2017. április 14., péntek

Elektronikus szobakorrekció - gyógyír vagy illúzió?

 A modern AVR készülékeknél és a számítógépes lejátszó szoftvereknél ma már alapszintű funkció a digitális szobakorrekció (DRC - Digital Room Correction), amire sokan a helyiség akusztikai hibáinak dicsőséges legyőzőjeként tekintenek. Van-e ennek reális alapja, vagy csak egy újabb marketing blöffről van szó?

 A hangreprodukáló megoldásokkal szemben támasztott legfőbb elvárásunk, hogy minél kevesebbet módosítsanak a hangfelvételen, azt lehetőleg olyan formában tolmácsolják felénk, ahogy az alkotók elképzelték és a stúdiókban beállították. Ehhez tökéletes jelátvitelt produkáló készülékekre és hibátlan akusztikájú helyiségre van szükség, ami az elérhetetlen álmaink számát gyarapítja. A lejátszó rendszer és a hallgatási környezet mindig módosítja a megszólalást, a készülékek színezik az arányokat, az akusztika térben és időben is tologatja a produkció paramétereit. Az átviteli hibák ellensúlyozásának igénye nem új, már a múlt évszázad közepén megjelentek a hangszínszabályzók, majd a soksávos analóg, később digitális Equalizerek, DSP-k, 1-2 évtizeddel ezelőtt pedig a házimozi erősítőket kezdték felvértezni automatikus bemérő és korrekciós szolgáltatással. A konzervatívabb HiFi vonalon is találhatunk példát ilyen lehetőségre, több cég is fejlesztett komplex korrekcióra képes készülékeket. Közülük a DEQX egyik típusával tartósan éltem is együtt. Ma már nehezen találunk olyan AVR-t, vagy lejátszó szoftvert, amiben minimum EQ ne lenne, de a komolyabb példányok komplexebb beavatkozásra is képesek. A Pro Audio világban is elterjedt a DSP, EQ használata rendezvények hangosításánál, ahol enyhíteni kell a problémás akusztikai környezet hatásait.

Professzionális EQ használata rendezvény hangosításnál

 A hangsugárzóink által keltett hangnyomás szintje és fázishelyzete a frekvencia függvényében változik, még a legdrágább példányok sem képesek lineáris átvitelre. A helyiség akusztikája is más-más hatást kelt minden frekvencián és hallgatási pontban. Ahogy változtatjuk a megszólaltatott jel hangmagasságát és a hallgatási pontot, néha igen komoly, 15-20 dB szintkülönbséget is tapasztalhatunk egy átlagos lakószobában. Hab a tortán, hogy az impulzusoknak nem csak a jelszintje, hanem időbeli eloszlása is változik. Egy zengő helyiségben a visszavert hanghullámok több száz métert tesznek meg, rengetegszer pattognak a felületek között, míg a fülünkhöz érkeznek, vagy elhalnak. Mire megteszik ezt az utat, késleltetést szenvednek, aminek mértéke akár 1 másodperc is lehet. Ez a századmásodperces időközökkel operáló zenében már komoly elcsúszást jelent. A késésben lévő hang keveredik a közvetlen hanggal, kusza eredményt adva, az impulzusok elkenődnek, a hangszínek módosulnak, bizonyos hangok korábban érnek el hozzánk, mint társaik.

 Mit kínálnak a DRC szolgáltatások? Alap szinten szükségük van egy hangnyomás görbére és az abban tapasztalható kilengéseket tükrözik, tehát a kiemeléseknél leszabályozzák, kioltásoknál emelik a jel szintjét. De vegyük észre, nem magát a hibát kezelik, hanem a közvetítendő jelbe nyúlnak bele! Ettől még nem fog javulni a hangsugárzónk átvitele, sem a szobánk akusztikája. A durvább hibák sohasem járnak egyedül, egy hangsúlyos hangnyomás eltérés mögött mindig ott van a fázishiba és a megnövekedett torzítás is. Ezek a jelszint tologatásával nem kompenzálhatóak. Ha a hallgatási pontban a mérés kiemelést jelez egy hangmagasságban, annak oka gyakran az akusztikában keresendő, a direkt hanghullámhoz túl sok visszaverődés keveredik. A korrekció ilyenkor a problémás frekvencián visszavesz a jel szintjéből, hogy a hallgatási pontban referencia hangnyomás jelenjen meg, de ettől még a közvetlen és visszavert hangok rossz aránya nem változik. Mivel az akusztika a szoba minden pontján más hatást fejt ki, a DRC által használt korrekció csak a mérési pontban lesz megfelelő, néhány cm-rel odébb már nem, sőt ott esetleg többet ront, mint javít a helyzeten.

 Komolyabb megoldásoknál a korrektor nem csak a jel szintjén változtat, hanem az idő tengely mentén is beavatkozik, kompenzálva a hangsugárzó frekvenciafüggő késleltetését és a szoba akusztikai gerjedéseit. Továbbá több mérési pont eredményét átlagolja, ez alapján kalkulál egy kompenzációs algoritmust, de mivel nem tudja, éppen hol tartózkodunk a szobában, az eredmény sehol nem lesz tökéletes.

Anthem korrekció eredménye

 Ideális esetben a mérési ponton a DRC kiegyenlítő hatására egy közel lineáris hangnyomás görbét kapunk. Most tapsolhatnánk is örömünkben, főleg ha minden esetben egyedül nézzük a filmjeinket, hallgatjuk zenéinket, lehetőleg kipányvázva, nehogy kidőljünk az ideális helyzetből. De sajnos a hangzásnak nem csak egy paramétere van, a lineáris jelszint még kevés a sikerhez. Jó tudni, hogy az EQ-kban alkalmazott szűrők többsége nem csak a jelszinten módosít, hanem beleszól a fázismenetbe és a torzításba is. Minél nagyobb a szintmódosítás mértéke és minél kisebb a sávszélessége, annál nagyobb és "meredekebb" fázistolás történik. Az alábbi ábrán látható, miként módosul a fázismenet egy 100 Hz-en történő jelszint növelés hatására:


 12 dB kiemelés esetén a fázis a beavatkozási pont alatt és felett ellenkező irányban közel 45 fokot módosul, ami 90 fokos eltérést ad 85 és 120 Hz-nél. Nem véletlen, hogy a komolyabb korrektorokban nincs is engedélyezve ilyen mértékű korrekció, pedig a helyzet néha megkövetelné. A problémát tovább súlyosbítja, hogy berendezéseink, elsősorban a hangsugárzók fázismenete közel sem lineáris. Egy manapság divatos ELAC hangdoboz esetében így néz ki:


 A gyakorlat azt mutatja, hogy a teljesen automatikus szobakorrektorok eredményessége igen esetleges. A fent vázolt elvi problémák mellé még belép a képbe a spórolás, a rossz minőségű mérőrendszer, a felhasználó gyakorlatlansága, de a szoftverek is igen nagy hibával dolgoznak. Tanulságos saját méréssel ellenőrizni, az AVR milyen módosításokat javasol. A problémás frekvenciákat általában sikeresen megtalálja, de a jelszint módosításának mértéke néha meglepő. Találkoztam olyan esettel is, hogy az EQ 100 Hz-es pontján végrehajtott módosítás a valóságban 85 Hz-en történt meg, de olyan is volt, hogy a felhasználó részéről elkövetett mérés idején a szobába beszűrődő utcazaj miatt a rendszer a teljes basszussávot leszabályozta.

 Jobb eredményre számíthatunk, ha különálló processzort alkalmazunk. Az ezekbe épített korrektorok nagyobb szabadságot engednek a beavatkozásokra, több paramétert is felkínálnak, bemérő funkciójuk is precízebb, ráadásul számítógépről vezérelhető a működésük.

DEQX processzor vezérlő felülete

 Az asztali készülékek mellett a számítógépes zene- és filmlejátszás terjedésével természetesen a szoftverekben is megjelentek a szobakorrekciós lehetőségek. A komolyabb megoldások képesek a speciális mérőszoftverek adatait felhasználni és egészen pontos szűrőket aktiválni. Az alábbiakban erre mutatok egy praktikus példát.


Az ingyenes Room EQ Wizard eredetileg akusztikai mérésekre lett kitalálva, de az évek során sikerült olyan szintre fejleszteni, hogy átviteli mérésekre is alkalmas lett, sőt saját EQ tervező szolgáltatása is van. Ezzel a szoftverrel végeztem néhány mérést egy 55 m2-es, több funkciós szoba több pontján, jellemzően ott, ahonnan zenét szoktam hallgatni (filmnéző kanapé, íróasztal, ebédlő sarok):



 A hangnyomás görbéket átlagolhatjuk, de külön is felhasználhatjuk, csak arra kell figyelni, hogy az effektív szinteket hozzuk azonos értékre az átlagolás előtt. A több ponton végzett mérés átlagolt és szintben korrigált görbéje így néz ki nálam a két frontcsatorna esetében:



 Nagy dráma nem látható a görbéken, még dicsekedni is lehetne velük,  de ez egy akusztikailag kezelt helyiség, átlagos lakószobákban ennél nagyobb kilengések érzékelhetőek. Ezeket a görbéket tekinthetjük kiindulási alapként és felkínálhatjuk a REW EQ tervező szolgáltatásának. Az automatika néhány általános paraméter megadása után el is készít nekünk egy ajánlást az átvitel módosítására. Komoly ember nem elégszik meg ennyivel, érdemes manuálisan is belenyúlni a szűrőkbe, esetleg saját preferenciáinkat is belecsempészve. Én sem lineáris átvitelt céloztam meg, kicsit megemeltem a basszus tartomány szintjét 100 Hz alatt, az automatika ellenvetés nélkül tudomásul vette döntésemet. Pár perces munkával egy ilyen EQ beállítást hoztam össze 16 szűrővel:




 Vegyük észre, mindegyik szűrőnek más a beavatkozási frekvenciája, sávszélessége és mértéke! Az EQ-val és nélküle mért átviteli görbék:




 Feltételezem, nem kell megjelölnöm, melyik görbe a módosított. A hangsugárzótól 7 méterre mért +- 2 dB-es kilengés már nem rossz eredmény egy lakószobában, ez még egy hangstúdióban is elmenne. A célegyenesbe fordultunk, a jelszinteket már sikerült beállítani. Most ütközünk abba a fent vázolt problémába, hogy a szűrők a fázismenetbe is belerondítanak. Ezen a REW már nem képes korrigálni, más fegyvert kell keresünk. Erre a feladatra tökéletesen megfelel a rePhase alkalmazás, amivel többek között EQ szűrők finomítását is elvégezhetjük. A REW-ben kreált szűrőcsapat fázismenete így nézne ki, ha beletörődnénk:


Pár perces tuningolás után a fázismenet így néz ki:



 Az eredmény nem tökéletes, lehetne még dolgozni rajta, de a különbség már most is jól látszik. A 40 fokos elfordulásokat sikerült 20 fok alá tolni minden frekvencián, a különösen érzékeny középső oktávokban pedig gyakorlatilag nincs fázis anomália. Már csak annyi dolgunk van, hogy a finomhangolt szűrőnket megetessük a lejátszó szoftverrel. Ehhez több partnert is találunk, én a jRiver playert használom, ott ez a művelet pár kattintás csupán. Megtehetjük, hogy ha a szoba több pontján is rendszeresen hallgatunk zenét, mindegyikhez készítünk egy korrekciós beállítást és a lejátszó szoftverben pár kattintással váltunk közöttük igény szerint.

 Mit értünk el mindezzel? Műszaki szempontból jóval korrektebb lett az átvitel, de ez hallható is? Határozottan igen. A hangnyomás kiemeléseinek és beszakadásainak kisimítását úgy éljük meg, hogy a hangképből hátrébb lépnek a forszírozott hangok és megjelennek az eddig elnyomottak. Korábban nem érzékelt hangszerek kerülnek elő, a zenei futamok kiteljesednek, a megszólalási arányok helyükre kerülnek. A basszus tartományban korábban uralkodó 2-3 hang mellett megszólalási jogot kap a többi is, a nagybőgőre felkerül mind a 4 húr. Stabilabbá válik a térérzékelés, miközben a teljes hangzás lenyugszik, szerethetőbbé válik. Az előrelépés egyértelmű, de ne bízzuk el magunkat! A hangsugárzó és a szoba problémái megmaradtak, csak most kevésbé halljuk őket. A varázslat működik, de a csoda most sem következett be. A tökéletes megoldáshoz továbbra is magas minőségű berendezések és jó akusztika szükséges.