Viivekaiuttimen (delay speaker) tehtävänä on aina jokin seuraavista tai kaikki yhdessä: auttaa saavuttamaan tasainen äänenpaine, parantaa puheselvyyttä tai tasata etäisyydestä johtuvia taajuusvasteen muutoksia.
Vaikka nykyisillä linjasäteilijöillä saadaan tasainen äänenpaine jatkumaan melko kauas, silti jossain se raja tulee vastaan. Varsinkin sisätiloissa voi tilanne olla sellainen, että kuulijalle tulevasta signaalista on valtaosa heijastuksia kaiuttimen lähettämän suoran signaalin sijaan, ja silloin puheselvyyden vuoksi viivekaiutin on hyvä ratkaisu. Korkeat äänet vaimenevat muihin taajuuksin nähden voimakkaammin etäisyyden kasvaessa. Ja taas on käyttöä viivekaiuttimella.
Tässä kuvassa on periaate puheselvyyden muodostumiselle salissa. STI-arvo (speech transmission index) kertoo puheselvyydestä arvoina 0–1. Arvosanat ovat 0,00–0,30 erittäin huono, 0,30–0,45 huono, 0,45–0,60 välttävä, 0,60–0,75 hyvä ja 0,75–1,00 erinomainen.
Jos et näe kaiutinta, et myöskään kuule suoraa ääntä. Tämä totuus on syytä painaa mieleen. Tällainen tilanne tulee vastaan vaikka konserttisalissa, jossa parvi peittää suoran yhteyden parven alla olevan kuulijan ja pääkaiuttimen väliltä. Etäisyyseron ei välttämättä siis tarvitse olla suuri, kun viivekaiuttimelle on jo tilaus.
Pääkaiuttimien horisontaalin suuntakuvion ulkopuolelle tarvitaan joskus myös lisäkaiuttimia. Näistä kaiutinryhmistä käytetään erilaisia nimityksiä tehtävän mukaan. Näitä lisäkaiuttimia ei yleensä lueta kuuluvaksi viivekaiuttimiin, vaikka niiden tehtävät ovat yhtenevät viivekaiuttimien kanssa.
Viivekaiuttimia säädettäessä siirrytään edelleen usein mystiikan puolelle. Näin ei kuitenkaan saisi olla. Siksi viivekaiutin ansaitsee aivan oman juttunsa. Alkuun kannattaa kuitenkin lukea pohjustukseksi edellisestä kolumnistani miten vaihe vaikuttaa summautumiseen.
Haas-efekti
Useimmat äänijärjestelmien kanssa painineet ovat jossain vaiheessa uraansa tutustuneet erään Helmut Haas -nimisen herran löydökseen. Haas-efekti on ilmiö, jossa kuulija paikallistaa äänen tulevaksi sieltä, mistä sen ensimmäisenä kuulee. Suuntahavainnon muodostumista käsiteltäessä uudempi kirjallisuus tuntee myös termit precedence-efekti ja law of the first wave front -efekti. Haasin ilmiötä voidaankin pitää precedence-efektin yhtenä ominaisuutena. Käytettiinpä ilmiöstä sitten mitä tahansa nimeä, niin sen johdosta meillä on mahdollisuus lisätä hieman myöhemmin saapuvan äänen äänenpainetta. Yleensä puhutaan muutamista desibeleistä. Maksimissaan pyöritään kuuden desibelin voimistamisessa, yleensä jäädään kolmen desibelin seutuville.
Ilmiötä käytetään äänen lokalisoimiseen varsinkin musikaaleissa. Pyrkimyksenä on saada äänen tulosuunta säilymään oikeana, vaikka todellisuudessa ääni tulee suureksi osaksi eri paikkoihin sijoitetuista kaiuttimista. Monet ääni-ihmiset pitävät tätä asiaa erittäin merkityksekkäänä esitysten onnistumisen kannalta. Koska sallittu vahvistus ei ole kummoinen, usein turvaudutaan apukaiuttimiin näyttämön eri alueilla. Näillä kaiuttimilla vahvistetaan alkuperäistä ääntä oikeasta suunnasta. Koko pyydys vaatii aikaa ja paneutumista sitä rakennettaessa ja ohjelmoitaessa. Tätä varten markkinoilta löytyy pari asialle vihkiytynyttä firmaa omine prosessoreineen ja kokemuksineen.
Ei Haas-efektiä varsinaiselle kaiutinjärjestelmälle
Mutta tähän Haas-efektin käyttöyritelmien pitää loppua. Kaiutinjärjestelmän virityksessä tätä samaa asiaa on yritetty pitkään ja edelleenkin yritetään. Varsinkin viivekaiuttimien osalta ylimääräistä aikaa 5–20 millisekuntia on käytetty ja käytetään vieläkin ”säilyttämään äänen tulosuunta oikeana”. Itse olen yrittänyt, sinä olet yrittänyt ja moni muu on yrittänyt.
Viivekaiuttimesta on lyhyempi matka jakopisteeseen. Siksi etäisyyseroa joudutaan kompensoimaan sähköisesti ja usein sen vahvistusta joudutaan pienentämään äänenpaineen tasaamiseksi. Yleensä viivekaiuttimen äänenpaine saa olla maksimissaan sama kuin pääkaiuttimen äänenpaine tässä jakopisteessä.
Summautumisen perässä juostaan edelleen
Nyt tutkitaan huolella, mitä herra Haasilla on tarjota PA:n virittäjälle. Meidän tavoitteemme on liittää kaksi signaalia toisiinsa ilman ristiriitoja. Kaksi täysin samanlaista signaalia antaa meille 6 desibeliä lisää äänenpainetta. Jos taajuusvasteet poikkeavat toisistaan, summautuminen on lähempänä voimakkaampaa signaalia. Vaihe tekee tähän asiaan omat kiemuransa. Jos signaalit poikkeavat toisistaan vaiheellisesti merkittävästi, vaikka niiden taajuusvaste olisi sama, kyseessä on epäkoherentti signaali.
Taajuuksittain summautuminen menee Meyer Soundin julkaiseman mainion Magu Ramirezin vaiheen ”ravintoympyrän” mukaisesti (kts. edellinen kolumnini). Vaihe-erot siis määräävät summautumista. Aikaerot taajuuksittain taas aiheuttavat vaihe-eroja. Eli aikaero aiheuttaa summautumiseen ongelmia, oli kyseessä Haas-ilmiöksi naamioitu aikavirhe tai mikä tahansa väärä aika.
Käytä aina oikeaa aikaa virittäessäsi äänijärjestelmää
Summautuminen täysin oikealla ajalla ja Haas-efekti-ajoilla. Alkuperäiset summattavat signaalit ovat punainen pääkaiuttimen signaali jakopisteessä ja sininen viivekaiutin. Violetti kertoo hienosta summautumisesta lähes koko taajuuskaistalla. Keltainen on summautuminen, kun oikeaan viiveaikaan on lisätty 10 millisekuntia, ja vihreässä ylimääräistä viivettä on 20 ms. Taajuusvastetta on pehmennetty 1/3 oktaavin smoothingilla. Näin saadaan tasomuutokset summautumisessa helposti luettaviksi. Oikealla ajalla summautuminen on lähes koko kaistalla kuusi desibeliä, ja Haas antaa meille molemmilla ajoillaan vain kolmen desibelin summautumisen.
Nyt tutkitaan samaa asiaa, mutta tiheämmällä seulalla ja vain osalla taajuuskaistasta. Näin saan koko jutun ytimen parhaiten esille. Smoothing on 1/24 oktaavia ja tutkittava taajuuskaista 200–2000 Hz. Violetti edelleen summa täsmällisellä ajalla ja vihreässä ylimääräistä viivettä on 20 ms. Todellisuudessa meillä on kampasuodinilmiö pahimmillaan, ja tämä aiheuttaa summautumisen tason laskun pääkaiuttimen ja ylimääräisellä viiveellä valjastetun signaalin summautuessa. Jos viivekaiutin on liian kovalla, laita sitä pienemmälle, sen sijaan että ”naamioisit” summautuvaa signaalia kampasuotimella.
Lämpötilan muuttuessa myös äänen etenemisnopeus muuttuu. Ilmankosteus vaikuttaa sekin äänen etenemisnopeuteen: mitä kosteampi ilma sen nopeammin ääni etenee. Kosteuden aiheuttama muutos on kuitenkin melko vähäistä eikä vaikuta käytännön sovelluksiin juurikaan.
•••
Reima Saarinen palkittiin Vuoden AV-kouluttajana 26. syyskuuta Helsingin Messukeskuksessa AudioVisual EXPO 2017 -tapahtumassa. Sen kunniaksi availemme nyt syksyn mittaan näitä Reiman aikanaan Riffiin toimittamia kolumneja verkossa luettaviksi. Tämä juttu on julkaistu alunperin Riffin printtinumerossa 2/2011.
Vastaavia, musiikin tekemiseen uppoutuvia ja sen liepeille kiertyviä artikkeleita julkaistaan jokaisessa Riffin printtinumerossa.
Jos pidit juttua hyödyllisenä tai viihdyttävänä, voit tukea Riffin tulevaa julkaisutoimintaa kätevästi ostamalla itsellesi vaikka tuoreen printtinumeron tai tilaamalla lehden esimerkiksi kahden numeron tutustumistarjouksena.
Riffin voi ostaa myös digitaalisena näköispainoksena Lehtiluukkupalvelusta.
