User Position-Based Loudspeaker Correction

Abstract

In this thesis, a novel loudspeaker correction system is presented and studied.This correction system uses the location of the user to determine the calibrationparameters. Conventional loudspeaker correction uses a static equalizer to correctfor the coloration of the loudspeaker system at all times. However, the response ofthe loudspeaker changes dynamically with the location of the user. By correctingfor the loudspeaker’s response at multiple locations and changing the calibration inreal-time based on the user’s location, we expect a less colored frequency responsecompared to no applied calibration or conventional calibration methods. Thedeveloped method,User Position-Based LoudspeakerCorrection (UC), producesa flatter frequency response than that of no applied calibration: in one of themeasurement conditions the averages of the ranges of the frequency response (thedifference between the largest and the smallest decibel value) went from 10.3 dBin the non-corrected setting to 4.7 dB in the UC setting. Further, it is shownto outperform a conventional method of correcting for the frequency responseof each point in space by using calibration derived from measurements from apredetermined listening position. The average of the ranges with the conventionalmethod of calibration in the aforementioned listening condition was 6.8 dB. Finally,by interpolating the EQ gains for the calibration from a set of measurements for thesuggested correction method, the system’s resolution could be increased with theresulting calibration still outperforming the conventional correction method. Theaverages of the ranges for the interpolation methods in the aforementioned listeningcondition were around 6.1 dB varying approximately 0.1 dB with the method.

Tässä diplomityössä esitellään tutkimus uudenlaiseen kaiuttimien kalibrointijärjestelmään. Kyseinen järjestelmä hyödyntää käyttäjän sijaintia korjauksen parametrien valitsemisessa. Perinteiset kalibrointijärjestelmät käyttävät staattista ekvalisaattoria kaiuttimien värjäytymän korjaamiseen. Ongelmaksi tässä menetelmässä nousee se, että kaiuttimien taajuusvaste muuttuu dynaamisesti käyttäjän sijainnin mukaan. Jos kaiuttimien vastetta korjataan monessa sijainnissa ja kalibrointia vaihdetaan käyttäjän sijainnista riippuen, on odotettavissa tasaisempi taajuusvaste perinteisiin menetelmiin verrattuna. Tätä tutkimusta varten kehitetty metodiUser Position-Based Loudspeaker Correction (UC, käyttäjän sijaintiin perustuva kaiutinkalibraatio) tuottaa tasaisemman taajuusvasteen kuin kalibroimaton kaiutinjärjestelmä. Korjaamattoman järjestelmän tuottama keskimääräinen desibelienvaihteluväli (suurimman ja pienimmän decibeliarvon erotus taajuuskaistalla), oli eräässä mitatussa kuunteluympäristössä 10.3 dB kun UC:n tuottama vaihteluvälioli 4.7 dB. Tämän lisäksi UC suoriutuu paremmin kaiuttimen taajuusvasteen tasoittamisessa kuin perinteinen kalibrointijärjestelmä. Perinteisessä järjestelmässä kalibroinnin ekvalisaattorin parametrit valitaan kuuntelupisteen korjaamattoman taajuusvasteen perusteella. Perinteinen kalibrointijärjestelmä tuotti edellä mainitussa kuunteluympäristössä 6.8 dB keskimääräisen vaihteluvälin. Lopuksi osoitetaan, että ekvalisaattorin arvoja interpoloimalla UC:n arvojen välille, kalibroinnin resoluutiota pystytään parantamaan ilman järjestelmän suorituskyvyn heikkenemistä perinteisen kalibraatiojärjestelmän suorituskyvyn alle. Interpoloitujen metodientuottama keskimääräinen vaihteluväli oli noin 6.1 dB, ja interpolointimetodienvälillä vaihteluvälit vaihtelivat 0.1 dB:n verran.