Äänentoisto

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Nykyaikainen HiFi-vahvistin, jossa on myös radiovastaanotin ja DA-muunnin
Nelitiekaiutin bassorefleksiputkella ja timanttikalvoisella diskanttielementillä.
Langattomat kuulokkeet integroidulla DA-muuntimella


Äänentoisto on reaaliaikaista äänen vahvistamista ja muokkaamista, tai aiemmin tallennetun äänen, esimerkiksi tallennettujen musiikkiesitysten, toistamista.

Toistettava ääni voi olla puhetta, musiikkia tai mitä tahansa ääntä, joka halutaan kuulumaan äänentoistolaitteista. Äänentoiston alkuaikoina tallennettua ääntä toistettiin mekaanisilla laitteilla, kuten gramofonilla, mutta nykyisin äänentoistojärjestelmät ovat lähes yksinomaan sähköisiä.

Kun toistettava ääni on sähköisessä muodossa (siis esimerkiksi laulajan ääni on muutettu mikrofonilla ja mikrofonivahvistimella sähköiseksi signaaliksi), se voidaan tallentaa ja toistaa erilaisilla tallennus- ja toistolaitteilla (esim. kasettinauhuri) tai siirtää kaapeleiden tai radiosignaalin välityksellä haluttuun toistopaikkaan (esim. PA-järjestelmä).

Sähköisissä äänentoistojärjestelmissä tarvitaan siis signaalilähde, joka voi olla esimerkiksi CD-soitin, radiovastaanotin, tietokoneen äänikortti, mikrofoni tai sähköinen instrumentti, kuten elektroninen kosketinsoitin. Jos halutaan yhdistää useammasta eri signaalilähteestä tulevaa äänisignaalia, kuten orkesterin eri soittimia, käytetään mikseriä, joka yhdistää eri signaalilähteistä tulevat signaalit yhdeksi signaaliksi. Signaalilähteeltä tai mikseriltä tulevaa, heikkotehoista äänisignaalia vahvistetaan voimakkaammaksi vahvistimilla, ja vahvistettu signaali saadaan kuuluviin kaiuttimista tai kuulokkeista.

Nykyään sähköinen äänisignaali muutetaan sangen tyypillisesti digitaaliseksi signaaliksi tallennusta tai siirtoa varten parhaan laadun ja häiriöttömyyden takaamiseksi. Tällöin esimerkiksi mikrofonilta saatu analoginen äänisignaali muutetaan digitaaliseen muotoon ns. AD-muuntimella. Nykyaikaiset musiikin tallennuslaitteet ovat lähes yksinomaan digitaalisia (esim. MP3-soitin), ja radioteitse tapahtuva signaalin siirto on sangen usein digitaalisessa muodossa. Digitaalinen signaali pitää aina muuttaa takaisin analogiseksi ns. DA-muuntimessa ennen kuin se voidaan syöttää vahvistimelle, joka vahvistaa signaalin kaiuttimiin.

Toistettava ääni voi olla joko yksikanavaista (mono) tai monikanavaista (esim. stereo). Yksikanavaisessa äänentoistossa kaikki toistettava ääni välitetään yhtenä äänisignaalina.

Monikanavainen äänentoisto ja tilavaikutelma[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Monikanavaisessa äänisignaalissa luodaan äänentoistojärjestelmällä moniulotteinen äänimaailma, eli esimerkiksi orkesterin eri soitinten äänet kuuluvat eri voimakkuuksilla eri kaiuttimista, jolloin syntyy äänikuva, jossa soittajat sijaitsevat eri suunnissa kuulijaan nähden.

Tällainen moniulotteinen ääni voidaan luoda reaaliaikaisesti ääntä toistettaessa mikserillä, mutta kun kysymys on tallennetusta äänestä, tilavaikutelmat rakennetaan tyypillisesti DAW-tietokoneohjelmilla siinä vaiheessa, kun äänitallennetta tehdään.

Perinteisin monikanavainen äänentoistojärjestelmä on stereojärjestelmä, jossa on kaksi eri kanavaa ja sen myötä vähintään kaksi eri kaiutinta, jotka on sijoitettu sopivan etäisyyden päähän toisistaan. Äänentoistojärjestelmien kanavien lukumäärälle ei ole mitään ylärajaa, ja etenkin elokuvien äänissä käytetään usein 5-7 kanavaa (monikanavaääni), jolloin elokuvan tapahtumien äänimaailma saadaan levitettyä ympäri elokuvasalia, pyrkimyksenä vaikutelma, että katsoja on elokuvan tapahtumien ympäröimä. Musiikki on tyypillisesti tallennettu stereofonisena eli kaksikanavaisena.

Nykyaikaisissa äänentoistojärjestelmissä voidaan digitaalisen prosessoinnin avulla luoda myös keinotekoisia tilavaikutelmia, joista tyypillisimpiä ovat reaaliaikaisessa äänentoistossa usein käytettävät kaiku ja kaje, joilla aikaansaadaan "täyteläisyyttä" ääneen lisäämällä siihen keinotekoisia kaikuelementtejä. Tallennetusta stereofonisesta musiikista voidaan myös luoda digitaalisen prosessoinnin avulla useampikanavaista nykyaikaisissa AV-vahvistimissa; tässä kaksikanavaisesta äänitallenteesta luodaan esimerkiksi äänentoistojärjestelmän takakaiuttimille keinotekoisesti signaalia, joka aikaansaa laajemman tilavaikutelman kuin tallennettu stereoääni.

Häiriösuojaus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Äänentoistolaitteissa häiriö tarkoittaa sitä, että signaali ei ole enää halutun kaltainen, tai siinä on lisänä jotain ylimääräistä. Äänentoistolaitteisiin voi aiheutua erityyppisiä häiriöitä ympäristöstä, mikä havaitaan esimerkiksi kohinana ja surinana.

Häiriön kytkeytyminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  • Häiriölähde/lähetin
    • Häiriölähteenä toimii yleensä esimerkiksi laite itse, sähköverkko, muut laitteet ja sähköjohdot.
  • Häiriön siirtotie
    • Siirtotienä voi toimia esimerkiksi laitteen kuori, verkkojohdot ja laitteiden välikaapelit.
  • Häiriön vastaanottaja
    • Laite, jossa häiriö ilmenee; esimerkiksi kohinana, sammumisina tai hajoamisina.

Häiriöiden vähentäminen ja poistaminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Häiriöiden vähentämiseksi tai poistamiseksi tulee selvittää häiriön kytkeytymismekanismi.[1]

Galvaaninen kytkeytyminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

[2]

Häiriösignaali kytkeytyy galvaanisesti, kun häiriölähteen ja häiriönvastaanottajan välillä on fyysinen yhteys. Audiolaitteisiin yleisimmin häiriötä aiheutuu verkkojännitteen kautta, kuten esimerkiksi jääkaapin käynnistyessä, hakkurivirtalähteestä tai hissin verkkohäiriöistä johtuen. Galvaanisien kytkentöjen aiheuttamat maasilmukat ovat yksi yleisimmistä audiotekniikan häiriöistä, mitkä aiheutuvat useimmiten laitteiden välisistä maapotentiaalieroista.

Verkkojännitehäiriöltä voidaan suojautua järjestämällä audiolaitteille oma sähkönsyöttö esimerkiksi suoraan sähkökeskuksesta. Maadoitukseen liittyviltä häiriöltä voidaan suojautua rakentamalla maadoitusjärjestelmä tähtipistemetelmää käyttäen.

Kapasitiivinen kytkeytyminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Sopivan välimatkan päässä olevilla sähköisellä johtimella on välissään kapasitanssia. Kapasitiivisessä kytkeytymisessä varautunut johdin (häiriönlähde) varaa myös toisen johtimen, minkä vaikutuksesta syntyy häiriöjännitteitä.

Kapasitiivisesta häiriöstä voidaan välttyä vetämällä eri teholuokan kaapelit erilleen toisistaan esimerkiksi verkkokaapelit erilleen signaalikaapeleista. Myös kaapelivalinnalla voi olla merkitystä ts. käyttämällä johtavalla materiaalilla peitettyjä eli suojattuja kaapeleita.

Induktiivinen kytkeytyminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Induktiivinen kytkeytyminen tarkoittaa sähkövirran muodostumista kaapeleihin muuttuvan magneettikentän vaikutuksesta. Indusoitunut virta aiheuttaa sähkölaitteisiin häiriöjännitettä ja aiheuttaa ongelmia esimerkiksi signaalien siirrossa. Verkkokaapeleiden magneettikenttä indusoi häiriövirtoja signaalikaapeleihin ja signaalia vahvistettaessa myös häiriötä vahvistetaan. Induktiivisen kytkeytymisen aiheuttamia häiriöitä voidaan pienentää erilaisin tekniikoin:

  • Kaapelivalinnat
    • kasvatetaan kaapeleiden etäisyyttä toisistaan, jolloin magneettikenttä pienenee.
    • pyritään sijoittamaan kaapelit suorakulmaisesti toisiinsa nähden, jolloin johtimien aiheuttamat magneettikentät ovat erisuuntaisia.
  • Suunnittelu

Esimerkiksi levysoittimen äänirasiaan aiheutuu helposti häiriöitä, sillä sen rakenne on altis ulkoisille magneettikentille.

RF-säteily[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

[3]

RF-säteily aiheuttaa häiriöitä sähkömagneettisen säteilyn tai induktion välityksellä sähköisissä laitteissa. Se siirtyy yleensä joko jatkuvina tai impulssimuotoisina signaaleina. RF-säteilyn aiheuttamilta häiriöiltä voidaan suojautua käyttäen erilaisia tekniikoita:

  • Maadoitus
    • käytetään laadukasta säikeistettyä maadoitusjohdinta, esimerkiksi Litz-johdinta.
    • käytetään yhteistä maapistettä, jolloin maajohtimet eivät muodosta RF-säteilyä vastanottavaa silmukkaa.
  • Suojaus
    • kaiutinkaapeleiden suojavaipat yhdistetään vahvistimen kuoreen, ja sitä kautta suojamaahan.
    • käytetään pieniä liittimiä, jolloin niiden sähkömagneettinen profiili on myös pieni.
    • käytetään mahdollisimman lyhyitä kaapeleita.
    • kotelointi
  • Suodatus
    • lisätään ferriitti vahvistimen tuloon

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. M. Kuisma: Johdanto EMC-aiheeseen, LUT
  2. S.Poikonen: Analogisen audiotekniikan häiriösuojaus, opinnäytetyö, Metropoli AMK
  3. Eliminating interference in stereo or audio equipment www.acma.gov.au. 2014-03-03. Viitattu 2015-10-12. English