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REW ist ein Softwarepaket, das die Übertragungsfunktionen akustischer Systeme misst und die dazugehörigen Frequenzen sowie die Phase, Impulsantworten und verschiedene andere Werte anzeigt, die sich daraus ableiten.

Falls Du Dich nun fragst, um was es hier eigentlich geht, wäre es sinnvoll, Dich ein paar Minuten in die Einführung in Signale und Messungen einzulesen, in der das Grundkonzept erläutert wird. Aber selbst wenn Du mit der Begrifflichkeit schon vertraut bist, ist es sicher kein Fehler, diese Einführung trotzdem zu überfliegen.


Wie REW die Messungen vornimmt

REW greift auf die logarithmische Sinus-Sweep Messung zurück. Du kannst eine Menge über diese Messmethode und die verschiedenen Alternativen im Paper „Transfer Function Measurement with Sweeps“ von SWEN MÜLLER und PAULO MASSARANI auf anselmgoertz.de(PDF)erfahren. Eine einfache Erklärung gibt es auch hier. Falls es Dich nicht interessiert, kannst Du diese Ausführungen aber auch überspringen.

Schaltfläche 'Messung starten'
Sinus Signal mit steigender Frequenz bei konstanter Amplitude (Sweep).

Um eine Messung zu machen, benötigen wir eine Klangquelle (einen Lautsprecher oder Subwoofer) und ein Mikrofon (oder auch ein Schallpegelmessgerät, da diese bereits ein Mikrofon integriert haben). Nun wird ein logarithmisches Sweep-Signal zur Klangquelle geschickt, d.h. ein Ton, der bei einer tiefen Frequenz beginnt und dessen Tonhöhe dann immer weiter ansteigt. Der Sweep wird erst durch eine bestimmte Geschwindigkeit, mit der die Tönhöhe erhöht wird, logarithmisch. Das Intervall, in welchem sich die Frequenz verdoppelt, ist dabei vorgegeben (zum Beispiel dauert der Anstieg von 20 Hz bis 40 Hz genauso lange wie von 40 Hz bis 80 Hz). Das Mikrofon nimmt das Sweepsignal auf, wobei es nicht nur das von der Quelle abgestrahlte Direktsignal erfasst, sondern auch die Anteile, die zunächst an einer Oberfläche im Raum reflektieren und erst dann das Mikrofon erreichen.

Wenn wir den Klang aufgenommen haben, den das Mikrofon empfangen hat, kann die Analyse beginnen. Dabei wird ein Prozess namens "schnelle Fouriertransformation" (Fast Fourier Transform, "FFT") benutzt, um die einzelnen Frequenzen zu berechnen (die Verstärkung und ihre Phase), aus denen das Sweepsignal besteht, das zur Quelle geschickt wurde (Spektrum des Sweeps). Derselbe Prozess berechnet die Verstärkung und die Phase des Signals, das vom Mikrofon empfangen wurde. Durch einen Abgleich der Daten des Signals vom Mikrofon mit den Daten des ursprünglichen Sweepsignals können wir ermitteln, wie jede Frequenz von dem Raum beeinflusst wurde, den wir messen. Dies nennt man die "Transfer-Funktion" des Raumes von der Position der Quelle (Lautsprecher) zur Position des Empfängers (Mikrofon). Zu beachten ist dabei, dass sich aus einer anderen Mikrofonposition oder einer anderen Lautsprecherposition auch eine andere Transferfunktion ergibt - eine Messung gilt also nur für die Positionen, in denen gemessen wurde.

Nachdem wir die Transferfunktion errechnet haben, können wir eine "invertierte FFT" benutzen, um von der Verstärkung und Phase einer Frequenz zu einem Zeitwert zu kommen, der beschreibt, wie sich jedes Signal zwischen Quelle und Empfänger verändert. Dieses Zeitsignal nennt man "Impulsantwort". Ebenso wie die Transferfunktion, aus der sie abgeleitet ist, gilt auch die Impulsantwort nur für die jeweils gemessene Position von Quelle und Empfänger.

Pistolenschuss als Impuls

Die Impulsantwort ist eigentlich genau das gleiche Signal, das zu sehen wäre, wenn wir einen ganz kurzen, lauten Click an der Quelle auslösen würden und dieser vom Mikrofon wieder aufgefangen wird ("ganz kurz" meint in diesem Fall die Dauer eines Samples bei der für die Messung verwendeten Abtastrate - bei einer Abtastrate von 48 kHz wäre dies 1/48000 Sekunde, was 21 Mikrosekunden, also 21 Millionstel Sekunden entspricht). Man könnte sich fragen, wieso man dann nicht einen Click nimmt. Ein Problem ist, dass der Click aufgrund seiner sehr kurzen Dauer extrem laut sein müsste, damit das Mikrofon in der Lage ist, die daraus resultierende Raumantwort über dem Hintergrundrauschen des Raumes aufzunehmen. Es ist nicht möglich, einen solchen Click mit einem Lautsprecher zu generieren, es bräuchte dazu eine Schreckschusspistole oder ähnliches. Zusätzlich bräuchten wir ein Mikrofon, das den initialen lauten Knall verträgt, zugleich aber auch die viel leisere Raumantwort detailliert genug aufnehmen kann. Auch kann man sich vorstellen, dass Nachbarn und Mitbewohner es nicht begrüßen würden, wenn Du in deinem Raum wiederholt eine Schreckschusspistole abfeuerst, um herauszufinden, wie Dein Raum darauf reagiert. Aber selbst wenn sie es tolerieren würden, wären die Ergebnisse nicht so genau wie bei einer Sweepmessung. Um es auf dem technischen Weg zu erklären, lässt sich mit der Sweep-Methode ein viel höherer Signal-Rausch-Abstand (Signal-Rausch-Verhältnis) erreichen. Dieses Verhältnis zwischen Signal und Hintergrundrauschen ist bedingt durch die Lautstärke des Hintergrundrauschens einerseits und der Energie des Testsignals andererseits. Letztere hängt wiederum davon ab, wie laut das Signal ist und wie lange es andauert. Ein einzelner Impuls ist extrem kurz (wenige Millionstel Sekunden), also muss er extrem laut sein, um eine signifikante Energie zu erreichen. Ein Sweep kann mehrere Sekunden dauern, also kann er selbst bei moderater Lautstärke eine Gesamtenergie erreichen, die um ein vielfaches höher ist als die eines einzelnen Impulses.

Wenn die Impulsantwort ermittelt ist, kann sie analysiert werden, um zu berechnen, wie sich der Raum verhält. Die einfachste Analyse ist die FFT, um zu zeigen, wie sich die Frequenzgang zwischen der Position der Quelle und der des Empfängers verhält. Für eine detailliertere Analyse lassen sich einzelne Aspekte der Raumantwort näher beleuchten, indem man einzelne Teile der Impulsantwort mit der FFT analysiert. Der frühe Teil der Impulsantwort zeigt den Direktschall, also den Anteil des Schalls, der auf dem kürzesten Weg von der Quelle zum Empfänger kam. Schall, der von Oberflächen im Raum reflektiert wurde, muss dagegen einen weiteren Weg zurücklegen, um das Mikrofon zu erreichen. Entsprechend zeigen die späteren Teile der Impulsantwort die Auswirkungen des Raums. Wenn man nur den Anfangsbereich der Impulsantwort betrachtet, zeigt sie den direkten Frequenzgang mit keinem oder wenig Raumeinfluss. Wenn man dann jedoch die späteren Teile der Impulsantwort mit einbezieht, sieht man, wie der Raum die Frequenzantwort verändert. Die Fähigkeit, zwischen direktem Schall und späterem (verzögertem) Schall zu unterscheiden, ist ein Hauptunterschied zwischen der Frequenzanalyse, die sich von einer Impulsantwort ableitet, und einer Analyse, die wir von einem RTA ableiten könnten, die uns nur die Summe der Antwort von Quelle und Raum liefert.

Zu den weiteren Informationen, die sich aus einer Impulsantwort errechnen lassen, gehört das Wasserfalldiagramm. Dieses wird generiert, indem ein Fenster schrittweise die Impulsantwort durchläuft und dabei den Frequenzgang der jeweiligen Zeitabschnitte darstellt, um daraus eine 3D-Ansicht zu erzeugen, die darstellt, wie sich die Antwort relativ zur Zeit verändert. Auch gehört das "RT60"-Diagramm dazu, das zeigt, wie lange es in welchem Frequenzbereich dauert, bis der Schallpegel um 60 db gesunken ist (was bedeutet, dass er 1000 mal niedriger ist als der initiale Schall).

Benötigtes Zubehör

  • Ein SPL-Meter mit einem analogen Ausgang mit Line-Level. Die beiden unten gezeigten einfachen SPL-Meter (von Radio Shack) mit analoger oder digitaler Anzeige sind absolut ausreichend für Arbeiten mit niedrigen Frequenzen. Das Galaxy CM-140 ist etwas besser in der Messung der C-gewichteten Kurven sowie im Messverhalten über den Subwoofer-Frequenzen, es ist aber auch teurer. Kalibrierungsdateien für beide Modelle können im Downloadbereich des Forums zum Subwoofer-Equalizing und deren Kalibrierung heruntergeladen werden. Hometheatershack Forum (englisch)

SPL-Meter Beispiel #1 SPL-Meter Beispiel #2 SPL-Meter Beispiel #3

  • Alternativ können ein Mikrofon und ein Preamp, der Line-Level ausgibt, verwendet werden, um die Messungen auszuführen. Ein SPL-Meter ist jedoch immer noch notwendig, um einen Referenzschalldruck zu ermitteln, auf den die Anzeige des REW kalibriert wird. Um bei Messungen über den gesamten Frequenzbereich akkurate Ergebnisse zu erhalten, ist ein kalibriertes Mikrofon notwendig.
  • Ein Stativ, um das SPL-Meter (oder Mikrofon) für reproduzierbare und wiederholte Messungen fix an einer Stelle im Raum zu positionieren. Schon kleinste Bewegungen können große Unterschiede in den Messungen hervorrufen. Für Messungen im Bassbereich (unter ein paar hundert Hz) kann das SPL-Meter senkrecht positioniert werden. Dies ermöglicht sowohl ein besseres Ablesen als auch eine Messung ohne Bewegung oder Neuausrichtung des Geräts. Bei Messungen höherer Frequenzen ist es besser, mit dem Messmikrofon direkt auf den jeweiligen Lautsprecher zu zielen. In beiden Fällen sollte das Messgerät an deiner üblichen Abhörposition platziert werden.
  • Eine Soundkarte oder ein Audio-Interface mit Line-Eingängen und -ausgängen. Bitte beachte, dass die Mikrofoneingänge handelsüblicher PCs und Laptops für solche Messungen nicht geeignet sind und nicht verwendet werden sollten (abgesehen davon, dass deren Gain meist zu hoch ist, kommt ein schlechter Signal-Rauschabstand und eine zu geringe Bandbreite der übertragbaren Frequenzen hinzu). Günstige professionelle Interfaces reichen in der Regel aus, denn hier können mithilfe einer Loopback-Verbindung die Frequenzantworten aus der Messung herausgerechnet werden. Beispiele für USB-Soundkarten, mit denen Messungen möglich waren, sind z.B. die Soundblaster MP3+, Soundblaster Live! 24-Bit USB Extern, Behringer UCA 202 und die M-Audio MobilePre-USB. Qualitativ hochwertigere Interfaces und Soundkarten bereiten in der Regel keine Probleme.
Externe USB-Soundkarte
  • Kabel, um die Ausgänge Deines Interfaces sowohl mit dem SPL-Meter als auch mit dem AV-Prozessor zu verbinden. Die Leitungslänge sollte so bemessen sein, dass alle Ausgänge des Interfaces ohne Zug auf den Leitungen bis an deine Hörposition und zum AV-Prozessor reichen. Hat Deine Soundkarte Cinch-Buchsen, so benötigst du Cinch-auf-Cinch-Kabel. Bei Miniklinken-Steckern (3,5 mm) benötigst Du einen Y-Adapter, der das Signal von der Stereo-Miniklinke auf zwei Mono-Cinchbuchsen aufteilt (siehe Bilder).
Chinch/Klinke Y-Adapterkabel

Chinch/Klinke Adapter
Falls Du Y-Adapterkabel verwendest, brauchst Du zusätzlich zwei Cinch auf Cinch-Adapter (siehe Bild unten) um die Leitungen mit dem SPL-Meter und dem AV-Prozessor zu verbinden.
Chinch Verbinder
Verwendest Du einen Equalizer oder eine andere externe DSP, sind Adapter von Cinch auf Monoklinke notwendig, wie sie im Bild unten zu sehen sind.
Chinch/Klinke Mono Adapter


  • Eventuell ein Midi-Interface, wenn Du die seriellen Schnittstellenfunktionen des REW nutzen willst, um Einstellungen am Equalizer vorzunehmen. Voraussetzungen für die Verwendung des TAG McLaren AV-Prozessors sind hier (englisch). detailliert beschrieben. Informationen zum BFD Pro DSP1124P oder dem FBQ2496 (mit Midi Interface) gibt es hier (englisch).
USB MIDI Schnittstelle

Verbindungen

Der gesamte Messaufbau bei Verwendung eines SPL-Meter:

Verbindungsübersicht unter Verwendung eines SPL-Meters.

  • Einer der Eingangskanäle Deiner Soundkarte/Interface wird dazu verwendet, das Schalldrucksignal Deines SPL-Meters zu erfassen. Dazu muss es mit dem analogen Ausgang Deines Schalldruckpegelmessgeräts verbunden werden. Üblicherweise wird hierzu der rechte Kanal verwendet. Nutzt Du jedoch keine Loopback-Verbindung (siehe unten), kannst Du einen von beiden Kanälen verwenden. Über die Soundkarten-Einstellungen im REW kann auch im Nachhinein noch festgelegt werden, welchen Kanal die Software zum Abhören verwendet.
  • Das Testsignal wird sowohl über den linken als auch den rechten Ausgangskanal ausgegeben. Hier sollte ein Kanal (üblicherweise der rechte) mit dem Eingang entweder des AV-Prozessors oder des Equalizers verbunden werden. Der Anschluss an den AV-Prozessor ermöglicht Messungen sowohl der Hauptlautsprecher als auch des Subwoofers sowie die Überprüfung der Interaktion beider Systeme. Die Eigenschaften des Bass-Managements innerhalb AV-Prozessors kann so in die Messungen einbezogen werden. Das Anschließen eines analogen Signals an den rechten oder linken Kanal erlaubt es, die jeweils korrespondierenden Lautsprecher und den Subwoofer zu messen. Einzelne Lautsprecher (oder der Subwoofer) können durch abklemmen oder ausschalten von der Messung ausgenommen werden.
  • Für eine einfache Messung müssen die übrigen Ein- und Ausgangskanäle nicht verwendet werden. Die Antwort der Soundkarte selbst kann kompensiert werden, indem das Ausgangssignal direkt in einen Eingang eingespeist wird und im REW eingestellt wird, dass das anliegende Signal vom Raum-Messsignal subtrahiert werden soll. Desweiteren ist es auch möglich, das Signal des linken Ausgangs als Zeitreferenz zu verwenden, die die Grundlage für die automatische Kompensation der im Betriebssystem und der Soundkarte entstehenden Zeitverzögerung bildet. Eine Korrektur der Zeitreferenz ist notwendig für phasenkorrekte Messungen, für den Vergleich der Verzögerungen zweier Messungen oder für die Korrektur der Zeitverzögerung der einzelnen Lautsprecher in Multichannelsystemen. Solltest Du diese Loopback-Funktionen nutzen wollen, brauchst Du eventuell eine zusätzliche Cinchkupplung. Ob REW den linken oder rechten Kanal als Zeitreferenz nutzt, kann mit einem Häkchen in den Einstellungen der Soundkarte gewählt werden.

Equalizer Benutzung

Bei Benutzung eines Equalizers (z.B BFD Pro DSP1124P oder des Behringer Feedbackextractor FBQ2496, dies ist sowohl ein 20-bandiger parametrischer EQ als auch optional ein automatisches Feedbackerkennungssystem welches Rückkopplungen mittels sehr schmalbandigen Notchfiltern in Echtzeit unterdrücken kann ) um die Subwoofer Antwort zu optimieren, sollte dieser zwischen dem AV Prozessor und dem Subwoofer Eingang eingeschleift werden. beim BFD Pro sollte der operating level Schalter auf der Rückseite auf -10dBV eingestellt werden.

Kabelverbindungen für Subwoofer-Messungen mit 'BFD Pro' Equalizer und SPL-Meter.

Falls der genutzte AV processor Eingang eine anti-clipping Funktion ( autom. Reduzierug bei Übersteuerung) hat, sollte diese deaktiviert werden, da dies die Messung verändert. Die Empfindlichkeit des Inputs sollte idealer Weise -0.5V liegen, dies ist aber nicht kritisch.

Der TAG McLaren AV32R DP und AV192R ermöglicht es den Test Signal input an jeden Speaker output zu route. Dies wird über den Test Signal Eintrag innerhalb des TMREQ Filter Menus für jeden Speaker eingstellt. Dies ist praktisch um andere Speakers zu messen (siehe this note). Das scheint der eizige AV Prozessor zu sein der dies kann, andere haben vielleicht einen 5.1 oder 7.1 Analog Input der in ähnlicher Weise genutzt werden kann, aber in manchen Fällen wird kein Bass Management bei solchen Inputs erledigt und dies beschränkt die Möglichkeiten einer Prüfung der Sub/Main Speaker Integration.

SPL Meter Bereich

Der SPL meter's Bereich sollteauf einen normalen Wert gesetzt werden der bei Speaker Kalibrierung verwendet wird und darf während der Verwendung von REW nicht verändert werden. Bei Verwendung des Radio Shack Meter, den 80dB Bereich einstellen wenn das System auf 75dB (dies ist der Standard Level der von Dolby™ empfohlen wird).

Verwenden Sie die C Gewichtung und "Slow". Wenn ein Mikrofon mit Vorverstärker für die Messung verwendet wird, muss die Option C Weighted SPL Meter deaktiviert werden. Mic/Meter Preferences.

REW Überblick

Wenn alles benötigte Equipment verbunden wurde, kann die Art und Weise, wie REW Messungen durchführt und analysiert, im REW Überblick betrachtet werden.

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