en concertzalen, maar zijn ook goed toe te passen in kantoortuinen, raadszalen en collegezalen. Bij het ontwerpen van een akoestisch geoptimaliseerde ruimte voor muziek zijn diffusoren in mijn ogen onmisbaar.
Technische verdieping
Diffusoren breken het geluid op door faseverschillen te creëren in de reflectie van een geluidsgolf. Een faseverschil bereik je door de timing waarop verschillende delen van de golf terugkomt te differentiëren. Bijvoorbeeld door een wand te bouwen met een reliëf erin. De breedte en de diepte van dit reliëf bepalen welke frequenties worden beïnvloed door de wand. Hierdoor smeert het geluid uit tot allemaal kleinere reflecties die op verschillende momenten terug de ruimte in kaatsen.
Dr. Manfred Schroeder
Een bekende pionier op dit gebied was Dr. Manfred Schroeder. Om de relatieve verschillen in dieptes voor diffusoren rekenkundig te bepalen maakte hij gebruik van sequenties die ‘pseudo willekeurig’ zijn. Dit wil zeggen dat je een opeenvolging van timingsverschillen uitrekent die zorgen voor een gelijke verdeling van de reflectie over een groter oppervlak. Om een wand van 10 meter diffuus uit voeren is het eigenlijk noodzakelijk om een sequentie te gebruiken die voor de gehele 10 meter differentieert. En die dus op maat te bouwen. Want wanneer je 10 gelijke diffusoren achter elkaar hangt van 1 meter breedte krijg je 10x hetzelfde patroon waardoor de diffusie afneemt tot een eenvoudigere verstrooiing. Alhoewel er puristen zullen zijn die perfecte diffusie nastreven, blijkt het opbreken van een hinderlijke reflectie in een x-aantal kleinere reflecties middels verstrooiing al voldoende. Zolang de juiste frequenties maar beïnvloed worden door de verschillen in timing.
Klik hier voor een apart blog over diffusoren
Hybride systemen
Zo, nu weten jullie al meer over de verschillende akoestische panelen. Maar we zijn er nog niet. Naast deze vier wat ‘puurdere uitvoeringen’ zijn er nog tal van hybriden. Dit zijn panelen die verschillende functies combineren. Zoals panelen die gedeeltelijk absorberen en gedeeltelijk reflecteren. Bijvoorbeeld door laagfrequent geluid te dempen en het hoogfrequent geluid te behouden. Of door deels te absorberen en deels te diffuseren, zoals in een helmholtz resonator gebeurt.
De ontwikkelingen op gebied van materialisatie maken de laatste jaren een vogelvlucht, mede door de ontwikkeling en synthese van duurzame en hernieuwbare materialen. Ook worden steeds vaker electro-akoestische technieken gecombineerd om bouwkundige akoestiek aan te vullen. Een systeem wat je waarschijnlijk wel kent is een koptelefoon met noise-cancelation. Er zijn al systemen die real-time reflecties en galm toevoegen middels microfoons en luidsprekers. Zo beleef je de akoestiek van een kerk in een poptheater. Hoe cool is dat?
Leave a Reply