Yhdellä korvalla ei kykene  tunnistamaan äänen suuntaa lähes lainkaan joten tästä syystä evoluutio on tuottanut meille niitä kaksi, pään molemmille puolille

Nimityksiä tälle kahden korvan  kyvylle paikallistamaan äänilähde kutsutaan termeillä spatial tai binaural localization.

Paikallistamiseen kuulo käyttä seuraavia keinoja:

-    Äänen intensiteetti eroavaisuudet.

-    Korvien etäisyydestä toisistaan johtuvat äänen saapumisaikaerot.

-    Korvanlehden avulla.

Äänen intesiteettierot

Keski- ja korkeat äänet saapuvat oikeaan korvaan oikealla olevasta äänilähteestä voimakkaampina kuin vasempaan korvaan. Tämä äänen intensiteettiero johtuu pään tekemästä akustisesta varjosta, joka estää suoran äänenetenemistä vasempaan korvaan johon saapuu vain osa äänestä joka on pääosin heijastumia ympäristön pinnoista.

Koska heijastunut ääni kulkee pidemmän matkan, osa sen energiasta häviää eli äänen intensiteetti vasemmassa korvassa on pienempi kuin oikeassa. Näin ollen äänilähde tulkitaan olevan oikealla.

Äänen saapumisaikaerot

Intensiteettieroavaisuudet matalilla taajuuksilla ovat verrattain merkityksettömiä sillä matalien taajuuksien aallonpituus on varsin suuri verrattuna pään halkaisijaan. Näin ollen matalat taajuudet “taittuvat” helposti pään ympäri.

Kuulo käyttääkin äänen saapumisaikaeroa matalien taajuuksien suunnan havaitsemiseen. Pieni aikaero syntyy koska äänen kulkema välimatka  vasempaan korvaan on pitempi kuin oikeaan korvaan. Tämän takia vasen korva aistii äänen hiukan myöhemmin kuin oikea.

Korvien poimiman äänen välillä on siis pieni vaihe-ero. Vaihe-ero on sitä pienempi mitä matalampi taajuus joten mitä matalampi taajuus sitä vaikeampi se on havaita.

 Äänen intesiteettierot ja saapumisaikaerot antavat meille vinkkejä koko kuulokaistalla missä suunnassa äänilähde mahdollisesti sijaitsee.

Korvanlehti

Äänen intensiteetti- ja aikaerot antavat ilmi äänilähteen horisontaalisen sijainnin, mutta ei sitä tuleeko ääni edestä, taka tai miltä korkeudelta.

Tätä varten meillä on korvan lehdet. Korvanlehden muoto aiheuttaa viiveitä suoran äänen heijastuessaan niistä korvakäytävään. Heijastumat eli viiveet ovat erilaisia riippuen äänen tulokulmasta. Näiden viiveiden avulla kuulo tulkitsee äänen vertikaalisen tulokulman.

Korvan lehti peittää äänen tulokulman kokonaan yli 130 asteen nenän päästä mitattuna. Tällöin korvanlehden viivästämät äänet saapuvat 0 - 80 mikrosekunnin viiveellä jolloin ääni tulkittaan tulevaksi takaa päin.

Korvan sisempi poimu aiheuttaa ääneen heijastuksillaan 100 – 330 mikrosekunnin viiveitä äänilähteen vertikaalisesta sijainnista riippuen.

Kummankin korvan poimun aiheuttamat viiveet yhdistettynä suoraan ääneen aiheuttavat tietyn tyyppisiä värittymiä vaihevirheiden avulla.

Aivot kykenevät vertailemaan molemman korvan värittymiä ja käyttämään tätä informaatiota päättelemään äänilähteen paikan.

Pieni pään liikuttaminen/pyörittäminen helpottaa äänilähteen suunnan havaitsemista sen päähän nähden muuttuvan perspektiivin takia.

Jos oikean ja vasemman korvan välisessä äänessä ei ole eroja, aivot olettavat äänilähteen olevan yhtä kaukana molemmista korvista. Tämä ilmiö mahdollistaa että ääni voidaan sijoittaa stereokuuntelussa kahden kaiuttimen väliin, ei pelkästään vasempaan tai oikeaan kaiuttimeen.

Siis syöttämällä samaa signaalia molempiin kaiuttimiin yhtä lujaa, aivot vastaanottavat saman information kummastakin korvasta ja tulkitsee että äänilähde sijaitsee keskellä.

Äänen voimakkuutta muuttelemalla suhteellisesti kaiuttimien kesken äänilähde voidaan sijoittaa minne tahansa niiden välillä.

Ongelmana on jos kuuntelija on esimerkiksi vasemman kaiuttimen edessä ääni lokalisoituun helposti siihen eikä esim. kaiuttimien väliin niin kuin olisi tarkoitus. Tämän ongelman välttelemiseen voi käyttää hyväksi viiveitä (delay), vaihe-erotusta (phase-shifter) tai tiettyjä mikrofonitekniikoita sijoittamaan ääni kaiuttimien väliin kuuntelijan sijainnista riippumatta.

Lähteet:

Modern Recording Techniques 4th edition, Huber & Runstein

The Sound Studio 6th edition, Nisbett

Luova Studiotyö, Silja Suntola

Audiokirja, Esa Blomberg – Ari Leppäluoto

©  Kimmo Perkkiö

Versio 1.9.2009