Koppelen of ontkoppelen…

Zo af en toe lees je het weer, de verwarring tussen ontkoppelen en koppelen van bijvoorbeeld luidsprekers. Het gaat in ieder geval over resonanties en trillingen en wat je daar nou mee aan moet, vermijden, afvloeien of dempen?
Vermijden is de kortste klap, als je er voor kunt zorgen dat ze er niet zijn is dat optimaal. Maar als dat nou onvermijdelijk is? Wat dan?

Er zijn verschillende mogelijkheden en laten we de luidspreker maar als leidraad nemen. Van veel luidsprekers rammelt namelijk niet alleen de woofer maar rammelt de kast lekker mee en is een weergever van zichzelf. Die trillingen worden dan ook nog eens lekker doorgegeven via de vloer aan de muren en daarna aan de buren.
Wellicht is dit erg overdreven maar er zit een kern van waarheid in. Maar wat moet je er aan doen?

Zoals gezegd: voorkomen is het beste. Dus ontwerp een luidspreker zodanig dat de kast niet mee trilt of resoneert. Maar dat is nagenoeg niet mogelijk, hoe klein de resonantie dan ook, vaak is het er gewoon.
Er zijn veel middelen op de markt om deze resonanties te lijf te gaan: rubberen blokken, spikes in allerlei soorten, houten blokjes, kurken dempers, noem maar op. En er is ook nog variatie in de soorten vloeren waar zo’n meetrillende herriemaker op woont. Betonnen vloeren, hoeten vloeren en daarbij allerlei soorten vloerbedekking zoals houten parket, laminaat, betonverf, vloerbedekking en ga maar door.

Je leest regelmatig over wondermiddelen als ontkoppelende spikes en dergelijke, dus laten we daar eerst eens duidelijkheid over scheppen: wat doet wat?
Om een fabeltje de deur te wijzen, spikes ontkoppelen niet, ze koppelen juist. Dat werkt als volgt: de luidspreker heeft een bepaald gewicht en een oppervlak. Zet je die luidspreker koud op de vloer dan lijkt ie lekker solide op z’n plek te staan. Nou, vergeet het maar, een luidspreker van een kilo of 50 (best zwaar) met een breedte en diepte van 30x30cm en dus een  oppervlakte van 900cm²  geeft een druk op de vloer van 50kg : 900cm² = 0,055 kg per cm². En dat is niet veel, zeg maar gerust erg weinig!
Als je wilt koppelen wil je juist een zo hoog mogelijke druk per oppervlak hebben en dat is precies wat je doet met spikes. Je verkleind namelijk het oppervlak waarmee de luidspreker de vloer raakt.
Voorbeeld:  je neemt 3 spikes per luidspreker van 50kg. En elke spike heeft een puntje van 1mm² (1 vierkante millimeter), dat is omgerekend 0,01cm² per spike en 0,03cm² voor alle drie bij elkaar. Als je nu de druk gaat uitrekenen is dat 50kg : 0,03cm² = 1666kg per cm². Wel een verschilletje met de 0,055kg per cm² zonder spikes hè, zomaar ruim 30000x zoveel en dat geeft dus een veel betere koppeling met de vloer en geef je de aanwezige trillingen beter door aan de vloer indien dat de bedoeling is.

Koppelen is een mechanische iets, maar is koppelen dan altijd de beste oplossing om met een mechanische methode een akoestisch probleem op te lossen? Nou, als de vloer een lekker dikke betonvloer zegt men van wel. Het idee is dat door de stevige koppeling, de vloer als het ware deel maakt van de luidspreker en verdwijnen de trillingen in deze in verhouding oneindig grote massa. Maar wat nou als de vloer van dun/licht hout is, wat al een week na-trilt als je er een theelepeltje op laat vallen? Dan is koppelen en dus spikes niet zo’n beste oplossing. Dan zou je moeten gaan denken aan ONTkoppelen, want daarmee voorkom je juist dat de trillingen aan de vloer kunnen worden doorgegeven.
De optimale ontkoppeling zou je bereiken als de luidspreker géén contact heeft met de vloer, zwevend dus. Maar ja, dat is met simpele middelen meestal geen haalbare oplossing. Je zult je heil moeten zoeken in materiaal met een groot dempend vermogen, zoals bijvoorbeeld een dikke laag heel zacht rubber tussen de luidspreker en de vloer. Maar tè dik heel zacht rubber maakt de opstelling weer heel instabiel en valt de stapel al om als je te hard langsloopt. Je moet dus op zoek naar een materiaal wat goed dempt en toch een redelijk solide opstelling geeft.

Niet iedere luidspreker is zodanig ontworpen om de kast zo dood als een pier te laten zijn. Er zijn ook luidsprekers waarbij de kast zodanig is ontworpen dat het voor een deel uitmaakt van de klank en daar zal het aanpakken van die trillingen niet zo goed zijn.
Voor de rest van de luidsprekers waarvan verwacht moet worden dat de kast géén deel uit moet maken van de klank, kun je stellen dat het effectief is wanneer de kasttrillingen op een of andere manier worden aangepakt.
De situatie kan alle kanten op. Neem bijvoorbeeld een betonnen vloer met daarop een dunne laminaten vloer waarvan de delen niet zo lekker in elkaar zijn geklikt. Je kunt je afvragen of het laminaat niet eerder mee gaat rammelen dan dat de betonnen vloer de kans krijg om de via spikes doorgegeven energie weg kan laten vloeien, en zou je wellicht beter af kunnen zijn met ontkoppelen? Of zou je op een lekker dikke, solide en zware eiken parket vloer beter kunnen koppelen ondanks dat deze los ligt?

Je ziet ook vaak oplossingen die het beste van twee werelden lijken te verenigen. Bijvoorbeeld een zware betonnen of natuurstenen tegel waar de luidspreker met spikes op staat en tussen de tegel en de vloer dan weer een ontkoppelende laag. De luidspreker en de tegel worden qua massa verenigd en de trillingen worden dan ook in de tegel geabsorbeerd. De ontkoppelende laag tussen vloer en tegel zorgt ervoor dat het restant van de trillingen niet meer in de vloer door kunnen dringen indien dit een vloer is die mee kan gaat zingen met de luidspreker.

Er zijn ook een aantal firma’s die wetenschappelijk hebben aangetoond met trillingsmetingen aan de kast dat het beter is om te ontkoppelen ofwel isoleren zoals ze dat plegen te nomen.  Firma’s als bijvoorbeeld Isoacoustics en Townshend isoleren de luidsprekerkasten op een manier die niet alleen de luidsprekerkast isoleeren van de vloer maar ook de trillingen elimineren doordat de kasten niet helemaal stijf staan opgesteld. Bij de Townshend Seismic Isolation Bars is dat heel extreem doorgevoerd en kun je de kast letterlijk een behoorlijk stuk heen en weer bewegen, die staat gewoon te dansen op de bars. Bij Isoacoustics hebben ze bijvoorbeeld de Gaia isolatoren die door een uitgekiend systeem de luidsprekerkasten ook isoleren van de ondergrond maar door de materiaal keuze in de isolatoren de kast ook bewegingsvrijheid geven. Ook bij de Isoacoustics Gaia’s staat de luidspreker niet star op de voeten, je kunt ook hier de luidsprekerkast aan de bovenzijde bewegen. Ik kan uit eigen ervaring zeggen dat deze Gaia’s zeer effectief hun werk doen. Mijn Xanadu’s staan op een dikke betonvloer en zijn onlangs van spikes (SoundCare) naar de Gaia II overgestapt en dat resulteerde direct in een beter gelaagde en gecontroleerde basweergave maar daarnaast ook een stabieler geluidsbeeld overall, een grotere stage in breedte en diepte!

Maar wat nou met de foto’s die bij dit artikel zijn geplaatst? Nou, de zogenaamde IsoCoins zijn aluminium plaatjes met een speciaal soort rubber ertussen en een kogeltje erop en die doen ook zoiets. Ik heb ze ooit gebruikt onder de Audiostatics ES100 elektrostaten. Het kogeltje zorgt voor een zeer klein raakvlak met de luidspreker en het rubber voor ontkoppeling. Het koppelen door het kogeltje zorgt er, in tegenstelling met het gewenste hierboven, in dit geval niet voor dat de luidspreker met iets zwaars werd gekoppeld maar het systeem werkte wel uiterst effectief eerlijk gezegd.
Op de foto wordt er op de voetjes met de kogels een zware natuurstenen plaat gelegd waar de  DAC op wordt geplaatst. Effectief? Misschien wel, misschien niet, ik vind het wel lekker stoer staan zo 🙂

Ergo conclusio: er zijn variabelen en dus veel mogelijkheden en vaak zul je dan ook proefondervindelijk moeten gaan uitpluizen hoe en wat het beste uitpakt. De wetenschap zegt tegenwoordig in ieder geval dat ontkoppelen met de juiste materialen waardoor er tevens een bewegingsmogelijkheid blijft bestaan voor de luidsprekerkast eigenlijk altijd de beste oplossing is.
Ik hoop dat bovenstaande in ieder geval een beetje duidelijkheid en houvast kan bieden in het maken van keuzes tijdens dit proces.