Akoestiek van de 'schoenendoos'

Grote zaal © nc

Dat het Amsterdamse Concertgebouw tot de beste zalen ter wereld behoort, is bekend. Finse experts deden onlangs onderzoek naar de akoestische geheimen van tien concertzalen. Zijwanden in zalen als ‘schoenendozen’ spelen een cruciale rol.

Door Hester van Santen | NRC Handelsblad | 04-03-2014

Het was avond in Het Concertgebouw, maar de Grote Zaal was leeg. Het was dinsdagavond 13 november 2012. Pas de volgende middag zou er weer een lunchconcert zijn. En dus kwamen zes Finnen de zaal binnen met groot materieel. Op het podium zetten ze meer dan dertig luidsprekers neer op standaards. Op één van de tweeduizend rode klapstoelen kreeg een gladde grijze pop een plek. In zijn oren zaten twee geavanceerde microfoontjes.

De zes Finnen maten de beroemde akoestiek van Het Concertgebouw op. Deze week staan hun resultaten in het invloedrijke wetenschappelijke tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences. Ze leggen erin uit waaraan de rechthoekige zaal van Het Concertgebouw zijn gewaardeerde klank te danken heeft.
Natuurlijk, de zaal heeft een verfijnd galmeffect, dat was al bekend. Maar er is meer: de ‘boventonen’ komen beter over. Daardoor klinkt in deze zaal een fortissimo méér fortissimo dan elders. Voller, luider. Deze zaal vergroot de dynamiek van een orkest. 'Daar kunnen architecten rekening mee houden als ze een nieuwe concertzaal ontwerpen', vertelt akoesticus Jukka Pätynen aan de telefoon.

Samen met de vijf collega’s met wie hij in Amsterdam was, werkt hij aan de Aalto Universiteit, bij Helsinki. Van tien Europese concertzalen maten de Finnen de akoestiek op. Klassieke als Het Concertgebouw, maar ook vernieuwende als de ‘terrassenzaal’ van de Berliner Philharmonie. Wat Het Concertgebouw (geopend in 1888) met de dynamiek van een orkest doet, was nooit eerder bepaald. Maar de klank is al vele decennia beroemd. Iedereen zegt: dat komt door de vorm van het gebouw: rechthoekig, net als de meeste klassieke, beroemde concertzalen.

Waarom eigenlijk? Een akoestisch plan was er oorspronkelijk niet. De rechthoekvorm was in de achttiende en negentiende eeuw simpelweg de meest praktische manier om een zaal voor tweeduizend toeschouwers te maken. Maar al snel bleek de ‘schoenendoos’ voor de akoestiek uitstekend. Luisteraars beschrijven de klank van schoenendoosvormige zalen (zo heten ze in akoestisch jargon ook) als warm, met veel lage tonen. En als ruimtelijk: het orkest lijkt breder dan het is, de muziek omhult je.

De zijwanden zijn daarvoor verantwoordelijk, legt Pätynen uit. 'Het geluid van het orkest weerkaatst meteen tegen die wanden.' De klank die de luisteraar hoort, komt daardoor van drie kanten. Recht van voren van het orkest, én eentiende seconde later via de twee zijwanden. 'Omdat de weerkaatsing zo snel volgt, klinkt het voor de luisteraar niet als een echo maar als één klank. De reflectie geeft het geluid zijn karakter.'

Akoestici hebben het effect van die ‘laterale reflecties’ eerder proberen te vangen. Zo weten ze dat geluid daardoor lang rondzingt. De Nederlandse akoesticus Martijn Vercammen, gespecialiseerd in concertzalen, heeft er veel ervaring mee. 'In Het Concertgebouw blijven de reflecties de zaal 0,3 seconde helemaal vullen. Het gáát maar door.' In totaal duurt het wel 2,4 seconden voor een toon er helemaal weggestorven is.

Maar de Finnen ontdekten een tweede voordeel van de zijreflecties. Negen dagen lang reisde het zestal daarvoor met een touringcar door Europa, vertelt Pätynen. Naar Amsterdam, Brussel, zeven Duitse concertzalen en Wenen. 'Zoals een rockband, met een chauffeur. Meestal begonnen we pas met meten na elf uur ’s avonds, als het avondconcert afgelopen was. We maten tot vijf of zes uur ’s ochtends. Overdag sliepen we in de bus.'

De ruim dertig luidsprekers op het podium vormden samen een ‘luidsprekerorkest’. Uit de speakers kwam Mozart, Beethoven, Bruckner, maar zonder dat er een orkest aan te pas was gekomen. Musici hadden de klarinetpartij, de viool, de cello enzovoort afzonderlijk ingespeeld, in een gortdroge laboratoriumruimte zonder echo’s. Zo konden de Finnen luisteren naar de objectiefste opvoering ter wereld.

Voor de meeste metingen toeterden uit de luidsprekers zelfs alleen referentietonen. Van laag naar hoog, van hard naar zacht. De testpop ('met heel goed gelijkende oren') ging van stoel naar stoel, en ving de afgespeelde tonen op. Zo bepaalden de Finnen de akoestische ‘vingerafdruk’ van elke zaal. En zo ontdekte Pätynen: een fortissimo komt in een schoenendoos beter over, door boventonen. Dat is niet eenvoudig te begrijpen, want het komt door de instrumenten, de muren én onze oren.

Luister even naar de ‘Romantische’ Vierde Symfonie van Bruckner – dat deden de Finnen zelf uitgebreid. Aan het begin van het Scherzo speelt het hele orkest een groot crescendo. Het líjkt alsof de klank daarin gelijkmatig sterker wordt. Maar dat is niet zo. Tussen piano en fortissimo worden de bastonen slechts 3 decibel sterker. Dat is weinig: 1 dB verschil is voor mensen net hoorbaar. De middentonen worden 7 decibel (dB) sterker.

En de heel hoge tonen, boven 2.000 hertz, worden wel 20 dB sterker. Zo hoog spelen de instrumenten ‘officieel’ helemaal niet. Maar ze zijn voor ieder instrument cruciaal voor de klankkleur. Die hoge, meest versterkte tonen zijn boventonen of ‘harmonischen’: de extra tonen die altijd meeklinken als een noot wordt gespeeld. Bovendien: worden instrumenten harder bespeeld, dan worden de boventonen – die ontstaan door resonantie in het instrument – relatief nóg sterker. Juist bij luid spel horen de boventonen erbij.

Nu de crux. De zijmuren van een schoenendooszaal én de vorm het menselijk oor zorgen er samen voor dat in luide muziek de boventonen relatief nog sterker klinken. Want onze oren nemen hoge geluiden beter waar als ze van de zijkant komen. Door de zijwanden in Het Concertgebouw komen de boventonen van het fortissimo dus van de gunstige kant.

Het gevolg : we horen meer boventonen, en dus lijkt de luide orkestklank nog luider. Een groot crescendo is in een schoenendoos 1 à 3 decibel sterker dan in een andere zaal – door de boventonen. Pätynen: 'Hoe onze hersenen dat waarnemen, is dan weer de volgende stap. Maar doordat de dynamiek van de muziek meer uitgesproken is, is de muziek expressiever. En dat vinden we doorgaans mooi.'

Hebben architecten nog wel een excuus om iets anders dan een schoenendooszaal te ontwerpen? Toch wel, vindt Martijn Vercammen. 'Belangrijk is het wel. Maar de bouwvorm vertelt niet het héle verhaal. Het Konzerthaus in Berlijn is wel een schoenendoos, maar over de akoestiek zijn de meningen verdeeld. Misschien komt het door al dat marmer, ik weet het niet. Anderzijds kun je als architect best een zaal met een andere vorm ontwerpen. Maar je moet er alles uit de kast halen voor de akoestiek. Het plafond, de opstelling van het publiek.'

En wat vindt Pätynen? Hij aarzelt. 'Als het je écht om de akoestiek gaat, is er nauwelijks een reden te bedenken niet rechthoekig te bouwen – dat is mijn persoonlijke mening. Maar er zijn meer aspecten aan een gebouw dan de akoestiek. Een concert is ook een sociale ervaring: in een terrassenzaal zien toeschouwers elkaar. En moderne zalen worden ook gebouwd om ánders te zijn dan andere zalen.'

Wij raden u aan om uw concertkaarten te bestellen via een andere browser. Gebruik hiervoor Chrome, Firefox, Safari, Edge of Internet Explorer versie 10 of hoger.