Meten van de Impuls response Als opdracht voor het vak S&S2 hebben we de opdracht gekregen om van een akoestisch instrument de impuls response te meten. De vier AoS studenten waar onder ik hebben gekozen om dit te doen van een aantal zalen. We hebben hiervoor gekozen omdat we met het eindresultaat onze eigen opnamen kunnen laten klinken alsof ze in de zaal zelf zijn opgenomen. Doel van de meting Het doel van deze meting is het zelf maken van een impuls responsie van een akoestische ruimte. In dit geval is dit de impuls responsie van de Arnold Schonbergzaal(ASZ) van het Koninklijk Conservatorium in Den Haag. Het analoge systeem Bij deze meting gaan we de ruimte-akoestiek van de Arnold Schonbergzaal bepalen. dit houd in dat we gaan kijken hoe een geluidsingaal dat wordt gegenereerd in het midden van het podium zich gedraagt in deze specifieke zaal. Er zal dus duidelijk worden wat de akoestische eigenschappen/reflecties zijn van de desbetreffende zaal. Verwacht wordt hierbij een filtering van ?frequentie en een galmtijd van ongeveer ? sec. Meet opstelling Via een laptop speelden we een sweep af over het luidspreker systeem. Dit signaal namen we dan op via een microfoon die in het midden van de zaal stond. - Mac Book Pro met Quiktime - Luidspreker: Meyer (de standaard set van het Koninklijk Conservatorium) - Microfoon: B&K 4006 (omni) - Opnamen: Mac pro met protools 7.4 in studio A
Waarom wil je zeker weten dat de filter/invers filter samen een plat spectrum produceren? Het meetsignaal moet zo vlak mogelijk zijn zodat je niet met al een gefilterd signaal begint te meten. Dit is van belang voor de exactheid van de resultaten van de meting. Als dit klopt kun je goed aflezen wat de eigenschappen van de zaal zelf zijn. Om alles zo exact mogelijk te maken moet je rekening houden de filtering van de microfoon en het luidspreker systeem.
Deze filtering zou je kunnen uitfaden door de filtering om te draaien en hiermee weer je beginsignaal te filteren. Zo kun je de invloed van de microfoon en luidspreker systeem weg nemen. Wat is de relatie tussen de puls-breedte en de duur en grootte van de rimpels en de spectrale beperking van de puls? Hoe meer frequenties er in de sweep zitten, hoe smaller je puls en de rimpels worden.
Als een sinus wordt afgesneden ontstaat er een extra puls, meer rimpels zijn het gevolg. Om geen extra rimpels te krijgen bij de afsnijfrequenties moet je deze laten in/uitfaden in het frequentie domein. Doordat er minder rimpels zijn zal de puls smaller worden(hoe smaller hoe beter). Hoe maak je een puls met zo min mogelijk rimpels er voor ene er na? Dit doe je door een zo constant mogelijk amplitude van je filter invers filter combinatie. Welke aspecten beïnvloeden de pulsbreten, rimpel frequentie en hoe kan je de puls smaller maken? Hoe meer frequenties er in de filter-karakteristiek zitten, hoe smaller je puls wordt. Je kunt de puls dus smaller maken door de sweep een groter frequentiebereik te geven. Dus om het smaller te maken moet je meer frequenties toevoegen. Voor het maken van de sweep hebben we het programma praat gebruikt. In het programma hebben we het volgende script gebruikt: startFreq=10 endFreq=20000 lnRange=ln(endFreq/startFreq) periodT=10 multFact=lnRange/periodT Create Sound... ExpSweep 0 periodT 44100 exp(multFact*0.5*(xperiodT))*sin(2*pi*startFreq/multFact*exp(multFact*x))
Hier kun je zien dat we een sweep met het bereik van 10Hz tot 20KHz hebben gebruikt. Hierdoor wordt de impuls smaller(naderen van ideale puls). Om dit signaal te kunnen gebruiken hebben we het als .wav bestand geëxporteerd. Interpretation of the shape of the impulse response and frequency response acquired
De impulsie responsie is in het geval van onze meting een impulseresponsie van en zaal, je kunt dan ook zien dat het een puls is met een hoop rimpels er achter. De amplitudes van het frequentie spectrum is hierdoor ook veel minder constant. De filtereigenschappen van de zaal zijn hierdoor goed te zien in de hier onderstaande afbeeldingen. Er is duidelijk in de figuren te zien dat er een aantal frequenties uitspringen. Dit komt door de reflecties in de zaal en de plaats van de microfoon. Als op de plaats van de microfoon net een optelling is van reflecties dan zal er een piek ontstaan. Omdat iedere plek in de zaal uniek is is het spectrum ook overal anders. Het is echter niet zo dat het spectrum overal totaal verschillend is, het zal overal in grote lijnen hetzelfde zijn. Zo als te zien is in figuur 3 zijn er veel lage frequenties veel aanwezig. dit is ook wat we hadden verwacht. het is zo dat lagen frequenties minder snel hun energie verliezen bij het
reflecteren op een object dan hogen frequenties.
Doordat je sweep vervormd wordt afgespeeld in je luidspreker krijg je harmonische die dezelfde verloop hebben als je sweep. Deze worden ook mee gedeconvolueerd en zijn dan te zien als voor-echoʼs in de impuls responsie. Daarom kunnen we ze eruit knippen, omdat ze de vervorming van de luidspreker representeren. Dit zegt dus niks over de responsie van de zaal.
Problemen en fouten
Bij onze meting in de ASZ hebben we gebruik gemaakt van een stereo systeem. Normaal gesproken maak je gebruik van een mono bron omdat dit ook het geval is als er een muzikant zit te spelen. Onze impuls response is dus totaal anders van wegen de interferentie tussen de speakers zelf. Ook speelt de plaatsing van de microfoon een grote rol. Wij hebben hem in het midden van de zaal gezet. het kan dus zo zijn dat de microfoon net op een plek staat waar een optelling of uitdoving is van bepaalde frequenties. Ook moet je bedenken dat er filteringen in het afspeel/opnamen systeem zitten. Als je een zo realistische impulseresponsie wilt maken moet je dit allemaal proberen uit te cancelen.
Eindresultaat Als eindresultaat hebben we een unieke impulseresponsie gemaakt van de Doelen in Rotterdam, KvB en ASZ van het Koninklijk Conservatorium. In dit verslag is gebruik gemaakt van de sweep uit de ASZ maar het kan natuurlijk ook met de Impulsresponies van de andere twee zalen. We kunnen nu een opnamen maken in de studio en het met het eindresultaat van onze meting naar de boven genoemde zalen laten klinken.
Eelco Hamstra AoS Koninklijk Conservatorium
