miniDSP – Die Toolbox zur Lautsprecher-Optimierung
Selbst wenn man den perfekten Lautsprecher besitzt, gibt es doch in den meisten Fällen den Wunsch, zumindest ein klein wenig an der Klangfarbe zu drehen oder eine starke Raummode abzumildern. Und spätestens wenn man einen oder mehrere Subwoofer integrieren will, stellt sich die Frage nach der Anpassung der Phase. Der Weg zum perfekten Klang führt unweigerlich auch bei EQ und Frequenzweiche vorbei.
Gelegentlich haben aktive Lautsprecher bereits einige Potis auf der Rückseite vorgesehen für dezente (Kosmetik-)Anpassungen. Wenn die Eingriffe etwas tiefer greifen sollen, empfiehlt sich ein kleiner DSP mit verschiedenen Modulen wie Pegel, EQ, Delay, Hochpass und Tiefpass.
Der miniDSP ist genau solch eine Toolbox im handlichen Miniatur-Format und zu einem erschwinglichen Preis (ca. 200 EUR). Allen Formaten gemein ist ein Stereo-Eingang. Je nach Modell unterscheiden sich die Formate und die Anzahl der Ausgänge:
miniDSP 2x4 HD*
Eingänge: 1x Stereo (umschaltbar 2x Cinch Analog oder 1x Toslink)
Ausgänge: 4x (Mono-)Analog (Cinch)
miniDSP 2x8 nanoDIGI*
Eingänge: Stereo Digital (umschaltbar SPDIF Cinch oder Toslink)
Ausgänge: 4x Stereo Digital-Ausgang (SPDIF Cinch)
Da ich meine Lautsprecher (2x Genelec 8331 und 2x Genelec 7350)* vollständig digital eingebunden habe, nutze ich momentan den 2x8 nanoDIGI*. Bei kurzen Leitungslängen ist es in der Regel unproblematisch, von SPDIF zu AES/EBU mittels einfachen Kabeladaptern wie diesem zu konvertieren.
Auch wenn Du in erster Linie CDs hörst und Dein CD-Player einen SPDIF-Ausgang besitzt, stellt sich trotzdem die Frage, wie Du die Einstellungen am miniDSP messtechnisch prüfen willst. Während die meisten Audio-Interfaces einen Analog-Ausgang besitzen und die Einbindung eines miniDSP 2x4HD unproblematisch erscheint, ist das für den rein digitalen 2x8 nanoDIGI nicht ganz trivial. Im besten Fall solltest Du also ein Audio-Interface besitzen, das einen digitalen Ausgang besitzt.
Lieferumfang
Glücklicherweise wird alles mitgeliefert, was man zum Betrieb braucht:
Netzteil 5V mit verschiedenen Aufsteckadaptern für unterschiedliche Länder
USB-Anschlusskabel
Den Download der Software schaltet der Hersteller frei, sobald man sich registriert hat und den Kauf über den Account abwickelt. Im Download-Paket ist sowohl eine Software für Windows als für Mac enthalten.
Nach der Installation verbindet man einfach seinen Laptop mit dem miniDSP per USB und schon kann man sich verbinden und die gewünschten Einstellungen vornehmen. Wichtig zu wissen: man kann nur in eine Richtung konfigurieren, nämlich vom PC zum Gerät. Die Konfiguration lässt sich nicht nachträglich vom Gerät herunterladen und ändern. Die Konfiguration solltest Du also am besten immer auf dem PC abspeichern, damit Du bei Änderungen nicht von vorne beginnen musst.
Man kann seinen Laptop übrigens nach den vorgenommenen Einstellungn wieder abziehen. Der miniDSP arbeitet dank externem Netzteil völlig autark und behält die Einstellungn bis zur nächsten Änderung.
DSP-Module - Was genau bietet der miniDSP?
Da ich selbst nur den 2x8 nanoDIGI besitze, kann ich nur für diesen meine Hand ins Feuer legen und entsprechende Screenshots aus der Software zeigen. Laut Handbuch sind die Parameter für den 2x4 HD jedoch annähernd identisch.
Input Parameter
Auf der ersten der drei Seiten lassen sich die Input-Paramter einstellen. Hierzu zählen:
Auswahl des Eingangs (SPDIF oder TOSLINK)
Level (0dB bis -70dB)
Parametrischer EQ (5 Bänder, jeweils Peak, HiShelf oder LoShelf, +/- 16dB)
Mute
Routing
Die zweite Seite bietet Eingriffsmöglichkeiten in das Routing. Standardmäßig wird das linke Eingangssignal auf allen linken Ausgänge geroutet, und das rechte Signal auf alle rechten Ausgänge. Dies lässt sich beliebig ändern, falls man nur einen Mono-Eingang benutzt und diesen auf alle Ausgänge routen möchte, beispielsweise für Subwoofer-Arrays.
Beim 2x4HD sind hier entsprechend nur 4 Ausgänge vorhanden.
Output Parameter
Hier wird es nun endlich spannend: diverse Module stehen zur Verfügung, um jeden Ausgang individuell anpassen zu können:
Level (0dB bis -70dB)
Xover (Hochpass und Tiefpass, jeweils folgende Typen auswählbar:
Butterworth: 6dB, 12dB, 18dB, 24dB, 36dB, 48dB pro Oktave
Linkwitz-Riley: 12dB, 24dB, 36dB, 48dB pro Oktave
Bessel: 12dB pro Oktave
Parametrischer EQ (5 Bänder, jeweils Peak, HiShelf oder LoShelf, +/- 16dB)
Mute
Invert (Phasendrehung)
Delay (0ms bis 9ms, in 0.01ms Schritten) [der 2x4HD kann laut Handbuch 80ms – ohne Gewähr]
Somit sind alle elementaren Bausteine vorhanden, die man zur Optimierung seiner Lautsprecher brauchen könnte. Ein Kompressor wurde im Handbuch erwähnt für spezielle Modelle/Firmware, allerdings war dieser in meinem Modell 2x8 nanoDIGI nicht vorhanden.
Anwendungsbeispiele
Ich möchte Dir anhand von drei konkreten Szenarien zeigen, zu welchem Zweck ich den miniDSP einsetzen würde:
1) Klangoptimierung Stereo-Lautsprecher
Im einfachsten Fall gehen wir in Stereo in den miniDSP herein und auch wieder Stereo aus dem miniDSP heraus. Einziger Zweck besteht in der Nutzung der Equaliser zur Optimierung des Frequenzgangs.
In der Regel dürften wir linken und rechten Kanal annähernd gleich einstellen bei einer symmetrischen Aufstellung im Raum. Die EQs können hierzu zwischen zwei Kanälen gekoppelt werden, damit man nicht jeden Parameter doppelt eingeben muss.
Aber auch eine individuelle EQ-Einstellung für beide Kanäle ist möglich, falls ein Lautsprecher näher an einer Wand oder in einer Ecke steht als der andere und eine andere Entzerrung im Bassbereich sinnvoll erscheint.
Fünf Bänder sind nicht gerade üppig. Allerdings besitzt der miniDSP je 5 Bänder im Eingang und auch 5 im Ausgang. Somit können wir also für eine Stereo-Nutzung auf volle 10 Bänder zurückgreifen. Und dies halte ich in den meisten Fällen für ausreichend.
2) Anpassung der Phase zwischen Haupt-Lautsprechern und Subwoofer
Ein schwieriges Thema und aus meiner Sicht der wichtigste Einsatzbereich des miniDSP! Die Hersteller von Subwoofern machen es sich leider sehr einfach – zu einfach aus meiner Sicht. Viele auch professionelle Studio-Subwoofer haben lediglich einen einfachen Phase Reverse Schalter auf der Rückseite. Einige wenige haben immerhin einen Vierfach-Umschalter zwischen 0 Grad, 90 Grad, 180 Grad und 270 Grad. Es gibt allerdings bei der Anpassung einer Frequenzweiche weit mehr als nur Addition und Subtraktion!
Nur, wie soll man dies erfahren und ausprobieren ohne passende Einstellmöglichkeiten? Genau hier kommt der miniDSP ins Spiel. Und genau das ist auch ein Grund, warum ich ihn für mich angeschafft habe.
Ein Lautsprecher und auch ein Subwoofer klingen für sich genommen erst einmal sehr gut. Schwierig wird es erst, wenn man sie addiert. Selbst wenn man die im Subwoofer oft eingebaute Frequenzweiche nutzt und das Signal beispielsweise bei 80Hz aufteilt, überlappen sich beide Lautsprecher mindestens im Bereich 60-100Hz, teilweise noch mehr.
Kommen beide Signale beim Zuhörer zur gleichen Zeit an, addieren sich beide Lautsprecher. Das ist das Ziel! Allerdings ist dies aus praktischen Gründen nicht immer möglich. Man könnte alleine durch das Verschieben der Lautsprecher die Phase bereits perfekt einstellen. Meist ist der Subwoofer geringfügig langsamer, so dass er einige Zentimeter vor den Haupt-Lautsprechern stehen sollte.
In den meisten Wohnzimmern werden die Subwoofer (teilweise aus guten akustischen Gründen) eher hinter die Lautsprecher in die Ecke versteckt. Und welchen Lautsprecher müsste man folglich mittels Delay verzögern, damit beide gleichzeitig an der Abhörposition ankommen? Richtig, den Hauptlautsprecher – und nicht den Subwoofer.
Der miniDSP sieht für jeden Ausgang ein eigenes Delay vor. Folglich kann man beliebig ausprobieren, ob man sich mit Delay für den Hauptlautsprecher oder für den Subwoofer einem möglichst ebenen Frequenzgang an der Übergangsfrequenz nähert.
Allerdings ist es dazu notwendig, dass man die Frequenzweiche innerhalb des miniDSP nutzt und nicht diejenige im Subwoofer. Denn letzteren möchtest Du ja mit einem getrennten Signal versorgen. Aus meiner Sicht bringt das aber nur Vorteile. Denn die Einstellung der Übergangsfrequenz lässt sich mit dem miniDSP-Editor viel präziser und angenehmer justieren, als auf dem Fußboden zu liegen und auf der Rückseite des Subwoofer ein Poti zu drehen. Und es lassen sich verschiedene Szenarien ausprobieren und umschalten, während man das ganze von der Abhörposition aus anhört und beurteilt.
Als kleinen Einblick in diesen Vorgang hier ein Screenshot meines ersten Versuchs mit dem miniDSP. Die Übergangs-Frequenz der Filter liegt bei 90Hz.
Die rote Kurve zeigt die schlechte Addition ohne zeitliche Anpassung (0ms). Ein Delay von 4ms für den Haupt-Lautsprecher bringt in meinem Fall die beste Addition im gesamten Übergangsbereich von 65-125Hz (grüne Kurve). Und die Anpassung bringt eine Verbesserung von immerhin 6dB bei 90-100Hz.
Wenn sich die Phase also nicht durch physisches Verschieben der Lautsprecher anpassen lässt, ist eine Toolbox wie der miniDSP aus meiner Sicht eine effektive und präzise Alternative.
Einzige Einschränkung: beim 2x8 nanoDIGI sind die Delays auf 9ms beschränkt. Dies ermöglicht also einen Ausgleich von etwa 3m Entfernung. Wenn der Entfernungsunterschied vom Abhörplatz zwischen Hauptlautsprecher und Subwoofer mehr als 3m beträgt, dann kommt der nanoDIGI an seine Grenzen. Der 2x4HD verspricht hier mehr, allerdings muss man dazu ggf. eine weitere AD/DA-Konvertierung in Kauf nehmen.
Und wenn zeitlich alles angepasst ist, lassen sich natürlich wie unter Anwendung 1) erläutert noch die 5 EQ-Bänder nutzen, um das ganze zu optimieren.
Subwoofer-Arrays
Subwoofer lassen sich nicht nur unmittelbar neben den Hauptlautsprechern betreiben, sondern beliebig im Raum verteilen. Um dies optimal zu nutzen, sollte man allerdings wie zuvor mit Pegel und Delay jedes einzelnen Subwoofer experimentieren und versuchen ein möglichst gute Addition zu erzielen.
Aufgrund der 4 analogen (2x4HD) bzw. 8 digitalen (2x8 nanoDIGI) Ausgänge ist der miniDSP bestens ausgestattet, um für diese Anwendung auszuhelfen. In der Regel wird man alle Subwoofer mit einem Mono-Signal speisen, was auf der Routing-Seite vorgenommen werden kann.
Durch die einzelnen EQs in jedem Ausgang, kann jeder Subwoofer zudem einzeln entzerrt werden.
Auch hier wieder die technische Einschränkung für den 2x8 nanoDIGI: aufgrund der geringen Länge von nur 9ms lassen sich nur kleine und mittlere Räume entsprechend optimieren. Wenn die zu kompensierenden Lautzeit-Unterschiede eine Länge von 3m überschreiten, bietet der 2x8 nanoDIGI leider keine geeigneten Delays. Insbesondere das sogenannte Double Bass Array, bei dem Subwoofer an der Rückwand positioniert werden und den Schall gegenphasig abstrahlen, sobald die erste Wellenfront eintrifft, lassen sich in der Regel nicht aufbauen mit nur 9ms Delay.
Umschalt-Möglichkeit: Vier Presets
Als kleines Extra lassen sich im miniDSP vier unabhängige Presets ablegen. Man kann also verschiedene Varianten seines EQs oder seiner Frequenzweiche erstellen und dann bequem umschalten und vergleichen.
Option: Fernbedienung
Der Vollständigkeit halber möchte ich die optionale Fernbedienung erwähnen, mit der sich die vier Presets umschalten lassen, die Lautstärke regeln lässt und auch der Eingang umschalten lässt. Da ich momentan die Lautstärke meiner Genelec Lautsprecher über den GLM Volume-Regler* steuere, nutze ich die Fernbedienung nicht.
Option: USB-Mikrofon
Der Hersteller bietet für einen Aufpreis von 75 USD ein USB-Mikrofon an. Da ich bereits bestens ausgestattet bin mit Mess-Mikrofonen, habe ich diese Option nicht gewählt. Falls Du noch keinerlei Mess-Equipment besitzt, kann dies eine einfache Möglichkeit sein, in dieses Gebiet einzusteigen. Denn aufgrund des USB-Anschlusses sparst Du Dir mitunter auch das Audio-Interface.
Zur Nutzung des miniDSP solltest Du natürlich über die Möglichkeit verfügen, selbst Messungen anzufertigen. Man kann natürlich sämtliche Parameter auch “blind” nach Gehör einstellen. Aber vieles wird eigentlich erst so richtig klar, wenn man verschiedene Optionen auch messtechnisch betrachten kann. Dies gilt sowohl für die Einstellung des Equalisers, als auch von Delay-Zeiten.
Die Software REW (Room EQ Wizard) ist bestens geeignet für raumakustische Messungen und sogar kostenlos. Ob Du dieses USB-Mikrofon von miniDSP verwendest oder ein anderes, spielt im Prinzip kaum eine Rolle. Die Unterschiede zwischen Messmikrofonen sind sehr gering, wie ich hier erläutert habe.
Alternativ zum USB-Mikrofon kannst Du für einen ähnlichen Preis auch dieses Behringer Messmikrofon* verwenden und beispielsweise ein Focusrite Audio-Interface*. Das hat den großen Vorteil, dass du mittels herkömmlicher Mikrofon-Kabel (XLR) das Messmikrofon beliebig verlängern kannst und auch in die entfernteste Ecke Deines Raumes gelangst. Mit USB-Kabeln ist man immer sehr fixiert rund um seinen PC.
Bestellung
Ich habe meinen miniDSP direkt beim Hersteller bestellt. Man muss dazu wissen, dass die Ware (zumindest in meinem Fall) aus Hongkong verschickt wird. Auf den vermeintlich günstigen Preis fällt allerdings in den meisten Ländern eine zusätzliche Einfuhrumsatzsteuer an (in Deutschland 19%).
Meist sind die miniDSP-Geräte auch bei Amazon* verfügbar und im Falle eines deutschen Anbieters somit komplikationslos und ohne Überraschung bezüglich Steuer und Versandgebühren.
Vorteile
Ich habe bis jetzt noch kein vergleichbares Gerät gefunden, was in der Preisklasse von 200 EUR vier bzw. acht unabhängige Ausgänge mit eigenem EQ, Polaritätsumschaltung und Delay besitzt. Für jegliche Optimierungen zu Hause ist der miniDSP eine umfangreiche und in meinen Augen ausreichende Toolbox. Und dank externem 5V Netzteil lässt sich das Gerät nach der Einrichtung auch ohne Laptop betreiben und durch die geringe Größe gut verstecken.
Nachteile
Es gibt nicht viel, was ich verbessern würde. Eine große Einschränkung ist für mich die geringe Länge des Delays von nur 9ms. Damit kann man vieles angleichen, aber eben nicht alles. Eine Entfernungsdifferenz von umgerechnet 3 Metern hat man in großen Räumen leider schnell erreicht.
Nicht ganz perfekt ist zudem, dass der nanoDIGI das Eingangssignal anscheinend mittels Samplerate-Converter immer auf 96kHz konvertiert und der Ausgang somit nur in 96kHz vorliegt. Dies ist mir zwar immer noch lieber, als wenn ein 44.1kHz-Signal erst hoch- und dann wieder heruntergesampelt wird. Aber eine Anpassung des internen DSP auf die Eingangs-Samplingfrequenz hätte ich bevorzugt.
Aufgrund der zwei Eingänge sind die genannten miniDSP-Modelle nur für Stereo-Anwendungen geeignet. Für Surround-Einmessungen eignet sich der sehr ähnliche miniDSP 10x10HD* (19”, analog, 800 EUR) oder der teurere DDRC-88D (digital, 900 EUR).
Alles in allem bin ich sehr zufrieden mit den neuen Möglichkeiten, die mir der miniDSP bietet. Mit den vier Stereo-Ausgängen bin ich nun ausreichend vorbereitet, um in Zukunft vielleicht auch ein Array aus vier Subwoofern aufbauen zu können für einen noch besseren Tiefton-Frequenzgang und weniger Moden-Anregung.
Kleine Fußnote: Falls Du Dich fragst, warum ich nicht die GLM-Software für die Genelec nutze für diese Anpassungen: Genelec bietet in ihren digitalen Subwoofern leider keinerlei Möglichkeit für eine Phasendrehung. Man kann zwar in 15 Grad-Schritten die Phase im Subwoofer einstellen (=0.5ms Schritte). Allerdings ist die 180 Grad-Einstellung keine wirkliche Phasendrehung, sondern nur ein Delay um 6ms.
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Blog-Artikel: Messmikrofon-Vergleich
Blog-Artikel: Raum-Moden messen mit REW (Freeware)