klank en akoestiek

Resonantie

Musiceren begint met het vormen van een toon. Dat kan het strijken van een vioolsnaar zijn of het blazen op het riet van een hobo. De omgevende lucht raakt in trilling en laat een toon horen, maar het is nog geen echte klank.

Die klank ontstaat pas als de luchttrilling wordt overgenomen door de klankkast van de viool of de wind in de buis van de hobo; zij moeten met de toon mee resoneren, mede in trilling komen waardoor de toon wordt versterkt.

Een toon bestaat uit een grondtoon en een aantal boventonen. De resonantie van het klanklichaam (kast of buis) zal niet alle boventonen in gelijke mate versterken, bepaalde groepen boventonen komen overeen met de eigenresonantie van het klanklichaam en zullen gemakkelijk mee resoneren, andere boventonen worden gedempt. Dit geeft een kleuring aan de samenstelling van de grondtoon en zijn boventonen en vormt zo de klank die kenmerkend is voor dat instrument.

Resonantie is de belangrijkste factor van het musiceren, de toon moet door resonantie een groter deel van de omringende lucht in trilling kunnen brengen. In de eerste plaats het klanklichaam van een muziekinstrument, daarna moet de omgeving de resonantie door akoestische versterking voortzetten. Spelen in een akoestisch dode ruimte is onaangenaam. Een studeerkamer met gordijnen en vloerbedekking zal niet of beperkt in resonantie komen. De violist die thuis heeft gestudeerd zal in de concertzaal een muzikale ruimte ervaren die de klank van zijn viool veel beter tot zijn recht laat komen. Hetzelfde geldt voor de hobo en natuurlijk alle andere muziekinstrumenten. De akoestische eigenschappen moeten een groot deel van de omringende lucht in resonantie kunnen brengen. Voor de musicus is het noodzakelijk dat hij een direct contact heeft met zijn instrument en dat de resonantie vanuit het instrument naar de omgeving plaatsvindt. Bij een orgel moet de bouwer er voor zorgen dat de speeltafel dicht bij de pijpen wordt geplaatst, om dit noodzakelijke contact niet te verliezen.

Resonantie is het overbrengen van de klank op de ruimte. De beleving van de muziek wordt optimaal als de gehele ruimte mee kan resoneren. Eeuwen geleden wisten de kerkbouwers dit al en bouwden zij extreem hoge kerken. Door de resonantie werd een enorme versterking van de koorzang verkregen die de grote ruimte helemaal vulde. Het is de mooiste manier om muziek te beleven.

Huisorgel

De huisorgelbouwer kan niet beschikken over een ruimte met goede akoestische eigenschappen. Bij klanken die in een kleine ruimte intiem klinken, zoals een Holpijp of een Fluit hoeft dat geen bezwaar te zijn. Een Prestantenkoor van 8' - 4' - 2' heeft al een grotere ruimte nodig maar kan - met een aangepaste intonatie - nog wel klinken in een niet al te kleine kamer. Hieraan mixturen toevoegen is echter onmogelijk, evenals een tongwerk met afgestemde bekers, zoals een Trompet of een Hobo. Deze registers kunnen alleen goed klinken in de grote ruimte van een kerk; een goede akoestiek is voor de klank een absolute voorwaarde. Een Regaal of een ander tongwerk met kleine bekers is dan een alternatief, maar zij voegen geen kracht of brillance toe aan het tutti zoals echte tongwerken dat wel doen.

Hauptwerk - virtuele orgels
virtueel betekent: schijnbaar bestaand

In de omgeving van Dresden en Freiberg heb ik Silbermann-orgels bespeeld in lege kerken waarvan de heldere klank, typerend voor deze orgels, te weinig demping ondervond. Een fijne articulatie gaat dan verloren in een teveel aan nagalm, zodat ik van bepaalde registercombinaties moest afzien.

Het zelfde feit doet zich nu voor bij de sample-sets van de virtuele orgels van het Hauptwerk systeem. Het basisprincipe van Hauptwerk is de grote afstand tussen de microfoons en het orgel. De organist hoort de klank niet zoals hij het aan de speeltafel is gewend, direct uit de pijpen, maar alsof hij als luisteraar in de kerk zit. Bij het maken van de samples staan de microfoons op de plaats van een concertbezoeker, waardoor zo veel mogelijk van de galm van de kerk wordt meegenomen.

Dat de organist hiermee het directe contact met zijn instrument mist en hij daarom niet in staat is fijn te articuleren, maakt het bespelen van een Hauptwerksysteem karakterloos; zo is een muzikale expressie onmogelijk. Bijgeluiden van een slechtwerkende tractuur evenals hoorbare onvolkomenheden in de windvoorziening zijn ook opgenomen en moeten de schijn van echtheid versterken. Het kan geen musicus zijn geweest die dit heeft bedacht. Alles wat bij het bouwen van pijporgels is vermeden, vloeit hier als een overbodig sausje over de orgelklank.

De organist wordt zo niet op een eerlijke manier benaderd. De makers willen hem laten geloven dat hij op deze wijze de orgelklank het beste kan ondergaan. Bijeffecten als zuchtende balgen en rammelende mechanieken moeten de klank 'echter' maken. Geen organist zal dit accepteren, het leidt hem slechts af van musiceren. Een zo direct mogelijk contact met de muziek waarvan hij een interpretatie wil geven, is voor hem noodzaak. Waar de organist aan de echte speeltafel in staat is om het directe geluid te onderscheiden van de nagalm uit de kerk en hij dus het directe contact heeft met zijn orgel behoudt, hoort hij nu zijn muziek afstandelijk in een galm, opgetuigd met storende bijeffecten op zich afkomen. Zo verwordt hij tot een luisteraar op afstand, in plaats van een uitvoerend musicus.

Dat de bespeelde toetsen op het computerscherm zichtbaar worden ingedrukt, brengt de virtuele orgels in de sfeer van de spelcomputers. Mensen die daar van houden, leven niet in de werkelijkheid. De realiteit hebben zij ingeruild voor een schijnwereld.

Akoestiek en Nagalm

De akoestische eigenschappen van een ruimte manifesteren zich als iemand een geluid in die ruimte laat klinken, dat kan de toon zijn van een muziekinstrument of de menselijke stem. Dit geluid wordt door iedere wand gereflecteerd. De gereflecteerde geluiden vormen nieuwe klankbronnen in nieuwe richtingen die op andere plaatsen van de wanden worden teruggekaatst, soms iets meer gedempt afhankelijk van de wandstructuur. Iedere reflectie kost tijd en energie zodat de geluiden geleidelijk aan wegsterven. Het verschijnsel wordt nagalm genoemd.

Het is mogelijk om de natuurlijke processen van de nagalm te imiteren. Dat kan door de klank te vertragen en de vertraagde klank samen met het oorspronkelijke geluid weer te geven. Nagalm verschilt van echo, doordat bij echo het oorspronkelijke geluid en het vertraagde geluid van elkaar zijn te onderscheiden. Nagalm geeft meervoudige en vaak herhaalde reflecties, zodat afzonderlijke reflecties samensmelten.

Een kunstmatige nagalm is in zijn eenvoudigste vorm te verkrijgen door het geluid via een vertragingslijn te sturen, daarna terug te voeren naar de ingang om het nogmaals de vertraging te laten ondergaan en deze meervoudig vertraagde klanken te mengen met het directe geluid. Echter is dat is geen afspiegeling van de werkelijke processen van een natuurlijke nagalm. De vertraging is hier een constante factor en laat steeds in hetzelfde tempo de reeks reflecties horen. Beter wordt het als meerdere vertragingslijnen worden toegepast met tijdsfactoren die onderling geen rekenkundig relatie hebben. Op deze basis worden betere nagalmsystemen aangeboden. Toch doen deze gekunsteld aan, omdat ze maar een deel van de processen imiteren en een incomplete reproductie vormen van de werkelijke akoestische gedragingen binnen een ruimte.

Het proces van natuurlijke reflecties is zo gecompliceerd, dat het niet met een aantal vertragingslijnen naast elkaar kan worden nagebootst. Ieder voorwerp in de ruimte beïnvloedt de reflecties. Ze vermeerderen de reflecties, ze geven afwijkende richtingen, ze roepen nieuwe reflecties op en het complexe geheel is kenmerkend voor de betreffende ruimte. Ik heb opnames gemaakt van ruimtes waar geen geluid werd gemaakt, maar de opname bevatte een soort ruis die in elke akoestische ruimte altijd aanwezig is. Uren heb ik in mijn eentje in grote lege gebouwen doorgebracht om vast te stellen dat daar geen werkelijke stilte bestaat. De opnames werden beluisterd door mensen die deze ruimtes vaker hadden betreden, zij herkenden onmiddellijk in welke ruimte de opname was gemaakt. De akoestische omstandigheden zijn karakteristiek voor een ruimte.

De moderne digitale techniek is in staat om deze karakteristieke eigenschappen van een ruimte in een geheugen vast te leggen. Door microfoons in een ruimte op te stellen kunnen de reflecties van een kort sterk worden gemeten dat door één bron in die ruimte wordt veroorzaakt - bijvoorbeeld van een alarmpistool of het lekstoten van een luchtballon. De metingen vormen een complex geheel, waarvan de parameters in een geheugenchip de akoestische eigenschappen van deze ruimte vastleggen. Het bevat alle natuurlijke eigenschappen van deze ruimte, het gehele complex aan reflecties en dempingen is geregistreerd. Een geluid dat via deze chip wordt weergegeven zal klinken alsof het werkelijk in deze ruimte was voorgebracht. De ruimte wordt hier gesimuleerd en het weergegeven geluid zal worden waargenomen als karakteristiek voor deze ruimte. Goede digitale orgels beschikken over meerdere gesimuleerde ruimtes van verschillende grootte, de effectieve intensiteit van elke ruimte is regelbaar. Zo zijn het directe geluid en het gereflecteerde geluid onafhankelijk van elkaar naar behoeven in te stellen.

In de St. Jacobikirche van Lüdingworth (Noord Duitsland, 10 km van Cuxhaven) bouwde Antonius Wilde in 1598 een orgel met 20 registers. In 1682 breidde Arp Schnitger de dispositie uit tot 35 registers. Opvallend is dat de klank van dit orgel niet onderdoet voor andere orgels van Schnitger, maar dat dit in de slechte akoestiek van de St. Jacobikerk niet tot zijn recht komt. Een concert op dit orgel aanhoren leidt al snel tot luistermoeheid.

Een duidelijk voorbeeld dat de klank van een orgel een goede akoestische ruimte nodig heeft. De resonantie daarvan geeft glans die een tintelende schittering aan de krachtige stemmen toevoegt. Zo wordt de hele kerk gevuld met heldere zingende klanken en ondergaan de toehoorders de muziek als een ultieme belevenis.

Een virtueel orgel leent zich niet voor polyfoon spel, zelfs eenvoudige melodielijnen zijn niet te volgen omdat ze door de wollige nagalm afstandelijk klinken en door elkaar lopen. Het niet kunnen beïnvloeden van de galm maakt de bespeling van deze orgels onaantrekkelijk, een nadeel dat bij digitale orgels niet aanwezig is.

Het tweede grote verschil vormen de luidsprekers. Alle systemen waarbij luidsprekers worden gebruikt om de orgelklanken weer te geven, ondervinden de kleuring die eigen is aan elke luidspreker. Het beluisteren van dezelfde CD in een Hifi-zaak waar een groot aantal luidsprekersystemen snel kunnen worden omgeschakeld, laten de verschillende kleuringen van het geluid horen.

Bij mijn digitale orgel kan ik elke toon, zelfs elke boventoon van welk register dan ook, onafhankelijk van elkaar instellen en op deze wijze alle vormen van luidsprekerkleuring compenseren, zodat de klank ongekleurd wordt weergegeven en precies net zo klinkt als dezelfde toon gespeeld op mijn pijporgel.

Bij een goed digitaal orgel is het mogelijk de noodzakelijke ruimte te simuleren. Dat kan echter ook bij een huispijporgel, indien deze wordt voorzien van microfoons plus een werkelijk goede nagalminstallatie, in staat om meerdere akoestische ruimtes te simuleren. De organist kan daaruit een keuze maken om zijn spel daar op af te stemmen. Het zal een grote verrijking van de klank ten gevolge hebben. Door de onverbrekelijke samenhang die er tussen klank en ruimte bestaat, zal het huisorgel nu veel beter tot zijn recht komen.
Zelfs de boven genoemde fluitklanken die in een matige akoestiek wel goed klinken, winnen enorm aan muzikale zeggingskracht. De organist ervaart dan hetzelfde verschil dat de thuisstuderende violist ondergaat, wanneer hij in de concertzaal kan spelen.

De nagalminstallatie moet wel van optimale kwaliteit zijn. Kerken met een slechte akoestiek hebben door de toepassing van goede aangepaste systemen bewezen, dat een gesimuleerde ruimte dezelfde eigenschappen kan hebben als een echte akoestische ruimte. Maak voor het huisorgel geen gebruik van goedkope nagalmkastjes die misschien voor popmuziek bruikbaar zijn, maar geen verbetering bieden aan de klank van een goed orgel.