Wat is geluid?

Geluid is een wisseling in luchtdruk, dat door je gehoor wordt opgepikt en door jouw wordt ervaren als een bepaalde klank. Geluid gaat niet alleen door lucht, maar ook door andere media zoals water en zelfs beton.

Lucht bestaat zoals je weet uit moleculen en is dus materie met een bepaald gewicht. De bovenste lagen lucht drukken op de lagere lagen. Dit noemen we luchtdruk. 

Als je tegen de luchtmoleculen aan duwt met bijvoorbeeld de conus van je luidspreker, dan ontstaat er een golfbeweging bestaande uit cyclussen van afwisselend hoge en lage luchtdruk.

Geluid heeft een aantal eigenschappen waar we op de volgende pagina's naar gaan kijken.

Wat is de snelheid van geluid?

De snelheid van geluid hangt af van het medium waar het geluid doorheen beweegt. Gaat het door de lucht, dan hangt het af van de luchtdruk op dat moment. De snelheid varieert dan tussen 320 en 350 meter per seconde.

Zijn hoge frequenties sneller dan lage frequenties?

Nee. De snelheid van geluid is voor alle frequenties hetzelfde. Hoge tonen gaan dus niet sneller dan lage tonen zoals weleens gedacht wordt.

Wat is de Golflengte van geluid?

Golflengte: hiermee wordt de lengte van één cyclus van een bepaalde frequentie bedoeld. 100 Hz bestaat uit 100 cyclussen (wisselingen van hoge en lage luchtdruk) per seconde. Dat betekent dus dat één cyclus 1/100 van een seconde duurt, en dus 344/100 = 3,44 meter lang is.  

De golflengte bereken je door de snelheid van geluid te delen door de frequentie.  Dit is nu allemaal nogal theoretisch, maar later zal je zien dat dergelijk feitjes toch wel degelijk handig zijn om te weten. Het volgende is nu al handig om goed te beseffen:

Waarom zijn lage frequenties altijd lastiger?

Hoge frequenties zijn veel kleiner dan lage frequenties. De golflengte uit het voorbeeld van 100 Hz was 3,44 meter. 20 Hz is dan dus 5x zo lang, namelijk 17,5 meter. En 10.000 Hz is dus 0,344 millimeter! Om een lage frequentie op te wekken heb je dan ook VEEL energie nodig; vandaar de subwoofer met veel vermogen en een grote conus. Om hoge frequenties op te wekken is veel minder energie nodig; dit is dan ook goed te doen met het speakertje in je telefoon. Lage tonen krijg je hier echter nooit uit. 

Lage frequenties zijn ook veel lastiger te mixen. Omdat ze zoveel plek/ruimte oftewel energie innemen in de mix, maar ook omdat ze lastig goed weer te geven zijn. Ook zijn ze hierdoor erg lastig te absorberen; om de lage reflecties in je studio tegen te gaan heb je veel bass traps nodig. Hoge reflecties zijn een veel minder groot probleem. (Maar plak je studio niet vol met eierdozen!)

Periodetijd

Eén cyclus van een golfvorm noemen we soms ook 1 “periode”. 

Met de periodetijd oftewel omlooptijd wordt bedoeld: hoeveel tijd er nodig is om de golfvorm 1 complete cyclus te laten doorlopen van hoge/lage luchtdruk. 

Stel dat je met een stopwatch de tijd tussen twee opeenvolgende pieken van de geluidsgolf zou meten, dan is dat de “periodetijd”.

Deze is vrij simpel uit te rekenen door 1000 milliseconden te delen door de frequentie van de geluidsgolf. Dus, een frequentie van 500 Hz heeft een “periodetijd” van 2 milliseconden: elke 2 ms vindt er bij deze frequentie een cyclus plaats van hoge/lage luchtdruk.

Wat zijn Frequenties?

Het aantal wisselingen in luchtdruk (golven) per seconde. Frequentie wordt uitgedrukt in Hertz (Hz). Een lage frequentie ervaren we als een lage toon; een hoge frequentie als een hogere toon.

De mens hoort vanaf de geboorte deze luchtdrukwisselingen vanaf 20 Hz tot 20.000 Hz (20 kHz). Je gehoor slijt echter als je ouder wordt: gemiddeld neemt het gehoor met 1000 Hz af in het hoog per 10 jaar dat je ouder wordt. Ben je 40 dan hoort een gemiddeld mens dus nog tot 16kHz. 

Muzieknoten en Frequenties

Wat je goed moet beseffen is dat muzieknoten ook bestaan uit bepaalde frequenties! Neem de toonladder van C majeur bijvoorbeeld (de witte toetsen op de piano):

C = 32,7 Hz

D = 36,71Hz

E = 41,2 Hz

F = 43,65 Hz

G = 49 Hz

A = 55 Hz

B = 61,47 Hz

C = 65,4 Hz

Je kan je vervolgens afvragen waarom juist die frequenties deze muzieknoten zijn? Hier zit uiteraard een formule achter welke door Pythagoras zijn school gevonden, of tenminste uitgewerkt is. Hier kan je meerdere boeken over schrijven, maar dat is al gebeurt natuurlijk (even Googlen). 

Er zijn veel theorieën waarom we naar 440 Hz zijn gegaan in plaats van 432 Hz. Opvallend is wel dat 432 Hz beter klopt; de laagste C is dan zo goed als 1 Hz.  Er zijn ook nogal wat complottheorieën hierover, die misschien wel (deels) waar zijn.

Van de website Ohmpunctuur:

AFWIJKENDE GRONDTONEN

Op een gegeven moment week men hier echter vanaf, hetzij door persoonlijke smaak, onwetendheid of andere redenen en ontstonden er vele nieuwe standaarden, die zelfs per land verschilden. Over het algemeen werd de grondtoon verhoogd, wat in de afgelopen eeuwen veel zangers hun stembanden kostten. In 1884 stuurde Verdi in Italië een petitie naar het ministerie om de grondtoon weer terug op 432Hz te zetten. Hij beargumenteerde dat door te vermelden dat dit heel goed zou zijn voor de stembanden van de zangers en zangeressen, beter voor de instrumenten en bovendien een harmonischer en rustigere klank oplevert voor de luisteraars.

440HZ (PROPAGANDA) STANDAARD IN WOII

Helaas verhoogde de Nazi’s in de tweede wereldoorlog de toon wederom en definieerde de toenmalige propagandaminister Goebbels in 1936 de standaard op 440 Hz, die nu nog steeds als standaard wordt gebruikt. Dit was een duivelse zet van de Illuminatie, die bij de Nazi’s zeer goed vertegenwoordigd waren. Ze wilden iedereen van hun natuurlijke afstemming afhalen en daarmee de spirituele ontwikkeling tegenwerken.

In 1953 is in Londen op een congres van musici de 440 Hz internationaal als ISO 16-standaard aangenomen. 23.000 Franse musici hielden een referendum om de 432 Hz als standaard in te stellen, maar helaas zonder succes. We zitten vast aan de 440Hz en worden de hele dag bedolven onder deze ‘niet afgestemde’ muziek!

Wat is een EQ Chart?

Hieronder zie je een frequency of EQ chart. Hierin zie je onderaan de frequentieverdeling staan, met daarboven en onder welke instrumenten in welke gebieden spelen.

Zijn je oren wel nauwkeurig?

Als je alle frequenties na elkaar even hard zou afspelen dan hoor je sommige frequenties harder en andere weer zachter. Daar kan je dus uit opmaken dat je gehoor niet nauwkeurig is. Je oren zijn ook niet bedacht om geluiden zo nauwkeurig mogelijk te horen. Ze zijn zo “afgesteld” dat je de belangrijkere frequentiegebieden duidelijker en eerder hoort. Vooral voor het gebied waar de verstaanbaarheid van stemmen zit hoor je harder. Dit is ongeveer het gebied van 1000 tot 5000 Hz. Hoe je geluiden hoort hangt ook nog af van hoe hard het geluid of het nummer afgespeeld wordt. Als je een nummer harder afspeelt dan hoor je de lage en hoge tonen beter, en dit ervaren we vaak als “vet”, “dik” of “vol”. De ouwe lullen onder ons kennen de loudness knop op versterkers nog wel; deze voegde laag en hoog toe zodat nummer ook op zachtere volumes nog vol en helder klinken. Die knop was dus gewoon bedoeld om te compenseren voor de onnauwkeurigheid van ons gehoor. 

De gevoeligheid voor frequenties op verschillende volumes van het gehoor wordt weergegeven in de Fletcher en Munson curve. Hierbij lieten de onderzoekers een toon van 1000Hz horen aan de proefpersonen. Dat is de referentie-waarde. Daarna lieten ze hogere en lagere frequenties horen (op hetzelfde afspeel volume) en vroegen per frequentie of de proefpersoon die frequentie harder of zachter hoorde dan de 1000Hz, en moet hoeveel dB de nieuwe frequentie harder gezet moest worden om op hetzelfde volume te komen als de 1000Hz. 

In de grafiek zie je dat het gebied van ongeveer 1000 tot 6000 over het algemeen zachter gezet moest worden; die frequentiegroep horen we blijkbaar heel duidelijk. Terwijl alles onder de 1000 aanzienlijk harder gezet moet worden, en alles boven de 6000 ook; daar horen we blijkbaar veel minder goed. 

Wat ook opvalt is dat hoe zachter het geluid afgespeeld wordt, hoe minder goed we horen; er moest meer geboost worden. 

Dit is helaas voor ons ook nog een gemiddelde: iedereen heeft weer een andere, geheel eigen curve. Als je je hier niet van bewust bent dan krijg je zeker problemen bij het mixen van muziek. s’ Ochtends luister je misschien wat harder en hoor je het laag en hoog gewoon goed, maar in de avond luister je wat zachter om rekening te houden met de buren; je hoort het laag en hoog dan minder goed waardoor je dit teveel gaat toevoegen. 

Werk in elk geval altijd op hetzelfde volume!

Er is een oplossing om in elk geval om het probleem van de nauwkeurigheid van je oren m.b.t. volume verschil heen te werken : zorg ervoor dat je altijd op hetzelfde volume mixt en mastered. 

Koop een dB meter of download een gratis app en leg die ergens waar je hem goed kan zien. Zet de meter op A-weighted; hij houdt dan rekening met de gevoeligheid van je gehoor. Zorg er vervolgens voor dat rond hetzelfde volume blijft. Je mag de track best af en toe kort harder of zachter zetten, maar zet het volume dan weer terug op de vaste stand. Zoals je misschien al gezien had in de F&M grafiek zijn je oren het meest nauwkeurig rond de 80 dBSPL. Het zou dus logisch zijn om rond dit niveau te mixen. In de praktijk is dit echter al vrij hard. Je wordt dan snel moe, en als je lang op dit niveau luistert beschadigt je gehoor. Beter is het dus om 65 tot 75 dB aan te houden; zoek een beetje naar een niveau dat jij prettig vindt. 

TIP: als je bij het mixen en masteren ook referentietracks gebruikt, zorg er dan ook voor dat je die op hetzelfde volume luistert. Die tracks zijn al gemasterd en klinken dus sowieso harder en dus “vetter”. 

Wat zijn Harmonischen (of Boventonen)

Harmonischen zijn de boventonen die klinken boven een grondtoon. Het zijn gehele veelvouden (x 2, 3, 4 etc) van de grondfrequentie (de frequentie van de noot die je speelt) die samen de klankkleur (timbre) van een geluid bepalen.

Ter verduidelijking:

Als je één frequentie afspeelt dan hoor je een zuivere toon die we sinus noemen. 

Dit klopt echter ook niet helemaal, want zodra je een toon afspeelt, gaat er van alles mee resoneren/trillen. Dat resoneren genereert ook weer tonen; alles dat trilt genereert een luchtdrukwisseling, en dus een klank. Je bureau trilt bijvoorbeeld al snel mee avls je lagere frequenties afspeelt, en dit wekt ook weer een toon op omdat het tafelblad de lucht doet trillen. De extra frequenties noemen we boventonen of harmonischen. Een muziekinstrument is daarom van bepaalde hout of metaalsoorten gemaakt; je speelt misschien alleen een A (440 Hz) op je gitaar, maar de verschillende houtsoorten waar het mee gemaakt is en de andere snaren en alles in de ruimte om je heen trilt ook op een bepaalde manier mee en wekt in een bepaalde verhouding bepaalde tonen/ frequenties op. Een goed gebouwd instrument wekt natuurlijk een mooie combinatie van boventonen op; dit bepaald het karakter van dat specifieke instrument. 

De noot die gespeeld wordt heet de grondtoon. Die klinkt normaal gesproken het hardst. De boventonen/ harmonischen bepalen de klankkleur van het geluid. De boventonen of harmonische volgen elkaar daarna in een vaste reeks op, namelijk 2x de grondtoon, 3x de grondtoon, 4x de grondtoon enzovoort. Bij 440 Hz krijg je dan de volgende reeks: 440, 880, 1320, 1760 enzovoort. Zoals je ziet heb je dus even (x2, x4, x6 etc.) en oneven (x3, x5, x7) harmonischen. De even harmonischen worden vaak omschreven als “warm” en “vol” wat betreft de klank. Denk aan een harp bijvoorbeeld. De oneven harmonischen klinken wat scheller, hoekiger, blikkeriger etc. Denk hierbij bijvoorbeeld aan een trompet; die heeft harde oneven harmonischen. 

wat zijn dan Ondertonen / Sub-harmonischen?

Ondertonen zijn frequenties onder de grondtoon — theoretisch de spiegelbeeldige tegenhangers van harmonischen — maar ze komen in de natuur nauwelijks spontaan voor en zijn vooral een wiskundig/muziektheoretisch concept.

We hebben dus met name harmonische en in enkele gevallen in-harmonische boventonen. Soms genereert een instrument echter ook frequenties beneden de grondtoon. Dit noemen we dan ondertonen oftewel subharmonischen. Door strijkinstrumenten op een bepaalde manier aan te slaan kunnen sub-harmonischen bijvoorbeeld gegenereerd worden. 

Wat subharmonischen betreft hebben deze een andere verhouding tot de grondtoon dan harmonischen. De eerste ondertoon is de helft van de frequentie van de grondtoon, de tweede ondertoon weer de helft daarvan, etc. Dus als voor het rekengemak de grondtoon 100 Hz is, dan zijn de ondertonen: 50Hz, 25Hz 12,5Hz, etc. 

Pythagoras?

Over de verhouding tussen deze harmonischen zijn heel wat boeken geschreven. Zo denk men dat Pythagoras aan de hand van de verhouding tussen de omlooptijden van de planeten rond de zon de verhoudingen tussen de muzieknoten en harmonischen achterhaald zou hebben. 

Met welke tools beinvloeden we de frequentieinhoud van een geluid?

Wat doen Filters met geluid?

Met een filter verwijder je bepaalde frequentiegroepen uit je signaal. Bijvoorbeeld: je gebruikt een filter als je het laag uit je synth haalt, om zo ruimte te maken voor de kick en bass.

Wat doet een EQ?

Met een EQ zet je bestaande frequenties harder of zachter. Hiermee beinvloed je dus de relatie tussen de grondtoon en boventonen. Zo verander je dus de klankkleur van je geluid.

Wat doet distortion met geluid?

Distortion voegt boventonen toe aan je sound, waardoor deze voller gaat klinken of meer karakter krijgt. Je hebt hierin verschillende gradaties; van heel subtiel naar steeds meer boventonen:

• Exciter: heel subtiel, vaak alleen in het top-hoog

• Saturation: minder subtiel

• Overdrive: dit hoor je echt wel duidelijk als een “randje” aan je signaal

• Distortion: dit gaat snel richting ruis; je hele frequentiespectrum zit vol.

wat is Decibel?

Decibel (dB) geeft het volume van een geluid aan. Dit kan echter op meerdere manieren: er zijn veel verschillende soorten dB’s.

Decibel is in wezen gewoon een bepaalde schaalverdeling gebaseerd op het gehoor, een spanning of een algoritme. Een dB heeft altijd een bepaalde referentiewaarde, bijvoorbeeld o dB SPL is de laagste waarde die we kunnen horen. 

20 dB Zegt op zich niets; je moet eerst weten over welke dB je het hebt oftewel; welke referentie er gebruikt wordt.