Digital Room Correction - ameliorarea raspunsului camerei pentru un sistem audio stereo (compus din doua boxe)

Inainte sa va povestesc despre cum puteti utiliza un Digital Room Correction (egalizator audio digital) pentru a imbunatati raspunsului camerei, am sa prezint intr-o varianta condensate principalele probleme acustice ale unei camere de auditii. Campul acustic al unei camera poate fi impartit in trei parti.

Modul camerei aflat intre 20 Hz – 100 Hz
In aceasta regiune raspunsul in frecventa arata in cele mai multe cazuri ca niste valuri separate, cu inaltimi si adancimi de peste 10 DB. Raspunsul este dominat de modurile camerei. Aceste moduri sunt distantate si nu intercationeaza. De exemplu, ar putea exista moduri ale camerei la 34 Hz, 47 Hz, 65 Hz. Fiecare dintre acestea este suficient de departe de urmatorul mode incat sa apara o scadere vizibila in raspuns. Modurile din aceasta regiune sunt cel mai puternice dintre toate modurile de camera, fiind principalele moduri axiale si tangentiale.
Aceasta zona este greu de imbunatatit prin tratament acustic, deoarece lungimile de unda ale sunetului sunt foarte lungi. Majoritatea bass trap-urile comerciale sunt ineficiente sub 100 Hz. 

Modul camerei aflat intre 100 Hz – 400 Hz
Aceasta regiune este inca dominata de rezonantele incaperii, dar modurile frecventelor individuale sunt apropiate  si pot interactiona. In general, aceste probleme sunt mai usor de rezolvat prin aplicarea de materiale acustice.

Modul camerei ‘in afara axei boxelor’, aflat intre 400 Hz – 20 Khz
In teorie, in aceasta regiune raspunsul in frecventa referitor la pozitia de ascultare este dominat de raspunsul de pe axa difuzorului. In realitate acest lucru se intampla doar in studiourile de inregistrare sau situatii in care pozitia de ascultare este apropiata de boxe. Problema aceasta poate fi rezolvata prin plasarea de tratamente acustice la punctele de reflectie de pe pereti, podea sau tavan. Este important sa se asigure un echilibrul spectral intre sunetele reflectate si sunetul direct.

Exista si alte probleme ale camerei  (distorsiuni acustice). Acestea pot aparea la orice frecventa. Interferenta in apropierea difuzorului, este o anulare sau adaugare  SPL bazata pe faze. Acestea apar in general in regiunea cuprinsa intre 50Hz și 200Hz. Anularea este o interferenta la limita difuzorului. Este cauzata de interactiunea distructiva  a undei sonore directe de la difuzor si a undei sonore reflectate, indirecte dintr-o zona aflata in apropiere. Daca diferenta dintre lungimea de unda directa si indirecta este egala cu jumatate de lungime de unda, atunci cele doua unde sonore se vor combina distructiv si va aparea o crestatura in raspunsul de frecventa. Adaugarea este o actiune de compunere, de amplificare a undei sonore.

Te poate interesa:

Mai sunt si rezonantele structurale. Acestea au legatura cu materialele din care este construita camera si exista sub forma unor vibratii ale peretelui, tavanului si podelei camerei. De obicei, sunt vizibile sub 40Hz.
Am prezentat problemele de ansamblu ale unei camera, sa trecem la subiectul acestui articol. Cum putem ameliora, corecta, raspunsul unei camera pentru un sistem audio compus din doua boxe. Folosim un instrument denumit generic Digital Room Correction.
Aplicarea unei corectii digitale se face in patru etape:

• redati un semnal de test folosind un soft specializat ca REW si masurati amplitudinea (detalii in ghidul afisat pe pagina REW)
• comparati semnalul de test fata de raspunsul in frecventa
• creati filtre de corectie pentru a se potrivi cu raspunsul tinta
• aplicati filtrele de corectie folosind un soft dedicat

Un exemplu, sa va ajute. La 60Hz, raspunsul masurat al unui sistem este de 78 dB. Am stabilit un maxim de 75 dB. Raspunsul masurat este cu + 3dB mai puternic decat tinta. Este necesar un filtru de corecție de -3dB. 

Masuratori
Inainte de a folosi un ‘Digital Room Correction’ trebuie sa masurati raspunsul in frecventa al camerei de auditie. Pentru efectuarea masuratorile aveti nevoie de un soft dedicat, un microfon, o interfata audio si un PC. Eu am sa va recomand cateva componente de buget, insa voi puteti alege sa folositi si altceva.

• Soft - REW
• Microfon – MiniDSP UMIK-1
• Interfata audio – MiniDSP 2x4 HD
• PC – fiecare are acasa un computer personal

Dupa ce ati procurat instrumentele necesare va apucati de masuratori. Instalati microfonul conectat la PC in pozitia unde va asezati cand ascultati muzica si masurati folosind softul REW raspunsul camerei in varianta stereo (cu cele doua boxe), apoi fiecare boxa separat. In tutorialul oferit de REW gasiti toate informatiile necesare. In softul REW o sa descoperiti cateva variante de interpretari ale masuratorilor. Sfatul meu este sa va limitati la ‘raspunsul in frecventa’ si ‘descompunerea frecventelor joase’.

Raspuns in frecventa
Raspunsul in frecventa, ofera o imagine a energiei din camera, masurata in decibel (dB), raportata la  frecventa masurata in Hz. Tipul acesta de masuratori poate fi gasit in unele articole din revistele HiFi. Un exemplu de masurare a raspunsului in frecventa este prezentat mai jos. Variatiile de răspuns de +/- 10db prin regiunea basului sub 300hz sunt clar vizibile. O diferenta de + 10 db este aproximativ echivalenta cu o perceptie a sunetului de doua ori mai tare. O diferenta de - 10 db este ca o gaura in sunet. 

Descompunerea frecventelor joase in timp
Este o masurare combinata, care ne arata timpul, impreuna cu energie si frecventa (TEF). Exista mai multe moduri de a privi aceste masuratori. Eu recomand diagrama cascada si diagrama spectrala. Rezonantele structurale, cum ar fi podeaua vibranta si modurile de camera in descompunere lenta, pot fi identificate foarte repede din aceasta masurare. Frecventele joase au o durata de descompunere intinsa in timp mai mare comparativ cu celelate frecvente si atenuarea sunetului este inegala din cauza modurilor camerei.  Dovezile unei rezonante a camerei la 74 Hz sunt in grapficul din imaginea atasata. Aceasta rezonanta poate fi usor observata daca privim la varful marcat cu rosu in grafic. Semnalul de test are o valoare de 73,8 db, iar varful atins la frecventa de 74 Hz este de 87 db. Mult peste 10 db, ceea ce inseamna o perceptie a sunetului de doua ori mai tare. Aceasta frecventa va acoperi frecventele din jur. Sunetul in acest caz va fi perceput ca o nota simpla, in loc sa fie perceput cu un sunet complex format din mai multe note. O astfel de rezonanta excesiva este de fapt o distorsiune a formei de unda inregistrata care afecteaza atacul, descompunerea si timbrul continutului gamei de bas. In cele mai rele cazuri, o rezonanta deosebit de lenta in descompunere poate face ca un sistem sa aiba un sunet, care la frecventa de rezonanta sa ofere senzatia unui sunet 'bubuit' generat de camera, nu de boxe. In cazurile usoare, evidente pentru ureche, unele note ale instrumentelor, cum ar fi un contrabas acustic, vor suna mai tare si se vor descompune, deveni inaudibile, mai tarziu comparativ cu alte sunete. Aceasta descompunere inegala  afecteaza articulatia dinamica, in special pe muzica cu ritm rapid, si poate duce la o reducerea subiectiva a impactului dinamic.

Pentru edificare, atasez o diagram cascada a unei camera tratate acustic masurata cu un XTZ Room Analyzer II Pro. Aici exista o rezonata structurala la 23 Hz si o cantitate usoara de activitate energetica la 35 Hz.

Dupa ce am terminat masuratorile avem doua solutii. Folosim informatiile pentru a le introduce intr-un soft Digital Room Correction dezvoltat de un producator audio specializat, sau concepem propriul DRC folosind un soft audio care permite aplicarea unui corectii digitale. Recomand, Audirvana, Roon, Foobar, celor interesati de crearea unui ‘room correction’ modelat dupa gusturile proprii.
Daca alegem sa folosim un DRC inclus intr-un produs de tipul MiniDSP 2x4 HD, tot ce avem de facut este sa introducem masuratorile in softul cu care vine acesta. Acesta este foarte versatil. Puteti sa il folositi ca DRC intr-un sistem stereo sau la alinierea temporala a boxelor si subwooferelor in cazul in care folositi boxe de raft cu subwoofere.

Varianta personalizata presupune un oarecare efort, dar este posibil sa va placa mai mult. Concetrati-va pe intelegerea modurilor camerei. Am dezvoltat subiectul la inceputul articolului. Am sa recapitulez cu cateva idei de baza.

Fapte: 

• Toate camerele au frecvente de rezonata naturala, numite moduri de camera sau unde stationare.
• Modurile unei camere sunt principal cauza a distorisunilor acustice sub frecventa de tranzitie (200 Hz), provocand varfuri si caderi ale raspunsului in frecventa de peste 10 dB.
• Modurile unei camere apar atunci cand unda sonora se deplaseaza intre doua limite opuse. 

Identificati rezonantele modale folosind masuratorile acustice mentionate in articolul. Modurile unei camere pot fi identificate prin varfuri in raspunsul de frecventa si descompunerea lenta in timp. 

La nivel personal, va pot spune ca sunt foarte multumit de rezultatele sonice dupa aplicarea DRM. Concluzia la care am ajuns prin aplicarea acestor cunostinte la mine acasa si pe sistemul unui prieten, este ca, folosirea unui sistem DRM pentru corectarea raspunsului camerei poate fi un instrument valoros pentru abordarea anumitor probleme acustice, in special cele legate de rezonantele modului camerei. Eu folosesc o varianta DRM aplicata manual, inspirata de prezentarea echipei Harman & Kardon la una din conferintele AES.

Conceptul Harman & Kardon porneste de la un principiu simplu: ce conteaza cel mai mult pentru ureche. Urmand acest principiu suntem atenti la urmatoarele aspecte.

• Sunetul direct din boxe
• Varfurile mari (rezonantele) trebuie egalizate
• Caderile mari ascutite, in forma de fierastrau, nu trebuie atinse
• Caderile largi pot fi egalizate pentru o zona de ascultare mai larga

In practica actiunile noastre vor fi urmatoarele. La frecvente joase ajustati raspunsul general al camerei, nu detaliile (folosim DRM). La frecvente inalte, suntem atenti doar la semnalul direct si la reflectiile timpurii (folosim difuzie tavan, pereti, podea, suntem atenti la pozitionarea boxelor). Corectam relativ cele doua canale (masurare separata a fiecarei boxe cu REW, echilibram semnalul prin pozitionarea boxelor). Evitam corectiile aplicate la frecvente inalte. Acest tip de corectie poate oferi o experienta de ‘tip dentist’, deoarece sistemul va aplica corectii mult prea mari in zona frecventelor inalte. Remediem ce putem fara a atinge restul. Evitam corectiile in exces.

Aici se incheie prima parte din acest articol cu o mentiune si o promisiune.

Articolul este scris din punctul de vedere al unui pasionat audiofil. Nu sunt acustician. Documentatia este adunata din mai multe surse. Informatiile sunt mult mai ample, insa eu am incercat sa asez totul intr-o forma condensata, usor de inteles pentru oricine.

In cateva zile voi reveni cu un articol de completare. Am sa explic cum aplicam functia DRM folosind un soft audiofil dedicat ascultarii muzicii. 

Raspund intrebarilor voastre in sectiunea comentarii aflata la subsolul articolului sau pe Facebook. Daca doriti sa comentati aici, trebuie sa va inregistrati.

Referinte: Harman & Kardon si Acoustic Frontiers

Articol scris de Robert Flescan

Cine sunt eu si de ce ati avea incredere in mine.
Sunt pasionat audiofil de mai bine de 15 ani. Timp de 3 ani am lucrat ca PR-ist pentru unul din dealerii audio consacrati din Romania, JackFi (Audio Concept). In acesti ani am trecut printr-un proces de invatare complex. Am experimentat empiric sunetul audiofil testand mii de sisteme audio si am invatat de la Jack o partea din arta audiofila. Pentru ca mi-am dorit sa descopar ce se afla dincolo de marketingul producatorilor, am citit o multime de materiale legate de tehnologia audio. In ultimii ani am scris o perioada  articole pentru blog-ul unuia din dealerii audio cu o ascensiune remarcanta in ultima vreme, iar acum 2 ani am inceput sa scriu pentru HiFi Tech. Pentru mine a fi audiofil inseamna inainte de toate dragoste pentru muzica. In colectia personala de muzica am peste 1000 de cd-uri si  peste 300 viniluri.