Kaikki alkoi siitä kun mä mikrofonin sain...

Transkriptio

1 Kaikki alkoi siitä kun mä mikrofonin sain... Onko sinulla aistikokemusta kun hyvin kalliilla äänijärjestelmillä on saatu aikaiseksi aivan kauhea kokemus. Oletko ollut konsertissa, jossa et ole saanut selvää solistin esityksestä taikka urheilutapahtumassa, jossa ei ole saanut selvää selostajan puheesta. Nämä ovat esimerkkejä joko huonoista tai sopimattomista mikrofoneista kyseiseen tarkoitukseen, jotka ovat ääniketjun ensimmäinen ja tärkein komponentti moderneissa järjestelmissä. Sen voi myös korvata kakofonilla, jota usein näkee käytettävän kesäteatteriesityksissä. Mikrofoni on tärkein yksikkö hyvin toimivassa äänentoistolaite ketjussa. Käytössäsi saattaa olla hyvin arvokas äänijärjestelmä, jolla saatat saada kauhistuttavan äänikokemuksen aikaiseksi, koska et osaa ja hallitse mikrofonin oikeaa käyttöä. Soinnun laatu lopultakin (korvissasi) riippuu laitteistokokonaisuuden alkupäästä eli yleensä mikrofonista. Mikäli toimit äänijärjestelmien parissa, on ensiarvoisen tärkeää ymmärtää kuinka mikrofonit toimivat, eri tyypit ja mihinkä ne soveltuvat. Miltä mikrofoni kuulostaa ja käyttäytyy erilaisissa tilanteissa vaikuttaa merkitsevästi hyvän soundin aikaan saannossa. Tämän kirjoituksen tarkoitus on selventää ja toimia yhtenä lähteenä niille, jotka haluavat ymmärtää mikrofonien toimintaa jokapäiväisessä käytössä erilaisissa käyttöolosuhteissa. Äänimaailma on osa fysiikkaa eli luonnon lakeja, joten se ei ole mitään rakettitiedettä. Seuraavissa kappaleissa tuodaan esille mikrofonien periaatteita ja paneudutaan valitsemaan toimintaperiaatteeltaan kyseiseen tilanteeseen ja äänimaailmaan parhaiten soveltuvat mikrofonityypit. Toivottavasti saat tästä esityksestä ideoita ja informaatiota omaan toimintaasi mikrofonien valinnassa, sijoittamisessa ja hyödyntämisessä. Antoisia lukuhetkiä. Mikäpä se on tuo mikrofoni? Mikrofoni on mielenkiintoinen laite, se muuntaa ilmassa etenevää äänienergiaa sähköiseen muotoon. Ääni on ilmanpaineen muutos, jonka amplitudi ja taajuus sisältää kaikki ne komponentit, jotka tarvitaan informaation siirtoon. Kun paineaallot ovat muutettu mikrofonin avulla sähköiseen muotoon, voidaan tämä informaatiosisältö vahvistaa, siirtää ja tallentaa erilaisilla menetelmillä lähes rajattomasti. Alkuperäinen ääni-informaatio vaimenee ja katoaa luontoon ilman teknisiä apuvälineitä.

2 Mikrofonien toimintaperiaatteita Äänimaailman piireissä yleisin kysymys kuuluu Minkälaista mikrofonia minun tulisi käyttää. On hämmentävää ymmärtää asioita, koska on olemassa paljon vaihtoehtoisia mikrofoneja: Dynaamisia, Sähköstaattisia (kondensaattori, elektreetti), suuria halkaisijaltaan, kartiokuvioita ym. paljon erilaisia teknisiä asioita. Voimme ajatella mikrofonin olevan kovaäänisen vastakohdan, joka muuttaa sähkön ääneksi. Tekniset termit useille mikrofonien käyttäjille ovat vaikeita ymmärtää, toisin kuin niiden kanssa ammatikseen touhuaville. Dynaaminen mikrofoni Dynaaminen mikrofoni toimii liikkuvan kelan periaatteella. Mikrofoni muodostuu äänikalvosta, kelasta ja kelarungosta sekä magneettipiiristä. Äänikalvon materiaaleina tunnetaan erilaiset paperivalut, muovikalvot (mylar) ja jopa alumiini. Kela on kelarungon ympärille käämitty ohut es mm paksua kuparilankaa muodostaen kelan. Magneettipiiri tehdään kestomagneetti materiaaleista es. ALNICO tai vastaavista uudemmista materiaaleista. Äänikalvon havaitessa ilmanpaineen vaihtelun eli äänen, liikkuu se ympäröivän paine-eron amplitudilla ja taajuudella. Tämä liike on kiinnitetty kelaan, joka liikkuu vastaavasti magneettipiirin ilmaraossa, jolloin magnetismiopin perusteella kelan johtimiin indusoituu jännite, joka kuvaa ääntä sähköisessä muodossa. Jännitteen amplitudi on verrannollinen äänen amplitudiin samoin myös taajuus on verrannollinen. Tämän mekaanisen rakenteen yksinkertaisuus, matalahko hinta, omatoimisuus (ei tarvitse ulkopuolista energiaa) ja kyky käsitellä voimakkaita SPL (Sound Pressure Level) signaalitasoja ovat yleisimmät dynaamisen mikrofonin ominaisuuksia. Ne ovat ideaalisia elävän musiikin tapahtumiin ja konsertteihin sekä soittimiin kuten sähkökitara, pasuuna, trumpetti ym. vastaavat äänilähteet. Ne ovat ideaalisia seuraavanlaisiin käyttökohteisiin kuten kouluihin ja kirkkoihin. Tyypillinen dynaamisen mikrofonin anturin halkaisija on vähemmän kuin yksi tuuma. Niiden sointu on vanhahko tai pehmeähkö johtuen rakenteesta ja väärä sijoittelu tai kohdistaminen ääneen nähden aiheuttaa honottavan tai samean tai molemmat äänet. Tämän vuoksi niiden yhteydessä tulisi aina käyttää taajuuskorjainta

3 äänen sävyjen säätämiseksi luonnollisemman toiston saavuttamiseksi. Sääntö numero yksi: Kerran akustisesti pilattua ääni-informaatiota ei voida sähköisesti korjata jälkikäteen. Menneinä vuosina ovat valmistajat tuoneet markkinoille uutta teknologiaa materiaaleissa, valmistusprosesseissa ja suunnittelussa. Näissä tuotteissa aikaisemmin ilmenneitä ongelmia on voitu ratkaista kuten transientti- ja taajuusvasteen paranemisena. Äänikalvon halkaisijat ovat kasvaneet ½ ja 7/8 tuumasta jopa 1½ tuumaan ja niiden massat uusien materiaalien myötä ovat pienentyneet radikaalisti aiheuttaen paremman transienttivasteen. Magneettipiirin materiaaleina neodyniumin, raudan ja boronin käyttö on laajentanut taajuusvastetta. Nämä uudet suuren halkaisijan omaavat mikrofonit tarjoavat luonnollisen äänentoiston studioihin, tapahtumiin ja radiolähetyksiin, joissa aikaisemmin käytettiin muita mikrofonityyppejä. Yllä on esitetty dynaamiselle mikrofonille suunniteltu esivahvistin, johon mikrofonin

4 pieni-impedanssinen tulo on sovitettu symmetrisellä linjatulolla. Tulovahvistin on differentiaalinen, juuri dynaamiselle mikrofonille suunniteltu vahvistin. Järjestelmä toimii yhdellä 9 Vdc paristolla ja se tuottaa linjatasoista 0 dbm (775 mveff) signaalia puskuroituna siten, että vahvistimen perään voidaan kytkeä pitkä siirtolinja ja/tai monitorointikuulokkeet (kevyet headsetit 32 ohm.). Kondensaattorimikrofonit Kondensaattorimikrofoneja on tyypillisesti käytetty studioissa. Anturielementtinä on ohut hopealla tai kullalla päällystetty filmikalvo, joka on ripustettu esijännitettynä taustalevyn päälle. Näin on muodostettu kondensaattori, jonka varaus (sähkökenttä) muuttuu äänenpaineen mukaan. Tämän rakenteen etuna on hyvät herkkyys-, transientti- ja taajuusvastearvot. Teknisesti paras anturielementti. Vastakohtana on erillisen varausvahvistimen tarve, jolla varaus muutetaan jännitemuotoon. Niinpä mikrofoni esiasteineen tarvitsee syöttöjännitteen toimiakseen, tyypillisesti tämä jännite saadaan mikrofonissa sijaitsevasta paristosta tai se tuodaan symmetrisen mikrofonilinjan signaalijohtimissa keinolla. Tätä menetelmää kutsutaan yleisesti Phantom Power nimityksellä. Useimmissa mikrofonivahvistimissa ja mikseripöytien mikrofonitulot ovat varustettu Phantom Power syötöllä, jonka nimellisarvo on 48 Vdc. Phantom power sovelluksessa täytyy huomioida vahvistettavaan ja siirrettävään signaaliin kohdistuvat radiotaajuushäiriöt. Nämä häiriöt summautuvat herkästi siirtolinjalla syöttöjännitteeseen, joka johtuu vahvistimelle ja aiheuttaa sitäkautta CMRR (Commom Mode Rejection Ratio) säröä. Kondensaattoriperiaatteella toimiva varausanturi tarvitsee siis varausvahvistimen, joka on toteutettu mikrofonikapselin sisällä kahdella vastuksella ja pienikohinaisella FET (Field Effect Transistor) kytkennällä. Näin saamme olemattoman sähkövarauksen muutettua millivolttitasoiseksi signaaliksi, joka voidaan johtaa kapselin ulkopuolelle vahvistettavaksi linjasiirtoa varten. Kapselin oma sisäinen vahvistin omaa sen verran suuren lähtöimpedanssin, ettei signaalia voida siirtää kuin minimaalisia etäisyyksiä. Seuraavalla sivulla on esimerkkikytkentä, jossa on huomioitu elektreettisen kapselin optimaalinen syöttöjännite sekä impedanssisovitus. Toistokaista on rajattu sekä alapäästä, että yläpäästä ja tulossa on radiotaajuisten signaalien estopiiri.

5 Järjestelmä toimii yhdellä 9 Vdc paristolla ja se tuottaa linjatasoista 0 dbm (775 mveff) signaalia puskuroituna siten, että vahvistimen perään voidaan kytkeä pitkä siirtolinja ja/tai monitorointikuulokkeet (kevyet headsetit 32 ohm.). Johtuen anturielementin kevyestä rakenteesta (ei omaa äänikalvon mekaanista jäykkyyttä) mikrofonin toistokäyrä on laaja. Sen vasteajat ovat nopeat ja siksi sen käyttöympäristöön joutuu kiinnittämään erityistä huomiota hälyäänten minimoimiseksi. Toisaalta osa kapseleiden rakenteista on herkkiä mekaanisille vaurioille, josta johtuen niitä on käsiteltävä varoen. Koska anturielementti on hyvin herkkä kuulemaan ääniä, esimerkiksi live-esityksissä hälyäänet korostuvat, mutta kontrolloiduissa studiotiloissa (vaimennetut seinärakenteet) ne toimivat erinomaisen hyvin. Myöskin akustisesti suunnitellut konserttisalit, joissa laulajan, oboen tai viulun herkimmät kohdat halutaan tallentaa vääristymättömänä, kondensaattorimikrofoni on oikea valinta. Tilat, joissa on ympäristöhälinää, rapinaa tai taustakohinaa eivät sovellu tälle mikrofonityypille, vaikkakin käytettäisiin kartiomaisesti suuntautuvaa kuviota. Myös huonot akustiset ympäristöt eivät sovellu kondensaattorimikrofonille.

6 Kondensaattorimikrofonit ovat hyviä, mutta kriittisesti sovellettavia! Elektreetti- ja kumilankamikrofonit Viimeisten vuosien aikana Taiwanilais- Kiinalainen kaukoidän teollisuus on vallannut mikrofonimarkkinoita lumivyöryn lailla. Näiden mikrofonien taajuusalueet näyttävät laajoilta paperilla, paljon basso ja diskanttitoistoa, mutta eivät toista kunnolla keskikaistaa ja kuulostavat karkeilta ja rumpumaisilta. Niillä on yleensä vaihtelevat tai muunneltavat toistokuviot, joka huolellisella kuuntelulla todistaa kuvion painottuvan ylätaajuuksille ja keski- ja alataajuudet ovat usein vain kohtisuoran säteilyn tulosta. Tästä johtuen mikrofonit ovat erityisen herkkiä ulkoisille akustisille häiriöille. Mikrofonit ovat siistejä sekä halpoja helposti saatavia jokaisesta marketista, mutta jättävät paljon toivomisen varaa toiston laadullisissa toiveissa. Elektreetti mikrofonit Elektreettimikrofoni on kondensaattorimikrofonin kanssa samaan periaatteeseen perustuva varausanturi, mutta sen anturielementtinä käytetään kalvokondensaattorin sijasta pietsoresistiivisestä pulverista puristettua kidettä, jonka pinnalle on hopeoitu ohut sähköä johtava kalvo, jotka on kytketty anturielementin sisäiseen varausvahvistimeen. Anturit voivat olla hyvin pienikokoisia jopa alle 5 mm halkaisijaltaan. Varausvahvistimena käytetään FET-transistoria muuntamaan varaus pieneksi millivolttiviestiksi. Mikrofonit tarvitsevat siten jännitesyötön, joko paristosta tai Phantom-jännitteestä. Niiden etuna ovat pieni koko, edullisuus ja helppo käytettävyys. Niiden käyttö on yleistä raportointikäytössä, mutta suurta herkyyttä tarvittaessa tarvitaan kondensaattorimikrofonin suurempaa ja herkempää äänikalvoa. Elektreetti on erittäin soveltuva koviin äänenvoimakkuuden paikkoihin (High SPL). Parhaimmillaan elektreetit ovat puheen toistossa, mutta hyvät elementit soveltuvat myös vaativimpiinkin sovelluksiin. Kumilankamikrofonit Kumilankamikrofonit olivat hyvin yleisiä studiomikkejä -30, -40 ja -50 luvuilla. Tässä mikrofonirakenteessa ohuesta johtavasta materiaalista muodostettu Pick Up

7 elementti on ripustettu vahvaan kestomagneettikenttään. Nyt kun ääniaallot värisyttävät kelaelementtiä, indusoituu siihen pieni jännite. Kelaelementin pienestä impedanssista johtuen tarvitaan sovitusmuuntaja, jolla saadaan siirtolinjalle riittävän suuruinen jännite. Mikrofonin etuna on ollut miellyttävä keskiäänitoisto, lämmin ääni ja mahtava bassotoisto. Valitettavasti se on herkkä vioittumaan mekaanisesta käsittelystä mekaanisen rakenteensa johdosta sekä se ei kestä myöskään kovia äänenpaineen aiheuttamia iskuja vioittumatta. Hupaisana piirteenä mikrofonille on jäädä joskus värähtelemään, jolloin se kuulostaa kaikulaitteelta. Teknologiana kumilankamikrofonit ovat käytännössä taaksejäänyttä elämää, ainoastaan muutamat studiot ja yhtyeet käyttävät niitä ns. retro meiningin ylläpitämiseksi lähinnä hallituissa studio olosuhteissa. Mikrofonien ominaisuuksista Seuraavassa on muutamia tärkeitä ominaisuuksia, jotka vaikuttavat, kuinka mikrofoni toimii teknisesti ja miltä se todellisuudessa kuulostaa. Taajuusvaste eli toistokäyrä Taajuusvaste näyttelee tärkeintä roolia määriteltäessä kuinka mikrofoni käyttäytyy. Tietysti emme voi unohtaa muitakaan ominaisuuksia kuten säröä. Taajuusvaste määritellään sekä ala-

8 että ylätaajuuksilla siihen pisteeseen, jossa signaali on vaimentunut 3 db. 3dB:ä vaimennusta tarkoittaa tehosuhteena 50 %:a ja jännitesuhteena 70.7 %:a jäljelle jäävää signaalia. Grafiikka A:n taajuusvastekäyrä kuvaa mikrofonin toiston tasaisuudessa olevaa aaltoilua. Verrokkina voisi olla ihanteellinen täysin laakalatvainen toistokäyrä, mutta todellisuudessa antureiden toistokäyrät eivät ole ihanteelisia, mutta ne tuovat mukaan inhimillisiä piirteitä. Myöskin suunnittelulla toistokäyrän muotoon voidaan vaikuttaa ja saada siten ideaalisempi tai persoonallinen soinnin tilanne. Toisaalta täysin ihanteellinen toistokäyrä saattaisi kuulostaa lattealta. Tämän vuoksi lähes aina mikrofonien yhteydessä käytetään taajuuskorjaimia, joilla toistokäyrä voidaan sovittaa siten, että se on kuuntelijan korvalle sopiva. Läheisyysilmiö Yleisin taajuusvastetta heikentävä tekijä on läheisyystekijä, joka on äänilähteen ja mikrofonin välinen etäisyys. Tämä ilmenee erityisen voimakkaasti kartio ja superkartio kuvion omaavilla mikrofoneilla. Ilmiö korostuu matalilla bassoäänillä mikrofonia tuotaessa lähemmäs äänilähdettä, jolloin korostus saattaa olla jopa 18 db. Monet laulajat käyttävät tätä ilmiötä tietämättään ja saavat näin lämpöisemmän sävyn ääneensä, mutta suurissa äänijärjestelmissä bassojen korostumisesta tulee vihollinen, peittäen alleen signaalitasojen muutokset sekä sanojen ymmärtämisen. Tämä ilmiö on monesti tiedostamaton, koska esiintyjä usein tällää mikrofonin juuri eteensä, että hänen äänensä kuuluisi siihen riittävällä voimakkuudella. Täydellinen katastrofi saadaan aikaan sijoittamalla mikrofoni suoraan jonkin soittimen eteen kuten piano, akustinen kitara tai muu akustinen soitin. Tilanne on sama jos käännät taajuuskorjaimen bassokorostuksen hanikat kaakkoon. Olisi ensiarvoisen tärkeää ymmärtää erilaisten mikrofonimallien toimintakäyttäytyminen läheisyysilmiön suhteen. Tätä ilmiötä ei voi lukea kaupallisesta eikä teknisestä esitteestä. Kyseisen ilmiön takia läheisyys ei aina ole hyväksi. Mikrofoni olisikin mielellään sijoitettava ainakin 15 tai 30 cm:n päähän äänilähteestä, jolloin vältytään osittain kyseiseltä ilmiöltä, mutta silloin ympäristön melu saattaa häiritä tallennusta. Toinen hankala ilmiö on huulten koskettelu mikrofoniin, jolloin äänikalvo saattaa ylikuormittua ja ulostulo on epäpuhdasta. Edes taajuuskorjaimella ei voida poistaa kyseistä ilmiötä.

9 Yllä olevassa taulukossa on akustisen voimakkuuden W/m2, akustisen paineen Pa ja äänenpaineen tason SPL db riippuvuussuhteet. 0 db SPL tasona on absoluuttinen hiljaisuus, db äänitysstudion taustakohina, db puhekeskustelun voimakkuus, db kuvaa yökerhon ja teollisuushallin melua ja db tuhoaa korvan välittömästi. Korvalle turvallinen äänenvoimakkuus on noin db ja siitä voimakkaammat signaalit tuhoavat korvan kuuloherkkyyttä pikkuhiljaa. Fletcher Munson käyrästö Ihmiskorva kuulee äänisignaaleja eri voimakkuuksilla riippuen taajuudesta. Korvan

10 herkkyys vaihtelee eri taajuuksien suhteen. Tohtorit Fletcher ja Munson tutkivat Bell:n laboratorioissa 1930 luvun alussa ihmiskorvan reagointia eri taajuuksilla kuultuihin ääniin, jotka sähköisinä signaaleina voitiin tarkasti määrittää. Näiden mittauksien perusteella määriteltiin normaalikuuloisen kuulokäyrä. Suurilla SPL- tasoilla kuulokäyrä on suhteellisen tasainen, kun taas pienillä SPL- tasoilla ero eri taajuuksien kohdalla on jo merkittävä. Tämä muutos kasvaa vielä suuremmaksi jos kyseessä on pehmeäsävyiset äänet. Iän mukaan kuulo muuttuu ja vanhemmiten suurten taajuuksien kuuloherkkyys heikkenee merkitsevästi. Tärkeä ominaisuus ymmärtääksemme ääntä on SPL- voimakkuuden vaikutus nimenomaan basso- ja diskanttiäänten aistinnassa. Mikä kuulostaa vaimealta yhdestä suunnasta kuulostaa toisaalta aivan erilaiselta. Sama ilmiö tulee esille myös äänilähteiden mikrofonien välisessä sijoittelussa. Mikrofoni, joka soi hyvin heikoilla signaaleilla, voi kuulostaa surkealta korkeilla äänen voimakkuuksilla. Fletcherin ja Munsonin mukaan korvan dynaamisuus rajoittuu 120 db:iin! Mikä on paras toistokäyrä, laakalatvainen vai muotoiltu Oikean toistokäyrän valinta riippuu äänilähteestä ja ympäröivästä olosuhteesta käyttöhetkellä. Laajakaistainen ja laakalatvainen toistokäyrä on paras vaihtoehto musiikille, jossa esiintyy laaja skaala eri taajuuksia, kuten klassisessa musiikissa, sinfonioissa, viulusooloissa ym. Kuitenkaan laajakaistainen toistokäyrä ei kaikissa olosuhteissa, kuten kapeakaistaisen informaation, kuten puheen tallennuksessa, tuota parasta mahdollista lopputulosta. Yleensä sovitettu toistokäyrä tuottaa miellyttävimmän lopputuloksen ja parhaan tyydytyksen. Kaikki mikrofonit eivät omaa näitä ominaisuuksia, jolloin joudumme valitsemaan sopivan mikrofonityypin sen ominaisuuksien perusteella kulloiseenkin käyttötarkoitukseen. Pari yleisintä dynaamisen mikrofonin malliesimerkkiä on sijoittaa se kitaran, rumpujen ja mikä pahinta pianon eteen. Yleisin äänimiesten virhe on unohtaa, että tämäntyyppisillä mikrofoneilla on kova keskialueiden vahvistuspiikki väärässä kohtaa. Vahvistuspiikki ja läheisyysilmiön yhteissummana edellä mainittujen soittimien kanssa saadaan lopputulos, joka ei muistuta ollenkaan alkuperäistä äänilähdettä. Kovempaa kyllä kuuluu, mutta ei ollenkaan niin miellyttävästi. Yleinen

11 dynamiikan ansa saa äänen kuulostamaan kalpealta, koska vanha 30- vuotias teknologia tuottaa 3 khz:n kaistan, joka on nyt jo taaksejäänyttä elämää. Jokaisella dynaamisella mikrofonilla on keskitaajuuksilla vahvistuspiikki, se vain on liian alhaisilla taajuuksilla, siksi ääni kuulostaa honottavalta ja ontolta. Tätä korjataan yleisesti voimakkailla taajuuskorjaimen asetuksilla, jotta toisto saadaan kohtuulliseksi. Nykyisin uusin dynaamisten mikrofonien suurempi halkaisijaltaan oleva toteutus nostaa vahvistuspiikin oikeille taajuuksille, jolloin saadaan kunnollinen luonnollinen sointu, jopa ilman taajuuskorjainta. Useamman kuin yhden mikrofonin käyttö Useamman mikrofonin käyttö samassa tilassa vaatii huolellista suunnittelua valinnan ja sijoittelun suhteen. Ylimääräisiä ääniefektejä syntyy silloin kun saman äänilähteen signaali kulkeutuu kahteen tai useampaan mikrofoniin. Ääni etenee noin 340 m/s, melkoista haipakkaa, tästä voimme päätellä, että äänilähteestä lähtenyt ääni saavuttaa eri etäisyyksillä olevat mikrofonit eri aikaisesti, jolloin syntyy niin sanottu kulkuaikaero tallennettujen signaalien välille. Huomioitavaa on myös, että ääni edetessään myös vaimenee. Nämä kaksi ilmiötä yhdessä muodostavat miksauksessa tilanteen, jossa eriaikaiset ja voimakkuudella olevat signaalit yhdistetään muodostuu uusia äänikomponentteja ns. harmoonisia / kerrannaisia, jotka eivät kuulu alkuperäiseen äänimaailmaan tai osa äänistä kumoutuu kokonaan pois, aiheuttaen komppi ilmiöitä. Voidaan puhua keskeismodulaatiosärön muodostumisesta. 3:1 muistisääntö, jota ei saa unohtaa Käytettäessä kahta mikrofonia samassa tilassa, jolloin ne voivat kuulla saman äänilähteen, tulee muistaa 3:1 muistisääntö. Jos mikrofonin etäisyys äänilähteestä on X m tulee mikrofonien keskinäisen etäisyyden toisistaan olla vähintään 3*X m. Näin

12 varmistetaan, että kauimmaiseen mikrofoniin kuulunut ääni on vaimentunut jo 12 db, jolloin sen aiheuttama särö ei ole enää niin merkitsevä. Yksi hyvän kuuluvuusalueen mikrofoni tuottaa siis puhtaimman toiston. Ongelman tuottaa kovin laajalle levinneet kuorot ja orkesterit ovat jo oma luku sinänsä. Fyysinen toistokuvio Mikrofoneille tyypillinen toistokuvio on eräs tärkeistä ominaisuuksista, joka tulee ottaa huomioon erilaisissa käyttötarkoituksissa. Toistokuvio on se alue mikrofonin ympärillä, josta mikrofoni kuulee ääntä vaimentamatta sitä enempää kuin 3 db. Tämän kuvion ulkopuolelle jääneet äänet vaimenevat voimakkaasti. Toistokuvioille on annettu nimiä, joita kuulee käytettävän mikrofoniympäristössä. Näitä nimiä ovat: Omnidirectional = ympäräkuvio, Bidirectional = kaksoisympyrä eli 8- muoto, Unidirectional = yksisuuntainen / suunnattu kuvio, Cardioid = kartiokuvio ja Supercardioid = superkartiokuvio. Toistokäyrän lisäksi toistokuvio muodostavat tarkeimmät mikrofonin valintaperustat. Seuraavissa kuvissa mikrofonit on kuvattu napakoordinaattiin toistokuvion määrittämiseksi. Nyt pysähdy hetkeksi miettimään: Erilaisilla mikrofonien fyysisillä rakenteilla on merkitystä siihen kuinka mikrofonin kuuleva elementti sijaitsee napakoordinaatistossa. Ympyränmuotoinen toistokuvio Ympyränmuotoinen eli pallokuvio kuulee ääniä tasapuolisesti niin alhaalta ja päältä kuin takaa ja edestä. Tällä mikrofonityypillä on tasainen toisto, joten se on erinomainen silloin kun halutaan äänittää yleisesti huonetilan tapahtumia. Yleisimmät käyttökohteet ovat nuo huonetila ja TV- studiohaastattelut es. Uutiset ja nykyisin niin suositut Talkshow esitykset. Tämä siksi, että näissä suhteellisen äänityksestä kokemattomat ihmiset keskustelevat keskenään. Tällöin on parasta käyttää ympäriinsä kuulevaa mikrofonia, jolloin mikrofonia ei tarvitse suunnata aina äänilähdettä kohden. Tällä mikrofonityypillä ei myöskään ole edellä mainittua läheisyysilmiötä, jolloin erityistä bassoäänten korostumista ei tapahdu. Ympyräkuvion käyttö on vähentynyt, koska se kuulee kaiken, mikään ei jää

13 huomaamatta. Ei siis ole menetelmää, jolla vältettäisiin epätoivottuja ääni-ilmiöitä. Esimerkkinä et voi äänittää yksittäisen rummun ääntä tallentamatta koko rumpusetin kokonaisuutta. Elävän musiikin tapahtumissa ympyräkuvion käyttö on useimmiten huono vaihtoehto, koska se kuulee äänen heijastukset seinistä ja pinnoista. Ympyräkuvio voi tuottaa hyvin onton kuuloista ääntä mikrofonista, joka on sijoitettu esiintymislavalle, missä laulajan ääni pääsee poukkoilemaan pinnoista heijasteina alkuperäisen laulun sekaan, aivan kuten useamman mikrofonin sovelluksessa. Elävän musiikin tapahtumissa käytä ympyräkuvioista mikkiä varoen tunnistaen riskit signaalin takaisinkytkeytymisestä mikrofoniin toistokaiuttimista tai esiintyjän äänikaiuista. Ympyräkuviota käytetään kondensaattorimikrofonien yhteydessä äänitettäessä orkestereita studio-olosuhteissa. Kaksisuuntainen eli 8-kuvio Kaksisuuntainen eli 8-kuvioinen mikrofoni on yleisemmin tunnettu kuminauhamikrofonina, johtuen mikrofonin fyysisen rakenteen tuomasta. Myöskin jotkin kondensaattorimikrofonit toimivat tällä kuviolla. Aikaisempina vuosikymmeninä tämä mikrofonikuvio oli hyvin yleinen radiohaastatteluissa, joissa haastattelija ja haastateltava ovat tai istuvat naamat vastakkain. Tämä kuviotyyppi ei sovellu elävälle musiikille, vaan on parhaiten käytettävissä äänityksissä, jota kutsutaan Mid/Side- menetelmäksi. Tällä kaksisuuntaisella mikrofonityypillä ei ole läheisyysimiötä. Kartio eli yksisuuntainen kuvio Kartiokuvioinen mikrofoni noukkii äänen yksinomaan kuulokartion alueelta ja vaimentaa muita ympäristöääniä voimakkaasti. Kartiokuvio kohdistuu suoraan eteenpäin mikrofonin päästä katsottuna, näinollen se tulee kohdistaa äänilähdettä päin mikä halutaan tallentaa. Tämä on yleisin mikrofonikuvio elävälle musiikille, koska se vaimentaa hyvin lattialla olevia monitorointikaiuttimien ja vahvistetun äänen signaaleja. Kartiokuvio eliminoi

14 voimakkaasti ongelmia, joita saataisiin käytettäessä ympyräkuvioista mikrofonia, osoittamalla mikrofonilla sellaiseen suuntaan, jossa häiriöääniä ei esiinny. Kartio on yleisin äänitysmikrofoni, koska se on helposti kohdistettavissa äänilähteeseen. Tällä tyypillä voidaan huonoissa äänitysolosuhteissa parantaa tilannetta, koska se kuulee vain edestäpäin ja vaimentaa muista suunnista tulevia ääniä. Kartiokuvioisilla mikrofoneilla on kaikilla jonkin verran havaittavissa läheisyysilmiötä, jota ei voida kompensoida. Huolellisella sijoittelulla läheisyysilmiön vaikutusta voidaan pienentää. Superkartio- tai hyperkartiokuvio Superkartiokuviot ovat nimensä mukaisesti paranneltuja kartiokuvioita tavallisesta kartiokuviosta. Niiden kuulokulma on huomattavasti kapeampi (selektiivisempi) ja sivuäänien vaimennus on suurempi. Takaatulevat bassot mikrofoni haistaa hieman paremmin kuin normaali kartiokuvioinen. Mikrofonityyppi on erinomainen noukittaessa tiettyjä ääniä ja vaimennettaessa epätoivottuja ääniä. Kuulokulma on hyvin kapea ja sen vuoksi mikrofonin suuntaus on erittäin tarkka. Suuntauksen tarkkuudesta johtuen mikrofonin käyttö harjaantumattomalta aiheuttaa suuria signaalitason vaihteluita, joita on ikävä korjata jälkikäteen. Läheisyysilmiön vaikutus korostuu superkartiokuvioisessa mikrofonissa. Erikoiskuviolliset mikrofonit Haulikkomikrofoni (putkirakenne) on superkartion erikoistapaus, jossa kartiokuvio on puristettu hyvin kapeaksi. Sen etuutena on hyvä herkkyys (vahvistus) kuuloalueella, jolloin mikrofoni voidaan sijoittaa etäämmälle jopa metrin päähän äänilähteestä (puhujasta). Soveltuu myös hyvin meluisiin ympäristöihin. Paraboloidinen peiliheijastusmikrofoni omaa erityisen kapean (muutamia asteita) kuuntelualueen ja sen signaalinvahvistus on suuri, näin se kuulee hyvin kauas, jopa kymmeniin metreihin. Äänen laatu ei ole paras mahdollinen, joten sitä ei suositella korkealaatuiseen äänen tallentamiseen, vaan vakoiluun ja vastaaviin salakuuntelutarkoituksiin.

15 Mikrofonit elävälle musiikille Useimmat äänilähteet elävän musiikin tapahtumissa ovat varustettuina sisäisillä mikrofoneilla kuten kitarat ja osa soittimista tuottaa suoraan sähköistä signaalia. Avoimet mikrofonirakenteet ovat oiva tapa järjestää kiertoilmiöitä, minkä vuoksi mikrofoneiksi valitaan hyvillä kartiokuvioilla varustettuja komponentteja. Näin vältytään lattiamonitoreilta ja seinistä heijastuneiden äänten joutumasta uudelleen kiertoon. Erityisen herkkiä kierrolle ovat kondensaattorimikrofonit. Uudet suurihalkaisijaiset dynaamiset mikrofonit ovat oiva ratkaisu tällaisiin tilanteisiin. Käytä mikrofoneja niin vähän kuin mahdollista Yleinen käsitys orkesteritasanteella mitä useampi mikki sitä imelämpi soundi, näin se voi olla, mutta siinä piilee vaara. Aiemmin on käsitelty usean mikrofonin problematiikkaa ja siitä aiheutuvaa uusien äänikomponenttien syntymistä. Tähän on monta hyvää syytä. Ensiksikin syntyy vaiheistusongelma, kun sama signaali saavuttaa eri mikrofonit eri aikaisesti, johtuen äänen kulkunopeudesta. Lopputuloksessa on vaihesiirtoa, vaihesäröä ja vaimentumia. Saman signaalin johtuminen useaan mikrofoniin samanaikaisesti aiheuttaa aavemaista sointia, jossa bassot korostuu, keskiäänet häviää ja korkeat toistuu. Tämä on suunnaton, monesti tiedostamaton ongelma käytettäessä useita mikrofoneja. Toinen puistattava avoimen mikrofonin ongelma on järjestelmän vahvistuksen aiheuttama vaimennus. Jokainen uusi mikrofoni vaimentaa signaalia 3 db, joten jokaista mikrofonia kohden täytyy vahvistusta lisätä 3 db:ä. Ajatellaanpa asiaa jos meillä on 40 mikrofonia, emme saa käytännössä minkäänlaista signaalia. Vastaus tähän on: käytä niin vähän mikrofoneja kuin mahdollista. Rumpusarjan äänitys on hyvin ongelmallinen. Usein nähdään yksi mikrofoni jokaista rumpua ja lautasta

16 kohden, jolloin mikkejä voi olla toista kymmentä. Tästä edellisten seikkojen perusteella voidaan päätellä minkälaista puuroa lopputulos on, varsinkin jos käytetään erittäin herkkiä kondensaattorimikrofoneja. Ei näin voi todellakaan menetellä, vaan käytetään kartiokuvioista dynaamista mikrofonia, jolloin saadaan puhdas, selvä ja erotteleva toisto. Ympärikuuleva kondensaattorimikrofoni ongelmien lähteenä Ympärikuuleva kondensaattorimikrofoni on yleisin ongelmanlähde esiintymislavoilla. Näin vain tehdään ja pahin tilanne muodostuu ripustettaessa useita ympärikuulevia kondensaattorimikrofoneja metrin päähän rumpusarjasta. Syy tähän johtuu aikaisempien dynaamisten mikrofonien kapeasta toistokaistasta, kunnes nykyisin on saatavilla suurihalkaisijaisia mikrofoneja, joiden toistokaista on riittävä. Kondensaattorimikrofoni ripustettuna korkealle, joka kuulee esiintymislavalta pitkälle kuulijoiden joukkoon aiheuttaa helposti kiertoilmiöitä, samoin kuin useamman mikrofonin tapauksessa säröytymistä, vaihevirheitä ja vaimentumisia. Kaikesta huolimatta ne toistavat lautaset aika hyvin. Kun korvataan ympärikuuluvat kondensaattorimikrofonit uusilla isohalkaisijan omaavilla dynaamisella mikrofonilla saadaan välittömästi puhtaampi sointi. Näin menetellen voimme erotella es. lautaset muista lähteistä ja saada selkeämpi lopputulos. Virvelirummun mikrofoni Huolellisella mikrofonin valinnalla saadaan hyvä tulos, josta on kertynyt myös kokemusperäistä tietoa. Valitse dynaaminen kikrofoni, jonka keskikaistan toisto on hyvä. Sijoita kaksi tällaista mikrofonia virvelin molemmille puolille ja huolehdi alemman mikrofonin vaiheistuksen siirrosta välirasialla tai kytkimellä (nastojen 2 ja 3 kytkeminen vastakkaiseen järjestykseen). Näin saat loistavan lopputuloksen. Askelvaste Yksi tärkeistä mikrofonien ominaisuuksista on askelvaste. Se on mikrofonin kyky vastata nopeasti vaihtuviin ääniaaltoihin. Tämä ilmiö esiintyy kun signaalin taajuus tai voimakkuus muuttuu askelmaisesti, eli hyvin nopeasti. Ääniaallot vaikuttavat fyysisesti äänikalvoon liikuttaen sitä äänenpaineen vaihtelujen

17 mukaisesti. Ideaalisessa tapauksessa mikrofonin sähköisestä lähdöstä mitattu signaali on samassa vaiheessa ja signaalimuodoltaan saman muotoinen kuin äänenpaineen vaihtelun muutos. Äänikalvon massa ja kalvon ripustuksen jäykkyys aiheuttavat edellämainittuihin seikkoihin vaihe ja signaalimuodossa vääristymiä. Tästä syystä dynaamisen mikrofonin askelvaste on aina heikompi verrattuna kondensaattorimikrofonin ohuen ohueen muovikalvoon verrattuna. Uusimmissa ison halkaisijan omaavissa dynaamisissa mikrofoneissa tämä ominaisuus on saatu parannettua aikaisempaa paremmalle tasolle uusien materiaalien ja valmistusmenetelmien myötä, jolloin massa on pienentynyt ja kalvon ripustus on saatu joustavammaksi. Näin menetellen on päästy lähelle ja jopa tasoihin halvempien kondensaattorimikrofonien toistoarvoja. Nyt siis voimme valita tämänkin parametrin perusteella dynaamisen mikrofonin. Koska uudet dynaamiset mikrofonit ovat nopeita reagoimaan, voidaan niitä käyttää lautasten ja muiden instrumenttien yhteydessä tarkan toiston aikaan saamiseksi. Dynaamisen mikrofonin kuulosuunta estää sitä kuulemasta ympäriinsä kuten ympärikuuleva kondensaattorimikrofoni. Tämän vuoksi niitä on helpompi suunnata äänilähteisiin ja saavuttaa puhtaampi lopputulos. Sähköinen impedanssi Mikrofonin impedanssi on tärkeä tekijä liitettäessä mikrofoni vahvistinlaitteisiin. Impedanssi Z=SQRT( Rexp2+(XL-XC)exp2), missä: R=resistiivinen vastus; XL=induktiivinen reaktanssi ja XC=kapasitiivinen reaktanssi. Käsite impedanssi kertoo pelkän vastuksen sijaan kuinka komponentti käyttäytyy eri taajuisten signaalien yhteydessä. Mikrofonin impedanssi ja signaalia vahvistavan vahvistimen tuloimpedanssi tulee sovittaa saman suuruisiksi siten, että liitoskytkentä ei aiheuta signaalin vaimenemista. Tästä johtuen erilaisille mikrofonityypeille on miksereissä eri tulokanavat oikean sovituksen varmistamiseksi. Esimerkkinä suuri-impedanssinen elektreetti tai kondensaattorimikrofoni ei pysty syöttämaan pieni-impedanssista dynaamisen mikrofonin sisääntuloa periaatteessa (Elektreetit vaatii myös esijännityksen). Yleinen nyrkkisääntö on: syöttävän impedanssin arvo on oltava maksimissaan yhtä suuri tai pienempi kuin syötettävän piirin tuloimpedanssi. Mikrofonit jakautuvat kahteen luokkaan: pieniohmisiin (Low Z), joiden impedanssi on luokkaa ohmia, tai suuriohmisiin (High Z), joiden impedanssi on luokkaa yli ohmia. Useimmat ammattilaisten käyttämät mikrofonit ovat pieniohmisia

18 ja ne pystyvät syöttämään suhteellisen pitkiäkin siirtolinjoja. Toinen syy on, koska pieni-impedanssiseen siirtolinjaan indusoituvien häiriöiden määrä jää pieneksi ja pitkälläkään matkalla (es. 300m) häviöiden suuruus ei kasva kovin paljon. Suuriohmisen lähteen tapauksessa häviöiden merkitys kasvaa jo 20 m ja pitemmissä kaapeleissa. Suuriohmiset mikrofonit tarvitsevat tämän takia puskurointivahvistimen tai impedanssin muuntoyksikön. Mikrofonin impedanssin arvo ei vaikuta sen toistoarvoihin, vaan vaikuttaa sen käyttöympäristön laitteiden valintaan. Kaapelointi, symmetrinen vai epäsymmetrinen Mikrofonien kytkennät edustavat molempia kytkentätyyppejä. Epäsymmetrisessä kaapelissa on kaksi johdinta, joista keskijohtimessa kulkee varsinainen signaali eli kuuma karva ja suojasukka toimii maajohtimena ja häiriösuojana signaalille. Symmetrisessä johtimessa on kolme johtavaa osaa. Yhtenäisen suojaverkon tai folion muodostaman johtimen sisällä on kaksi erillistä johdinta symmetrisesti sijoitettuna. Sisäjohtimet ovat yleensä kierretty toistensa kesken. Suojajohdin toimii maapotentiaalina ja häiriösuojana ja sisäjohtimet ovat varsinaisia signaalijohtoja. Signaalit A ja B ovat napaisuudeltaan eri, jolloin johtimiin indusoituneet häiriösignaalit kumoavat toisensa. Ulkoisia häiriöitä aiheuttavat muut sähkölaitteet kuten moottorit ym. Tästä syystä symmetrinen siirtotie on häiriöitä vastaan parempi kuin epäsymmetrinen, ja käytetään yleisesti mikrofonikytkennöissä. P-Pops ilmiö Puhuttaessa suoraan mikrofoniin saadaan aikaiseksi P-Pops ilmiö, joka johtuu läheisyysilmiön tavoin bassosignaalien vahvistumisesta ja äänikalvon joutumisesta värähtelevään tilaan, josta sitten seuraa herkästi kiertoilmiö vahvistimien kautta. Ilmiö saa alkunsa P ja B kirjainten lausumisesta. Tätä ilmiötä ei voida sähköisesti poistaa, vaan siihen auttaa mikrofonin sijoitussuuntaus. Välttääksesi ilmiön syntymistä puhu tai laula mielummin mikrofonin ohi kuin sitä kohden, jolloin paineaallot eivät kohdistu suoraan äänikalvoon. Toinen tapa eliminoida ilmiötä on sijoittaa mikrofonin eteen epäesteettisen näköinen Pop-suodatin. Suodin estää

19 matalataajuisten signaalien suoran pääsyn äänikalvolle vaimentaen niitä. Ihmisen tuottama ääni omaa hyvin vähän signaaleja, joiden taajuus on alle 120 Hz ja siitä syystä matalia taajuuksia yleensä vaimennetaan voimakkaasti ilmiön välttämiseksi. Signaalitaso On hyvin tärkeää pitää äänilähteen ja mikrofonin välinen etäisyys muuttumattomana niin äänitys kuin vahvistustilanteissa. Signaalin voimakkuustaso vaimenee neliöllisesti etäisyyden funktiona. Muuttuva mikrofonietäisyys aiheuttaa äänitysvoimakkuuteen aaltoilua, jonka jälkikorjaus on hankalaa. Erityisen tärkeää tämän tiedostaminen on esiintyville laulajille. Mikäli laulaja oikoo mikrofonikättänsä tai pyörittää mikrofonia kasvojensa edessä tulee esitykseen suuria signaalitason vaihteluja aiheuttaen täydellistä häipymää ja tason ylityksiä, jolloin signaali säröytyy. Virheellisellä käsittelyllä voidaan peittää mikrofonikupu pitämällä sitä kämmenessä, jolloin äänen sävy ja taso muuttuu voimakkaasti. Ohjeena onkin pitää mikrofonia kiinni sen kahvasta, kuten alunperin on suunniteltu. Käsittelyn aiheuttamat äänet Lähes kaikki mikrofonit ovat jossain määrin herkkiä käsittelystä aiheutuvaan rahinaan. Tätä ylimääräistä ääntä ei voida jälkikäteen poistaa. Kartiokuvioisella mikrofonilla erityisesti alhaiset taajuudet ovat ongelmallisia ja siksi taajuuskorjaimella vaimennetaan alataajuuksia. Käsittelyn aiheuttamat ääniaallot sijoittuvat taajuuskaistalle Hz, jolloin niitä voidaan vaimentaa, koska ihmisäänessä näitä taajuuksia esiintyy hyvin vähän. Mikrofonin sijoittelu Mikrofonin tallentama ääni kuulostaa siltä, miten mikrofoni on sijoitettu äänilähteeseen nähden. Äänilähteen vaste riippuu kohdistuksesta ja sen poikkeamasta. Puhutaan ON ja OFF asennoista. ON-asento on suoraan äänilähdettä kohden keskilinjalla ja OFF-asento on 90 asteen kulmassa ON-asentoon

20 nähden. Lisäksi voi olla poikkeamaa keskilinjalta. Instrumentit kuten trumpetti, akustinen kitara, piano, laulaja ym. kuulostavat aivan erilaiselta mikrofonin sijoittelun vuoksi. Tärkeitä huomioita Tuulisuoja: Tuulisuoja on joissakin sovelluksissa ehdoton. Mikrofoniin kohdistuvan ilmavirran aiheuttama ilmiö poistetaan tuulisuojalla, joka valmistetaan akustisesti vaimentamattomasta materiaalista. Näistä on esimerkkejä vaahtomuovista ja karvatupsuista. Hyvällä tuulisuojalla varustettuna mikrofonilla voidaan tallentaa ääntä hyvinkin tuulisissa olosuhteissa. Iskunvaimennus: Iskunvaimennus on hyvin käytännöllinen ja tarpeellinen elementti mikrofonin ja kiinnitysosan välissä. Tällä vaimentimella estetään statiivista tai muusta käsittelystä johtuva ylimääräinen värähtely johtumasta mikrofoniin. Esimerkkinä videomikrofonit, jotka ovat kumilenkein erotettuja kameran rungosta, jolloin kameran nauhakoneiston ja käsittelyn aiheuttama värinä ja kohina ei johdu mikrofoniin. Statiivit eli mikrofonijalustat: Mahdollistavat mikrofonin asennuksen ja suuntauksen halutuksi. Jotta tähän päästää tulee jalustan olla säädöiltään riittävän monipuolinen ja helposti aseteltava. Jalustan tärkeimpiin ominaisuuksiin edellä mainittujen lisäksi kuuluu tukevuus ja vakavuus. Jalusta ei saa värähdellä tai väristä ympäristöä vahvistaen. Hyvä vakavuus saadaan aikaiseksi riittävällä ja alhaalle sijoitetulla massalla. Kuuntele ja kuuntele On hämmästyttävää huomata, kuika paljon työskennellään äänijärjestelmien kanssa, mutta ei kuunnella. Kun sijoitellaan ja valitaan mikrofoneja erilaisiin käyttöympäristöihin, tulisi niitä kuunnella yksilöllisesti, jotta havaittaisiin niiden virheetön toiminta ja soveltuvuus kyseiseen käyttöön. Mikrofoni ja äänilähde pitää sovittaa keskenään valitsemalla oikeat parit. Siispä opettele kuuntelemalla kuinka mikrofonisi toimivat erilaisissa tilanteissa. Kuuntelu on aistillinen tapahtuma. Kuuleminen on fyysinen tapahtuma.

21 RODE Publication: The company has also announced two new shotgun microphones and this is exciting news for me as I regard my own personal NTG3 as one of my most coveted possessions. The new NTG4 and NTG4+ (now I m jealous!) will exhibit even lower noise and higher sensitivity to offer cleaner audio, right at the source. Remarkably, the new 75Hz high pass filter and the -10db PAD are now controlled via a unique digital switching method rather than the traditional resistor/capacitor network. This method no doubt improves the shape of the filter curve but it also allows you to compensate for high frequency roll-off, which can be an issue when the traditional dead kitten windshield is fitted. The new Røde NTG4+ is equipped with an internal re-chargeable lithium battery providing up to 150 hours of operating time yet it is easily re-charged from any common USB source via the supplied MicroUSB cable. Both are scheduled to ship this month.

22 Finally, we have the stunning new Røde NTR. This studio microphone looks like it s set to become a world engineering masterpiece as Røde has created one of the thinnest ribbons in existence. Laser cut in house, the ribbon is only 1.8 microns thick and Røde has positioned it inside a distinctly separate housing which allows the greatest possible acoustic transparency. For all their modern wizardry, Røde has manufactured a totally new high output, ultra low noise, low impedance transformer which is coupled with modern electronics so that the NTR can be used with a wide range of existing pre-amps thereby avoiding problems associated with ribbon microphones in the past. Like the new NTG4 series, the NTR will ship this month too.