Bij luidsprekers hoor je vaak over fase en faseverschuivingen als het geluid niet optimaal klinkt. Deze termen hebben te maken met het trillingsgedrag van geluidsgolven en spelen een cruciale rol in de akoestiek. Faseverschuivingen kunnen zelfs nuttig zijn – mits ze op de juiste manier worden toegepast.
Wat betekent fase bij luidsprekers?
In een meerkanaalssysteem zorgen meerdere luidsprekers tegelijkertijd voor geluid in de ruimte. Voor een goede geluidskwaliteit is het essentieel dat deze luidsprekers nauwkeurig op elkaar zijn afgestemd. Geluidsgolven worden uitgezonden door de voor- en achterwaartse bewegingen van de luidsprekerconus en verspreiden zich vervolgens in de ruimte. Geluidsgolven die worden uitgezonden wanneer de conus op het hoogste punt naar voren beweegt, hebben de grootste geluidsdruk. Deze lucht- of conustrillingen kunnen als een sinuscurve worden weergegeven:
De Y-as toont de verandering in luchtdruk, terwijl de horizontale X-as de tijd aangeeft. De faselijn beschrijft de relatieve positie van twee trillingspatronen. Wanneer twee luidsprekers tegelijkertijd de maximale luchtdruk produceren (hun conussen trillen synchroon), is de faselijn 0°. Als de ene luidspreker maximale luchtdruk geeft terwijl de andere minimale luchtdruk heeft, bedraagt de faseverschuiving 180°.
Dit kan bijvoorbeeld optreden als één van de luidsprekers verkeerd is aangesloten. Dit betekent dat de ene conus naar voren beweegt wanneer het signaal begint, terwijl de andere naar achteren gaat. Faseverschuiving kan echter ook ontstaan doordat een luidspreker later begint te spelen dan de andere.
Faseverschuivingen zijn niet altijd toe te schrijven aan de luidsprekers zelf. Ze kunnen ook worden veroorzaakt door de luisterpositie, bijvoorbeeld als een luidspreker verder van de luisteraar staat dan de andere. Hierdoor duurt het langer voordat het geluid de luisteraar bereikt. Daarnaast kan de ruimteakoestiek – dus hoe het geluid in de ruimte wordt weerkaatst – ook faseverschuivingen veroorzaken.
Wat is het effect van faseverschuivingen op het geluid?
Nu de praktijk: faseverschuivingen kunnen akoestische problemen veroorzaken. Geluidsgolven met dezelfde frequentie die faseverschuiven, kunnen interferentie veroorzaken, wat het geluid kan verstoren. Deze signalen kunnen elkaar versterken of juist opheffen, wat resulteert in zogenaamde staande golven. Vooral bij meerkanaalssystemen is het risico hierop relatief groot.
Als beide luidsprekers een signaal in fase afgeven, dus met een faseverschuiving van 0°, zal het signaal op het punt waar ze samenkomen veel luider klinken dan bedoeld. Bij een faseverschuiving van 180° kunnen de interferenties daarentegen de geluidsgolven “uitwissen”. In dit geval is de betreffende frequentie in het luistergebied veel zachter of zelfs helemaal niet meer hoorbaar.
Dit principe van uitwissen wordt echter ook gebruikt: bij noise-cancelling koptelefoons bijvoorbeeld, om omgevingsgeluiden te verminderen. Simpel gezegd, neemt een microfoon de omgevingsgeluiden op en zendt het koptelefoon een signaal uit met dezelfde frequentie, maar met een faseverschuiving van 180°. Dit zorgt ervoor dat omgevingsgeluiden sterk worden gedempt en je alleen hoort wat je daadwerkelijk wilt horen.
Faseverschuivingen in het laagfrequentiebereik
Uitdoving en versterking door faseverschuivingen zijn het sterkst hoorbaar bij lage frequenties. Dit is vooral kritisch bij de overgangsfrequentie tussen de subwoofer en satellieten, omdat beide luidsprekers dezelfde (lage) frequenties reproduceren maar niet op dezelfde plek staan.
Alle Teufel luidsprekersystemen zijn zo ontwikkeld dat de verschillende componenten “in fase” spelen. Wanneer de satellieten en de subwoofer dus op gelijke afstand van de luisterpositie staan, is de fase precies goed; de fasering is 0° en de signalen versterken elkaar.
Meerkanaals systemen van Teufel
Wat kun je doen tegen faseverschuivingen?
Als de subwoofer niet op dezelfde afstand van de luisterpositie staat als de satellieten, moet je mogelijk de fasering aanpassen om uitwissen en staande golven te voorkomen. Daarom zijn Teufel subwoofers uitgerust met een schakelaar waarmee je de fase van de subwoofer 180° kunt draaien. Alternatief zijn er regelaars waarmee je de fase traploos kunt aanpassen tussen 0° en 180°. Om de juiste instelling te vinden, is maar weinig inspanning en tijd nodig. Het is handig om dit met twee personen te doen.
Ga op de luisterpositie zitten en laat de andere persoon de fase-instelling langzaam aanpassen van 0° naar 180° terwijl muziek of een film met veel lage tonen wordt afgespeeld. Je zult merken dat er een verandering optreedt in het hoge basgebied. Omdat onze systemen zo zijn ontwikkeld dat de signalen zich idealiter tot een vlakke frequentierespons optellen, krijg je het beste geluid wanneer de bas het luidst hoorbaar is.
Faseverschuivingen en looptijdverschillen kunnen ook worden gecorrigeerd door een meerkanaalssysteem in te meten met de receiver.
Teufel sound als één geheel
▶ De Ultima 20 is nu ook verkrijgbaar met een stijlvol witte behuizing. Dit compacte 2-kanaals systeem is ideaal voor kamers tot 20 m² en levert krachtig geluid. Met een geïntegreerd basreflexsysteem en een faseplug voor hoge tonen zorgt de Ultima 20 voor een rijke luisterervaring.
▶ We hebben ook een upgrade voor de Ultima 40, die nu nog gedetailleerder en meeslepender klinkt. Sinds 2018 beschikt de Ultima 40 over een faseplug in de tweeter, en met een geborstelde afwerking ziet de luidspreker er nog beter uit.
Subwoofers van Teufel
Conclusie: Wat is fase?
- Fase beschrijft het trillingsgedrag van geluidsgolven ten opzichte van elkaar.
- Verschoven fasen tussen luidsprekers kunnen ontstaan door de luidsprekers zelf, de luisterpositie of de ruimteakoestiek.
- Faseverschuivingen kunnen interferentie veroorzaken, wat kan leiden tot versterking of uitdoving van geluidsgolven.
- De effecten van interferentie zijn vooral merkbaar bij lage frequenties.
