Fig. 1 – I monitor Genelec serie 8200 integrano un sistema di correzione acustica
Fig. 1 – I monitor Genelec serie 8200 integrano un sistema di correzione acustica

 

Teoricamente, perché vedremo che ciò non solo è praticamente impossibile, ma non è nemmeno necessario. I software di correzione agiscono spesso solo sulle basse frequenze perché i problemi in questa regione sono i più fastidiosi e può essere difficile intervenire fisicamente con materiali assorbenti o riflettenti. Queste frequenze hanno lunghezze d’onda di diversi metri (i 20 Hz, limite inferiore dello spettro udibile dall’uomo, hanno lunghezza d’onda di 17 metri), troppo elevate per usare pannelli assorbenti o trappole acustiche. Gli algoritmi di DRC sono utilizzati in due modi: il primo, quello probabilmente più comune e pubblicizzato, si propone di ridurre al minimo i pesanti problemi di acustica di ambienti non ottimizzati per l’ascolto di musica; il secondo punta a perfezionare l’acustica già ottimale di uno studio di registrazione o di una control room, coadiuvando i metodi di correzione fisica. In entrambi i casi i benefici sono tangibili, o meglio, udibili.

Per poterci fare un’idea precisa di come funziona un sistema di Digital Room Correction e l’utilità del suo intervento, abbiamo testato Genelec GLM, KRK ERGO, IK Multimedia ARC System e Trinnov Optimizer ST. Differiscono tra loro per l’algoritmo di correzione e il sistema utilizzato. Genelec GLM integra un DSP all’interno dei monitor; KRK ERGO è un box multifunzione standalone con un DSP, e che può essere interposto tra una qualsiasi sorgente sonora e una coppia di monitor; IK Multimedia ARC è un plug-in caricabile all’interno dei più comuni software per Windows o Mac che supportano il formato VST/RTAS/AU; Trinnov Optimizer ST è un’unità hardware particolarmente avanzata che compie esclusivamente operazioni di correzione acustica.

In termini generali, un sistema DRC analizza la risposta in frequenza del binomio monitor-ambiente, generando suoni di prova. Ogni produttore ha scelto segnali differenti: si spazia da sinusoidi che cambiano lentamente frequenza (sweep), al rumore rosa, a suoni complessi composti da sinusoidi di diversa frequenza riprodotte contemporaneamente.

Questi suoni sono alterati dall’acustica dell’ambiente di ascolto e in minima parte anche dai diffusori. Il risultato dell’interazione viene ripreso da un microfono che invia il segnale a un software di analisi: quest’ultimo, in base allo spettro misurato, calcola le correzioni mediante filtri. Alcuni sistemi di correzione permettono di analizzare più punti della stanza e proporre quindi un intervento ottimale per un’area più o meno ampia. Altri sistemi possono ottimizzare la risposta in frequenza per un solo punto di ascolto, quello principale, equidistante dai monitor.

Dopo aver effettuato la calibrazione, se il sistema lo permette, è interessante visualizzare gli spettri misurati. La possibilità di visualizzare la risposta in frequenza dell’ambiente, non contemplata per esempio da KRK ERGO, è importante perché non affida l’intervento al solo algoritmo, ma permette di identificare i difetti del nostro studio e, nel limite dei mezzi disponibili, di operare modifiche correttive. Quando non è possibile intervenire con mezzi passivi o ciò non è sufficiente e si vuole ottimizzare maggiormente l’acustica, entrano in gioco i sistemi di Digital Room Correction, che hanno lo scopo comune di rendere la risposta in frequenza dell’ambiente più lineare possibile.

Genelec GLM

GLM significa Genelec Loudspeaker Manager (Fig. 1) ed è un dispositivo proprietario che Genelec ha integrato all’interno dei suoi monitor serie 8200 e subwoofer serie 7200. Il sistema è composto da due o più diffusori, come i monitor 8250A, testati sul numero di settembre 2010 di CM&PS, o 8260A, provati su CMS di febbraio 2011. I monitor integrano un DSP, che applica una correzione al segnale sonoro da riprodurre, e si avvalgono di un’interfaccia di comunicazione e di un software che permettono di analizzare l’ambiente, di gestire il processore dei monitor e di salvare le modifiche nella loro memoria interna.

Fig. 2 – Impostazioni del DSP di GLM
Fig. 2 – Impostazioni del DSP di GLM

Il sistema di correzione (Fig. 2) si basa su quattro filtri notch e quattro filtri shelving per ciascun canale. La definizione dei filtri è rapidissima e richiede solo due/tre minuti. Sono i monitor stessi a generare uno sweep sinusoidale per ciascun canale che viene ripreso mediante il microfono fornito a corredo e successivamente analizzato dal software GLM: questo calcola il diagramma della risposta in frequenza (Fig. 3) e imposta la correzione necessaria mediante gli equalizzatori. Il DSP è capace di compensare lievi differenze nella distanza di ciascun diffusore dal punto di ascolto, gestendo un ritardo sul segnale inviato al diffusore più vicino. È possibile correggere l’inclinazione dei monitor, in termini di allineamento di tweeter e woofer, posizionandoli in un piano ideale perfettamente perpendicolare alla retta che congiunge le nostre orecchie al centro di emissione.

Fig. 3 – Visualizzazione dello spettro prima dell’intervento (rosso), la funzione dei filtri (blu) e lo spettro dopo l’intervento (verde)
Fig. 3 – Visualizzazione dello spettro prima dell’intervento (rosso), la funzione dei filtri (blu) e lo spettro dopo l’intervento (verde)

Infine, possiamo intervenire su altri parametri, tutti gestibili da computer. Il software è completo e permette di salvare diversi setup da poter richiamare e caricare nella memoria dei monitor. Una volta memorizzate le impostazioni del DSP, non importa che la sorgente audio sia la vostra DAW, un lettore MP3 o l’impianto Home Theatre, perché l’elaborazione è indipendente dal computer o da componenti esterni. Il computer e il kit GLM sono necessari solo per caratterizzare la risposta della stanza, modificare, salvare e caricare i setup. L’integrazione del DSP è una scelta che se da un lato preclude la possibilità di utilizzare la correzione con altri monitor, dall’altro è molto pratica perché non richiede unità esterne di elaborazione né tantomeno plug-in sul programma host. GLM supporta anche sistemi multicanale, dal semplice 2.1 al classico surround 5.1, con una corretta gestione del subwoofer.

 KRK ERGO

ERGO è l’acronimo di Enhanced Room Geometry Optimization ed è derivato dal sistema Room Perfect introdotto sul mercato da Lyngdorf (lyngdorf.com). Si tratta di un box (Fig. 4) da collegare mediante firewire al computer e che funge da scheda audio. È un sistema flessibile perché in un solo oggetto offre un algoritmo di correzione acustica, un monitor manager che gestisce due coppie di monitor o un sistema 2.1 e un controllo di volume. Il Setup Wizard prevede una misurazione nella posizione centrale e diverse misurazioni all’interno dell’area di ascolto. È successivamente possibile optare per la correzione della posizione centrale (Focus) o dell’area circostante (Global), come con GLM. L’algoritmo utilizza 1.024 filtri a bassa latenza che occupano interamente la potenza di calcolo del DSP integrato e agiscono nell’intervallo compreso tra i 20 Hz e i 500 Hz. Il sistema opera anche quello che KRK definisce Minimum Phase Correction ovvero correzione di minime alterazioni della fase delle singole frequenze, dovute alle riflessioni nella stanza. Non è prevista la gestione di linee di ritardo per compensare eventuali differenze di distanza tra la posizione di ascolto e i diffusori.

Fig. 4 – KRK ERGO
Fig. 4 – KRK ERGO

Il sistema dispone di due memorie, richiamabili con i due pulsanti A/B presenti sul pannello frontale. Il pannello di controllo consente di gestire la modalità Stereo o Stereo+Subwoofer, la frequenza di crossover per il canale sub, le impostazioni della parte audio, ma non consente di memorizzare differenti calibrazioni. Non è quindi possibile caratterizzare più di due ambienti o due coppie di monitor. ERGO è comodo perché può essere utilizzato con qualsiasi sorgente audio e qualsivoglia coppia di monitor, grazie agli ingressi e alle uscite presenti sul retro (sia analogici che digitali). Utile anche l’uscita cuffie sul fianco, con controllo di volume dedicato. Diversamente da altri sistemi, non è possibile visualizzare l’analisi dell’acustica, né la tipologia o l’entità dell’intervento. ERGO si presenta come una soluzione pratica, efficace e polifunzionale, integrando anche un’interfaccia audio e un semplice monitor controller. È ideale laddove è necessario intervenire con decisione sui problemi di acustica, senza doversi preoccupare di impostazioni manuali, che richiedono una perizia non scontata.

IK Multimedia ARC SYSTEM

ARC System (Fig. 5) è l’acronimo di Advanced Room Correction ed è basato su un algoritmo di correzione denominato MultiEQ e brevettato da Audyssey Labs. La scelta di IK Multimedia è caduta su un plug-in in formato VST, RTAS o AU da caricare all’interno del proprio software di lavoro. Il kit è composto da un microfono omnidirezionale calibrato e un software su CD che contiene un setup wizard per guidare passo a passo l’utente durante la definizione della stanza. Il sistema si appoggia alla nostra scheda audio, che deve ovviamente disporre di un ingresso microfonico. L’analisi della stanza prevede non meno di 12 misurazioni da eseguire con una sequenza simmetrica. Non è possibile definire solo la posizione equidistante dai monitor, perché ARC opera la correzione in un’area di ascolto. Il suono scelto per l’analisi è una somma di sinusoidi di diversa frequenza, riprodotte contemporaneamente. Prima un grappolo di frequenze medio basse e poi uno di frequenze medio alte, per ciascun canale. Al termine delle acquisizioni si può salvare la configurazione, assegnando anche un’icona raffigurante l’estetica stilizzata di alcuni dei più comuni diffusori da studio.

Fig. 5 – IK Multimedia ARC System
Fig. 5 – IK Multimedia ARC System

È possibile caratterizzare diversi ambienti o diverse coppie di monitor per poi passare rapidamente da un setup all’altro, semplicemente selezionandolo dal menu a tendina. È interessante la presenza di una funzione che identifica il limite inferiore riproducibile dai monitor, evitando di applicare correzioni al di sotto di questa soglia. Possiamo visualizzare, anche se solo graficamente, l’acustica dell’ambiente prima e dopo l’intervento (Fig. 6), ma non è consentito apportare correzioni manuali. È possibile, tuttavia, scegliere tra diverse curve target, per meglio adattarsi all’ambiente e al gusto personale. L’algoritmo di Audyssey agisce sia nel dominio delle frequenze che in quello del tempo, per correggere anche i problemi di fase.

Fig. 6 – La finestra del plug-in di ARC dove è possibile vedere le curve pre e post intervento
Fig. 6 – La finestra del plug-in di ARC dove è possibile vedere le curve pre e post intervento

Le informazioni multiple acquisite sono raggruppate per similitudine nel dominio del tempo, vengono calcolate le modifiche per ciascun gruppo e poi ricavata una correzione finale basata su un complesso sistema di valutazione che è coperto dal brevetto.

TRINNOV Optimizer ST

Trinnov, giovane e dinamica azienda francese, è nata da uno spin-off tra Stato e Università, al fine di sovvenzionare lo studio di alcuni giovani ricercatori dell’IRCAM. La tecnologia Trinnov è stata impiegata in svariate situazioni: control room di studi televisivi, studi di post-produzione cinematografica (potendo gestire per esempio sistemi 5.1 ITU o 5.1 SMPTE), studi di registrazione e anche installazioni live come stadi o palazzetti dello sport, per non parlare di cinema, teatri, sale da concerto e home theatre. La versione Optimizer ST (Fig. 7), che abbiamo avuto in prova, impiega un rivoluzionario sistema di correzione acustica, frutto degli studi dei ricercatori Trinnov, basato su filtri a fase lineare FIR e filtri IIR.

Fig. 7 – Trinnov Optimizer ST e la sonda standard
Fig. 7 – Trinnov Optimizer ST e la sonda standard

L’algoritmo non esegue una semplice equalizzazione che compensi i difetti riscontrati, ma effettua una deconvoluzione ragionando su tre linee. La prima è quella del fronte d’onda, che viene risintetizzato in modo da prevenire alterazioni di frequenze e fasi. La seconda ragiona sulle riflessioni rilevate all’interno dell’ambiente e la terza utilizza quelli che Trinnov definisce Room Modes, cioè un database di riverberazioni di diverse tipologie di ambienti. Tutto questo consente a Optimizer ST di utilizzare un approccio particolarmente avanzato ed efficace per la risoluzione dei problemi di acustica ambientale.

Si tratta di un sistema proprietario, specifico, come nel caso di GLM di Genelec, ma particolarmente complesso da utilizzare in fase di analisi della stanza. Il sistema non è di facile gestione e per poter sfruttare al massimo la tecnologia utilizzata è necessario l’intervento di un tecnico specializzato Trinnov o di particolare perizia. È sufficiente dare uno sguardo a una delle schermate del software (Fig. 8) per rendersi conto della complessità del sistema. Optimizer ST è poco più grande di un’unità rack. All’interno è montato un computer con processore Intel Atom D510 DualCore e sistema operativo Linux, comandato da remoto tramite VNC con un secondo computer connesso tramite un normale cavo di rete.

Fig. 8 – Schermata di impostazioni di Optimizer v3.0
Fig. 8 – Schermata di impostazioni di Optimizer v3.0

Il segnale utilizzato per la misurazione è un rumore rosa contenente particolari codici che vengono interpretati dal software (MSL, Maximum Sequence Lenght) e che consente un’analisi rapida e molto approfondita di tutte le caratteristiche dei diffusori e dell’ambiente. Optimizer ST è molto flessibile e gestisce sia semplici sistemi stereo che multicanale 5.1, 7.1, 9.2 nella versione multicanale Trinnov MC. È possibile impostare linee di ritardo, parametri del crossover per gestire correttamente ognuna delle vie dei propri monitor, intervenire manualmente con un equalizzatore grafico e uno parametrico, collegare potenziometri di terze parti o monitor touchscreen per la regolazione del volume. Insomma, si tratta di un sistema davvero complesso e articolato. Con la versione 3.0 del software Optimizer è possibile non solo effettuare una singola misurazione, ma anche diverse misurazioni in punti diversi, allargando così l’hot spot. La scelta dipende dalle proprie esigenze. Nel caso di più misurazioni, nel grafico Before/After sono riportate diverse curve, una per ogni posizione. ST è un modello ormai fuori produzione. Recentemente è stata presentata la nuova versione, ST2, che recensiremo a breve e che permette, tramite sonda microfonica 3D, di effettuare un’analisi tridimensionale della stanza, il riposizionamento virtuale dei diffusori (Remapping), oltre a offrire svariati altri miglioramenti tra cui nuovi convertitori proprietari anziché quelli RME attualmente impiegati.

Conclusioni

Per utilizzare un sistema DRC è importante valutare la situazione di partenza. La risposta piatta è uno specchietto per le allodole e non è ciò che si può pretendere da un sistema DRC. Un ambiente chiuso colorerà sempre quello che arriva alle nostre orecchie. Quello che dobbiamo evitare sono i picchi o le cancellazioni di 5/10 dB, a volte anche più, presenti nel nostro ambiente, ricordando che solo i picchi possono essere corretti. Se poi l’algoritmo è capace di allineare automaticamente i crossover, di agire nel dominio del tempo, correggendo anche la fase, avremo un risultato migliore, in termini di definizione e dettaglio all’interno del mix. Dobbiamo tendere a quelle caratteristiche acustiche che rendono il nostro lavoro esportabile al di fuori del nostro sistema di ascolto, aspetto fondamentale per un prodotto professionale. Nel caso di project studio dove la geometria della stanza è molto lontana dalla situazione ideale e dove esistono asimmetricità nell’arredamento, i sistemi di Digital Room Correction possono rivoluzionare in meglio il proprio ascolto. Fermo restando che alcuni accorgimenti di base sono comunque indispensabili, quali per esempio evitare la presenza di pareti molto riflettenti o il posizionamento asimmetrico dei diffusori, un sistema DRC non necessariamente costoso limita ma non elimina le alterazioni. I bassi suonano meno strabordanti perché sono equalizzati i picchi dovuti alle risonanze modali.

Fig. 9 – Sistemi a confronto nell’area 20-500 Hz: KRK ERGO (in blu) e Genelec GLM (in rosso), lo spettro verde è la risposta della stanza, con i sistemi in bypass
Fig. 9 – Sistemi a confronto nell’area 20-500 Hz: KRK ERGO (in blu) e Genelec GLM (in rosso), lo spettro verde è la risposta della stanza, con i sistemi in bypass

Le frequenze medie appaiono più definite e trasparenti, le voci emergono tra gli strumenti e si osserva quasi sempre un’immagine stereo più aperta e dettagliata. I risultati non sono identici tra sistema e sistema (Fig. 9), ma conducono a un ascolto migliore, anche se distanti dalla perfezione. Nel caso di studi professionali o di ambienti dove è richiesta un’ottima acustica, diventa fondamentale prestare una cura maniacale agli interventi acustici passivi. Non devono essere accettati compromessi tra la geometria della stanza e l’obiettivo di correggere i problemi. Se per esempio le proporzioni tra le dimensioni della stanza non rientrano nell’area di Bolt (o comunque non rispettano i rapporti di Sepmeyer o di Louden), sarà molto difficile ottenere ottimi risultati. Lo stesso vale per l’arredamento: meglio rimuovere una superficie riflettente o aggiungere un diffusore che sperare che il sistema di correzione risolva i problemi più evidenti.

Fig. 10 – Tabella di confronto tra i quattro sistemi DRC presentati
Fig. 10 – Tabella di confronto tra i quattro sistemi DRC presentati

Una volta ottimizzato fisicamente l’ambiente d’ascolto, saremo in grado di sfruttare al massimo un sistema di Digital Room Correction per rifinire al meglio l’ascolto e arrivare a una definizione sonora ancora migliore, soprattutto con sistemi che consentono un intervento su molti parametri (Fig. 10). Di certo c’è che i sistemi di correzione acustica digitali cominciano a produrre risultati tangibili e offrono tecnologie e approcci differenti, segno di un settore ancora giovane e molto vivace, pronto a stupire da un momento all’altro.

La posizione dei monitor nell’ambiente

Per limitare i problemi acustici, ancor prima di affidarci ai DSP, è possibile correggere la posizione dei monitor rispetto alle pareti o installare pannelli diffusori/assorbitori, tube trap, ecc. Dal momento che per assorbire le frequenze gravi occorrerebbero assorbitori profondi diversi metri, è sicuramente più pratico e semplice spostare i monitor! Osservando la curva della misurazione con i filtri in bypass, avremo diversi picchi (somme costruttive) e avvallamenti (somme distruttive). A questo punto, conoscendo la definizione di lunghezza d’onda sonora λ, pari alla velocità del suono diviso la frequenza, dividendo la velocità del suono nell’aria (pari a 331,5 + 0,6t m/s, dove t è la temperatura) per la frequenza del picco/avvallamento letta dallo spettro, si ottiene la lunghezza d’onda di quella frequenza. Come già accennato, per il fenomeno delle risonanze modali di un ambiente, risulta che le frequenze cancellate sono causate da una parete riflettente a distanza λ/4. Con un metro bisogna identificare la parete riflettente che si trova a quella distanza dal monitor e che causa il problema. Allontanando il diffusore da quella parete, spostiamo la frequenza cancellata sotto al limite riprodotto dai monitor.

Fig. 11 – Differenti installazioni dei monitor e relative enfasi nella regione grave (fonte Step By Step Guide for Loudspeaker Placement, Genelec)
Fig. 11 – Differenti installazioni dei monitor e relative enfasi nella regione grave (fonte Step By Step Guide for Loudspeaker Placement, Genelec)

Se si tratta invece di frequenze medie, conviene avvicinare il diffusore alla parete in modo da spostare la frequenza cancellata verso il registro medio/acuto: infatti, a quelle frequenze il suono è direzionale e quindi non si diffonde in modo uniforme, ma solo in avanti, verso l’ascoltatore. Per questo motivo è consigliabile tenere i monitor appoggiati alla parete di fondo, se non addirittura montati al suo interno (installazione flush mounting, Fig. 11), proprio per evitare che questa parete causi cancellazioni. Appoggiando i monitor a una parete sorge però un nuovo problema: viene di fatto ridotto lo spazio in cui si diffonde la radiazione sonora, aumentando di conseguenza l’intensità energetica. Pertanto, occorre operare con i classici filtri di attenuazione presenti sui monitor da studio, oppure affidarsi ancora ai software di correzione.

Articolo di Stefano Airoldi