En zo zijn we eindelijk aangekomen bij wat er nu echt gebeurt als we naar muziek luisteren. Wat we vooral aan de luidspreker te danken hebben.

1. Wat is een luidspreker?
Een luidspreker is noch min noch meer dan een luchtpomp. Een pomp die de lucht steeds heen en terug pompt.
Dat doet ze door een kartonnen conus heen en weer te laten bewegen tegen hoge snelheid (in trilling brengen).
En die conus wordt dan weer aangedreven door een elektromagneet, die zijn ‘signaal’ krijgt uit een versterker. Een elektrisch signaal dat eigenlijk de versterkte en in elektrische stroompjes omgezette reproductie is van de opgenomen muziek.

Misschien kan een praktijkvoorbeeld wat klaarheid scheppen en ook het bewijs leveren over het bestaan van boventonen:
Een slag op een grote drum geeft een toon van rond de 20 hertz. Een draagbaar radiootje met klein luidsprekertje kan maar tonen weergeven vanaf zowat tussen de 100 en 200 hertz! Dus we horen die trommel daar niet in! Juist?

We horen hem wél, zullen jullie zeggen. Toch niet! Wat je dan hoort als laagste toon is een der boventonen van die 20hz. Bijvoorbeeld 40, 80 of 160hz. Maar laat diezelfde trommel door een goede geluidsinstallatie klinken, en je zult een veel lagere klank horen! De juiste klank met de enige echte grondtoon dit keer, en niet alleen maar de harmonischen ervan.

Dat is trouwens de reden dat die kleine luidsprekertjes zo ‘metaalachtig’ klinken. Maar als je op zo’n radiootje dan weer een kop- of oortelefoon van redelijke kwaliteit aansluit hoor je onmiddellijk die lagere tonen. Dat komt omdat het piepkleine luidsprekertje in de koptelefoon veel minder inspanning moet doen om de lucht tot bij je trommelvlies te pompen. Het plakt er bijna tegenaan en moet dus veel minder lucht in trilling brengen.

Toch is er ook wel een voordeel aan dat fenomeen: moesten er géén harmonischen worden gevormd door die drum, dan zouden we hem simpelweg helemààl niet horen in ons draagbaar radiootje.

Maar om helemaal klankzuivere lage tonen te produceren op kamerniveau moet de ‘pomp’ veel harder pompen dan een oortelefoontje! Vooral voor de lage tonen is immers een veel grotere luchtverplaatsing nodig! En dat kan ze vooral met een grotere conus, die veel meer lucht kan verplaatsen. De conussen van pakweg 50 jaar geleden waren aan het chassis vastgeplakt met hetzelfde karton als dat waaruit de conus bestond. Ze reageerden bijgevolg nogal stijf; konden niet ver heen en weer bewegen.
Aanvankelijk werd dat verholpen met steeds grotere conussen om meer lucht te kunnen verplaatsen. En dat werkte heel goed, maar aan alles zijn grenzen! Luidsprekers van een meter diameter zijn nu eenmaal géén zicht in de huiskamer!

Toen ging men er eindelijk aan denken om de ophanging van de conus dan maar soepeler te maken. Zo kon hij veel verder heen en weer bewegen en dus méér pompen met een kleinere diameter. In de tegenwoordige luidsprekers gebeurt dat door een lichte en uiterst soepele rubberen ring tussen conus en chassis. (Zie figuur boven). Meteen konden luidsprekers veel kleiner worden en toch voldoende lage tonen ‘pompen’.

Noteer voor alle duidelijkheid ook nog dat voor de reproductie van lage tonen veel meer energie nodig is dan voor hoge tonen. Dit vanwege de grotere luchtverplaatsing die ervoor nodig is

2. Waarop letten bij de specificatie van een luidspreker of luidsprekerbox?
We zagen al dat het van belang is dat een luidspreker goed de lage tonen kan verwerken. Als je bij de specificaties als laagste frequentiebereik zo’n 20 hertz ziet staan, zit je goed, want lager ervaart de mens eerder als een gebrom dan als een toon. Als hoogste toon mag het gerust 20.000Hz zijn: de hoogste toon die de mens nog kan horen (Honden bijvoorbeeld horen nog veel hogere tonen!). Een goede luidsprekerbox moet bijgevolg een frequentiebereik hebben van 20 tot 20.000 hertz. Ooit was dit een groot probleem voor de fabrikanten!

Want nu stelde zich opnieuw een probleem: een luidspreker die geschikt is voor lage tonen, heeft moeite met hoge trillingen. Logisch: die grote, zware conus heeft het moeilijk met heel hoge trillingen! Daarvoor heb je eigenlijk een heel klein speakertje nodig met een heel lichte conus. Dat probleem werd opgelost door twee luidsprekers in één box te stoppen en door middel van een filter de lage tonen naar de ‘woofer’, en de hoge tonen naar de ‘tweeter’ te sturen. Duurdere systemen voegen daar nog een derde, middentoonluidspreker aan toe.
Maar nu komt het: waarom in ’s hemelsnaam moeten we zo’n dure luidsprekercombinatie kopen, als de allerhoogste toon van een piano toch maar een goede 8.000Hz is? Wat voor nut heeft dan die dure tweeter die tot 20.000Hz kan?



Want inderdaad, met de vroegere apparatuur, en zéker bij middengolfradio, hoorde je maar frequenties tot hoogstens10.000Hz. En toch dacht je het gehele orkest te horen! Tot je dat orkest life hoorde spelen en vaststelde dat dit toch heel anders klonk!
Welnu, de meeste instrumenten geven inderdaad slechts grondtonen tot hoogstens 8.000Hz. Maar ze produceren wél boventonen tot soms wel 20.000Hz. En dat maakt een heel verschil in de puntzuivere, sprankelende klank van bepaalde instrumenten. En niet alleen de harmonischen maken het totaalbeeld. Instrumenten zoals bijvoorbeeld de Hi-Hat in een drumstel (zie afbeelding), worden bij die grens van 10.000Hz nog nauwelijks gehoord! Laat staan dat je er de sprankelende boventonen zou van horen!

En dan te bedenken dat er, nu nog altijd, mensen zijn die een heel dure stereo-installatie hebben, en toch de kans zien de hoge tonen ‘weg te draaien’ met de hogetonenknop! Klinkt voller, vinden ze dan. Foei! Ze draaien daarmee dan wél de helft van het orkest weg!

3. Luidsprekerbehuizingen.
Waarom moet een luidspreker in een ‘box’? Esthetiek? Niet echt. De voornaamste reden is de nare eigenschap van lucht om zich rondom te verspreiden. En als een ‘luchtpomp’, bestaande uit alleen maar een ‘zuiger’ die lucht heen en weer pompt, speelt die lucht een spelletje solo slim. Als de voorzijde van de conus vooruit pompt, ontstaat vooraan een druk, maar achteraan een zuigeffect. En de lucht volgt de weg van de minste weerstand en draait simpelweg het hoekje om via de buitenrand van de luidspreker, en compenseert achteraan het vacuum. Lage tonen raken dus wéér niet recht vooruit en tot bij je trommelvlies! Je kunt het vergelijken met een fietspomp: als je de zuiger daarvan uit zijn behuizing haalt, mag je die zuiger zoveel je wilt voor- en achteruit bewegen, het heeft weinig effect op de verplaatste lucht omdat die, als de zuiger vooruit beweegt, zich onmiddellijk verplaatst naar de achterkant ervan.

Door de luidspreker in te sluiten in een box wordt dat nare effect teniet gedaan en moét de ‘pomp’ de lucht wel recht voor zich uit pompen… Daarom ook moet de constructie van de box stevig zijn en niet meetrillen. Want dan zijn we terug bij af en wordt de achterkant van de conus toch bereikt via de meetrillende box.

4. Spijtig fenomeen met het volume!
Hier zou de kous normaal af zijn, maar ik moet het nog even hebben over een ander, erg naar fenomeen! De volumeknop! Waarom willen veel mensen die de muziek voor de volle honderd procent willen ervaren, toch steeds weer die volumeknop helemaal opendraaien, zodat je horen en zien vergaat?
Het ‘mysterie’ zit hem weer in de lage tonen! Want als je het volume verlaagt, verminderen de lage tonen het eerst! Die hebben immers de meeste energie nodig! De drums zijn de eersten die er het bijltje bij neerleggen als je de muziek dempt. En inderdaad wordt de klank dan al gauw weer een beetje metaalachtiger en ga je van de drums enkel nog de boventonen horen.

Oplossing: koop een muziekinstallatie die de lage tonen heel erg kan bevoordeligen ten opzichte van de hogere! Dan kun je, zélfs op minimaal niveau, nog altijd van het hele gamma aan klanken genieten en blijven de bassen goed doorklinken. Wil je een hoger volume met een dergelijke installatie, dan draai je de lage tonen maar een beetje terug. Ook heel geschikt hiervoor zijn zogenaamde ‘actieve basboxen’ die je op zowat elke installatie kunt aansluiten, en hun eigen laagdoorlaatfilter en versterker hebben. Zo zijn die totaal onafhankelijk van het volume van de hoofdversterker. De voordelen van een dergelijke configuratie zijn dat je er, zelfs voor stereo, maar ééntje nodig hebt bovenop je normale stereoluidsprekers. En dat je die overal kunt achter wegstoppen zonder de klank te verstoren!

Dat komt omdat lage tonen zich in alle richtingen verspreiden en het oor nauwelijks kan onderscheiden waar de geluidsbron zich bevindt. Het ‘stereobeeld’ wordt alleen maar in het leven geroepen door de midden- en hoge tonen. Die verspreiden zich, hoe hoger hoe méér, rechtlijnig, en elk obstakel tussen luidspreker en oor verstoort het stereobeeld.

En nu hou ik er maar mee op. Met welgemeende excuses aan wie dit onderwerp totaal niet interesseerde, maar met de hoop hier en daar toch iets wakker te hebben gemaakt dat tot een betere muziekbeleving kan leiden.

Willy.