Artikkel

Trender i høyttalerdesign: 2 - digital romkorreksjon

Trender i høyttalerdesign: 2 - digital romkorreksjon

Rom-moder 49 Hz

Digital romkorreksjon er noe av det viktigste som er skjedd når det gjelder forbedring av lydgjengivelse de siste tiårene. I dag får en forsterkere, som oftest for hjemmekino og med surround, med innebygd DSP (Digital Signal Processor). Det finnes også aktive høyttalere med innebygd signalprosessor. Kalibreringen skjer ved at DSP-en får signal fra en målemikrofon som plasseres i rommet og på denne måten kan feil og mangler i frekvensresponsen kompenseres for. Såpass standard er dette blitt at til og med Windows 7 har innebygd en enkel form for romkorreksjon.

Her vil jeg se på hva som er mulig å få til med et slikt oppsett ved å se på de tre viktigste akustiske effektene som kan kompenseres med digital signalbehandling.

Den første effekten er stående bølger i rommet. Stuer i vanlige hjem er som regel små nok til at de har resonansfrekvenser midt i en subwoofers bassområde. Som eksempel vil en bredde på b=3,5 m svare til en halvbølgeresonans ved frekvens c/(2b) = 49 Hz der c er lydhastigheten 343 m/s. Modene kan beregnes og visualiseres i en rommode kalkulator, som vist i figuren over. Min egen stue har meget ugunstige mål siden den er omtrent dobbelt så lang som den er bred og har derfor en dobbel mode ved 49 Hz. Det gjør at musikk som inneholder en dyp G1 får hele rommet til å vibrere og buldre. Det treffer midt i fleisen i Genesis "Hold on my heart" og hvis den blir spilt fra en vinylspiller er sjansen stor for at pickup-en hopper ut av sporet.

Undertrykkelse av en eller flere slike rommoder er den mest slående effekten av digital romkorreksjon. Vel og merke hvis anlegget kan spille ordentlig bass. Det virker for frekvenser under ca 200 Hz. For de aller fleste er effekten umiddelbart hørbar, mye mer enn ved alskens bytter av kabler og forsterkere. I prinsippet kan rommoder også kompenseres for ved å bruke en manuelt innstilt analog parameterisk equalizer. Men for det første er det ikke mange som har en slik og for det andre vil de fleste synes det er for komplisert å stille inn i forhold til den digitale korreksjonen.

Den andre effekten er virkningen av reflekser fra gulv, vegger og tak. Ta som eksempel en høyttaler som står 2,5 meter fra lytteren og i samme høyde, 1 meter (se figuren under). Da ankommer gulvekkoet omtrent 2 ms etter direktelyden fordi gangveien via gulvet (merket med 1) er 70 cm lenger enn den direkte veien. Det gir utslokking ved ca 250 Hz (halv bølgelengde) - ofte kalt 'the floor dip'. På samme måte vil en refleks via en vegg bak høyttaleren, gangvei nr 2 i figuren, også gi utslokking og forsterkning ved visse frekvenser i det lave bassområdet. Ved å sette høyttaleren helt borti bakveggen kan denne effekten elimineres, men de fleste høyttalere gir da en 6 dB økning i nivået bassen fordi de egentlig er designet for ekkofrie rom.

modes3.png

Hvis man plasserer en målemikrofon i lytterens posisjon så kan disse effektene måles og i prinsippet også kompenseres for. Men i motsetning til rommodene så varierer forsinkelsen og utslokkingsfrekvensen en god del med hvor man sitter. For en annen lytter kan kompenseringen derfor gjøre vondt verre. Det gjelder særlig refleksen via gulvet. Derfor er det første man bør gjøre å minske refleksjonene ved hjelp av tiltak som tepper og endret plassering av høyttaleren heller enn prosessering. Det enkleste å håndtere er doblingen i bassnivået når høyttaleren er inntil veggen da den ganske greit kan dempes ved å bruke en god gammeldags analog basskontroll.

Utfordringen ved digital korreksjon er den må kombinere prosessering i tid for fjerning av ekkoet og korreksjon i frekvens for fjerning av utslokkingsfrekvensen. Dessuten holder det ikke å måle bare i et punkt. Flere målinger på forskjellige steder må kombineres. Det er heller ikke så opplagt at digital signalbehandling er bare positivt å bruke. Mange hevder at speilingen i gulvet gir opphav til den psykoakustiske effekten som vår hjerne bruker for å bedømme en lydkildes høyde, så derfor er det ikke gitt at det er ønskelig å fjerne den.

En annen faktor er at det er stor forskjell på å kompensere for lyd som er dempet i motsetning til lyd som er forsterket av rommet (som ved rommoder). I første tilfelle må lyden forsterkes, i det andre svekkes. Forsterkning av visse frekvenser kan lett føre til at forsterker eller høyttaler blir nødt til å gi på mer enn de klarer og dermed skape uønsket forvrengning, mens svekking av lyd er mye lettere å gjøre.

I en bil har kompensasjon for reflekser mer for seg, både er det mange reflekterende flater og dessuten har lytterne ganske faste posisjoner. Et eksempel er teknologien til Dirac som kollegaer ved Signaler og Systemer ved Uppsala Universitet startet i 2001. De har utviklet gode algoritmer og hatt suksess med digital romkorreksjon hos noen av de dyreste bilmerkene.

Den tredje effekten er at digital korreksjon kan kompensere for feil og mangler ved selve høyttalersystemet. Overraskende mange høyttalersystemer avviker fra en flat frekvensrespons, ofte er det både topper og daler i responsen. Et digitalt romkorreksjonssystem vil fange opp dette. Da er det ikke rommet som det korrigeres for, så det er riktigere å kalle det digital rom- og høyttalerkorreksjon. Dette kan også gi en godt hørbar effekt, men hvis man har valget er det jo selvsagt bedre å bruke en høyttaler som i utgangspunket har en flat respons.

Lignende bloggposter:

Kategori: 

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)