NL8900571A - Electro-akoestisch systeem. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Electro-akoestisch systeem.

De uitvinding heeft betrekking op een electro-akoestisch systeem voor het verbeteren van de akoestiek van een bepaalde ruimte, omvattende een microfooninrichting met een aantal microfoons en een luid— sprekerinrichting met een aantal luidsprekers, alsmede een tussen de genoemde inrichtingen geschakelde signaalverwerkingsinrichting met middelen voor het opwekken van reflecties.

Een dergelijk electro-akoestisch systeem is bekend uit de NAG-publikatie van het Nederlands Akoestisch Genootschap, nummer 92, 1988, "ACHTERGRONDEN, PRINCIPES EN TOEPASSINGEN VAN HET "ACOUSTICAL CONTROL SYSTEM" (ACS)" door dr.ir. D. de Vries en prof. dr.ir. A.J. Berkhout, blz. 53-,64 (ook gepubliceerd in het tijdschrift van het·Neder lands Elektronica en Radio Genootschap (1988)). Dit bekende electro-akoestische systeem zal hierna het ACS-systeem worden genoemd. Het ACS-systeem is geïnstalleerd inde aula van de Technische Universiteit te Delft, Nederland, en het Cultureel Centrum te Winterswijk, Nederland. Ook wordt verwezen naar het tijdschrift Podium, jaargang 6, nummers 6 en 7, oktober en december 1988.

In het bijzonder verwijzend naar de figuren 4-6 en paragraaf 4 op bladzijde 59 van de hiervoor genoemde NAG-publikatie zal het ACS-systeem nader worden beschreven. Het ACS-systeem maakt in plaats van akoestische terugkoppeling voor het voortbrengen van nagalm gebruik van middelen voor het opwekken van reflecties, in het bijzonder een centrale processor. In principe kan met het ACS-systeem elke gewenste nagalmtiid worden verwezenlijkt, mits deze langer is dan die van de bepaalde ruimte.

Deze nagalmtijd is onafhankelijk van het aantal toehoorders in de bepaalde ruimte. In het ACS-systeem wordt er naar gestreefd de akoestische terugkoppeling zo klein mogelijk te houden, met name door ten eerste de microfoons zo te richten dat veel direct geluid en betrekkelijk weinig gereflecteerd geluid vanaf een geluidbron in de bepaalde ruimte wordt opgevangen; dat wit zeggenen een ruimte met een podium en een zaal of publieksgedeelte,veel microfoons op en rond het podium, terwijl reflecterende vlakken in de omgeving van het podium ongewenst zijn, waarbij in het geval van toepassing van het ACS-systeem in een theater wordt geadviseerd de musici tussen toneelgordijnen van het podium te plaatsen en eventueel aanwezige' klankkaatsers of een demontabele "orkest-kamer" niet te gebruiken, omdat deze storende reflecties opleveren. Ten tweede door gerichte microfoons toe te passen. Ten derde door de luidsprekers op de toehoorders in de bepaalde ruimte te richten. Ten vierde door de matrix-elementen in de centrale processor in de tijd te laten variëren.

Voorts is karakteristiek voor het ACS-systeem dat wordt gewerkt met enkele tientallen microfoons en luidsprekers op het podium en in de zaal (in de praktijk evenveel microfoons als luidsprekers).

De microfoons boven het podium hangen laag boven het orkest, dat wil zeggen ongeveer 4 m. Gebruikelijk is 24 a 32 microfoons met eenzelfde aantal luidsprekers. De akoestische parameters van de bepaalde ruimte zelf worden verwaarloosd.

De omvang van het systeem is onafhankelijk van de gewenste mate van verbetering ten opzichte van de aanwezige akoestiek. Het is noodzakelijk met op het podium gerichte microfoons en op het publiek in de zaal gerichte luidsprekers te werken (ook wel "akoestische holografie" genoemd), omdat wordt beoogd een complete akoestiek volgens vooraf vastgestelde specificaties te verwezenlijken. Het optimaal op het publiek richten van de luidsprekers geschiedt door ze in het plafond van de zaal in te bouwen, alsmede in wandgedeelten van de zaal, die zodanig op het publiek zijn gericht,dat geen reflecties-ontstaan. Laterale reflecties zijn daardoor vaak moeilijk te realiseren, omdat opzij van het publiek geplaatste luidsprekers kunnen leiden tot reflecties van tegenoverliggende wanden.

Als gevolg van de arm aan reflecties zijnde podium-omgeving zullen in vele gevallen voor het zichzelf en elkaar kunnen horen van de musici ondersteunende reflecties en nagalm op het podium worden weergegeven door een deelsysteem; de zogenaamde "podiumreflectiemodule", die bestaat uit een aantal microfoons in de zaal en een aantal luidsprekers op het podium, in de praktijk van elk ongeveer 12. De microfoons in de zaal die behoren bij de genoemde podiumreflectiemodule bevinden zich op vrij korte afstand van de luidsprekers van de zogenaamde "zaalgalmmodule". De microfoons boven het podium die behoren bij de genoemde zaalgalmmodule bevinden zich op vrij korte afstand van de luidsprekers van de podiumreflectiemodule. Op deze wijze zijn beide deelsystemen door akoestische koppeling als een soort lus met elkaar verbonden. De rondzinggrens van beide modules is derhalve aan elkaar gekoppeld.

Het signaal van elke microfoon van de zaalgalmmodule of podiumreflectiemodule wordt via de daaraan toegevoegde centrale processor aan elke luidsprekerversterker van de module in kwestie toegevoerd (de luidsprekerver-sterkers ofte wel eindversterkers kunnen worden geacht te zijn opgenomen in de luid- sprekerinrichting of de signaalverwerkingsinrichting). Een module heeft daardoor slechts één rondzinggrens, die wordt bepaald door de kritischste microfoon-micro-foonversterker-luidsprekerversterker-luidsprekerketen (de microfoonverster-ker, ofte wel voorversterker, kan worden geacht te zijn opgenomen in de microfooninrichting of de signaalverwerkingsinrichting), waarbij ook de totale terugkoppeling tussen de gezamenlijke luidsprekers en microfoons een rol speelt.

Geroezemoes en ventilatiegeluid bijvoorbeeld, kunnen door de in de zaal hangende microfoons, bijvoorbeeld in aantal 12, worden versterkt.

Of het systeem geschikt is voor muziektheater moet nog blij ken, omdat dan in verband met plaatsing van decors de microfoons hoger moeten worden gehangen.

Essentieel voor het ACS-systeem is dat wordt beoogd, dat de in het systeem opgeslagen programma's in elke zaal hetzelfde klinken; dat wil zeggen dat het eigen karakter van de zaal niet wordt gebruikt. Door het systeem aan toehoorders aangeboden reflecties zijn alleen afkomstig van door één of meer centrale processors voortgebrachte signalen, wat inhoudt dat een volledig kunstmatige akoestiek wordt opgewekt, zonder gebruikmaking van de eigenschappen van de zaal zelf, dat wil zeggen simulatie van een gewenste akoestiek wordt door het ACS-systeem gerealiseerd.

De uitvinding beoogt te voorzien in een electro-akoestisch systeem voor het verbeteren van de akoestiek van een ruimte waarin muziek ten gehore kan worden gebracht door de nagalmtijd te verlengen en de ruimtelijkheid van de klank te vergroten onder handhaving van de akoestische eigenschappen van de genoemde ruimte, dat wil zeggen verbetering voor zover nodig.

Hiertoe verschaft de uitvinding een electro-akoes-tisch systeem van de in de aanhef genoemde soort, dat het kenmerk heeft, dat ten minste een van de microfoons zo is gericht, dat deze ten minste gereflecteerd geluid vanaf een geluidbron in de bepaalde ruimte opvangt en/ of ten minste een van de luidsprekers naar een reflecterend vlak in de bepaalde ruimte is gericht.

De genoemde maatregelen houden de volgende mogelijkheden in, welke mogelijkheden echter alle het gemeenschappelijk kenmerk hebben,dat er naast het electronisch opwekken van reflecties of verhogen van de reflectiedichtheid door de signaalverwerkingsinrichting er akoestische reflectie-opwekking of reflectiedichtheidverhoging plaatsvindt door het geschikt richten van de microfoons en/of luidsprekers.

Ten eerste de microfoons gericht voor het opvangen van direct getuid en de luidsprekers gericht op reflecterende vlakken.

Ten tweede de microfoons gericht voor het opvangen van direct geluid en gereflecteerd geluid en de luidsprekers gericht op reflecterende vlakken.

Ten derde de microfoons gericht voor het opvangen van direct geluid en gereflecteerd geluid en de luidsprekers gericht op toehoorders.

Ten vierde de microfoons gericht voor het opvangen van gereflecteerd geluid en de luidsprekers gericht op reflecterende vlakken.

Ten vijfde de microfoons gericht voor het opvangen van gereflecteerd geluid en de luidsprekers gericht op toehoorders.

Opgemerkt wordt dat het zo richten van ten minste één van de microfoons, dat deze ten minste gereflecteerd geluid vanaf een geluidsbron in de bepaalde ruimte opvangt op zichzelf bekend is uit de gepubliceerde tekst van de 17 maart 1976 door ir. D. «leis gehouden voordracht voor het Nederlands Akoestisch Genootschap te Eindhoven, Nederland, getiteld: "Een eenvoudig multi kanaal ambiofoniesysteem", prof. dr.ir. J.J.

Geluk, Radio Nederland Wereldomroep Hilversum, Nederland, ir. D. Kleis,

Philips Elektro-Akoestiek Breda, Nederland, EHR60/3-Q04/76, 15 maart 1976. (Zie ook de daarin genoemde literatuur! Dit onder de naam "Multiple-Channel Reverberation System" bekende electro-akoestische systeem zal hierna met MCR-systeem worden genoemd. Het MCR-systeem is onder meer geïnstalleerd in het Philips Ontspannings Centrum te Eindhoven, Nederland (90 kanalen). Ook wordt verwezen naar het tijdschrift Podium & Techniek, jaargang 3, nummer 6, december 1981, blz. 14-15 en de publikatie Philips Technical Review, jaargang 1983/84, nummer 41, blz. 12-23.

Het MCR-systeem is echter gebaseerd op nagalmopwekking door akoestische terugkoppeling tussen microfoons en luidsprekers. In het bijzonder bestaat dit bekende systeem uit een aantal idéntieke kanalen. Elk kanaal is een microfoon- versterker-luidsprekercombinatie. De versterking van een kanaal kan zodanig worden ingesteld, dat het door de luidspreker weergegeven geluid met voldoende signaalsterkte op de microfoon valt om opnieuw te worden versterkt; dat wil zeggen akoestische terugkoppeling. Op deze wijze levert elk kanaal een aantal in de tijd ten opzichte van elkaar vertraagde en steeds zwakker wordende reflecties. Bij vergroting van de akoestische terugkoppeling kan verkleuring optreden door selectief frequentie-afhanke-lijk uitklinken. Wordt de versterking nog hoger ingesteld, kringversterking groter dan 1, dan wordt het systeem instabiel en treedt rondzingen op. Omdat de toelaatbare versterking per kanaal gering is, is ook de nagalmtijd-verlenging per kanaal gering. Algemeen wordt aangehouden dat, afhankelijk van de toelaatbaar geachte verkleüring 50 a 100 kanalen nodig zijn om de nagalmtijd van een zaal zelf te verdubbelen. Elke microfoon bevindt zich in het nagalmveLd van de bij het betreffende kanaal behorende luidspreker. Er worden dus in principe evenveel microfoons als Luidsprekers toegepast. De microfoons en luidsprekers bevinden zich op een zodanige afstand van een podium, dat het systeem alleen het nagalmveLd versterkt. De bereikbare nagalmtijd is afhankelijk van die van de zaal zelf; deze wordt namelijk afhankelijk van het aantal kanalen met een bepaalde factor vermenigvuldigd.

De luidheid van de zaal wordt verhoogd, omdat het geluidniveau van het nagaLmveld wordt versterkt. Geroezemoes van de toehoorders, geluid van het ventilatiesysteem en dergelijke worden meeversterkt, omdat al het in het nagalmveLd aanwezige geluid wordt opgevangen.

De nagalmtijd is instelbaar door de versterking van de kanalen anders te kiezen, waarmee gelijktijdig de verkleuring en het geluidniveau in het nagalmveLd worden gewijzigd; deze zijn dus gekoppeld.

Een ander bekend electro-akoestisch systeem dat gebruik maakt van nagalmtijdverlenging door akoestische terugkoppeling is het "Assisted Resonance System", hierna het AR-systeem genoemd, Leverancier Airo, Engeland. Het AR-systeem is onder andere geïnstalleerd in de Royal Festival Hall te Londen, Engeland en beschreven in het gepubliceerde artikel "Electro-Acoustic Means of Controlling Auditorium Acoustics" in Applied Acoustics 0003-682X, 1988 en de daarin vermelde literatuur. Dit is eveneens een multi-kanaalsysteem, waarbij, in tegenstelling tot het MCR-systeem, elk kanaal slechts in een frequentiebandbreedte van 2 a 5 Hz werkzaam is door elke microfoon in een akoestische zogenoemde (Helmholtz-)resonator te plaatsen. Op deze. wijze kan de akoestische terugkoppeling in een kanaal hoog zijn voordat instabiliteit optreedt. Daardoor realiseert een enkel kanaal in de betreffende smalle frequentieband een significante nagalmtijdverlenging. In de Royal Festival Hall te Londen bestaat het systeem uit 172 kanalen, voor een frequentiebandbreedte van 2 a 5 Hz steeds een enkel kanaal, en beïnvloedt daarmee de nagalmtijd in het frequentiegebied tussen 58 en 700 Hz.

De uitvinding zal nu nader worden beschreven onder verwijzing naar de tekening, waarin: figuur 1 een algemeen en vereenvoudigd blokschema van een (deel)systeem volgens de uitvinding is; figuur 2a-d grafieken zijn, die de verdichting van het re-flectiepatroon aan de uitgang van een processor van het (deel)systeem van figuur 1 laten zien bij opname door een respectieve microfoon van het (deel)systeem van figuur 1 van respectievelijk alleen direct en in combinatie met gereflecteerd geluid; figuur 3 tot en met 6 de plaatsing volgens de uitvinding van de luidsprekers van het (deel)systeem van figuur 1 in een zaal laten zien; figuur 7a, b; 8a, b en 9a, b een kenmerkende inrichting van de microfoons en luidsprekers volgens respectievelijk het SIAP-, ACS- en MCR-systeem in een bestaande schouwburgzaal laten zien.

Het electro-akoestische systeem volgens de uitvinding is bedoeld om de akoestiek van ruimten, waarin muziek ten gehore wordt gebracht, te verbeteren. Aanleiding is geweest, dat vele theaterzalen door hun korte nagalmtijd en onvoldoende laterale reflecties akoestisch ongeschikt zijn voor muzikale evenementen. Het heet dan dat deze zalen een droge akoestiek hebben. Bouwkundige oplossingen zijn dikwijls praktisch niet uitvoerbaar en/of te kostbaar.

Met het onderhavige systeem kunnen de nagalmtijd ofte wel eindgalm (T60) en de lopende galm (EDT = Early Decay Time) voor elk gebruiksdoel van de zaal afzonderlijk worden verlengd en kan de ruimtelijkheid van de klank worden vergroot door het introduceren van laterale reflecties. Belangrijk is dat de verlenging van de nagalmtijd geen doel op zichzelf is, maar een middel om een volle en ruimtelijke klank te verkrijgen. De verbetering van de akoestiek wordt bereikt met handhaving van de akoestische eigenschappen van de zaal. Hiermede wordt bedoeld dat de reeds aanwezige, voor elke zaal karakteristieke akoestiek, op bovengenoemde punten alleen wordt verbeterd voor zover dit nodig is.

Voor de opbouw van het systeem volgens de uitvinding wordt nu verwezen naar figuur 1. Het electro-akoestische systeem volgens de uitvinding, dat hierna het SIAP-systeem (System for Improved Acoustical Performance) zal worden genoemd, omvat een aantal microfoons 2, waarbij elke microfoon 2 kan zijn voorzien van een (niet-getoonde) voorversterker.

De microfoons 2 zijn gekoppeld met een mengpaneel 3, indien gewenst door middel van filters 31, bijvoorbeeld geïmplementeerd in de vorm van vereffenaars (equalizers). Voor de microfoons 2 kunnen bijvoorbeeld condensator-microfoons inclusies voorversterker van Schoeps (geregistreerde merknaam) worden gebruikt van de CMC 5-serie, bijvoorbeeld de CMC 5 MK41s U of dynamische microfoons van AKG (geregistreerde merknaam) zoals de D224 of van Sennheiser (geregistreerde merknaam) zoals de MD 421 U of MD 441 U. Bij dynamische microfoons kunnen voorversterkers worden toegepast van bijvoorbeeld D&R (geregistreerde merknaam). Als mengpaneel 3 kan de Studer Revox (geregistreerde merknaam) C-279 worden gebruikt.

Op dit moment wordt benadrukt dat figuur 1 slechts één deelsysteem laat zien en voorts slechts voor één kanaal is gedetailleerd. Wat opbouw betreft kan het tweede kanaal overeenkomen met het eerste kanaal. Nu zal het getoonde kanaal verder worden besproken.

Elk kanaal omvat de serieschakeling van een processor 4, eindversterker 5 en luidspreker 6. De processor 4 kan indien gewenst door middel van vereffenaar 32 en/of vereffenaar 33 met het mengpaneel 3 zijn verbonden. Zoals in figuur 1 gestreeplijnd is aangegeven kan er zijn voorzien in een aantal processors 4, waarvan elk via een vereffenaar 33 met de vereffenaar 32 of direct met het mengpaneel 3 kan zijn verbonden. Voorts kan elke processor 4 indien gewenst onder tussenschakeling van één of meer vereffenaars 34 met verdere eindversterkers 5 zijn verbonden, waarbij elke eindversterker 5 kan zijn verbonden met een aantal luidsprekers 6. De vereffenaars 31, 32, 33 en 34 kunnen frequentiespectrum-vereffeningsfiIters van Technics (geregistreerde merknaam) van het type SH 8065 zijn. De processors 4 kunnen digitale geluidsveldprocessors van Yamaha (geregistreerde merknaam) van het model DSP-3000, DSP-100 of DSP-1 zijn. De eindversterkers kunnenQuad-ver-sterkers (geregistreerde merknaam) 405, 520f, 606of NAD (geregistreerde merknaam) 2100 PE zijn. De luidsprekers kunnen Kef-luidsprekers (geregistreerde merknaam) /an bijvoorbeeld de modellen CR200/CR250 $W, C35, C55, C75, C95 of RR104 zijn.

Algemeen gezegd omvat het SIAP-systeem een microfoon-inrichting met een aantal microfoons 2 en een luidsprekerinrichting met een aantal luidsprekers 6, alsmede een tussen de genoemde inrichtingen geschakelde signaalverwerkingsinrichting met processors 4 voor het opwekken van reflecties. De vereffenaars 31-34, het mengpaneel 3 en de eindversterkers 5 kunnen worden geacht te zijn opgenomen in de signaalverwerkingsinrichting.

Een deelsysteem zal vaak bestaan uit twee microfoons 2 met voorversterkers, één vereffenaar 32, 33 of 34, één processor 4, twee eindversterkers 5 en twee Luidsprekers 6. Een totaalsysteem kan dan bestaan uit tien deelsystemen met een (niet-getoond) schakelpaneel voor pro-grammakeuze; bijvoorbeeld vier programma's.

Alle onderdelen van het SIAP-systeem bevinden zich permanent op een vastgestelde plaats. De werking van het SIAP-systeem berust op een op elkaar afgestemde positie en richting van microfoons 2 en luidsprekers 6 in combinatie met de in de processors 4 te programmeren akoestische parameters en de inregeling van versterkingen in het systeem.

In het bijzonder bepalen de plaats en de richting van de microfoons 2 ten opzichte van de (niet-getoonde) geluidbron (musici op het podium of in de orkestbak) de sterkte van het door de microfoons 2 opgevangen directe geluid, alsmede het aantal en de sterkte van de door de microfoons 2 opgevangen reflecties. De plaats en richting van de luidsprekers 6 ten opzichte van de (niet-getoonde) toehoorders (publiek in de zaal en musici op het podium of in de orkestbak) bepalen of het geluid uit de luidsprekers 6 de toehoorders geheel of hoofdzakelijk rechtstreeks bereikt, dan wel geheel of gedeeltelijk indirect door reflectie via vlakken in de ruimte (zaalwanden en plafond).

Met de versterkingen in het systeem wordt de mate bepaald, waarin het door elk van de microfoons 2 opgevangen, het door de processors 4 bewerkte en het door de luidsprekers 6 weergegeven geluid bijdraagt tot het klankbeeld.

De microfoons 2 worden meestal aan de zaalzijde boven het podium op vrij grote afstand van de geluidsbron gemonteerd, zodanig dat daarmee het gehele speelveld inclusief de orkestbak (muziektheater-voorstellingen) wordt bestreken. Zij leveren daardoor geen belemmering op voor het gebruik van de toneelinstallatie. De plaats van microfoons 2 en luidsprekers 6 wordt éénmalig vastgesteld, waarbij gebruik wordt gemaakt van metingen en/of berekeningen. De microfoons 2 en Luidsprekers 6 bevinden zich permanent op de vastgestelde plaats omdat dit essentieel is voor de werking van het systeem. De luidsprekers 6 zullen voornamelijk boven in de zaal en ter plaatse van de zijwanden worden aangebracht, omdat waar mogelijk, gebruik wordt gemaakt van de reflecterende, dat wil zeggen akoestisch harde, vlakken. Bovendien is bij Luidsprekers 6 op zij van de toehoorders, het direct uit de luidsprekers 6 komende geluid lateraal. Met uitzondering van de microfoons 2 en luidsprekers 6 hoeft geen apparatuur van het SIAP-systeem in de zaal te worden geplaatst.

Alvorens nader op de werking van het SIAP-systeem in te gaan, zal nu eerst de akoestische basis ervan worden besproken.

Voor een goede muziekakoestiek is de nagalmtijd van groot belang. Deze moet zich voor elk gebruiksdoel binnen bepaalde grenzen bevinden. Voor kamermuziek is de gewenste nagalmtijd langer dan voor spraak, maar duidelijk korter dan voor symfonische muziek, in het bijzonder voor spraak 0,8-1,2 s, voor kamermuziek 1,2-1,5 s en voor symfonische muziek 1,7-2,3 s. Vergelijkbare verschillen bestaan ten aanzien van de lopende galm en de laterale reflecties. Nagalm is een middel voor het verkrijgen van een volle klank ten gevolge van het verschijnsel, dat door de tijd die is vereist voor het uitklinken van elk signaal, de noten van de muziek met elkaar worden verbonden. Om dit te kunnen waarnemen, moet het geluidsniveau van de galm voldoende hoog zijn ten opzichte van het directe geluid. Bovendien is het noodzakelijk dat de nagalm wordt opgebouwd uit een groot aantal, elk afzonderlijk vrij zwakke reflecties, die samen zorgen voor het uitsterven van het geluid ofte wel het uitklinken van de ruimte. Laterale reflecties bevorderen de ruimtelijkheid van het klankbeeld. Het totaal van direct geluid, vroege en late reflecties, frontale en laterale reflecties, nagalmtijd en lopende galm zijn in hun onderlinge verhouding de belangrijkste factoren die samen de akoestiek van een ruimte vormen. De vroege reflecties zijn slechts weinig zwakker dan het directe geluid en gering in aantal. Met toenemende vertragingstijd worden de reflecties groter in aantal en zwakker. Het begin van de galmstaart is ongeveer 200 a 300 ms na het directe geluid. De kwaliteit van de nagalm is afhankelijk van het aantal reflecties, waaruit deze is opgebouwd, dat wil zeggen de reflectiedichtheid. De door de laterale reflecties opgewekte ruimtelijkheid van het geluid zorgt voor het verschijnsel dat wel wordt genoemd het meezingen van de zaal. Daarvoor is het noodzakelijk dat er vele uit allerlei richtingen en vooral van opzij komende reflecties zijn, waarbij elk van deze reflecties niet zo sterk mag zijn, dat zij afzonderlijk kunnen worden waargenomen.

Uitgangspunt bij het systeemontwerp is dan ook dat een grote reflectiedichtheid wordt gerealiseerd, omdat anders een goed en natuurlijk klinkend resultaat niet mogelijk is. Het SIAP-systeem maakt zoals gezegd geen gebruik van nagalmtijdverlenging door akoestische terugkoppeling tussen luidsprekers 2 en microfoons 6. De reflecties worden elec- ironisch opgewekt door de processors 4. Het is echter ook mogelijk het geluid op te vangen, in een ruimte met een zekere galm weer te geven, dit van galm voorziene geluid op te nemen en in een zaal ten gehore te brengen. Toepassing van de thans beschikbare digitale vertragingsapparatuuf> zoals geluidveldprocessors, is gezien de te verwezenlijken refLectiedicht-heid en de programmeringsmogelijken van de akoestische parameters de meest praktische keuze.

Wanneer aan de processor 4 alleen direct geluid wordt aangeboden, verschijnt aan de uitgang van de processor 4 exact het in de processor 4 opgewekte reflectiepatroon. Door dit geluid op de toehoorders te richten, is alleen deze volledig kunstmatig opgewekte akoestiek bepalend voor het klankbeeld. In kort galmende ruimten zijn de reflecties van de ruimte zelf voldoende zwak, zodat bovengenoemde kunstmatige akoestiek in deze ruimten dominant is. Dit betekent dat de verschillende ruimten toch in principe hetzelfde zullen klinken, dus zonder eigen akoestisch karakter.

Een goed klinkende nagalm is, zoals reeds is uiteengezet, alleen mogelijk met een grote refleetiedichtheid. In de praktijk is gebleken dat met processors een redelijk grote dichtheid mogelijk is.

In plaats hiervan kan ook analoge vertragingsapparatuur zoals nagalmveren of -platen worden toegepast,met echter als kenmerkend nadeel verkleuring van het geluid. Volgens de uitvinding kan de kwaliteit van de nagalm worden verbeterd door als ingangssignaal voor de processor 4 niet alleen het directe geLuid, maar vooral ook reflecties te gebruiken.

Figuur 2a laat het ingangssignaal in de tijd van een processor 4 bij opname door een respectieve microfoon 2 van alleen direct geluid zien en figuur 2b het daarbij behorende uitgangssignaal in de tijd van deze processor 4. Figuur 2c en d komen respectievelijk overeen met figuur 2a en 2b maar dan bij opname door een respectieve microfoon van direct geluid en drie reflecties. Zoals is getoond is de refLectiedicht-heid bij direct geluid met drie reflecties viermaal vergroot. Bevat het opgenomen geluid reeds enige galm, dan neemt de kwaliteit van het uitgangssignaal hoorbaar toe. Doordat het reflectiepatroon van het opgenomen geluid in principe in elke zaal (enigszins) zal verschillen, heeft het uitgangssignaal reeds een eigen karakter.

Door het via de Luidsprekers 6 weergegeven geluid niet alleen di reet,maar ook of alleen door middel van reflectie van wanden en plafond bij de toehoorders te brengen, is er niet (alleen) het direct var. een luidspreker 6 afkomstige geluidsignaal, maar komt het geluid van een luidspreker 6 ook in de vorm van een aantal reflecties bij de luisteraar, in het bijzonder wanneer in de wand of het plafond geluidverstrooiers zijn opgenomen. Ook op deze wijze wordt de reflectiedichtheid vergroot. Is de ref lectiedicht-heid in de galmstaart zo groot, dat de nagalm volledig natuurgetrouw klinkt, dan heeft een verdere verdichting geen hoorbare resultaten meer. Er zijn echter ook geen nadelen aan verbonden.

Met plaatsing van de luidsprekers 6 kan verder de verhouding tussen frontale en laterale energie en daardoor de ruimtelijkheid van het geluid worden beïnvloed. Door het toepassen van verscheidene processors 4 kan per luidspreker 6 of groep van luidsprekers 6 een bepaald reflectiepatroon worden weergegeven. Op deze wijze is de ruimtelijkheid verder te beïnvloeden en neemt bovendien de reflectiedichtheid (verder) toe. Anders gezegd kan door toepassing van meerdere deelsystemen conform figuur 1 de reflectiedichtheid verder toenemen en worden de inregelmoge-lijkheden vergroot. Indien gewenst kan per deelsysteem een mengpaneel 3 worden gebruikt. Gebruik van het SIAP-systeem leidt tot een akoestisch resultaat, dat een combinatie is van de akoestiek van de zaal en de toevoeging door het systeem zelf. Verschillende zalen blijven dan ook verschillend '•linken en hebben dus hun eigen akoestisch karakter.

Nu zal nader worden ingegaan op de opname van het geluid.

Het op een podium en in een eventueel aanwezige orkestbak geproduceerde geluid wordt ontvangen door een aantal microfoons 2. De keuze van het aantal microfoons 2 en de gewenste richtkarakteristiek hangt met name af van enerzijds het te bestrijken podiumoppervlak en anderzijds het gevaar op instabiel worden van het systeem door akoestische terugkoppeling. Elk deelsysteem heeft zijn eigen rondzinggrens, waardoor met c'e inregeling van het systeem en de richting van de luidsprekers 6 het rondzingen effectief kan worden voorkomen. De microfoons 2 bevinden zich op zodanige afstand van de geluidsbron, dat met name het ter plaatse aanwezige gereflecteerde geluid wordt opgevangen naast het directe geluid. Omdat het de bedoeling is zo veel mogelijk gereflecteerd geluid op te vangen, wordt een relatief grote microfoonafstand toegepast, zodat het gereflecteerde geluid relatief sterk is ten opzichte van het directe geluid. Geluidre-flecterende vlakken in de omgeving van de geluidbron, zoals een orkest op het podium of in de orkestbak of zangers op het podium, spelen een belangrijke rol bij de totstandkoming van een natuurlijk geluid. De afstand tussen de microfoons 2 en de geluidsbronnen is bij dit systeem in de meeste gevallen tussen 5 S 10 m, maar grotere afstanden kunnen voorkomen. De microfoons bevinden zich dus zo veel mogelijk in het nagalmveld ofte wel diffuse geluidsveld en zijn gericht naar het podium en/of reflecterende vlakken in de omgeving van het podium.

Akoestische terugkoppeling is toegestaan, mits deze voldoende laag is, om verkleuring van het geluid te voorkomen. Daartoe wordt, wanneer dit nodig is, in de directe omgeving van de microfoons 2 gelui dabsorberend en/of -afschermend materiaal aangebracht.

In zalen met een minder goede akoestische koppeling tussen zaal en podium kan worden gekozen voor één of meer deelsystemen ten behoeve van het podium.

Indien nodig kan het totale aantal microfoons 2 oplopen tot 40.

Thans zal nader worden ingegaan op de signaalverwerking. Bij voorkeur levert elke microfoon 2 een voorversterkt signaal aan het mengpaneel 3. Met het doel de van elk punt van het podium opgenomen signalen in een juiste onderlinge sterkteverhouding verder in het systeem te behandelen (balans) wordt de versterking en de frequentiekarakteristiek van elke microfooningang van het regelpaneel 3 ingesteld. In het mengpaneel 3 worden de ingangssignalen samengesteld tot éérrof twee-kanaals uitgangssignalen. Indien het voorversterkte microfoonsignaal onbehandeld aan de processor 4 kan worden aangeboden, wordt het mengpaneel 3 weggelaten.

In het systeem kunnen filters 31-34 worden opgenomen om de signaalsterkte in bepaalde frequentiebanden te kunnen regelen. Toegepast kunnen worden octaafband-, tertsband- of smallebandfiLters. Deze filters kunnen op verscheidene plaatsen in het systeem worden opgenomen naar gelang dit is gewenst. In figuur 1 zijn mogelijkheden aangegeven. Dit houdt in dat in bepaalde gevallen geen filters 31-34 hoeven te worden gebruikt, terwijl het ook kan voorkomen dat alle in figuur 1 getoonde filters nodig zijn. Naasl deze uitersten zijn verscheidene varianten mogelijk. De func- tie van de filters 31-34 kan zijn het beperken van akoestische terugkoppeling waar dit wenselijk wordt geacht voor de stabiliteit νεη het systeem of ter voorkoming verkleuring van het geluid. Een andere toepassing kan zijn dat het geluidveld in een ruimte in bepaalde frequentiebanden niet, of in mindere mate, hoeft te worden beïnvloed dan het overige audiospec-trum. Voor de vereffening van de frequentiekarakteristiek wordt gebruik gemaakt van vereffenaars als mogelijke implementatie van de filters 31-34.

Bij gebruik van verscheidene processors 4 per deelsysteem worden de processors 4 elk gevoed met hetzelfde enkelkanaals uitgangssignaal van het mengpaneel 3, maar de microfoonsignalen kunnen ook over twee kanalen worden verdeeld, waarbij voor elke processor 4 één van deze kanalen als ingangssignaal dient.

Met de thans gebruikte processors 4 kunnen de volgende akoestische parameters worden ingesteld. De vertragingstijd van de eerste op te wekken reflectie (tussen deze eerste reflectie en het begin van de nagalm, afhankelijk van de toegepaste processor bijvoorbeeld 300 ms, wordt een aantal reflecties met toenemende vertragingstijd, afnemend geluidniveau en grotere reflectiedichtheid opgewekt), de nagalmtijd, het geluidniveau van het begin van de nagalm ten opzichte van het niveau van de eerste reflectie, de verhouding van de nagalmtijd bij hoge frequenties ten opzichte van de overige frequenties 500Hz en lager,het frequentiebereik van het te bewerken geluidssignaal en het geluidsniveau van het bewerkte signaal ten opzichte van het ingangssignaal.

In het geval dat het ingangssignaal reeds reflecties bevat die ten opzichte van elkaar in de tijd zijn vertraagd, is de dichtheid van de reflecties in het uitgangssignaal van de processor 4 groter dan het aantal in de processor 4 zelf opgewekte in de tijd vertraagde signalen/ Als gevolg hiervan ontstaat een grotere reflectiedichtheid. In combinatie met het nagalmveld van de zaal zelf kan de reflectiedichtheid nog verder toenemen. Doel hiervan is een natuurlijk klinkend reflectiepatroon zowel ten aanzien van de vroege reflecties als ten aanzien van het uitklinken van de nagalm, de zogenaamde galmstaart, te bereiken. Ten behoeve van een grotere reflectiedichtheid kan een aantal processors 4 in serie worden geschakeld (niet getoond).

Indien de omgeving van de microfoons 2 en/of de Luidsprekers 6 reeds enige galm bevat, bestaat de mogelijkheid dat de in de processors 4 ingestelde nagalmtijd aanmerkelijk korter kan zijn dan de samen met de zaal te verwezenlijken waarde.

De in de processors 4 ingesteld genoemde akoestische parameters worden het programma genoemd. Voor verschillende gebruiksdoelen kunnen afzonderlijke programma's worden toegepast. Afhankelijk van het ge-bruiksdoeL worden dan door middel van een (niet-getoond) schakelpaneel het gewenste programma geselecteerd. De in de processors 4 in te stellen akoestische parameters en de inregeling van het systeem worden voor elke zaal afzonderlijk bepaald. Aan de hand van metingen en/of berekeningen wordt bepaald welke toevoeging aan de aanwezige akoestiek door het systeem gewenst is. Voor een nieuwe zaal vinden alleen berekeningen plaats. De resultaten van dit onderzoek leiden tot vaststelling van de in het systeem in te voeren waarden en de overige inregeling van de apparatuur. Het aantal processors 4 dat in een systeem wordt toegepast, is afhankelijk van de akoestische situatie van de te verbeteren zaal. In de meeste theaterzalen, die geschikt moeten worden gemaakt voor concerten en muziektheater-voorstellingen zoals opera, operette, musical, ballet en revue, zullen blijkens de ervaring die met proefopstelling van het SIAP-systeem zijn opgedaan circa 10 deelsystemen nodig zijn, in het bijzonder ten behoeve van de zaal en kunnen eveneens 10 deelsystemen worden toegepast ten behoeve van het podium in het geval van een minder goede akoestische koppeling tussen de zaal en het podium.

Het uitgangssignaal van een processor 4 wordt toegevoerd aan ten minste één eindversterkerkanaal dat ten minste één luidspreker 6 of aantal luidsprekers 6 van signaal voorziet. Het uitgangssignaal van een processor 4 kan ook aan verscheidene eindversterkers 5 worden toegevoerd. Per eindversterker 5 kunnen verscheidene afzonderlijke luidsprekers 6 of afzonderlijke eenheden van een aantal luidsprekers 6 worden toegepast. Een luidspreker 6 kan worden gevoed met het signaal van verscheidene versterkers 5. Welke configuratie ofte wel koppeling wordt toegepast, wordt steeds voor de betreffende zaal afzonderlijk gekozen.

De microfoons 2 bevinden zich in het SIAP-systeem op een zodanige afstand van de geluidbron dat door een enkeLe microfoon 2 een groot oppervlak kan worden bestreken en reeds vrij veel reflecties worden opgevangen. Dit betekent dat met één tot vier microfoons 2 het gehele podium wordt bestreken. In de meeste gevallen zullen de microfoons 2 zich bovendien buiten de galmstraal bevinden, zodat de reflecties, waarin alle geluidsbronnen zoals instrumenten en zangers zijn vertegenwoordigd, ten minste even sterk zijn als het directe geluid en vaak zelfs maatgevend zijn. In dat geval ontvangt een enkele microfoon 2 het totale geluidsbeeld.

Door het systeem op te bouwen uit een aantal deelsystemen met elk ten minste één microfoon 2, één processor 4, één versterker 5 en één luidspreker 6 en deze deelsystemen niet aan elkaar te koppelen, hebben zij elk hun eigen rondzinggrens. Met het gehele systeem zal er meestal naar worden gestreefd dat het beginniveau van de nagalm van de zaal en het systeem samen gelijk is aan of weinig lager dan het beginniveau van de nagalm van de zaal zelf. Door een gunstige plaatskeuze van microfoons 2 en luidsprekers 6, bijvoorbeeld afgeschermd ten opzichte van elkaar, en de richtkarakteri-stieken ervan, kan de rondzinggrens worden beïnvloed. Het verschil tussen het haalbare beginniveau van de nagèlm en de gewenste waarde bepaalt het benodigde aantal deelsystemen. Berekend kan worden dat in een gemiddelde zaal bij toepassing van microfoons met nierkarakteristiek en vereffening van het frequentiespectrum tien a twintig deelsystemen voldoende zijn om hetzelfde nagalmniveau als dat van de zaal alleen te bereiken; het exacte aantal is afhankelijk van de akoestische terugkoppeling tussen de luidsprekers en microfoons in de betreffende ruimte. Zolang het aantal deelsystemen kleiner is dan circa 50, beïnvloeden zij elkaar vrijwel niet door onderlinge akoestische terugkoppeling.

Vervolgens zal worden ingegaan op de weergave van de opgewekte reflecties. De door het sys\:e_-m opgewekte reflecties en nagalm worden door luidsprekers 6 in de zaal en/of ter plaatse van het podium weergegeven, waarbij per zaal of gedeelte van de zaal een keuze wordt gemaakt uit één of meer van de volgende mogelijkheden of combinaties daarvan.

De Luidsprekers 6 worden meestal boven in de zaal of gelijkmatig over de zaal verdeeld zodanig geplaatst en gericht, dat samen met het nagalmveld van de zaal zelf een natuurlijk klinkend nagalm-veld ontstaat. Hiervan is een voorbeeld in figuur 3 weergegeven.

De luidsprekers 6 worden boven in de zaal aanwezige of aan te brengen klankkaatsers en dergelijke zodanig geplaatst, dat de weergegeven reflecties en nagalm vermengd met die van de zaal, het publiek en het podium bereiken. Men vergelijke figuur 4.

De luidsprekers worden in de ruimte, bijvoorbeeld , zolderruimte boven de zaal geplaatst, waar het geluid wordt vermengd met de daar aanwezige nagalm en door openingen in het plafond het publiek en het podium bereikt, in de praktijk meestal via het nagalmveld van de zaal. De openingen in het plafond hebben meestal betrekking op licht- en loopbruggen, ventilatiesystemen en/of zijn aanwezig ten behoeve van een systeem voor variabele akoestiek. Een voorbeeld is aangegeven in figuur 5.

De luidsprekers 6 zijn geplaatst op korte afstand van het publiek en/of het podium en zijn elk afzonderlijk afgesteld op een niveau waarbij geen lokalisatie-effect optreedt, wat vooral van toepassing is op zalen met een van nature gering nagalmveld, dat wil zeggen kleine inhoud of vrij diepe ruimte op en onder balkons in verhouding tot de ter plaatse aanwezige hoogte, dat wil zeggen slechte koppeling met het gaLm-veld van de zaal. Ook in deze situatue wordt een nagalmveld opgewekt door het geluid zo veel mogelijk via reflectie van akoestisch harde vlakken bij de toehoorders te brengen. Zie figuur 6.

Het aantal luidsprekers 6 is meestal tien tot veertig en kan oplopen tot circa 100, met name voor de laatste omschreven situatie. Doel van de opstelling van de luidsprekers 6 is samen met de nagalm van de zaal zelf een natuurlijk klinkende nagalm in de zaal en op het podium ten gehore te brengen. De luidsprekers zullen daartoe in de richting van de reflecterende vlakken geluid afstralen met als doel het geluid met name door middel van reflectie en verstrooiing bij de toehoorders te brengen.

Het met het SIAP-systeem te bereiken resultaat is zoals gezegd een akoestiek die wordt opgebouwd uit de akoestische eigenschappen van de zaal samen met de door het SIAP-systeem langs electro-akoestische weg opgewekte toegevoegde akoestische signalen. De belangrijk ste na te streven akoestische eigenschappen bij de verschillende programma's zijn voor zaal- en SIAP-systeem samen weergegeven in tabel A.

TABEL A

Streefwaarden akoestische eigenschappen

De waarden in tabel A zijn algemeen in de akoestiek gehanteerde streefwaarden. Afhankelijk van de te verbeteren ruimte kunnen in bepaalde gevallen afwijkende waarden worden gekozen.

Om de met het SIAP-systeem en de zaal gewenste akoestiek te realiseren worden in een bestaande zaal met name de volgende parameters gemeten. De nagalmtijd (T60) afhankelijk van de frequentie, de lopende galm (EDT ofte wel T10 afhankelijk van de frequentie), de vertra-gingstijd van de eerste reflectie en de richting waaruit deze komt, door middel van richtmicrofoons het richtingsafhankelijke reflectiepatroon (reflectogram) en de spraakverstaanbaarheid volgens de zogenaamde RASTI-methode (Rapid Speech Transmission Index-methode).

Met een deelsysteem in de zaal wordt de rondzinggrens van diverse opstellingen van microfoons 2 en luidsprekers 6 bepaald, zoals gerichte geluidopname en weergave door middel van ref lecties,geluidopname met ref lecties en op de toehoorders gerichte weergave en geluidopname met reflecties en weergave met reflecties, gerichte geluidopname en op de toehoorders gerichte weergave.

Aan de hand van de uit metingen en/of berekeningen bekende zaaleigenschappen wordt vastgesteld welke toevoegingen gewenst zijn, zoals eerste sterke laterale reflectie. Laterale reflecties in het tijdsinterval tussen de eerste reflectie en het begin van de galmstaart, beginniveau van de galm, nagalmtijd en frequentie-afhankelijkheid van het toe te voegen signaal.

Met deze uitgangspunten wordt het systeem voor de zaal ontworpen. Aantal en samenstelling van de deelsystemen, microfoon-en luidsprekerplaatsing worden in dit stadium in principe vastgestetd.

Na installatie van het SIAP-systeem in de zaal kan de definitieve inregeling plaatsvinden. Per deelsysteem vinden de volgende handelingen plaats. Het bepalen van de rondzinggrens, vereffening van de frequentiekarakteristiek ten behoeve van het verbeteren van de weergave-kwaliteit, met name ter voorkoming van verkleuring, en het minimaliseren van het rondzingen en eventuele bijstelling van plaats en richting van microfoons 2 en luidsprekers 6, het programmeren van de akoestische parameters in de processor of processors 4, het regelen van de versterking en het meten van de bijdrage van het deelsysteem tot de akoestiek van de zaal.

Na het inregelen van de deelsystemen wordt het totale SIAP-systeem ingeregeld. Dit betekent dat nog wijzigingen mogelijk zijn per deelsysteem, omdat het totaalresultaat een streefwaarde moet bereiken. Metingen sluiten dit onderdeel af.

Wanneer de mogelijkheid bestaat, zal met levende muziek het systeem nader worden beproefd. Dan kunnen de programma's aan de wensen van de gebruikers worden aangepast binnen de grenzen van de geformuleerde akoestische criteria per gebruiksdoel. Door het organiseren van één of meer proefconcerten kan de fijninstelling van het systeem in de situatie waarvoor het bedoeld is, namelijk in de zaal met publiek, plaatsvinden. Tijdens deze beproeving kunnen metingen worden gedaan, teneinde het bereikte resultaat vast te leggen.

Het SIAP-systeem is toepasbaar in auditoria, studio's, kerken en dergelijke, kortom in alle ruimte waar de muziekakoestiek te wensen overlaat door een tekort aan nagalm en/of reflecties, met name laterale reflecties in het gehele hoorbare frequentiespectrum of een deel daarvan. Ook is toepassing mogelijk in ruimten met een voor spraak te korte nagalmtijd.

In zalen met een zelfs voor spraak te korte nagalm kan deze tot de gewenste waarde worden verlengd. Doel hiervan is de afzonderlijke lettergrepen en woorden door nagalm met elkaar te verbinden: enerzijds ten behoeve van de melodische lijnen in spraak en anderzijds door middel van de nagalm geluid uit de zaal bij de spreker beter hoorbaar te maken (condities voor het zichzelf en elkaar kunnen horen van bijvoorbeeld acteurs).

Voorbeelden zijn zalen met te weinig nagalm en/of laterale reflecties voor muziek, maar wel een goede spraakverstaanbaarheid, zoals theater-en congreszalen die ook voor muziektheater en concerten worden gebruikt, zalen, zoals concertzalen, die op bepaalde punten akoestische verbetering behoeven, concertzalen met een voor bepaalde muzieksoorten goede akoestiek, maar met tekortkomingen voor andere muzieksoorten, kerken met te korte nagalm en/of te weinig ruimtelijke akoestiek voor koor- en orgelmuziek, ruimten waar de nagalm niet met bouwkundige middelen of nagalmsystemen gebaseerd op . akoestische terugkoppeling, zoals het MCR-systeem, kan worden verlengd, omdat dan de luidheid te groot wordt, zalen waar multifunctionaliteit voorop staat en een electro-akoestisch systeem door de veelheid aan mogelijke programma's in combinatie met snelle en eenvoudige bediening een oplossing op maat kan bieden, zalen met een niet-optimale akoestische koppeling tussen de podiumomgeving en het publieksgedeelte, zoals een galmende toneelruimte met een weinig galmende zaal of vice versa, zalen, studio's en dergelijke, waar voor elk muziekstuk afzonderlijk een andere instelling gewenst kan zijn.

De twee hierna volgende voorbeelden beschrijven de beproeving in de twee schouwburgzalen tijdens concerten met een beperkte systeemomvang.

Voorbeeld I.

Concert met publiek in de Stadsschouwburg Casino te 's-Hertogenbosch, Nederland. Gebruikt werden vier condensatormicrofoons met nierkarakteristiek op circa 6 m boven het podium, vier geluidveld-processors, vier eindversterkers (100 W RMS) en vier luidsprekers op de brug boven de grote klankkaatser en gericht op het plafond en de zijwanden. In de onderstaande tabel B is de gemeten nagalmtijd aangegeven. Er was sprake van één deeLsysteem.

TABEL B

Gemeten nagalmtijd (s)

1) met roze ruis als geluidsignaal 2) - met koor (circa 100 personen), symfonie-orkest en 800 toeschouwers (volle zaal) - slotaccoorden muziek als geluidsbron.

N.B. - het gemiddelde van de waarden veor de octaafbanden van van 500 en 1000 Hz wordt doorgaans als beoordelingscriterium gebruikt - de getuidsveldprocessors waren ingesteld op 1,8 s, met als doel 1,7 a 1,8 s te bereiken bij 500/1000 Hz - het ingangssignaal werd bewerkt in het frequentiebereik van 50 tot 4000 Hz.

Voorbeeld II

Concert met publiek in Sociaal Cultureel Centrum De Lievekamp te Oss, Nederland. Gebruikt werden twee condensatormicrofoons met nierkarakteristiek aan de podiumzijde in het midden van de portaalbrug op een hoogte van ongeveer 7 m boven het podium, vier geluidsveldprocessors, vier eindversterkers (100 W RMS) en vier luidsprekers. Gewerkt werd met twee deelsystemen. Het geluid werd weergegeven op de zolder boven de zaal en via cie openingen in het plafond van voornamelijk de lichtbrug kwam het geluid de zaal weer in. De gemeten nagalmtijd is weergegeven in tabel C.

TABEL C

Gemeten nagalmtijd (s)

1) - met symfonie-orkest en 400 toeschouwers (= 65% zaalbezetting) - met roze ruis als geluidsignaal - de geluidveldprocessors waren ingesteld op 1,8 s voor de middelhoge tonen; het ingangssignaal werd bewerkt in het frequentiebereik van 100 tot 2500 Hz 2) meting niet betrouwbaar (signaal/stoorgeluidverhouding).

Uit de twee voorbeelden is gebleken dat de in het SIAP-systeem ingestelde nagalmtijd wordt bereikt, door de bijdrage van een natuurlijke nagalm van de zaal zelf langere waarden kunnen optreden dan die in de geluidveldprocessors zijn ingesteld, dat lange nagalmtijden van bijvoorbeeld 3 s en meer in de praktijk mogelijk zijn en dat, doordat gebruik wordt gemaakt van de nagalm van de zaal zelf, de nagalmtijd net als bij een natuurlijke nagalm mede afhankelijk is van de bezettingsgraad van de zaal (publiek).

Het is met name van belang vast te stellen dat niet alleen een verlenging van de nagalmtijd wordt bereikt, maar dat tevens de nagalm samen met die van de zaal zelf zeer natuurlijk klinkt en de ruimtelijkheid van het klankbeeld wordt vergroot door de toename van laterale reflecties en het feit dat de nagalm rond de toehoorders wordt waargenomen.

Tijdens de inregeling van het systeem voorafgaand aan het concert is bij beide voorbeelden de invloed van gebruikmaking van reflecties bij opname en weergave beproefd. Als geluidsbron dienden meet-signalen zoals ruis, een alarmpistool, en in een reflectievrije ruimte opgenomen en door luidsprekers op het podium weergegeven muziek (kunstmatig orkest).

Bij voorbeeld I kon bovendien tijdens enkele orkestrepetities worden geëxperimenteerd. Beproefd zijn situaties met de microfoons 2 gericht voor het opvangen van direct geluid met zo weinig mogelijk reflecties in combinatie met op de toehoorders gerichte luidsprekers 6, de microfoons 2 gericht voor het opvangen van dirdct geluid met zo weinig mogelijk reflecties in combinatie met op wanden en plafond gerichte luidsprekers 6 en met de microfoons 2 gericht voor het opvangen van het geluid met reflecties en op wanden en plafond gerichte luidsprekers 6.

Uit deze experimenten blijkt dat de natuurlijkheid van de galm hoorbaar verbetert door de afstand tussen microfoons 2 en geluidsbron te vergroten, waardoor de reflectiedichtheid in de uitgangssignalen van de processors 4 groter wordt, omdat de ingangssignalen van de processors 4 dan meer reflecties bevatten, de natuurlijkheid van de galm en de ruimtelijkheid van het geluid hoorbaar verbetert,doordat het geluid uit de luidsprekers 6 via reflectie bij het publiek wordt gebracht, waarbij alleen op deze wijze het meezingen van de zaal bereikbaar is en het beste resultaat ontstaat door combinatie van microfoons 2 gericht voor het opvangen van direct geluid en gereflecteerd geluid en de luidsprekers 6 gericht op refled- terende vlakken, alsmede dat het gemakkelijk kan worden gehoord waar‘'de luidsprekers 6 zich bevinden (lokalisatie) wanneer zij op het publiek zijn gericht.

De belangrijkste kenmerken van het SlAP-systeem zijn dat bij voorkeur door de microfoons 2 geluidreflecties worden ópgenomen, dat de luidsprekers 6 bij voorkeur worden gericht op reflecterende vlakken om laterale reflecties van het gewenste aantal en de gewenste sterkte op te wekken, dat de akoestische parameters in de processors 4 instelbaar zijn, dat de rondzinggrens voor afzonderlijke kanalen of deelsystemen onafhankelijk van elkaar is, dat de in de processors 4 ingestelde nagalmtijd korter óf langer kan zijn dan in de zaal gemeten waarde, dat gebruik wordt genaakt van reflecties tussen luidsprekers 6 en toehoorders, dat de nagalmtijd afhankelijk van de zaalbezetting is, dat de systeemomvang mede wordt bepaald door de grootte van de zaal en dat de systeemomvafig mede wordt bepaald door de gewenste mate van akoestische verbetering.

Ter verduidelijking van de verschillen tussen het SIAP-systeem, ACS-systeem en MCR-systeem is met als voorbeeld de grote zaal van de Stadsschouwburg Casino te 's-Hertogenbosch, Nederland (voorbeeld I) de microfoon- en luidsprekerplaatsing aangegeven in respectievelijk figuur 7a, b; 8a, b en 9a, b, telkens in bovenaanzicht (a) en doorsnede (b).

In figuur 7a, b (SIAP-systeem) zijn ten behoeve van de zaal tien tweetallen microfoons 2 boven het voortoneel en tien tweetallen microfoons boven de toneelopening geplaatst, zijn ten behoeve van het podium zes tweetallen microfoons 2 boven het voortoneel en zes tweetallen microfoons 2 boven de toneelopening geplaatst, is ten behoeve van reflecties in de omgeving van het podium een orkestkamer aanwezig, zijn 26 luidsprekers 6 gericht op reflecterende vlakken in de zaal (onder andere boven een klankkaatser, ter plaatse van wanden en gericht op tegenover liggende reflecterende vlakken), zijn zes luidsprekers 6 in de zijwanden van de orkestkamer op het podium geplaatst, is voorzien in tien deelsystemen voor de zaal en zes voor het podium en wordt gebruik gemaakt van de voor na-galmontwikkeling bedoelde ruimte boven het balkon door de gordijnen van de inrichting voor variabele akoestiek op te rollen wat normaal voor de concertsituatie gebeurt (nagalmtijd 1,1 s).

In figuur 8a, b (ACS-systeem) omvat de zaalgalmmodule een groot aantal laag boven het podium geplaatste microfoons (32 en twee voor de solist), is voorzien in één processor voor de zaal en één voor het podium, wordt ter voorkoming van reflecties het podium omgeven door de toneelgordijnen, zijn de Luidsprekers op het publiek gericht, worden ter voorkoming van reflecties en door de zaal zelf geproduceerde nagalm de gordijnen voor variabele akoestiek uitgerold, wat normaal voor de toneelsituatie geschiedt (nagalmtijd 0,8 s) en worden ten behoeve van reflecties op het podium in de zaal tien microfoons en op het podium tien luidsprekers aangebracht.

In figuur 9a, b (MCR-systeem) zijn grote aantallen (elk 82) microfoons en luidsprekers in het nagalmveld geplaatst.

Claims (30)

1. Electro-akoestisch systeem voor het verbeteren van de akoestiek van een bepaalde ruimte, omvattende een microfooninrichting met een aantal microfoons en een luidsprekerinrichting met een aantal luidsprekers, alsmede een tussen de genoemde inrichtingen geschakelde signaal-verwerkingsinrichting met middelen voor het opwekken van reflecties, met het kenmerk, dat ten minste een van de microfoons zo is gericht, dat deze ten minste gereflecteerd geluid vanaf een geluidbron in de bepaalde ruimte opvangt en/of ten minste een van de luidsprekers naar een reflecterend vlak in de bepaalde ruimte is gericht.

2. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de bepaalde ruimte een zaal of een publieksgedeelte en een podium omvat, met het kenmerk, dat ten minste een van de microfoons vast in het diffuse geluidveld van de zaal of het publieksgedeelte is geplaatst en is gericht naar het podium en/of reflecterende vlakken in de omgeving van het podium.

3. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de bepaalde ruimte een zaal of een publieksgedeelte en een podium omvat, of volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat ten minste een van de microfoons vast in het diffuse geluidveld van het podium is geplaatst en is gericht naar de zaal of het publieksgedeelte en/of naar reflecterende vlakken in de omgeving van de zaal of het publieksgedeelte.

4. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de bepaalde ruimte een zaal of een publieksgedeelte en een podium omvat, met het kenmerk, dat ten minste een van de microfoons vast in het diffuse geluidveld van het podium is geplaatst en is gericht naar het podium en/of reflecterende vlakken in de omgeving van het podium.

5. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de bepaalde ruimte een zaal of een publieksgedeelte en een podium omvat, of volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat ten minste een van de microfoons vast in het diffuse geluidveld van de zaal of het publieksgedeelte is geplaatst en is gericht naar publiek en/of reflecterende vlakken.

6. Electro-akoestisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de afstand tussen de microfoons en geluidbronnen ligt in het traject van 5-10 m.

7. Electro-akoestisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het aantal microfoons 10-40 is.

8. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de bepaalde ruimte een zaal of een publieksgedeelte en een podium omvat, of volgens een van de conclusies 2 tot en met 7, met het kenmerk, dat de luidsprekers zodanig vast geplaatst en gericht boven in de zaaL of het publieksgedeelte of gelijkmatig over de zaal of het publieksgedeelte verdeeld zijn ingericht, dat samen met het namgalmveld van de zaal of het publieksgedeelte zelf een natuurlijk klinkend nagalmveld kan worden verwezenlijkt.

9. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de bepaalde ruimte een zaal of een publieksgedeelte en een podium omvat, of volgens een van de conclusies 2 tot en met 7, met het kenmerk, dat de luidsprekers zodanig boven in de zaal of het publieksgedeelte geplaatste reflecterende vlakken zijn ingericht, dat de weergegeven reflecties en nagalm vermengd met die van de zaal of het publieksgedeelte publiek en het podium kunnen bereiken.

10. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de bepaalde ruimte een zaal of een publieksgedeelte en een podium omvat, of volgens een van de conclusies 2 tot en met 7, met het kenmerk, dat de luidsprekers boven een plafond met openingen van de zaal of het publieksgedeelte in een secundaire ruimte zijn ingericht, in welke secundaire ruimte het door de luidsprekers weergegeven geluid wordt vermengd met de daar aanwezige nagalm en door de openingen in het plafond de zaal of het publieksgedeelte en het podium kan bereiken.

11. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 1, waarbij de bepaalde ruimte een zaal of een publieksgedeelte en een podium omvat, of volgens een van de conclusies 2 tot en met 7, met het kenmerk, dat de luidsprekers op korte afstand van de zaal of het publieksgedeelte en/of het podium zijn ingericht, waarbij de signaalverwerkingsinrichting zodanig is ingericht dat geen lokalisatie-effect optreedt en de luidsprekers naar reflecterende vlakken zijn gericht.

12. Electro-akoestisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat het aantal luidsprekers 10-40 is.

13. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het aantal luidsprekers in de orde van grootte van 100 is.

14. Electro-akoestisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de signaalverwerkingsinrichting ten minste één digitale geluidveldprocessor en ten minste één daarmee verbonden eindversterker omvat.

15. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat dit is opgebouwd uit een aantal afzonderlijke deelsystemen, waarbij elk deelsysteem ten minste één microfoon, ten minste één digitale geluidveldprocessor, ten minste één eindversterker en ten minste één luidspreker omvat.

16. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het aantal deelsystemen kleiner dan of gelijk aan 50 is.

17. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat het aantal deelsystemen 2-40 is.

18. Electro-akoestisch systeem volgens conclusie 15,16 of 17, met het kenmerk, dat is voorzien in een aantal deelsystemen ten behoeve van de zaal of het publieksgedeelte en een aantal ten behoeve van het podium.

19. Electro-akoestisch systeem volgens een van de conclusies 15-18, met het kenmerk, dat alle microfoons naar een geluidbron zijn gericht en ten minste een van de luidsprekers naar toehoorders is gericht.

20. Electro-akoestisch systeem volgens een van de conclusies 15-18, met het kenmerk, dat alle microfoons naar het podium zijn gericht en alle luidsprekers naar toehoorders'zijn gericht.

21. Electro-akoestisch systeem volgens een van de conclusies 15-18, met het kenmerk, dat ten minste een van de microfoons zich in het directe geluidveld vaneen geluidbron bevindt.

22. Electro-akoestisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste één frequentiespectrum-vereffenaar is tussengeschakeld.

23. Electro-akoestisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de microfoons een nierkarakteri-stiek hebben.

24. Electro-akoestisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de microfoons een supernierkarak-teristiek hebben.

25. Werkwijze voor het instellen van de akoestische para- meters van een electro-akoestisch systeem volgens een van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat ten minste een van de volgende parameters wordt gemeten: - frequentie-afhankelijke nagalmtijd, - frequentie-afhankelijke lopende galm, - oorsprongsrichting en vertragingstijd van de eerste reflectie, - reftectiepatroon, - richtingsafhankelijk reflectiepatroon, - spraakverstaanbaarheid, dat de gemeten parameters worden vergeleken met streefwaarden voor de gewenste akoestische eigenschappen van de bepaalde ruimte in afhankelijkheid van het gebruiksdoel van de bepaalde ruimte en dat de akoestische parameters van het systeem in overeenstemming met de vergelijkingsresultaten worden ingesteld.

26. Werkwijze volgens conclusie 25, met het kenmerk, dat met een deelsysteem in de bepaalde ruimte de rondzinggrens van diverse microfoon- en luidsprekeropstellingen worden bepaald.

27. Werkwijze volgens conclusie 25 of 26, met het kenmerk, dat de instelbare akoestische parameters van het systeem ten minste een van de volgende omvatten: - de eerste sterke laterale reflectie, - laterale reflecties in het tijdsinterval tussen de eerste reflectie en het begin van de galmstaart, - het beginniveau van de galm, - de galmtijd, - frequentie-afhankelijkheid van de nagalm, - frequentie-afhankelijkheid van het verwerkte signaal.

28. Werkwijze volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat op basis van de in te stellen akoestische parameters van het systeem, het aantal en de samenstelling van de deelsystemen en plaatsing van de microfoons en luidsprekers worden vastgesteld.

29. Werkwijze volgens conclusie 28, met het kenmerk, dat de microfoons en luidsprekers in de bepaalde ruimte worden geplaatst en per deelsysteem de rondzinggrens wordt bepaald, de frequentiekarakteri-stiek wordt vereffend ten behoeve van het verbeteren van de weergavekwaliteit. het rondzingen wordt geminimaliseerd onder eventuele bijstelling van de plaats en richting van de microfoons en luidsprekers, de akoestische parameters worden geprogrammeerd, de versterking wordt geregeld en de bijdrage van elk deelsysteem tot de akoestiek van de ruimte wordt gemeten.

30. Werkwijze volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat na het inregelen van de deelsystemen het totale systeem wordt ingeregeld door liet aanbrengen van wijzigingen in de deelsystemen, opdat het totaalresultaat de streefwaarde bereikt.