Geluidskwaliteit speakers verbeteren met miniDSP

Wil je een subwoofer bij je bureau om de kleine satellietluidsprekers te ondersteunen? Of alle explosies van je favoriete films kunnen horen op elke stoel in je thuistheater? Dan is een miniDSP een flexibele en relatief eenvoudig te gebruiken oplossing. Door te programmeren en meten, krijg je het geluid precies zoals jij dat wenst. Lees hier hoe dat werkt.

Ook de audiowereld schudt het stof van zich af en omarmt steeds vaker nieuwe technologieën. Met de belangrijkste, DSP (Digital Signal Processing), gaan we in dit artikel aan de slag. Met een DSP-processor kun je een hele trukendoos opentrekken en loslaten op digitale audiosignalen.

We gaan werken met een miniDSP. Dat kun je zien als een usb-DAC (digitaal-naar-analoog-converter), maar dan uitgebreid met DSP. Via de software kun je alles comfortabel instellen met je pc. 

We laten zien hoe je kleine satellietluidsprekers kunt combineren met een subwoofer. We gaan de frequenties scheiden door het instellen van crossovers. En dankzij een parametrische equalizer kunnen we filters gebruiken om de frequentierespons van de subwoofer vlakker te maken. We laten dat ook zien via metingen. Zulke correcties zijn vaak nodig door de eigenschappen van de ruimte. Daarom worden ze ook wel kamercorrecties genoemd.

MiniDSP kopen - waar op letten?

We gebruiken de miniDSP 2x4 HD (ongeveer 250 euro). Er is ook een gewone versie (ongeveer 100 euro). Je kunt ze online aanschaffen op de website van miniDSP zelf of bij webshops als het Nederlandse SoundImports.

De HD-versie heeft een betere DSP, waardoor je bijvoorbeeld meer equalizerinstellingen kunt toepassen. Naast twee analoge ingangen en vier analoge uitgangen biedt deze ook een digitale usb-ingang en een toslinkingang. Je kunt daarbij kiezen welke ingang (analoog, usb of toslink) moet worden gebruikt via een controlepaneel op de pc of met behulp van een (optionele) afstandsbediening.

Die afstandsbediening is ook handig om tussen verschillende configuraties te schakelen. Zo kun je direct het verschil horen tussen die configuraties. Je kunt ook een afstandsbediening gebruiken die je nog in de la hebt liggen. Daarvoor is via het controlepaneel een leerfunctie beschikbaar.

Na het programmeren van de miniDSP hoef je deze overigens niet meer op de pc aan te sluiten. Je kunt de miniDSP daarna ook bijvoorbeeld bij de tv of een spelcomputer gebruiken of als usb-DAC voor een Raspberry Pi, om maar wat te noemen.

De DSP in de miniDSP werkt op basis van floating-point-berekeningen. Gebruik je de analoge ingangen, dan zal het ingangssignaal natuurlijk eerst worden omgezet naar digitaal door een ADC (analoog-naar-digitaal-converter). Als de DSP-processor zijn werk heeft gedaan, kan het weer naar een analoog signaal worden omgevormd.

ADC’s en DAC’s worden volop toegepast. Je smartphone heeft er bijvoorbeeld al meerdere. Ze zijn erg precies door de hoge resolutie en samplefrequentie. De omzettingen hebben daarom geen hoorbaar effect. Toch is het altijd fijn als je bepaalde omzettingen kunt vermijden door met een digitaal ingangssignaal te werken.

Hier gebruiken we usb om geluid af te spelen met de miniDSP. Dat gaat over dezelfde usb-verbinding die ook voor de configuratie wordt gebruikt.

Luidsprekeropstelling

In onze testopstelling, die vrij gangbaar is in audioland, gebruiken we twee hoofdluidsprekers met een subwoofer, ook wel een 2.1-opstelling genoemd. De eerste twee van de vier uitgangen van de miniDSP gebruiken we voor het linker- en rechterkanaal. Ze gaan via een versterker naar de hoofdluidsprekers. De derde uitgang gaat naar een subwoofer.

Je kunt een actieve subwoofer gebruiken, maar ook een passieve subwoofer. Een actieve subwoofer heeft een ingebouwde versterker en regelingen voor bijvoorbeeld de crossover-frequentie en fase. Het frequentiegebied voor de subwoofer zet je dan zover mogelijk open, dit laten we door de miniDSP afhandelen.

Wij gebruiken een passieve subwoofer met een aparte versterker. In veel situaties geeft een tweede subwoofer overigens een flinke verbetering. Daar heb je nog de ruimte voor op de miniDSP, dankzij de vierde uitgang. Al kan het natuurlijk zijn dat je er in de kamer zelf géén ruimte voor hebt.

MiniDSP aansluiten en configureren

De miniDSP 2x4 HD werkt met zogenaamde plug-ins. De bijgeleverde plug-in 2x4 HD1 biedt alle gewenste functionaliteit en kun je na gratis registratie downloaden met de couponcode. Hierna kun je de plug-in en drivers installeren en de miniDSP aansluiten via usb. We gaan deze usb-verbinding ook gebruiken voor het afspelen van audio en voor metingen.

Open het configuratiepaneel en klik op Connect om verbinding te maken met de miniDSP. Voor de zekerheid kun je via Restore / Factory Default terug naar de fabrieksinstellingen. Let op dat daarbij standaard een crossover is ingesteld. We lopen de instellingen daarom even door en beginnen met het instellen en aansluiten van de hoofdluidsprekers.

Op het eerste tabblad Input & Routing kun je de ingangssignalen instellen en ook USB kiezen als ingangssignaal. Rechts op dit tabblad zie je bij Routing de zogenoemde matrixmixer. Je kunt in feite elk ingangssignaal routeren naar en mixen met elke uitgang.

De twee ingangen hernoemen we voor het gemak naar In L en In R, en de vier uitgangen naar Out L, Out R en Sub. De vierde gebruiken we niet. We routeren vervolgens In L naar Out L en In R naar Out R. Bij Sub kiezen we in eerste instantie voor Off, zowel bij In L als bij In R. We richten ons namelijk eerst op de hoofdluidsprekers.

We gaan eerst de twee uitgangen Out L en Out R configureren via Outputs. Je ziet dat je voor de twee uitgangen het volume kunt regelen. Via PEQ kun je de parametrische equalizer voor deze uitgang gebruiken.

De optie Xover brengt je naar de crossover-instellingen. Standaard is een crossover ingesteld voor alle uitgangen die we voor Out L en Out R gaan weghalen. Daarvoor klik je onder Out L op Xover. Zorg dat zowel onder High Pass Filter Settings als onder Low Pass Filter Settings de optie Bypassed actief is. Herhaal dit voor Out R.

Bij Sub klikken we op Mute, zodat hier Muted staat. Dat betekent dat deze uitgang inactief is. Voor de vierde niet-gebruikte uitgang kun je datzelfde doen.

Dit is een goed moment om wat muziek af te spelen via de usb-verbinding. Onder Input & Routing selecteer je daarvoor bij Inputs de optie USB. Als het niet lukt, zorg dan dat in Windows of je muziekspeler de miniDSP als uitgang is ingesteld.

Meten met Room EQ Wizard

Om het effect van de subwoofer extra goed zichtbaar te maken in de metingen, gebruiken we kleine satellietluidsprekers die de lage tonen maar beperkt weer kunnen geven. We beginnen met het meten van deze luidsprekers zonder de subwoofer. Hiervoor gebruiken we REW (Room EQ Wizard).

We meten op de luisterpositie. Het resultaat is daardoor niet representatief voor de luidsprekers zelf. Daarvoor zul je ze idealiter in een vrije ruimte meten, zoals buiten. Voor het meten gebruiken we een gekalibreerde microfoon, de door miniDSP ontwikkelde Umik-1. Deze microfoon wordt in feite met een kalibratiebestand geleverd dat we in de software inladen, zodat eventuele afwijkingen in ieder geval niet door de microfoon worden veroorzaakt.

We zorgen dat zowel de miniDSP als de kalibratiemicrofoon is aangesloten en starten Room EQ Wizard. De software herkent de aangesloten microfoon en vraagt om het kalibratiebestand, dat we aanwijzen.

Via Preferences / Preferences kiezen we bij Input Device de Umik-1, selecteren de miniDSP bij Output Device en kiezen bij Output een van de luidsprekers (links of rechts). Sluit het instellingenscherm en kies Generator om een testsignaal te genereren waarmee je het juiste uitgangsniveau in kunt stellen. Open dan de SPL Meter die het uitgangsniveau aangeeft. Pas het volume voor de luidsprekers aan tot de meter ongeveer 75 dB aangeeft.

Om de meting voor de hoofdluidsprekers uit te voeren, klik je op Measure. Kies het frequentiebereik van 20 tot 20.000 Hz. Via Check levels kun je nog eens controleren of alles goed is ingesteld. Klik dan op Start.

Er wordt nu een testtoon afgespeeld, ook wel ‘sweep’ genoemd, via de gekozen luidspreker. Daarna zie je op het tabblad All SPL de frequentierespons. Kies in het menu Graph voor 1/6 smoothing om het wat leesbaarder te maken. Het zal in dit geval duidelijk zijn dat een subwoofer een goede toevoeging kan zijn, omdat de lage frequenties achterblijven.

Subwoofer toevoegen en meten

We gaan de subwoofer toevoegen en eerst apart van de hoofdluidsprekers meten. De subwoofer die we gebruiken, is een zelfbouwexemplaar met als driver een Dayton Audio RSS315HF-4. Die is ingebouwd in een gesloten behuizing met een volume van ongeveer 60 liter. De versterker is een Crown XLS 1002 die in bridge-modus een surplus aan vermogen kan leveren en die bovendien heel neutraal klinkt. Dat is prima, want elke gewenste nuance kunnen we met de miniDSP aanbrengen. We sluiten de subwoofer aan op de derde uitgang van de miniDSP.

In het controlepaneel van miniDSP, op het tabje Inputs & Routing, klikken we in de kolom Sub bij zowel In L als In R op het vakje, zodat de twee kanalen worden gemixt naar deze subwooferuitgang. Klik dan op Xover. Om de subwoofer te beschermen, gaan we in eerste instantie alleen frequenties tot 500 Hz doorgeven. Onder High Pass Filter Settings moet Bypassed staan en bij Low Pass Filter Settings vullen we 500 als frequentie in en zorgen dat er Bypass staat.

We gaan nu op dezelfde manier ook de subwoofer individueel meten met de software. In het controlepaneel gaan we eerst naar Outputs. Zorg dat Out L en Out R beide op Mute staan, en bij Sub juist niet, zodat alleen het geluid wordt afgespeeld dat naar de subwoofer gaat. 

Ook nu spelen we een testsignaal af. Daarbij kiezen we in het venster van de Generator voor Sub Cal, zodat de frequenties van 30 tot 80 Hz worden afgespeeld – die zijn het interessantst. Aan de hand van de SPL Meter passen we het volume op de versterker (of via de gain in het controlepaneel van miniDSP) weer aan tot 75 dB.

Via Measure doen we weer een ‘sweep’. Eventueel kun je het frequentiebereik beperken. Dat doen we hier niet, omdat de miniDSP met het ingestelde filter toch al de hoge frequenties tegenhoudt.

We richten ons nu eerst op de zojuist gemeten frequentierespons van de subwoofer, in onze afbeelding is dat de rode grafiek. In het ideale geval voer je meerdere metingen uit met de microfoon op verschillende (luister)posities, waarna je het gemiddelde daarvan neemt. Hier beperken we ons voor het gemak tot deze ene meting.

Daarna kun je filters toepassen om de respons vlakker te krijgen. Zorg dat op het tabblad All SPL aan de onderkant alleen de rode grafiek is geselecteerd. Klik dan op EQ. Hier kun je spelen met filters om te zorgen dat je een vlakkere respons krijgt. We raden je aan de applicatienotities van miniDSP erbij te houden, want er zijn veel parameters die je kunt beïnvloeden.

Zijn de instellingen naar wens, dan kun je de gegenereerde filters opslaan als een bestand dat we straks gaan importeren in de miniDSP voor de subwoofer.

Laatste instellingen

We gaan nu de laatste instellingen voor de miniDSP veranderen. Als eerste gaan we de zojuist gegenereerde filters inladen in de miniDSP om de frequentierespons van de subwoofer vlakker te maken.

Open daarvoor weer het controlepaneel van miniDSP en kies op het tabblad Outputs onder Sub voor PEQ. Hier kun je equalizerinstellingen toepassen. Door te kiezen voor Advanced en vervolgens voor Import, hoeven we alleen maar het filterbestand in te laden dat Room EQ Wizard zojuist voor ons heeft gemaakt. Als je de aanpassingen bewaart en daarna opnieuw een meting doet, zul je zien dat de frequentierespons van de subwoofer nu veel vlakker is.

Als laatste moeten we natuurlijk nog de crossover instellen. Daarvoor ga je in het controlepaneel weer naar Outputs en klik je bij Sub op Xover. Vul bij Low Pass Filter Settings de waarde 140 in en zorg dat hier Bypass staat. Voor de twee hoofdluidsprekers (Out L en Out R) vullen we bij High Pass Filter Settings de waarde 130 in en zorgen dat ook hier Bypass staat. Mocht het venster niet helemaal duidelijk zijn: onthoud steeds dat het gebied binnen de oranje lijn de frequenties zijn die naar de luidspreker gaan.

Natuurlijk kun je daarna ook voor de hoofdluidsprekers nog diverse equalizerinstellingen toepassen, maar meestal gaat dat wel ten koste van het unieke karakter van de luidsprekers. Probeer wat te experimenteren om tot een goed overgangsgebied te komen! Dit is ons eindresultaat: 

Geschreven door: Gertjan Groen op

Category: Workshop, Audio

Tags: audio, speakers