Äänitarkkailu

Tarkkailulla tarkoitetaan sitä, että studiotyössä äänenvoimakkuudet säädetään äänen siirtoa ja  tallennusta varten optimaalisiksi ja taiteellisesti tarkoituksenmukaisiksi. Äänenvoimakkuuden vaihteluita tarkkaillaan optisesti äänenvoimakkuusmittareilla eli ns. valomittareilla. Huipuilla tarkoitetaan äänenvoimakkuuden hetkellisiä maksimiarvoja. Optimaalinen maksimi on nykyisin + 6 dB eli jännitteenä 1,55 volttia..

Äänenvoimakkuusmittarilla ei kuitenkaan voi luotettavasti säätää äänenvoimakkuuksia niin, että ne kotikuuntelijalle tai –katsojalle olisivat miellyttäviä. Tärkeää on, että optisen tarkkailun rinnalla seurataan kuunnellen, että äänenvoimakkuuksien vaihtelut tuntuvat mahdollisimman tasapainoisilta. Toisaalta on seurattava, että maksimivoimakkuudet eivät ylitä ennalta määrättyä maksimitasoa ja toisaalta, että ohjelman dynamiikka on kotikuuntelijan kannalta hyvä. Studiotilanteessa on tärkeää, että kuunteluvoimakkuudet äänitarkkaamossa eivät ole epäluonnollisen suuria. Musiikkia tarkkaillessa sopiva kuunteluvoimakkuus on n. 80-92 dB (fonia) ja puheohjelmia tarkkaillessa 70-80 dB. Uloslähtevää lähetystä tarkkailtaessa äänenvoimakkuuden tulisi olla vieläkin pienempi, n. 60-75 dB.

Analogiset äänenvoimakkuusmittarit

Ikivanhoissa nauhureissa oli ns. ”maaginen silmä”, josta seurattiin äänitettävän signaalin voimakkuutta.

Monissa vanhoissa äänilaitteissa, esim. kasettinauhureissa, on edelleen VU-mittari, jolla seurataan sisään menevän signaalin voimakkuutta.  VU-mittari on tavallisimmin viisarimittari, ja siinä on teksti VU.

VU-mittari on varsin hidas. Viisarin liikkeellelähtö kestää jonkin aikaa ja hyvin lyhyet äänet eivät saa viisaria kunnolla liikkeelle. Vasta, kun ääni on kestoltaan yli 0,3 sekuntia, VU-mittari näyttää oikein sen voimakkuuden. Tämä mittarin hitaus eli ns. ”aikavakio” on kuitenkin samaa luokkaa kuin korvan hitaus. Korvakaan ei tajua lyhyitä ääniä niiden oikealla voimakkuudella. Korvan ”aikavakio” on n. 0,2 sekuntia.

VU-mittari näyttää kohtalaisen hyvin sen, millä voimakkuudella kuuntelija tai katsoja äänen tajuaa. Moniin tietokoneen äänieditoreihin on rakennettu kuvaruudulla näkyvä VU-mittari, jota voi käyttää äänen ”psykologisesti” koetun voimakkuuden arviointiin. Usein mittaria kutsutaan LOUDNESS-mittariksi. Amerikkalaisissa studiolaitteissa on paljon käytetty VU-mittareita, ja amerikkalaisten erilaisten studionormien mukaan ääni ajetaan niin, että viisari koko ajan ”napsuu” maksimiääriasentoon. Meikäläisessä studiossa se merkitsisi ääneen voimakasta säröä.

Analogisissa studioissa käytetään nopeaa huippuarvomittaria, jossa on valopatsas tai valojuova. Tällainen mittari on paljon  nopeampi. Tyypillinen valomittari näyttää n. 10 millisekunnissa äänen todellisen, fysikaalisen voimakkuuden. Tätä lyhyemmät äänet mittari näyttää liian vaimeina. Esim. kevyessä musiikissa on paljon lyhyitä, muutaman millisekunnin iskuääniä, joihin mittari ei reagoi kunnolla. Mittari näyttää kevyen musiikin huiput vähintään 3-6 dB todellista heikompina.

Mittarin juovan seuraamista helpottaa ns. paluun hidastus: valopatsas palaa alkuasemaan hitaasti n. 1 ½ sekunnin kuluessa. Huippuarvomittari soveltuu parhaiten äänen tekniseen tarkkailuun äänittämistä tai ohjelmansiirtoa varten. Huippuarvomittari kertoo suhteellisen vähän siitä, millä voimakkuudella katsojat ja kuuntelijat kokevat ohjelman eri osat. Kuvassa valopatsaat ovat erikorkuisia, koska on kysymyksessä stereoääni. Mittarissa on yleensä myös korkeimman ohjelmassa esiintyneen dB-arvon (peak) muisti – ohut juova ylhäällä.

Digitaaliset äänenvoimakkuusmittarit

Digitaalilaitteissa on digitaalimittarit. Ne näyttävät kaiken aikaa todellisen voimakkuuden. Desibelimäärä ilmoitetaan termillä dB Fs  (=full scale). Digitaalimittarin korkein dB-arvo on 0 dB. Se on ehdoton maksimi - yläpuolella ei ole mitään. Usein maksimin ylitys ilmoitetaan OVERLOAD-tekstillä. Käytännössä ylitys johtaa pahaan digitaalisäröön. Kuvan mittarissa näkyvät stereon oikea ja vasen kanava (R ja L).

Tasot

Arkielämän ääniä kuunnellessa 0 dB tarkoittaa kuulokynnystä ja 130 dB kipukynnystä. Studioiden ja äänilaitteiden äänenvoimakkuusmittareissa näkyvät desibelit eri tavalla. Yleensä 0 dB tarkoittaa äänen maksimivoimakkuutta, ja jos äänisignaali menee kovin paljon  tämän tason yläpuolelle, ääni säröytyy. Analogisessa studiotuotannossa on sovittu, että 0 dB on ns. kansainvälinen testitaso. Kansainvälisten analogisten ääniyhteyksien tasot tarkistetaan ajamalla 1000 Hz:n ääntä 0 dB:n tasoon.

Studiotuotannon maksimivoimakkuudeksi on sovittu +6 dB, ja valomittareissa sen yli menevät äänet menevät ”punaiselle”. +12 dB:n kohdalla on ”leikkaustaso”: radiolähetyksessä ei saa käyttää tätä suurempia äänenvoimakkuuksia. Miksi radiolähetyksessä ei voi olla voimakkaampia ääni? Katso lisäinformaatiota.

Normaalisti äänet tarkkaillaan niin, että huiput osuvat suunnilleen ”huipputasoon”, joka mittareissa on yleensä punaisen alueen alaraja. Käytännössä ulosmenevän lähetyksen huiput ajetaan (”ohjataan”) muutaman desibelin ylemmäksi /esim. + 9 dB:iin), koska on osoittanut, että radioasemaa on vaikea löytää vastaanottimesta, jos pysytään tarkasti + 6 dB:ssä.

Jos ohjelma tarkkaillaan liian alas, liian hiljaa, äänet peittyvät laitteistojen häiriökohinoihin.
 
 
 
 
 
 
 
 

Musiikin tasot

Yksi musiikin tarkkailun ongelmista on se, miten suuria dynamiikan vaihteluita äänityksessä voi olla. Kun konserttisalissa maksimidynamiikka on 70 dB, CD-levyllä voidaan musiikin kuluttajalle tarjota lähes sama dynamiikka. Radion kuuntelijaa ja tv-katsojaa varten dynamiikkaa joudutaan huomattavasti kaventamaan.

Kun konserttisalissa maksimivoimakkuus on jopa 110 dB, radion kuunteluvoimakkuus kotona saattaa olla 80-90 dB. Suurempia äänenvoimakkuuksia on vaikea kuvitella ainakaan kerrostaloissa. Radio-ohjelman hiljaisimpien äänten tulee nousta yli kodin perushälyjen, vähintään n. 40 dB:iin. Konsertin alkuperäinen dynamiikka on kavennettava radioesitystä varten. Autoradiokuuntelu on vieläkin ongelmallisempaa. Ajomelu nousee helposti 60-70 dB:iin. Autoradiossa musiikin tulisi olla hyvin tasaista, jotta myös pianissimot kuuluisivat. Käytännössä musiikin hiljaisia jaksoja joudutaan nostamaan ja voimakkaita jaksoja vaimentamaan suhteessa alkuperäisiin voimakkuuksiin.

Klassinen esimerkki on Ravelin Bolero, joka alkaa äärimmäisen hiljaisena ja vähitellen 15 minuutin kuluessa mukaan tulee yhä uusia soitinryhmiä. Lopussa forte fortissimo on erittäin kovaa. Jos dynamiikkaa kavennetaan, tärkeää on, että jokainen uusi soitinryhmä kuuluu selkeästi voimakkaampana. Musiikkitarkkailija voi esim. varovasti vaimentaa edeltävää jaksoa.
 
 
 
 
 

Radion ohjelmavirran taso-ongelmat

Yksi radio- ja tv-lähetysten hankalimpia teknisiä ongelmia katsojan ja kuuntelijan kannalta ovat yllättävät voimakkuusvaihtelut. Varsin usein valitetaan, että radiossa musiikki  soi liian lujaa, ja kun puhe alkaa, se jää kuulumattomiin. Tv:ssä ärsyttävät eniten erilaiset ohjelmapuffit, jotka räjähtävät soimaan. Kuulija toivoo tasaista ohjelmavirtaa niin, ettei voimakkuussäätimeen tarvitse koskea.

Puheen ja musiikin voimakkuussuhteita on analysoitu ja tutkittu jo 1960-luvulta alkaen. Perushavainto on ollut, että musiikki kuuluu voimakkaammalta kuin puhe. Syitä on monia. Tässä muutama syy:

1. Puhe ja musiikki ovat rakenteeltaan erilaisia. Puhe on katkeilevaa, musiikki soi yhtäjaksoisena. Jos puhe ja musiikki on teknisesti tarkkailtu samaan tasoon (voimakkuuteen), musiikki kuulostaa keskimäärin voimakkaammalta.

2. Korva aistii lyhyet, alle 0,2 sekunnin äänet hiljaisempina kuin  ne todellisuudessa ovat. Korva ikään kuin ”nostaa” äänet vähitellen esiin. Puhe sisältää lyhyitä äänteitä. Yhden vokaalin pituus on n. 0,06 sekuntia. Monet konsonantit ovat tätäkin lyhyempiä. Musiikki jatkuvasti soivaa, joten se kuullaan voimakkaampana.

3. Äänet, joissa on laaja taajuuskaista, kuulostavat voimakkaammilta kuin äänet, joissa kaista on kapeampi. Suuri osa musiikista on hyvinkin laajakaistaista.

4. Korva on herkin alueella 2000-6000 Hz. Näitä taajuuksia on keskimäärin enemmän musiikissa.


Selkeiden tarkkailuohjeiden laatiminen on vaikeaa, koska puheen ja musiikin funktio ohjelmissa on hyvin erilainen. Puheen rakenne ja taajuudet tunnetaan hyvin. Sen sijaan musiikkeja ja instrumentteja on kaikenlaisia.

Tässä muutamia nyrkkisääntöjä tarkkailuun:

1. Puhe kuuluu usein liian hiljaa. Puhe tulisi ajaa 3-6 dB kovempaa kuin musiikki, jos puhe ja musiikki ovat ohjelmassa ”tasa-arvoisia”. Nuorten kuuntelutottumukset ovat erilaisia: musiikki halutaan kuunnella kovempaa.

2. Tunnarit (ohjelmien tunnusmusiikit), aikamerkit ja asematunnukset ovat signaaleja, eräänlaisia hälytysääniä. Ne ovat kuin puhelimen soittoääni tai nukkuvalle äidille lapsen itku – ääni havaitaan hyvin helposti. Tällaiset äänet voisi ajaa ulos selkeästi pienemmällä voimakkuudella, esim. 10-12 dB alle huipputason.

3. Klassisen musiikin esityksessä tulisi huomioida se, että edeltävä kuulutus on selvästi pienemmällä tasolla kuin orkesterin forte-kohdat. Yhden ihmisen puhe ei voi kuulostaa yhtä voimakkaalta kuin 100 soittajan soitto. Mittakaavan on oltava oikeassa suhteessa äänen kokoon.

4. Puheen alla soiva taustamusiikki soi yleensä sopivana, kun se on n. 10-15 dB puhetta vaimeampaa.

Saksalaisissa analyyseissä on todettu, että kun ohjelman huiput ajetaan huipputasoon (mittarin mukaan punaisen alueen alarajaan), äänen keskimääräinen voimakkuus on:

• Viihdemusiikissa 6 dB pienempi

• Puheessa 12 dB pienempi

• Vakavassa musiikissa 18 dB pienempi

Ihanteellisin tilanne olisi, että ulosmenevää lähetystä tarkkailisi ihminen, joka tuntee tarkkailuun liittyvät teoreettiset perusasiat. Nykyisin, kun suurin osa lähetyksen materiaalista tulee automaattisesti tietokoneelta, tasojen tarkkailu on jätetty koneille, ns. lähetyskompressoreille, jotka tekevät koko lähetysvirrasta tasavahvuista, helposti kuuluvaa. Eri tyyppisillä kanavilla käytetään erilaisia kompressiota, ”kokoonpuristusta”. Klassinen musiikki ja kuunnelmat kärsivät eniten, jos ne käsitellään teknisesti tasavahvuisiksi.

Jos ulos lähtevän ohjelman tarkkailua tekisi ihminen, hän voisi arvioida myös eri ohjelmajaksojen funktiota ja sisältöä. Tällöin tasot voisivat olla esim. tällaisia:

Digitaalisen äänen tasot

Digitaalisen äänenvoimakkuusmittarin asteikko päättyy arvoon 0 dB. Sen yläpuolella ei ole mitään muuta kuin pahaa digitaalinen särö. Kun äänenvoimakkuus pysyy 0 dB:n alapuolella, ääni säilyy puhtaana, säröttömänä, mutta pienikin 0 dB:n ylitys johtaa epämiellyttävään särähtämiseen.

Digitaalinen särö johtuu siitä, että ääni leikkautuu täydellisesti 0 dB:n tasoon. Analogisessa äänitekniikassa liian voimakas ääni leikkautuu huomattavasti pehmeämmin.

Seuraavassa kuvassa alkuperäinen äänisignaali (punainen käyrä) on liian kovaa. Digilaitteessa ääni leikkautuu (vihreä käyrä) jyrkästi leikkaustasoon, 0 dB:iin, ja se kuulostaa pahalta säröltä. Analogisessa järjestelmässä ääni hieman vaimenee (kompressoituu) maksimikohdassa, mutta äänen alkuperäinen aaltomuoto säilyy kohtalaisen hyvin.

Äänet tarkkaillaan selvästi alle sallitun maksimitason. Esim. Yleisradiossa huipputaso on sovittu digimittarin mukaan tasoon – 6 dB Fs. Oletuksena on, että jos äänessä on yllättäviä huippuja, ne eivät todennäköisesti yllä 0 dB:iin. Monissa muissa maissa ollaan varovaisempia. Saksassa huipputasoksi on sovittu – 9 dB Fs.

Äänenvoimakkuudet tietokoneen kuvaruudulla

Äänieditoreissa voi tehdä päätelmiä äänten voimakkuuksista graafisen kuvan perusteella. Yleensä kuvaruutunäytössä on merkitty suurin sallittu taso 0 dB Fs yhtenäisenä viivana. Jos se taso ylitetään, ääni leikkautuu ja säröytyy pahasti.

Äänen voimakkuudet voi kuvaruudulla arvioida valomittarin mukaan, mutta myös graafinen kuva kertoo äänten voimakkuudet. Nyrkkisääntö: Kun ääni on kuvassa puolet matalampi, se on 6 dB hiljaisempi. Kuvaruudulla miksatessa voi graafisen kuvan avulla arvioida esim. puheen ja musiikin voimakkuussuhteita.

Arjen realiteetteja: kanavakompressio

Käytännössä useimmat radioasemat käyttävät automaattista kompressiota, eli ohjelman dynamiikka puristetaan kokoon, jotta ohjelman hiljaiset ja voimakkaat kohdat kuuluisivat mahdollisimman hyvin. Lähetys ajetaan usein lähelle maksimitasoa +12 dB.  Satunnaisesta sallitun rajan ylityksestä tuskin viranomaiset huomauttavat. Asema löytyy vastaanottimesta helpommin, mutta äänenlaatu ei ole paras mahdollinen: voimakkaat äänet tuntuvat tukahtuneilta ja hiljaiset äänet nousevat epäluonnollisen voimakkaiksi (esim. sisään hengitykset korostuvat).

Radioaalloilla on jatkuva taistelu siitä, miten helposti kuulija löytää mieleisen radioaseman. ULA-aalloilla on meilläkin kuuluvissa jopa kymmeniä asemia. Löytyykö asema helpommin, jos se ajetaan ulos mahdollisimman kovaa?

Lähetystekniikka toimii ns. taajuusmodulaation avulla. Vastaanottimen asteikolla on asemia vieri vieressä. Esim. Hämeessä Radio Suomen taajuus on 96,0 MHz. Helsingissä on entinen Radio Cityn taajuus 96,2 MHz edelleen Iskelmäradion käytössä. Lähetystekniikan ideana on, että aseman lähetystaajuus vaihtelee äänisignaalin tahdissa. Lähetystaajuus ”heiluu edestakaisin” keskitaajuuden molemmin puolin. Mitä voimakkaampi ääni studiosta lähettimeen ajetaan, sitä enemmän lähetystaajuus poikkeaa keskitaajuudesta. Vaarana on, että aletaan lähestyä naapurilähettimen taajuutta. Se aiheuttaisi ääneen epämiellyttäviä ”tussahduksia” tai hetkellistä läpikuulumista. Viranomaiset ovat määränneet, minkä verran aseman taajuudessa saa olla heilahtelua eli deviaatiota. Äänitarkkailija tai automaattinen voimakkuuden rajoitin studiossa vartioi, ettei äänenvoimakkuus nouse yli sallitun rajan. Järjestelmä on rakennettu niin, että kun ääni ajetaan ns. rajoitustasoon, pysytään sallituissa deviaatioarvoissa.