Diffusie
Het
concept van diffusie is (we
schrijven 1988!) relatief
nieuw voor de meeste audiofielen. In het algemeen
zijn we gewend om te denken dat geluid dat een
oppervlak raakt hierdoor ofwel weerkaatst wordt (zoals
een biljartbal die door een van de banden wordt
weggestoten), of geabsorbeerd (zoals een biljartbal
die in een van de pockets valt).
Beschouw
diffusie dan op deze manier:
de biljartbal raakt de zijwand en spat
ogenblikkelijk uiteen in ontelbare kleine
balletjes, die zich over het hele oppervlak van
de tafel verspreiden
(zie ook de afbeelding rechts).
Weerkaatsing en (in het
bijzonder) absorptie zijn zonder meer nodig om
bij het biljarten te kunnen winnen; om de
luisteromgeving net zo te laten klinken als een
goede concertzaal, zul je daarnaast ook diffusie
nodig hebben.
Om te begrijpen waarom dit zo is kun je je bedenken
dat het aankomstpatroon van
reflecties bij het oor de
hersenen feitelijk voorziet van de informatie die ze
nodig hebben om essentiële aanknopingspunten
over de luisterruimte te
verkrijgen: over de geschatte afmetingen en vorm, en
tot op zekere hoogte ook over de behandeling van de
muuroppervlakken en andere grote objecten.
Laten we er nu van uitgaan dat je hardware met succes
in staat is om uit software van goede kwaliteit de
nuances van timbre, afbeelding en akoestische ruimte,
zoals die in bijv. de Carnegie Hall aanwezig zijn, te
onttrekken. Wat zal er met deze informatie gebeuren in
de eigen luisterruimte?
Het oor/de hersenen worden geconfronteerd met de
gegevens van twee conflicterende
akoestische geluidsvelden:
enerzijds Carnegie Hall uit de opname, en anderzijds
dat van je eigen luisterruimte. Wellicht zou je, als
je er lang genoeg op trainde, jezelf zodanig kunnen
conditioneren dat je door het
veld of de laag van de luisterruimte zelf heen kunt
luisteren om uitsluitend "de laag" van
Carnegie Hall te horen. (Als dit al mogelijk is dan
garandeer ik je dat je het onderwerp zult zijn van
verhoogde interesse bij psycho-akoestische
onderzoekers.) Op zijn best leer je te leven met de
heersende akoestische tweeslachtigheid, die je gedwongen
bent te accepteren.
In
theorie -- en dit is de unieke verdienste van
diffusie -- is diffusie in staat om grote delen
van het akoestische geluidsveld, ofwel "de
laag van de luisterruimte" te
neutraliseren, en wel op een aantal verschillende
manieren.
1. Wijzigen van
aankomstpatronen voor reflecties.
Allereerst heeft diffusie invloed
op het aankomstpatroon van normale ruimtereflecties, en
wel op een manier die het moeilijk maakt voor het
brein om zomaar grip te krijgen op deze laag van de
luisterruimte. In een onbehandelde ruimte zullen er, in
de tijd, duidelijk
gedefinieerde energiepieken zijn doordat het geluid
reflecteert via harde oppervlakken, en vervolgens
aankomt bij het oor. De lokatie van deze pieken op
het tijdpad is de informatie
die het gehoor/brein gebruikt om uitsluitsel te
krijgen over de plaats van de muren, het plafond, de
vloer en andere grote oppervlakken. Dit
principe is in de rechtse afbeelding met de
luisterdriehoek zichtbaar, alsmede onmiddellijk
daaronder, in de grafische weergave van de
energiepiek die het oor bereikt.
Vergroot de afstand tussen de luidsprekers en de
begrenzingen van de ruimte, en je laat de
reflectiepieken later op het tijdpad uitkomen -- dus
verder verwijderd in de tijd van het directe geluid.
Een sterke akoestische energiepiek op 15ms na het
directe geluid betekent een reflecterend oppervlak,
een muur bijvoorbeeld, op heel korte afstand. Omdat
geluid zich met ongeveer 33cm per milliseconde
verplaatst is de padlengte van het gereflecteerde
geluid nog net geen 5 meter langer dan de padlengte
van het directe geluid. Dit omdat de luidspreker zich
vrij dicht bij het reflecterende oppervlak bevindt.
Indien
de tijd tussen het directe geluid en de eerste
gereflecteerde piek minder dan 10ms is,
interpreteert het gehoor/brein combo die
informatie als een verstoring of verschuiving van
de afbeeldingsscherpte. Dit fenomeen wordt ook
wel versmering genoemd, en
is de reden dat de ruimtelijke
afbeeldingskwaliteit afneemt, naarmate een
luidspreker verder in een kamerhoek en dichter
voor de wand wordt opgesteld.
Plaats een diffuser op deze reflecterende plek (=
eerste reflectiepunt / -zone) en je
zult de energie over een zeer grote hoek verstrooien
(in feite gespreid over 180°), hetgeen betekent dat
nog slechts een miniem deel van de gereflecteerde
energie direct wordt teruggestuurd naar de
luisterpositie. De energiepiek daarvan is in de
onderste afbeelding rechts te zien.
Ontdaan van de duidelijke 15ms
piek zal het gehoor niet in staat zijn om op een
juiste manier de locatie van de zijmuur te vinden.
Dit is een cruciale vaststelling!!!
2. Elimineren van flutter-echo.
In de tweede plaats elimineert
de diffuser (door breking) irritante flutter-achtige
echo's en reflecties. Zij verstoren bijna altijd de
weergave onder normale, huiselijke omgevingen.
Flutter-echo's - artefacten van reflectieve,
parallelle oppervlakken - overschaduwen min of meer
de muziekweergave zelf, en versluieren de innerlijke
details ervan.
3. Temmen van het
kamfilter-effect.
Ten derde
temt de diffuser kamfilterachtige kleuring van
frequenties, een probleem dat tot nu toe alleen maar
(en dan nog voor een betrekkelijk klein deel) door
een minutieus tweaken van de fysieke opstelling van
de luidsprekers ten opzichte van de begrenzingen van
de ruimte kon worden aangepakt. Door het terugdringen
van de diepte, en het doen toenemen van zowel de
dichtheid als de onregelmatigheid van
kamfiltereffecten, zorgt de diffuser ervoor dat de
luidsprekeropstelling wat minder kritisch is. Dit
impliceert bepaald niet dat er dan geen echte
aandacht meer aan hoeft te worden geschonken...
4. Decoderen / ordenen van
ambiënte geluidsveldinformatie.
Het vierde, en
in aanleg meest opmerkelijke voordeel van diffusie is,
dat het 'overspoelen'
van de luisterruimte met een diffuus geluidsveld het
gevoel van omhulling door en onderdompeling in een
muzikaal gebeuren enorm versterkt. Deze ambiënte
informatie uit de opname doet de nabijheid en
overtuigingskracht van het muzikale gebeuren enorm
toenemen. Het staat in schril contrast met het weinig
zeggend luisteren naar allerlei sonische trivia op
deelgebieden, dat helaas maar al te vaak de
luisterervaring tekent.
Samengevat kun
je zeggen dat het met diffusie in theorie mogelijk is
om een kleine luisterruimte te laten klinken als een
zeer goede concertzaal, omdat daar, psycho-akoestisch
bezien, exact dezelfde basisingrediënten tegelijkertijd
aanwezig zijn:
- een voldoende
grote tijdssprong tussen
het directe geluid en de eerste
gereflecteerde piek;
- een afwezigheid
van
ongecontroleerde galm, flutter-echo en
kamfilter gerelateerde kleuring (de
typische kenmerken van een (kleine)
ruimte thuis);
- het omhullend
(ambiënt) vermogen dat
voortkomt uit een rijke, geleidelijk
uitstervende nagalmtijd die doordringt
tot in de hele ruimte.
De uitdaging bij het ontwerpen van een doeltreffende
diffuser is om deze geen
voorkeur voor frequentie,
amplitude of voor de hoek van inval en weerkaatsing
te laten hebben. Dat is geen gemakkelijke taak, want
fysieke structuren werken, akoestisch gezien,
uitsluitend binnen beperkte frequentiebanden in het
audiospectrum, en eveneens binnen een beperkt bereik
van invals- en weerkaatsingshoeken. Daardoor zijn ze
in feite slechts effectief voor een klein aandeel van
het totale geluid dat erop valt.
Opnamestudio's en soortgelijke omgevingen hebben
jarenlang gebruik gemaakt van cylindrische diffusers,
maar die zijn tamelijk onhandelbaar en feitelijk
zodanig beperkt in hun werkgebied, dat ze meer als
een opvallend positief effect dan
als een breedbandig hulpmiddel uitwerken.
Ze zijn ook niet praktisch in huiselijke
omstandigheden.
Het nadeel is ook dat diffusie, tot nu toe (in
1988 waren diffusers juist uitgevonden door Schroeder
-- zie ook hieronder),
eerder een theoretische dan een praktische oplossing
was. Ze moesten nog concreet uitgevonden worden...
naar boven