34. Loudness, the button.

You’ve probably seen it before, that button on your amplifier that says “loudness”. Some manufacturers call it “contour” but it means exactly the same.

But what does that loudness button do and why is it on the front panel of your amplifier?

First of all some words about those shells on the sides of our head. Our ears represent an ingenious but beautiful system that enables us to hear sounds and music.

This perception of sound happens through transmission of vibrations via our eardrums. Those eardrums react differently to softer vibrations (low volume) than to more intense vibrations (higher volumes).
The sensitivity of our eardrums is far from linear. This means that a given tone at low volume is perceived differently than that exact same tone at a higher volume.

Scientists Harvey Fletcher and Wilden A. Munson already demonstrated this phenomenon way back in the thirties of the previous century. They researched the sensitivity of human hearing at different frequencies and sound pressure levels (intensity):

Fletcher Munson loudness curve

The image shows that the red lines representing the loudness curves are far from straight. But what do we see exactly?

The y-axis (from top to bottom) shows the volume in decibels while the x-axis represents the frequency in hertz. We can particularly notice that the loudness curves start at a fairly high intensity (volume), subsequently go down to a lower intensity between 1000 and 10.000 Hz to ultimately end at relative high volume levels.

This shows that our ears are less sensitive to lower and higher frequencies at lower volumes. Lower and higher frequencies have to be played louder to perceive the same intensity as the midrange (where our ears are most sensitive). While the volume (intensity) rises the curves are getting flatter, meaning that this effect is less noticeable at higher volumes.

Fully straight horizontal lines would imply complete linearity of our hearing: at any given volume every frequency is perceived equally loud. But we humans are far from linear so:

Back to the knob.
You might have already guessed: the loudness button compensates for this reduced sensitivity of our hearing at lower volume levels.

When you push the loudness button you’ll notice an increase of bass and treble in the sound.
Actually, the loudness button can be seen as an equalizer with fixed settings of frequency and gain. Some manufacturers use a variable loudness contour on their amplifiers.

This loudness contour does come with a price however: like any type of equalization the loudness contour induces phase shifts in the signal, making it less “pure”.
It’s a bit far-fetched but this is partly reason for some high-end manufacturers to skip the loudness button on their products. You just have to turn up the volume to avoid the need of a loudness button.

By the way, this loudness button is not very accurate. At what volume is your music played linear when it’s engaged? And what about the influence of our speakers and room? Do we actually enjoy listening to linear played music?
And do we rely on the loudness button on a daily basis at any volume level or is life better without it?

All these questions can be answered with one simple action: Push the button!

Renzo



Previous
Next

34. Loudness, de knop.

Je kent ‘m vast wel, het knopje met het label “loudness”, te vinden op menig hifi versterker. Bij sommige merken heet het “contour” maar het komt op hetzelfde neer.

Maar wat doet die knop precies en waarom zit ie op je versterker?

Allereerst iets over de schelpen aan de zijkant van ons hoofd. Onze oren zijn een ingewikkeld maar mooi systeem waarmee we onder andere muziek kunnen waarnemen.

Dit waarnemen van geluid gebeurt door trillingsoverdracht via het trommelvlies. Op zachte trillingen -laag volume- reageert het trommelvlies anders dan op hardere trillingen (hoger volume).
De gevoeligheid van ons trommelvlies is verre van lineair wat zoveel betekent dat een toon op laag volume anders wordt ervaren als diezelfde toon op een hoger volume.

De heren Fletcher en Munson toonden dit al aan in de jaren ’30 (!) van de vorige eeuw. Zij deden onderzoek naar de gevoeligheid van het menselijk gehoor bij verschillende frequenties (toonhoogte) en volumes:

Fletcher Munson loudness curve

In de afbeelding is te zien dat de lijnen van de loudness curves verre van recht zijn.
Maar wat zien we nou eigenlijk precies?

Op de y-as (van onder naar boven) is het volume te zien in decibellen (dB’s). De x-as vertegenwoordigt de toonhoogte of frequentie in hertz (Hz). Wat vooral opvalt is dat alle lijnen relatief hoog beginnen en ook relatief hoog eindigen.

Dit laat zien dat onze oren bij lagere volumes minder gevoelig zijn voor zowel lage als hoge frequenties. Je zult die lage en hoge frequenties harder moeten afspelen om ze met dezelfde intensiteit als het middengebied te horen. Stijgt het volume (dB’s, y-as) dan wordt dit verschijnsel minder sterk (de lijnen worden rechter).

Een volledig rechte horizontale lijn zou betekenen dat het oor lineair is: bij een willekeurig volume wordt elke frequentie even luid waargenomen. Maar de mens is een verre van lineair wezen dus:

Terug naar de knop.
Je voelt ‘m waarschijnlijk al aankomen: de loudness knop compenseert het geluid voor onze verminderde gehoorgevoeligheid bij lage volumes.

Zodra je de knop indrukt zul je horen dat zowel de lage als hoge tonen benadrukt/versterkt worden.
Eigenlijk is de loudness knop een soort equalizer met een vaste instelling. Bij sommige wat meer chique versterkers is de loudness contour zelfs regelbaar in intensiteit.

De loudness aanpassing heeft wel een prijs: zoals iedere equalizer introduceert de loudness contour faseverschuivingen in het signaal, waardoor het minder “zuiver” wordt.
Het is wat vergezocht maar dit is mede een reden voor puriteinse high-end merken om af te zien van de loudness knop op hun versterkers. Die moet je gewoon harder zetten waardoor de noodzaak van de loudness contour overbodig wordt.

Helemaal nauwkeurig is ie trouwens niet, die loudness knop. Want hoe hoog moet je volume staan om een zo lineair mogelijke weergave van je muziek te krijgen? En trouwens, is lineair eigenlijk wel zo gaaf? (We zijn immers geen lineaire wezens, toch?)
En is die loudness knop überhaupt iets waar ik blij van word, of zet ik hem nooit meer uit zodra ik ‘m eenmaal heb ingedrukt?

Allemaal vragen die je voor jezelf kunt beantwoorden door die ene simpele handeling: Push the button!

Renzo



Vorige
Volgende

© 1973 Masterenzo Mastering | Rotterdam