het omzetten van geluid in een elektrisch signaal door middel van microfoons (geluidopneming), het behandelen van dit signaal en het weergeven daarvan door middel van luidsprekers (geluidsweergave).
De toepassingen van de elektroakoestiek liggen op drieërlei gebied:1. de geluidsversterking (bijv. van spraak of muziek in de open lucht of in een grote zaal);
2. de geluidsoverdracht via kabel- of radioverbindingen of het registreren van geluid en het weergeven van de registratie (bijv. van grammofoonplaten of magnetische band);
3. de correctie voor spraak of muziek van de op zichzelf onbevredigende akoestiek van een zaal (zie Ruimteakoestiek).
De kwaliteit van de geluidsoverdracht is een moeilijk te definiëren begrip. In de ruimste zin kan men onder die kwaliteit verstaan de mate waarin de geluidsweergave bij de luisteraar de illusie opwekt van een werkelijke uitvoering; de moeilijkheid is dat men deze kwaliteit niet in exacte getallen kan uitdrukken, daar zij in wezen subjectief is. Het ideaal is, naast een getrouwe weergave van spraak en muziek met volledig spectrum en dynamiek, ook in de ruimte waarin de luisteraar zich bevindt een akoestiek te scheppen die in overeenstemming is met de aard van de uitvoering bij de opname.
Deze ruimtelijke geluidsweergave is de nieuwste ontwikkeling van de elektroakoestiek. Daaraan is een zeer geleidelijke ontwikkeling voorafgegaan die ertoe heeft geleid dat uit het oogpunt van spectrum en dynamiek de weergave vrijwel niet meer is te onderscheiden van de echte uitvoering.
Het spectrum dat een moderne geluidsinstallatie kan weergeven, loopt van ca.
40...20.000 Hz; alleen de zeer lage tonen van bijv. orgel en contrabas vallen buiten dit gebied. Een getrouwe overdracht van het spectrum, dus vlakke frequentiekarakteristiek, betekent echter niet onder alle omstandigheden een getrouwe weergave van de klankkleur. Wanneer het geluidsniveau stijgt ervaart het gehoorzintuig de toename van het niveau van de lage tonen sterker dan die van tonen in het middengebied en hoge tonen (zie Geluidsleer). Als gevolg daarvan zal men bij weergave met een lager geluidsniveau dan bij de opname (bijv. bij het beluisteren van orkestmuziek in de huiskamer) de lage tonen extra moeten versterken om de oorspronkelijke klankkleur te ervaren. Bij éénkanaalsweergave van muziek blijkt dat men in het algemeen voor de weergave een lagere luidheid wenst dan bij een echte muziekuitvoering, wat samenhangt met het feit dat de luidspreker het geluid altijd min of meer bundelt en de weergeefruimte meestal vrij gedempt is, zodat de weergave veel minder diffuusheid heeft dan een uitvoering in de concertzaal. Omgekeerd zal men bij de weergave met hoger geluidsniveau dan bij de opname (bijv. bij een toespreekinrichting in een zaal met rumoerig publiek) voor dit doel de lage tonen extra moeten verzwakken; men spreekt dan van fysiologische volumeregeling. Ook bij weergave in een zaal met een bij de lage frequenties stijgende nagalmtijd zal men tot herstel van de natuurlijke klankkleur de lage tonen moeten verzwakken. Getrouwe overdracht van de klankkleur zal dus vaak een afwijking van de vlakke frequentiekarakteristiek vereisen. Ongewenste verandering van het spectrum noemt men lineaire vervorming. De afwijking van de vlakke frequentiekarakteristiek kan binnen bepaalde grenzen worden opgeheven door een egaliserend elektrisch netwerk.
De dynamiek van een elektroakoestische schakel wordt enerzijds bepaald door het eigen stoorniveau van de schakel, anderzijds door het overbelastingsniveau. Het stoorniveau wordt gegeven door geruis (zie Ruis), gebrom en overspreken van leidingen. Bij overschrijding van het overbelastingsniveau wordt de niet-lineaire vervorming (disproportie of distorsie) ontoelaatbaar groot. Ten gevolge hiervan worden aan een enkelvoudige toon harmonische boventonen toegevoegd en aan een combinatie van tonen som- en verschiltonen, welke laatste vooral de geluidskwaliteit schaden. In principe kan de dynamiek van een keten niet groter zijn dan die van de schakel met de kleinste dynamiek. Door onjuiste aanpassing van schakels aan elkaar kan men echter nog extra dynamiekverlies introduceren, hetgeen bijv. kan gebeuren als men te veel regelaars en filters achter elkaar plaatst.
Het signaal komt dan onvoldoende boven het geruis van de volgende versterker. De vervorming treedt vooral op in de pieken van het signaal, die bij spraak tot ca. 10 dB, bij muziek tot ca. 15 dB hoger kunnen zijn dan de effectieve waarde die de luidheid bepaalt. De dynamiek van elektroakoestische schakels moet dus 10...15 dB groter zijn dan de dynamiek van het geluid, om dit zonder dynamiekverlies te kunnen verwerken. In een muziekketen moet dus 85 dB dynamiek ter beschikking zijn om muziek met 70 dB dynamiek te kunnen overbrengen. Microfoons, luidsprekers en zeer goede versterkers zijn hiertoe in staat, registraties echter niet. In vele gevallen is deze grote dynamiek echter niet noodzakelijk om toch een hoge kwaliteit van muziekoverdracht te verkrijgen.
Een te geringe dynamiek van een bepaalde schakel, bijv. radio-overdracht of registratie, kan worden verbeterd door pré-emphasis toe te passen vóór de schakel en de-emphasis erna; is deze dan nog onvoldoende, dan moet men dynamiekcompressie toepassen. Dynamiekcompressie wordt in toespreek- en oproepinrichtingen zeer vaak toegepast om het geluidsniveau binnen betrekkelijk nauwe grenzen te houden; dit komt de verstaanbaarheid ten goede.
Behalve de kwaliteit van de overdracht van het spectrum en de dynamiek spelen de richtingseigenschappen van de geluidsopvanging door de microfoon en van de geluidsuitstraling door de luidspreker in de elektroakoestiek een grote rol.
Door microfoons toe te passen die in hoofdzaak gevoelig zijn voor geluid uit een bepaalde richting, kan men de nagalm van de opneemruimte en stoorgeluiden uit andere richtingen bij het opnemen onderdrukken. Luidsprekers bundelen van nature de straling van de hoge tonen in de asrichting, een effect dat men kan onderdrukken of bevorderen. Door bundelende luidsprekers toe te passen, gericht op het publiek, is de nagalm in de weergeefruimte te onderdrukken. Zijn microfoons en luidsprekers in dezelfde ruimte opgesteld, dan is het vaak nodig opvang- en stralingshoek te beperken en microfoon en luidspreker buiten elkaars werkingshoek te plaatsen om akoestische terugkoppeling (rondzingen) te voorkomen.
Hoe goed de weergave door een enkele luidspreker ook is, zij kan nooit beter zijn dan in het geval dat men de uitvoering met één oor beluistert via een gat in de muur van de zaal. Dit bezwaar is op te heffen door het richtinggevoelig horen bij de weergave te herstellen door toepassing van stereofonie. De mogelijkheid de instrumenten in het orkest of verschillende sprekers naar richting te onderscheiden vormt een belangrijke bijdrage tot de kwaliteit van de muziekweergave en de verstaanbaarheid.
Tot nu toe was steeds sprake van een zo goed mogelijke weergave van het directe geluid, dat de luisteraar direct van het toneel of podium of van de luidsprekers ontvangt. In de open lucht en in een ruimte met zeer sterk geluidabsorberende wanden is dit ook het enige geluid. In een normale ruimte zal het directe geluid dat de wanden treft door deze voor een belangrijk deel worden teruggekaatst en na herhaalde reflectie zal het de ruimte gelijkmatig vullen met diffuus geluid dat voor de luisteraar gelijkmatig uit alle richtingen komt. In dit diffuse geluid komen de akoestische eigenschappen van de zaal tot uiting.
Akoestiekcorrectie.
In het algemeen zal de weergeefruimte niet de optimale akoestiek hebben voor het weergegeven geluid. Dit is bijv. zeer duidelijk het geval als men symfonische of orgelmuziek in de huiskamer beluistert. De huiskamer is hiervoor veel te klein en te sterk gedempt. De cinemazaal houdt in het algemeen het midden tussen een voor spraak en muziek optimale akoestiek. In deze gevallen moet men niet alleen de spraak of muziek zonder meer weergeven, waarbij stereofonische weergave het best de echte uitvoering benadert, maar men moet ook nog de bij die uitvoering passende akoestiek scheppen. Dit betekent in het bijzonder de juiste verhouding van direct en indirect geluid, de goede diffuusheid en de juiste nagalm. Indien de zaal slechts voor één doel dient (bijv. alleen voor toneel of alleen voor concerten), heeft de verbetering van een onbevredigende akoestiek met elektroakoestische middelen het voordeel boven een bouwakoestische verandering dat zij aanzienlijk goedkoper is en de architectuur van de zaal niet aantast (de luidsprekers kunnen onzichtbaar worden opgesteld), hetgeen in oude zalen vaak zeer belangrijk kan zijn.
Dient de zaal meer doelen, dan is elektroakoestische correctie van de akoestiek de enig mogelijke weg, omdat men door bouwakoestische middelen (vormgeving en wandabsorptie) nu eenmaal geen akoestiek kan scheppen die tegelijk voor alle muziek en voor spraak het meest gunstig is. Alleen in opnamestudio’s worden weleens draaibare wandpanelen toegepast, die aan de twee kanten een verschillende geluidabsorptie vertonen, zodat men op eenvoudige wijze de akoestiek enigszins aan de wisselende eisen die aan de studio worden gesteld, kan aanpassen.
Spraak verlangt een zaal met korte nagalmtijd; indirect nagalmend geluid vermindert de verstaanbaarheid. Spraak kan daarom het best worden weergegeven door luidsprekers die het geluid bundelen naar de luisteraars en zo weinig mogelijk geluid op de wanden geven. Daar de kleding van het publiek geluid vrij sterk absorbeert zal er dan slechts weinig geluid via reflectie tegen de wanden tot de nagalm kunnen bijdragen. Daar echter voor de lage tonen de bundelende werking van de luidsprekers en de absorptie door het publiek afnemen en de nagalmtijd van de zaal juist toeneemt, moet men de weergave van de lage tonen verzwakken om te voorkomen dat deze toch zouden nagalmen.
Muziek verlangt een overwegend indirect geluid (in een concertzaal is de verhouding van de sterkten van direct en indirect geluid ca. 1: 20), goede diffuusheid en de juiste nagalmtijd. Is de zaal te sterk gedempt, dus zijn de wandreflecties te zwak, dan klinken muziek en zang te weinig briljant. Men kan hierin verbetering brengen door luidsprekers langs de wanden op te stellen en door deze kunstmatige reflecties met de juiste sterkte en nagalm te laten weergeven. Deze luidsprekers, die de te zwakke natuurlijke reflecties aanvullen, moeten van het publiek af worden gericht om het geluid zo diffuus mogelijk te doen zijn. Opdat het geluid van de luidsprekers de luisteraar niet eerder zal bereiken dan het natuurlijke, diffuse geluid, moet het signaal van de luidsprekers passend worden vertraagd door middel van een nagalminrichting. Kiest men de vertragingen zo, dat zij overeenkomen met de looptijden in een veel grotere zaal, dan klinkt de weergave alsof de muziek in die grotere zaal werd gespeeld.
Men kan dus in een kleine zaal de akoestiek van een concertzaal of van een kathedraal scheppen. Voor dit doel zijn speciale vertragings- en nagalminrichtingen ontwikkeld, die voor verbetering van de akoestiek en voor geluidseffecten in verscheidene grote concertzalen en theaters zijn geïnstalleerd.
Het wordt overigens steeds meer gebruikelijk culturele centra te bouwen, waarbij in dezelfde zaal manifestaties van uiteenlopende aard, bijv. lezingen, congressen, concerten, show- en sportevenementen, plaatsvinden met meestal zeer uiteenlopende zitplaatsopstellingen. Optimale akoestische condities voor de verschillende evenementen kunnen alleen door middel van een elektroakoestische inrichting worden verwezenlijkt.
Akoestiek regie.
Het is duidelijk dat men in een willekeurige zaal iedere gewenste akoestiek en iedere gewenste zaalgrootte-indruk kan scheppen als men het directe geluid opwekt met bundelende luidsprekers die geen indirect geluid maken, en het indirecte geluid met de juiste sterkte, vertraging en nagalm met luidsprekers die een volledig diffuus geluid geven. De eigen akoestiek van de zaal is dan volkomen onwerkzaam gemaakt. Door manipulaties aan de regeltafel kan men de akoestische indruk dan volkomen aanpassen aan de visuele van een op het toneel of op het cinemascherm gespeelde scène. In het bijzonder kan men de zijdelingse beweging van het stereofonische beeld completeren door een dieptebeweging van het geluidsbeeld door passende regeling van de verhouding van direct en indirect geluid; hoe sterker relatief het directe geluid is des te dichterbij schijnt de geluidsbron. Door het stereofonische directe geluid uit te breiden tot rondom de zaal (panoramisch geluid) kan men de scène akoestisch uitbreiden tot buiten de begrenzing van toneel of projectiescherm en daardoor een verbluffende levensechtheid van samenwerkend beeld en geluid bereiken.
Meerkanaalssystemen.
De beschreven akoestiekregie vraagt het functioneren van verscheidene luidsprekergroepen in de zaal, elk met eigen geluidssignalen, die hetzij stereofonisch, hetzij door vertraging en nagalm samenhangen. Er zijn daarvoor dus verschillende overdrachtskanalen nodig. Heeft men meer registratiesporen ter beschikking, dan kan men de gehele geluidstechniek verwijzen naar de opneemzijde, die de signalen pasklaar voor de verschillende luidsprekergroepen in de verschillende sporen kan registreren. De weergeefzijde is dan volkomen passief. Zij realiseert het geluidsbeeld en de akoestiek, al naar de geluidsregisseur bij de opname die wenste.