Tag Archives: musiikkiteknologia

Kotistudion laitteet

Tarkastellaan seuraavassa tyypillisen koti- tai projektistudion varustusta lohkokaavion muodossa:  ÄÄNI -> MIKROFONI -> MIKSERI -> TALLENNIN -> MIKSERI -> KUUNTELU tai tavanomaisen tietokonepohjaisen työaseman kohdalla:
ÄÄNI -> MIKROFONI -> ÄÄNIKORTTI (preamps, ADC) -> DAW-OHJELMA (tallennin, mikseri, efektit) -> ÄÄNIKORTTI -> VAHVISTIN -> KAIUTTIMET

Puretaan vielä auki edellisessä esitettyjä ketjun palasia ja terminologiaa:

Ääni. Pyri parhaaseen mahdolliseen lähtösoundiin, huomioi akustiikka.

Mikrofoni. Poimii äänen ja muuntaa sen sähköiseksi jännitteenvaihteluksi. Mikrofonista signaalin matka jatkuu mikrofonijohtoa pitkin

Äänikortti, audiointerface on tietokoneessa joko sisäänrakennettuna tai (mieluummin) erillisenä, esimerkiksi usb-liitäntäisenä laitteena. Interface on rajapinta oman analogisen maailmamme ja tietokoneen sisäisen digitaalisen maailman välillä. Äänikortti/interface on siis laite, jolla saadaan ääntä tietokoneelle ja sieltä ulos. Laitteesta riippuen äänikorttiin kuuluu erilainen valikoima toimintoja. Äänikorteista löytyy sekalainen määrä liittimiä audiokaapeleille ja erilaisille digitaalisille kytköksille. Tämän lisäksi samaan laatikkoon voi sisältyä myös (ks. seuraavat kohdat): mikrofonietuasteita, AD/DA-muuntimet (lähes aina), kuulokevahvistimen ja monessa tapauksessa erinäisiä reititys- ja mikseritoimintoja.

Etuaste/preamp Vahvistaa mikrofonilta tulevan heikohkon signaalin (muutamia millivoltteja) linjatasoiseksi eli tasolle, jolla muu elektroniikka kykenee sitä parhaiten käsittelemään. Etuaste (tai esivahvistin kuten sitä myös kutsutaan) voi olla joko erillinen laite tai sisäänrakennettuna mikseriin, äänikorttiin tai tallentimeen. Etuasteen GAIN-säätö on yksi äänitysketjun tärkeimpiä nappuloita!

ADC, Analog-to-digital converter alias AD-muunnin muuttaa etuasteelta tulevan (analogisen) signaalin tietokoneen ymmärtämään digitaaliseen muotoon. Sisältyy äänikorttiin, voi tosin olla ammattistudioissa myös erillislaite. Ei vaadi normikäyttäjältä minkäänlaista huomiota osakseen. Äänitysohjelman asetuksissa näytteenottotaajuus (esim. 44,1 kHz) ja bittiresoluutio (bit depth, esim. 24 bittiä) vaikuttavat juuri muuntimen tapaa rouskutella sisään tulevaa audiosignaalia biteiksi. Monet äänikortit kytkeytyvät tietokoneeseen tavallisella usb-kaapelilla.

DAW-software eli “äänitysohjelma” signaalin päästyä äänikortin kautta tietokoneeseen se täytyy “pyydystää” eli äänittää millä tahansa tarkoitukseen soveltuvalla ohjelmalla. Kuten vanhakantaisemmat kasettinauhurit tai studioissa (vieläkin!) käytetyt avokelanauhurit, äänitysohjelma pääpiirteissään ottaa kopiksi äänikortilta tulevan informaation ja kirjoittaa sen tiedostoksi kovalevylle, muistikortille tai muulle tallennusvälineelle. Tässä mielessä äänitysohjelma ei ole mitään maagista. Tallennetut raidat voidaan sitten toistaa (playback) samaisella ohjelmalla enemmän tai vähemmän prosessoituna ja muokattuna. Ohjelmasta riippuen mukana on vaihteleva määrä erilaisia miksaus- ja efektitoimintoja. Tietokonepohjaisessa studiossa oikeastaan kaikki työvaiheet äänityksestä eteenpäin (eli editointi, miksaus, masterointi ja vaikkapa vielä digitaalinen striimaus tahi muu jakelu) tapahtuvat niin sanotusti In-The-Box eli samalla työasemalla ohjelmien parissa työstäen. Suosittuja äänitysohjelmia ovat mm. Reaper, Cubase, Logic ja ProTools. Ohjelmista ja niiden eroista lisää toisaalla. Sikäli jos tarve on lähinnä moniraitaiselle nauhurille pelkistetyillä mikseritoiminnoilla, on ilmaisohjelmista Audacity hyvä valinta. Olipa äänitysohjelma mikä hyvänsä, signaali palaa tietokoneen syövereistä takaisin äänikortille ja sitä kautta ihmisten iloksi.

Äänikortin ulostulot Riippuen laitteesta äänikortilta ulos tulevat liitännät ovat joko analogisia linjalähtöjä (line out, monitor out), pienen kuulokevahvistimen sisältäviä kuulokeliitäntöjä (headphone out) tai digitaalisia liitäntöjä kuten S/PDIF (optical) tai ADAT. Ulostuloissa on yleisesti käytössä useita eri liittimiä, joista tavallisimpia lienevät mikkipiuhoissa käytetty xlr-liitin, kitarapiuhoista tuttu 6,3 mm plugi sekä rca. Tarvittaessa näitä saa soviteltua vaikkapa monitorikaiuttimiin erilaisten adapterien eli sovittimien avulla. Digitaalisen väylän ollessa kyseessä tarvitaan vielä erillinen DA-muunnin joko erillisenä laitteena tai sisäänrakennettuna vahvistimeen (ks. seuraava).

DAC, digital-to-analog converter digitaali-analogimuunnin muuntaa tietokoneelta ulostulevan audion ykkösistä ja nollista taas analogiseksi signaaliksi. Tällainen muunnin on itse asiassa vaikka cd-soittimessa (cd-levyllä audio on digitaalisessa muodossa) yhtä lailla kuin äänikortissakin.  Ei edellytä käyttäjältä toimenpiteitä. Ammattistudioissa voi olla myös erillinen laite.

Kuulokkeet Ovat oleellinen osa äänitystouhua. Päälleäänityksissä soittaja/laulaja kuuntelee kuulokkeista aiemmin äänitettyjä raitoja äänittäessään omaa osuuttaan. Ilman kuulokkeita täytyisi käyttää kaiutinkuuntelua, mikä taas on ongelmallista koska tällöin äänitettävälle raidalle tallentuu myös taustalla kuuluva playback. Miksaushommassa kuulokkeet ovat tärkeä täydennys kaiutinkuuntelulle.

Monitorit eli tarkkailukaiuttimet Ovat kriittisen tärkeä osa studion varustusta. Periaatteessa playbackin kuunteluun kelpaavat mitkä tahansa kaiuttimet vanhasta kotistereosetistä tietokoneen “multimediakaiuttimien” kautta raskaan sarjan studiomonitoreihin, mutta kuuntelun tarkoitus olisi antaa mahdollisimman realistinen ja vääristymätön kuva tallennettujen raitojen ja tekeillä olevan miksauksen äänenlaadusta. Studiomonitorien ei siis ole ensisijaisesti tarkoitus saada musiikkia kuulostamaan hyvältä (toisin kuin kotistereokaiuttimet megabassobuustilla ja vilkkuvaloilla) vaan tarjota neutraali ja objektiivinen kuulokuva. Käytännössä tämä tarkoittaa mahdollisimman tasaista taajuusvastetta (eli kaiutin itsessään ei vaimenna/korosta mitään taajuusaluetta) ja minimaalisen pientä säröä. Tärkeintä ei kuitenkaan ole hankkia “maailman parhaita monitoreja”, vaan lähinnä tuntea käyttämänsä monitoroinnin “soundi” mahdollisimman hyvin. Tuntemalla, huomioimalla ja kompensoimalla omien monitorien mahdollisesti tuottamat vääristymät saadaan musiikki kuulostamaan hyvältä myös muilla kaiuttimilla.

Mikrofoneista, hyvin lyhyesti

Mikrofoneja on monen näköisiä, hintaisia ja toimintaperiaatteeltaankin erilaisia. Kaikki mikrofonit tekevät kuitenkin samaa asiaa: ne poimivat ääntä ja tekevät siitä sähkölaitteiden ymmärtämää jännitteenvaihtelua. Kaikilla mikrofoneilla voi äänittää kaikkea – olkoonkin että eri mikit soveltuvat ominaisuuksien puolesta eri käyttötarkoituksiin toisia paremmin (tai huonommin). Oleellisimpia arkikäytön kannalta mikrofonien ominaisuuksista ovat tyyppi (esim. dynaaminen tai kondensaattori), suuntakuvio (eli mistä suunnasta/suunnista kyseinen mikki poimii ääntä parhaiten) ja herkkyys (eli kuinka paljon etuasteesta tarvitaan vahvistusta järkevän äänitystason saavuttamiseksi). Sekä tietysti se, minkälaista soundia kyseinen mikki eri soittimien kanssa tuottaa!
Käytä rohkeasti juuri sitä mikrofonia joka sinulla on, kokeile, tutki. Jos sinulla on vain yksi, se on yksiselitteisesti mikkikokoelmasi paras! Mikkikokoelman laajentaminen uusilla hankinnoilla on helpompaa sitten, kun tiedät minkälaista työkalua nykyisten rinnalle etsit.

GAIN – yksinkertainen mutta tärkeä säätö

Yksi tärkeimmistä säätimistä audiosignaalin polulla on “Gain”. Kyseinen säätö voi olla eri laitteissa nimeltään jotain muutakin, esimerkiksi “sensitivity” tai “trim”, mutta se tekee aina samaa asiaa: säätää sisään tulevan signaalin vahvistusta.
Kuten tiedämme, mikrofonit poimivat ilmassa etenevää ääntä ja muuntavat sen sähköiseksi jännitteenvaihteluksi. Mikrofonin herkkyydestä ja äänilähteen voimakkuudesta riippuen tuo mikrofonin tuottama jännite vaihtelee häviävän pienestä melko pieneen. Joka tapauksessa mikrofonitasoinen (mic level) signaali on niin heiveröinen, että se tarvitsee lisää vahvistusta ennen matkaansa mikserin syövereissä tai tallentimelle.

Tarkalleen ottaen tämä signaalitien osa jossa Gain-säätö sijaitsee, on nimeltään esivahvistin (engl. preamp). Nimi viittaa siihen, että jäljempänä signaaliketjun osat (kuten mikserit, tallentimet ja varsinaiset päätevahvistimet) juttelevat keskenään mieluummin suuremmalla, linjatasoisella (engl. line level) jännitteellä.

Menemättä sen syvemmälle elektroniikan puolelle, todettakoon siis vielä tiiviisti tämä työnjako: esivahvistimen (tunnetaan myös nimellä etuaste) tehtävä on vahvistaa mikrofonilta tuleva hyvin heikko jännite tasolle, jolla ketjun muut osat pystyvät sitä paremmin käsittelemään.

Mikä sitten on sopiva asetus Gain-säädölle? Pääpiirteissään pyritään signaalin voimakkuus säätämään tasolle, jolla se erottuu riittävästi pohjakohinasta (signal-to-noise ratio, SNR) mutta ei kuitenkaan vielä säröydy (clip, distortion, overdrive) ainakaan harmillisen paljoa. Kitaravahvistimissahan tietysti usein juuri tätä yliohjautumisen tuottamaa säröä haetaan tarkoituksella, mutta äänitystarkoituksiin säröä harvemmin haetaan tarkoituksella itse äänikortin tai mikserin etuasteilla.
Lyhyesti: gainia tarvitaan tarpeeksi, mutta ei liikaa.

Eri laitteet tarjoavat tason säätämisen avuksi monenlaisia ja -tasoisia mittareita ja merkkivaloja. Yksinkertaisin mittari lienee jonkinlainen signaalin yliohjautumista (eli säröytymistä) ilmaiseva Overload- tai Clip-merkkivalo joka vilkahtaa heti signaalitason noustessa optimaalista suuremmaksi.
Tässä tapauksessa siis artistin tulkitessa mikrofoniin normaalilla esitysvolyymilla ruuvataan Gain-säädintä, kunnes voimakkaimmissa kohdissa kyseinen merkkivalo syttyy. Tästä voidaan sitten peruuttaa hieman. Samalla tietysti kuunnellaan äänenlaatua – joskus signaali muuttuu inhottavan “kireäksi” jo ennen merkkivalojen syttymistäkin. Livenä tietysti ylenmääräisen vahvistuksen tarjoaminen johtaa helposti kierto-ongelmiin (eli siihen inhottavaan kaiuttimista kuuluvaan vinkunaan/ulvontaan).

Hienostuneemmissa laitteissa voi tasonsäätöön olla sitten esimerkiksi jonkinlainen mittari. Näin digiaikana kannattaa olla tarkkana siitä, minkälainen asteikko kyseisessä mittarissa on käytössä. Perinteisissä analogilaitteissa ja niitä jäljittelevissä mittareissa asteikko alkaa jostakin miinus äärettömän paikkeilta ja jatkuu sitten nollan kautta johonkin kohti +12 dB lukemia. Tällaisella “yli nollan” jatkuvalla asteikolla (esim. dBu) nolla ilmaisee optimitasoa eli gain säädetään niin, että voimakkaimmat signaalin huiput (engl. peaks) hyppivät jossakin +3 – +6 dB tietämillä. Jälleen kerran kannattaa kuunnella samalla soundia kriittisesti. Hyvät analogilaitteet värittävät esimerkiksi laulusoundia miellyttävälläkin tavalla, kun signaali ruuvataan tarkoituksella “kuuman” puolelle. Ei niin hyvät laitteet värittävät myös signaalia, mutta eivät välttämättä parempaan suuntaan.

Digitaaliset mittarit (jotka tunnistaa miinusäärettömästä vain nollaan ulottuvasta asteikosta, nimetty esim. dBFS eli Decibel, Full Scale) toimivat sitten hieman erilaisella tuntumalla. Tähtäimessä ei signaalin voimakkuuden kanssa olekaan nyt nolla, vaan muutamia desibelejä alle nollatason. Laitteen kalibroinnista riippuen analogimittarin nollataso on digiasteikolla jossakin -18 tietämillä. Esimerkiksi vaikka Audacityn tai Logicin mittarista katsoen äänikortin gain-säädin tulee ruuvata asentoon, jossa sisään tuleva signaali täyttää noin kaksi kolmasosaa (tai kolme neljäsosaa) mittarista. Numeerisesti signaalihuiput saavat siis hypellä jonnekin -12 paikkeille. Tämä varmistaa, että voimakkaampia huippuja varten on vielä yliohjausvaraa – ja toisaalta myös sen ettei miksausvaiheessa masterulostulosta lopu bitit kesken heti toista raitaa lisättäessä…

Lyhyt yhteenveto edellisestä selonteosta:
– etuasteen Gain-säädin on yksi tärkeimmistä säätimistä koko signaaliketjussa
– gain-säädön tarkoitus on sovittaa sisääntulevan signaalin voimakkuus laitteistolle sopivimmalle tasolle
– tarpeeksi, mutta ei liikaa. Liika vahvistus johtaa signaalin säröytymiseen sekä livenä kierto-ongelmiin
– käytä mittareita ja merkkivaloja avuksi, mutta käytä myös korviasi
– mittareissa on käytössä erilaisia asteikoita (analoginen dBu, digitaalinen dBFS). Vrt. 0 Celsius vs 0 Kelviniä…

Lisämateriaalia aiheesta on verkko pullollaan vaikkapa hakusanoilla “dbu vs dbfs”. Ohessa vielä verkosta bongaamani hyvin asiaa selventävä kuva: https://www.webel.com.au/sites/default/files/manual-upload/zb-reflevel-analogdigital.png