Geluidsfrequentie. Hoe zit dan nu precies?

Als akoestisch adviseur in het Naadloos Akoestisch Bouwlab is akoestiek het gespreksonderwerp van de dag en geef ik advies en trainingen over akoestiek, akoestische problemen en oplossingen. Een onmisbaar onderwerp hierin is geluidsfrequentie. Dit begrip vinden we terug in rapporten, databladen en akoestische berekeningen, maar ook op de fabriekssticker van een stofzuiger, de handleiding van de magnetron of bij de menu-instellingen van je audio-installatie. Vanuit de vele vragen die uit mijn dagelijkse gesprekken en adviezen voortkomen, merk ik dat de begrippen van geluidsfrequentie niet voor iedereen even bekend en helder zijn. Een mooi onderwerp voor een blogbericht. In deze blog gaan we iets dieper kijken in het natuurkundig fenomeen geluidsfrequentie.

Heinrich Hertz

Wat is geluidsfrequentie?

Met geluidsfrequentie duiden we de toonhoogte van een geluid aan. Wikipedia geeft bij het woord frequentie de uitleg “Hoe vaak iets gebeurt of voorkomt binnen een bepaalde tijd”. Een mooie, simpele uitleg. Eigenlijk kunnen we dus zeggen dat een geluidsfrequentie inhoudt: “Hoe vaak komt de geluidsgolf voor binnen een bepaalde tijd”. In dit geval dus seconden. Bij geluidsfrequentie spreken we namelijk over het aantal trillingen dat er binnen een seconde plaatsvindt. Logisch is natuurlijk dat een korte trilling vaker in een seconde voorbij kan komen als een lange trilling. Je kunt immers als voetganger vaker een stap naar voren en terug doen binnen een bepaalde tijd, dan dat je de hele straat op en neer loopt. Geluidsfrequentie drukken we uit in Hertz, vernoemd naar de Duitse geleerde Heinrich Hertz.

Hoge en lage frequenties

Inherent aan de geluidsfrequentie is dus de lengte van de trilling/golfbeweging. Hierbij geldt dus “Hoe hoger de frequentie, hoe korter de beweging”. Hier zien we een afbeelding met twee verschillende geluidsfrequenties. De bovenste golfbeweging is van een basgitaar, de onderste golfbeweging is van een fluitje. We zien in deze tabel dat de frequentie van het fluitje in dezelfde tijd, veel vaker in de tijdsduur past in vergelijking met de frequentie van de basgitaar. De verschillen in lengte tussen twee frequenties kunnen behoorlijk groot zijn. Een frequentie van 125 Hz die zich via lucht verplaatst heeft een lengte van ca. 275cm en een frequentie van bv. 4000 Hz in deze situatie ca. 8,6 cm.

Belang van geluidsfrequentie

Geluidsfrequentie is voor ons bijzonder belangrijk. Wij gebruiken frequenties om ons bijvoorbeeld uit te drukken, muziek te horen, te waarschuwen etc. Geluidsfrequentie is een belangrijk onderdeel van al het geluid dat wij produceren en waarnemen. Stel je eens een muziekstuk voor waar maar één toonhoogte wordt gebruikt zoals bijvoorbeeld één fluittoon die wij ruim drie minuten zouden aanhoren. Zouden we er dan nog met plezier naar luisteren?

Geluidsfrequentie en ons gehoor

Mensen hebben een breed, maar toch beperkte mogelijkheid voor het produceren en waarnemen van geluidsfrequenties. De onder en bovengrens van geluidsfrequentie in relatie tot ons gehoor verschilt per persoon. Bij kinderen zien we vaak dat het bereik wat ruimer is als het gemiddelde en bij ouderen zien we vaak dat het bereik beperkter is. Gemiddeld genomen heeft een mens een bereik van ca. 20 tot 20.000 Hz. Frequenties vanaf ongeveer 20.000 Hz noemen wij ultrasoon. Gelukkig heeft ons gehoor deze beperking, want anders zouden wij de frequenties van bv. radiozenders, radarapparatuur en bepaalde diersoorten de hele dag waarnemen.

Geluidsfrequentie en onze stem

Hoewel ons gehoor een gemiddeld bereik van ca. 20 tot 20.000 Hz heeft, is ons stemgeluid aanzienlijk beperkter. Het grootste gedeelte van ons stembereik bevindt zich tussen de 250 en 4000 Hz. Klinkers gebruiken wij in combinatie met de hoeveelheid lucht om het volume van het geluid te bepalen en bevinden zich tussen ca. 250 en 2000 Hz. Medeklinkers gebruiken we om informatie in onze boodschap te stoppen en bevinden zich tussen ca. 250 en 4000 Hz. Een uitzondering hierop zijn de stemloze medeklinkers (bv. F, S, T) die variëren nogal tussen de 2000 en 8000 Hz. We kunnen dus zeggen dat onze stem een bereik heeft van ca. 250 tot 8000 Hz, waarbij het leeuwendeel zich tussen de 250 en 4000Hz bevindt.

 

 

Geluidsabsorptie en geluidsfrequentie

Het juiste materiaal voor het absorberen van geluid om galmproblematiek aan te pakken, is sterk afhankelijk van het type geluid en de frequentie die hierbij hoort. Hoge frequenties hebben kleine golfbewegingen en kunnen met een relatief dunne laag absorptiemateriaal worden geabsorbeerd. Lage frequenties zijn een grotere uitdaging en vragen vanwege de grote lengte van de golf een dikke laag absorptiemateriaal (en/of in combinatie met een luchtspouw). Bij een dun absorptiemateriaal wordt het materiaal als het ware overspoelt door de lange golf die bij een lage frequentie hoort. De meeste hoogwaardige absorptiematerialen zijn gericht op het absorberen van geluid in het spraakgebied en zijn veelal voor toepassingen in gebieden vanaf (125 Hz) 250Hz. Voor bijzonder lage frequenties zijn er vaak specifieke en/of aanvullende maatregelen nodig om effectief geluid te absorberen. Dit zien we terug in bijvoorbeeld geluidsstudio’s, maar ook bij een zogeheten 50 Hz brom van bijvoorbeeld een stroomhuis. Natuurlijk is het altijd raadzaam om een akoestische specialist te raadplegen, maar zeker bij situaties met bijzondere lage of specifieke frequenties verdient dit een extra aanbeveling. Wil je meer weten over geluidsabsorptie lees dan mijn blogbericht Huh? Geluidsabsorptie wat is dat?

 

Joost Vermeulen

Akoestisch Adviseur bij het Naadloos Akoestisch Bouwlab