Smaart: Audio Spectrum and Transfer Function Measurements

[vipao]

Oggi sono cotto!
E quando sono cotto entro in fase delirio...
Non ho idea di cosa usino i tecnici per tarare gli impianti Dolby, da qualche parte su questo furum ho letto che Antonio si era presentato a Gandino con un analizzatore di spettro a 4 canali e la cosa mi aveva incuriosito, ma poi me ne ero dimenticato...
Qualcuno invece conosce Smaart http://www.rationalacoustics.com/smaart/smaart-v-7/?
Così come lo si usa per tarare impianti PA sia point source sia array, perchè non usarlo per tarare sistemi cinema?
Smaart è un potente software di analisi spettrale che oltre a restituire in tempo reale lo spettro di un segnale rilevato attraverso un micorfono di misura, permette, nella configurazione "dual Channel" di ricavare la funzione di trasferiemnto del sistema audio sotto analisi.
In pratica il software risiede su pc a cui si collega una scheda audio esterna con almeno due ingressi (mic e line) e due uscite, con alimentazione phantom per il mic di misura.
Il sistema inietta un rumore rosa nella catena audio e analizza lo spettro di quanto riprodotto dai diffusori attraverso il mic.
Senza addentrasi nelle mille funzioni possibili si ottiene in un batter d'occhio la coerenza di fase (così da settare i delay) nonchè la curva di risposta del sistema, che "ribaltata" e implementata ad esempio sull'eq grafico permette di equalizzare flat un impianto. Viene da sè che usando un mic di misura noto e indicandolo al software insieme alla distanza dal diffusore, l'analisi non solo è precisa, ma si ottengono anche le pressioni sonore rilevate!

La cosa che mi è balenata in mente è che, esendo un sistema multichannel, in linea teorica si posson utilizare più mic di misura contemporaneamente per confrontare le risposte in punti diversi della sala... Se si ha disposizione un mixer digitale (ad esempio un behringer X32... che ho sotto mano ora) questo diventa l'interfaccia audio e... allora la limitazione è sul numero di microfoni di misura da acquistare e... sulla capacità di calcolo del pc su cui risiede smaart! Virtualemnte potrei avere 50 canali complessivi (tra in e out) e tutti potrebbero fare capo a smaart per analisi comparative... altro che qualcuno che vanta sistemi audio tarati col laser...

Bene, ora che il delirio è completo aspetto commenti da chi ne sa più di me su come si tarano impianti cinema!

[Antonio Marcheselli]

Ho usato anche smaart, ma come analizzatore RTA. Il sistema che avevo a Gandino e che ho tuttora è un sistema a 4 microfoni ma l'audio dei 4 microfoni non viene mai mescolato. Il sistema legge un secondo per microfono e poi fa una media di tot secondi. La lettura avviene in circolo 1-2-3-4-1-2-3-4 e così via.
A parte il discorso del ritardo qual è la differenza tra un'analisi di spettro RTA e una Transfer Function?

L'equalizzazione non è mai "ribaltare una curva" purtroppo. E il motivo è semplicissimo. Il suono in un cinema è un mix di suono diretto e suono riverberato. Il sistema tradizionale "Dolby" misura fondamentalmente il suono riverberato - far field - (poi dipende quanto è grande la sala e quando è riverberante e qui escono i limiti del metodo). Il nostro cervello è capace di distinguere tra un suono diretto e uno riverberato, un microfono no.
Qualcuno sostiene che misurare il rumore rosa continuo in campo riverberante è tempo sprecato, che si dovrebbe linearizzare il sistema alla sorgente (near field) e poi quello che accade più indietro non ha importanza. Ma non è così, comunque un riverbero che va ad accumularsi in modo importante sarà perfettamente percepibile dal nostro orecchio.
La soluzione, IMHO, è nel mezzo. Non c'è un sistema perfetto e l'equalizzazione non può correggere l'acustica, né il tempo.

Usare un singolo microfono - il classico microfono singolo montato su un manico di scopa nella "posizione Dolby" - è quasi tempo perduto. Il multiplexer aiuta in sale grandi ma con il WiFi si fa molto bene anche con un solo microfono.

Poi, siccome il tutto è molto vago, lo strumento finale e più importante sono quelle due escrescenze strane che ci portiamo sulla testa. Serve del materiale conosciuto da riprodurre per confermare la bontà del suono. Tante volte per colpa dell'acustica o dei diffusori il risultato non è come ci si aspetta e allora occorre diventare creativi.

Ciao

[vipao]

è un sistema a 4 microfoni ma l'audio dei 4 microfoni non viene mai mescolato. Il sistema legge un secondo per microfono e poi fa una media di tot secondi. La lettura avviene in circolo 1-2-3-4-1-2-3-4 e così via.

Capito, ma nemmeno smaart mescola. Quando ho detto che collegavo un mixer digitale come interfaccia audio intendevo che attraverso firewire del mixer passo al pc di smaart i singoli canali a cui collego i microfoni di misura... come se stessi effettuando una registrazione multitraccia... non volevo dire che mixo insieme le risposte dei microfoni di misura... non avrebbe senso... Sa avessi sei microfoni manderei al PC sei canali e avrei l'analisi di 6 curve (sempre se il PC ce la fa a lavorare sei segnali in real time...). Servirebbe come comparativa su quanto la posizione (quindi l'ambiente) influenza la resa.

A parte il discorso del ritardo qual è la differenza tra un'analisi di spettro RTA e una Transfer Function?

mmm... credo che dipenda da cosa intendiamo entrambi e se usiamo propriamente una parola o no… L’RTA per me è semplicemente l’analisi spettrale in tempo reale. Metti un microfono di misura o colleghi il cavo all’ingresso di un analizzatore di spettro e in tempo reale vedo lo spettro del segnale. Ho lo spettro di cosa esce dai diffusori (se uso un microfono di misura) e basta.... nulla so di come era fatta la sorgente...
Quando parlo di transfer function intendo che il sistema di misura (smart o analizzatore di spettro) conosce ciò che viene inviato alla catena audio, quindi lo spettro della sorgente, e poi misura lo spettro di quanto riprodotto dai diffusori. In mezzo c’è tutto: cavi, processori, amplificatori e diffusori. La differenza tra la sorgente e il risultato è “la curva di trasferimento” del sistema. Solo che non sono obbligato farlo con rumore rosa... ma posso farlo con qualsiasi cosa voglio io… anche real time in un concerto come paradosso: prendo il mix in uscita verso il pa e lo mando al pc dicendo a smaart che quello è il riferimento. Prendo il segnale misurato dal mic e lo mando a smart dicendo che è l’ambientale. Il confronto (che mi può sempre fare smaart) è il punto di partenza per la curva di equalizzazione. Dico punto di partenza perchè anche tu hai centrato il problema: nulla sostituisce l'orecchio! Per la messa in fase di sitemi "complessi" preferisco smaart, ma devo dire che per l'equalizzazione a volte bastano (o vanno addirittura meglio) dei brani noti e con ampia dinamica e si va ad orecchio! Con smaart rischi di perderti nello spippolare tutte le 31 bande del grafico inseguendo un fantasma e non cavi un ragno dal buco...

Usare un singolo microfono - il classico microfono singolo montato su un manico di scopa nella "posizione Dolby" - è quasi tempo perduto. Il multiplexer aiuta in sale grandi ma con il WiFi si fa molto bene anche con un solo microfono.

Anche questa è una nuova funzione offerta da smaart “IRemote for Smaart 7” che però non ho ancora provato… Per chi effettua misure multiple, ma anche no, lasciando l'host in regia, si ha davvero una grande libertà di movimento e di azione

[vipao]

Come dicevo una delle potenzialità di smaart 7 è che permette misure multicanale, anche in contemporanea...inoltre è in grado di svolgere misure a singolo e doppio canale simultaneamente . Esempio "stupido" di prova:

1044333_10200825468033121_1632886523_n.jpg (52.63 KiB) Visto 7744 volte

Questa è la screen delle 32 misure possibili in tempo reale usando un mixer avid SC48 come audio interface...
Non so chi sia il pazzo che lo ha fatto ma in compenso conosco una persona che usa come configurazione "standard" di lavoro uno yamaha 01v96i come audio interface con 16 mic behringer ECM8000 dislocati nella venue...

[Antonio Marcheselli]

Ancora mi sfugge la differenza tra i due metodi. Capisco la metodologia ma non il motivo per cui il risultato dovrebbe essere diverso.

[vipao]

Capisco la metodologia ma non il motivo per cui il risultato dovrebbe essere diverso.

Credo che alla fine diciamo la stessa cosa Antonio... Per te una rta e mandare rumore rosa e misurare cose riproducono i dffusori? Allora la differenza 1-curva riprodotta dai diffusori (1 per me è la retta piatta che teoricemente dovrebbe essere lo spettro del rumore rosa) è la funzione di trasferimento...

In realtà la RTA intesa come misura dello spettro di un segnale qualsiasi senza l'originale di riferimento non ti da la funzione di trasferiemnto ma solo le energie a determinate frequenze o la possibilità di misurare una frequenza che a orecchio trovi fastidiosa (es. un picco anomalo dovuto a fenomeni ambientali che vuoi sopprimere) o la misura di una pressione sonora...

Aspetta... forse trovo qualcosa nell quick guide... ecco! Ti riporto questa speigazione veloce veloce... poi magari ne parliamo ancora, ma più tardi!

Single channel measurements examine a signal at single point in a system, and could
best be described as signal analysis measurements. These operations quantify
aspects like signal level and frequency content, and appear in Smaart as Spectrum
(RTA and Spectrograph) and SPL measurements. With single‐channel, the user
acquires a signal via an electrical probe (signal split) or an acoustical probe
(microphone), and examines the content of that signal directly. Single‐channel
methods provide an absolute measurement, and help to answer an engineer’s
questions like “how much 1 kHz energy is in that signal?” “what is that frequency?”
or “what is the SPL at this place in the venue?”.

Dual‐channel measurements compare two signals in order to examine the
relationship between them. In Smaart’s implementations, we compare the input
signal of a system (reference) to its corresponding output signal (measurement) to
examine what the system is doing to the signals that pass through it. These could
best be described as system response measurements, and in Smaart, we rely on
dual‐channel methods to measure both a system’s frequency response (transfer
function) and impulse response. Dual‐channel methods provide a relative
measurement (input vs. output), and help to answer questions like “what is the
crossover frequency in our system” “how much boost/cut?” or “when is the energy
from my main speaker arriving at the mic?”

[Fbrighi]

Ciao,

Dai miei (vaghi?) ricordi di teoria dei sistemi/segnali ... l'analisi RTA è la semplice analisi spettrale, la funzione di trasferimento (o matrice di risposta in frequenza, nelle applicazioni vibrazionistiche/segnali) è un accrocchio matematico che, a fronte di una serie di prove mirate nello spazio sottoposto a misura, ti da fuori qualsiasi RTA, in qualsiasi punto, semplicemente per via computazionale.

Vale la relazione [RTA] = [M] x [S], ove S è la matrice segnali di prova in ingresso. Calcolata M con dei segnali di prova in punti prestabiliti ( M = RTA x S^-1), qualsiasi RTA ottenuta da segnali diversi e/o in punti diversi si ricava dalla formula.

Come dice Antonio, è metodologia diversa, ma il risultato è identico. Solo che colla seconda si risparmia un sacco di tempo nel caso ci siano tanti punti da misurare. Si usa parecchio nell'analisi modale per trovare le risonanze delle strutture, misuri 4 punti e hai tutte le possibili varianti di moto.

Sorry se sono stato pedante, ma adoravo (adoro ancora) questi matematicismi applicati :-)

FKB

[Antonio Marcheselli]

Non fraintendere, non intendevo dubitare dell'utilità, solo che non l'ho mai capito troppo bene!
Capisco il discorso fase, anche se per trovare la fase di un crossover esiste un sistema - che poi mi risulta sia il preferito - da usare con un RTA a singolo canale. Chiaramente se il mio sistema conosce quello che parte - e quando parte - posso analizzare la fase del sistema. Non ho mai giocato troppo con la fase, forse perché non c'è molto da fare in un cinema o in un CP per quella.
Per il resto, escludendo la fase, cosa cambia tra fare una rilevazione RTA e un Transfer Function?
Avevo chiesto recentemente su un forum come si potesse misurare il suono diretto di un diffusore senza dover andare a 2 metri dal diffusore - a volte è impraticabile! - e senza mettere il diffusore in una camera anecoica. Pensavo a qualcosa simile a quello che descrivi, però prendendo come finestra di rilevazione pochi millisecondi, per escludere il suono riverberato. Mi dicono che non funziona per via delle basse frequenze, ma sinceramente non mi servirebbe molto per le basse frequenze. Dici che così potrebbe funzionare?

Ciao

[vipao]

Fbrighi, concordo con quello che scrivi ma nel caso di smaart rimango convinto che sia moolto più semplice! Se immetto una sinusoide in ingresso a un qualsiasi sistema e in uscita la trovo uguale ma ribaltata allora la funzione di trasferimento è -1. Se immettessi una sinusoide e la trovassi dimezzata in ampiezza ma con la stessa fase allora la funzione di trasferiemnto sarebbe 1/2.
Transfer Function Measurements
Transfer Function is a dual‐channel measurement that determines a system’s frequency response by comparing its input signal (reference) to its output signal
(measurement). This measurement shows the difference between those two signals in both magnitude and phase and represents the processing behavior of the system as a function of frequency.

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[Antonio Marcheselli]

Ma se io conosco il segnale di ingresso e so che è rumore rosa piatto, l'analisi RTA non è la medesima cosa - a parte l'impossibilità di vedere la fase chiaramente?

[vipao]

Ma se io conosco il segnale di ingresso e so che è rumore rosa piatto, l'analisi RTA non è la medesima cosa -

Decisamente sì!

[Antonio Marcheselli]

Ah ok. Però in effetti non mi sono mai cimentato troppo con le fasi. Anche perché tipicamente in un cinema la "fase" è l'ultimo dei problemi della sala. La fase la controlli in una sala dove l'impianto è dimensionato, le apparecchiature in ordine, l'acustica curata e - non per ultimo - dove il personale sa quello che fa e tiene al risultato.

Quante sale conosco che si avvicinino a queste condizioni? Uhm, vediamo, fatemici pensare... Devo andare a rivedere le mie nozioni sui numeri immaginari.

E anche se le prime 3 condizioni fossero verificate (uhm...) ha senso investire del tempo se poi il personale manda tutto a 4?

[vipao]

Non ho la tua esperienza Antonio ma qui ne ho lette di tutti i olori!
E infatti ho postato in giardinetti: lungi da me suggerire l'uso di Smaart in un cinema!

[Antonio Marcheselli]

Non mi ero accorto dei Giardinetti! Nemmeno per idea, l'argomento è tecnico e l'uso di Smaart sarebbe raccomandabile per un cinema. L'analizzatore AT-5 di Dolby è solo una versione personalizzata di Smaart (V. 5 se non erro) che comunque viene usata fondamentalmente come RTA.

Ci mancherebbe che una discussione come questa se ne stia in Giardinetti...

Il problema del "mondo reale" è serio purtroppo. Il cliente è quello che in primis non vuole spendere e/o non è interessato a queste cose. Vedere una persona che passa molto tempo dietro alla taratura audio potrebbe essere spesso vista come una cosa negativa spesso accompagnata da "conosco un tecnico che lo fa in 15 minuti". So per certo di un tecnico - peraltro molto famoso - che quando chiamato per problemi audio per prima cosa resetta il processore a default (comprese tarature A-Chain, livelli, tutto) poi va in sala mentre viene proiettato qualcosa. "Si sente? Risolto".

A volte considerando quello che viene fatto però penso che forse il default è il male peggiore.

Anche un utente di questo forum mi confermava di un tecnico che in un paio d'ore faceva la "manutenzione" alla sua Victoria, la pulizia della lanterna e - sigh - l'equalizzazione.

[vipao]

come si potesse misurare il suono diretto di un diffusore senza dover andare a 2 metri dal diffusore - a volte è impraticabile! - e senza mettere il diffusore in una camera anecoica. Pensavo a qualcosa simile a quello che descrivi, però prendendo come finestra di rilevazione pochi millisecondi, per escludere il suono riverberato.

Torno un attimo sulla differenza tra Smaart e un RTA... perchè importante e perchè è quella che risponde anche all tua domanda Antonio:
I due sistemi sono uguali se in ingresso ho rumore rosa e a parte l'impossibilità di distinguere la fase... Vero, ma "a parte l'impossibilità di distinguere la fase" è una cosa grossa... perchè ne sottointende un'altra! Che non distingui il Tempo!!!! (velocità=spazio/tempo quindi sfasare in frequenza o ritardare nel tempo sono due facce della stessa medaglia, dipende solo se stai ragionando nel dominio del tempo o in quello delle frequenza).

Un RTA (Real Time Analyzer) è un sistema di misurazione bidimensionale che visualizza l'energia in dB SPL o volt in funzione della frequenza in hertz.
Smaart è un sistema di misura 3-dimensionale (3-D), che consente di visualizzare l'energia in funzione della frequenza in funzione del tempo.
Pertanto una RTA, a differenza di un sistema 3-D basato sulla FFT (Fast Fourier Transform), è tempo-cieco e raggruppa tutta l'energia che si verifica all'interno di una frazione di secondo insieme. Una frazione di secondo è un'eternità ad un sistema di misura 3-D.

Quando si misura un segnale di tensione elettrica, come il rumore rosa in uscita di un mixer analogico, l'elettronica del mixer ha pochissimo ritardo di propagazione. Analizzando lo spettro di questo segnale con un sistema RTA, si otterrà praticamente la stessa cosa che si avrebbe con una visualizzazione 3-D attraverso la FFT. Questo perché il tempo di propagazione del segnale nell'elettronica è trascurabile.
Pertanto, se lo spettro del rumore rosa di un segnale ELETTRICO è piatto su una RTA, lo sarà anche con un sistema di misura 3-D.

Tuttavia, una volta un segnale elettrico viene convertito da un altoparlante (monovia per semplicità) e riflesso in una stanza, il tempo di propagazione diventa sostanziale. L'energia del segnale non non è presente tutta nello stesso punto dello spazio in un singoloistante nel tempo, e nemmeno viene tutta irradiata dal diffusore uniformemente rispetto alla frequenza.

Il segnale sonoro diretto che viaggia direttamente dal diffusore al microfono di misura sarà quello caratterizzato dal percorso e quindi dal tempo di volo più breve tra i due oggetti. Poi al microfono arriverà l'energia che si riflette in primo luogo dalle pareti laterali, poi quella riflessa dal muro di fondo, poi quella dal pavimento, ma ci vorranno molti millisecondi in più rispetto a quella diretta proveniente dal diffusore. Usando un RTA (cieco al tempo) tutta l'energia riflessa appare arrivare contemporanemanete al segnale diretto e quindi sul display viene visualizzata la somma tra segnale diretto e segnale riflesso.

L' energia riflessa può invece essere ignorata da un sistema di misura 3-D (tempo-sensibile), ed è proprio questa caratteristica che rende questo sistema di misurazione superiore rispetto ad un semplice RTA.

[vipao]

Pensandoci è buffo Antonio...
Siamo su questo forum pubblico a parlare di complessi sistemi di calibrazione audio... mettendo i puntini sulle "i" per chiarire le differenze tecniche tra vari metodi/strumenti ma anche per far capire pregi e difetti di ogni metodo/strumento...

Ma alla fine quanti tecnici-installatori sanno veramente cosa stanno facendo e come operano gli strumenti che hanno in mano quando tarano un dolby? (sempre che lo tarino come si deve e usino un sistema di analisi ) Quanti sanno come procedere e si rendono conto di quello che stanno facendo?

Ho come l'impressione che questa discussione finirà per essere un riferimento per coloro che si fanno pagare 1500€ a taratura... mentre io e te qui a parlarne su un forum... Se ci addentriamo ancora un pò negli aspetti tecnici facciamo scuola!!! E purtroppo mi sa che lo stesso vale per problemi ai proiettori, bug e difetti... sono i tecnici che imparano da tutti voi!

Quasi quasi me lo taro io il prossimo dolby e faccio risparmiare i 1500€ preventivati!

[Antonio Marcheselli]

Come ti dicevo penso che non sia un grosso problema. Chi conosce già questi concetti bene. Chi non li conosce non è che ora di punto in bianco comincia a fare analisi complesse. Chi fa l'EQ in 20 minuti continuerà a farla in 20 minuti e taggherà queste discussioni come "perdita di tempo".

Comprendo bene la differenza quindi, non dico che il tempo non sia importante. Però ho letto altri documenti e concordo con chi dice che sì il suono diretto è importante ma non è l'unico. Nel senso: il sistema "Dolby" prende in considerazione il suono riverberato, ma escluderlo è sbagliato perché comunque ai nostri orecchi arriva. La soluzione è una via di mezzo, analizzare entrambi. Magari tenendo conto che il dialogo è fondamentalmente suono istantaneo, quindi più rappresentato da suono diretto che da suono riverberato.

[vipao]

Comprendo bene la differenza quindi, non dico che il tempo non sia importante. Però ho letto altri documenti e concordo con chi dice che sì il suono diretto è importante ma non è l'unico.

Concordo con te Antonio. Quando ho detto che un sistema come smaart è superiore a un rta perchè tiene conto del tempo e quindi permette di distinguere tra suono diretto e riverberato,eventualmente escludendo quest'ultimo dall'analisi, ho sempre in mente applicazioni piú generali della taratura di una catena dolby... sai che io arrivo dal mondo pa e sono un novizio su questo furum...
ad esempio l'analisi diretta escludendo il riverberato ti mostra subito eventuali errori nella frequenze di crossover perchè vedi letteralmente il buco nella risposta diretta del sistema o ti permette di aggiustare delay o posizionamneto di array di subwoofer non in fase semplicemente spostandoti nello spazio col mic di misura. Queste due cose non sono invece così evidenti se la risposta tiene conto del suono riverberato. La somma di riverberi multipli potrebbe mascherare errori di installazione o quantomeno renderne difficile l'individuazione.

Questo per me è solo il primo step... poi la resa acustica dell'impianto non può assulutamente prescindere dal riverberato che come giustamente osservi si somma al diretto andando a modificarlo. Se proprio dovessi essere pignolo andrebbe considerato anche il fattore assorbimento del pubblico. Una sala vuota suona sempre diversa da una sala piena dove gli spettatori modificano le riflessioni e tendono ad essere ottimi elementi fono-assorbenti!