2005-09-14 Bert Nieboer over geluid

Gastspreker Bert Nieboer over geluid

Bert Nieboer van Videoclub Velzen heeft zich toegelegd op geluid. Hij heeft jarenlange ervaring met geluid en van alles met geluid gedaan. Eerst beroepshalve bij de Kon. Marine, alles over onderwatergeluid. Hij stond daar al regelmatig als docent voor de klas. Later als gastdocent van de Nova. Verder filmde hij shantikoren is de open lucht, of maakte geluidsopnamen tijdens Sail Amsterdam. Hij wist er een interessante diepgaande avond van te maken. (Voor sommigen te diepgaand). Ik wil proberen de belangrijkste aspecten voor iedereen leesbaar en begrijpbaar weer te geven. 

Bert hield een uitgebreide verhandeling over de theoretische aspecten van het geluid, om later de frequentiekarakteristieken van microfoons te kunnen doorgronden.

Hij ging in op de volgende begrippen:

Geluidstrillingen - geluidsgolven - frequentie - periode - golflengte -

amplituder

amplitude - Sinus

Geluid bestaat uit trillingen van lucht die via ons oor (trommelvlies,

gehoororgaan, hersenen) hoorbaar worden.

De amplitude is de maximum uitslag (in volts bij elektrische trillingen)

Een periode is de tijd (in seconden) die verstrijkt vanaf bijv. niveau A (=maximum) via de nullijn naar beneden (minimum) den weer terug tot niveau A.

Een hoge toon = veel trillingen per seconde (=veel Hertz).

Het menselijk gehoor heeft ongeveer een bereik van 20 tot 20000 Hz. (Hz. = Hertz = aantal rillingen/periodes per seconde).

Luchttrillingen kunnen met een microfoon omgezet worden in elektrische trillingen, die met speciale apparatuur zichtbaar gemaakt en gemeten kunnen worden. (Oscilloscoop) Met speciale programma's kan de PC dit ook.

Om dit beter te kunnen begrijpen had onze leraar vroeger op school een voorbeeld van een wiel met een gat er in, waarin een potlood bevestigd was. Het potlood rustte op een stuk papier met millimeterverdeling. Tegelijkertijd werd het wiel gelijkmatig één omwenteling gedraaid en het papier gelijkmatig verschoven. Tijdens deze ene omwenteling zag je op het papier een sinusvormige golflijn verschijnen: Omhoog tot een maximum omlaag, door een middellijn tot een minimum en weer terug naar de nullijn. Een zuiver sinusvormig geluid klinkt droog doordringend.

Tel je meerdere golfvormen bij elkaar op, dan verzwakken (dempen) of versterken ze elkaar.(resultaat som- en verschilfrequenties). De oorspronkelijke golfvorm heeft een grillig verloop gekregen, terwijl de frequentie hetzelfde is gebleven. Hij klinkt wel op de zelfde toonhoogte, maar de klankkleur is veranderd. Vergelijk een fluit en een viool, die de zelfde toonhoogte spelen en toch anders klinken. 

clubblad_december_2005kleur

Een zekere meneer Fourier heeft ontdekt dat je elk geluid kunt uiteenrafelen tot een hele berg sinussen van verschillende frequenties. Deze worden partitialen,

harmonischen of boventonen genoemd. Hiervan is de frequentie een aantal malen hoger dan de grondtoon. De grondtoon is de laagste van het stel. De hogere harmonischen bepalen de klankkleur.

Bert liet aan de hand van een voorbeeld zien en horen hoe dit werkt. Met elk schuifje stel je een sinusvorm in. Wil je dit zelf proberen, dan kan dat via het internet (met je geluid aan) op het volgende adres:

http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/sinus1.html

Het instrument waar dit mee gedemonstreerd is hier  afgebeeld.

Dit hele verhaal dient om aan te tonen wat er gebeurt, als een geluid van een instrument wordt teruggekaatst tegen een muur.

En ook hier gelden wetten. Hiervoor moeten we de golflengte berekenen Golflengte = (tijd / frequentie) x snelheid van het geluid. Bij 50 trillingen/seconde (50 Hertz). Golflengte= 1sec/50 x 334m/sec= 6,68 m

440 hz > Golflengte= 1/440 x 334= 0,76 m.

Het belangrijkste wat geldt in de geluidsleer is de tijdsvertraging die optreedt overal tussen. In elke ruimte hebben we reflecties. Het geluid komt terug en vermengt zich met het oorspronkelijke geluid, waarbij

ook weer versterkingen en verzwakkingen ontstaan (meer of minder boventonen) dus verandering van de klankkleur.

Bij 440 Hz is de golflengte veel kleiner dan bij 50 Hz. Wanneer de golflengte van het geluid kleiner is dan het object, dan buigt het geluid af. Bij een snelweg is het gedender van de auto's ongeveer 50 Hz. Zet je daar een schutting neer van 15 meter, dan buigt het geluid er overheen (want de golflengte van 50 Hz = 6,68 m dus kleiner dan de schutting) en gaat weer verder. De schutting helpt niet!

Korte golflengten ketsen af en interfereren met het inkomende geluid. Wil je met een microfoon het instrumenten-geluid zo zuiver mogelijk opnemen, moet je met het voorgaande rekening houden. Wil je meer de sfeer van de ruimte opnemen, dan moet je een andere opnametechniek hanteren.

Wil je een meneer interviewen voor een wand, dan zal het geroezemoes van de zaal tegen de wand reflecteren en in de microfoon komen. Dus moet je die meneer voor (dempende) gordijnen zetten, of een deur er achter openen, dan kan het geluid weg.

Wanneer de golflengte net zo groot is als het object waar het tegen kaatst, dan wordt het geluid in alle richtingen verspreid. Dan heb je er helemaal last van. Als je dat weet, kun je er rekening mee houden.

In een grote zaal heb je vaak veel reflecties (echo) Daar kun je gebruik van maken of niet, wat je maar wilt.

Hoe? De grondtoon van de spraak gaat niet hoger dan 1,2 KHz =1200 Hz. De hogere harmonische geven de mooie zacht warme stem karakter.

Aan de hand van een kaartje van het internet liet Bert zien, dat de meeste klanken van de spraak beneden de 4000 Hz liggen. Dan is het flauwekul om een commentaarmicrofoon te nemen die tot 20.000 Hz opneemt. Dan kun je er rustig een nemen die tot 15.000 Hz gaat ( Op 60- jarige leeftijd hoor je nog maar 10.000 Hz). De huidige telefonie gaat tot 3,2 Khz en is toch goed verstaanbaar.

Typen microfoons naar de werking o.a.:



Dynamische microfoons

dynamische microfoon


Geen spanning nodig. Bestaat uit een membraam, met een spoeltje van een paar windingen en een sterke magneet. Door het trillen van het membraam wordt er door het bewegen van de spoel in het magneetveld, een spanning opgewekt, die via een versterker en luidspreker hoorbaar wordt.

Is vrij goedkoop te produceren. Is niet zo gevoelig. Heeft eigen massafrequentie, waardoor hij voorkeur heeft voor die frequentie en die harder weergeeft.

De weergavekarakteristiek (response karakteristiek is niet vlak). Dichterbij gevoeliger voor lage tonen.



Condensatormicrofoons

Te duur voor amateurgebruik (boven € 500,--) voedingsspanning nodig.

Condensator electret microfoons


Condensator electret microfoonsr

Betrekkelijk goedkoop te produceren

Door speciale constructie van de vaste plaat, zit er een elektrische spanning in gebakken, die er permanent op blijft staan. Het diafragma is zo dun, dat het nagenoeg geen massa heeft (het weegt bijna niets). Hierdoor heeft hij ook geen eigen trillingsgetal en heeft dus geen voorkeur voor een bepaalde frequentie bij het weergeven.

Dat is wat we willen. Een geluid weergeven met een zo vlak mogelijke karakteristiek. Dus alle frequenties even sterk doorgeven.

De twee platen met de lucht er tussen vormen een condensator. Door trillingen op het membraam varieert de afstand tussen het diafragma en de vaste plaat en dit bepaalt de mate van het elektrische ladingsverschil dat aan een versterker afgegeven wordt. Het signaal is zo klein, dat er altijd stijf achter het membraam een voorversterkertrapje wordt aangebracht.


De eerste ervaring met geluid op de camera.

Bert vond het maar niks in eerste instantie. (Laat voorbeeld horen van een opname met een rondom gevoelige microfoon waarbij een zeer storend achtergrondgeluid hoorbaar is.)

Wat is hier aan te doen? Een microfoon zoeken, die een bepaalde karakteristiek heeft.


Nierkarakteristiek


nierkarakteristiek

In dit geval een die van voren alles "hoort" en van achter het liefst niets. Hiernaast staat een diagram met een z.g.nierkarakteristiek, vanwege de niervorm van de meetwaarden. Het centrum van de cirkel stelt de microfoon voor die naar zijn maximum "kijkt" (aan de bovenkant vd figuur) Naar achteren is hij helemaal doof, daar hoort hij niets.

Hoe werkt zo'n ding? Hij bestaat in principe uit een rondom gevoelige microfoon met er omheen een soort labyrint met allerlei vertragingseigenschappen zodat de frequenties van het inkomende signaal en de echo's uit het labyrint elkaar opheffen. Die constructies hebben ook nadelen …..


Er is duidelijk onderscheid in frequenties als je naar de bovenste afb. van de nierkarakteristiek kijkt Hierbij is gemeten bij 260 - 600 - 800 - 1000 - 2000 - 4000 - 5000 - en 16000 Hz.

In de figuur blijkt dat aan de achterzijde de demping voor de hoge en lage frequenties niet gelijk is, dit geeft klankkleurveranderingen.

Overzicht van verschillende types microfoon


Afbeelding 1





De afstand tot de geluidsbron

We weten allemaal dat we in het geluid moeten kruipen, omdat we op afstand een zinken teil effect krijgen. 2x zover af geeft een 4x zo slecht resultaat.

Bert laat een filmpje zien met een spreker op een podium. Slecht verstaanbaar, door reflecties in de zaal. Vervolgens met ondertiteling, geeft verbetering, maar is het niet. De scenarioschrijver moet rekening houden met een dialoog. Een dialoog mag nooit in een totaal opgenomen worden. Je moet er bovenop zitten of een close-up of een halftotaal nemen. 

Daarna werden nog wat hulpmiddelen besproken, die de kwaliteit van de opnames kunnen verbeteren. Hierbij vooral aandacht voor aansluitingen en trillingvrije ophanging van de microfoon. Inregelen van geluid bij 1000Hz op 0_db. Let op storing door mobieltjes.

Al met al een leerzame avond. Nu nog de toepassing bij het gebruik.


John Riegen

 CluB Webmaster: John Riegen / Harry van der Burgt