Samenvatting: mikrofoons en zaalversterking in muziekzalen
-
maar de zaalakoestiek voor klassieke muziek is dan al lang uitgekristalliseerd,
-
en ook het ontstaan van moderne klassieke muziek is ouder.
-
voor het opnemen van geluid voor weergave elders (radio, TV, plaat en CD),
-
voor zaalversterking, dus weergave in de muziekzaal zelf.
-
In de klassieke muziek wordt de eerste mogelijkheid ruimschoots toegepast,
maar zaalversterking is nog steeds min of meer taboe.
-
In de lichte muziek werden mikrofoons direct na 1925 wel
omhelsd. De komst van de zaalversterking heeft de lichte-muziekzaal zelfs
ingrijpend veranderd.
-
De verhouding tussen direct geluid en nagalm kan worden
beïnvloed met de afstand tussen geluidbron en de mikrofoon. Bij opnamen
wordt daarvan gebruik gemaakt.
-
Echter, in een muziekzaal met versterking liggen de plaats van zaalluidspreker
en toehoorder vast. Vrijwel altijd is die afstand dusdanig groot dat de
toehoorder zich bevindt in het galmveld van de luidspreker.
1. Lichte versus Klassieke muziek, of liever: wel of niet
elektronische versterking
1.1 Mikrofoons bij een mismatch tussen geluidbron en zaal
In de beide voorgaande webpagina’s D.70-A en D.70-B
zijn muziekzalen behandeld voor onversterkte muziek. Dat wil zeggen: er wordt
géén gebruik gemaakt van mikrofoons, versterkers en luidsprekers
om het geluid in de zaal ten gehore te brengen. Mikrofoons worden alleen
gebruikt voor plaat- radio- en TV-opnamen. Volgens musici en luisteraars leidt elektronische
versterking tot kwaliteitsverlies van het geluid van afzonderlijke instrumenten,
ensembles en/of orkesten.
Bij veel klassieke muziek is versterking ook helemaal
niet nodig. Een gebruikelijke concertzaal voor ca. 2000 toehoorders en een
gebruikelijk symfonieorkest van ca. 100 musici zijn uitstekend op elkaar
afgestemd. We hebben eerder laten zien dat dat historisch zo gegroeid is.
Eenzelfde afstemming tussen een kleinere concertzaal en een kleiner ensemble is
te vinden bij kamermuziek. In operazalen, zoals behandeld in webpagina D.71,
wordt alleen in noodgevallen een vorm van zaalversterking toegepast.
In de voorgaande webpagina’s zijn al enkele
mismatches in de klassieke muziekpraktijk genoemd: een zanger(es) plus piano
hoort in een kleine zaal indien onversterkt wordt gezongen, maar de mensen
achter de kassa prefereren een grote zaal vanwege de revenuen; geluidversterking
is in dit soort gevallen taboe. Er zijn echter wel degelijk ensembles die in
een grote zaal versterking gebruiken. Met name in de hedendaagse klassieke
muziek is men wat milder over zaalversterking. Die dient dan om het signaal te
versterken, maar ook om de balans tussen de musici te verbeteren [[1]].
Echter, het zwaartepunt van de zaalversterking ligt in
zalen voor “lichte muziek”, van nachtclub tot voetbalstadion. De
invloed van de elektronica is daar zo groot dat de akoestiek van dit soort muziekzalen
thans wezenlijk anders is dan in de periode voor de mikrofoon. Dergelijke zalen
zullen worden behandeld in webpagina D.74. Hier wordt de techniek
zelf globaal behandeld, echter uitsluitend voor zover dat invloed heeft
op de zaalakoestiek. Voor de eigenlijke techniek van mikrofoon, versterker en
luidspreker is binnen deze site geen plaats.
1.2 Wat geschiedenis: de mikrofoon is relatief jong
Tegenwoordig ziet men in de populaire muziek op een podium
soms meer
mikrofoons dan musici. Maar mikrofoongebruik is een relatief jong
verschijnsel, zeker indien het wordt vergeleken met de ontwikkeling van
concertzalen voor klassieke muziek. We zullen de geschiedenis hier kort
uiteenzetten [[2]].
Figuur 1: Het Griekse ensemble Kompanía treedt op voor VPRO’s
Vrije geluiden. Alleen de linker musicus heeft geen zangmikrofoon. Verder heeft
iedereen ook een mikrofoon om het geluid van het instrument op te nemen. Negen
mikrofoons dus voor vijf mensen en wellicht wordt met extra mikrofoons ook nog wat galm
van de zaal opgepikt.
In het jaar 1877 werd de telefoon gepatenteerd door Alexander
Graham Bell. Dat wordt vaak beschouwd als een mijlpaal in de geschiedenis van de techniek, maar een mikrofoon en luidspreker zijn daartoe onmisbaar. Minstens
zo belangrijk is daarom de uitvinding van de koolmikrofoon (carbon microphone
in het Engels) die ook in 1877 werd gepatenteerd maar al een paar jaar eerder
was uitgevonden en gedemonstreerd. De mikrofoon zet daarbij
luchtdrukverschillen om in een elektrisch signaal; de bijbehorende luidspreker
was niet anders dan een omgekeerde mikrofoon waarbij elektrische signalen weer
in geluid werden omgezet.
Een jaar later werd patent aangevraagd op de eerste
grammofoon. Het geluid van een koolmikrofoon was echter slecht en de
vacuüm-versterkerbuis bestond nog niet. Er werd daarom een systeem gekozen
waarbij de geluidtrillingen worden opgepikt door een hoorn die via een metalen
membraan een naald aandrijft die op zijn beurt trillingen schrijft in een
wasrol. Aan de andere zijde van de keten wordt het signaal afgetast door een
overeenkomstige naald die een membraan aanstoot van een overeenkomstige hoorn.
Al snel worden wasrollen vervangen door vlakke platen zoals we die nog steeds kennen,
hetgeen in 1902 uitmondt in de eerste million-seller: de Italiaans operatenor Enrico Caruso.
Genoemde uitvindingen zijn van groot belang voor de
verspreiding van muziek, des te meer voor de brede introductie van de radio rond
1915. Maar voor de zaalakoestiek is vooral de periode 1923-1925 belangrijk.
Zowel voor mikrofoon als luidspreker wordt dan het “moving-coil”
principe uitgevonden: een spoel (Engels: coil) beweegt in een magnetisch veld.
In de mikrofoon wordt het spoeltje aangedreven door een membraan waardoor
elektrisch spanningen ontstaan, in een luidspreker wordt het mogelijk om met
elektrisch spanningen grote oppervlakken aan te drijven bij relatief hoge
rendementen [[3]]
[[4]]. Deze “elektrodynamische”
mikrofoons worden nog steeds op grote schaal gebruikt al vindt men sinds 1960
een toenemend gebruik van condensatormikrofoons en sinds 1970 van kleine,
goedkope elektreetmikrofoons. In luidsprekerland is het aandeel moving-coils
nog steeds overweldigend. Alternatieven (condensator-, ribbon- en zelfs
vlamluidsprekers) worden vaak hogelijk gewaardeerd in HiFi-kringen maar het
verkoopaandeel is marginaal. Ondertussen in ook de vacuümbuis tot volle
wasdom gekomen en zo is het na 1925 mogelijk om een keten
mikrofoon-versterker-luidspreker in een zaal te plaatsen en het signaal van één
of meerdere musici te versterken.
Door de elektronische versterking wordt ook het opnemen
van grammofoonplaten en radio-uitzendingen een stuk hoogwaardiger. Maar het
signaal is dan vrijwel altijd live; handige opnameapparatuur met bandrecorders
komt pas na 1947 breed ter beschikking. Het is echter vanaf 1926 wel mogelijk
om het elektrische signaal in een optisch signaal om te zetten dat kan worden
geschreven op de rand van een film. De geluidfilm neemt vanaf dat moment een
geweldige vlucht maar voor pure muziekregistratie raakt deze optische methode
nooit in gebruik.
1.3 Mikrofoons in de klassieke concertzaal
Als we 1925 beschouwen als het geboortejaar van de elektroakoestiek,
zien we dus dat het een jonge telg is. Mozart, Beethoven en Mahler zijn al lang
dood en de beroemde concertzalen zijn al gebouwd rond 1900. Zelfs het
geboortejaar van de “hedendaagse klassieke” muziek ligt
vóór 1925. Het wordt meestal gekozen in 1913 als in Parijs Le
Sacre du Printemps van Igor Stravinsky in première gaat [[5]]. De zaalakoestiek
heeft zich dus ontwikkeld zonder mikrofoons en ook in de eenentwintigste eeuw
worden mikrofoons in de klassieke muziek vooral gebruikt voor geluidopnamen.
Daarbij worden kleine wonderen van opnametechniek verricht en het is ook
eigenlijk de luidsprekerkant die in de klassieke wereld een kwade reuk heeft.
Het is nog vrijwel onmogelijk om met luidsprekers de klank van een concertzaal
na te bootsen. Of liever: het kan wel, getuige de mooie klank van bijvoorbeeld
5.1-systemen of de reproductie door virtuele systemen met meerdere luidsprekers,
maar die systemen zijn nogal kleinschalig. Bij 5.1 in de woonkamer is meestal
maar één luisterplaats geschikt. In een virtueel systeem met
grote aantallen luidsprekers rondom de luisteraar(s) kan men een beetje
rondwandelen, maar het zal toch nog wel even duren voordat 2000 mensen tegelijk
kunnen worden bediend. In de zaal zelf worden versterkersystemen nog steeds alleen
in “noodgevallen” toegelaten. In de volgende webpagina D.73 over
variabele akoestiek wordt daar wat nader op ingegaan.
1.4 Mikrofoons in de lichte muziek
Populaire muziek heeft altijd bestaan, maar het neemt pas
een grote vlucht na de introductie van de grammofoon; de start ligt dus rond
1900 in de Verenigde Staten. Ook deze muziek moet het dus nog een kwart eeuw
zonder zaalversterking doen, maar als de techniek daartoe de mogelijkheden
geeft wordt die ook snel omarmd. In de muziekzaal wordt vooral de
“solistenmikrofoon” gemeengoed. Rond 1930 wordt swingmuziek
mateloos populair, maar zangers, zangeressen en solo-instrumenten moeten dan
zien op te boksen tegen een vijftienmans orkest op volle sterkte en
zaalversterking geeft daartoe de mogelijkheid.
In feite wordt hier dus een eerste poging gedaan om de
onbalans tussen verschillende instrumenten te verkleinen. En niet alleen
zangers hadden het moeilijk in een bigband, ook een zacht instrument als een
gitaar dreigde te verdwijnen. Om die reden experimenteerde Charlie Christian
vanaf 1936 met een gitaar die elektrisch werd versterkt (een Gibson ES-150) [[6]]. En die trend
heeft zich almaar sterker doorgezet. In de naoorlogse combojazz, bijvoorbeeld,
was de contrabas niet opgewassen tegen het drumstel en werden pogingen gedaan
om de bas te versterken [[7]].
Tegenwoordig hebben veel populaire orkesten bij iedere stoel een mikrofoon of
worden instrumenten rechtstreeks elektrisch versterkt. Via een mengpaneel
worden dan de verschillende instrumenten in balans gebracht.
Figuur 2: Duke Ellington met zijn orkest in
München in 1963.
In bijna vier decennia is de mikrofoonopstelling voor dit
orkest niet wezenlijk veranderd. In het midden staat een solistenmikrofoon
(dubbel, voor de zekerheid); de mikrofoon bij de piano is vooral om Ellingtons
aankondigingen te versterken.
Foto: Wikipedia.
2. De plaats van de mikrofoon(s) in een muziekzaal
2.1 Nagalmverdrinking
Frank Zappa (1940- 1993) is het belangrijkste muzikale
dubbeltalent van de twintigste eeuw. Hij combineerde het componeren van moderne
klassieke muziek met het spelen van zijn eigen werk op rockpodia. In april 2011
worden enkele van zijn klassieke werken uitgevoerd in de grote concertzaal De
Doelen (in Rotterdam) door een klein orkest met spreekstem(men). De sprekers zijn klassiek
geschoold en hun volume is groot genoeg om de zaal te vullen en toch gaat het
mis. Volgens een recensie in de Volkskrant is de lange nagalm van de zaal niet
helemaal geschikt voor deze muziek, maar dat is slechts een eufemisme voor een
ernstig geval van nagalmverdrinking. Het is niet eens hinderlijk dat de teksten
niet te verstaan zijn; dat is ook in de meeste opera-uitvoeringen het geval.
Het is vooral de galm die de puntige teksten laat zweven. De vele Zappa-fans
gaan teleurgesteld naar huis [[8]].
Van de uitgevoerde werken zijn ook CD’s te koop en
die klinken voortreffelijk [[9]].
Hoe kan dat?
De oplossing bij een opname in een studio is vrij
eenvoudig: de sprekers krijgen bij de opname een eigen mikrofoon op korte
afstand van hun mond waardoor vooral het directe geluid wordt opgepikt. Dicht
bij de mond is dit directe geluid veel sterker dan het galmaandeel. Figuur 3 is
een aangepaste versie van figuur 1 uit webpagina B.10. Die geeft de bijdragen
van het directe geluid en de nagalm als functie van de afstand tussen de
geluidbron en een mikrofoon. Door de afstand te variëren is de
verhouding tussen beide aandelen in te stellen. Een overmaat aan galm kan dus worden
bestreden met een mikrofoon dicht bij de bron. Het kan zelfs gebeuren dat het
signaal van de spreker “te droog” (dus met te weinig nagalm) wordt
gevonden. De geluidtechnicus neemt dan nog wel eens zijn/haar toevlucht tot
elektronische nagalm en indien met mate gebruikt gaat dat prima. In de klassieke
wereld is het zelfs gebruikelijk om het directe signaal te mengen met dat van
een tweede mikrofoon die op grotere afstand staat en dus vooral het galmveld
oppikt [[10]].
Figuur 3: De bijdragen van direct geluid en nagalm in
een zaal van 16 × 12 × 5 m3. De afstand waarbij de cuven
elkaar snijden is 1.78 m. De sterkte langs de verticale as is op spraakniveau
en verandert bij een ander muziekinstrument. Echter, de onderlinge verhouding tussen
de rode en de groene lijn blijft gelijk en daar gaat het hier om. Voor meer
informatie over de berekening van beide curven: webpagina B.10.
2.2 Helaas, mikrofoons en zaalversterking helpen niet in
een galmende zaal
De concertganger zit aan zijn/haar stoel gekluisterd en
heeft niets te kiezen tussen direct en galm; slechts bij uitzondering vindt men
in een concertzaal plaatsen waar het directe geluid sterker is dan de nagalm [[11]]. Met nadruk wordt
er daarom op gewezen dat het in bovengenoemd Doelenconcert niet had
geholpen om de sprekers een mikrofoon te geven. Immers het geluid moet dan via
luidsprekers in de zaal ten gehore worden gebracht en ook dan zit het publiek
op een relatief grote afstand van een luidspreker. Die luidspreker is de sterkste
geluidbron en stoot dus
alsnog het galmveld aan van de zaal. De problemen zijn dus nog precies hetzelfde
als bij de onversterkte zangers [[12]].
Het probleem is dus wezenlijk anders dan bovengenoemde
zangeres met pianobegeleiding. Daar was versterking nodig om het geluidniveau
op te krikken, maar in De Doelen was het geluidniveau van de diverse musici
hoog genoeg in verhouding tot het lage geluidniveau dat door het publiek werd
veroorzaakt.
Het had ook niet geholpen om de goed klinkende CD in de
grote zaal af te draaien via het luidsprekersysteem; de Doelenzaal had er te
veel galm aan toegevoegd en er is in dit geval maar één
oplossing: de CD dient te worden afgedraaid in een ruimte die zelf zeer weinig
galm kent. Maar in zo’n zaal had ook het Doelenensemble plus sprekers op
kunnen treden, onder voorwaarde dat ruimschoots met mikrofoons was gestrooid,
dus precies zo als in de CD-opname. Dat is nu juist wat er gebeurt in een
moderne zaal voor popmuziek: geluidweergave via luidsprekers in een zaal die zo
min mogelijk galmt. Galm draagt wel degelijk bij aan de schoonheid van de
klank, en daarom wordt er in de populaire muziek galm uit de computer aan
toegevoegd. Galm toevoegen kan wel, galm verwijderen (nog?) niet. In webpagina
D.75 zal dieper worden ingegaan op muziekzalen voor populaire muziek.