DIRAC – BIOLJUDETS FRÄLSARE?

Text: Douglas Norström

Vissa bolag är duktiga på att göra väsen av sig, utan att leverera nämnvärt. Dirac Research tillhör den motsatta kategorin. Undantaget de allra mest ljudbesatta är det få som känner till dem utanför den sfär de rör sig i rent yrkesmässigt.

Den sfären växer dock stadigt och deras samarbetspartners hör till världens mest kända varumärken, eller vad sägs om Arcam, Oppo, NAD, Rolls-Royce, Bentley, Volvo och, inte minst, asiatiska elektronikbolag som Huawei och Xiaomi, och filmjättar som DTS.

Men vilka är de då? Dirac Research grundades 2001 och har sina rötter i Uppsala universitet och dess avdelning för Signaler och system. Det uttalade målet var redan från start att hjälpa klienter att skapa optimalt ljud under givna förutsättningar.

Initialt fokuserade de sin forskning på billjud, men idag är de även verksamma inom high end audio och mobiltelefoner, och de håller nu på att bygga en ny affärsenhet fokuserad på de snabbt växande områdena virtual reality och augmented reality.

– Sedan 2010 har vi vuxit med i snitt 60 procent per år. Idag är vi 45 personer här i Sverige, 10 personer i Kina, som är en snabbt växande marknad för oss i och med mobiltelefonerna, och sedan har vi ett kontor i Silicon Valley i USA.
AR/VR-området tror vi mycket på och intresset för vad vi kan göra är stort. De som är verksamma på området har, äntligen, insett hur mycket av upplevelsen som hänger samman med ljud och vikten av att ljudet följer med rörelserna på ett sätt som inte bryter illusionen de försöker skapa. Med vår teknik minskar den risken genom att vi kan få ljudet att följa med huvudet och händelserna på ett helt nytt sätt, förklarar Dirac Research VD Mathias Johansson på bolagets nya huvudkontor i Uppsala.

Som konsument med intresse för hemmabioljud kan du, för en inte helt blygsam penning ladda hem deras mjukvara ”Dirac Live Room Correction Suite” för både PC och Mac, men det är via licensiering till olika tillverkare som bolaget tjänar sina pengar. Och kunderna står på kö.

Snart lanserar de en helt ny och mer användarvänlig version av sin ”Correction”-mjukvara, men köper du till exempel NAD:s kommande produkter får du fördelarna med Dirac på köpet. Samtidigt gör bolaget ingen hemlighet av att de lika gärna jobbar med kinesiska masstillverkare av mobiltelefoner som exklusiva hifi-märken.

– Det vi kan och det vi ser som vår uppgift är att förbättra ljud och maximera prestanda utifrån varje produkts potential. Vi är naturligtvis glada att vi finns med i en del superdyra system, men vi vill inte bara finnas där, för då når vi bara en liten, liten del av människorna.
Vi vill tvärtom nå ut överallt för att kunna visa vad som faktiskt går att uppnå i ljudväg även om det gäller mikrohögtalare i en mobiltelefon. Givetvis kan du inte få lika bra ljud ur en telefon som en dyr surroundanläggning, men Dirac kan ge dig en oändligt mycket bättre upplevelse jämfört med en totalt ooptimerad högtalare, fastslår Mathias bestämt.

Bolagets mest avancerade mjukvara, ”Dirac Unison", har även den utvecklats rejält de senaste åren. Efter att ursprungligen ha varit tänkt för bilmiljö, fungerar den numera fullt ut även för hemmabio och andra miljöer med många högtalarelement.

Det som gör att Unison sticker ut är främst en mycket avancerad rumskorrigering där enpunktsmätning ersatts med en form av flerpunktsmätning där alla högtalare i systemet interagerar med varandra för att tajta till bas, minimera irriterande diskanttoner och kompensera för de akustiska förutsättningar som på gott och ont gör varje lyssningsmiljö unik. Ju fler högtalare, eller åtminstone element, som systemet består av, desto bättre resultat kommer Unison att ge.

För att det här ska fungera har Dirac tagit fram en rad olika mättekniker och mjukvarulösningar som antingen samverkar med datorns ljudkort eller byggs in direkt i ljudanläggningar såsom i NAD:s fall nu närmast.

När jag köper en receiver för några tusenlappar, följer det med en liten plastmikrofon, jag trycker på en knapp och vips har allting kalibrerats. Varför ska jag lägga extra pengar på er mjukvara?

– Det du får då är en slags auto-EQ som fungerar som ett grovt förstasteg som enbart jobbar med frekvens och, lite beroende på tillverkare, nivåerna och fördröjningen för varje högtalare, så att ljudet når örat samtidigt, vilket är viktigt.
Med olika nivåer av noggrannhet är det framförallt basen, som har en peak någonstans kring 80 Hertz beroende på rummets dimensioner, som dras ned så att du får ett renare ljud. Såhär långt gör de och vi i stort sett samma sak, förklarar Mathias och fortsätter:

– Skillnaden med Dirac Live är framförallt impulssvarskorrektionen eller faskorrektionen. Det vill säga att när du skickar in en impuls i en högtalare så ska elementet röra sig ut, sedan in och sedan stanna där. Men vad som händer i praktiken är att det går ut, in och sedan vibrerar det lite under ett tag som en fjäder. Genom impulssvarskorrektionen kan vi få den att stanna upp tidigare, vilket ger ett tajtare ljud.
Eftersom vi genom att mäta vet hur högtalarmembranet kommer att bete sig, så kan vi faskompensera och vibrera i motfas. Jämfört med bara frekvenskorrektion, så gör det att ljudet blir betydligt tajtare. Faskorrektionen gör också att bas, mellanregister och diskant kommer fram samtidigt till dina öron, där det annars rent fysiskt är så att diskanten, som är det mest lättrörliga membranet, når dina öron först, medan basen når dem sist. Allt det här korrigerar vår mjukvara med extremt hög precision.

Är utmaningen för er del densamma oavsett om det är en surroundanläggning eller om det rör sig om stereoljud?

– På sätt och vis. Om du ställer fram två, fem, sju eller fler högtalare i ett rum, så kommer varje högtalare, även om de är likadana på papperet, att stå i olika vinklar och på olika platser. Det gör att de tidiga reflexerna studsar olika till dina öron, vilket suddar ut ljudbilden och gör det svårare att lokalisera detaljer.
Vår fas- och impulssvarskorrektion gör att alla högtalare låter mycket ”likare”, så att du som lyssnar får ljudet presenterat på ett sätt som är mer likt det som den som mixat filmen, eller musiken, ursprungligen har tänkt.
Ljudmixen, om det till exempel är en 5.1-mix, bygger ju på att högtalarna ska vara placerade likadant och att ljudet ska låta likadant, annars sabbas hela ljudbilden. Eller ja, det blir åtminstone inte den ljudbild som de som mixat den menat att du ska höra. Diracs mjukvara gör ljudet mer distinkt och mer sanningsenligt.

Det är också där som gränsen mellan er Live Room Correction och Unison-programvara går?

– Ja, det Unison sedan gör är att ta distinktheten ett steg längre genom att jobba med flera högtalare tillsammans. Ta ett vanligt rum som exempel. Har jag en högtalare i ena änden av rummet, så kan jag i och för sig justera den, men jag har ingen möjlighet att styra vad som händer i den andra änden av rummet och reflexen av ljudet.
Men... om jag har två högtalare, eller ännu hellre flera högtalare, och Dirac Unison, då kan jag mäta, analysera, och skicka ut en antivåg vid precis rätt tillfälle så att jag får bort oönskade reflexer. På så sätt kan jag få bort rummet ur ekvationen och få till ett tajtare ljud. Med tillräckligt många högtalare kan vi i praktiken helt modellera om rummet och ge det en helt aktivt uppbyggd akustik istället för vad som faktiskt finns där.

Det är inte helt ovanligt att jag får höra, i synnerhet av ingenjörsstudenter, att de kan skapa filter som kompenserar för allt i ljudväg så att bly blir till guld. Er syn på det?

– Att det är sant. Sånär som på några små praktiska fakta som sätter stopp för det hela. För det första säger de att det är enkelt att förvandla en sak till en annan. Sedan säger de att det är enkelt att göra det på en punkt. Men jag har ju två öron och dessutom sitter jag inte nödvändigtvis helt stilla.
Det svåra är alltså inte att mäta hur det låter på en viss punkt. Att ta reda på det är ju rent matematiskt lätt, men det är helt ointressant i praktiken om vi diskuterar vad som låter bra, eftersom vi inte har någon kontroll över vad som händer utanför mätområdet. Här kommer vi till den svåra biten. Hur kan vi genom att mäta på flera punkter få fram mätdata som är representativt för det område där jag tycker att det ska låta bra?
Alltså, hur skapar vi en pålitlig modell? Och vad är bra ljud? Det är sådant som gör det så svårt att mäta saker och försöka dra någon vettig slutsats av vad mätningen faktiskt säger och inte säger något om, förklarade Jakob Ågren som är produktchef på Dirac Research under en tidigare intervju, och illustrerade utmaningen med en graf.

– När jag gör en mätning på en punkt, och det vi ser här i rött är snittet av flera sådana punkter, är det förmodligen så att i någon av dem går kurvan ner jättedjupt. Råkar jag då utgå ifrån den som just då dyker, är det rimligt att man boostar asmycket för att kompensera för det. Givet att både förstärkare och högtalare håller för det, vilket de inte gör i verkligheten, så kommer följden av det bli att du får stora svängningar där innan (pekar på grafen) och eftersom de ofta är smalbandiga upplevs de som lätt hörbara visslingar. Att bara mäta på en punkt vid ett tillfälle är därför riskfyllt.

Så studenten har rätt såtillvida att det under konstanta förhållanden och vid en isolerad mätpunkt är lätt att få fram underlag till ett filter, bara det att kompenseringen som görs utifrån en sådan mätning blir helt ointressant?

– Precis. Såvida man inte vill vara väldigt, väldigt försiktig i sin kompensering och har tillräckligt mycket erfarenhet för att statistiskt kunna säga att i ett rum av den här typen mot bakgrund av det här värdet, borde det här fungera... Då blir det åtminstone någon slags förbättring och det finns ju många system därute som folk använder med gott resultat, säger de, som bara mäter en enda punkt, men då är det för att de väljer att göra en försiktigare kompensering än vad vi gör.

– I slutänden handlar det ju då om att de använder en mätning för att gissa hur det hade sett ut om mikrofonen hade varit någon annanstans, förtydligar Dirac Research forskningschef Lars-Johan Brännmark.

Vilka är era konkurrenter?

– På bilsidan skulle jag säga att det är systemleverantörerna själva. De har ofta någon form av tuningverktyg. På high end-sidan finns det ingen konkurrens, men på mobilsidan finns det desto fler konkurrenter. Framförallt kanske Waves, även om vi tagit över väldigt mycket från dem på den kinesiska marknaden.
Sedan dyker det upp dagsländor, men mest är det chiptillverkarna själva som mer och mer bygger in ljudprocessning redan på den nivån för att de vill ge mervärde till sina kunder. Samsung och Apple kör till exempel sitt eget race här, eftersom det, för dem, är en relativt sett billigare lösning att anställa 100 audio-ingenjörer snarare än att licensiera in något utifrån. Samtidigt har ingen av dem hittills lyckats göra ljudkvalitet till en riktigt bra feature, säger Mathias Johansson.

Om vi återgår till hemmabio-miljön – är det rent praktiskt en stor skillnad för er i att förbättra ljudet på skräphögtalare jämfört med en exklusiv högtalare?

– Metoden är densamma, fast vi gör olika saker. Tänk så här – någon har byggt en högtalare med potential att uppnå ett visst ljud, men byggt den så dåligt att den hamnat långt ifrån sin potential. Där kan vi göra väldigt mycket korrigering. En annan tillverkare kan däremot vara otroligt duktig på att bygga högtalare, och då är det mer fråga om försiktiga justeringar. Samtidigt behöver det inte alls vara så att dyrare alltid är bäst på att leva upp till sin potential, avslöjar Mathias.

– Begränsningen nedåt med ”alltför” billiga högtalare är att det linjära området där de beter sig bra är alldeles för litet och att de inte kan hantera tillräckligt med effekt om man väljer att kompensera dem för sig själv, fyller Jakob i.

Är det bättre eller sämre att elementen är långt ifrån eller nära inpå varandra?

– Det beror på vad man vill göra. Det är ju ingen poäng med att ha två subwoofers på samma punkt, det skulle så att säga inte bidra till någon jämnare basåtergivning. Om man istället säger att vi vill kunna styra spridningsegenskaperna i höga frekvenser, då är det genast mer intressant att elementen sitter så nära varandra som möjligt. Så om avstånden är bra eller dåliga, beror helt på vad du vill åstadkomma, fortsätter Jakob.

Fungerar er mjukvara alltså oavsett högtalarnas storlek och typ?

– Ja, vi bryr oss egentligen bara om hur de och rummet låter. Det som blir lite bekymmersamt är högtalarkonstruktioner där källorna ligger ovanligt långt ifrån varandra, främst om diskant och mellanregister hamnat långt ifrån varandra, vilket du kan se inte minst i en del hembyggen.
Det som händer då är att impulssvaret kommer att visa något där, sedan där och sedan kanske något där (visar på en graf). Flyttar du mikrofonen några centimeter så flyttar sig alla sakerna inbördes igen och då finns det inte längre något som är gemensamt på någon enda punkt.

Jag föreställer mig att det måste vara särskilt svårt att ställa in och göra basen attraktiv? Kanske inte matematiskt, men upplevelsemässigt har du där mindre klang att tala om än i de andra registren. Blir ni matematiker på den punkten eller hur tänker ni där?

– Dels utgår vi från vad mätningarna ger oss för värden rent matematiskt, men sedan har du den psykoakustiska biten, alltså hur vi upplever att vi hör ljudet och den är nog så viktig. Vi har försökt bygga in båda delarna i våra algoritmer. Man kan säga att våra öron är logaritmiska och inte linjära, så bas och mellanregister är viktigare än diskanten på nästan alla sätt och det finns med i våra beräkningar.
Sedan har vi olika upplösning i olika frekvensområden och när vi optimerar en bas, jobbar vi med längre våglängder, så där blir det lite svårare. Filtret behöver då typiskt sett mer beräkningsprestanda, eftersom långa våglängder betyder långa tider så att det behöver vara mer data i minnet för att kunna kontrollera hela den långa våglängden, förklarar Mathias.

En del betraktar bra ljud som högt ljud, eller att magen vibrerar av basgångarna. Där trumfar ju ofta det psykoakustiska det matematiska. Det är ologiskt, men likväl en realitet – hur ställer ni er till det?

– För att kunna göra vad vi gör, har vi ju varit tvungna att dra en linje i sanden och bestämt oss för att vi ska stå för rent ljud. Vi lägger egentligen ingen värdering i något, men för att vi ska kunna anpassa ljudet i den skala vi gör, så har vi bestämt oss för att våra metoder ska göra ljud tajt och inte överdrivet.
Om vi tar bas som exempel, så kommer vissa tycka att basen ringer kortare och med färre eftersvängningar när vi har varit där. Det är i sig sant men inget fel, utan tvärtom har vi bara korrigerat ljudet så att du hör det som den som mixat menat att du ska höra. Sedan kanske du gillar hur just dina högtalare låter när du spelar viss musik, och det är helt okej, men då får du också vara medveten om att högtalarna i det fallet är en del av att ”skapa” musiken, snarare än att presentera hur den faktiskt var tänkt att låta.
Det är därför som vi rent principmässigt och vetenskapligt ser det som att en högtalare ska reproducera ljud snarare än skapa ljud. Vi jobbar med ljudkorrigering och ljudoptimering, inte ljudeffekter, poängterar Mathias.

Samtidigt är ju ”ljudeffekter” en del av det som gör att olika studios låter olika. Allt annat lika så hade ju en skiva inspelat i Motowns gamla studio låtit helt annorlunda än en modern, mer dämpad studio?

– Absolut, men det är det som är skillnaden. Efter att DTS börjat använda våra produkter i sin minst sagt påkostade studio i Kalifornien, så hörde de av sig och var helt förbluffade över hur mycket studion i sig lät och var en del av ljudet.
Det blev ju tydligt först när de hade möjlighet att jämföra. Det är dock inget fel, utan en del av upplevelsen som den var tänkt och det är därför inte heller något vi försöker kompensera eller optimera bort.

Utgår ni helt från det akustiska eller behöver ni mått eller liknande på rummet för att er mjukvara ska fungera?

– Nej, en mikrofon räcker bra. Den enda begränsningen är väl om rummet skulle vara alldeles för stort, så att det inte blir realistiskt att mäta på det här sättet, men då är vi långt bortom vad du kommer att hitta i vanliga lyssningsmiljöer, berättar Lars-Johan.

Måste det vara en dyr mikrofon för att det ska fungera?

– Våra produkter fungerar med mikrofoner ur alla prisklasser, men allt handlar ju om vilken ambition man har med kompenseringen. Det bör vara en acceptabel usb-mikrofon för att kunna kompensera för hela registret, men det hittar du för några hundralappar numera, förklarar Jakob.

Vad är skillnaden på det ni gör och en vanlig EQ?

– Det handlar egentligen om två helt olika saker, men anta att vi har en EQ med oändligt många band. Då hade du kunnat börja dra ner saker där och dra upp saker här för att göra en viss linje platt, men då har du ingen kontroll på vad som händer längre bort.
Tittar man på impulssvaret finns där all den information man kan få ut om det linjära systemet. Sedan är frågan om impulssvaret är anskaffat på rätt sätt, alltså om det är uppmätt på ett bra sätt och att man dragit rätt slutsatser.
Utan tidsinformation får man dessutom en faskurva som är väldigt svårtolkad. EQ:n är utmärkt för att sätta färgningen på ljudet, medan det vi gör handlar om att korrigera det som är mätbart, till exempel en bas som upplevs som slaskig.

Är det något särskilt i impulssvaret ni letar efter?

– Vi vill se om det vi skickar in kommer ut likadant på andra sidan. Om så är fallet har systemet inte gjort något, och har något förändrats, kommer systemet att göra samma sak igen oavsett vad vi skickar in i det. Där har vi då något att utgå ifrån, förklarar Lars-Johan.

Och ni tittar då på hela systemet från ljudkälla till högtalarelement?

– Absolut, det vi mäter är det totala sammantagna systemet. Var däri något inträffar är för vår del mindre viktigt än resultatet som kommer ut som vi kan kompensera för. I praktiken är rummet 85 procent, högtalaren 14,999... procent och sedan är det någon promille på en sladd eller förstärkare, fortsätter Jakob.

Vad står närmast på tur för Dirac Research?

– Förra året tog vi in nya pengar för att snabbare kunna skala upp verksamheten inom AR/VR och på hifi-fronten är det fortsatt högt tryck. På bilfronten kommer vi snart att finnas med i en ny supersportbil och på mobilsidan är Asien högintressant.
Utöver allt vi redan gör där, har vi nu också ett nära samarbete med AAC Technologies som tillverkar microhögtalare. På produktnivå, om vi tittar specifikt på hemmabio-miljö, så är nya produkter på väg ut med vår teknologi integrerad och sedan är vi på gång att släppa en ny, mer användarvänlig version av vår mjukvara som i högre grad gör det möjligt att styra allting med mobilen eller paddan, berättar Mathias lagom till att det är dags att runda av intervjun och bege sig åter till redaktionen.

FAKTA DIRAC

Bolagets namn: Dirac Research AB

Antal anställda: ca 60 personer

Huvudkontor: Uppsala, Sverige

Verksamhet: Dirac Research är specialiserade på digital ljudoptimering och -korrigering.

Hemsida: www.dirac.se