Monday, November 20, 2017

Vasemman ja oikean kaiuttimen huoneen aiheuttamien erojen korjausta



Sain surroundkaiuttimet Dali 202:t kattoon kiinni, joten pääsin viimein korjaamaan niiden vasteet. Tällä kertaa tein mittaukset aiempaa tarkemmin niin että mittasin tulokset erikseen kummaltakin kaiuttimelta ja korjasin vasteet erikseen. Yhdessä mitattuna kun ääni on kaiuttimien summa, jolloin toinen kaiutin voi joutua toistamaan jonkin taajuuden lähes kokonaan, jos se toisessa kaiuttimessa vaimenee huoneheijastusten takia. Vaikka kaiuttimet olisivat identtiset, niin niiden sijainti huoneessa ei ole, jolloin kummankin taajuusvasteista pitää korjata erikseen huoneheijastukset. Erikseen kaiuttimet kalibroitaessa kummankin taajuusvaste saadaan takaisin lähelle identtistä, jolloin äänen sijainti ei vaihtele kun kumpikin kaiutin toistaa saman taajuuden samalla voimakkuudella. Korva kun tunnistaa äänen sijainnin viiveen ja voimakkuuden avulla ja jos jälkimmäinen vaihtelee kauittimien välillä, sen aistii äänen sijainnin epämääräisyytenä.


Vasen kaiutin (punainen) on bassoltaan keskimäärin 3dB voimakkaampi kuin oikea (vihreä). Lisäksi 120Hz tienoilla ero kasvaa 15dB:iin, Vasemman kaiuttimen bassokorostuksen selittää se että se on nurkassa kun taas oikealla kaiuttimella on rajoittavat seinät kauampana. Korkeilla taajuuksilla eroja ei niin ole. Desibeliasteikkohan on logaritminen asteikko ja 3dB:n ero tarkoittaa että toinen ääni on kaksi kertaa voimakkaampi. Tällöin 15dB:n erossa ääni tuplautuu 5 (15/3) kertaa eli on 32 (2*2*2*2*2) kertaa voimakkaampi.


Takakaiuttimien taajuusvasteet tasoitettuina n. 3dB:n tarkkuuteen.


Etukaiuttimet (Wharfedale 8.1) mitattuna erillään paljastivat myös eroja bassoalueella eli vasen kaiutin (vihreä) vastaa 50Hzn ja 140Hz:n toistosta ja oikea (keltainen) 60-100Hz:n alueesta. Tämä tietenkin aiheuttaa matalilla taajuuksilla selvää äänen sijainnin vaeltelua. Kummatkin mittaukset on tehty ilman subwooferia. Erot kaiuttimien välillä on joillain taajuuksilla 15dB, mikä tarkoittaa että toisessa kaiuttimessa taajuus on 32x voimakkaampi eli toisen kaiuttimen osuus taajuuden tuottamisesta on vain 3%. On selvää että niin vahvasti vääristynyt ääni ei soi enää äänikentän keskellä.


Taas manuaalisesti tehdyt filtterit ja toisto pysyy 3-6dB:n sisällä koko taajuusalueen. Yksi kauneusvirhe 850Hzssa mutta en korjannut sitä enää enempää kun liian suuri korjaus alkoi aiheuttaa virheitä ääneen.

Monday, November 6, 2017

Wharfedalen 8.1 & 9.CS kauittimet ja kalibrointi Room EQ Wizardilla.


Päivitin kaiuttimeni Wharfedalen 8.1 lattiakaiuttimiin ja 9.CS keskikaiuttimeen. Jotta toisto olisi vääristymätöntä, kalibroin kaiuttimien toiston vielä tasaiseksi.

Otin ensin työn alle lattiakaittimet 8.1:t. Ne ovat siinä mielessä hieman valheelliset lattiakaiuttimet että bassotoisto ei vastaa muita lattiakaiuttimia. Kaiuttimen koko tilavuutta ei ole käytetty äänentoistoon vaan alaosa kaiuttimesta on erillistä osaa, jonne voi laittaa vaikkapa hiekkaa painoksi. Tämä tarkoittaa että erillinen bassokaiutin on vielä tarpeen.

Room EQ Wizard siis lähettää äänen convolver-taajuuskorjaimen läpi, jolloin pääsen heti mittaamaan tehtyjen korjausten vaikutuksen. Ensin mittasin taajuusvasteen ilman korjauksia. Kaikissa kuvissa olen pehmentänyt taajuusvasteen 1/24 oktaaviin.


Mittauksessa on mukana myös bassokaiutin, ja korjaan sen toiston myös samalla. Huippu n. 150Hz:ssä on tyypillinen pienille kaiuttimille, jotka eivät pysty toistamaan matalia taajuuksia. Tällä pyritään hämäämän ostajia kuvittelemaan että kaiutin toistaa alemmas kun todellisuudessa sen toiston raja on tuossa 150Hz:ssä. Huijaus, joka yleensä toimii. Silloin kun haetaan tasapainoista toistoa ja käytössä on erillinen basso, niin korostuma kannattaa poistaa. Tällä tempulla on jopa nimikin, "LS3/5a British upper-bass bump trick". 

Room EQ Wizardissa on oma ekvalisaattori-osio, mistä voi valita jokin olemassaolevista taajuuskorjaimista tai sitten yleiskäyttöisen. Valitsin yleiskäyttöisen ja aloin hiomaan kulmia pois taajuuskäyrästä.


Vihreä osuus näyttää taajuuskorjaimen vaikutuksen ja samalla näkyy myös arvioitu korjattu taajuuskäyrä. Korkeita taajuuksia ei ole järkevää lähteä korjaamaan koska niissä vaikuttaa mittamikrofonin sijainti paljon ts. saadakseen luotettavan kuvan toistosta, mittaukset pitäisi tehdä kymmenistä kohdista ja luoda siitä jonkunlainen kompromissi. Valitsin helpomman tien ja korjasin vain alle 2000Hz:n taajuuksia.

Tallensin korjauksen impulssivasteena eli "Export filters impulse response as WAV". Jostain syystä REQ talletti ensin käyriä, joiden frame length oli 65536 ja nämä eivät toimineet convolverin kanssa, joten kannattaa varmistaa tallennuksen jälkeen että frame length on 131072. En tiedä mistä virhe johtui. Tämä tiedoston voi sitten asentaa suoraan convolveriin, joka tekee taajuuskorjauksen.

Korjaustiedostot pitää luoda erikseen musiikkia ( 44100Hz) ja elokuvia ( 48000Hz) varten. Tämä onnistuu exportin tallennusvaiheessa valitsemalla oikea toistotaajuus.

Tämän jälkeen tein uudet mittaukset convolverin ollessa päällä ja taajuusvaste on selvästi suorempi.


Bassopään korjauksissa tärkeintä oli että sain huonemoodit pienemmäksi ts. basso ei jää kumisemaan, jolloin toistosta tulee tarkempi ja iskevämpi. Hyvä testimateriaali sille on Massive Attackin Angel, jonka alun bassot erottuivat ehkä paremmin kuin koskaan.

Sitten samat korjaukset keskikaiuttimen kanssa. Tärkein syy korjausten tekemiseen olikin 9.CS keskikaiuttimen hieman erilainen äänensävy johtuen korostuksesta 1400Hzssä.


Keskikaiutin ei ole musiikkikäytössä vaan ainoastaan 5.1-toistossa, jolloin bassosignaali ei kulje samassa kanavassa. Tein siis mittauksen bassokaiuttimen kanssa, mutta en korjannut sen taajuuksia ollenkaan.


Keskikaiuttimen taajuusvaste korjattuna. Nyt toisto on samaa sävyä kuin pääkaiuttimissakin. Alla kuva kumpienkin kaiuttimien taajuusvaisteista 1/6 oktaavin pehmennyksellä. Ainoa suurempi eroavuus on 3dB:n möykky 120Hz:ssä keskikaiuttimessa, mutta taidan antaa sen olla. Tärkeintä on että käyrät laskevat samaan tahtiin jolloin sävyt pysyvät samana.



Takakaiuttimia minun ei kannattanut vielä mitata koska ne ovat nyt väliaikaisessa paikassaan ja tulevat kattokiinnikkeet ovat tällä hetkellä tullissa. 

Tuesday, September 12, 2017

Lamelliverholaskuri

Pystylamellliverhot ovat näppärä tapa rajoittaa näkyvyyttä sivusuunnnassa. Minulla on kaksi ikkunaa, mistä halusin estää naapurin näkemisen ikkunasta sisään mutta samalla niin etteivät verhot muuten estä näkyvyyttä liikaa muualle.

Periaate on aika selvä eli kun naapurin ikkuna on 17 asteen kulmassa, niin lamelliverhojen optimi kulma on 90+17=117 astetta. Mutta halusin nähdä ennalta kuinka paljon verhot haittaavat muuta näkyvyyttä. Tein siis lamelliverhojen suunnittelua varten laskurin LibreOfficen Calcilla.

Lamelliverholaskuri.ods
Tiedoston voi ladata klikkaamalla Raw-nappia.



Ensimmäisessä välilehdessä olen laskenut sisäpihan verhojen parasta kulmaa. Siellä naapuri on noin 45 asteen kulmassa, jolloin paras kulma verhoille on 90+45=135 astetta. Jokaisessa sarakkeessa on yksi skenaario, jolle annetaan kolme alkuarvoa: Leveys, Väli ja Kulma.
- Leveys on yhden lamelliverhon leveys.
- Väli on lamellien välinen etäisyys.
- Kulma on se kulma, millä lamelli on ikkunan vaakatasosta. 90 on siis täysin suora kulma ja lamelli on tällöin parhaiten läpi nähtävissä suoraan ikkunan edestä.
- Läpinäkymättömyys kertoo kuinka hyvin valituilla arvoilla näkyy keskiarvoisesti läpi eri suunnista. Maksimi on 1, jolloin läpi ei näy mistään suunnasta ja minimi 0, jolloin läpi näkyy joka suunnasta.

Arvot, joita käyttäjän ei ole tarkoitus muuttaa ovat harmaalla taustavärillä.




Oikealla puolen on kaavio, mistä näkyy lamellin läpinäkyvyys ikkunaa katsottaessa eri kulmista. 0 kulma on ikkunaa vasemmasta reunasta katsottaessa, 90 suoraan edestä ja 180 oikeasta reunasta katsottaessa.

Käyrät näyttävät miten läpi näkyy eri kulmista. Arvolla 1 läpi ei näe ja arvolla 0 verho on käytännössä läpinäkyvä eli sitä katsotaan täysin sivusta.

Ylläolevassa käyrässä olen pyrkinyt siihen että katsottaessa ikkunaa kulmasta 45, se olisi läpinäkymätön, mutta kuitenkin samaan aikaan ikkunaa edestä päin katsottaessa verho olisi mahdollisimman paljon poissa edestä. Keskiarvona paras näkyvyys saadaan asettamalla verho 135 asteen kulmaan, mutta samalla se kaventaa näkyvyyttä suoraan edestäpäin katsottuna, jolloin pitää miettiä mikä on se sektori mistä ikkunaa useimmiten katsotaan. Eli yksinkertaisin vastaus pistää verho 135 asteen kulmaan ei olekaan välttämättä se paras. Tässä tapauksessa ikkunaa ei katsota kovinkaan jyrkästä kulmasta oikealta, jolloin kulma jostain 90 ja 135 väliltä onkin se paras.

Toisen ikkunan verho onkin helpompi tapaus, koska naapurin ikkuna on niin pienessä kulmassa.


Tällöin verhot voi yksinkertaisesti asettaa 90+17 asteen kulmaan. Se mitä laskurilla voi arvioida on kuinka suuri voi olla lamellien väli eli tässä tapauksessa 9cm lamelleilla väli voi olla niinkuin suuri kuin 30cm. Tämä takaa sen että lamellit eivät haittaa näkyvyyttä edestäpäin. Kaavioista näkyykin että näkökenttä on hyvin laaja toisin kuin toisessa ikkunassa.

Tiedän. Täydellisyyteeen pyrkiminen on sairaus.

Friday, September 1, 2017

Äänentoiston kalibrointia RoomEqWizardilla


Kaksi vuotta olen jo asunut enkä ole vielä kertaakaan mitannut asunnon äänentoistoa. Se on minulle pitkä aika. Muuttaessani poistin lähinnä toistoketjusta aiemmat huonekorjaukset.

Nykyinen asunto on äänentoiston suhteen paljon parempi kuin kerrostaloasunto, koska matalia ääniä heijastavaa kovaa seinää ei ole niin paljoa. Ainoastaan vasen seinä on tiiliverhoiltu, mistä siitäkin matalimmat bassot menevät läpi. Lähtökohdat ovat siis hyvät hyvälle äänelle.

Mittauksiin minulla on mittamikrofonina Behringerin pallo-suuntakuvioinen ECM8000. Sen vaatimaa phantom-virtaa varten tarvitaan erillinen mikrofonivahvistin eli Miditechin Guitarface II, josta ääni menee digitaalisena USB:llä tietokoneeseen. Toimiakseen tuo vaatii vielä viimeisimmät ajurit, jotka löytyvät Miditechin sivuilta ( ASIO-ajurit, mutta asentavat samalla viimeisimmät USB-ajurit).
Käytän ohjelmistona ilmaista RoomEqWizardia eli REWiä, joka on yksi käytetyimmistä.

Pääkaiuttimina minulla on Dalin 202 eli pikkukaiuttimet. Niitä on sitten avustamassa veljen rakentama 12-tuumainen subbari, mistä olen tukkinut refleksiputken, kun voimaa siitä saadaan muutenkin tarpeeksi. Vahvistin on Harman Kardonin AVR 255 ja sitä avustaa subbarin kanssa Zachryn 250 wattinen monovahvistin.

Äänilähteenä on PC, missä ääniä on mahdollista prosessoida paljonkin. Äänet menevät soitto-ohjelmasta virtuaaliseen äänikorttiin, joka mahdollistaa äänten syöttämisen uutena äänilähteenä VSThost-ohjelmaan. VSThostissa ääntä voidaan käsitellä useiden eri VST-efektien kautta, joista tärkein on convolver.

Convolver on käytännössä taajuuskorjain, joka voi tehdä taajuuskorjauksen ja vaiheensiirron jokaiselle taajuudelle samaan aikaan ts. siinä ei ole tavallisten taajuuskorjaimien tavoin tiettyä määrää korjaimia/kaistoja vaan kaikki taajuudet korjataan samaan aikaan. Tällöin on teknisesti mahdollista esimerkiksi mitata kaiuttimien taajuusvaste ja luoda korjaintiedosto, joka korjaa taajuusvasteen täysin viivasuoraksi. Tähän on valmiita ohjelmia, mutta noin täydellistä taajuuskorjausta on halua eikä se oikeastaan ole järkevääkään koska korjattavat taajuudet vaihtelevat hieman mittauspaikasta johtuen, joten tämä täydellinen taajuuskorjaus korjaisi taajuudet vain siltä tarkalta paikalta missä mittamikrofoni olisi ollut.

Mittauksessa REW ajaa taajuuspyyhkäisyn, mikä kestää n. 20s. Tästä mittauksesta sitten saadaan erilaisia kaavioita, kuten taajuusvaste.


Taajuusvasteesta näkyy että bassoa riittää ja sen tasoa on vähän liikaa eli 20dB enemmän kuin keskikaistaa. Desibelit ovat logaritminen asteikko ja jokainen 3 desibeliä tarkoittaa äänen kaksinkertaistumista, joten 20dB on n. 100-kertainen ääni. Ihmisen korva hieman kompressoi äänenpaine-eroja, joten ihminen kuulee sen 10-kertaisena. Iso ero siis silti.



Vesiputouskaavio puolestaan näyttää kuinka pitkään tietty taajuus jää soimaan huoneeseen eli jälkikaiunta-ajan. Kauimmaisena käyrässä on alkuperäinen ääni taajuusvasteena kun ääni on oikeasti soinut eli 0ms viiveessä. Siitä tännepäin kuvaajaa katsoessa näkyy kuinka tietyt taajuudet jäävät paremmin kaikumaan kuin toiset.  Etenkin bassotaajuuksilla eli alle 100Hz tämä pitää paikkansa ja esimerkiksi kerrostalohuoneistossa nämä voivat olla pahoja. Tiettyjä taajuuksia korostuu kun taas toiset voivat vaimentua täysin.

Kaaviosta näkyy että matalimpia bassotaajuuksia jää vielä soimaan 30dB vaimeampana jopa puolen sekunnin ajaksi.


Ensin laskin bassovahvistimen tasoa mutta samalla ilmeni ongelma eli 100Hz:n kohdalla on kuoppa.


Kokeilin seuraavaksi ottamalla subbarin kokonaan pois käytöstä. Kävikin ilmi että kuoppa hävisi eli kuoppa tuleekin siitä että pääkaiuttimet ja subbari yrittävät tehdä samaa työtä mutta eri tahtiin ts. kaiuttimet ovat tuolla taajuudella eri vaiheessa ja siten niiden äänet kumoavat toisiaan. Bassovahvistimen rajataajuuden saa alimmilleen 63Hziin mutta suodin ei ole jyrkkä ts. vielä 100Hzn taajuuksiakin pääsee läpi.


Lopulta laskin bassovahvistimen tasoja alle keskialueen, ja se samalla näkyi myös 100Hzn kuopassa ts. enemmän tuolla taajuudella pääsi ääntä läpi pääkaiuttimista. Haittana tuolla tietenkin on ettei bassoa ole niin paljoa ts. hieman ponnetonta etenkin kun voisin nyt bassoa vapaasti soittaa.

Seuraavaksi kokeilin vahvistimesta pienentää pääkaiuttimien kokoa ts. asetin niiden rajataajuudeksi 100Hz.


Se odotettavasti poisti 100Hzn kuoppaa, joten pystyin nostamaan basson tasoja ilman että kuoppa enää kasvoi ts. subbari oli tullut tuolla taajuudella dominoivaksi.


Nostamalla pääkaiuttimien rajataajuutta voi ongelmaksi tulla se että kun ääni siirtyy yksittäisen subbarin tehtäväksi, samalla menetetään äänestä stereoinformaatio. Matalia ääniä ei voi paikantaa, mutta rajataajuutena voidaan pitää 80Hz mistä ylöspäin mentäessä paikannus onnistuu helpommin, jolloin näitä taajuuksia pitäisi pyrkiä toistamaan pääkaiuttimilla, joissa stereoinformaatio on tallella.

Taajuuskäyrässä toki näkyy muutakin korjattavaa. Selvin varmaankin 2,8KHzn tienoilla oleva laaja kuoppa. Näitä kuoppia on tarkoitus myöhemmin lähteä poistaaman convolverin avulla.

Monday, August 7, 2017

Making my own bed!


I had some leftover 2x4's from my floating-bed-test so I decided to make myself a new bed. The 2x4's were already bolted together so the frame would be 4x4 and I wanted that kind of massiveness and robustness. I was thinking earlier about buying massive bed made from oak but it's price was about 1500e so I decided to try make something with same kind of feel.



The frame would be 160x200 and I bought the slatted bed base for 30e. There was no sense to do it myself.


I thought about the joints for a long time. They would need to be hidden from outside. In the inside and bottom they could be seen, but not from outside and top. I have no experience and tools to make advanced wood joints so I first used table saw to make cuts where I could put metal sheet inside the frame. There are two cuts for each joint. My table saws blade was a little bit too small for this, the cut was only 3" deep. I would have liked it to go a little deeper but it seems it was enough.




The frame with diagonally cut joints.


The metal plates and bolts I had to make. The bolts were cut from 10mm full metal steel bar. The holes in metal sheet were not 10mm, those pre-cut holes were for nails, too small.


Metal plates are locked with bolts. This is upside down so bolts will be in the bottom and bed's feet will cover them. The sides I planed to 45 degree angle.


Drilling the holes. Because I and my tools are no accurate enough to make precision holes and joints, each hole, plate and bolt is individual and had to be created in place where it was going to be used.


All mitre joints now in place.


Bed this wide has to have some support in the middle. I just used 2x2. If it's not enough, I'll put some more.


The support for slatted bed base. After doing the joints. this was easy.


Then to covering the frame. The reason for doing mitre joints was that it's easier to do the covering in the corner's. For padding I used 10mm foam rubber.


The bolts had to be temporarily locked with jesus-tape ( duct tape is known in Finland as jesus-tape because it saves ).


For final covering I used fake leather. This was really nerve-wracking because this was the moment I would finally know if this works or not at all. It worked!


The whole frame covered in leather.


This is the reason I made mitre joints. It's so much easier to do the corners when you can hide the folds. I also painted the staples black with a marker pen so they would never shine from inside of the joint. I had the make the joints in that way that I would be able to disassemble the bed without having to open the leather covering.



The bed in place. I ordered bed legs from oak, but have to wait a couple of weeks before they arrive. This had to be assembled inside the room because it would not fit door&hallway. After I've assembled this, I realized later that I didn't even test it. I felt so confident about its quality :)

Wednesday, March 1, 2017

Floating bed, does it work?


I spent half years of my life in Brazil mostly kitesurfing and lying in hammocks. When I returned back to Finland I started to gather information about floating beds. I thought because hammocks were so much fun why not sleep the whole night in floating bed?


This is a floating bed from Bernstein Architecture. The bed can be made motionless with tightening the cables.


This is a floating bed made from a trampoline.

Creating a floating bed is simple. Just hang cables from ceiling and attach to the bed. But because I didn't know how a floating bed would feel and what are the best places to put the cables, I decided to make a prototype first. Then I would not need to ruin my bed and ceiling in experimenting the proper installation.

The cables can be installed in three ways.



This way the bed behaves like a hammock and tilts when pushed.



This also tilts when pushed but it tilts the other way and you feel like you are falling off. If pushed enough you might really fall off.


When the cables are installed this way the bed stays level all the time. This is what I chose for my prototype.

At first I created two structures with two 2x4's to put my bed on.


 I tried first with only one 2x4 but it started to bend. This way it would only bend a couple of millimeters.
 

I created same kind of structures near the ceiling. These structures are not attached to the ceiling in any way. The structures are both 2,95m wide and there wasn't too much bending even with two peoples weight. The structures are only attached to walls and the actual load is on only one 2x4's at each corner.


Here's how simple the structure is.

Ok, how did it work? Not good. I really tried to like it and tested for a couple of weeks just to be sure. I really wanted this to work. But I could not sleep properly. Because the ropes don't have much friction, the bed starts swinging from even the slightest movement and the it takes a long time for the swinging to stop. So every night I went to bed, it took a long time before the bed would be still.

I don't get easily sea sick, I for instance kite surf. But imagine sleeping in a bed where every time you inhale and exhale, the bed moves with you. Not much but you feel it's moving. Every time you move during your sleep, the bed moves also. I tried this bed for a couple of weeks but I just could not get proper night's sleeps with it. I started having sleep debt.

So if the bed behaves like this with only one people, you understand it does not work with two...

It was still wonderful to wake up in it in the mornings. It felt like I was floating in a raft in a calm sea. So there were some positive sides but when the negative side was poor night's sleep, I had no other choice than to decide not to use it anymore.

The material cost was around 100e so it was very cheap to test. I've also decided to use the materials for a hanging sofa for the terrace. Like hammock, you mostly use it for quick naps so it doesn't give you sleep debt for weeks. 


If you still want to buy a floating bed, maybe you should also first build a prototype like I did so you can be sure it is really right for you.

Sunday, February 26, 2017

What are corner mirrors and how they work?


Corner mirrors are two mirrors places in 90 degree angle usually in the corner of the room. Because they are in 90 degree angle the image is reflected through both mirrors and therefore reversed twice.

I've had corner mirrors in my apartments since I was studying in Oulu university. The first ones were made from small 30x30 mirrors. Now for the first time I have a full-size corner mirror. It's still a "prototype" meaning it's not properly installed.



The left side reflection is the "normal" one-mirror reflection and the right side reflection is the two-mirror twice-reversed reflection.


Because the corner reflection is reversed twice it shows my reflection as others see me. So here I'm waving my left hand and the corner reflection also waves his left hand.

The corner mirror's reflection also always stays in the same place, in the corner. When you walk around the room, the reflection "follows" you like Mona Lisa. Always facing you and staying in the same place. No matter where you are in the room, you can always see your reflection in the corner.




Because the light always goes back to it's origin in corner mirror, it's also used in measuring the distance of the moon. The laser beam is emitted from earth to moon and targeted to corner mirror placed there by the astronauts. Because the corner mirror always reflects the beam back to it's origin, moon's distance is measured from delay of the beam getting back to earth.

Lunar Laser Ranging experiment
Corner reflector

Here's the whole video about how corner mirror works: