D.70-B
De akoestiek in een concertzaal voor onversterkte muziek
Deel B:  Het basisontwerp

Samenvatting: het ontwerp van een muziekzaal

• Het ontwerpen van een muziekzaal is specialistenwerk dat de architect niet alleen aankan. Het doel van de huidige webpagina’s D.70-A en D.70-B is om de architect te vormen tot een goede gesprekspartner voor de akoestisch adviseur.

• Om praktische redenen is webpagina D.70 opgesplitst. In de voorgaande webpagina D.70-A zijn een aantal akoestische begrippen aan de orde geweest; de huidige webpagina D.70-B gaat over het eigenlijke ontwerp.

• Behandeld wordt het ontwerp van een muziekzaal voor muziek die niet elektronisch wordt versterkt. Meestal is dat klassieke muziek.

• Het ontwerp van een concertzaal is allereerst gebaseerd op een ideale nagalmtijd, maar omdat daarmee geen ontwerp te maken valt, wordt gebruik gemaakt van het volume per aanwezige als functie van het vloeroppervlak.

• Het publieksvlak vormt de enige doelbewuste absorptie.

• Voor alle andere vlakken worden niet-absorberende materialen gebruikt. Maar door allerlei verstrooiende elementen, ventilatieopeningen, enz. treedt aan die vlakken wel degelijk absorptie op.

• Deze vlakken dienen het geluid vooral te verstrooien.

• De nagalmtijd in een concertzaal is relatief lang; veel langer dan bijvoorbeeld in een spreekzaal. Dat wordt bereikt met een groot volume. In een huiskamer wordt gerekend met 4 m³ per persoon. Bij een paar honderd toehoorders wordt globaal gerekend met 7 m³ per persoon. Zalen met 2500 toehoorders halen bijna 10 m³ per persoon.

• Om te bereiken dat de akoestische kwaliteit onafhankelijk is van het aantal aanwezigen, moeten de stoelen veel geluid absorberen waardoor ze "leeg" of "bezet" dezelfde absorptie leveren. In kleine zalen worden dergelijke stoelen zelden gebruikt waardoor onderbezetting een akoestisch probleem vormt.

• De theorie gaat uit van rechthoekige ruimten, de zgn. schoenendoos. Dat is gedaan om makkelijk te kunnen rekenen.

• Volgens sommigen is de schoenendoos de enige vorm waarmee een goede akoestiek kan worden bereikt. Er zijn echter wel degelijk goede niet-schoenendozen gebouwd. De keuze voor een schoenendoos maakt het leven van architect en akoestisch adviseur in ieder geval wel een stuk eenvoudiger.

• Ook als een architect wil afwijken van de schoenendoos is het verstandig om met basisgegevens over vloeroppervlak en hoogte en/of volume te beginnen. M.a.w: vanuit de basisvorm kunnen vervolgens in een rekenmodel de gevolgen worden becijferd van het "vervormen" van de ruimte.

• Een muziekzaal staat in scherp contrast met een spreekzaal waarvan het volume idealiter niet meer dan 4 m³ per toehoorder bedraagt. De eisen voor muziek en spraak zijn dusdanig strijdig dat een eenvoudige "multi-purposezaal" niet bestaat. Aangezien veel zaaleigenaren toch graag verschillende festiviteiten willen organiseren is het ontwerp van zo"n zaal een zeer lastige akoestische opdracht die slechts door specialisten tot een redelijk succes kan worden gemaakt.

 

1.    De aansluiting bij het voorgaande deel D.70-A

Om web-technische redenen is webpagina D.70 in twee delen opgeknipt. D.70-A gaat over de achtergronden en begrippen bij muziekzalen. In het huidige deel wordt gepoogd met die begrippen een zaalontwerp te maken. Het is echter vrijwel ondoenlijk om een ontwerp te maken zonder eerst deel D.70-A door te lezen.

In de huidige webpagina zullen we allereerst het volume bepalen bij gegeven vloeroppervlak plus het aantal toehoorders in de ruimte. Eigenlijk gaat het dan om een rechthoekige zaal: de schoenendoos. Andere vormen zijn mogelijk (de Berliner Philharmonie is in het voorgaande deel al genoemd), maar daartoe zijn exercities in computer- en schaalmodellen noodzakelijk; dat gaat ons in deze site te ver. Vervolgens worden de wanden behandeld op hun geluidabsorberende en verstrooiende eigenschappen.

Zoals al eerder gemeld in het theoriedeel B.31 en het ontwerpdeel D.70-A komt veel kennis uit het boek "Concert Halls and Opera Houses" van Beranek. Maar dat boek behandelt voor het overgrote deel de topstukken: zalen met ca. 2000 toehoorders. Ook in het huidige deel kijkt Beranek weer mee over onze schouder, maar het is uitdrukkelijk ons doel om ook kleinere zalen te behandelen. Het begint in deze site bij een muziekzaal ter grootte van een huiskamer.

 

2.    Het volume van de ruimte en de aanwezige absorptie

2.1    De invloed van absorptie op de nagalmcurve

De nagalmcurve wordt steiler, en de nagalmtijd dus korter, indien de absorptie in een ruimte wordt vergroot. In deze website wordt het effect vele malen vermeld. Figuur 1-links geeft een voorbeeld. De curven zijn bepaald door een geluidbron (met één constant vermogen voor beide gevallen) te simuleren en de bron uit te schakelen op tijdstip t = 0 s [[1]]. Er zijn twee berekeningen in dezelfde ruimte met 20 of 40% gemiddelde absorptie.

 

Figuur 1:  De nagalmcurve voor twee zalen met gelijke geometrie maar met verschillende absorptiecoëfficiënten: 20 en 40%.  De afmetingen van beide ruimten zijn 5 × 4 × 3 m³. Het geluidvermogen van de bron is in de linker figuur gelijk aan 65 dB (re 1pW). In de rechter figuur staat verticaal de grootheid G uit. Het bronvermogen speelt dan geen rol.

In de linker figuur zendt de bron een continue signaal uit totdat de bron wordt uitgeschakeld op t = 0.

 

Bij het veranderen van de hoeveelheid absorptie wordt zorgvuldig van de bron afgebleven. Het geluidniveau voor afschakeling (hier 52.6 en 57.1 dB) is karakteristiek voor de ruimte: bij toevoeging van absorptie daalt ook het continue geluidniveau. Dit effect is algemeen bekend en in deze website wordt er vrij diep op ingegaan. Het duikt op veel plaatsen op, met name bij het ontwerp van een restaurant (D.20). Maar het effect blijft in de literatuur over muziekzalen nogal eens onderbelicht.

Indien het bronvermogen wel wordt veranderd (als bijvoorbeeld aan de volumeregeling van de geluidbron wordt gedraaid) blijft de helling van de nagalmcurve, en dus de gemeten nagalmtijd, gelijk. Maar het geluidniveau verandert wel: de gehele curve schuift in verticale richting. Om dit probleem te omzeilen meet men  met een geijkte bron en wordt de "geluidsterkte G" uit het signaal berekend. Dat staat in de rechter figuur 1. De G-waarden zijn respectievelijk 18.6 en 23.1 dB bij veel en weinig absorptie. Essentieel is dat die waarden nu niet meer afhangen van het vermogen van de geluidbron; het zijn eigenschappen van de muziekzaal zelf. De bepaling van G wordt in deze site ook meermalen behandeld. Een introductie staat in B.10 plus onderliggende webpagina’s B.10.1 t/m B.10.5. In webpagina’s B.31, B.31.1 en B.31.2 wordt het gebruikt voor muziekzalen.

 

2.2    De invloed van het volume op de nagalmcurve, het resulterende geluidniveau

Als van een ruimte lengte, breedte en hoogte worden verdubbeld (bij een gelijkblijvende gemiddelde absorptiecoëfficiënt) wordt ook de nagalmtijd twee maal zo groot. Het effect is bekend bij iedereen die zijn/haar oren goed gebruikt: een grotere ruimte galmt meer. Minder algemeen bekend is dat in de grotere ruimte het geluidniveau lager is. Bij voornoemde verdubbeling daalt het geluidniveau van dezelfde geijkte geluidbron met 6 dB. Er zit in zo’n ruimte nl. viermaal zoveel absorberend oppervlak [[2]]. Het gevolg voor de nagalmcurve staat in figuur 2.

 

Figuur 2:  De nagalmcurve voor twee zalen van verschillend volume, gesimuleerd met dezelfde bron. De absorptiecoëfficiënt is gelijk aan 20% voor alle oppervlakken. De kleine ruimte meet 5 × 4 × 3 m³, de grote ruimte is  10 × 8 × 6 m³. Het geluidvermogen van de bron in de linker figuur is gelijk aan 65 dB (re 1pW); in de rechter figuur speelt het bronvermogen geen rol.

 

Het lagere geluidniveau in de grotere ruimte valt vaak niet op omdat er in genoemde grotere ruimte ook vier maal zoveel geluidbronnen (pratende mensen in een restaurant bijvoorbeeld) passen, waardoor het totale geluidniveau gelijk blijft. Bij muziekzalen vinden we overeenkomstige oorzaken en gevolgen. De overgang van de zalen uit de tijd van Mozart en Beethoven (rond 1800) naar de grotere zalen van Mahler (rond 1900) ging gepaard met een groei van het aantal musici in het orkest.

Het aantal musici is terug te vinden in de figuur 2-links. Een verdubbeling van het orkest hoogt het geluidvermogen op met 3 dB, waardoor de curve ook 3 dB omhoog schuift. De rechter figuur is ongevoelig voor het geluidvermogen; dat is in dit soort gevallen wel degelijk een nadeel van deze representatie. Maar de linker figuur schuift ook als een musicus harder gaat spelen en dat willen we nou juist weer niet.

In de praktijk zien we een koppeling van het aantal musici aan de zaalgrootte, waardoor de uiteindelijke verschillen in geluidniveau bij het oor van de toehoorder gering zijn. Maar er zijn uiteraard wel "mismatches" als een groot orkest dat in een klein zaaltje wordt geperst of andersom één onversterkte musicus in een grote concertzaal.

 

3.    Ideaalcurven en de consequenties voor het ontwerp

3.1    Het verband tussen het zaalvolume en de nagalmtijd

In de literatuur vindt men nogal wat curven waarin de ideale nagalmtijd wordt uitgezet tegen het volume van de ruimte. In het theoriedeel (B.31, B.31.1 en B. 31.2) is uitgelegd dat lang niet alle curven de toets der kritiek kunnen doorstaan. Daarom is in B.31.1 een nieuwe curve afgeleid die stoelt op twee gegevens:

• Beranek [[3]] geeft een ideaalpunt voor grote concertzalen bij G = 3.7 dB en RT = 2.0 s. De zaalgrootte is dan in de orde van 20 000 m³ bij 2000 toehoorders. Volgens Sabines theorie liggen dan ook het volume en de absorptiecoëfficiënt vast. Uit die twee grootheden is het ideale volume terug te rekenen als 18 500 m³ als een lengte-breedte-hoogte-verhouding wordt aangehouden die gebruikelijk is in de bekende zalen [[4]].

• Cremer en Müller [[5]] hebben een curve afgeleid die geldt voor zalen bij verschillende volumes tussen 2000 en 20 000 m³.

 

De curve van Cremer en Müller is zeer bruikbaar, maar niet als die wordt geëxtrapoleerd naar zalen kleiner dan 2000 m³. De nagalmtijd is dan te groot voor de zaal, zodat slechts een relatief kleine hoeveelheid absorptie wordt toegestaan. De gebruikelijke hoeveelheid publiek in kleine zalen levert dan al meer absorptie zodat zo’n zaal niet realiseerbaar is. Aangezien het ons doel is om ook kleinere zalen te behandelen, is er gekozen voor een enigszins afwijkende curve. Het resultaat staat in figuur 3. Voor de bijbehorende formule wordt verwezen naar B.31.1.

 

Noch in de groene, noch in de blauwe curve van figuur 3 passen de voorkeurswaarden die Beranek geeft in zijn boek voor kamermuziek in zalen boven 2000 m³. Naar onze mening geeft Beranek een nagalmtijd die in strijd is met de absorptie van het publiek (webpagina B.31.1). De spreiding in zaalafmetingen is bij Beranek te groot om er conclusies aan te kunnen verbinden.

Figuur 3:  De "ideaalcurve" van de nagalmtijd als functie van het zaalvolume (logaritmisch uitgezet).

 

We hebben nu vier grootheden. Twee kunnen er bouwkundig worden genoemd: het volume plus de gemiddelde absorptiecoëfficiënt die afhangt van de gekozen materialen. De andere twee zijn akoestisch: de nagalmtijd en de geluidsterkte G. Als een "ideaalcurve" wordt verondersteld zoals in figuur 3, is slechts één van de vier grootheden vrij te kiezen. In het voorbeeld is gekozen voor het volume. De resulterende nagalmtijd RT staat gegeven in figuur 3, maar we zouden evenzeer de geluidsterkte G of de gemiddelde absorptiecoëfficiënt kunnen kiezen. In webpagina B.31.1 is dat gedaan. 

 

Als het volume en de absorptiecoëfficiënt zijn gekoppeld, ligt volgens Sabines formule ook het absorberend oppervlak vast. Nu kan de architect in theorie nog wat variëren omdat het absorberend oppervlak het product is van de gemiddelde absorptiecoëfficiënt en het geometrisch oppervlak. En, bij een gegeven volume, kan men met de vorm van de zaal nog wat variëren waardoor het geometrisch oppervlak verandert. Een voorbeeld is een zeer lange, zeer lage zaal. Ook de gemiddelde absorptie kan nog variëren door absorberende materialen over de ruimte te verdelen.

Echter, beide variabelen liggen in een concertzaal min of meer vast. Lange, lage zalen worden niet geapprecieerd, zodat een muziekzaal nooit veel afwijkt van een kubus. Verder vormt het publiek de hoofdmoot van de absorptie en zijn alle andere vlakken weinig absorberend. Kortom: er ligt al een heleboel vast en met de curve van figuur 3 wordt dus de eerste fase van het ontwerp al min of meer bepaald. Architecten die willen afwijken van de conventies zullen heel wat tijd moeten steken in het overtuigen van de sceptici.

 

3.2    Een alternatieve "ideaalcurve" gebaseerd op het vloeroppervlak

Hoewel een curve volgens figuur 3 veel voorkomt in de literatuur, valt er nog geen architectonisch ontwerp mee te maken. Het programma van eisen start meestal met het aantal bezoekers in relatie tot het type muziek, uitgedrukt in een orkestgrootte. Maar daarmee ligt het vloeroppervlak van de zaal vast en wat rest is de (relatief grote) hoogte van de ruimte. Om vervolgens figuur 3 te kunnen toepassen moet via trial and error of een iteratief rekenproces de hoogte worden bepaald. In webpagina B.31 is een voorbeeld uitgewerkt voor een zaal met ca. 200 toehoorders.

Het kan ook simpeler. Als numeriek een heleboel gevallen worden doorgerekend blijkt het zaalvolume per aanwezige (publiek plus orkestleden) een veel simpeler grootheid. En gegeven de onnauwkeurigheid van alle berekeningen is het ook afdoende. De resulterende curve staat in figuur 4.

Figuur 4:  Een "ideaalcurve" die het verband geeft tussen het vloeroppervlak en het volume per aanwezige.

 

Eén van de aardigheden van de curve is dat balkons makkelijk kunnen worden ingevoerd. Stel bijvoorbeeld het Amsterdamse Concertgebouw. Dat heeft een vloeroppervlak van ca. 1200 m² [[6]]. Daarop passen 1600 toehoorders (waarvan 300 op het podium achter het orkest) plus ca. 100 musici. Daaruit volgt volgens de curve een volume per persoon van 9.0 m³ of teruggerekend een zaalhoogte van 12.8 m. Echter, er zijn ook balkons in de zaal waar nog eens 420 mensen kunnen zitten [[7]]. Het volume per persoon blijft volgens figuur 4 hetzelfde, zodat er niets anders op zit dan het plafond te verhogen. Het volume komt dan uit op 19080 m³, terwijl de werkelijke grootte volgens Beranek bij 18780 m³ ligt. De gemiddelde hoogte is het volume gedeeld door 1200 m², dus gelijk aan 15.9 m. De uiteindelijke gemiddelde hoogte van het Concertgebouw is uit de tekening lastig te schatten door alle afgeronde hoeken en verhoogde publieksvlakken, maar het komt met de berekende waarde goed overeen.

 

3.3    Enkele grootheden als functie van het vloeroppervlak

Figuur 4 geeft het zaalvolume per aanwezige in de zaal en was afgeleid in webpagina B.31 en B.31.2. De figuur heeft consequenties voor een aantal eigenschappen van de van de zaal, die worden gegeven in tabel 1. We zullen de punten aflopen aan de hand van de eerste kolom. In paragraaf 4.1 zullen we een voorbeeld doorrekenen voor één geval, een zaal met 200 m² vloeroppervlak.

 

Tabel 1:  Een aantal geometrische en akoestische grootheden als functie van het vloeroppervlak.

1	Svloer	m2	25	50	100	200	400	800	1600
2	Npubliek/Svloer	m-2	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2	1.3	1.4
3	Npubliek	--	20	45	100	220	480	1240	2240
4	volume/Npubliek	m3	4.1	4.7	5.4	6.2	7.1	8.2	9.4
5	volume	m3	82	212	540	1365	3421	8513	21063
6	hoogte	m	3.3	4.2	5.4	6.8	8.6	10.6	13.2
7	nagalmtijd RT	s	0.75	0.89	1.06	1.25	1.48	1.74	2.05
8	absorptie-coëfficiënt.	--	0.16	0.18	0.21	0.24	0.28	0.32	0.36
9	abs-coëff. restvlakken	--	0.07	0.08	0.09	0.10	0.11	0.12	0.13
10	definitie C80	dB	4.9	3.5	2.2	1.1	0	-0.9	-1.9
11	geluidsterkte G	dB	23.1	19.4	15.7	12.1	8.6	5	1.4

1. Het oppervlak van de vloer is het invoergegeven

2. De verhouding tussen de het aantal toehoorders  en het vloeroppervlak. De verhouding is door ons afgeleid uit de analyse van een aantal zalen, maar het hoeft geen betoog dat de spreiding behoorlijk is. Naarmate de zaal groter wordt kunnen er verhoudingsgewijs meer mensen in. Het aantal mensen geldt voor een zaal zonder balkon.

3. Het aantal toehoorders. Eigenlijk moeten de leden van het orkest ook worden meegeteld, maar dat laten we hier weg.

4. De waarden uit figuur 4 in tabelvorm. Die waarde is vet gedrukt om aan te geven dat die waarden min of meer heilig zijn verklaard in onze website. De verhouding van rij 2 kan door een architect anders worden gekozen, maar na een herberekning van N_publiek (rij 3) blijft rij 4 onverminderd van kracht.

5. Nu kan het volume worden berekend.

6. De hoogte is niets anders dan het volume gedeeld door het vloeroppervlak. 

7. De nagalmtijd volgt uit het volume bij een ideale lijn. De formule was afgeleid in webpagina B.31.1.

8. Via Sabines formule kan de gemiddelde absorptiecoëfficiënt worden berekend.

9. Er geldt ook een absorptiecoëfficiënt die is gemiddeld over alle vlakken in de zaal minus het publieksvlak. Die is altijd een stuk kleiner: in een muziekzaal zit verreweg de meeste absorptie in het publieksvlak. De rest vertoont weinig absorptie; in een muziekzaal worden speciale absorptiematerialen niet of nauwelijks gebruikt.

10. De berekening van de "definition" of "clarity" C₈₀ volgt uit de nagalmtijd. De grootheid is belangrijk voor de hoorbaarheid van de afzonderlijke tonen. In deel D.70-A is er uitgebreider op in gegaan; het blijft hier verder onbesproken.

11. De geluidsterkte G. In dit geval is aangenomen dat de lengte 1.4 maal zo groot is als de breedte van de zaal. Ook dat volgt uit analyse van een aantal zalen. De methode is niet erg gevoelig bij afwijkingen van deze waarde; zalen waarin de lengte meer dan 2 maal de breedte is, zijn ook een zeldzaamheid.

 

De berekening is uitgevoerd voor een zaal zonder balkons. Indien die wel aanwezig zijn (vooral niet te veel) kunnen die toehoorders gewoon worden meegeteld, blijft rij 4 van kracht en moet dus de hoogte worden opgevoerd. De nagalmtijd blijft bij herberekening vrijwel gelijk, maar de geluidsterkte kan wel een dB zakken.

 

3.4    De orkestgrootte

De waarde van G bepaalt de luidheid van de zaal. De "ideale" waarde van G is via Beraneks boek vastgelegd voor een zaal met een volume van 18500 m³ en dan gelijk aan 3.7 dB. In tabel 1 zien we in rij 11 dat de waarde van G daalt met globaal 3.6 dB indien het vloeroppervlak verdubbelt.

Maar het geluidniveau aan onze oren is een combinatie van de zaaleigenschap G en het akoestische vermogen van het orkest en de orkestgrootte stijgt normaliter met de zaalgrootte. Als we zuiver de schaalregels volgen wordt het oppervlak van het podium gehalveerd bij iedere halvering van het vloeroppervlak van de zaal. Het aantal musici halveert ook en het akoestisch vermogen daalt (puur fysisch gezien) met 3 dB. Als G nu stijgt met 3 dB per halvering blijft het geluidniveau voor onze oren gelijk. Bij de stijging van 3.6 uit de tabel per halvering van de vloer klinken musici in een kleinere ruimte dus een spoortje luider. Musici hebben niet erg veel speelruimte in het aanpassen van hun geluidvermogen, maar dit soort verschillen is wel op te vangen. We kunnen er andersom vanuit gaan dat het aantal musici gelijk is aan 5% van het aantal toehoorders. Omdat rij 2 wat oploopt verdwijnt het resterende verschil van 0.6 dB dan zelfs helemaal.

 

Uiteraard is de verhouding van 20:1 voor de verhouding tussen publiek en musici een zeer globale startwaarde. In een zaal voor 500 toehoorders treden strijkkwartetten op, of duo’s, of ensembles van 8 of 10 musici, hetgeen geen enkel probleem geeft als de zaal in orde is.

Maar er zij ook echte "mismatches". In grote zalen programmeert men bijvoorbeeld één zanger(es) met pianobegeleiding. Een piano kan zo’n grote ruimte wel aan, maar de zanger(es) moet toch veelal de stem forceren. De grotere zaal wordt toch vooral gebruikt meer kaartjes te kunnen verkopen, want eigenlijk komt het duo veel beter tot zijn recht in bijvoorbeeld de Kleine zaal van het Concertgebouw dan in de Grote zaal.

Het omgekeerde effect (een groot orkest in een te kleine zaal) komt ook voor. Men vindt dit wel in repetitieruimten. Het orkest speelt officieel in de "echte" zaal, maar oefent in een soort gymzaal. Horen en zien vergaan de musici indien die ruimte niet wordt aangepakt met aanvullend absorptiemateriaal. Maar dan wordt de nagalmtijd weer te kort. Het dilemma kan worden beperkt door een punt in het G-RT-diagram "ergens halverwege" te kiezen. Dat wordt overigens hier in D.70-B niet verder uitgelegd.

 

Het is ook niet altijd makkelijk om schaling van groot naar klein toe te passen bij muziekinstrumenten. Bij (alt)violen, celli en bassen is het relatief eenvoudig. Een sectie van 20 violen in een grote zaal kan worden teruggebracht naar bijvoorbeeld twee in een kleinere zaal. Bij bijvoorbeeld koperinstrumenten zien we bij overgang van middelgroot naar groot een "verdubbeling", maar een trompet in een kleine ruimte blijft een luid instrument. Er kan uiteraard zachter op worden geblazen, maar de marges zijn toch tamelijk beperkt.

Een merkwaardige geval is ook de piano. Ook hierop kan in een kleine zaal minder luid worden gespeeld, maar aanpassing van het akoestisch vermogen van de piano ligt eigenlijk meer voor de hand. Kleinere concertvleugels zijn gewoon te koop en zijn ook in aardig wat huiskamers te vinden. Helaas worden in de concertpraktijk altijd de grootste maten gebruikt van het luidste merk, waardoor uitvoeringen in een kleine zaal nog wel eens ontaarden in gehamer op de piano plus een onhoorbaar pantomime van wat andere instrumenten.

 

4.    Een voorbeeld van een zaal voor ca. 200 personen

4.1    Een nieuwbouwsituatie, een aangepaste vorm van de spreekzaal uit webpagina B.31

We behandelen thans een voorbeeld. Daartoe wordt een zaal gekozen die ook in webpagina D.52 over spreekzalen al aan de orde kwam. De tekening van de zaal staat in figuur 5. Het gaat om een zaal van 198 personen die ieder een plaats bezetten van 55 × 90 cm, oftewel 0.50 m². Er is één verschil met het vloerplan van de spreekzaal uit D.52: de ruimte bij het podium is vergroot van 3.0 m tot 4.0 m. De breedte van de gangpaden is een beetje smal. Ze zijn opgemeten in een bestaande spreekzaal. Wellicht wordt de zaal in een nieuwbouwsituatie net wat breder gekozen, maar dat doet verder voor de volgende berekening niet ter zake.

Figuur 5:  Een voorbeeld van een schoenendoos-zaal voor 198 toehoorders.

 

De zaal is geschikt voor 198 personen luisteraars. We ronden het af op 200 mensen omdat we (eigenlijk te weinig) musici meetellen.	Npubliek	200	--
Het vloeroppervlak in de gegeven tekening.	Svloer	12.3 × 15.1 = 185.7	m2
Met de verhouding tussen publiek en vloeroppervlak wordt verder niets gedaan, maar is toch interessant. De verhouding stijgt met de zaalgrootte. In een kleine zaal nemen de gangpaden relatief meer ruimte in.	Npubliek/Svloer	1.07	m-2
Het volume per persoon kan worden afgelezen uit figuur 4. Eventueel kan een decimaal extra worden geschat met de formule die is afgeleid in webpagina B.31.2:	V/N	6.1	m3
Het Volume kan nu worden bepaald.	Vol	6.1 * 200 = 1220	m3
En daaruit volgt de gemiddelde hoogte.	h	1220 / 185.7 = 6.6	m

De gevonden gemiddelde hoogte is dus 6.6 m, waar in de spreekzaal van D.52 een gemiddelde hoogte werd gebruikt van 3.4 m. Alweer zien we het geweldige verschil tussen een spreekzaal en een muziekzaal.

Er wordt opzettelijk gesproken van de gemiddelde waarde omdat het publieksvlak scheef kan staan. In de spreekzaal uit D.52 loopt iedere rij op met 20 cm, zodat het publieksvlak 2.0 m stijgt. De akoestische wereld is een beetje bang van sterk oplopende publieksvlakken; ze staan wellicht de ontwikkeling van laterale reflecties in de weg (zie D.70-A).  Maar een stijging van 1.0 m kan onzes inziens probleemloos worden toegepast. De invloed van een steiler vlak kan eventueel worden uitgezocht in een computerprogramma. Onze hypothese is dat 2 m stijging voor het publieksvlak geen enkel probleem vormt. 

 

De ruwe vorm van de zaal is nu bekend, maar er moet nog wel het een en ander gebeuren. Daartoe leiden we eerst wat akoestische grootheden af. Daarbij wordt simpelweg de theorie volgens Sabine gebruikt. Er is al aangegeven dat die voor muziekzalen goed opgaat.

De nagalmtijd volgens formule (10b) uit webpagina B.31.1:	RT	1.2	s
Een belangrijke grootheid waar we hier niets mee doen is de geluidsterkte.  Dat moet door de gekozen methode "vanzelf" goed gaan.	G	13.9	dB
Een grootheid waar we eveneens niets mee doen is de "definitie" uit D.70-A.	C80	1.6	dB
We hebben nu een schoenendoos van 15.1 × 12.3 × 6.6 m3.  Daaruit is het totale geometrische oppervlak uit te rekenen.	Stotaal	733	m2
Uit de voorgaande twee formules kan met Sabines formule het totaal absorberend oppervlak worden uitgerekend.	Atotaal	161	m2
En hieruit volgt de gemiddelde absorptie coëfficiënt door deling van het absorberend oppervlak en het geometrisch oppervlak.	αgemiddeld	161 / 733 = 0.22	--
Een zitplaats beslaat 0.50 m2 die als volledig absorberend wordt verondersteld. Daaruit volgt het absorberend oppervlak van het publieksvlak.	Apubliek	200 × 0.50 = 100	m2
De absorptie wordt verdeeld over het publieksvlak en de absorptie van alle andere (rest)vlakken.	Arest	161 - 100 = 61	m2
En daaraan kan nu een absorptiecoëfficiënt worden gekoppeld, gemiddeld over de niet-publieksvlakken.	αrest	61 / (733 - 100) = 0.10	--

Wellicht absorbeert het publieksvlak net wat minder, maar het kan maar beter overschat worden, te meer daar de zijranden van het publieksvlak ook een bijdrage geven [[8]]. Een lagere waarde leidt tot een kleinere hoogte en als dan in de eerste testfase blijkt dat de nagalmtijd te laag is kan die alleen worden vergroot door het plafond alsnog op te hogen. Indien de nagalmtijd wat langer uitvalt omdat de absorptie van het publieksvlak wordt overschat kan dat worden gecompenseerd door het toevoegen van wat extra absorptie op de wanden of het plafond.

Een gemiddelde absorptiecoëfficiënt van 0.10 (10%) voor de restvlakken lijkt makkelijk te bereiken. In een schoenendoos van glas en/of beton en/of gelakt hout ligt die waarde zeker lager. Maar in een muziekzaal bevinden zich ook ventilatieopeningen en het wemelt van verstrooiende elementen. De wanden worden bewust verstrooiend gemaakt, maar er zijn ook altijd muziekinstrumenten, verlichtingsbruggen, akoestische apparatuur, enz. en alle verstrooiing zorgt automatisch voor enige wrijving, hetgeen zich uit als absorptie. In zalen van de hier gegeven grootte is 10% een mooie startwaarde.

 

4.2    Een muziekzaal in een bestaand gebouw

De voorgaande paragraaf was bedoeld voor een situatie die (letterlijk) vanaf de grond wordt opgebouwd, maar het is niet ongebruikelijk dat een zaal wordt gebouwd in een bestaand gebouw. De belangrijkste eis is dan: voldoende hoogte.

In theorie is het bij een vloeroppervlak van 200 m² ook mogelijk om de voorgaande rekenmethode toe te passen op een ruimte die bijvoorbeeld maar 3.5 m hoog is en. Volgens figuur 4 hoort daar een volume/persoon bij van 6.2 m³ en dat betekent dus dat 113 personen de benodigde absorptie moeten leveren in plaats van de 200 personen uit de tabel. Onze methode is geënt op zalen die niet al te veel van een kubus afwijken, maar wellicht leert een doorrekening in een computermodel dat de akoestiek in deze zaal ook goed zal voldoen.

Maar er is iets raars met de zaal: 113 personen op 200 m² vloeroppervlak is een zeer schaarse bezetting; 200  à 210 mensen is veel aannemelijker. En als dus enkele lokale helden komen optreden en na 113 bezoekers het bordje "uitverkocht" moet worden opgehangen zal menig zaaldirecteur in de verleiding komen om extra stoelen bij te plaatsen. Maar bij 210 bezoekers in deze zaal slaat de akoestiek dood en de conclusie moet dus zijn dat een ruimte van 3.5 m hoog in het algemeen ongeschikt is als muziekzaal.

 

In een leegstaande fabriekshal van 20 m hoog kan ineens veel meer. Het ligt dan aan het vloeroppervlak welke hoogte uit de bus rolt, maar de kans dat die waarde onder 20 m komt nadert tot honderd procent. Het betekent dat er voor piekfijne akoestiek een plafond in moet of dat er een complete "binnenzaal" moet worden gebouwd. Het boek van Peutz, genoemd in de voorgaande webpagina D.70-A, biedt een aantal (glazen) zaal-in-zaal-constructies, waarvan de zaal in de Amsterdamse  Beurs van Berlage het bekendste voorbeeld is [[9]].

 

Moeilijk te zien? Dat is uiteraard precies de bedoeling van de architect geweest. Maar beweging van de muis over de foto maakt de wanden duidelijk. Het plafond bestaat uit koperkleurige verstrooiers plus een doorzichtige plaat eromheen. Foto: Hans Nijs.

Nieuwe Kerk, Den Haag Een heel bijzonder geval is de Nieuwe Kerk in Den Haag. De Haagse concertzaal Anton Philips heeft (in tegenstelling tot de zalen in Amsterdam en Rotterdam) geen "kleine zaal" voor 500 à 600 bezoekers. Daarom is de Nieuwe Kerk aan de overkant van het Spuiplein voor die doeleinden verbouwd, al passen er "slechts" 400 toehoorders in Maar de kerk zelf heeft een groot volume en daardoor een veel te lange nagalm voor kamermuziek, zodat ook hier glazen vlakken zijn aangebracht. De ruimte is echter niet gesloten, de wanden beginnen pas op ca. 3 m hoogte en ook het ingehangen plafond is niet gesloten. Anderzijds zijn de plafondvlakken veel te groot om ze als "klankkaatsers" te bestempelen. De constructie leidt tot een beperkte nagalmtijd binnen de omhulling (1.4 s), maar de lange galm van de kerk zelf (3.5 s) kan doordringen in de ruimte. Het ligt aan het niveau van de galm hoe hoorbaar de galmstaart in de binnenruimte doordringt; beide deelruimten hebben hun eigen G en die van de eigenlijke kerk is lager dan die van de inbouw.

De zaal klinkt uitstekend, maar het zal duidelijk zijn dat dit soort exercities alleen mogelijk is in samenspraak tussen architect en akoestisch adviseur. De adviseur zal ook altijd een computermodel maken. In voornoemd boek van Peutz staat het voorbeeld.

 

	Een afstudeerproject Een afstudeerder (Babette Verheggen) aan de TUDelft stelde zich als opdracht om een negentiende-eeuwse machinehal om te bouwen tot concertzaal. De zaal heeft een volume van 2400 m3 bij een vloeroppervlak van 11.0 × 24.5 = 270 m2. De zaal is dus net een beetje lang in verhouding tot de breedte. In de zaal zijn 240 zitplaatsen gepland. De methode uit paragraaf 4.1 (de nieuwbouwsituatie) is nu niet zonder meer van toepassing. Daar volgde het volume uit het aantal personen, maar hier ligt het volume vast, tenzij er eventueel een nieuw plafond wordt ingehangen. De methode werkt wel, maar het gaat net wat soepeler als de alternatieve methode met het G-RT-diagram wordt gebruikt. In webpagina B.31 (figuren 1 en 2) is de uitwisselbaarheid van de methoden behandeld.
	In de lege hal zijn metingen verricht die worden weergegeven in het G-RT-diagram waarin dus ook het volume en de gemiddelde absorptiecoëfficiënt staan. De metingen van G en RT leveren vijf rode punten plus een blauw vierkantje. De metingen tonen een nagalmtijd van ca. 3 s. De waarden van G variëren nogal, hetgeen wordt veroorzaakt doordat de afstand tussen de bron en de mikrofoon varieert. De meest rechtse waarde met G = 22 dB hoort typisch bij een meting op 1 m van de bron. Het blauwe vierkantje representeert G = 17 op een afstand gelijk aan de "gemiddelde vrije weglengte". Dat is de waarde die representatief is voor de ruimte (zie webpagina B.10.3). De lege ruimte (voor het grootste deel begrensd door baksteen) heeft dus een gemiddelde absorptiecoëfficiënt van 9 - 10 %. Het diagram toont als blauwe lijn ook de voorkeurscurve die in deze website wordt aangehouden en omdat het volume van de ruimte bekend is, kan een "doelwit" worden vastgesteld waar het vierkantje naar toe moet schuiven voor "optimale" akoestiek.
	In het project is het nevenstaande stoelenplan ontwikkeld: 240 stoelen op 270 m2. Men betreedt de zaal via de achterzijde. Via figuur 4 leidt dat tot 6.6 m3/persoon, wat dan weer resulteert in 1584 m3 volume. Dat is wel een flink stuk onder het oorspronkelijk volume van 2400 m3, al gaat daar nog wel wat af door het schuine publieksvlak. Er zijn een paar mogelijkheden om de optimale akoestiek nog dichter te benaderen: Het aantal stoelen wordt opgevoerd: 270 stoelen op 270 m2 moet wel passen. Er kunnen nog wel wat plaatsen boven de ingangen aan de achterzijde. En wellicht kan er ook nog een rij naast, dat ligt een beetje aan de gehanteerde ontruimingsvoorschriften. Het volume wordt wat verkleind door er een extra plafond in te hangen; dat komt vooral in aanmerking als het schuine dak tot ongewenste resultaten zou leiden. Er wordt wat extra absorptie op de wanden aangebracht. Dat kan overigens ook nog als de zaal min of meer gereed is. Proefconcerten en "fine-tuning" met wat wijzingen achteraf zijn een valide en vaak gebruikte methode. Daarbij is het toevoegen van absorptie een stuk eenvoudiger dan het verminderen van de hoeveelheid. Als de publiekstribune bijvoorbeeld open is naar de onderkant en zijkanten, verdwijnt daar nog aardig wat geluidenergie in. Het is aan het koppel architect/adviseur om een oplossing te kiezen; wellicht is een combinatie zinvol.
	De bovenste figuur was een voorbeeld van de invoer in een computermodel; de onderste figuur geeft een uitdraai van C80 (tussen 1 en 3 dB) en G: tussen 10 en 14 dB, afhankelijk van de afstand tot de bron. De karakteristieke G-waarde in het midden van de zaal is gelijk aan 11 dB, hetgeen overeenkomt met het doelwit uit het G-RT-diagram.

 

 

5.    De volgende ontwerpstappen

5.1    Nu komt het zware werk

De ruwe vorm is klaar. Er is in de voorgaande paragrafen een schoenendoos ontworpen met het meest geschikte volume en veel werk is het eigenlijk niet als het programma van eisen bekend is waarin het muziektype en het aantal toehoorders gegeven is. Er zijn nu een paar vragen waarvan de beantwoording meer tijd vraagt:

• Waar plaatsen we de publieksvlakken?

• Hoe ver durven we in de plattegrond eventueel af te wijken van de schoenendoos?

• Welke materialen passen we toe?

• Welke verstrooiende wanden passen we toe?

• Hoe zal de zaal klinken als slechts de helft van de toehoorders komt opdagen?

We verlaten hier het kennisgebied van de architect. Sterker nog: ook een doorgewinterde akoestisch adviseur zal niet in staat zijn om alle vragen te beantwoorden. De akoestische kennis kent haar grenzen en we kunnen hier dus slechts wat voorbeelden aanstippen uit de praktijk.

 

5.2    De plaats van podium en publieksvlakken in een zaal, "goed zien is goed horen"

De beroemde zalen uit de late negentiende eeuw zijn schoenendozen met het podium aan één korte zijde. Sommige zalen hebben zelfs een proscenium (een toneellijst).

Ook in Amsterdam bevindt het podium zich aan de korte zijde maar het stramien wordt onderbroken door op het toneel tribunes te bouwen. Akoestisch gezien is dit toch niet meer dan een noodtribune (zie de verwijzing naar het artikel van Pamela Clements over de renovatie in D.70-A). Het orkestgeluid is er goed te horen, maar als iemand voor op het podium zingt in de richting van de zaal is het geluid er wel erg secundair; het wordt slechts via reflecties van de achterzijde genoten. Figuur 6 en de foto tonen het Amsterdamse model.

 

Figuur 6:  Model Amsterdam. De tekeningetjes geven een dwarsdoorsnede (boven links) en langsdoorsnede (boven rechts) door een zaal die is gebaseerd op het Amsterdamse Concertgebouw (onderste foto). De schaal van de tekeningen en het aantal rijen in zaal en op balkon zijn echter niet ontleend aan het Concertgebouw. Het dient slechts als model. De aanzichten van de balkons zijn niet getekend.

Aan weerszijden van het orgel ziet men twee vlakken die prima dienst doen wanneer een koor meezingt met een orkest. Indien dat niet het geval is worden de plaatsen verkocht aan het publiek.

 

De zaal wordt akoestisch hoog gewaardeerd en neemt in Beraneks ranking een vijfde plaats in. Echter, door de vlakke vloer ziet men in dit soort zalen wel wat weinig van wat er op het podium gebeurt. En juist om het visuele aspect te verbeteren, ging men na de tweede wereldoorlog [[10]] te rade bij de ontwikkelingen in de theaterwereld.  Publieksvlakken moesten steiler en afstanden korter.

 

Figuur 7:  Een concertzaal als het model van een theaterzaal wordt gevolgd met een centraal geplaatst podium. De aanzichten van de balkons zijn niet getekend.

 

Figuur 7 geeft een model van een theaterzaal waar het publiek rondom het podium is geplaatst. Zo’n zaal lijdt onder ernstige akoestische gebreken. Als een waarnemer op het podium staat en de zaal inkijkt, ziet hij/zij veel te veel publiek en veel te weinig wanden. De zaal heeft een tekort aan vroege reflecties (de rode pijlen) omdat de vroege energie in het publiek verdwijnt. De late energie (blauwe pijlen) kan zich meestal wel aardig handhaven, maar als we in lopende muziek slechts de vroege nagalm horen, klinkt de zaal dus veel te droog.

 

Voor de Berlijns Philharmonie, geopend in 1963, bedachten Scharoun (architect) en Cremer (akoestisch adviseur) een zaal waar de hoeveelheid vroege energie werd opgevoerd door reflecterende vlakken toe te voegen. In figuur 8 wordt dat getoond als geelgekleurde vlakken. Het voordeel van deze aanpak is dat ook de achterste rijen relatief dicht op het orkest zitten en dat het zicht op het orkest veel beter is dan in de zalen van rond 1900.

 

Figuur 8:  Model Berlijn. De Berliner Philharmonie wordt wel een "vineyard" (wijngaard) genoemd. De publieksvlakken zijn verdeeld in compartimenten. De zaal is hoog, maar zit ook vol met verticale vlakken rondom de publieksvlakken die ervoor zorgen dat veel (voege) reflecties de toehoorder bereiken.

De vroege reflecties worden in de Philharmonie mede verzorgd door een aantal reflectoren tegen het plafond. Die zijn op de foto te zien, maar niet in de tekeningetjes gezet.

 

Cremer gebruikte een schaalmodel (1:10) van de zaal. In dat schaalmodel zijn alle voors en tegens van de zaal doorgemeten en steeds zijn verbeteringen uitgedokterd. Met name per publieksvlak moesten verschillen worden weggewerkt en de vraag is trouwens of dat geheel gelukt is.

 

Enige jaren later werd in Rotterdam een nieuwe concertzaal ontworpen door de gebroeders Kraayvanger en Fledderus als architecten en de Delftse hoogleraar Kosten als akoestisch adviseur: De Doelen. De zaal werd geopend in 1966 na uitvoerig akoestisch onderzoek waarbij de nagalmtijden van bestaande zalen werden vergeleken en metingen werden verricht in een schaalmodel 1:10. In de Doelen wordt wat minder gestrooid met publieksvlakken dan in Berlijn, maar ook in Rotterdam wordt gestreefd naar veel voege reflecties. Het principe dat daarbij wordt gehanteerd staat in figuur 9.

 

 

Figuur 9:  Model Rotterdam. De Rotterdamse Doelen heeft minder afzonderlijke publieksvlakken dan de Philharmonie. Eigenlijk zijn er maar twee: de kuip en de ring. Het vloerplan van De Doelen wijkt af van dat van de traditionele zalen, maar ook hier wordt een groot volume gepaard aan veel verticale vlakken.

 

Het adagium van de architecten en Kosten voor het ontwerp was "goed zien is goed horen", resulterend in tamelijk steile publieksvlakken. Maar er werd vooral ook gestreefd naar korte afstanden tussen podium en toehoorder. In een voordracht voor de Akademiedagen (zie D.70-A) toont Kosten een statistiekje van de afstanden tot het orkest voor twee zalen: Philharmonic Hall in New York en De Doelen, zie figuur 10. Naar de mening van zowel Cremer als van Kosten zijn korte afstanden een goede eigenschap van een zaal en menig hedendaags akoestisch adviseur volgt hen daarin. Of omgekeerd: de grote afstanden uit Philharmonic Hall worden nooit meer toegepast. Sterker nog: Philharmonic Hall is ondertussen gesloopt wegens de abominabele akoestiek die overigens ook werd veroorzaakt door de elliptische plattegrond.

 

Figuur 10:  Philharmonic Hall (rechts) en De Doelen (links) zijn vrijwel even lang. Het grafiekje geeft aan dat men in de Rotterdamse zaal veel dichter op het orkest zit. De korte afstanden zijn zelfs een leidend principe bij het ontwerp van De Doelen [[11]].

 

Een zeer bijzondere concertzaal is die van Christchurch, Nieuw Zeeland, geopend in 1972, waar Harald Marshal akoestisch adviseur was. De plattegrond is min of meer elliptisch, hetgeen de meeste akoestici angstvisioenen bezorgt. De vroege reflecties worden verzorgd door grote reflectoren (in rood in figuur 11) die door de hele zaal zijn aangebracht. Ze sluiten echter niet aan zodat de late nagalm ontstaat via de ruimten tussen de reflectoren.

 

Figuur 11:  Model Christchurch. De vroege reflecties worden verzorgd door reusachtige reflectoren boven het podium en het publiek.

 

Marshall wordt ook beschouwd als de vader van de "laterale reflecties" die in webpagina D.70-A uitvoeriger aan de orde zijn geweest. Dat zijn dus de reflecties in het vlak van de oren van de luisteraar, waarbij het onderscheid tussen het linker en het rechter oor van belang is. Het idee is ontwikkeld rond 1970 en bestond dus nog niet toen de Philharmonie en de Doelen werden ontworpen.

 

De laterale reflecties hebben nogal school gemaakt en menig akoestisch adviseur is bang voor een ontwerp waarin voldoen laterale reflecties ontbreken. In Christchurch wordt het horizontale veld opgewekt door de reflectoren, maar in veel moderne zalen bewandelt men een veel simpeler weg. Dan wordt gestart met het Amsterdamse model waarbij het publieksvlak naar de achterwand scheef wordt gezet om het zicht op het podium te verbeteren. De zijwanden zijn dan optimaal zichtbaar vanaf het podium; eventueel zijn enkele kleine balkons toegestaan [[12]]. Figuur 12 geeft een voorbeeld.

Anderzijds zijn er wel degelijk pogingen ondernomen om het succes van de Berliner Philharmonie te herhalen of zelfs te overtreffen. Geïnteresseerden worden daartoe verwezen naar de voorbeelden in Beraneks boek. Om ze met eigen ogen te aanschouwen moet men vooral naar een paar Duitse zalen en naar Japan. In Nederland komt de grote zaal van Vredenburg in Utrecht in aanmerking voor bezoek.

 

Figuur 12:  Model Hedendaags. Ten opzichte van het Amsterdamse model doet de achterwand veel minder mee. Daardoor kan het publiek veel meer zien van wat er op het podium gebeurt. De zijwanden blijven "onbekleed" waardoor de laterale reflecties het beste tot hun recht komen.

 

Nog één consequentie moet worden genoemd: laterale reflecties bestaan alleen als de wanden loodrecht zijn gesteld. Figuur 13 toont dat.

 

Figuur 13:  Laterale reflecties vereisen een horizontaal lopend veld. Loodrechte wanden (links) verzorgen het horizontale veld wel, maar in het rechter geval gaat het helaas fout. De speelruimte van de architect is in dit opzicht nihil.   

 

5.3    Zaalplattegrond, eventuele afwijkingen van de schoenendoos

De zaalplattegrond is in de vorige paragraaf al impliciet aan de orde gekomen. Maar het is denkbaar dat wordt uitgegaan van een klassieke zaal (het Amsterdamse model) waarvan de plattegrond niet meer rechthoekig is. Er zijn zalen die flink afwijken van de rechthoekige vorm en toch worden gewaardeerd (de Berliner Philharmonie bijvoorbeeld).

Een systematisch onderzoek naar plattegronden die afwijken van het rechthoekig stramien is ons niet bekend. Het is zeer wel mogelijk om met de computer een aantal grondvormen te vergelijken op nagalmtijd, geluidsterkte, C₈₀, enz., waarbij met name de gelijkmatige verdeling over de publieksvlakken kan worden beoordeeld. Maar het is wel een tijdrovende klus en daarom vindt men er wellicht weinig of niets over in de literatuur; het blijft bij individuele gevallen [[13]]. En zodoende worden er over dit onderwerp meer meningen geventileerd dan feiten gegeven.

 

5.4    Materialen

Het is een interessante vraag in hoeverre de toegepaste materialen in de zaal een rol spelen. Rode stoelen zijn in de mode; ze worden "warmer" genoemd dan blauwe, maar ons zijn geen gehoortests bekend waarin geblinddoekte toehoorders klankverschillen konden waarnemen. Ook hout heet nogal eens warmer te zijn dan beton of glas. Voor ongelakt hout loopt de absorptie inderdaad iets meer op dan bij beton, maar een laklaag doet het effect teniet en gelakt hout is in de nagalmkamer niet van beton of glas te onderscheiden. Houten panelen kunnen zelfs wat laagfrekwente absorptie vertonen, waardoor een betonnen zaal zelfs warmer zou moeten klinken dan een houten. Ook hier zou een blinddoekproef uitsluitsel kunnen geven, maar dan zouden eigenlijk twee gelijke zalen moeten worden gebouwd in beton en hout [[14]].

De discussies over de toepassing van beton of hout zijn eindeloos en vaak vermakelijk. Beranek meldt dat na een deels mislukte renovatie van Carnegie Hall het betonnen podium de schuld kreeg van de matige klank. Het betonnen podium bleek er echter al een paar decennia te liggen. Grappig is ook de discussie over het podium bij de renovatie van het Brusselse Palais des Beaux-Arts. Een betonnen onderpodium onder het eigenlijke houten podium "moest eruit". Prof Vermeir, de akoestisch adviseur, heeft vele malen geprobeerd om uit te leggen dat het onderpodium akoestisch niets deed, maar heeft uiteindelijk de houtlobby maar gelijk gegeven. De zaal klinkt na renovatie uitstekend, maar dat ligt toch vooral aan de andere ingrepen van Vermeir en zijn medewerkers [[15]].

 

Een keuze van de houtlobby voor hout in plaats van beton kan een paar redenen hebben. Het is zeer wel mogelijk dat hout door meer mensen visueel wordt gewaardeerd en in webpagina D.70-A is al uitgelegd dat het oog mede een rol speelt bij de concertbeleving. Het wordt in deze website buiten beschouwing gelaten omdat er in de wetenschap geen onderzoek naar is gedaan (althans voor zover ons bekend).

Maar er wordt ook een argument vóór hout gebruikt waartegen niet genoeg kan worden gewaarschuwd: de muziekzaal als "klankkast". Een gitaar, viool of piano ontlenen hun klank aan de houten kast waarop de snaren zijn gespannen. Echter, bij een concertzaal dienen meetrillende wanden of podia te allen tijde te worden bestreden, net zoals het meetrillen van luidsprekerkasten ook altijd wordt tegengegaan. Het fenomeen is niet goed te controleren; op één plaats zou de klank inderdaad wat kunnen opknappen, maar twee zitplaatsen verder is het geluid dan waarschijnlijk weer slechter. En dat geldt ook op een podium. Houten wanden moeten dus zwaar zijn en trillen hoogstens in de allerlaagste frekwenties een beetje mee omdat dat onvermijdelijk is.

 

De waarschuwing tegen de zaal als klankkast wil niet zeggen dat een musicus op een podium geen verschillen zou kunnen horen. De foto’s tonen de Japanse violiste Mariko Senju, die in de concertzaal van Kyoto uitleg geeft over een onderzoek naar de interactie tussen de plaats op het podium en de klank van de viool [[16]].

 

Foto’s:  Lau Nijs

Figuur 14:  Mariko Senju geeft een explicatie over de invloed van de plaats op het podium op de klank van de viool. De zaal is in Kyoto, Japan.

 

De violiste hoort ongetwijfeld verschillen, maar het lijdt ook geen twijfel dat daar in de zaal niets van te horen valt. De violiste hoort de viool op 10 cm in het zogenaamde "nabijheidsveld". Die klank wordt gevormd door monopolen, dipolen, quadrupolen, enz, en al die bronnen hebben een verschillende afstandsterm: een monopool dempt met het kwadraat van de afstand, maar een quadrupool met de vierde macht. Op 2 m afstand is dan alleen die monopool nog te horen en allerlei andere geluiden zijn onhoorbaar geworden. Dat is meestal maar goed ook, want het publiek komt niet voor knarsende snaren.

 

5.5    Verstrooiing

Het belang van verstrooiende wanden is al meerdere malen besproken. Maar er zijn twee problemen: in de eerste plaats weet men eigenlijk nog steeds niet hoeveel verstrooiing "mooi" wordt gevonden en in de tweede plaats is van de meeste materialen en vormen de verstrooiing helemaal niet bekend. Zoals uitgelegd in webpagina B.7 is de absorptiecoëfficiënt van veel materialen wel gegeven maar de diffusiecoëfficiënt niet, vooral omdat meting van de diffusie veel ingewikkelder is. We laten hier simpelweg wat voorbeelden zien die in de praktijk goed bevallen.

 

Foto:  Stylos studievereniging Bouwkunde, TU Delft

Het Amsterdamse Concertgebouw De verstrooiing wordt veroorzaakt door de kolommen plus de ornamentiek. In het plafond zijn cassettes toegepast. De absorptie van alle elementen is zo laag mogelijk gehouden. Verstrooiing moet, maar het mag ook weer niet te veel worden. Plafond en wanden lijken, gezien door de oogharen, de goede mix van vlak en verstrooiend te hebben, maar eigenlijk weten we ook na honderd jaar nog niet of het ook anders en wellicht nog beter kan.

Foto:  Lau Nijs

De Doelen in Rotterdam De grote zaal van de Doelen zit vol verstrooiende elementen die zo min mogelijk absorberen. Men herkent de zig-zag-constructies in de wanden, in het plafond en aan de binnenzijde van de "kuip". De afmetingen zijn in de orde van een meter.

Foto en Model:  Bureau Peutz, Mook

Theater de Spiegel, Zwolle Een schaalmodel van Theater de Spiegel in Zwolle. De kolommen worden gebruikt als verstrooiers, maar let ook op het verstrooiende cassetteplafond en de verstrooiende elementen op de borstweringen van de balkons. Het schaalmodel biedt de mogelijkheid om de verstrooiing in beeld te brengen door een vergelijking te maken met vlakke reflecterende panelen. Een geoefend oog kan aan de hand van het reflectogram een oordeel vellen en echo’s en focussering zijn tegen te gaan.

Foto:  Stylos studievereniging Bouwkunde, TU Delft

Conservatorium van Amsterdam   De Haitinkzaal van het Amsterdamse Conservatorium. De nissen aan de rechterwand en de zig-zag-wand aan de linkerzijde (weer in de orde van een meter) zorgen voor de meeste verstrooiing. De kolommen dragen daar ook enigszins aan bij.

 

5.6    Kan verstrooiing ook worden overdreven?

Uit de voorgaande tekst zou kunnen worden opgemaakt dat moet worden gestreefd naar maximale verstrooiing. Voor een sportzaal, restaurant, winkel, e.d. is dat waarschijnlijk ook het geval, maar wetenschappelijk bewijs is er eigenlijk alleen voor een sportzaal.

In een concertzaal (en misschien ook in een spreekzaal of een klaslokaal?) kan het effect wel degelijk worden overdreven. Kirkegaard noemt dat "diffusion confusion". In een congresbijdrage [[17]] poneert hij de stelling dat bijvoorbeeld de akoestiek van Sydney Opera House en Avery Fischer Hall (in Lincoln Center in New York) matig wordt gewaardeerd vanwege een teveel aan verstrooiing. Daardoor is bronlokalisatie te moeilijk voor de luisteraar en het geluid begint te "zwemmen" [[18]]. In Sydney Opera House zijn in het oorspronkelijke ontwerp zig-zag-constructies toegepast die zeer diep zijn (45°); de reflectie via zo"n wand is dan niet meer hoorbaar. Als experiment zijn de constructies (tijdelijk?) afgedekt met vlakke platen om na te gaan of de akoestiek van de zaal daarvan opknapt. Zie Kirkegaard"s foto"s voor meer duidelijkheid.

 

5.7    Lege stoelen, de zaal is lang niet uitverkocht

Bij sommige muziekuitvoeringen is de zaal lang niet uitverkocht. In de grotere concertzalen wordt daar rekening mee gehouden door de (lege) stoelen uit te zoeken op hun geluidabsorberend vermogen. Het is dan de bedoeling dat de absorptie gelijk is in bezeten en onbezeten toestand. Dat lukt nooit honderd procent en een slecht bezette zaal galmt altijd wat meer dan een vol huis.

Maar dergelijke stoelen zijn log en zwaar en in kleinere zalen wil men nog wel eens het stoelenplan aanpassen aan de voorstelling, zodat per definitie met lichtere exemplaren moet worden gewerkt. Houten of plastic stoelen absorberen vrijwel niets; gestoffeerde stoelen doen het wat beter, maar de toegepaste laagdikten zijn dan toch te gering om een toehoorder te vervangen. Vloerbedekking onder het publieksvlak helpt, maar dan is de aanpasbaarheid van de ruimte weer minder.

 

Het is merkwaardig dat men in de praktijk vrijwel nooit zalen tegen komt die indeelbaar zijn, bijvoorbeeld met een vouwwand of gordijnen. Het is mogelijk om de berekening uit paragraaf 4.1 opnieuw te doen maar dan met een wand op bijvoorbeeld vijf rijen van achteren. De zaal heeft een enigszins ongebruikelijke plattegrond en de hoogte zouden we in een nieuwbouwsituatie wat lager kiezen, maar Sabines formules voorspellen een goede akoestiek die zeker beter is dan in de galmende situatie zonder tussenwand. Een systeem met schuivende gordijnen moet ook mogelijk zijn, al kan de zaal daardoor net wat te droog worden. Wij hebben nooit een systematisch onderzoek naar dit soort aanpassing gezien [[19]].

 

Deze webpagina is als pdf te downloaden, klik hier

 

 

---