Guida introduttiva: differenze tra le versioni
Da REW Wiki.
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<div style="text-align:justify;">Dopo aver elaborato la funzione di trasferimento, possiamo usare una "FFT inversa" per ricavare dall’ampiezza della frequenza e dalla sua fase, l’informazione temporale che descrive il modo in cui ''ogni'' segnale viene modificato, quando viaggia dalla sorgente al microfono. Questo segnale temporale, è chiamato "risposta all’impulso" e così come per la funzione di trasferimento dalla quale esso deriva, anche in questo caso la misura è valida per una sola specifica posizione della sorgente e del microfono.</div> | <div style="text-align:justify;">Dopo aver elaborato la funzione di trasferimento, possiamo usare una "FFT inversa" per ricavare dall’ampiezza della frequenza e dalla sua fase, l’informazione temporale che descrive il modo in cui ''ogni'' segnale viene modificato, quando viaggia dalla sorgente al microfono. Questo segnale temporale, è chiamato "risposta all’impulso" e così come per la funzione di trasferimento dalla quale esso deriva, anche in questo caso la misura è valida per una sola specifica posizione della sorgente e del microfono.</div> | ||
| − | <div style="text-align:justify;">La risposta all’impulso è esattamente lo stesso segnale che noi vedremmo, se potessimo emettere un click molto breve ma intenso, nel punto | + | <div style="text-align:justify;">La risposta all’impulso è esattamente lo stesso segnale che noi vedremmo, se potessimo emettere un click molto breve ma intenso, nel punto in cui è collocata la sorgente, e registrare in seguito ciò che il microfono catturerebbe ("molto breve" significa che dura giusto il tempo di un campione, alla frequenza di campionamento che stiamo utilizzando per la nostra analisi. Così a 48kHz, questo durerà solo 1/48.000 di secondo, equivalente a 21 milionesimi di secondo, circa). Potreste quindi chiedervi: "Perché non utilizziamo un click"? Una delle difficoltà è che, a causa della sua brevità, dovrebbe essere estremamente intenso per poterci permettere di studiare cosa accade dopo l’istante iniziale al di sopra del rumore di fondo della stanza. Inoltre, non potremmo più utilizzare un altoparlante per generarlo, ma qualcosa di simile ad una pistola a salve o allo scoppio di un palloncino.[[File:sparo.png | right]] Ci sarebbe bisogno anche di un microfono in grado di discriminare il suono molto intenso prodotto dal click, con quello molto più silenzioso dell’eco del click prodotto dalla stanza. Senza contare poi, che la vostra famiglia o i vostri vicini non sarebbero così felici di sentirvi sparare ripetutamente con la pistola a salve per cercare di capire come si comporta la vostra stanza, oltre a non ottenere dei risultati così attendibili come quelli ottenuti utilizzando lo sweep. Per essere più tecnici, è possible ottenere con lo sweep, un rapporto segnale/rumore molto più alto. Il rapporto S/N è determinato dal livello del rumore di fondo e da quanta energia è contenuta nel segnale di test, che a sua volta dipende da quanto forte è il segnale, e da quanto tempo dura. Un impulso è estremamente breve, solo alcuni milionesimi di secondo. Così per ottenere un livello di energia significante, è necessario che questo sia molto intenso. Uno sweep invece, può durare molti secondi, quindi anche ad un volume modesto, la sua energia può valere un milione di volte quella di un impulso. |
| − | Una volta ricavata la risposta all’impulso, possiamo analizzarla per ottenere le informazioni sul comportamento della stanza. L’analisi più semplice è ottenuta applicando la FFT, che mostra la risposta in frequenza tra la posizione della sorgente e la posizione del microfono. Tuttavia, su questa, abbiamo la possibilità di agire. Modificando la parte della risposta all’impulso che viene analizzata dalla FFT, modifichiamo di conseguenza, l'aspetto della risposta della stanza che stiamo osservando. La prima parte della risposta all’impulso, corrisponde al suono diretto tra la sorgente e il microfono, cioè al percorso più breve tra loro. Il suono che deve fare | + | Una volta ricavata la risposta all’impulso, possiamo analizzarla per ottenere le informazioni sul comportamento della stanza. L’analisi più semplice è ottenuta applicando la FFT, che mostra la risposta in frequenza tra la posizione della sorgente e la posizione del microfono. Tuttavia, su questa, abbiamo la possibilità di agire. Modificando la parte della risposta all’impulso che viene analizzata dalla FFT, modifichiamo di conseguenza, l'aspetto della risposta della stanza che stiamo osservando. La prima parte della risposta all’impulso, corrisponde al suono diretto tra la sorgente e il microfono, cioè al percorso più breve tra loro. Il suono che invece deve fare un percorso più lungo per raggiungere il microfono, rimbalzando sulle pareti della stanza, contiene il contributo della stanza. "Mascherando" la risposta all’impulso e analizzando solo la parte iniziale, ci verrà mostrata la risposta in frequenza del suono diretto a cui si aggiunge un contributo leggero o nullo della stanza. Allargando la maschera alle successive parti della risposta, potremo vedere come il contributo della stanza alteri la risposta in frequenza. La capacità di separare i contributi del suono diretto da quello riflesso, rappresenta una importante differenza tra la risposta in frequenza derivata da una risposta all’impulso e una ricavata da un'analisi in tempo reale (RTA), che, per esempio, può solamente mostrare la risposta combinata della sorgente e della stanza.</div> |
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Indice
Iniziare con REW
REW è un pacchetto software che misura le funzioni di trasferimento dei sistemi acustici e ne visualizza le corrispondenti frequenze, la fase e la risposta all'impulso e le varie quantità da esse derivanti. Se a questo punto la vostra domanda fosse: "ma di cosa diavolo stiamo parlando?", varrebbe la pena perdere un paio di minuti e leggere l'introduzione a Segnali e Misure, che spiega i concetti di base. Anche se avete già familiarità con questa terminologia, una rapida occhiata a questa introduzione, potrebbe esservi di aiuto.
Come REW esegue le misure
REW utilizza un metodo di misura che fa uso di un segnale sweep sinusoidale logaritmico. Riguardo a tale metodo e alle sue varie alternative, potete trovare una grande quantità di informazioni, leggendo il giornale "Transfer Function Measurement with Sweeps" di SWEN MÜLLER e PAULO MASSARANI, ma in questa sede, vi darò una spiegazione di base. Se invece preferite non sapere, potete saltare la spiegazione.
Per effettuare una misura, abbiamo bisogno di una sorgente sonora (un altoparlante o un subwoofer), di un microfono (i fonometri contengono un microfono e molti di questi possono essere utilizzati al posto di un microfono) e di uno sweep logaritmico, che è un tono che, iniziando dalle basse frequenze, aumenta costantemente fino alle frequenze più alte e che viene inviato all'altoparlante. Ciò che rende logaritmico lo sweep è il rapporto con il quale avvengono le variazioni di frequenza, che richiedono un tempo fisso per raddoppiare (per esempio, il tempo impiegato per passare da 20 a 40Hz è lo stesso impiegato per passare da 40 a 80Hz o da 4KHz a 8KHz). Il microfono cattura il suono proveniente direttamente dalla sorgente, oltre a quello che giunge riflesso, rimbalzando sulle pareti della stanza.
L'analisi inizia quando il suono è stato catturato dal microfono. Il processo, chiamato "Fast Fourier Transform" (FFT) viene utilizzato per calcolare la fase e l'ampiezza dello spettro di frequenze che nel loro complesso costituiscono lo sweep originale (e il relativo spettro), che abbiamo inviato alla sorgente. Lo stesso processo calcola l’ampiezza e la fase delle frequenze catturate dal microfono. Comparando le ampiezze e le fasi dei segnali catturati, con quelle contenute nello sweep originale, possiamo capire come ciascuna frequenza sia stata influenzata dall'altoparlante e dalla risposta della stanza che stiamo misurando. Questo processo, viene chiamato “Funzione di Trasferimento” della stanza, dal punto in cui è situata la sorgente, al punto in cui è situato il microfono di misura. Notare che per una differente posizione della sorgente o per una differente posizione del microfono, corrisponderà una differente funzione di trasferimento, quindi la nostra misura sarà valida per una sola specifica posizione della sorgente e del microfono.
L'analisi inizia quando il suono è stato catturato dal microfono. Il processo, chiamato "Fast Fourier Transform" (FFT) viene utilizzato per calcolare la fase e l'ampiezza dello spettro di frequenze che nel loro complesso costituiscono lo sweep originale (e il relativo spettro), che abbiamo inviato alla sorgente. Lo stesso processo calcola l’ampiezza e la fase delle frequenze catturate dal microfono. Comparando le ampiezze e le fasi dei segnali catturati, con quelle contenute nello sweep originale, possiamo capire come ciascuna frequenza sia stata influenzata dall'altoparlante e dalla risposta della stanza che stiamo misurando. Questo processo, viene chiamato “Funzione di Trasferimento” della stanza, dal punto in cui è situata la sorgente, al punto in cui è situato il microfono di misura. Notare che per una differente posizione della sorgente o per una differente posizione del microfono, corrisponderà una differente funzione di trasferimento, quindi la nostra misura sarà valida per una sola specifica posizione della sorgente e del microfono.
Dopo aver elaborato la funzione di trasferimento, possiamo usare una "FFT inversa" per ricavare dall’ampiezza della frequenza e dalla sua fase, l’informazione temporale che descrive il modo in cui ogni segnale viene modificato, quando viaggia dalla sorgente al microfono. Questo segnale temporale, è chiamato "risposta all’impulso" e così come per la funzione di trasferimento dalla quale esso deriva, anche in questo caso la misura è valida per una sola specifica posizione della sorgente e del microfono.
La risposta all’impulso è esattamente lo stesso segnale che noi vedremmo, se potessimo emettere un click molto breve ma intenso, nel punto in cui è collocata la sorgente, e registrare in seguito ciò che il microfono catturerebbe ("molto breve" significa che dura giusto il tempo di un campione, alla frequenza di campionamento che stiamo utilizzando per la nostra analisi. Così a 48kHz, questo durerà solo 1/48.000 di secondo, equivalente a 21 milionesimi di secondo, circa). Potreste quindi chiedervi: "Perché non utilizziamo un click"? Una delle difficoltà è che, a causa della sua brevità, dovrebbe essere estremamente intenso per poterci permettere di studiare cosa accade dopo l’istante iniziale al di sopra del rumore di fondo della stanza. Inoltre, non potremmo più utilizzare un altoparlante per generarlo, ma qualcosa di simile ad una pistola a salve o allo scoppio di un palloncino.
Ci sarebbe bisogno anche di un microfono in grado di discriminare il suono molto intenso prodotto dal click, con quello molto più silenzioso dell’eco del click prodotto dalla stanza. Senza contare poi, che la vostra famiglia o i vostri vicini non sarebbero così felici di sentirvi sparare ripetutamente con la pistola a salve per cercare di capire come si comporta la vostra stanza, oltre a non ottenere dei risultati così attendibili come quelli ottenuti utilizzando lo sweep. Per essere più tecnici, è possible ottenere con lo sweep, un rapporto segnale/rumore molto più alto. Il rapporto S/N è determinato dal livello del rumore di fondo e da quanta energia è contenuta nel segnale di test, che a sua volta dipende da quanto forte è il segnale, e da quanto tempo dura. Un impulso è estremamente breve, solo alcuni milionesimi di secondo. Così per ottenere un livello di energia significante, è necessario che questo sia molto intenso. Uno sweep invece, può durare molti secondi, quindi anche ad un volume modesto, la sua energia può valere un milione di volte quella di un impulso.
Una volta ricavata la risposta all’impulso, possiamo analizzarla per ottenere le informazioni sul comportamento della stanza. L’analisi più semplice è ottenuta applicando la FFT, che mostra la risposta in frequenza tra la posizione della sorgente e la posizione del microfono. Tuttavia, su questa, abbiamo la possibilità di agire. Modificando la parte della risposta all’impulso che viene analizzata dalla FFT, modifichiamo di conseguenza, l'aspetto della risposta della stanza che stiamo osservando. La prima parte della risposta all’impulso, corrisponde al suono diretto tra la sorgente e il microfono, cioè al percorso più breve tra loro. Il suono che invece deve fare un percorso più lungo per raggiungere il microfono, rimbalzando sulle pareti della stanza, contiene il contributo della stanza. "Mascherando" la risposta all’impulso e analizzando solo la parte iniziale, ci verrà mostrata la risposta in frequenza del suono diretto a cui si aggiunge un contributo leggero o nullo della stanza. Allargando la maschera alle successive parti della risposta, potremo vedere come il contributo della stanza alteri la risposta in frequenza. La capacità di separare i contributi del suono diretto da quello riflesso, rappresenta una importante differenza tra la risposta in frequenza derivata da una risposta all’impulso e una ricavata da un'analisi in tempo reale (RTA), che, per esempio, può solamente mostrare la risposta combinata della sorgente e della stanza.
Altre informazioni che possiamo ottenere dalla risposta all’impulso, comprendono un grafico “a cascata” (waterfall), che viene generato muovendo una finestra in passi lungo la curva di risposta e tracciando le varie risposte in frequenza, per riprodurre un’immagine 3D del modo in cui la risposta in fequenza cambia nel tempo e i dati “RT60” della stanza, che indicano il tempo necessario al suono in varie gamme di frequenza, a decadere di 60dB (1000 volte più piccolo di quello iniziale).
Attrezzatura necessaria
Il primo requisito è rappresentato da un modo per catturare il segnale di test. Ci sono alcune opzioni:
- Un microfono USB dotato di file di calibrazione. Tale microfono può essere usato per misure a banda intera o per basse frequenze. Se il file di calibrazione possiede i dati di sensibilità in un formato che REW riconosce, esso può fungere anche da fonometro calibrato. Il MiniDSP UMIK-1 è raccomandato poichè ha un file di calibrazione in un formato compatibile con REW. Vedere www.minidsp.com o Amazon.
- Un’alternativa al microfono USB, è un microfono analogico, ma molti di essi richiedono un preamplificatore per produrre un segnale a livello di linea e per fornire al microfono l’alimentazione phantom. Per misure a banda intera, il microfono deve essere comunque calibrato per fornire risultati accurati, così come deve essere calibrato il display del misuratore SPL di REW utilizzando un misuratore SPL.
- L’opzione finale è è un fonometro con uscita analogica a livello di linea. Il misuratore Radio Shack è perfettamente adeguato per misure acustiche della stanza in bassa frequenza, sia nella versione con display analogico che digitale. Il misuratore Galaxy CM-140 ha una miglior precisione sulla curva “pesata-C” e un miglior comportamento sulle basse frequenze superiori a quelle del subwoofer, ma è più costoso del misuratore RS.
- Un treppiede che supporti il microfono o il misuratore (d'ora in poi chiamato semplicemente microfono), poichè piccoli movimenti del microfono/fonometro, possono produrre grandi variazioni nelle misurazioni. Per risultati ripetibili è necessario un supporto stabile che mantenga in posizione per un lungo periodo di tempo gli strumenti di misura. Per misure a bassa frequenza (sotto qualche centinaio di Hz), il microfono può essere orientato verso l’alto. Questo evita di doverlo muovere per misurare diversi altoparlanti oltre a facilitare la lettura del display dello strumento. Per eseguire invece misure a frequenze più elevate, è meglio puntare il microfono direttamente verso l’altoparlante che deve essere misurato e che, in entrambi i casi, deve essere posizionato all’altezza dell’orecchio nella vostra posizione di ascolto abituale.
- Se state usando un microfono USB, l’uscita cuffia del vostro computer, può fornire l’adeguato livello dei segnali di test utilizzati da REW. In questo modo, non è necessario utilizzare alcuna scheda audio aggiuntiva. Se invece state usando un fonometro o un microfono con un preamplificatore, sarà necessaria una scheda audio (interna o esterna), con ingresso di linea e con uscita cuffia o linea. Da notare che gli ingressi microfonici di molti PC e laptop NON sono adatti e non dovrebbero essere usati per questo scopo (hanno un guadagno eccessivo e molti presentano un alto livello di rumore e una larghezza di banda limitata) ma, la combinazione degli ingressi micro/linea può essere usata con successo. Le schede audio economiche o integrate, sono tipicamente adeguate allo scopo. Una misura di riferimento della connessione di loopback, può essere utilizzata per rimuovere dalla misurazione, la risposta in frequenza della scheda audio.
- Dei cavi, per collegare il vostro fonometro o l’uscita del vostro pre microfonico, alla vostra scheda audio (se non utilizzate un microfono USB) e per collegare l’uscita cuffia o linea della vostra scheda audio, all’ingresso del vostro processore AV o equalizzatore. I cavi, devono essere abbastanza lunghi per raggiungere, dalla vostra posizione di ascolto (dove è stato posizionato il microfono/misuratore collegato al computer), il vostro processore AV o equalizzatore. Se la vostra scheda audio ha dei connettori RCA, sono necessari dei cavi con queste terminazioni su entrambi i lati. Se invece l’uscita della scheda audio possiede un jack da 3.5mm (1/8"), avete bisogno di un cavo jack – phono stereo (chiamato anche adattatore a Y) o adattatore audio stereo. Vedi immagine qui sotto.
Se utilizzate un cavo adattatore a Y, avrete bisogno anche di due adattatori phono - phono (chiamati anche accoppiatori RCA – vedi imagine qui sotto) per collegare tra loro i terminali dal vostro fonometro con quelli del processore AV. (I cavi a Y RCA sono disponibili in tutti i formati: M->2M, M->2F, F->2F, F->2M e una selezione spesso è utile quando si effettuano misurazioni.)
Per collegare un equalizzatore BFD Pro DSP1124P o un FBQ2496, avrete bisogno di un adattatore mono jack da 1/4" (6,35mm), come quello mostrato nella figura qui sotto.
Connessioni
Di seguito è mostrata la configurazione generale per le misure con un fonometro (SPL meter). Se utilizzerete un microfono USB, non dovrete effettuare nessuna connessione agli ingressi della scheda audio, ma solo collegare la porta USB del microfono con la porta USB del vostro computer.
Quando non si utilizza un microfono USB, uno dei canali d'ingresso dell'interfaccia audio viene utilizzato per misurare la pressione sonora proveniente dal microfono o dal fonometro, collegandolo all'uscita analogica del misuratore o del preamplificatore microfonico. L'impostazione predefinita, prevede l'utilizzo dell'ingresso R (destro), ma è possibile utilizzare entrambi gli ingressi. Un'impostazione nelle pagina Preferenze della scheda audio , indica a REW quale ingresso utilizzare. Uno dei canali d'uscita, (tipicamente il destro), deve essere collegato a un canale d'ingresso del processore AV o all'ingresso di un equalizzatore. Il collegamento ad un processore AV, permetterà di effettuare delle misure che mostreranno la risposta dei canali principali e del subwoofer, oltre alla loro interazione. Inoltre, gli effetti della gestione dei bassi operata dal processore AV, può essere inclusa nelle misurazioni. L'utilizzo del canale d'ingresso destro o sinistro, consentirà di misurare la risposta del corrispondente altoparlante principale e del subwoofer. Per escludere un altoparlante (principale,secondario o subwoofer) da una misurazione, bisognerà spegnere il relativo canale oppure scollegarlo fisicamente dall'amplificatore. Se il computer e il processore AV supportano entrambi l'audio su HDMI, sarà possibile utilizzare tale connessione per il trasporto del segnale. Il driver audio HDMI dovrà essere selezionato come dispositivo di uscita in Preferenze --> Dispositivo di uscita. Se si utilizza Windows e si desidera accedere alle uscite multicanale tramite HDMI, sarà necessario utilizzare un wrapper ASIO come FlexASIO o ASIO4all. Per la misurazione di base, non è necessario utilizzare gli altri canali di ingresso / uscita.
La risposta dell'interfaccia audio, può essere compensata eseguendo una misurazione di riferimento, che si ottiene connettendo la sua uscita direttamente con l’ingresso e configurando REW per sottrarre la risposta misurata, dalle successive misurazioni della stanza. Tuttavia, è anche possibile utilizzare una connessione di loopback dall'altra uscita all'altro ingresso, come riferimento temporale per consentire a REW di compensare automaticamente il ritardo generato dalla scheda audio e dal sistema operativo, durante la misura. Una temporizzazione di riferimento è necessaria anche per una corretta misura della fase, per comparare i ritardi di tempo tra le misure o per rilevare i corretti ritardi degli altoparlanti in sistemi audio multi-canale. Se avete questa necessità, vi servirà un ulteriore accoppiatore RCA per eseguire una connessione di loopback. La scelta di un canale come temporizzazione di riferimento, è stabilito in REW da un check box presente nella pagina Soundcard Preferences. Quando come segnale d'ingresso si utilizza invece un microfono USB anzichè l'interfaccia audio, è possibile utilizzare un riferimento temporale acustico. In questo caso REW genererà un segnale temporale di riferimento sull'uscita che è stata selezionata, prima di generare uno sweep di misura sui canali da testare. Il segnale di temporizzazione è costituito da uno sweep ad alta frequenza per consentire una temporizzazione accurata in modo che un subwoofer, non potendo fisicamente riprodurre frequenze alte, non possa essere utilizzato come canale di riferimento. Le misurazioni avranno un ritardo temporale che corrisponderà alla differenza nella loro distanza dal microfono rispetto alla distanza dell'altoparlante di riferimento: se l'altoparlante di riferimento fosse più lontano il ritardo sarebbe negativo. Si noti che non è possibile utilizzare più sweep con un riferimento temporale acustico.
Collegare un equalizzatore
Se, per ottimizzare la risposta del vostro subwoofer, state utilizzando un equalizzatore (come il BFD Pro DSP1124P o FBQ2496), dovreste collegarlo tra l’uscita LFE/sub del processore AV e l’ingresso a basso livello del subwoofer. Nel caso del BFD Pro, gli interruttori posti nel pannello posteriore per la regolazione del livello, dovrebbero essere premuti per impostare il livello a -10dBV.
Se gli ingressi del processore AV sono dotati di una funzione anti-clipping (riduzione automatica della sensibilità in caso di segnali di elevata ampiezza), questa dovrebbe essere disabilitata, poiché potrebbe alterare i livelli di misurazione. La sensibilità dell’ingresso, dovrebbe essere idealmente impostata a 0.5V.
Il TAG McLaren AV32R DP e l’AV192R permettono di indirizzare il segnale di test verso ciascun altoparlante attraverso le impostazioni del Test Signal, contenute nei menu del fitro TMREQ relativo ad ogni altoparlante, che è utile per misurare altri diffusori (vedere questa nota per ulteriori dettagli). Questi sembrano essere gli unici processori AV dotati di questa funzionalità. Altri processori, potrebbero avere 5.1 or 7.1 ingressi analogici che possono essere utilizzati con un effetto simile, ma in alcuni casi, la gestione dei bassi potrebbe non venire applicata a tali ingressi, limitando la capacità di verifica dell’integrazione tra gli altoparlanti principali e il subwoofer.
Gamma di misura del fonometro
Se state utilizzando un fonometro come sorgente audio, la gamma di misura dello strumento dovrebbe essere impostata ad un valore normalmente usato per la calibrazione del livello degli altoparlanti e non dovrebbe essere modificata durante l’utilizzo di REW. Se state utilizzando un fonometro Radio Shack, e calibrate il vostro sistema a 75dB, selezionate la gamma di 80dB (questo è il livello standard raccomandato da DolbyTM). Impostate quindi il misuratore per una lettura “slow” con curva di pesatura C.
Selezionare l'opzione Input device is a C weighted SPL meter nel pannello Mic/Meter Preferences (Preferenze Microfono/Fonometro).
Panoramica di REW
Dopo esserci dotati dell’equipaggiamento richiesto, possiamo ora dare un’occhiata a come è organizzato REW per l’esecuzione e l’analisi delle misure guardando la Panoramica di REW.
