Interview Hans van Maanen – Meetsignalen die muziek simuleren

Hoe ben jij in de hifi terechtgekomen?

”Dat komt, van kinds af aan, door mijn liefde voor de muziek. Op de middelbare school had ik, door het rondbrengen van de blaadjes van de kruidenier, geld gespaard om een bandrecorder te kopen. Zonder kennis van zaken heb ik in die tijd opnames gemaakt van de Engelse piratenstations. Dat ging met een microfoon op een stukje schuimrubber. Een vriend van mij heeft toen een directe aansluiting gemaakt tussen de bandrecorder en de radio, weliswaar met enkele problemen. Later ben ik bij Shell gaan werken en heb toen de basiscursus elektronica gedaan. Audio-apparatuur was in die tijd relatief duurder dan nu en mijn inkomen nog niet zo hoog, dus zelfbouw lag voor de hand. Kennissen en collega’s vonden die versterkers beter klinken dan wat er voor dat geld in de winkel lag. Het werd een mix van muziek en audiokwaliteit en je gaat je dan verdiepen in het waarom. Begrip daarvan is nodig en ik werd lid van de AES. Na mijn vertrek bij Shell kreeg ik meer tijd voor audio en leerde ook om een audioprobleem te vertalen in een computerprogramma. Al tijdens mijn loopbaan bij Shell heb ik natuurkunde gestudeerd en kennis opgedaan over programmeren. Dat gaf veel theoretische kennis, onder andere op het gebied van signaalverwerking. Mijn referentie voor geluid is het Concertgebouw. De apparatuur die wij ontwikkelen dient zoveel mogelijk een daarop lijkend geluid te produceren, hoewel het niet zal lukken om dat geheel in de huiskamer te krijgen. Echt commercieel bezig gaan met audio lukte dus na mijn vertrek bij Shell. Er was meer tijd en financieel was het geen probleem als er eens wat minder werd verkocht. We doen het samen met enkele andere audiovrienden en ook samen met Hepta. We willen anderen het plezier gunnen van een goed geluid, maar ook ontdekken waarom de dingen zijn zoals ze zijn. Het zint mij niet dat we dingen nog niet weten.“

Wellicht heeft high-end audio geen groot maatschappelijk belang?

“Misschien ook wel, maar als ik sommige luidsprekers hoor vraag ik me af of de ontwerper wel oren aan zijn hoofd heeft. “

De ontwerpers uit de begintijd wilden de beste audiokwaliteit, terwijl het nu vaak alleen om commercie gaat.

“Ja, maar een product dat goed klinkt lijkt me nog steeds makkelijker te verkopen.”

De toekomst van audio?

“De verdere integratie met video is interessant. Maar dan met een goed stereosysteem en niet met zo’n soundbar. Immersive audio is minder voor de hand liggend. Als je dat goed wilt doen kost het enorm veel geld en de Nederlandse huiskamer is daar te klein voor.  Dus beter een hoogkwalitatief stereosysteem dan meerdere kanalen met overal wat luidsprekertjes rondom.”

Er is momenteel veel hifi-wegwerpapparatuur. Gaat 4 jaar mee en is dan niet meer te repareren. Gaan we terug naar duurzamere spullen die lang meegaan?

“Mee eens, ik ben ook een tegenstander van verspilling. Onze spullen gaan minstens twintig jaar mee. We letten op temperatuur. Als je elektronica kapot wilt hebben, moet je zorgen dat het heet wordt. Omdat onze producten qua duurzaamheid langer meegaan, hebben we ervoor gezorgd dat ze makkelijk te upgraden zijn.“

Er is een grens aan de ontwikkeling van versterkers, kabels en andere elektronica. Hoe zie jij dat?

“Ik ben het gedeeltelijk met je eens, maar zolang we niet weten hoe de dingen echt werken is er nog steeds ruimte. Met onze eindtrappen ontdekten we bijvoorbeeld dat vervormingen op een heel laag niveau toch het grote verschil kunnen maken. Als je muziek speelt, gebruik je de meeste tijd een heel laag vermogen. De vervorming van de versterkers is dan relatief hoog en van luidsprekers juist laag. Ook parasitaire terugwerkingen spelen een rol. Aan de ingang van een versterker zijn stroompjes in het microampère bereik. Aan de uitgang lopen zwaardere stromen met bijbehorende magnetische velden. Die kunnen terugwerken op de gevoelige delen van de versterker. Menno van der Veen ontdekte vervorming in condensatoren, die ontstaat door interne trillingen. Dat is ook weer waarneembaar.”

Die diepte van onderzoek interesseert veel audiofabrikanten niets. Innovatie moet dus uit een andere hoek komen?

“Ja, het vraagt om mensen die onafhankelijk en kritisch kunnen denken. Er zou veel meer vanuit een wetenschappelijke kant naar gekeken moeten worden. Dat we nog geen meting hebben die kan voorspellen hoe iets klinkt is, na 145 jaar audio, te zot voor woorden. Als fabrikant wil ik een zo goed mogelijk systeem bouwen. Ik kom veel combinaties (bijvoorbeeld op shows) tegen die ik niet zou durven demonstreren.”

Ja, dat is inderdaad heel herkenbaar. Ik zoek de laatste jaren naar systemen die natuurlijk klinken.

“Je moet holistischer gaan kijken. Een van de zeer onderschatte zaken is de interactie tussen de versterker, via de kabels met de luidsprekers. Ik ben in de jaren negentig gaan experimenteren met impedantie-compensatie. Dat leidt tot zeer overtuigende resultaten. De normale impedantie van een luidspreker gaat alle kanten uit. Je krijgt daardoor faseverschillen tussen spanning en stroom. Met een klasse AB eindversterker kan het zijn dat de spanning dan positief is en de stroom negatief. Om de spanning positief te krijgen moet de plus-transistor open staan. Voor de negatieve stroom moet de min-transistor open staan. Dat kan niet tegelijkertijd. Dat geeft problemen, zeker als je een complex signaal hebt. Als oplossing maak je dan de luidspreker zoveel mogelijk ‘Ohms’, waardoor het probleem verdwijnt. Er wordt gewoonlijk een filter ontworpen met de aanname dat de drivers Ohms zijn. Maar, tijdens de interactie van de drivers met de filtercomponenten blijkt dat het systeem zich niet gedraagt als een weerstand. Je moet dus de impedantie-compensatie op de units toepassen. Dan gaat het filter zich ook beter gedragen. Resonanties slaan energie op en gaan deze ook weer terugleveren aan de versterker, die dat niet fijn vindt. De complexe impedantie geeft dus problemen en is een heel ander verhaal dan dat je die versterker meet bij een ideale 8 ohm impedantie. Je moet dus holistisch kijken naar wat de versterker en de luidspreker samen doen en dan met muzieksignalen.”

Het matchen van een versterker en een luidspreker is nu voor dealers en op shows een proces van trial & error. Je hoort steeds dat het vaak niet klopt. In de luisterruimte is inmiddels enige ervaring met die match, maar kun je daar met een model greep op krijgen?

“Mee eens, maar ik probeer zoiets te voorkomen in het ontwerp. Er is echter een Chinese muur tussen versterkerontwerpers en luidsprekerfabrikanten. Zorg dus dat het luidsprekerontwerp goed aansluit bij de versterker.”

De audiofiel koopt meestal een combinatie die absoluut niet matcht.

“Zeker, als een luidspreker een beter impedantieverloop heeft, dan klinkt zo’n model beter en kun je er meer van verkopen. Ik heb een computerprogramma dat het impedantieverloop berekent en dan een Zobel-netwerk ontwerpt om het probleem op te lossen. Je moet dat per unit doen, dus dat maakt het iets lastiger, maar als je een luidspreker hebt met een impedantieverloop tussen 3 en 50 ohm dan is de vraag wie zoiets verzint.”

Veel ontwerpers kijken naar cijfertjes op basis van meetsignalen. Ze werken niet met muziek.

“Dat klopt, ze hebben geen oren aan hun hoofd. Geen probleem, maar laat je product dan beluisteren door mensen die dat wel kunnen. Huur mensen in met een muziekachtergrond. Breek me de bek ook niet open over zogenaamde scientific luistertests.  Vermoeiend en hoogst onbetrouwbaar. Zelf luister ik met muziek die ik zeer goed ken en dan voor een langere periode. Dan ga je dingen ontdekken. Dat ontdek je niet met snelle AB-vergelijkingen.  Ook het menselijk geheugen biedt beperkingen.”

Kan iemand met live-ervaring veel eenvoudiger een systeem beoordelen?

“Ja, maar ik kan het pas goed beoordelen als ik er lang naar luister met voor mij bekende muziek.”

Wellicht ben ik daar iets sneller in?

“Als het gaat om marginale verbeteringen, dan wordt het veel lastiger. Als je een systeem hoort met crash cymbals waar alleen de crash is overgebleven, dan is het snel duidelijk, Maar stapsgewijze verbeteringen aantonen met AB-testen wordt moeilijk.”

Hoe gaat het met Temporal Coherence en Hepta?

“Wij zouden er niet van kunnen leven, maar we zijn blij dat we mensen thuis kunnen voorzien van mooi geluid. De samenwerking met Hepta stimuleert wel wederzijds de ontwikkelingen en zo de verkopen, want Hepta moet er wel van kunnen leven.”

Groter worden heeft vaak meer te maken met marketingbudgetten dan met kwaliteit.

“Zeker, als we een miljoen uittrekken voor marketing staan we binnenkort bovenaan de selling list. We adverteren wel en staan op shows om te laten zien dat we er zijn. We zijn geen eendagsvlieg. Maar het bedrijf is voor mij ook een middel om inzichten te vergroten. Daarom staan op de website ook de nodige publicaties.”

Als ik op de TU rondkijk dan is er een enorme kennis van elektronica en allerlei typen schakelingen. Er sijpelt kennelijk maar weinig door naar de hifi. Iedere fabrikant komt dan elk jaar weer met verbeterde versies terwijl die schakelingen al jaren bekend zijn.

Dat klopt, maar de doelstellingen van die elektronica zijn vaak anders. Een van de problemen is dat we met muziek enorm hoge eisen stellen. Het is een ander gebied dan bijvoorbeeld instrumentatie-elektronica. Daarom moeten we erachter komen welke factoren gehoormatig belangrijk zijn. Het is ook verbazingwekkend wat ons gehoor kan. Het is waarschijnlijk beter dan ons gezichtsvermogen.

Kijk naar het dynamisch bereik in sterkten en frequenties.”

Dat heeft een evolutionaire betekenis.

“Daarom is ook het tijdgedrag belangrijk. Als er achter je een takje breekt, dan kan daar een beest lopen dat prioriteit heeft bij zijn avondeten en minder bij jouw welzijn. Ons gehoor is niet lineair. De natuur heeft dat zo ingericht, waarbij meer informatie beschikbaar komt dan bij een lineair systeem.”

Vanaf hier nog een aantal off-topics: Hogere frequenties dan 20 kilohertz?

“Daar moeten we naartoe om natuurlijker geluid te krijgen. Het wordt onder andere mogelijk door digitale correctie van microfoons.”

Tijdgedrag?

“Alles wat ik heb gedaan om het tijdgedrag te verbeteren resulteerde in een natuurlijker geluid. Daarom moeten resonanties verboden worden. Ze verpesten het tijdgedrag en dat is een reden dat ik basreflexsystemen vreselijk vind. We doen hier een analoge feed forward correctie van de woofer. Met een kleine behuizing voor de woofer halen we daardoor 16 Hz (-3 dB).”

Uitgekauwd onderwerp met oeverloos gezeur online: buizen versus transistoren.

“Als een versterker goed is opgebouwd met transitoren, buizen of bierblikjes maakt het geen moer uit. Als er verschillen zijn, dan zijn dat verschillende artefacten. Ik wil geen artefacten. Als je ze allebei goed ontwerpt, dan zou er geen verschil moeten zijn.”

Mee eens, dat is ook de ervaring in de luisterruimte. Het gaat toch om de implementatie?

“Het geldt ook voor de verschillen tussen digitaal en analoog. Dus, waarom klinkt analoog zo goed? Je kunt beter vragen waarom digitaal zo beroerd klinkt. In het digitale domein zijn nog veel vraagstukken.”

Terugkoppeling?

“Wat mij tegenvalt is dat het een discussie tussen doven is geworden. Tegenkoppeling tot in de stratosfeer of helemaal geen terugkoppeling. Je moet eens proberen te begrijpen wat er gebeurt in een systeem met terugkoppeling. Dan kun je het zodanig krijgen dat je alle voordelen hebt. Je kunt ook een rampding ontwerpen met een lading terugkoppeling, waarbij de cijfers kloppen maar het geluid niet om aan te horen is. Zo werkt het dus niet. Jammer dat de discussie zo gepolariseerd is geworden. Veel mensen die vinyl prachtig vinden zijn tegen terugkoppeling. Alleen is er geen enkele snijtafel die zonder motional feedback werkt.”

Het gezeur gaat maar door en er komt nooit een vorm van common sense uit. Nooit een genuanceerde en onderbouwde slotconclusie. Audiofielen komen geen steek verder.

“Feitelijk is de huidige terugkoppeltheorie onjuist. Je neemt een constante open lus versterking µ0 en rekent uit met hoeveel de vervorming vermindert. Maar, waardoor ontstaat vervorming? Omdat  mu nul (µ0) geen constante is.”

Headroom?

“Als je een versterker goed ontwerpt dan gedraagt die zich hetzelfde tot eentiende procent van de clippinggrens. Veel problemen in de terugkoppellus nemen toe met de toename van de amplitude. Als je dan tegen de clippinggrens aankomt, gaat de versterker zich steeds slechter gedragen. Als een versterker dus headroom nodig heeft is het ontwerp fout. Een goed ontworpen versterker blijft zich tot aan het maximale vermogen goed gedragen. Onze versterkers hebben wat dat betreft lucht genoeg.”

Nog een wens?

“Meetsignalen die veel meer de eigenschappen van muziek simuleren.”

Epiloog

Uit het interview zijn belangrijke inzichten op te maken. Essentieel is dat vrijwel elke vorm van techniek voordelen en nadelen kent. Fabrikanten en audiofielen belichten alleen maar de voordelen van de door hen gekozen oplossing of gekochte apparatuur. Er ontbreekt een genuanceerd beeld. De beste audioapparatuur wordt ontworpen door fabrikanten die de voordelen kunnen optimaliseren en de nadelen zo minimaal mogelijk houden. Prijs zegt helemaal niets over audiokwaliteit. Voor de rest zou de wereld beter kunnen worden als er eens iets wordt gedaan aan de stuitende onzin die in hifi-land rondwaart. Daarnaast lijkt het zinvol om in te gaan zetten op duurzamere en reparatievriendelijke apparatuur. Om naar muziek te luisteren heb je geen fancy techniek nodig die wordt toegepast omdat het er toevallig is.

Temporal Coherence, www.temporalcoherence.nl
Hepta design audio, www.hepta.nl