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Ganz einfach: haben Sie an Ihren Hörraum gedacht ? Der Hörraum hat einen Rieseneinfluß auf die Wiedergabequalität. Die Schallausbreitung unterliegt den physikalischen Gesetzen von Reflektion, Absorption und Resonanzen. Es macht Sinn, diese Einflüsse zu messen und zu beherrschen.
Acourate ist einWindows-Programm um Audio-Filter zu erstellen. Die hierbei verwendeten Filter sind sogenannte FIR-Filter, das sind Filter mit endlicher Impulsantwort.
Es gibt alle möglichen Arten von Filtern, Acourate erstellt vorrangig
- Korrekturfilter, also Filter die der Klangverbesserung dienen. Stichwort: Wie funktioniert eine Raumkorrektur ?
- Frequenzweichen, also Filter die den Frequenzbereich in einzelne Bereiche aufteilen (Beispiel: aktive Mehrwege-Lautsprecher)
Weitere Filter sind spezieller Natur, z.B. diverse RIAA-Filter für Tonabnehmer
Um optimale Filter erstellen zu können, gibt es in Acourate vielfältige Bearbeitungsmöglichkeiten. Hierzu gehört das Messen eines Audiosystems mit Auswertungen wie Nachhallzeit, Frequenzgangglättung, Kanalgleichheit, Klirrkomponenten etc.
Als Basis für alle Berechnungen dienen Impulsantworten. Diese beschreiben sowohl die Filter selbst als auch die Charakteristika der Lautsprecher und des Hörraumes. Zur Manipulation der Impulsantworten stehen zahlreiche Funktionen zur Verfügung, Beispiele sind Addition, Subtraktion, Convolution (Faltung), etc.
Acourate zeigt die Impulsantworten und die Rechenergebnisse im Frequenzdiagramm, im Phasendiagramm und im Zeitdiagramm unmittelbar an. Durch die Visualisierung erhält der Benutzer eine Vorstellung über die Auswirkungen und Resultate der Rechenoperationen.
Der Einsatzzweck der Korrekturfilter ist leicht zu verstehen. Sie sollen vorhandene Fehler der Audiowiedergabe korrigieren. Wenn also z.B. der Frequenzgang eines Lautsprechers im Hörraum bestimmte Frequenzen überbetont, so reduziert die Korrektur diese und sorgt für eine gleichmässigen Wiedergabe aller Frequenzen. Die Angleichung der Lautsprecher links und rechts ergibt eine deutich verbesserte Klangbühne.
Neben dem Frequenzgang optimiert Acourate auch das zeitliche Verhalten, sorgt also für eine bessere Impulstreue der Wiedergabe.
Die mit Acourate erstellten Filter können auf verschiedene Arten in die Musikwiedergabe eingebunden werden, siehe Wie kann ich Acourate einsetzen ?
Die Musikwiedergabe wird nicht nur vom Lautsprecher sondern massgeblich auch vom Raum beeinflusst. Der ausgestrahlte Schall wird von allen möglichen Begrenzungsflächen wie Fußboden, Decke, Wände als auch Tisch, Sofa, Teppich, Fenster usw. durch Reflektion, Diffusion (Zerstreuung) und Absorbtion beeinflusst. Auch die Aufstellungsgemometrie, z.B. unsymmetrische Aufstellung hat ihren Anteil.
Um etwas zielgerichtet verbessern zu können, muss man den Ist-Zustand erfassen. Hierzu wird am Hörplatz eine Impulsantwort ermittelt. Die Impulsantwort beschreibt präzise das gesamte Übertragungsverhalten eines linearen Systems. Die Ermittlung erfolgt bei Acourate über die Wiedergabe und Aufnahme eines Gleitsinus, es wird hieraus die Impulsantwort errechnet.
Die Impulsantwort bechreibt das Systemverhalten über einen "längeren" Zeitraum. Für eine Korrektur ist es nötig, die Impulsantort auf geeignete Weise aufzubereiten. Die Art und Strategie der Aufbereitung ist für das Ergebnis entscheidend.
Eine weitere Notwendigkeit zur Verbesserung ist die Vorgabe eines Soll-Zustands. Dieser kann je nach Geschmack auch variieren. Ein Mittel zur Vorgabe ist die Beschreibung des gewünschten Frequenzgangs durch eine Zielkurve. Dies wird seitens Acourate bestens und nchvollziehbar unterstützt.
Aus Ist-Zustand und Soll-Zustand errechnet Acourate dann die Korrektur. Sie entspricht wiederum einer Impulsantwort, welche nun als Korrekturfilter aufgefasst wird. Das Raumkorrekturfilter wird dann mit der wiederzugebenden Musik gefaltet (convolvt). Hierbei wird die Musik so "verbogen", dass sie zusammen mit dem Wiedergabesystem Lautsprecher/Raum richtig wiedergegeben wird. Ein anderes Beispiel zur Veranschaulichung: man lenkt bei einem Auto, das nach links zieht, mit dem Lenkrad nach rechts, um geradeaus zu fahren.
Da die Korrektur speziell für den Ort gilt, an dem das Mikrofon bei der Aufnahme aufgestellt war, ist im weiteren zu beachten, dass die Korrektur nur sanft eingreifen darf. Eine theoretisch volle Korrektur würde bereits bei kleinen Positionsänderungen des Zuhörers falsch wirken. Dies wird dadurch erreicht, dass im wesentlichen der Direktschall optimiert wird. Später eintreffender Schall wie Reflektionen wird durch eine frequenzabhängige Fensterung ausgeblendet.
Die Convolution oder Faltung (deutscher Begriff hierfür) ist einfach eine mathematische Beschreibung dessen, wie ein Signal mit einem weiteren Signal bzw. Filter verknüpft wird. Im diskreten Bereich, also dort, wo mit digitalisierten bzw. abgetasteten Daten gearbeitet wird, ist die Convolution eine Rechenvorschrift bestehend aus Multiplikationen und Summationen. Hierzu ein Beispiel:
Das Signal mit Länge n=5 sei eine Wertefolge 1, 1, -2, 0, 1
Das Filter mit Länge k=3 habe die Werte 1, 2, 1
Jeder Wert de Filters wird mit jedem Wert des Signals multipliziert, es ergibt sich
1, 1,-2, 0, 1 [= (1, 1,-2, 0, 1) * 1]
2, 2,-4, 0, 2 [= (1, 1,-2, 0, 1) * 2]
1, 1,-2, 0, 1 [= (1, 1,-2, 0, 1) * 1]
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1, 3, 1,-3,-1, 2, 1
Das Ergebnis ist die Summe der einzelnen Spalten, das Ausgangssignal hat die Länge n+k-1=7 und die Wertefolge ist nun 1, 3, 1, -3, -1, 2, 1. Im Beispiel wurden 15 Multiplikationen und 7 Additionen ausgeführt. Es ist klar dass bei sehr langen Signalen und Filtern die Anzahl drastisch größer ist. Durch mathematische "Tricks" wie Transformation der Daten, lässt sich aber der Rechenaufwand deutilch verringern, so daß das Filtern von Musikdaten auch beim Abspielen in quasi Echtzeit möglich ist. Als Transformation wird hier die Fast Fourier Transformation und die hierzu inverse Fast fourier Transformation angewandt.
Die Convolution ist eindeutig, d.h. dass bei gegebenem Signal und Filter immer dasselbe Ergebnis herauskommen muss, egal welche Software hierzu verwendet wird. Unterschiede bei verschiedenen Algorithmen ergeben sich nur in der Effizienz, z.B. in der benötigten Rechenzeit. Je nach zugrundeliegender Rechengenauigkeit können die Resultate minimal abweichen. Acourate verwendet für alle Berechnungen intern Gleitkommagrößen doppelter Genauigkeit, also 64 bit.