Miniguide: Måling av rommets impulsrespons og hva den kan brukes til


tols1

Medlem
2 Jan 2006
16.665
0
0
EDIT 24.10.2010: Major update, nye kurver

Impulsresponsen tar utgangspunkt i en teoretisk lydimpuls som ikke har noen utbredelse i tid og som inneholder alle de hørbare fekvensene, tenk deg et pistolskudd. Foruten å være direkte farlig er heller ikke et pistolskudd avfyrt innendørs helt representativt, siden det vil ha en utbredelse i tid (det varer tross alt noen millisekunder) og alle frekvensene er heller ikke likt representert. Så den impulsresponsen vi måler er egentlig teoretisk og er basert på relativt komplekse matematiske modeller.

Når man snakker om akustikk og hvordan man skal kontollere akustikken i rommet, så snakker man ofte om 1. refleksjon. Det er det stedet på veggen, gulvet eller i taket hvor du vil kunne se høyttaleren din fra lytteposisjon dersom det er festet et speil på dette punktet. Det vi skal se her, er at vi også kan måle denne refleksjonen, og vil kan finne de mest dominerende refleksjonene som oppstår i et rom.

Hørselen og hjernen er bygget slik at den måler tidsforsinkelsen for å kunne lokalisere hvor en lyd kommer fra. Tidsforsinkelsen som oppstår når lyden må reise de få cm som utgjør forskjellen mellom høyre og venstre øret er altså veldig små, og hjernen er derfor spesialisert på å analysere svært små tidsforskjeller. Derfor er det disse tidlige refleksjonene [LINK] som vil forstyrre hjernens evne til å analysere lydbildet og ødelegge presisjonen og definisjonen i gjengivelsen, mens lengre forsinkelser vil hjernen ganske enkelt definere som ekko. [LINK]

Hvis man klarer å redusere refleksjonene de første 15-20 millisekundene med 15-20 dB, har man skapt en såkalt refleksjonsfri sone RFZ, noe som er i tråd med designmålet i bl.a. lydstudioer og LEDE-prinsippet (Live End Dead End) Men for å unngå at rommet blir for dødt forsøker man da å kompensere for dette ved å forsinke refleksjonene og gjenskap mer klang etter 20 ms, f.eks. ved å bruke reflektorer og diffusorer.

Men et lite OBS. Husk at denne guiden kun gjelder de frekvensene som kan behandles som om de opptrer som stråler. I et vanlig oppholdsrom på 20-30 kvm vil det si frekvenser over 250-300 Hz (i praksis er det snakk om et frekvensområde, kanskje mellom 100 og 400 Hz, avhengig av rommets dimensjoner), men i mindre rom vil denne skillefrekvensen ligge høyere i frekvensskalaen. Ved å fylle ut denne kalkulatoren finner du informasjon om dette helt nederst i skjemaet, det er snakk om den såkalte Schroeder Fc.

Nok teori, la oss begynne med litt praksis. Du trenger:
1) En lydtrykksmåler montert på et stødig stativ (f.eks. den velkjente RadioShack)
2) En PC med et analyseprogram, f.eks. Room Eq Wizard (REW)
3) En snor og målebånd
4) Noe å feste snora med (alternativt to gode og/eller tålmodige venner)

Ang. punkt 1 og 2 kan du kikke i norcads glimrende guide for fremgangsmåte. Her har jeg brukt venstre kanal som kalibreringskilde og satt en kabelstump fra venstre utgang til venstre inngang på lydkortet. Dette gjøres i lydkortinnstillingene i REW (v4.11) Dermed får man timingen riktig.

Jeg har tatt utgangspunkt i min egen kino som er greit dempet med akustikkplater på de strategiske stedene; 1. refleksjon på veggene, bak lytteposisjon, frontveggen er heldempet, teppe på gulvet. I den første grafen nedenfor har jeg demontert akustikkplatene for å få frem refleksjonene.

Her er en ETC-graf fra REW, målingene er gjort med kun venstre høyttaler, med et sveip fra 0-22050 Hz (dvs. 1/2 samplingsfrekvensen på 44100 Hz) og jeg har zoomet inn slik at det bare er de første 20 millisekundene som kommer frem. Man kan gjerne zoome ennå nærmere.


Vi ser tidsaksen horisontalt og impulsstyrken oppover. De første kraftige bølgetoppene til venstre er den opprinnelige impulsen, den neste ligger på ca. 1,63 ms. Ved 3 ms ser vi en til, osv, det er gjentagende topper utover i tid, og det er også en del andre mindre topper. Disse toppene er refleksjoner fra vegger, gulv og tak, møbler osv. Artig?

Litt mer teori
Før vi begynner på det praktiske må vi ha bittelitt mer teori. Lyden forplanter seg altså med en hastighet på ca. 343 meter pr sekund (m/s). Det vi kan bruke disse målingene til er å finne ut hvor langt impulsene har reist før den når frem til mikrofonen, for så å finne ut hvor den har vært innom på veien. For å finne avstanden tar vi tiden vi finner på grafen og ganger med hastigheten til lyd. Med markøren i REW finner jeg at den første refleksimpulsen ligger på 1,63 ms. Omregnet blir dette 0,559 meter. Denne impulsen har altså reist 56 cm meter lenger enn den opprinnelige impulsen. Nå skal vi finne ut hvor den har vært på sin reise.

Praksis
Jeg fester den ene enden av snora til en tung og stødig dings (med gummiknotter selvsagt, vi vil jo ikke ha riper) som jeg setter oppå høyttaleren slik at snora begynner på frontplata av høyttaleren. Så trekker jeg snora litt stramt bort til mirkofonen og lager et merke, f.eks. en knute. Så måler jeg opp 56 cm ekstra slik at snora nå blir 56 cm lenger enn avstanden fra høyttaleren til mikrofonen, og fester snora til mikrofonstativet (optimalt skulle man festet snora til selve mikrofonen, men det er ofte ikke praktisk mulig). Snora får nå en slakk på 56 cm. Så tar jeg tak i omtrent midten av snora og fører den sideveis i retning veggen, prøver meg litt frem i lengderetningen også, for det er høyst sannsynlig atrefleksjonen kommer midt mellom lytteposisjon og høyttaleren. Og jommen, den rekker akkurat bort til veggen, og jeg har nå en stram snor som går fra høyttaleren, bort til veggen og videre derfra til mikrofonen. Voila, jeg har funnet et 1. refleksjonspunkt! Omtrent på dette stedet må jeg altså noe dempemateriale.

Neste impuls ligger på ca 3 ms, det blir 1,03 m. Samme øvelse igjen og finner at dette 1. refleksjonspunktet faktisk ligger i taket mellom lytteposisjon og høyttalerne. En annen topp er på 5,75 ms, og her ser jeg at snora treffer nesten helt på kanten av den akustikkplaten som vanligvis henger her, og at denne kan med fordel flyttes litt slik at refleksjonspunktet treffer mer midt på platen. Den neste kraftige toppen er på 8,43 ms, dvs. 2,87 meter. Snora viser at dette faktisk er refleksjoner fra den høyre høyttaleren via venstre vegg.

Med denne fremgangsmåten kan du lete etter toppene og finne refleksjonspunktene med snora. Det kan være lurt å måle på én høyttaler om gangen slik at det er lettere å se hvilke impulser som går hvor, og ved å sammenligne refleksjonspunktene for begge høyttalerne finner du også ut av symmetrien i rommet. Men ikke bli overivrig og forsøk å fjerne alle krusningene du kan finne, men konsentrer deg om de som stikker seg ut.

Jeg tar til slutt med en graf hvor alle akustikkplatene henger på sin vante plass. Som du ser er de fleste toppene borte. Toppen fra taket ved 3 ms er der fortsatt selvsagt og er ganske kraftig.


Tar også med en graf som viser både med og uten demping. Gulgrønn er uten demping, sort med. Som du ser har jeg grei demping frem til 20 ms, men jeg må forske litt mer på området før 8 ms og så har jeg en refleksjon ved 13 ms.


Lykke til! Jeg kan oppdatere denne posten hvis det skulle komme noen innspill underveis.
 

Vedlegg

orso

Medlem
14 Nov 2008
10.722
5
38
Veldig bra tols1! Enkelt beskrevet og du berører noe av det viktigste med lyd.
Bare legge til at det er reflektert lyd som ankommer lytteren innen 30 millisekunder som regnes som tidlige refleksjoner. Det som ankommer etter 30 ms regnes som ekko.

Og spesielt er det de første refleksjonene som ankommer lytteren etter direkte lyden som er ødeleggende for lydkvaliteten. De skaper et diffust og utflytende lydbildet og det blir mangel på presisjon, renhet og klarhet.
 

tols1

Medlem
2 Jan 2006
16.665
0
0
Bra innspill orso, glemte å nevne dette. Jeg redigerer 1. post slik at vi får samlet slikt der.
 

Scrooge

Medlem
13 Feb 2006
16.436
0
0
Du er altfor beskjeden Thorstein!
Dette er jo en MAXI-guide, i den forstand som at du (og Mor10 i sin tråd), setter fokus på ting som er av uvurderlig betydning for å få frem godlyden!
Det er dessverre alt for mange som ser ut til å overse slike detaljer, også de som har anlegg som koster det mangedobbelte av våre.
Hat's off, for et bra tiltak! :D
 

tols1

Medlem
2 Jan 2006
16.665
0
0
Takk for det Jan. Ja jeg mener helt bestemt at akustiske tiltak er undervurdert. Dvs. jeg tror nok at de av oss som har dedikerte kinoer har fokus på det, men jeg blir litt lei meg når jeg ser anlegg i 100 KNOK-klassen stilt opp i et nakent minimalistisk rom. Men jeg skjønner jo også at en del prioriterer det estetiske også, bevares.
 

BEF

Administrator
25 Des 2005
11.526
371
83
46
Asker
Dette var en morsom, enkelt og genial guide for å gjøre store forbedringer med rommet sitt. Kjempe jobb tols1!!
 

g.org

Medlem
10 Okt 2006
1.188
0
0
www.eocene.no
Kjempe guide!

Enkel og gjennomføre og kjempe morro å utføre(nerd)
Ikke alle som har store speil som kan flyttes rundt på slik det ofte refereres til.

Takker:-D

Burde klistres!!
 

tols1

Medlem
2 Jan 2006
16.665
0
0
Artig at det falt i smak. Det som hadde vært enda artigere hadde vært om folk som prøver kunne postet resultatene sine her.

Så det er bare å slå seg løs. :)
 

Denonbuster

Medlem
17 Sep 2008
6.794
0
0
Flott tiltak tols1.

Har brukt mye tid på demping av mitt eget rom, men har nok dessverre slette alle "før" målingene for en stund siden.

Hvis jeg får ånden over meg en dag, skal jeg ta nye målinger for sammneligningens skyld;)
 

Scrooge

Medlem
13 Feb 2006
16.436
0
0
Er ikke sikker på om jeg skjønner så mye av dette, men nå har jeg i alle fall tatt en (tvilsom?) måling her, med eksisterende demping.

http://avforum.no/forum/attachment.php?attachmentid=63203&stc=1&d=1268851662

Fyr løs! :mrgreen:

Æsj. Skjønte visst ikke helt hvordan jeg skulle legge bildet opp direkte heller. ;-)

Btw: Den toppen ved ca 11ms forsvant når jeg lukket døra ut til gangen. Og det stemmer faktisk veldig godt med avstanden også!
 

Vedlegg

tols1

Medlem
2 Jan 2006
16.665
0
0
Se her ja. Du har noen fine topper ved 3, 4 og 5,5 ms. Kan det være sideveggene eller kanskje frontveggen/vinduet? Men dine høyttalere er jo litt spesielle siden de vel er konstruert for at det fakstik skal være en viss refleksjon (uten at jeg riktig skjønner hvorfor det skal være fordelaktig...:confused:)? Meeen du har jo slett ikke mye å klage på hos deg, det lyder jo upåklagelig, men det hadde jo vært artig å eksperimentert med litt demping på frontveggen og vinduet ;)
 

Scrooge

Medlem
13 Feb 2006
16.436
0
0
Hmmm, interessant at du nevner frontvegg og vindu som et "mål"?
Da BEF i sin tid var her, var også han inne på det samme, uten at noen målinger forelå.
Husker også at jeg hang opp et par dyner(!) bak høyttalerne, uten at jeg der og da opplevde forskjeller.
Sideveggene er jo relativt godt dempet, med "tunge" gardiner og absorbent bak disse. Dermed tror jeg ikke at disse er synderen.
Men kanskje jeg skulle gjenta eksperimentet med dynene, og så måle igjen?
Så sannelig skal jeg, etterhvert.........
 

tols1

Medlem
2 Jan 2006
16.665
0
0
Tja jeg vil vel tippe at de generelle tipsene om demping av frontvegg, side- og bak nok stammer fra diverse lytteinntrykk fra verden over, og i så måte er det jo ikke noe revolusjonerende ved teknikken jeg presenterte. Faktisk plukket jeg opp teknikken i denne tråden, i post 21 .

Dæng, nå har jeg ikke noen akustikkplater du kan få låne lenger heller ;)
 

Scrooge

Medlem
13 Feb 2006
16.436
0
0
Oisann! Der fikk jeg jo nok en link på plass i "Favoritter / Lyd og Bilde"! ;-)
Så du har brukt opp alle akustikkplatene altså? :confused:

Jaja, det ordner seg i så fall på andre måter. Jeg kjenner jo et par andre som har noe liggende! 8) Men takk for tanken!

Btw: Han som vant auksjonen på ElectroCompaniet-suben (puh!), hentet den i dag.
Har ikke sett maken til glis, da han fikk se den! Tipper han blir fornøyd med lyden også...

Litt mer OT med det samme: Har vel såvidt nevnt at jeg fikk givendes(!!) en EC AW 120,Electrocompaniet AW-120 Reviews
sammen med sub'en?
Den er levert inn til Per Abrahamsen for en sjekk, som foreslo en oppgradering av forsterkeren. (Nye likeretterdioder, skift av effekttransistorer, etc, etc).
Det koster meg ca 3500 flis, men skal så avgjort være verdt det!
Da skal den etter sigende spille som dagens EC-utgave til rundt 40k, når den er ferdig! :mrgreen:
/OT
 

Nordenstam

Medlem
13 Apr 2008
632
0
0
nordenmaster.no
Wow! Imponerende jobbet! =)

Begynte å skrive, laget noe mat og ser nå at du har lenket til Gearslutz. Da blir denne posten mest for de som ikke har lest der fra før! Har nerdet på det her i det siste, tar meg den friheten å utdype litt.

Bassproblemer er kjekt å måle med vannfall eller enda bedre, CSD(cumulative spectral decay) grafer. For å behandle stereofelt og klang i rommet er slike ETC grafer perfekt! Impuls respons visning gir bare litt av informasjonen(kun reele tall). ETC visningen gir den analytiske verdien av både kinetisk og potensiell energi (komplekse tall). Noen ganger er forskjellen liten, noen ganger er den større. Det pleier uansett stort sett å være lettere å se hva som skjer i ETC visning.

I bildene som postet tidligere i denne tråden er Y aksen beskrevet i prosent. 50% er 6dB, 25% er 12dB, 12.5% er 18dB osv. Bedre å velge deciBel visning! Med deciBel skala korrelaterer bildene direkte til alt annet av lyd.

Det kan også nevnes at det finnes en annen måte å finne refleksjonene på. Ta en demper på en side av høytaleren og se hva som skjer med målingen. Sanntids-ETC (med oppdatering f.eks. 2 ganger i sekundet) gjør dette svært mye enklere. Uansett er det enkelt å finne hvor dempingen gjør noe med den aktuelle refleksjonen. Når retningen er funnet kan målingen gjentas mens dempingen taes nærmere veggen. Så lenge demperen er på riktig vei vil refleksjonen fortsette å være lav. Det kan også lønne seg å fingnukke posisjonen til demperen mens ETC grafen observeres. Noen ganger er ikke beste stedet å ha dempingen nøyaktig der det geometriske refleksjonspunktet ligger. Med litt erfaring går det kjapt å gjøre kvalifiserte gjetninger ved se på tiden og sammenligne de praktisk mulige avstandene i rommet (~29cm per millisekund) og så peile seg inn på nøyaktig riktig sted ved hjelp av målingene.

Det beste med hele konseptet er at det gir en måte å tenke lyd på som åpner for effektiv og målrettet behandling av lydrommet. Så hva er målet? For vanlige små (ikke konserthall) lytterom pleier det å dreie seg om å få til noe sånt som det her:
- fra denne .PDF'en: http://www.rpginc.com/news/library/TechBullDiffCritList.pdf

Å dempe refleksjonene innen de første 20 millisekundene klarner opp lyden og stereofeltet. Energien som kommer ramlende inn på 20ms i nederste bildet tilsvarer responsen til et langt større rom, der lyden har gått et godt stykke på vei fra høytaler via vegger til lyttepunkt. Kvaliteten på klangen har også gått opp. Der det var sporadiske klumper med energi (vanlige rom-refleksjoner, større potensiale for å tiltrekke seg oppmerksomhet) er det blitt til diffuse energimengder spredd ut i tid(lettere å overse som en ikke-korrelatert del av lyden). Resultatet blir en klang som har en tetthet som vanligvis bare oppnås i større rom.

ETC grafene viser tid og nivå på hver enkel refleksjon. Ved å velge deciBel visning er det mulig å vurdere hva nivåene betyr på generel basis. Lyden innen de første 10-20 millisekundene som skal dempes bør dempes med noe sånt som 12-20dB. Ved å vise grafene i dB er det også mulig å vurdere effekten av enkelt tiltak mot hver individuel refleksjon. Resultatet vises direkte i deciBel og 12-20dB demping(i forhold til null/startimpulsen) er godt nok. Om ikke dempingen er god nok vil det være tydelig. Da er det på tide å finne frem noe tyngre demping for å få tatt mer av energien.

Hvor mye som trengs å dempes avhenger også av hvor lang tid det har tatt før refleksjonen kommer. Området mellom A og B kurven i denne grafen sier noenlunde hvor landet ligger:

(Olive & Toole grafer fra master handbook of acoustics - anbefales om den ikke allerede er i bokhyllen!)


Enda et bilde fra RPG som viser effekten av absorbering, diffusjon og vanlig refleksjon sett i tid og 2D:




Før/etter ETC'er i mitt eget lytterom(med deciBel skala):


Toppen er på 0dB.

Før bildet har betydelig mer ujevnheter i klangresponsen. Den praktiske forskjellen var å ta ut og inn de fire diffuserne som ikke er i midten:


Har tenkt å få på noen store treplater uti hjørnene for å sende mer energi tilbake til sweetspot, gjerne via reflektorer på sideveggene(55' bakfra er visst veldig kjekt). Gi en mer markert illusjon av å være i et større rom. Låter allerede grådig bra, men det hadde vært gøy å få litt mer liv i rommet. Verdt å nevne er at bakveggen ellers har tjue 10cm akustikkplater. :)

Sikker på at fremveggen trenger så mye demping? Høytalere pleier å være såpass retningsbestemt på høye frekvenser at det ikke blir noen høyfrekvente tidligere refleksjoner fra fremveggen. SBIR trenger behandling, men ellers kan fremveggen være en grei sted å ha klang. Gjerne med noen diffusere. :)


Andreas
 

Scrooge

Medlem
13 Feb 2006
16.436
0
0
Sa jeg det ikke!
Dette (blir) er en MAXI-tråd!
Må bare bøye meg i støvet for Nordenstam's innlegg, som en nær sagt uvurderlig betraktning i sakens anledning! Hat's off!
Utrolig interessant å lese slike innlegg, som får en HiFi-nerd til å kaste seg rundt i glede og begeistring!
Måtte det bare fortsette.....
 

Nordenstam

Medlem
13 Apr 2008
632
0
0
nordenmaster.no
Yay! Er kanongøy med sånt. :)

Måtte visst rette opp noen merkelige skrivefeil. Litt pinlig å tenke så mye Engelsk at det går ut over landsspråket! Kom også på at ETC'ene fra rommet mitt er mer enn bare diffuserne ut/inn. Vil også legge til at lyden i det rommet er langt på vei mot å være veldig død. Er litt klang der nå, mer enn den "studio-daue" lyden som var der før, men det er fortsatt mindre enn folk flest foretrekker i en hjemmekino. At kurven går som en rett tettpakket nedover strek er uansett et fint mål, men hele refleksjonspakken kunne sannsynligvis ligget en god del høyere for et vanlig lytterom. Mer som RPG bildet viser.