AUDIOTECHNOLOGIE

VOOR MUZIEKPEDAGOGEN

 

P. Timmermans © 2007

SYNTHESEHULP

 

WAAROP LETTEN BIJ ANALOGE AUDIO?

 

microfoon

bandbreedte  toonbereik  grondtoon  boventonen

gevoeligheid 

richtkarakteristiek

akoestiek: wanden     voorwerpen        reflecties

plaats in de ruimte

opnameapparaat

resolutie 16bit 24 bit

S/R verhouding     db

bewerking: compressor/limiter  + effecten   

mastering  remastering

kwaliteit tape / cassette

luidsprekers

 

 

 

I. HET PRINCIPE VAN EEN GELUIDSOPNAME

 

 

WAT DOET EEN MICROFOON?

 

 

Je spreekt, je zingt, je maakt geluid in de microfoon: binnen in de kop van de microfoon trilt het  membraan en daar vindt de omzetting plaats van geluidstrilling in elektrische trilling.

Dit is eenvoudig uitgedrukt het basisbeginsel van een microfoon. 

De telefoontechnologie hanteerde dit principe al in 1894.

Het principe om geluidstrillingen magnetisch op te nemen, wordt  in 1900 met succes toegepast en op de wereldtentoonstelling gepresenteerd : de  telegraphon wordt aanvankelijk niet eens opgemerkt door de radio- en geluidsmensen; ontwerpers van dicteerapparaten hadden er wel interesse voor. 

Het zou tot 1935 duren voor de eerste  hanteerbare  bandopnemer wordt ge•ntroduceerd.

 

Geluid is lucht in beweging m.a.w. akoestische trilling in de lucht.

Een microfoon heeft tot taak de verwekte luchtdrukverschillen om te zetten in elektrische spanningsverschillen die een evenbeeld moeten zijn van de geluidstrillingen.

Wanneer doet de microfoon zijn werk goed?  Wanneer de elektrische spanning exact beantwoordt aan de binnenkomende geluidsdrukvariaties.

Dan zijn akoestisch en elektrisch signaal ANALOOG.  Vandaar spreekt men van analoge audio (dit is het geval voor de 'traditionele' microfoon, bandopnemer, plaat, radio, mixer, luidspreker).

Men noemt de microfoon een transducer: een kussentje van koolstofkorreltjes waarop spanning gezet wordt (volt) afhankelijk van de input (geluidsdruk). Als de druk vergroot wordt de weerstand lager en kan het elektrisch signaal vrijer passeren.  (De luidspreker is dus het omgekeerde principe.)

Of het geluid geregistreerd wordt door de microfoon, hangt sterk af van de impendantie van de microfoon. De kwaliteit van de opname wordt precieser als men op de bandopnemer kan schakelen tussen laag- en hoogohmige microfooningang. Laagohmige microfoons zijn gevoeliger voor zwak (stil) geluid en heel kleine nuances in het klankverloop. Hoogohmige micro's zijn normaal goedkoper dan de professionele laagohmige microfoons. 

In de body van condensatormicrofoons zit een eigen versterkingseenheid ingebouwd.

Als het binnenkomend geluid te zwak is voor de microfoon, gaat men dit signaal voorversterken. In de stereomicrofoon OKM II (bijvoorbeeld) zit een voorversterkertje ingebouwd.

Een microfoon plug je  in de specifieke micro-ingang in, omdat deze  poort  technisch gezien gevoeliger is voor akoestische input dan voor  line.

In elk geval is de elektrische spanning die de microfoon aflevert, op zichzelf zo miniem dat het elektrisch signaal moet versterkt worden.  De aparte hifi-versterker stuurt het audiosignaal 'versterkt' naar de luidspreker(s). Pas nu is het microfoongeluid hoorbaar.

De luidsprekers doen net het omgekeerde van microfoons:  d.i. de continue stroom van elektrische spanningsverschillen accuraat omzetten in akoestische trillingen.

Men streeft naar een zo goed mogelijke geluidsoverdracht van microfoon naar bandrecorder of rechtstreeks naar  de PA (public address). Heeft de microfoon een beperkte bandbreedte om alle geluiden van het geluidsspectrum tussen 20 Hz en 20000 Hz te capteren, dan is de volmaakte omzetting van geluid in elektrische spanning al bij voorbaat een verloren zaak. Het frequentiebereik van een stem is minder groot dan van een piano.  Essenteel is dus de beschikbare bandbreedte van een microfoon. Dat is ook het geval aan de andere kant: de luidsprekerkwaliteit.

 

DE GEVOELIGHEDEN VAN HET SPECTRUM

De kwaliteit van de geluidsweergave is perfect als geen enkele frequentie (tussen 20 Hz en 20000 Hz)  gediscrimineerd of bevoordeeld wordt. Een volmaakte geluidsweergave - dat streven we toch na - is per definitie plat (het  is een rechte). Zie pagina 7.

 In de praktijk wordt echter het laag en het hoog in het toonspectrum verwaarloosd en vervormd (lineaire vervorming). 

Bij degelijke microfoons krijg je  een diagram  meegeleverd waaruit de  individuele frequentiegevoeligheid van de microfoon af te lezen is. Niet te vergeten de keuze van het microfoonmerk om het hoog iets te versterken zodat de presentie van het geluid verbetert.

De geluidsweergave is pas in orde als deze vrij is van parasietgeluiden. Ongewilde boventonen die in het opnameverloop ontstaan en als parasieten meekomen met de oorspronkelijke grondtoon (en harmonieken), zijn legio bij 'analoge' microfoonopnames.

In de samplingwereld noemt met dit fenomeen  aliasing.

 

 

uit: G. Praetzel & E.F. WARNKE, Microfoonopnametechniek. Kluwer-Deventer, 1978, p. 11.

 

DE ROL VAN DE VARIABELE GEHOORSDREMPEL

De lage tonen van alle akoestische instrumenten met gelijke geluidssterkte klinken niet alleen anders omwille van het timbre (dus frequentieprofiel  van het instrument) maar ook  luider of minder luid omwille van de boven- en ondergrens van de gehoorsdrempel  tussen  20 tot 20000 Hz.

 

 

DE S/R VERHOUDING AAN DE INPUT

De afstand tussen de sterkte van het signaal en dat van ruis(stoornis) zonder vervorming van het geluid is de  S/R verhouding.  Welk is het maximaal uitstijgniveau boven de drempel van ruis afkomstig van de (onbespeelde) tape of cassette?  Hoe hoog is het  plafond zonder dat er oversturing (dus  vervorming ) ontstaat van de overgebrachte klank?

De eerste grammofoonplaten hadden slechts een opgenomen frequentiebereik

(= bandbreedte) van 100 Hz tot  5000 Hz.  De S/R verhouding bedroeg amper 20 dB: de verhouding ruis/signaal is hier slechts 1/10.

Om dit te interpreteren: 1/100 = 40 dB dynamiek; 1/1000 = 60 dB.

Het verbetering van het dynamiekbereik of de afstand drempel-plafond van de geluidssterkte kent inmiddels een spectaculaire evolutie in de geluidsweergave van bijv. films in zalen en huiskamers (cfr. DOLBY SR-D).

 

spectrumgevoeligheid van een specifieke microfoon

 

De frequentiecurve bij analoge opnamen is vandaag al vlak te krijgen tussen 30 Hz en 18000 Hz, met daarbij een S/R verhouding die momenteel reeds beter  is dan 1/10000: 

dit betekent 60 ˆ 75 dB (plus 10 ˆ 15 dB extra als men een  goed ruisonderdrukkingssysteem inschakelt).

Om te vergelijken: een degelijke cassetterecorder bereikt een S/R van circa 50 dB. 

Een digitale geluidsopname (bijv. DAT, CD) bereikt een S/R van bijna 1/100000 (96 dB).

Een digitale weergave (van bijvoorbeeld een CD) is theoretisch vlak tussen 10 Hz en 20000 Hz.

Het delicaatste punt in de audiotechniek ligt echter in het feit dat men vandaag nog veel beroep doet op analoge apparatuur zowel aan de input als aan de output. Digitale microfoons moeten nog verder op punt gesteld worden terwijl wereldwijd al veel gesleuteld is aan de techniek van analoge microfoon.  Men kan stellen dat de overgrote meerderheid van geluidsproductie- en reproductietechnieken nog gebeurt in het analoge domein van  analoge microfoons, mixers en/of luidsprekers. Pas recent komen de eerste digitale luidsprekers eraan  ( d.w.z.  heel, heel duur).

Digitaal wil niet noodzakelijk zeggen dat alles in het productieproces digitaal gerealiseerd is. Dus is het niet onbelangrijk na te gaan hoe de CD die je wil kopen, tot stand is gekomen (AAD, ADD of DDD) en hoe het digitaal geluid zich op een niet-digitaal audiosysteem (thuis of in de wagen) gedraagt.

 

HET RADIOSIGNAAL

Hoe zit het met de kwaliteit van het op te nemen radiosignaal?

Bij de radio gebeurt de geluidsoverdracht uiteraard draadloos.  Een radiozender is normaal gezien wel in staat om een audiosignaal van 20 Hz tot 20000 Hz uit te zenden, dus compleet geschikt voor hetgeen wij in principe met ons gehoor kUnnen waarnemen.  Maar omwille van het groot verlies van energie in de overdracht is dit niet mogelijk. 

Dat kan enkel verholpen worden door de draaggolf van het radiosignaal te moduleren:

het ritme en de sterkte van het audiosignaal worden  behandeld. 

De amplitude (AM) ofwel de frequentie (FM) van het over te dragen signaal wordt gemoduleerd.  AM draagt ver, maar de bandbreedte is beperkt tot 4000 Hz.  De bandbreedte van AM zou technisch beter kunnen maar leeft een smal bestaan, ingesnoerd (tussen LG en MG) door de wettelijke afspraken over het gebruik van de frequentieschaal.

Er zijn in Belgi‘ meerdere FM-masten nodig. Dit is niet verwonderlijk. Bij FM moeten  de zender- en ontvangstantennes bij wijze van spreken elkaar kunnen 'zien'. De reikwijdte is zeer beperkt maar de bandbreedte van de frequenties ligt door modulatie tussen 88 MHz en 108 MHz op de frequentieschaal en de klank gaat kwalitatief tot 15000 Hz,  iets wat het Hifi-stereogeluid ten goede komt.

 

DYNAMIEK TIJDENS DE OPNAME

Bij de opnametechniek van muziek moet men zorgdragen voor de dynamische verschillen aan de input.

Regel is dat bij analoge opnamen de naald van de VU meter  regelmatig even in het rood komt. (Ofwel: de LEDs mogen niet constant in het rood gaan.)

Bij digitale opnamen werkt het anders: hier duldt men absoluut gŽŽn uitsturing  (in het rood komen) boven de 0 db -grens!

 

De opname van verschillen in geluidssterkte moet bij voorbaat afgestemd worden op de typische trekken van het muziekgenre. Dit verschijnsel ervaar je trouwens dagelijks wanneer je van bijvoorbeeld  Q-Music  of Radio 2 overschakelt naar Klara.

 

Bij techno en normale popmuziek is het klankverloop veel minder dynamisch. Alles klinkt (of dreunt) bijna even luid. Het ritme  en niet het timbre  telt hier. Bij hardrock is de constante angst tegen vervorming enkel aan de kant van het dB-plafond. 

Schakeringen in geluidssterkte en plotse overgangen tussen p en fff  komen wŽl vaak voor in klassiek.  Elke sterkteverhoging (of -verlaging) van 10 dB betekent echter een verdubbeling (of halvering) van het geluidsniveau.  De dynamiek van een groot symfonieorkest bedraagt ongeveer 75 dB (tussen 20 en 95 dB).

 

AppleMark

uit: G. Praetzel & E.F. WARNKE, Microfoonopnametechniek. Kluwer-Deventer, 1978, p. 13.

De S/R verhouding van de meeste analoge audiotoestellen (radio, luidsprekers,  cassetterecorder, audiomixer) is in het gunstigste geval 60 dB.  Huiskamerlawaai overdag bedraagt gemakkelijk 40 dB (= 60dB - 40dB). Storend werkt constant lawaai boven 65 dB en ernstige burenhinder ontstaat bij 80 dB! 

 

 

Het is begrijpelijk dat de muziekproducenten rekenen op een bruikbare dynamiekbreedte  van 40 dB  d.i. de afstand tussen volledige stiltemomenten en het sterkste geluid in de muziek. Het is dus een nauwe gang met een hoge vloer en een laag plafond.

In een opnamestudio worden bijgevolg de grote sterkteverschillen gradueel binnen bepaalde beneden- en bovenwaarden gekanaliseerd, om stille en luide passages zoals bij klassieke muziek het geval is clean te houden, vrij van hoorbare vervorming.

 

BALANS

De kwaliteit van een geluidsopname wordt sterk bepaald door de hoger beschreven kwaliteit van de S/R verhouding (signaal-ruis ratio) maar ook door nog andere aspecten.

Een stereo-opname vraagt uiteraard ŽŽn stereomicrofoon (erg handig) of twee mono-micro's. Hier is een juiste richting  (stereo-opstelling)  van de microÕs nodig. (maar moeilijk).

Een goede geluidsopname vertoont een goede balans. Dat is de relatieve sterkte tussen de instrumenten(groepen) onderling.   Het is niet uitzonderlijk dat men tientallen microfoons opstelt om elke partij duidelijk te kunnen weergeven.

Sommige klankmeesters (= audio engeneers) opteren voor ŽŽn microfoon.  Vergeet niet dat bij elke opname (van input tot definitieve mastering) de opname-verantwoordelijke met zijn persoonlijke "focusbril" alle details van de opname kiest en regelt.  Het positioneren van een of meerdere microfoons in de opnameruimte weerspiegelt niet alleen de technische kant maar ook het referentiekader van de klankman op het totaalbeeld.

 

De positie van de microfoon in de ruimte bepaalt inderdaad ook de  balans. Kapers op de kust zijn natuurlijk de solisten die af en toe maar duidelijk op de voorgrond moeten komen. Het gaat hier om de presentie van stem, van instrument, van solist(en). Volledigheidshalve voegen wij er hier aan toe dat in de muziekcomputerwereld kunstmatig 'gespeeld' (bv. VST inplug) wordt met het plaats van de  instrumenten in het  totaalbeeld  van de audio-opname. Droge opnamen klinken plots erg 'natuurlijk'. 

 

De microfoon zet immers niet alleen het focusgeluid om in audiosignaal maar neemt ook al de reflecties mee van de geluidsbron zelf en van alle hindernissen in het geluidsveld. Weerkaatsingen in de opnameruimte kunnen er gemakkelijk een niet te smaken diffuus klankbeeld van maken.  In opnamen waar veel volk aan meedoet, is het probleem van de balans niet zomaar op te lossen door elk instrument zijn microfoon te geven. Want veel microfoons samen veroorzaken gemakkelijk overspraak.

Vooral in de popmuziek stelt zich het probleem van veel microfoons / inputs op een andere manier.

Opnemen spoor per spoor heeft het voordeel dat niet alle zangers en muzikanten tegelijk op dezelfde plaats moeten aanwezig zijn om samen het geheel af te leveren. Soms komt het voor dat in London de zanger via internet live inzingt in de opnamestudio in Berlijn. De bassist  is in L.A. en wordt gevraagd zijn partij daar in te spelen terwijl de klankman in Berlijn hem via de hoofdtelefoon (nl.  via adsl)  aanwijzingen geeft. Tegenwoordig kunnen zelfs jij en ik na aansluiting bij bv. Ņdigitalmusician.netÓ (gratis inschrijving met gemeenschappelijke online software) virtueel jammen of een multitrackopname realiseren zonder op dezelfde lokatie te zitten.

Meestal neemt men bij hitmuziek meerdere vertolkingen op en kiest men achteraf welke versie van die bepaalde instrumentale partij op de mastertape komt.

Een studio-opname is dus in de meeste gevallen een heel ander (samengesteld) werk dan een live-opname.

 

TYPES VAN MICROFOONS

Via de geluidstechniek moet een direct geluid een direct geluid blijven en frequenties die niet terzake zijn, moeten geweerd worden.

Dat kan door het juiste type van microfoon te kiezen.

 

A. Constructiewijze:

Bedrijfszeker kunnen we de condensatormicrofoons noemen maar ook de dynamische microfoons: zijn minder duur maar best  bruikbaar. Een dynamische microfoon  bestaat uit een bewegend spoel in een magneetveld.  Dat spoel is verbonden aan een flinterdun membraan dat geluidstrillingen opvangt en via inductie omzet in een elektrisch signaal. Dynamische microÕs zijn betaalbaar en robust maar zijn minder goed om hoge frequenties te capteren.  Hier worden de prijzige condensatormicrofoons ingezet. Condensatormicrofoons (bv. Neumann) werken met een 48 volt fantoomvoeding die geleverd wordt door de audiomixer of  via een batterijtje in het huis van de microfoon. Kleinmembraan microfoons komen in TV-studioÕs frequent voor onder de vorm van  dasspeldmicrofoons. De oormicrofoon  (bv. Soundman OKM II)  is zeer apart.

Electretmicrofoons (bv. in telefoons en headsets) zetten de akoestische trilling  in elektrische spanning om volgens het elektrostatische principe. Twee elektrisch geladen plaatjes die bewegen t.o.v. elkaar  nemen kleine spanningsverschillen waar. De ribbon microfoon kan zeer lage frequenties aan maar is erg kwetsbaar. Verder bestaan ook platte grensvlakmicrofoons PZMs (Pressure Zone Microphone) die ingezet worden om bv. de ruimtelijke akoestiek op te vangen.  De digitale microfoons (met USB-aansluiting) heeft een ingebouwde analoog-digitaal converter en werkt op basis van software.  De pi‘zo microfoon transformeert onder invloed van druk het binnenkomend geluid in een elektrische spanning en kan  je vasthechten in een gitaar of viool.  Deze microfoon registreert gemakkelijk boventonen omdat hij dicht bij de klankreflecties in de klankkast van het akoestisch instrument zit. 

B. Ook de richtingskarakteristiek van microfoon moet nader bekeken worden. Rondomgevoelige microfoons  willen alle geluiden rondom vastgrijpen.  Zij-geluid vermijd je met niervormige (of superniervormige) richtmicrofoons.

 

 

 

 

1. nier  2. supernier  3. acht 

4. kegel => verre afstand  5. rondom

C. Een goede microfoon getuigt van persoonlijkheid.

Zoals elke goede viool anders klinkt, zo "klinkt" ook elke kwaliteitsmicrofoon anders. Dat is weinig geweten. Bruce Swedien, de vooraanstaand Zweedse klankman van o.a. Quincy Jones and Michael Jackson, zegt dat hij voor elke artiest, elke song, elke aparte sfeer een specifieke microfoon uitzoekt. In zijn gereedschapskist zitten meer dan 100 verschillende microfoons. Elke microfoon heeft een eigen warmte en die klankkarakteristiek geeft de opname karakter.

 

TIPS VOOR MICROFOONGEBRUIK

 

1. Plaats de recorder op een stevige basis.

2. Als de microfoon extern is, zet deze zo mogelijk ver genoeg van de recorder, want deze produceert motorgeluid. Dat is de reden waarom een externe microfoon altijd te verkiezen is boven een ingebouwde microfoon. Een opname met een interne microfoon kan volstaan maar is nooit hoogstaand van kwaliteit. Alle camcorders nemen het geluid op via de microfoon die vooraan ingebouwd is. Dit probleem van mechanische ruis is enkel te vermijden door een externe microfoon te gebruiken.

3. Tijdens de opname draait de motor van de recorder. Hou de warmte van de motor in het oog: een tafelkleed waarop de recorder staat te draaien, verhindert een goede verluchting.

4. Loopt de geluidsband voldoende strak aan de opnamekop voorbij?  Dit heeft invloed op de stabiliteit van het opgenomen geluid.

5. Plaats de microfoon op een statief. Zo vermijd je contactgeluiden die ongewild mee opgenomen worden. Oefen vooraf eens hoe je de microfoon er vlot afneemt. Draai niet de klemschroef er af om de microfoon van het statief te verwijderen.

Regel de hoogte:  zing (of speel) nooit recht in de microfoon. Beter is: juist erbovenuit zingen (of spelen). De afstand tussen microfoon en gebruiker is ongeveer 25 cm.

De microfoon niet zoenen! Hang er niet tegen. Blaas er niet in om te testen. (Er zit een membraan in!) Een eenvoudig tikje op het huis van de microfoon moet volstaan. Controleer de snoeraansluitingen indien de VU-naald niet beweegt of de LEDs niet oplichten.

6. Een draadloos microfoonsysteem blijft delicaat en is zeer duur. Als je toch een losse microfoon moet vasthouden, doe het dan met een stevige hand: het bovenste stuk van het snoer is rond je hand gewikkeld.

7. Voor buitenopnamen is een windkap op de microfoon eerder regel dan uitzondering. Als de afstand minder is dan 25 cm, helpt  zelfs binnenshuis een windkapje om blaasgeluiden weg te nemen of te milderen.

8. Zet de teller bij analoge recorders op nul. Dit is een goede gewoonte die jij apprecieert als je terugspoelt naar het beginpunt van de opname.

9. Druk de pauzetoets in, vooraleer je op REC en PLAY duwt. De beginklik van de opname zal  niet op band komen. Anders wel!

10. Spreek, speel of zing niet  in de microfoon binnen de stralingszone van de twee luidsprekers, om opvallend storende  interferenties (=rondzingen) te voorkomen. Zet het luidsprekervolume af, voor je de microfoonopname start. Gebruik een gesloten hoofdtelefoon.

 

 

II. HET PRINCIPE VAN DE MAGNEETBAND

 

WAT GEBEURT ER MET DE ANALOGE TAPE?

 

Tijdens de opname wordt het magneetveld van de toonkop gemoduleerd in overeenstemming met de binnenkomende  elektrische trilling en in verhouding tot het niveau van het signaal. Door het dynamisch magneetveld in de spleet van de toonkop ordenen magneetgevoelige partikels van de voorbijglijdende band zich in het gelid (+ - richting van het magneetveld). Hoe sterk de partikels daarbij uitgestuurd geworden, hangt van de sterkte van het magneetveld af (= het niveau van het toonsignaal).

Als de band voorbij de weergavekop passeert, verwekt de opgenomen magnetisering in  de toonkop (van de weergave) een stroom  van elektrische stootjes die beantwoorden aan de sterkte van de magnetisering. Langs deze weg wordt de magnetisch vastgelegde informatie terug in elektrische trilling omgezet in overeenstemming met het audiosignaal. 

 

 

 

De kwaliteit van de geluidsopname betreft de klankzuiverheid en de volledigheid inzake frequenties die op band vastgelegd worden.

De kwaliteit van een geluidsopname wordt natuurlijk bepaald door de fysische ruis van de band zelf en door de mechanische preciesheid en stabiele snelheid waarmee de band aangedrukt wordt tegen de toonkop.

 

DYNAMIEKBREEDTE

De S/R verhouding van de band is ook afhankelijk van de fysische breedte van het geluidsspoor zelf. Bij de compact cassettes is de bandbreedte 3,88 mm; het geluidsspoor (linker of rechter stereospoor van de gewone cassette is beperkt tot amper 0,6 mm. Daarom opteren fabrikanten van digitale multitracks (meersporen-bandopnemers) in de tijd van de tapes voor de iets bredere videocassetteband.

 

TAPEKWALITEIT

In het belang van fysische registraties (op tape) heeft men de magnetische kwaliteit van de cassetteband verbeterd: normale kwaliteit bereik je met  ijzerdioxyde bandjes, hifi-kwaliteit met chroomdioxyde banden of  metaalcassettes. Elke soort heeft zijn eigen karakteristieken. Deze gevoeligheid heeft pas betekenis als het cassettetoestel de voormagnetisatie van 70 of 120 bias kan instellen. Dat is eerder zelden het geval.  Kwaliteit betaal je.  Het gaat hier wel degelijk over analoge opnamen met een cassetterecorder.

 

RUISONDERDRUKKING

Analoge ruisonderdrukkingssystemen (het meest bekende is Dolby C) zorgen ervoor dat het audiosignaal versterkt wordt tot boven de 'ruisnevel' van de onbespeelde band. Eerst  volgt compressie van de dynamiek en bij de weergave de omgekeerde beweging: expansie van de dynamiek.   (zie ook grafische weergave op p. 10)

Dolby C onderdrukt de ruis dubbel zo sterk als Dolby B terwijl Dolby A weggelegd is voor zeer professionele (analoge) opnametoestellen. Een Dolby C - opname vergt een Dolby C weergave. Geef je een Dolby C - opname weer met een cassetterecorder met Dolby B of zonder enig ruisonderdrukkingssysteem, dan worden ruis en schrille hoge tonen extra in de verf gezet. 

DBX is een goed ruisonderdrukkingsprocŽdŽ (tot 30 dB winst). Spijtig genoeg is DBX  niet universeel genoeg. De ruiswinst wordt bij het luisteren zonder DBX zonder meer kwaliteitsverlies.

Sinds de doorbraak van harddiskrecording pakt men het ruisprobleem softwarematig aan.

Vooral is daardoor de vraag naar ruisonderdrukking en digitale bewerking van analoge opnamen  sterk gestegen.

 

BANDSNELHEID

Men kan de kwaliteit van de frequentieweergave zeker verbeteren door de bandsnelheid op het opnametoestel te verhogen Dit is enkel mogelijk bij (semi)professionele spoelenband-opnemers (9,5 of 19 of 38 cm/sec bijv. REVOX 19/38) en geldt niet in het geval van cassetterecorders.  Gewone compact cassettes lopen aan de standaardsnelheid van 4,75 cm per seconde (terwijl dicteerapparaten de helft van deze standaardsnelheid halen, dus enkel bruikbaar zijn voor het spraakspectrum).

Aan de snelheid van 4,75 cm/sec loopt de band eerder traag voorbij aan de toonkop waardoor je band- sparend werkt. Dat voordeel is echter beperkt. Enkele  4 sporen-cassetterecorders (bv. Fostex) lopen uitzonderlijk aan dubbele snelheid (9,5cm/sec). Het is geen luxe als je viersporen-opnamen ook de hoogste frequenties in de bandbreedte onvervormd  registreren. Sinds ongeveer 2002 is deze problematiek van de analoge multitracker naar de achtergrond gedrukt.

 

DIGITALE TAPE

 

Het digitale tijdperk van geluidsopnamen is begonnen  in de jaren negentig met de digitale tape. Digital Audio Tape blijft wel een magnetische band met dus fysische kwaliteiten.

Een  DAT legt geen analoge trillingen vast maar digitale gegevens (combinaties van enen en nullen).  Vandaar kan een DAT in principe  niet alleen een geluidstape zijn  (digitale audiodata) maar ook een bewaarmiddel van eender welke digitale file. De Mini DV (Sony) werd  een formaat voor camcorder-gebruikers die videoopnamen met een digitale tape verzorgden.

De bandsnelheid van een DAT-recorder is ontzettend traag in vergelijking met de analoge bandmachines. Je kan dus gemakkelijk heel lange geluidsopnames aan ŽŽn stuk (op ŽŽnzelfde tape) vastleggen.

Een DAT-recorder verbruikt slechts 8,15 mm/sec. Hoe kan je daar dan mee geluidskwaliteit garanderen? Men baseerde zich op de video-opnametechniek. Door de aanwezigheid van een roterende opnamekop in de DAT-recorder bedraagt de relatieve snelheid eigenlijk 3 meter per seconde. Zulk toestel stelt dus erg hoge mechanische eisen van preciesheid en betrouwbaarheid.

Bij digitale opnamen is de kwaliteit van de convertors (AD en DA) cruciaal.

De omzetting van een analoog signaal in een digitaal signaal gebeurt met een A/D convertor.

Het principe is hier dat op regelmatige tijdstippen (in microseconden uitgedrukt) het analoog signaal afgetast wordt en omgezet wordt in binaire getallen.  Men checkt dus auditief zeer dikwijls (nl. 44100 keer) per seconde de frequentievariaties die meteen omgezet worden in pulscodes.   Deze aftasting kan gebeuren met een verschillende resolutie (nauwkeurigheidsgraad) gaande van 8, 12, 16 tot 24 bits.

CD, een DAT-cassette, de inmiddels vergeten DCC-cassette (Philips) en de MINIdisc (Sony) kunnen een 16 bit-klankopname registreren. Dit kan harddiskrecording ook maar je moet je laptop meesleuren.

De kwaliteit van de MINIDISC is bijna  zo goed als een DAT, nipt te weinig voor analoge CD-mastering, omdat ook MINIDISC (MD) gebruik maakt van datacompressie. Compressie betekent reductie van data: MD is te vergelijken met mp3-kwaliteit maar is technisch minder waard dan de kwaliteit van de DAT.

De laatste generatie MD-recorders van het hi-MD type is in staat om het binnenkomend geluid (line of mike) volledig ongecompresseerd op te nemen en weer te geven in CD-kwaliteit. Bijvoorbeeld de Sony MZ-RH1 is een heel geschikt medium voor de mobiele geluidsopname.  Het voordeel is ook dat je de tracks direct kan oproepen, beluisteren, wissen, bewerken  en dat je niet op een band op zoek moet gaan naar de juiste lokatie van het begin van  bv. track 10.

Het voordeel van een digitale opname is dat die getallen (digitale gegevens) zelfs bij lekken of bij beschadiging van de data toch als ongeschonden getallen herkend blijven, zodat een tweede generatie-opname (een digitale kopie van een digitale mastertape) in principe identiek is  aan de originele digitale opname. De S/R verhouding verslechtert niet: kwaliteitsverlies is er dus niet. Vandaar is de juridische hetze begrijpelijk en de economische impact groot i.v.m. het verbod op het maken van  digitale kopie‘n.

 

WANNEER IS EEN DIGITALE OPNAME  VERANTWOORD? 

Wanneer het aantal keren, dat de aanwezige frequenties worden afgetast, tweemaal zo hoog ligt: niets van de boventonen mag gemist worden, anders verdwijnt de transparantie van de opname. (zie het verhaal van de grond- en boventonen op pagina 4).

Een samplerate van 44,1 Hz dekt de kwaliteit van 16-bit-opname ruimschoots. Vandaar opteert men voor de standaard van (meer dan) 40000 samples per seconde, om alles van het geluidsspectrum tot 20000 Hz  'te scannen'.  De geluidskwaliteit van een CD is dus 44,1 kHz: 44100 keren per seconde wordt er a.h.w. een geluidsfotootje gemaakt van de geluidsfrequentie.  De quantiseringsruis van een digitale opname is op deze manier zo laag dat men van die quantitatieve afronding niets waarneemt.

Bij DAT-recorders is de aftaststandaard 48 KHz, dus nog beter. Voor een 16 bit-opname in stereo veronderstelt de digitale opname een bandbreedte van 640000 Hz [= 2x  16 x (afgerond) 40000 samples per seconde].

Bij 96 kHz samplerate (DVD audio) is de digitale opname bijzonder genuanceerd en levendig. Microfoon, bewerking achteraf, luidsprekers mogen dan natuurlijk in verhouding niet onderdoen.

Momenteel zitten de geluidsopnamen geproduceerd op basis van 24 bit-resolutie in de lift. Hier zit het frequentiebereik technisch gezien helemaal niet meer in nauwe schoentjes.  Het verschil tussen 16 bit en 24 bit -recording vertaalt zich in helderheid en diepte van het geluid. Gecombineerd met een hogere samplerate (96 kHz) wordt het resultaat uitstekend.

 

Men moet daarenboven de drop-outs van de digitale band kunnen neutraliseren. Het zijn enkele van de miljoenen bits die verloren gaan en vervorming veroorzaken.  Daarom zorgt de digitale geluidstechniek ervoor dat de continue stroom van bits niet netjes nˆ elkaar op band komen maar door mekaar. Daardoor kunnen mogelijke tekorten zich niet in ŽŽn  muziekfragment of sample-verloop manifesteren. Dergelijke fouten corrigeert men door interpolatie. Zo'n code vraagt op zijn beurt weer een hogere resolutie dan 16-bits. Daarom opteert men bij digitale opnametoestellen niet voor digitale compact cassettes (DAT) maar voor videocassettes die fysisch gezien – letterlijk - een veel grotere bandbreedte hebben. Sinds enige tijd gebeurt de bewaring van die massaÕs data op een harddisk van bv. 250 giga (digitale harddiskrecording).

 

WAT IS EIGENLIJK EEN AUDIO -CD?

Een laserstraal schrijft de bits als lichtstipjes in de fotogevoelige laag van de CD. Het gaat dus om miljarden putjes die aanwezig zijn. Daar komt een reflecterende film over. Een CD-speler is een laseraftaster die de putjes - weliswaar aan de onbedrukte onderzijde van de CD -  terugkaatst naar het fotogevoelig element van de CD-speler.  De laseraftaster telt als het ware de putjes in de schijf en via een D/A converter wordt de digitale informatie omgezet in overeenkomstig geluid.  Een ander voordeel betreft het gebrek aan slijtage. Er is bij het afspelen van een CD geen contact tussen schijf en aftaster:  fysisch contact tussen naald en groef van weleer is  hier onbekend.

 

TIPS VOOR HET GEBRUIK VAN GELUIDSBANDEN EN OPNAMEN

1. De opnamekop werkt magnetisch. Vermijd magnetisering of storing van de magneten in de buurt van klankkasten en radio's.

Demagnetiseer regelmatig de opnamekop. In een cassetterecorder doe je dat met een speciale cassette.  In een spoelenrecorder gebruikt men een speciale demagnetiseerpen.

2. Reinig regelmatig de opname- en weergavekop(pen) van een cassetterecorder / bandopnemer. Anders duiken bij veel gebruik storende wow en flutter op.

3. Respecteer bij DAT-opname steeds een aanloopstrook van ŽŽn minuut, om te zorgen dat  de digitale identificatie van de opeenvolgende stukken intact  blijft.

4. Bereid je bandopname voor met een plannetje.

5. Goede meersporenrecorders hebben geen last van overspraak. Er is een degelijke sporenscheiding.

6.Breek na afloop het nokje van de opname op de cassette af (om ongewenst wissen te voorkomen).

7. Wie een gewone analoge cassette wil afleveren met meer dan een behoorlijke kwaliteit, kiest minstens een CHROOMband. Als een bandkeuzeschakelaar ontbreekt, gebruik dan een  NORMAL  cassette.

8. Wie DOLBY B bij opname kan inschakelen, verhoogt de presentie van het cassettegeluid door de Dolby B- opname te beluisteren zonder  Dolby!   Deze gedurfde truc is omzeggens niet bekend.

9. Dupliceer een cassette best in een dubbele cassettedeck. Vermijd spaghetti – toestanden: geef begin en einde van elk snoer een symbool of kleurtje.

Doe het in REALTIME (1:1) en profiteer NIET van de dubbele opnamesnelheid. Het kwaliteitsverschil is hoorbaar. HIGH DUB is duidelijk minder goed.

Een digitale kopie van een digitale tape is normaal identiek zonder overnameverlies.

 

 

III. DE BEWERKING VAN HET OPGENOMEN GELUID

 

Elke geluidsopname die vermenigvuldigd en verspreid wordt (CD, cassette, radio, TV)  werd eerst  behandeld.  Ervaar je de galm als natuurlijk, dan is er zeker heel erg veel gedaan aan de ruimtelijke presentie van het opgenomen geluid. Dat geldt zowel in de popindustrie als in de productie van klassieke muziek!

Ofwel speelt men bewust met de inwerking van de ruimte (akoestische reflecties) op het geluid. Ofwel gaat men kunstmatig  met effectapparatuur (SOUND EFFECT PROCESSOR)  de geluidsopname te lijf. Meer dan ooit voegt men aan het geluid iets kunstmatig toe. Paradoxaal genoeg klinkt een opname precies door behandeling ruimtelijker, natuurlijker.

Meer dan ooit worden opnamen kunstmatig verrijkt (?) met effecten.

In vele gevallen zitten die effecten ge•ntegreerd in een multi-effectenapparaat.

 

Welke effecten kan men inzetten of opwekken in de opnamewereld?

1. Effect op de klankkleur (de boventonen)

Een klank bestaat uit een basisfrequentie die de toonhoogte aangeeft en uit een hele reeks daarbij horende harmonieken die de typische klankkleur van het instrument of van de stem bepalen.

De equalizer is een filterapparaat dat bepaalde frequenties of zones in het spectrum van frequenties kan optrekken, verminderen of wegnemen.

 

2. Effect op de tijd

  = galm in de opnameruimte (reverb) , echo (delay), chorus, flanging.

Een speciaal effect dat men kunstmatig kan nabootsen is het doppler-effect.  Nadert de klank(bron) de stilstaande luisteraar  of omgekeerd, dan verhoogt tijdens die verplaatsing de frequentie van de klank. Verwijdert de klank zich van de toehoorder, dan wordt de golf van het geluid trager (dus lager).

 

3.  Effect op de dynamiek

De compressor/limiter perkt  de onder- en bovengrens van de geluidssterkte in .

Stel dat de dynamiek (het verschil tussen luidst en zacht in het muziekstuk)  in werkelijkheid 100 dB bedraagt. 

Een bandopnemer moet het geluidsniveau ofwel in het laag laten vallen of in het hoog minder appreci‘ren.  Zonder compressor/limiter heb je de keuze: ofwel zakt het zachte gedeelte weg in het niet (= de bandruis) ofwel ga je automatisch het hardste geluid vervormen. 

Als men met een compressor de dynamiek vernauwt van 100 naar 80 dB, dan kan de degelijke recorder dat beter aan en blijft het totaal dynamiekbereik gerespecteerd.

Het is eigenlijk gehoorsbedrog. 

 

4. Effect op de toonhoogte van de klanken

Een harmonizer  (pitchtransposer) is een eerder nieuw effectapparaat dat een stem veel lager of veel hoger (in harmonie) kan doen zingen.  Zangers en elektrische gitaarspelers maken daar gebruik van als ze een lead op hun elektrische gitaar uitgebreider willen doen klinken.

 

5. Speciale klankbehandelingen

De exciter, enhancer, vitalizer, maximizer, denoizer ...   (Het aantal softwarematige effecten onder de vorm van plugins neemt enorm toe en zijn gratis of redelijk goedkoop).

Zoals met kruiden uit het kruidenrek is veel ervaring en beheersing nodig om niet te veel peper of te weinig zout toe te voegen.

Deze speciale klankbehandelingen gebruikt men tegenwoordig veel bij de digitale remastering van LP's en oudere klankopnames.

 

TIPS  IN DE BEWERKING VAN HET OPGENOMEN GELUID

1. Verdubbel je 100 Hz tot 200 Hz, dan hoor je in feite een toon die een octaaf hoger ligt.  Verhoog je 300 Hz tot 400 Hz (het verschil is eveneens 100 Hz), dan hoor je maar een verhoging van een half octaaf.  Hou daarmee rekening als je aan equalizing doet.

2. Met een compressor/limiter klinkt een sample of een synthesizergeluid in normale gevallen vetter. Wil je wat meer corpus geven aan de muziek die wat dunnetjes overkomt, is een compressor/limiter (soms) een handig middel.

3. Klinkt een klankopname (op LP of cassette) te dof, dan kunnen exciter, enhancer enz. wonderen doen.

 

 

 

Tot slot : DE LUIDSPREKERS

De kwaliteit van de beluistering wordt niet alleen door de opname op zich bepaald. De technische kwaliteit van luidsprekers kan onvoorstelbare gevolgen hebben voor de beluistering van het eindproduct. Nuttig om weten is dat 100 Watt uitgangsvermogen overeenstemt met 50 dB (10 Watt => 40 dB en 1 Watt => 30 dB).

Het uitgangsvermogen duidt altijd op wat de luidspreker potentieel aankan zonder vervorming. Kan een klankkast 100 Watt aan, dan is het natuurlijk zinvoller een versterker  te kopen met een vermogen van 60 Watt in plaats van 15 Watt.

Het geluid dat men hoort, wordt bepaald door de materie van de luidspreker zelf en door de materialen rondom (luidsprekerkast).  Vooral bij digitale pianoÕs en keyboards speelt de luidspreker een curciale rol in de reproductie van de samples

Gewone luidsprekerboxen bij een PC klinken in de meeste gevallen te metalig of te dunnetjes omdat de klankkasten letterlijk weinig of niets om het lijf hebben.

In de refter van een school een optreden organiseren is vragen om kakafonische reflecties (nylon gordijnen, geen tapijten enz.).

 

Een ander facet van de stereo-weergave via luidsprekerboxen is de beluisteringshoek tussen de twee klankkasten.

 

 

 

 

 

P. Timmermans © 2007