Äänen tallennus tapahtuu mikrofonilla. Mikrofonissa ilmanpaineen tai värähtelyn vaihtelut muunnetaan jännitevaihteluiksi. Mikrofonityyppejä on kehitetty lukuisia erilaisia, sillä mikään mikrofoni ei ole ”täydellinen” vaan omaa tietynlaiset ominaisuudet esimerkiksi herkkyyden, soinnin, käsiteltävyyden ja kestävyyden suhteen.
Muutamia peruskäsitteitä:
Suuntakuvio: Mikrofonien käyttötarkoitukset vaihtelevat. Toisinaan pyritään tallentamaan mahdollisimman laaja äänikenttä, toisinaan taas halutaan poimia vain jokin tietty äänen tuottaja tai ääni muiden joukosta. Tästä syystä on kehitetty erilaisilla suuntakuvioilla varustettuja mikrofoneja:
kuva suuntakuvio
Kapeampi suuntakuvio hylkii sivuilta tulevia ääniä. Tämäntyyppisellä suuntakuviolla varustetut mikrofonit soveltuvat parhaiten hankaliin olosuhteisiin, kun äänitetään verrattain hiljaisia äänilähteitä meluisissa ympäristöissä. Omnidirektionaalinen mikrofoni taas ei tee tällaista erottelua vaan on yhtä herkkä kaikista suunnista tulevalle äänelle
Akustinen kierto: Syntyy siten, että mikrofonin vahvistama ääni toistuu kaiuttimen kautta uudelleen mikrofonin vahvistettavaksi. Vahvistettu ääni kiertää järjestelmän läpi vahvistuen yhä uudestaan ja uudestaan. Tämä johtaa lopulta yliohjautumiseen ja kiertoilmiöön tuottaen varmasti kaikkien tunteman ulvonnan.
1) Dynaamiset mikrofonit:
Rakenteeltaan kuin pieniä kaiuttimia, ilmanpaineen vaihtelut liikuttavat kalvoa, kela liikkuu kestomagneetin kentässä ja tuottaa jännitteen. Rakenteellisista seikoista (kalvoa ja kelaa ei millään saa erityisen kevyeksi) johtuen epäherkkä korkeille taajuuksille. Kestävä ja suhteellisen edullinen.
2) Kondensaattorimikrofonit:
Ilmanpaine liikuttaa lähekkäin sijoitettuja polarisoituneita kalvoja. Tällöin kalvojen välille muodostuu jännite-eroja jotka vahvistetaan. Ne ovat niin pieniä, että tarvitaan mikrofonin sisällä oleva etuvahvistin riittävän vahvistuksen aikaansaamiseksi. Kondensaattorimikrofoni on herkempi ja suorituskykyisempi kuin dynaaminen mikrofoni. Mekaanisesti arempi ja monimutkaisemman ja vaikeammin toteutettavan rakenteensa vuoksi kalliimpi kuin dynaaminen mikrofoni.
3) Kontaktimikrofonit:
Nämä eivät havainnoikaan ilmanpaineen vaihteluja, vaan mekaanista värähtelyä. Esim. viulun tallan alle sijoitettava mikrofoni. Koska kontaktimikrofoni on suhteellisen immuuni ulkoiselle äänelle, paras käyttöalue sille on sähköinen äänenvahvistus konserttitilanteessa. Vältetään akustinen kierto ja kovaäänisempien instrumenttien läpikuuluminen.
4) Induktioperiaattella toimivat mikrofonit:
Esimerkkinä sähkökitaroiden mikrofonit. Metallinen kitarankieli värähtelee mikrofonin magneettikentässä ja tuottaa täten sähköisiä vaihteluja.
5) Langattomat mikrofonit: Signaali mikrofonista lähetetään radioaaltojen avulla vastaanottimeen, josta se johdetaan mikserille.
Käsimikrofonit: Normaalin muotoisen käsimikrofonin sisään on rakennettu radiolähetin. Käyttö tilanteissa, joissa vaaditaan tiukkaa suuntakuviota ja hyvää ja tasaista soundia, esim. konsertit
”Nappimikrofonit”: Teatterissa yleisimmin käytettävät. Erittäin pieni mikrofoni, joka on useimmiten kiinnitetty otsaan tai poskipäähän. Lähetin erillisessä kotelossa esim. taskussa. On herkempi ulkopuolisille äänille ja kierrolle kuin käsimikrofoni.
Miksauspöytä on klassisen analogisen äänistudion keskeisin laite, jonka kautta kaikki materiaali kulkeutuu. Äänipöydän funktiot ovat monet; siinä yhdistellään eri äänilähteistä saapuvat signaalit, säädetään äänen sävy halutuksi, reititetään äänisignaali erilaisille prosessointilaitteille, säädetään äänten keskinäinen balanssi ja lopuksi lähetetään ääni eteenpäin halutuille kaiuttimille tai tallennuslaitteille. Miksereissä on mahdollista tehdä yhtä aikaa useita erilaisia osamiksauksia eri tarkoituksiin (esim. erilaiset monitorointimiksaukset muusikoille konsertti- tai äänitystilanteessa). Mikseri jakautuu erilaisiin toiminnallisiin lohkoihin, joista jokainen on suunniteltu suorittamaan jotain edellä mainittua erityistehtävää. Seuraavassa katsaus tyypillisen miksauspöydän rakenteeseen:
Etuvahvistinasteen tehtävänä on sovittaa mitä erilaisimmista lähteistä (mikrofonit, nauhurit, soittimet, jne.)saapuvat signaalit jännitetasoltaan ja muilta sähköisiltä ominaisuuksiltaan yhdenmukaisiksi (niin sanotusti linjatasoisiksi, siis standardoidulle jännite- ja impedanssitasolle), jotta jatkokäsittely ja signaalin eteenpäin siirto olisi mahdollisimman helppoa.
Ekvalisaattori eli äänensävyn säätö. Tässä osassa voidaan muokata signaalin taajuussisältöä. Hyvin keskeinen osa mikseriä ekvalisaattori määrittää pitkälle mikserin sointia ja luonnetta. Ekvalisaattoriratkaisuja on monenlaisia, yleisimmät tyypit miksereissä ovat ns. kiinteillä taajuusalueilla varustetut tai sitten ns. puoliparametriset tai täysparametriset taajuuskorjaimet.
Apulähtöjen avulla voidaan äänisignaali kierrättää erilaisten prosessointilaitteiden kautta ja palauttaa taas takaisin mikserille. Apulähtöjä voidaan käyttää myös monitorointiin esim. teatteri- tai yhtyekäytössä.
Panorointiosassa määritellään äänisignaalin sijainti äänikuvassa (tavallisesti stereofonisessa – muitakin mahdollisuuksia toki on esim. 4-kanavainen tai 5.1 surround-äänikenttä)
Kanavaliu’ut ja ryhmittelykytkimet: Kanavaliu’ut eli faderit määräävät äänisignaalin tason miksauksessa. Ryhmittelykytkimillä määrätään se, mihin ulostuloon tai osamiksaukseen signaali ohjautuu.
Ryhmälähtöjen kautta signaali ohjautuu esim. halutuille kaiuttimille tai halutuille raidoille moniraitanauhurissa.
Ulostulomodulit sovittavat signaalin mahdollisimman epäherkäksi häiriöille siirtoa varten. Sisältävät yleensä myös monitorointiosan ja tasomittarit, joilla voidaan tarvittaessa tarkkailla minkä tahansa äänisignaalin kulkua ja prosessointia äänipöydässä.
Automaatiolla varustetut mikserit: Miksauspöydän toiminnoista voidaan osa (tai jopa kaikki) automatisoida. Yleisin on ns. fader-automaatio, jolla voidaan kanavaliukujen asemat ja liikkeet tallettaa tietokoneen muistiin ja toistaa sitten joka kerta samanlaisena synkronissa esim. musiikin kanssa. Koska säädöt voi tallentaa osa kerrallaan, on mahdollista tehdä erittäin monimutkaisia ja vaikeita kokonaisuuksia. Automaatiota käytetään eniten äänitysstudioissa musiikin lopulliseen miksaukseen ja toisaalta teattereissa musiikin ja tehosteiden ulosajoon (erityisesti suurimuotoisissa produktioissa, kuten esimerkiksi musikaaleissa).
Digitaaliset mikserit: Miksauspöydän elektroniikka on digitaalisissa miksereissä korvattu tarkoitukseen erityisesti suunnitellulla tietokoneella ja/tai DSP-piireillä, erilaisia toteutustapoja on monenlaisia. Myös erilaisia äänenmuokkauslaitteita on usein integroitu digitaaliseen mikseriin.
Ekvalisaattorit: Muokkaavat siis äänimateriaalin taajuussisältöä. Kaksi perustyyppiä; graafiset ja parametriset ekvalisaattorit. Käytössä on myös niin sanottuja excitereitä joiden toiminta perustuu harmonisten kerrannaistaajuuksien tuottamiseen ja soinnin ehostamiseen tällä tavoin.
Graafinen 31-alueinen stereoekvalisaattori
Dynamiikkaprosessorit: Muokkaavat äänimateriaalin dynamiikkasisältöä. Neljä perustyyppiä; kompressorit, limitterit, gatet ja ekspanderit.
Efektiprosessorit: Useimmat manipuloivat äänimateriaalin aikaulottuvuutta, ts. muokkaus kohdistuu ajalliseen komponenttiin. Erilaisia efektityyppejä on lukuisia, alla listattuna muutamia:
Delay
Flanger
Chorus
Phaser
Reverb
Vocoder
Tremolo
Panner
Vibrato
Päätevahvistimien tehtävänä on vahvistaa linjatasoinen äänisignaali (maksimissaan ehkä 10 volttia) sellaiselle tasolle, että sillä voidaan ohjata kaiuttimia, jotka muuntavat sähköiset ilmiöt takaisin akustiseen muotoon. Kaiuttimien hyötysuhde ei ole kovin hyvä, parhaimmillaankin vain noin 20 %, toisin sanoen suurin osa vahvistimen tuottamasta sähköisestä tehosta menee hukkaan (muuttuu lämmöksi kaiuttimessa). Tästä johtuen vahvistintehon tarve (varsinkin ulkoilmatilaisuuksissa) on suuri. Suurissa halleissa tai ulkona 100 000 W:n kokonaisteho äänentoistolaitteissa on arkipäivää.
Kaiuttimien tehtävä on muuttaa sähköiset vaihtelut mahdollisimman virheettömästi ilmanpaineen vaihteluiksi. On mahdotonta rakentaa kaiutinta, joka toistaisi koko kuultavan taajuuskaistan tehokkaasti ja hyvin. Tästä syystä taajuuskaista jaetaan jakosuotimilla useampaan osaan, jotka sitten toistetaan erityyppisillä kaiuttimilla. (2-, 3- ja 4-kaistaiset järjestelmät ovat yleisimpiä).
Bassokaiuttimet ovat massaltaan ja kooltaan järeimpiä johtuen siitä, että niiden tulee kyetä liikuttamaan suuria ilmamääriä tehokkaasti.
Keskiäänikaiuttimien rakenteeseen on yleensä integroitu jonkinlainen eksponentiaalitorvi tai sellaisen osa. Em. rakenteella pyritään optimoimaan akustinen sovitus eli siirtymä kaiuttimen kalvon liikkeestä ilman liikkeeksi.
Diskanttikaiuttimet ovat pieniä ja erittäin kevyistä materiaaleista konstruoituja. Tällä tavoitellaan maksimaalista kykyä toistaa korkeita taajuuksia ja nopeita transientti- eli iskuääniä.
Nauhurit
Kelanauhurit ovat olleet keksimisestään 1930-luvulla lähtien olleet lähes yksinvaltiaan asemassa ammattimaisessa äänityskäytössä. Analogisia laitteita. Kelanauhurit ovat nykyään jo täysin menettäneet hallitsevan asemansa erilaisille digitaalisille äänityssovelluksille.
Moniraitanauhuri on kelanahurityyppi, jossa yhtäaikaisesti toistettavien äänikanavien lukumäärä voi olla jopa 48. Mahdollistavat päällekkäisäänitykset ja suurten kokoonpanojen ja instrumentaatioiden äänitykset. Koska kaikki ääniraidat ovat nauhalla erillisinä, voidaan keskinäinen balanssi ja muu prosessointi tehdä instrumenttikohtaisesti äänitysvaiheen jälkeen, ts. varsinainen miksaus voidaan tehdä jälkeenpäin.
Kasettinauhurit eivät ammattimaisessa käytössä ole juurikaan saavuttaneet suosiota. Syynä on lähinnä riittämätön äänenlaatu ja säätö- ja sointierot eri laiteyksilöiden välillä
DAT-nauhurit olivat 80-luvun puolivälistä 90-luvun loppupuolelle yleisin ammattikäytössä ollut nauhurityyppi. Ääni tallennetaan digitaalisessa muodossa pienille, rakenteeltaan videokasettia muistuttaville DAT-kaseteille. Tallennus tapahtuu suurella nopeudella pyörivän äänipään avulla ns. viistopyyhkäisynä nauhan pintaan (sama tekniikka kuin videonauhureissa).
Väistymässä oleva formaatti, syynä on mekaanisesti herkkä ja huolellista ylläpitoa vaativa tekniikka.
Digitaaliset moniraitanauhurit ovat yleensä 8-raitaisia S-VHS-nauhaa ja viistopyyhkäisytekniikkaa käyttäviä laitteita. Tämäkin formaatti on väistymässä mekaanisen herkkyytensä vuoksi. Laitteiden helppo yhteenliitettävyys hyvä puoli (8+8+8 jne.)
Levyihin perustuvat toistimet ja tallentimet
Vinyylisoittimet: Historiallisesti katsoen ensimmäisiä laajasti käytettyjä äänentallentimia olivat levysoittimet. Aluksi tallenteet tehtiin lakkalevyille, joita ei voinut monistaa. Käyttöikäkin oli vain muutaman soittokerran verran. Modernit vinyylisoittimet olivat jo lähes kadonneet mutta elävä tällä hetkellä pienimuotoista renessanssia. Käyttäjiä nykyään DJ:t, audiofiilit ja retroihmiset. Äänenlaatu on parhaimmillaan erittäin hyvä, monien mielestä jopa parempi kuin millään digitaalisella tekniikalla aikaansaatu. Haittapuolena on levyjen suuri arkuus naarmuille ja lialle.
CD-soittimet hallitsevat nykyajan toistolaite- ja osittain myös tallenninmarkkinoita. Äänentoiston perusstandardi on nykyään digitaalinen 16-bittinen 44,1 kHz:n näytteenottotaajuuteen perustuva ääni jota CD arkkityyppisesti edustaa. Käytössä on erillisiä soittimia ja tallentimia ja tietokoneiden yhteydessä olevia lukevia ja polttavia CD-asemia. Juuri tietokoneisiin yhdistetyt CD-asemat ovat tehneet CD-formaatista täysin keskeisen kaikkeen digitaaliseen äänen parissa toimimiseen.
DVD-soittimet ovat yleistymässä nopeasti. DVD-standardi sisältää useita erilaisia asetuksia ja mahdollisuuksia toistettavalle äänelle. Se mahdollistaa monikanavaisten tallenteiden valmistamisen ja kuuntelun. Samoin näytteenottotaajuus ja bittisyvyys voivat olla suurempia kuin CD-teknologiassa (esimerkiksi DVD-Audio- ja Super Audio-formaatit). Tästä syystä DVD tulee aikaa myöden väistämättä syrjäyttämään CD-teknologian valta-asemastaan.
MiniDisc on myös yleinen nykyään. Etuna on helppo käytettävyys ja kätevä äänen peruseditointi. Haittapuolena äänitettävän materiaalin kompressio, ts. osa ääni-informaatiosta häviää tallennusvaiheessa. MD-levyn magneto-optisen levyn tallennuskapasiteetti on n.140 MB eli noin viidesosa CD:n kapasiteetista
Kovalevytallentimet ovat yleensä moniraitanauhuria toiminnoiltaan muistuttavia laitteita. Ääni tallennetaan digitaalisessa muodossa tietokoneista tutuille kovalevyille. Koska äänitieto ei sijaitse missään fyysisesti vakioisessa paikassa kuten levyillä ja nauhoilla on asianlaita, voidaan sitä helposti editoida ja kopioida ja siirtää äänisegmenttejä eri paikkoihin toistensa suhteen.
Itsenäiset äänilähteet
Signaaligeneraattorit olivat elektronisen ääni-ilmaisun syntyaikoina keskeisessä osassa äänentuottajina. Alun perin mittalaitteita, johon käyttöön ovat sitten palanneet takaisin.
Syntetisaattorit ovat keskeisiä itsenäisiä äänilähteitä nykyajan ääni- ja musiikkiteknologian käytössä. Erittäin monipuolisia laitteita, kehitys on alalla koko ajan nopeaa. Nopea kehitys on tuonut mukanaan myös tiettyä yksipuolistumista ja homogeenistumista laitteisiin.
Samplerit ovat syntetisaattoreiden alalaji, jossa muokattava ääniaines on itse äänitettävissä, toisin sanoen mitä tahansa äänimateriaalia voidaan muokata syntetisaattorinomaisesti, levittää se koskettimistolle, soittaa eri sävelkorkeuksilta, sointuina, jne.
Tietokonepohjaiset äänentuottajat: Tämäntyyppiset laitteistot ovat erilaisia tietokoneohjelmien ja digitaalisen elektroniikan yhdistelmiä, joita ohjataan tietokoneilla. Aiemmin ovat olleet erittäin kalliita, lähinnä suurissa elektronisen musiikin studioissa käytettyjä laitteistoja. Tietokoneiden räjähdysmäisesti kasvava suorituskyky ja laskevat hinnat ovat tuoneet tätä elektronisen äänentuoton teknologiaa yksinkertaisessa muodossa (äänikortit ja niiden sisältämä prosessointilaitteisto) jo kotikoneisiin saakka.
Äänityöasemat ovat tietokoneen ympärille rakennettuja digitaalisia järjestelmiä, joissa voi olla elementtejä ja ominaisuuksia kaikista äänen tuottamiseen tallentamiseen ja prosessointiin käytettävistä laitteista ja tekniikoista. Äänen prosessointitoiminnot saadaan aikaan ohjelmallisesti, eli kaikki tapahtuu vain erilaisina laskutoimituksina tietokoneen sisällä. Materiaalin editointi tapahtuu visuaalisessa muodossa tietokoneen näytöllä. Suuri osa editointia on mahdollista tehdä ns. non-destruktiivisesti, eli alkuperäinen äänitieto pysyy muuttumattomana tietokoneen kovalevyllä.. Tämä mahdollistaa sen, että samasta materiaalista on helppo tehdä monia eri versioita, toimintoja voidaan perua, jne. Materiaali ei ole ajallisesti sidottua mihinkään kohtaan, sitä voidaan liu’uttaa eteen- tai taaksepäin, sitä voidaan kopioida, toistaa yhä uudestaan, jne. Koko äänen kanssa työskentelyn prosessi, akustista äänitystä lukuun ottamatta, voidaan nykyään tehdä tietokoneen sisällä digitaalisesti.