Het Audiosysteem, Deel 2: Digitale Signaalverwerking

Chris Lyons | 17-06-2020 Het Audiosysteem, Deel 2: Digitale Signaalverwerking

In deze serie blogposts kijken we hoe de diverse onderdelen van het audiosysteem de geluidskwaliteit beïnvloeden. De taak van het audiosysteem is het opvangen van het stemgeluid van mensen in de ruimte zodat dit kan worden verzonden, en het reproduceren van het stemgeluid van mensen op de andere locatie. Om dit goed te kunnen doen moet het geluid zowel verstaanbaar (wat betekent dat je begrijpt wat er gezegd wordt) als natuurlijk zijn (wat betekent dat mensen klinken als zichzelf, net zoals wanneer je persoonlijk met ze zou praten). In blogpost 2 bespreken we de rol van digitale signaalverwerking (DSP).

Hoe DSP jouw audio verbetert

De taak van de microfoon is het omzetten van geluidsgolven in de lucht in een audiosignaal dat via een kabel naar een zender, versterker of recorder wordt geleid. Behalve in kleine huddlerooms is één microfoon zelden genoeg. Voor de meeste vergaderruimtes zijn meerdere microfoons nodig, die onderling gemengd moeten worden. De onbewerkte signalen van de microfoons zijn net acteurs die het toneel op lopen – hoe goed ze alleen ook zijn, het gaat erom hoe ze samen optreden.

Hierbij is enige postproductie nodig om alle individuele microfoonsignalen te polijsten en te verfijnen, waarna ze tot een evenwichtige, harmonieuze mix worden samengevoegd. Vroeger was hier een rek vol kasten met knoppen, lampjes en meters voor nodig, die tot in de puntjes moesten worden afgeregeld om te kunnen samenwerken.

Gelukkig is er geen onderricht in de duistere kunsten van de audiotechniek meer nodig om dit voor elkaar te krijgen. Alle belangrijke processen kunnen nu worden uitgevoerd met één apparaat, de zogenaamde Digital Signal Processor (of DSP). De DSP kan een losstaand hardwareapparaat zijn of onderdeel van een applicatie die draait op een pc. Maar niet alle DSP is gelijkwaardig. De DSP die is ingebouwd in een videoconferentie-applicatie moet video, oproepmanagement en andere huishoudelijke taken in goede banen leiden; de audio is dan maar één ding op zijn takenlijstje.

Niet alle DSP is gelijkwaarding. De DSP die is ingebouwd in een videoconferentie-applicatie moet video, oproemanagement en andere huishoudelijke taken in goede banen leiden; de audio is dan maar één ding op zijn takenlijstje.

Wat je wilt, is een audio-DSP die speciaal ontworpen is om met microfoons te werken en die al zijn aandacht en raffinement inzet om te zorgen dat de spraak zo natuurlijk mogelijk klinkt. Net als een Zwitsers zakmes is een audio-DSP uitgerust met een volledig assortiment verwerkingstools om de hoor- en verstaanbaarheid te optimaliseren.

Audioproblemen die DSP kan oplossen

In een recente enquête noemde 80% van de professionals audioproblemen als grootste bron van frustraties tijdens virtuele vergaderingen. De meeste videoconferenties worden geplaagd door dezelfde verzameling chronische problemen. Elke tool of ‘verwerkingsblok’ in je audio-DSP heeft een specifiek doel en dient om een van de volgende problemen op te lossen:

Probleem 1: Te hard of te zacht

Een van de meest voorkomende audioproblemen bij videoconferenties is gewoon het instellen van de geluidsniveaus. Soms zijn de mensen aan één kant van het gesprek niet luid genoeg, en soms zijn ze juist te luid. De oplossing is Automatic Gain Control (AGC), waarmee het niveau van elk microfoonkanaal (of de binnenkomende audio van de overkant) wordt afgesteld om een constant volume te realiseren. Net als een goede geluidstechnicus zet de AGC zachte sprekers wat harder, en harde sprekers wat zachter. Dit is ideaal voor vergaderruimtes waar de afstand tussen de spreker en de microfoon varieert terwijl verschillende mensen de ruimte gebruiken.

Probleem 2: We klinken of we in een ton zitten

Een hol geluid, alsof je in een blik of een ton zit, kan ontstaan doordat je te veel microfoons tegelijk open hebt staan. Een automatisch mengsysteem lost dat op door direct de dichtstbijzijnde microfoon te activeren als iemand spreekt, en de niet benodigde microfoons uit te zetten. In een ruimte met acht microfoons betekent het uitschakelen van de zeven ongebruikte een verschil van dag en nacht voor de geluidskwaliteit.

Probleem 3: Echo, echo, echo

Bij een videoconferentie kan het geluid dat uit de luidspreker komt, worden opgevangen door een microfoon en opnieuw naar de overkant worden verzonden, waardoor een storende echo ontstaat. Om dit te voorkomen verwijdert een Acoustic Echo Canceller (AEC) de audio die van de overkant komt, digitaal uit het uitgaande audiosignaal. De meeste videoconferentie-applicaties (zoals Microsoft Teams, Zoom of Skype for Business) hebben een ingebouwde eenkanaals AEC, maar de geluidskwaliteit is nog beter met een DSP die voor elk microfoonkanaal een aparte AEC biedt.

Probleem 4: Storende bijgeluiden

De meeste vergaderruimtes hebben een vorm van achtergrondruis, veroorzaakt door projectors of computers, ventilatie en airco’s, bouwlawaai of omgevingsgeluiden die van buiten doordringen. De aanwezigen merken het misschien niet, maar microfoons vangen het op. Met equalizers kan veel van het gerommel en gesis aan de hoge en lage kant worden weggewerkt, maar elektronische ruisonderdrukking kan ruis die overlapt met het spraakgebied digitaal verwijderen, zodat die niet meer hoorbaar is voor luisteraars. Het effect van DSP met goede ruisonderdrukking kan ronduit verbluffend zijn.

Probleem 5: Horen ze ons niet?

Hoe meer ruis en galm er in het audiosignaal zitten, hoe moeilijker het wordt voor de videoconferentie-codec (of dat nu een applicatie op een pc of een hardware-apparaat is) om voor natuurlijke wederzijdse interactie te zorgen. Als audioproblemen niet worden opgelost voordat het signaal de codec bereikt, kan het moeilijk worden om de andere kant te onderbreken, of andersom. Dit vertraagt de communicatie en betekent een vervelende, storende invloed.

Probleem 6: Audio niet synchroon met video

Video moet uitgebreider worden bewerkt voordat die door een doorsnee internetverbinding past, en dat kost iets meer tijd. De audio bereikt de overkant eerder dan de video, zodat je iemand hoort praten voordat zijn mond op het scherm beweegt. Met een instelbare vertraging in de DSP kan het audiosignaal van de videoconferentie met de video worden gesynchroniseerd.

Audio-DSP: hardware tegenover  software

De DSP voor audioconferenties moet zo worden geplaatst dat dit het meest logisch is voor je applicatie.  In kleinere ruimtes is met een microfoon met ingebouwde audio-DSP (zoals de Microflex Advance MXA710 of MXA910) geen externe hardware meer nodig, wat de configuratie gemakkelijker maakt. In middelgrote tot grote ruimtes met meerdere microfoons en andere audiobronnen biedt audio-DSP op een separaat hardwareapparaat (zoals de IntelliMix P300) meer vermogen, flexibiliteit en connectiviteitsopties voor de verbinding met hardware- of softwarecodecs.

Een softwareoplossing voor audio-DSP kan ook draaien op een pc of een videoconferentie-apparaat in de ruimte, zodat deze gemakkelijker kan worden ingezet en centraal door het IT-personeel kan worden onderhouden. Wat de fysieke vorm ook is, sterk presterende audio-DSP levert natuurlijk geluid dat moeiteloze communicatie mogelijk maakt en het maximale uit je investering in faciliteiten en techniek haalt.

Lees ook de andere artikelen over het Shure audiosysteem voor conferenties:

Digitale signaalverwerkers van Shure verfijnen de signalen van de microfoons in de ruimte en combineren ze tot een audiosignaal van de hoogst mogelijke kwaliteit. Ze zijn verkrijgbaar op hardware- of softwareplatforms. Hier lees je meer.

Chris Lyons

Chris Lyons

Chris Lyons is a 30-year Shure veteran who has filled a variety of different marketing and public relations roles. His specialty is making complicated audio technology easy to understand, usually with an analogy that involves cars or food. He doesn't sing or play an instrument, but he does make Shure Associates laugh once in a while.