Robimy kolumny aktywne z pomocą aplikacji EqualizerAPO

Chciałbym poruszyć temat zwrotnic aktywnych. Jest to bardzo wygodna rzecz, która daje możliwość szybko zmieniać ustawienia i próbować różne warianty nie lutując nowych zwrotnic. Do tego jakość grania zwrotnicy aktywnej jest wyższa od zwrotnicy pasywnej na przeciętnych komponentach - daje bardziej przewidywalnyj rezultat i bardziej przezroczysty dźwięk.

Dla zwrotnicy aktywnej możemy stosować narzędzi zewnętrznych albo oprogramowania na własnym komputerze.

W tym wpisie opiszę jak zbudować aktywną zwrotnicę na podstawie zwykłego komputera z Windows. Nie będziemy potrzebowali nic oprócz wielokanałowej karty dźwiękowej albo amplitunera wielokanałowego. Więc ten artykuł jest przeznaczony dla tych, którzy chcą spróbować zwrotnicę aktywną, ale nie chcą od razu inwestować spore pieniądze w nowy sprzęt.

Będziemy potrzebowali:

Moim zdaniem mikrofon pomiarowy jest obowiązkowy podczas budowy kolumn głośnikowych. Bez niego trudno będzie sprawdzić, że wszystko gra jak trzeba, i zrozumieć co jest nie tak kiedy coś nie podoba się w graniu. Nie ma sposobu ustalić opóźnienia poszczególnych przetworników bez mikrofonu. Więc koniecznie kupcie sobie jakiś skalibrowany mikrofon. To jest niezbędny wydatek żeby spróbować filtrów aktywnych.

Konfiguracja EqualizerAPO dla Windows

Pobieramy i instalujemy EqualizerAPO. To jest komponent systemowy, więc gdy macie 32-bitowy Windows, pobierzcie wersję 32-bita. Ale większość musi pobrać wersję dla 64-bitowych komputerów:

https://sourceforge.net/projects/equalizerapo/files/1.2/

Zalecam zainstalować nie w folder Program Files lecz w korzeń dysku C:\ albo folder “Dokumenty” żeby Windows nie przeszkadzał nam zmieniać pliki konfiguracyjne.

EqualizerAPO to moduł efektów (enhancement) do podzespołu dźwiękowego Windows. Po instalacji uruchamiamy aplikację Configurator.

Redaktor konfiguracji

Wybieramy naszą kartę dźwiękową. W polu Status pojawi się “APO will be installed”, a przycisk “Close” zmieni się na “Restart”. Naciskamy ją i uruchamiamy komputer ponownie. Po ponownym włączeniu będziemy mogli konfigurować procesor dźwięku.

Jeszcze trzeba włączyć tryb dźwięku wielokanalowego i format ścieżki audio. Otwieramy ustawienia dźwieku systemu Windows. Naciskamy prawy klawisz myszu i wybierami “Ustawienia głośników”:

Konfiguracja głośników

W ostatniej aktualizacji Windows 10 schowali ten ekran i on już nie jest dostępny przez menu “Start”. Natomiast trzeba otworzyć Panel Sterowania i wybrać punkt menu “Dźwięk”.

Wybieramy tryb 7.1:

Tryb 7.1

Zaznaczamy wszystkie dostępne głośniki:

Wszystkie głośniki

Zaznaczamy, że wszystkie kolumny są kolumnami pełnopasmowymi:

Głośniki pełnopasmowe

Jak skończymy z tym ekranem, wracamy do ustawień karty dźwiękowej. Wybieramy tryb 24- albo 32-bitowy:

Tryb 32-bit

Częstotliwość próbkowania można zostawić 44100 albo 48000.

Equalizer APO przechowuje obecną konfigurację w pliku config\config.txt w folderze z aplikację. Więc gdy zainstalowałeś EqualizerAPO do dysku *C:*, plik znajdziesz pod tym adresem: C:\EqualizerAPO\config\config.txt. Otwieramy go w redaktorze tekstu. Starczy zwykły Notepad, ale zezwala odwołać tylko jedną zmianę, więc polecam albo Word albo Notepad++.

Można też skorzystać z redaktora interkatywnego, wbudowanego do EqualizerAPO ale osobiście polecam zmieniać pliki tekstowe. W przypadku ustaleń wielokanalowych łatwiej pracować z tekstem niż z interfejsem graficznym.

To jest przykładowy plik konfiguracyjny:

# To jest kommentarz
Preamp: -0.1 dB

Channel: 1
Preamp: -1 dB

Copy: 1=L 2=R 5=0.5*L+0.5*R 6=0.5*L+0.5*R 7=L 8=R

Channel: 1
Delay: 0.56 ms
Convolution: arcam-mids-176-70k.wav
Include: left-eq-arcam.txt

Channel: 2
Delay: 0.56 ms
Convolution: arcam-mids-176-70k.wav
Include: right-eq-arcam.txt

Channel: 5
Convolution: arcam-subs-176-70k.wav
Filter: ON HP Fc 18 Hz
Filter: ON HP Fc 18 Hz
Filter: ON HP Fc 18 Hz
Filter: ON HP Fc 18 Hz
Include: sub-eq-arcam-positive-polarity.txt

Channel: 6
Convolution: arcam-subs-176-70k.wav
Filter: ON HP Fc 18 Hz
Filter: ON HP Fc 18 Hz
Filter: ON HP Fc 18 Hz
Filter: ON HP Fc 18 Hz
Include: sub-eq-arcam-positive-polarity.txt

Channel: 7
Delay: 0.08 ms
Convolution: arcam-horns-176-low-pass-70k.wav
Include: left-eq-arcam.txt

Channel: 8
Delay: 0.08 ms
Convolution: arcam-horns-176-low-pass-70k.wav
Include: right-eq-arcam.txt

Plik konfiguracyjny zawiera zestaw komend po jednej na linii. Nie piszemy dwóch komend na jednej linii.

Tutaj znajdziesz dokumentację dla wszystkich dostępnych komend: https://sourceforge.net/p/equalizerapo/wiki/Configuration%20reference/

Tu opiszę tylko najważniejsze opcje.

Komentarze.

Kiedy chcemy wyłączyć jakąś komendę albo przypomnieć sobie dlaczego jest kolejna komenda, piszemy komentarze. Stawiamy # i wszystko po tym symbole będzie ignorowane.

Preamp: -2.5 dB

Obniża głośność o 2.5 dB. Można też podbić głośność, ale nie polecam tego robić żeby przypadkiem nie zrobić przesterowania.

Delay: 0.4 ms

Daje opóźnienie 0.4 ms.

Convolution: plik.wav

Stosuje filtr FIR. Polecam pliki mono 32-bit float.

Filter: ON HP Fc 18 Hz

Górno-przepustowy filtr Butterworth 12dB/oktawę.

Filter: ON HP Fc 18 Hz
Filter: ON HP Fc 18 Hz

Daje górno-przepustowy filtr Linkwitz-Riley 24 dB/oktawę. Będzie to filtr minimalno-fazowy IIR, podobny to tego, który możemy zrobić za pomocą cewek i kondensatorów.

Filter: ON LP Fc 300 Hz
Filter: ON LP Fc 300 Hz

Dolno-przepustowy filtr Linkwitz-Riley 24 dB/oktawę.

Include: plik.txt

Ładuje plik ekwalizacji REW.

Channel: 1 2

Ustala kanały do których należą kolejne komendy. Na przykład:

Copy: 1=L 2=R 5=L 6=R

Kopiuje kanały. Też dostępne operacji matematyczne. N.p.

Copy: 1=L 2=R 4=0.5*L+0.5*R 5=L 6=R

To przykład pliku konfiguracyjnego dla kolumny dwudrożnej z częstotliwością podziału 2000 Hz:

Copy: 1=L 2=R 5=L 6=R

Channel: 1 2
Filter: ON LP Fc 2000 Hz
Filter: ON LP Fc 2000 Hz

Channel: 5 6
Filter: ON HP Fc 2000 Hz
Filter: ON HP Fc 2000 Hz

Gdy mamy podłączony amplituner, to sygnał dla głośników basowych będzie na kanałach frontowych, a dla tweeterów na surroundzie. Możemy uruchomić na przykład Foobar albo YouTube i posłuchać muzyki.

Aktywne kolumny “na szybko”

Osobiście zacząłen przygodę z filtrami aktywnymi od przeróbki pasywnych kolumn fabrycznych. Najpierw podłączyłem przez bi-amp i korygowałem fazę filtrów za pomocą filtrów FIR. Opóźnienie też poprawiłem w domenie cyfrowej. Potem podłączyłem głośnik basowy i głośnik średniotonowy na wprost do wzmacniaczu i zkonfigurowałem filtry na komputerze. Przewody wpuściłem do obudowy przez otwór bas-refleks. Nie miałem najdroższych kolumn. Różnica pomiędzy pasywnymi filtrami a aktywną zwrotnicą bez elementów pasywnych była drastyczna.

Opiszę cały proces konfiguracji kolumn krok po kroku. Chodzi mi tylko o ustawieniach komputerowych. Wybór częstotliwości podziału nie będę opisywał bo to jest bardzo skomplikowany temat.

Będziemy potrzebowali Room EQ Wizard, mikrofon pomiarowy i statyw.

Krok 1

Montujemy mikrofon na statyw i ustawiamy statyw w miejscu słuchania. Mikrofon musi znajdować się +- w mięjscu głowy słuchacza.

Krok 2

Na początku sprawdzamy że podłączyliśmy głośniki prawidłowo. Sprawdzamy fazę głośników.

Przełączamy się do REW. Naciskamy Measure. Ustalamy parametry jak na zdjęciu.

Sprawdzamy fazę

Zapisujemy. Przełączamy się do wkładki Impulse. Pierwszym musi być górka nie dołek.

Impuls głośnika

Tu widzimy impuls głośnika niskotonowego lewego kanału. Gdy mamy dołek zamiast górki, popełniliśmy błąd przy podłączeniu głośnika. Obracamy przewody gdy mamy dołek. Sprawdzamy też głośnik niskotonowy prawego kanału.

Po głośnikach niskotonowych sprawdzamy tweetery. Wpisujemy komendę Copy.

Copy: 1=C 2=C 5=L 6=R

Ta komenda przekierowuje lewy i prawy kanał na głosniki wysokotonowe. Powtarzamy pomiary jak wyżej i sprawdzamy, że prawidłowo podłączyliśmy głośniki wysokotonowe.

Kiedy upewniliśmy, że wszystkie głośniki są podłączone prawidłowo, usuwamy komendę “Copy” i przechodzimy do następnego kroku.

Krok 3

Zaczynamy od ustalenia opóźnień głośników. Usuwamy wszystko z pliku konfiguracyjnego i wpisujemy:

Copy: 1=L 2=C 5=R

Ta konfiguracja kopiuje lewy kanał na głośnik niskotonowy lewego kanału, a prawy kanał na głośnik wysokotonowy też lewego kanału. To jest potrzebne żeby zmierzyć opóźnienie głośnika niskotonowego odnośnie głośnika wysokotonowego lewego kanału.

Uruchamiamy Room EQ Wizard (dalej “REW”). Gdy korzystamy z mikrofonu miniDSP, aplikacja sama zaproponuje załadować plik kalibracyjny. Gdy mamy inny mikrofon, naciskamy menu Preferences - Preferences. Wchodzimy na wkładkę Mic i wybieramy plik kalibracyjny.

Plik kalibracyjny do UMIK-1

Ustalamy niewielką głośność na wzmacniaczu. Naciskamy przycisk Measure w lewym-górnym rogu i wybieramy opcje jak na zdjęciu.

Acoustic time reference

Zaznaczamy opcję “Use Acoustic Timing Reference”. Wybieramy częstotliwości od 100 do 2000. Mierzymy lewy kanał odnośnie prawego.

Naciskamy przycisk “Check Levels”. Po pomiarze poziomu głośności REW napisze czy głośność jest wystarczająca. Gdy głośność jest wystarczająca, naciskamy “Start Measuring”. Słyszymy wysoki pisk a potem “łuip” i widzymi wynik pomiaru dla głośnika niskotonowego. Po lewej stronie widzimy opóźnienie dla woofera. Gdy liczba jest pozytywna, musimy opóźniacz tweeter. Gdy liczba jest niegatywna, musimy opóźnić woofer.

Wpisujemy opóźnienie w plik konfiguracyjny:

Copy: 1=L 2=C 5=R

Channel: 1
Delay: 0.08 ms

Channel: 2
Delay: 0.08 ms

Powtarzamy pomiar żeby się upewnić że ustaliliśmy opóźnienie poprawnie. Gdy wynik jest na poziomie 0.02 ms, już nie trzeba wprowadzać opóźnień.

Krok 4

Wpisujemy podziały częstotliwości do pliku konfiguracyjnego. Na przykład, podział za pomocą filtra Linkwitz-Riley 4 rzędu przy 2000 Hz:

Copy: 1=L 2=R 5=L 6=R

Channel: 1 2
Filter: ON LP Fc 2000 Hz
Filter: ON LP Fc 2000 Hz

Channel: 5 6
Filter: ON HP Fc 2000 Hz
Filter: ON HP Fc 2000 Hz

Naciskamy przycisk Measure w lewym-górnym rogu i wybieramy opcje jak na zdjęciu: * No timing references. * From: 20 To: 20000

Ustawienia pomiarów

  1. Naciskamy przycisk “Start Measuring”. Słyszymy “łuip” i widzymi wynik pomiaru dla lewego kanału. Mierzymy prawy kanał.
  2. Przesuwamy statyw z mikrofonem do przodu o 5-10 cm. Mierzymy lewy, potem prawy kanał.
  3. Podnosimy mikrofon o 5-10 cm i robimy dwa pomiary. Najpierw lewy, potem prawy.
  4. Przesuwamy do tyłu o 5-10 cm i robimy jeszcze dwa pomiary. Po tym wszystkim mamy 8 pomiarów.

Przełączamy się na wkładkę “All SPL”. Naciskamy “Controls” w prawym-górnym rogu i wybieramy “No Smoothing”, Apply To Selected. Chowamy prawe kanały. Naciskamy Average the Responses.

Wszystkie pomiary

Dostajemy średnią pomiarów lewego kanału. Naciskamy prawym przyciskiem myszu i wybieramy Toggle Responses. Potem znów Average the Responses. Dostajemy średnią prawego kanału.

Krok 5

Wybieramy pomiar Average 1 w liście po lewej stronie i naciskamy przycisk EQ na górze.

Equalizer

Widzimy okienko. Po prawej stronie wybieramy:

Equalizer: Generic
Target Settings:
   Speaker Type: Full Range   
   LF Cutoff: 10
   LF Rise Start: 200
   LF Rise End: 20
   LF Rise Slope: 2 (zależy od pokoju i życzeń)
   HF Fall Start: 200
   HF Fall Slope: 0.85 (zależy od pokoju i życzeń)
   Target Level: Set Target Level

Filter Tasks:
   Match Range: 20-20000
   Individual Max Boost: 0
   Overall Max Boost: 0
   Flatness Target: 3

Naciskamy “Match Response To Target”. Aplikacja kalkuluje filtry. Naciskamy “Export Filter Settings To Text” i zapisujemy plik w folderze konfiguracyjnym EqualizerAPO obok plika config.txt z nazwą left-eq.txt

Wybieramy pomiar Average 2, naciskamy EQ. Powtarzamy parametry, ale Target Level ustalamy taki sam jak dla lewego kanału. Naciskamy “Match Response To Target”. Zapisujemy plik z nazwą right-eq.txt

Zmieniamy plik konfiguracyjny:

Channel: 1
Include: left-eq.txt

Channel: 2
Include: right-eq.txt

Copy: 1=L 2=R 5=L 6=R

Channel: 1 2
Filter: ON LP Fc 2000 Hz
Filter: ON LP Fc 2000 Hz

Channel: 5 6
Filter: ON HP Fc 2000 Hz
Filter: ON HP Fc 2000 Hz

Robimy testowe pomiary lewego i prawego kanałów. Pasmo przenoszenia musi wyglądać na wiele bardziej równe niż pomiar “Average 1”.

Teraz już możemy uruchomić odtwarzać i posłuchać trochę muzyki. Kolumny już są gotowe.