akoestiek

home		discl. / ©, lid NVJ
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z stikstofcrisis en oplossingen

akoestiek

akoestiek

Akoestiek is de eigenschap van een ruimte met betrekking tot de voortplanting en verbreiding van geluid in die ruimte (Van Dale).

Geluid in een ruimte wordt deels geabsorbeerd en deels weerkaatst door de materialen en objecten in die ruimte (muren, plafond, vloerbedekking, gordijnen, stoelen e.d.). Naast de klank zelf kan weerkaatsing (galm) optreden. "Omdat galm aan het geluid een wat rijkere klank geeft is een relatief lange nagalmtijd gewenst voor ruimten waarin muziek wordt geproduceerd. Galm in de lagere frequenties draagt bij aan hetgeen kan worden omschreven als warmte van het geluid. Galm in de hogere frequenties vergroot de helderheid van het geluid." Zo heeft spraak een nagalmtijd van 0,7-1,1 sec, opera 1,2-1,6 sec, symfonische muziek 1,2-2,5 sec (zie tabel muzieksoort).

Voorbeelden van akoestiek:
- een Romeins theater had ondanks de grootte vaak een goede akoestiek
- een kerk heeft voor bijvoorbeeld orgelmuziek een goede nagalm nodig (maar maakt het verstaan van de sprekers moeilijker)
- een kale ruimte klinkt ook echt hol en veroorzaakt een lange nagalmtijd, wat het gesproken woord moeilijk verstaanbaar maakt.

Voor een goede zaalakoestiek moet in het algemeen aan de volgende eisen worden voldaan (Sonus raadgevende ingenieurs):
- stoorgeluiden van buiten de zaal moeten worden vermeden
- spraakverstaanbaarheid moet voldoende zijn
- muziek moet plezierig aanhoren en voldoende 'warmte' bezitten
- de geluidenergie moet uniform worden verdeeld over de gehele zaal
- in de zaal mogen geen verstorende fenomenen zoals echo's en flutter voorkomen.

Ontvangen geluid afhankelijk van het volume van het geluid, van de plaats van de ontvanger, van de omvang en vorm van de ruimte en van het type geluid
In elk punt van de ruimte klinkt geluid anders. Akoestiek bepaalt voor een groot deel hoe we muziek ervaren.
Uiteraard is het volume van het brongeluid belangrijk: wanneer veel geluidsenergie verloren gaat voordat het geluid ontvangen wordt, is de ervaring anders dan wanneer het geluid een duidelijk hoorbaar niveau heeft.

Ook de plaats van de ontvanger (toeschouwer) speelt een rol. Vóórin de zaal hoor je het geluid anders dan in het midden van de zaal. Er lijken door deze ene geluidsbron drie "bronnen" van geluid te zijn:
- direct geluid (rechtstreeks, onvervormd vanaf de bron)
- vroege reflecties (weerkaatsingen van het brongeluid via plafond en zijwanden; vroege reflecties worden vooral binnen 100 à 150 msec ontvangen dus grofweg de eerste 30 à 50 m vanaf de bron)
- late reflecties (weerkaatsingen van het brongeluid via plafond en zijwanden, plus alle andere weerkaatsingen, van achterwanden, maar ook van stoelen, toeschouwers e.d.).
Op het podium zelf wordt het geluid wéér anders ervaren.

De omvang van de ruimte heeft invloed op de nagalmtijd en de geluidssterkte: een grote zaal of kerk heeft een grotere nagalmtijd dan een kleine ruimte en een lagere geluidssterkte. Vandaar dat gesteld wordt: "bij 1400 toeschouwers heeft de ideale spreekzaal een volume van ruwweg 4 m3 per persoon, een operazaal werkt bij 6 m3/persoon en een concertzaal meet 8 m3/persoon" (zie ook afbeelding omvang en nagalmtijd).
Ook vorm en aankleding van de ruimte speelt een rol: bij veel kale en verticale vlakken is er veel nagalm, bij veel zachte materialen (gordijnen, stoffen bekleding op vloer of wanden, open ramen en deuren) is er vele geluidsabsorptie (veel demping).
De nagalmtijd in de eenvoudige nagalmformule van Sabine is:
T = 0,161 * (Volume zaal / Absorptie).
Simpelweg geeft deze formule aan dat een grotere zaal een langere nagalmtijd geeft (de afstanden die het geluid maakt vóór het terugkeert, zijn over het algemeen groter) en dat absorberend materiaal de nagalmtijd verkleint (er reflecteert ook minder geluid).

Het is mede daardoor zeer moeilijk voor iedereen in de zaal en op het podium een ruimte een "natuurlijk" klinkende akoestiek te geven, die ook nog eens afhankelijk is van het type geluid zoals: muziek (symfonisch orkest, kamermuziek e.d.), spraak, toneel, zang, opera, koor.

Verder ervaart natuurlijk ook iedere persoon het geluid anders (daar kunnen we weinig aan doen).

direct geluid vanaf bron, vroege reflecties (early reflections: zijmuren, plafond), late reflecties (reverbarations: zijmuren, plafond plus objecten e.d. en muren achter toeschouwer); klik voor de volledige afbeelding (acoustic control systems acs):

drie wanden en een paar van de enorme hoeveelheid reflecties aangegeven (tu delft ruimte-akoestiek):

Aanpassingen aan de akoestiek kunnen voornamelijk op twee manieren worden aangebracht:
- Bouwkundig of mechanisch
- Elektronisch (digitaal, variabel, virtueel)

- Andere hardwarematige maatregelen (wat betreft demping).

En dan, soms, blijkt dat zelfs veel adviseurs er niet helemaal uitkomen (de ruimte is dan wellicht rijp voor nieuwbouw).

Bouwkundige of mechanische aanpassingen
Voor het ontwerpen van een zaal met een goede akoestiek bestaan verschillende "spelregels", waarbij een zaal meestal een vorm krijgt voor een specifiek gebruik, bijvoorbeeld een concertzaal of een schouwburg.
Voor een goede balans wil men de galm vaak dempen, maar niet volledig wegnemen; soms wil men juist de galm wat verlengen (in een kleine zaal).
Bouwkundig dan wel mechanisch wordt dit onder meer bereikt door:
- de vorm van de zaal, balkons, muren, plafonds, nissen
- akoestische systeemplafonds (meestal kleinere ruimtes); bij bijvoorbeeld systeemplafonds geeft de NRC-waarde Noise Reduction Coëfficiënt aan hoeveel geluid wordt opgenomen (geabsorbeerd) door de plafondplaat (waarde van 0 tot 1)
- één of meer klankkaatsers (plafondkaatsers, acoustic shells, orchestra shells) aan het plafond boven het podium (bij voorkeur ophijsbaar en eventueel met absorberend materiaal; klankkaatsers worden in veel zalen toegepast)
- het ophangen van (verplaatsbare) gordijnen of (verplaatsbare) akoestische kussens
- schuivende panelen (om de weerkaatsingen te leiden, de nagalmtijd te verkleinen of te vergroten, panelen met verschuifbare met gordijnen om het geluid iets te dempen)
- verplaatsbare achterwand van het toneel (De Vereeniging Nijmegen)
- schuivende zijwanden en bewegend plafond om een grote zaal "fysiek" te verkleinen (De Spiegel Zwolle, van 11.000 m3 naar 3.500 m3)
- gebruikmaken van een zogenoemde orkestkamer (vergroot de ruimte, maar is niet zo absorberend als bijvoorbeeld een toneeltoren)
- in schouwburgen die voor concerten gebruikt worden: het afsluiten van een deel van het podium, bijvoorbeeld d.m.v. het neerlaten van het brandscherm (zodat het toneel veel minder geluid absorbeert) of de vloer van de orkestbak in hoogte te kunnen variëren
- vaste objecten op bepaalde plaatsen (bepaalde vormen tegen muren of plafond, stoelen met een vorm en bekleding die overeenkomt met een gemiddelde toeschouwer).

Voordelen van bouwkundige en mechanische oplossingen:
- eenvoudig te begrijpen.

Nadelen van bouwkundige en mechanische oplossingen:
- vaste objecten zijn onveranderbaar (eenmaal aangebracht is er niet veel meer aan te verbeteren; sommige zalen blijven een technisch slechte akoestiek hebben)
- arbeidsintensief (verschuiven van het object)
- tijdrovend (uitproberen of de verandering het gewenste resultaat geeft)
- de invloed van de aanpassing is beperkt
- het gevolg van de aanpassing is moeilijk voorspelbaar en lastig te berekenen.
Waarschijnlijk zijn dat de redenen dat die aanpassingen zelden worden uitgevoerd bij een matige akoestiek of bij verandering van het soort muziek (wie neemt de beslissing e.e.a. aan te passen en wat als het resultaat juist slechter is). "In sommige zalen zijn wel degelijk variabele voorzieningen, maar niemand durft de beslissing te nemen om een andere instelling te gebruiken en dus gebeurt er niets."

Om de concertzaal De Doelen in Rotterdam een goede akoestiek te geven, zijn onder meer vele speciaal voor deze zaal gefabriceerde "blokken met meer vlakken" op de wanden toegepast (bij de bouw waren er ook nog geen digitale mogelijkheden om de akoestiek te variëren).

Klankkaatsers worden regelmatig toegepast bij muziekzalen. Doel is primair om het geluid naar het publiek te leiden (instrumenten spelen alle kanten op), maar ook om het geluid op het podium goed te verdelen. Op het podium zijn vaak beide zijden verschillend van elkaar. Dat heeft te maken met de akoestiek opbouw in een zaal en dat kan digitale akoestiek goed compenseren. Klankkaatsers hebben vaak luidsprekers in hun "shell". Een bouwkundige klankkaatser is meestal statisch, maar spraak- en muziekopstellingen verschillen: voor op het podium, diep achter op het podium, en er zijn verschillende orkestopstellingen. Met een mechanisch variabele klankkaatser kan e.e.a. gevarieerd worden; een "elektronische shell" kan daar maatwerk geven die met een druk op de knop is te wijzigen.

In sommige concertzalen zit een bewegend plafond waardoor men het volume van de zaal kan vergroten (langere nagalmtijd) of beperken (nagalmtijd verkorten). Het idee is: hoger/open plafond, meer volume, meer nagalm-tijd, beter geschikt voor groot orkest, symfonische muziek. De aanpassing van het plafond kan echter ook een slechter resultaat geven: weinig publiek bij een klassiek concert dan plafond toch maar omlaag, kan akoestisch gezien verkeerd uitpakken, want je wilt juist een lange nagalmtijd. Zo ook bij een popconcert met veel publiek: het plafond omhoog is aanlokkelijk, maar geeft een te lange nagalmtijd voor popmuziek. Ook in deze gevallen kan digitale variabele akoestiek vaak uitkomst bieden.

Elektronisch door variabele akoestiek (digitale akoestiek, virtuele akoestiek, active architecture)
De digitale variant wordt meestal variabele akoestiek genoemd, hoewel die term ook wel voor de mechanische oplossing wordt gebruikt. Variabele akoestiek door middel van digitale techniek kan, bij wijze van spreken, bijna elke ruimte de gewenste akoestiek geven.
Variabele akoestiek wordt toegepast wanneer de akoestiek van een ruimte moet worden aangepast aan de functie (bestaande bouw, bij slechte akoestiek of bij uitbreiding van de muzieksoort voor die ruimte), of wanneer men al bij het ontwerp verwacht dat een ruimte voor meer soorten "geluid" bruikbaar moet zijn (zie hierboven bij type geluid).
Omdat digitalisering de akoestiek meer of minder onafhankelijk maakt van de architectuur van een zaal, wordt bij een ruimte met variabele akoestiek ook wel gesproken over Active Architecture.

De elektronische manier om de akoestiek naar wens aan te passen gebeurt door middel van microfoons (opnemen geluid), luidsprekers (weergeven geluid), processing (weergeven geluid afhankelijk van o.m. de locatie en de gewenste kenmerken).

Voordelen variabele akoestiek (technisch en economisch):
- een betere akoestiek dan bouwkundig haalbaar is (digitale akoestiek is speciaal ontworpen om de akoestiek aan te passen, bijvoorbeeld vroege reflecties worden anders aangepast dan late reflecties waardoor meer mogelijkheden ontstaan)
- de toeschouwer/luisteraar ervaart het als natuurlijke akoestiek
- wijzigingen zijn onmiddellijk actief (door presets met één druk op de knop zijn de akoestische karakteristieken van een ruimte te veranderen)
- zowel voor grote zalen als voor kleine ruimtes
- het systeem is opnieuw te tunen, klankkleur en settings zijn achteraf aanpasbaar
- om de verbetering in de werkelijkheid te ervaren kan simpelweg het variabele akoestische systeem even uitgezet worden (uiteraard tijdens een repetitie van het orkest)
- een betere exploitatie van vastgoed (zaal is multifunctioneel inzetbaar, meer mensen kunnen gebruik maken van de multipurpose space).

Nadelen variabele akoestiek:
- een specialistisch product (voor de consument lijkt het een black box)
- het systeem moet beheerd worden (hoewel eenvoudig te bedienen en er geen bedieningstechnicus nodig is, is een nadeel van bijna alles wat variabel: iemand moet de instelling veranderen als het "type geluid" verandert)
- er kunnen grote verschillen zijn in prestaties (leveranciersafhankelijk; variabele akoestische systemen worden ook wel genoemd naar het systeem van de leverancier)
- vergroten van de nagalmtijd is betrekkelijk eenvoudig, maar verkleinen van de nagalmtijd moet echt met absorptie of verkleinen van het volume (het beste voor digitale variabele akoestiek is een goede spraakzaal, dan kan bijvoorbeeld ACS er alles van maken; samenwerking in de ontwerpfase tussen architect, akoestisch adviseur en specialist in digitale variabele akoestiek is daarom aan te bevelen; zo heeft Amphion Doetinchem bijvoorbeeld een grotere en een kleinere zaal en digitale variabele akoestiek waardoor allerlei voorstellingen gegeven kunnen worden, van cabaret tot symfonisch).
- elk systeem heeft zijn grenzen (een gymzaal wordt geen concertgebouw, maar "het lukt wel om een gymzaal te laten klinken als een muziekzaal van gelijk volume").

Steeds meer concertzalen en andere ruimten worden daarom uitgevoerd met variabele akoestiek omdat het de gebruiksmogelijkheden van de zaal vergroot: de zaal kan ingesteld worden voor het gewenste gebruik (muziek, zang e.d., of juist specifiek voor de musici op het podium). Ook kleinere ruimten kunnen met variabele akoestiek gebaat zijn bij een betere akoestiek en een breder publiek als potentiële bezoeker.

O.m. Acoustic Control Systems ACS kan met variabele akoestiek van een muziekzaal, concertzaal of kleine zaal een multipurpose space maken: "De ACS processor genereert geluidsreflecties waarbij opbouw, niveau, timing en frequentiespectrum goed zijn. Elke luidspreker ontvangt een ander signaal, afhankelijk van de plaats van de luidspreker in de zaal, terwijl alle luidsprekers samen de gewenste akoestiek weergeven. Er zijn verschillende akoestische presets geprogrammeerd, die door de gebruiker eenvoudig met een afstandsbediening te kiezen zijn." ACS vermeldt ook bijvoorbeeld: "Om de akoestiek van de zaal aan te passen moet ACS weten hoe volgens de opdrachtgever de zaal ideaal zou moeten klinken. Aan de hand van de wensenlijst kan worden bepaald waar welke reflecties en nagalm en met welke klankkleur nodig zijn. Elk onderdeel van de variabele akoestiek kan verschillend per locatie worden ingesteld, zodat de beste resultaten worden behaald. Door gebruik te maken van een microfoon array [een rij microfoons] met een hoge resolutie en zeer geavanceerde digitale processing is het mogelijk om de gewenste akoestiek te realiseren, ongeacht de locatie. Verbetering in de zaal (het publiek), de orkestbak en ook op het podium voor de artiesten ter bevordering van het samenspel. In de praktijk is met een variabele akoestiek de akoestiek in de zaal met een druk op de knop aan te passen van spraak naar muziek (in diverse vormen), zonder ingrijpende bouwkundige aanpassingen of tijdrovende handelingen."

Natuurlijk is variabele akoestiek niet in elke situatie de Haarlemmer olie, maar er is veel ervaring mee opgedaan en er zijn uiteraard altijd vooronderzoeken.

Akoestiek is een interessant en complex verschijnsel en vrij weinig mensen kennen de vele mogelijkheden van digitale variabele akoestiek ("er is best nog veel argwaan"). Toch bijzonder dat The Royal Opera House in London en ook bijvoorbeeld de multifunctionele Warande in Turnhout (met een waardering van 10 punten, het uiterst haalbare) zo'n elektronisch systeem in gebruik heeft (van ACS). Maar niet alleen grote zalen, ook de Classic Express trailer van Christina Concours en zalen op cruiseships gebruiken digitale variabele akoestiek. Over de muziek in de vrachtwagen van Classic Express vertelt men zelf: "Alle klank en geluid in de rijdende concertzaal wordt gereguleerd met een elektro-akoestisch systeem, dat zelfs de akoestiek van het Amsterdamse Concertgebouw kan nabootsen".

In de ontwerpfase van een (multifunctionele) muziekzaal zal een adviseur akoestiek mede aan tafel zitten, ook als men niet onmiddellijk aan softwarematige oplossingen denkt.

Andere hardwarematige oplossingen, uitsluitend voor geluidsdemping (geluidsabsorptie)
Naast de genoemde oplossingen die een goede akoestiek geven, kan het ook zijn dat er uitsluitend demping nodig is, bijvoorbeeld in een groot restaurant, sportzaal of industriehal.

Mogelijkheden zijn in dit geval:
- speciale, geperforeerde bakstenen geven demping van het geluid
- vaste geperforeerde panelen e.d. ("akoestische plafonds, akoestische wandpanelen, baffles, akoestische eilanden, akoestische schilderijen, akoestische panelen en wandpanelen") aan plafond of muur kunnen de akoestiek verbeteren (systeemplafonds en akoestiek)
- toepassen van een akoestische pleisters (akoestisch spuitwerk van o.m. Pennings Akoestisch Afbouwen en Brander Acoustuc, "een verspuitbaar akoestisch pleistersysteem, dat geschikt is voor het afwerken van plafonds en wanden in ruimten waar nagalm ontstaat").

Afhankelijk van de toepassing wordt eeen akoestisch materiaal gekozen, bijvoorbeeld:
- bouwkundig
- woning
- industriële omgeving
- studio, hifi
- voertuigen
- boten.
Akoestisch isolatiemateriaal is is in verschillende materialen verkrijgbaar, in platen/panelen of rollen (dekens), bijvoorbeeld:
- Métisse en Eco-Coustic Cotton (beide van niet-recyclebare kleding, aangevuld met polyestervezels)
- Merfopol Whisper FR (polyethyleen LDPE met cellenstructuur)
- Heraklith Tektalan A2 (houtwolcementplaat met steenwol)
- Rocksono Solid (steenwol)
- Akotherm GG (polyesterwol)
- Flamex Basic (melamineschuim).

Geluidsisolerende eigenschappen van materialen zijn vaak beduidend verschillend van de thermische eigenschappen (warmte-isolerend). Een materiaal dat zowel thermisch als akoestisch zeer goed isoleert bestaat eigenlijk niet: "thermische isolatie is van nature licht (stilstaande lucht) en akoestische isolatie werkt volgens het massa-veer-massaprincipe". (Livios)
Zie eventueel het Excel-sheet met akoestische en thermische isolatiematerialen van Gerard Voskuil.

Naar Documentatie

akoestiek en de invloed van de omvang van de ruimte op de gewenste nagalmtijd (sonus raadgevende ingenieurs);
(zie ook nagalmtijden per muzieksoort verderop)

akoestiek, romeins theater aspensos, turkije:

akoestiek, verschillende nagalmtijden; klik voor het filmpje (het geluidburo):

akoestiek in de grote zaal van de doelen, rotterdam, deels door de "blokken" op de wanden, door het plafond en de stoelen:

klankkaatser (plafondkaatser) voor een betere akoestiek en registratie (acoustic control systems acs):

variabele akoestiek voor multipurpose spaces: akoestiek aan de hand van een veelheid aan luidsprekers in de zaal en microfoons op het podium; klik voor groter! (acoustic control systems acs):

galmtijden of nagalmtijden per "muzieksoort" die men als prettig ervaart; RT60 geeft het aantal seconden waarbij het geluidsniveau met 60 dB afneemt nadat de bron van het geluid is stopgezet; RT staat voor Reverbaration Time (nagalmtijd); overigens is er ook een RT30 die eenvoudiger te meten is; het volume van de ruimte is zeer belangrijk (kleiner volume vereist een kleinere RT60), mede daarom is een waarde-bereik aangegeven (acoustic control systems acs (concertzalen e.d.) en jellema bouwtechniek 7c:

Soort ruimte, geluid / muziek	RT60 @500 Hz
Bibliotheek / leeszaal	0,6-0,8
Bioscoop	1,0
Collegezaal	0,7-0,9
Concertzaal (muziekzaal) Opera (Grand)	1,4-1,6
Concertzaal (muziekzaal) Opera (komisch en barok)	1,2-1,4
Concertzaal (muziekzaal) Pop	1,0
Concertzaal (muziekzaal) Symfonisch barok	1,2-1,5
Concertzaal (muziekzaal) Symfonisch klassiek	1,5-1,8
Concertzaal (muziekzaal) Symfonisch romantisch (groot volume)	1,8-2,5
Fabriekshal	0,5-1,5
Gang en hal	1,0-1,5
Gehoorzaal	0,7-1,1 (0,8-1,0)
Kantoorvertrek	0,6-0,8
Kerk (orgel, koor)	> 2,0
Leslokaal	0,8-1,0
Muziekleslokaal	0,6-0,8
Repetitieruimte voor muziek	1,2-1,4
Kamerorkest (ruimte voor kamerorkest, betrekkelijk klein volume)	1,3-1,6
Schouwburg / toneelzaal	1,0-1,4 (0,8-1,2)
Sportzaal / gymzaal	1,0-1,5
Vergaderkamer	0,7-0,9

de speciale baksteen voor een betere akoestiek: een "akoestische keramische muur", bijvoorbeeld om de akoestiek te verbeteren van een gymzaal of van een overdekte binnenhof; "met acoustical sgft plaatst u snel en makkelijk een complete constructieve muur met een hoog geluidsabsorptievermogen"; klik voor een voorbeeld (de acoustic brick van steenfabriek st. joris):