Nayteikkuna

Aitoa makua 
vai silkkaa esanssia – tuoko emulaatio analogisen nauhan soundin myös digitaaliseen tallenteeseen?

Muusikoiden ja äänialan ammattilaisten keskuudessa analogilaitteiden soundia kuvataan usein lämpimäksi, pyöreäksi ja miellyttäväksi, kun taas digitaalisista laitteista puhuttaessa käytetään usein termejä kylmä ja kliininen.

Näitä eroja selittävät osaltaan täysin erilaiset lähestymistavat itse signaalinkäsittelyyn. Digitaaliset prosessorit käsittelevät digitaalista signaalia matemaattisena prosessina, jota algoritmit ohjaavat. Analoginen prosessointi tapahtuu fyysisenä jännitteenvaihteluna sähköpiirissä ja komponenteissa, joissa on jo lähtökohtaisesti toleranssieroja, ja jotka ovat hapen kanssa tekemisissä. Lopputuloksena analogisen prosessoinnin jälki on ”sotkuisempaa” ja tarkoituksellisen prosessoinnin lisäksi ilmenee usein monenlaisia ihmiskorvaa miellyttäviä sivuvaikutuksia.

Myös analogista nauhaa pidetään parempisoundisena tallennusmediana kuin kovalevyä. Nauhalle äänittäessä soundi lämpenee, paksunee ja pyöristyy, minkä takia sen käyttö pitää puoliaan vielä nykyajankin studioissa – usein efektinomaisessa käytössä – vaikka koko sessio tallennettaisiinkin varsinaisesti tietokoneella pyörivän DAW-ohjelman kautta kovalevylle.

Analoginauha on edelleen analogipuristeille ainoa oikea tallennusmedia, ja sen käyttöä puoltavat Steve Albinin kaltaiset suurnimet musiikin alalla. Aidon nauhan käyttäminen on kuitenkin suuri menoerä nauhureiden jatkuvan säädön ja huollontarpeen, sekä uusien kelojen ostamisen takia. Tämän takia onkin houkuttelevaa tavoitella nauhurin soundia käyttämällä useita saatavilla olevia plug-in-mallinnuksia, jotka ovat luonnollisesti digitaalisia. Mutta pääsevätkö nämä mallinnukset lähelle oikean analoginauhan soundia?

 

Kelanauhureiden ominaisuuksia

Jotta analoginauhureita ja niiden digitaalisia vastineita voisi vertailla järkevästi, täytyy ensin käydä läpi hieman kelanauhureiden ominaisuuksia. Ensinnäkin on todettava, että analoginauhan taajuusvaste ei ole tasainen ja että taajuusvasteeseen vaikuttaa monta seikkaa.
Eräs spektriin vaikuttava ilmiö johtuu nauhurin äänipäässä olevasta ilmaraosta, jonka koko vaikuttaa taajusvasteen ääripäissä. Nauha kykenee toistamaan ylätaajuuksia vain niin korkealle, kuin ilmaraon koko sallii: lyhemmät aaltomuodot kumoavat toisensa, kun niiden positiiviset ja negatiiviset huippuarvot osuvat ilmaraon alueelle yhtä aikaa. Vastaavasti alataajuudet korostuvat, kun aaltomuodon puolikas on nauhalla yhtä pitkä kuin ilmarako. Tätä ilmiötä kutsutaan rakoilmiöksi, ja alataajuuden korostumasta puhutaan usein käyttäen vaikeasti käännettävää ”head bump” -termiä.

Rakoilmiöön ja taajuusvasteeseen yleisesti voidaan vaikuttaa myös nauhanopeudella. Ammattistandardeja ovat 15 ja 30 tuumaa sekunnissa (ips, inches per second) ja rakoilmiö vaikuttaa 30 ips:n nopeudella oktaavia korkeammalla kuin 15 ips:n nopeudella. Tuloksena on kirkkaampi soundi, mutta silti usein on järkevää valita 15 ips:n nauhanopeus, jolla saadaan parempi matalien taajuuksien vaste ja impakti.

Nauhan soundia muovaa paljon myös esimagnetointi (bias), joka vaikuttaa niin nauhan taajuusvasteeseen kuin särön ja kohinankin määrään. Biasoinnissa tasapainotellaan ylätaajuuksien taajuusvasteen ja keskialueen säröisyyden välillä ja usein bias-signaalia ajetaankin nauhalle hieman kovempaa kuin taajuusvasteen tasaisuus vaatisi, jolloin ylätaajuudet vaimenevat hieman, mutta keskitaajuudet toistuvat säröttömämmin.

Muita nauhan soundiin vaikuttavia seikkoja ovat nauhatyypin valinta eripaksuisine ja signaalitason kestoon vaikuttavine metallioksidikerroksineen, sekä erilaiset kohinanvaimennus -systeemit, kuten Dolbyn eri versiot sekä DBX eli David Blackmer Expander.

Monissa nauhureissa pyritään myös tasaamaan taajuusvastetta erinäisillä esikorostus- ja jälkivaimennus-ekvalisoinneilla, joissa on myös omat standardinsa. Näillä konsteilla on koetettu kompensoida nauhan heikkouksia uskollisessa signaalin toistossa.
Koska nauhaa käytetään nykyisin tarkoituksenmukaisen efektinomaisesti, ei suurin osa nauhaemulaatioiden valmistajista mallinna kohinanvaimennusta ollenkaan, eikä moni emulaatio tarjoa myöskään vaihtoehtoja ekvalisointeihin.
Missään tämän artikkelin vertailussa esiintyvässä laitteessa tai emulaatiossa ei ole siis käytetty kohinanvaimennusta. Nykyaikana on todella helppoa saada lähdemateriaalille uskollista jälkeä äänittämällä digitaalisesti, joten nauhan käyttöä puoltavat enemmänkin sen esteettisesti miellyttävät epälineaarisuudet.

 

Nauhureiden vertailua emulaatioihin

Käytännön kokeissa vertailin kahta erimallista Otarin nauhuria sekä kolmea plug-in-emulaatiota, jotka olivat Slate Digitalin Virtual Tape Machines, u-he:n Satin ja Toneboostersin ReelBus.

Vertailua varten ajoin molempien nauhureiden sekä plug-inien läpi testi-impulsseja ja audiosignaaleja. Yritin myös valita kaikkiin emulaatioihin asetukset, jotka olisivat mahdollisimman lähellä mittaamiani kelanauhureita.

 

Taajuusvasteen osalta pystyi jo testisignaalien kuvaajista sanomaan, että mallintajat kykenivät tuottamaan analoginauhaa vastaavan taajuusvasteen. Head bump -ilmiö oli toistettu kaikissa mallintajissa onnistuneesti, joskin itse korostuman taajuus oli hieman eri paikassa jokaisessa mallintajassa. Myös kahden oikean kelanauhurin alapääkorostumat olivat eri kohdissa spektriä, mutta etuna mallintajissa on tässä kohtaa selkeästi se, että ne tarjoavat parametreja korostuman säätämiseksi juuri oikeanlaiseksi lähdemateriaalille.

Emulaatiot ja kelanauhurit muistuttavat myös vaihevasteen osalta toisiaan hyvin paljon testisignaaleilla mitattessa. Kaikissa tapauksissa alataajuudet viivästyivät samaan tapaan sadan hertzin alapuolelta. Ainoastaan VTM:n mallinnuksessa tapahtui jotain omituista kuuloalueen alapuolella, ja vaihe kääntyi negatiiviseksi 10 – 15 hertzin alueella. Vaihevaste kulkee käsi kädessä alataajuuksien vaimeneman ja säröytymisen kanssa. Tämän vaiheenkäännön pitäisi myös näkyä transienttien pehmenemisenä.

Yritin tarkastella myös harmonista säröä testisignaalein, mutta tulokset eivät olleet yhtä selkeitä tai yhtenäisiä, kuin taajuus- ja vaihevasteen osalta. Nauhasaturaatio yhdistetään yleensä parittomiin kerrannaisiin, ja pystyin lähinnä havaitsemaan niin nauhureiden kuin emulaatioiden reagoivan dynaamisesti signaalitasoon juuri parittomien kerrannaisten määrässä, vaikka emulaatioiden kokonaisharmonisen särön käyrät eivät juuri muuten muistuttaneetkaan nauhureiden käyriä.

Testin mielenkiintoisin anti kuitenkin näyttäytyi, kun vertailin nauhureita ja emulaatioita ajamalla niiden läpi arkimaailman audiosignaaleja, kuten yksittäisiä rummuniskuja, bassoraitoja ja täyden kaistan miksausta. Näitä eri materiaaleja analysoidessani huomasin nauhoissa ja emulaatioissa suurimman eron, joka liittyi dynamiikka-alueen käsittelyyn.

Jo virveliniskujen aaltomuotoja Pro Toolsilla tutkiessa voi havaita, että nauha pyöristää iskujen ensimmäisen alukkeen ja mitä kovempaa signaali ajetaan nauhalle sitä tiukempaan nauha taittaa nopeat ja terävät alukkeet jättäen aaltomuodon muuten rauhaan. Emulaatiot eivät taittaneet dynamiikkaa samalla tavalla: vain Satinissa tapahtui jyrkkä taitos, kun signaali oli jo todella kovalla +5 VU:n tasolla, mutta tämä johtui selkeästi siitä, että emulaatio oli jo todella säröllä ja saturaatio leikkasi rajusti aaltomuotoa.

+5VU Virveliniskun aaltomuoto. (Raitojen järjestys ylhäältä alas: alku­peräinen digitaalinen klippi, MX5050, MTR-12, VTM, Satin, Reelbus.)

Varmistin ilmiön vielä analysoimalla täyden kaistan miksauksien ”crest factoria”, joka on käytännössä signaalin peak- ja RMS-arvon erotus. Mitä kovempaa miksaus oli ajettu nauhalle sitä pienemmäksi crest factor -arvo kävi. Ero identtisten, mutta testin eri ääritasoilla nauhan läpi ajettujen signaalien (-3 dBVU ja +5 dbVU) dynamiikka-alueiden välillä oli puolentoista desibelin luokkaa. Käytännössä siis analoginauhaa käytettäessä signaalin dynamiikkaa voi ikään kuin kompressoida käyttämällä kovempaa signaalitasoa, mutta lopputulos ei silti kuulosta samalta, kuin kompressoria tai edes jonkinlaista saturaattoria käyttäessä.

Nauhaemulaatiot eivät puolestaan litistäneet dynamiikka-aluetta samalla tavalla, vaan muutokset olivat samalla skaalalla parin desibelin kymmenesosan luokkaa.

 

Yhteenveto

Digitaalisten nauhaemulaatioiden realismista on ollut paljon debattia. Itse emulaatioiden kehittäjät painottavat markkinoinnissaan tuotteidensa menestystä sokkotesteissä, joissa emulaa-tioi-den tuotosta verrataan nauhan soundiin. Oman tutkimukseni pohjalta voin sanoa, että kuulovaraisesti ero kahden nauhurin ja toisaalta nauhurin ja emulaation välillä on samaa luokkaa. Kuitenkin analyyttisemmistä mittaustuloksista on selkeästi havaittavissa, että aidossa nauhassa signaalin transienteille ja dynamiikka-alueelle tapahtuu jotain, mihin emulaatiot eivät ole tähän mennessä vielä pystyneet ja mitä on korvalla ilmeisen vaikea havaita.

Se, että pitääkö tämänkaltaista vaikeasti kuultavissa olevaa aspektia tärkeänä onkin oma seikkansa, mutta itse olen sitä mieltä, että nauhan tapa pyöristää dynamiikka-aluetta on selkeästi eduksi kaikenlaista rytmimusiikkia äänittäessä ja että se osaltaan ohjailee ja helpottaa ääniteknikon valintoja äänittettä tuottaessa ja miksatessa, vaikka ilmiö ei olisikaan nopeassa kuulonvaraisessa vertailussa havaittavissa. Kovalle ajettu nauha vain yskinkertaisesti ”puristaa” signaalia enemmän kuulostamatta selkeästi kompressoidulta.

Kuitenkin nauhaemulaatioille on selkeästi paikkansa. Niiden spektri- ja vaihevaste, ja osittain saturaatiokin muistuttaa nauhaa niin paljon, että niillä voi tuoda omiin digitaalisiin tallenteisiin analogisen nauhan makua. Tämä on selkeästi kustannustehokkaampi keino, kun äänitteelle tarvitaan nauhan soundia efektinomaisesti. Samanlaista ”liimaa” ja dynamiikka-alueen yhtenäistämistä nämä emulaatiot eivät kuitenkaan vielä aivan pysty nauhan tavalla miksaukseen tuomaan.

 

Toimituksen huomautus:
Artikkeli on tiivistelmä kirjoittajan opinnäytetyöstä, Magneettinen Media – Analoginauhan ja sen emulaatioiden vertailevaa analyysiä, johon voi tutustua koko laajuudessa ammattikorkeakoulujen opinnäytetöiden verkko-arkistossa Theseuksessa.

•••

Tämä artikkeli on julkaistu alunperin Riffin printtinumerossa 2/2017. Vastaavan tyyppisiä musiikin tekemiseen ja tekniikkaan  pureutuvia juttuja 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 digitaalisena näköispainoksena Lehtiluukkupalvelusta.  

Printti-Riffiä myyvät hyvin varustetut soitinliikkeet sekä Lehtipisteen myymälät kautta maan. Lehteä sekä irtonumeroita voi tilata myös suoraan kustantajalta näillä sivuilla olevan Riffi-kaupan kautta. 


Ennen vuotta 2010 julkaistuja numeroita voi tiedustella suoraan asiakaspalvelusta s-postilla, taannehtivia lehtiä myydään niin kauan kuin ko. numeroa on varastossa.
 

Lehden digitaalinen versio vuosikerrasta 2011 alkaen on ostettavissa myös Lehtiluukkupalvelusta.

 

 

26.05.2018
|
Aleksi Villberg
Tekninen toteutus: Sitebuilders Finland Oy