Suunnan havaitsemisen lisäksi korvat ja aivot yhteistyössä kykenevät havaitsemaan etäisyyttä ja määrittelemään tilaa jossa äänilähde sijaitsee. Teoriassa kun ääntä syntyy, se leviää samanaikaisesti joka suuntaan äänilähteestä. Leviämisen kulma riippuu itse äänilähteestä.

Äänestä osa kohtaa kuulijan suoraan kohtaamatta esteitä. Suurin osa kuulijalle saapuvasta äänestä on kuitenkin heijastunut ympäristön pinnoista.

Ilmassa ääni kuilkee n. 340 m/s.Ääniaalto joka kulkee suorassa linjassa äänilähteestä kuulijaan kulkee lyhimmän matkan ja saapuu ensimmäisenä korvaan. Tätä ääntä kutsutaan suoraksi ääneksi.

Ääniaallot jotka heijastuvat ympäröivistä pinnoista matkaavat pitemmän matkan ja saapuvat korvaan sen vuoksi suoraa ääntä myöhemmin. Viiveen lisäksi nämä heijastuneet äänet (kaiku) saapuvat myös eri suunnista. Tulos näistä pidemmistä kulkureiteistä on se että kuulemme ääntä jonkin aikaan sen jälkeenkin kun äänilähde on lakannut tuottamasta ääntä,

Ääntä hyvin heijastavat eli kovat pinnat vievät ääneltä vähemmän energiaa per heijastus ja näin ollen ääni/kaiku jatkuu pitempään.

Huoneessa kuultava ääni voidaan luokitella kolmeen eri kategoriaan:

1. -    Suora ääni (direct sound)
   

2. -    Ensi heijastumat (early reflections)
   

3. -    Kaiku (reverbation)
   

Suora ääni

Suora ääni määrittelee kuuntelijan kuulokuvan äänilähteen sijainnista, koosta ja esittää äänilähteen alkuperäistä “oikeaa” sointia. Äänen heijastuksissa tapahtuva häviö ei ole yhtä suuri kaikilla taajuuksilla, joten heijastunut ääni värittyy heijastuspinnan ominaisuuksien mukaan muuttaen sen alkuperäistä sointia.

Ensiheijastumat

Ensiheijastumat saapuvat ympäristöstä heijastuneina korvaan n. 50ms aikana suoran äänen saapumisesta. Heijastumat ovat kohdanneet vain muutamia pintoja saapuessaan kuulijan korvaan ja ne saapuvat eri suunnista. Suoran äänen ja ensiheijastumien välinen aika sisältää informaatiota huoneen koosta. Mitä kauempana heijastavat pinnat ovat, sitä kauemmin äänellä kestää saavuttaa ne ja heijastua takaisin kuuntelijalle.

Kaiku

Äänet jotka saapuvat kuulijalle n. 50 ms suoran äänen jälkeen alkavat olla heijastuneet jo niin monesta pinnasta että ne alkavat tulla jatkuvana virtana ja joka suunnasta. Näitä tiheitä heijastumia kutsutaan kaiuksi (reverbation). Tälle tyypillisiä ominaisuuksia ovat asteittainen häipyminen, lämpö, ryhti ja voimakkuus, joita se tuo ääneen (suihkussa laulaminen).

Koska kaiku on useiden heijastumien summa, sen sointi on hyvin erilainen verrattuna aalkuperäisen suoran äänen sointiin.    

Korkeat taajuudet vaimenevat nopeammin kuin matalat.

Aika josta kaiku vaimenee 60 dB kutsutaan decay tai reverbation timeksi.

Aivot vastaanottavat kaiun ajan ja soinnin ja muodostavat tästä informaatiosta mielikuvan ympäröivistä pinnoista, niiden kovuudesta tai pehmeydestä.

Suoran äänen voimakkuus kasvaa nopeasti kuulijan lähestyessä äänilähdettä, mutta kaiun määrä pysyy samana koska se on hajonnut tasaisesti ympäri huonetta. Tämän takia suoran äänen ja kaiun välinen suhde auttaa kuulijaa määrittelemään äänilähteen etäisyyttä.

Keinotekoisella kaiutuksella voidaan luoda vaikutelma että äänitys on tapahtunut isossa hallissa, vaikka todellisuudessa se on olisi tehty pienessä akustisesti kuolleessa eli käytännössä kaiuttomassa huoneessa.

Yhteenveto äänestä tilassa

Summatakseni:

1.  Suora ääni informoi äänilähteen sijainnin, koon ja alkuperäisen soinnin.

2.  Suoran äänen ja ensiheijastumien välinen aika vaikuttaa huoneen koon arviointiin.

3.  Kaiun decay aika sisältää informaatiota huoneen pinnoista ja kaiun ja suoran äänen suhde auttaa meitä päättelemään etäisyyttä äänilähteestä.

Etusijaisefektit

Haas effect (precedence effect)

Psykoakustinen Haas efekti vaikuttaa kuulijan suunnan havaintiin ensi heijastumien kautta kahdeksasta jopa kahteentoista desibeliin riippuen kuinka myöhään heijastumat saapuvat kuulijan korviin.

Tämä efekti toimii siis esimerkiksi jos ajatellaan ääntä ja sen ensiheijastumia kahtena eri paikassa sijaitsevana äänilähteenä, kuten kaiuttimet, jotka tuottavat saman äänen. Ääni lokalisoituu äänilähteeseen jonka tuottama ääni saapuu ensin kuulijalle, vaikka jälkeepäin saapunut ääni olisi 8-12 dB voimakkaampi.

Temporal fusion

Toinen muoto etusijaisefektistä on Temporal Fusion. Ensiheijastumat jotka saapuvat kuulijalle n. 30 ms sisällä suoran äänen saapumisesta eivät pelkästään peity kuuluvuudeltaan vaan ne myös “sulautuvat”alkuperäiseen suoraan ääneen. Kuulo ei siis kykene erottelemaan ajallisesti lähekkäin olevia ääniä, vaan pitää niitä yhtenä äänenä. 30 ms aika on erittän viitteellinen sillä nopeilla transienteilla fuusio hajoaa jo n. 5ms jälkeen, kun taas hitaasti syttyvillä äänillä esimerkiksi vilulla tämä voi kestää jopa 80 ms asti.

Siitä huolimatta että ensiheijastumat peittyvät kuuluvuudeltaan, sekä yhdistyvät alkuperäiseen suoraan ääneen, ne muokkaavat havaitsemaamme ääntä tehden siitä voimakkaamman, sekä täydemmän kuulloista.

Doppler ilmiö

Doppler efekti syntyy kun ohi liikkuva äänilähde “puristaa” ääniaaltoja tullessaan kuulijaa kohti ja “laajentaa” niitä kulkiessaan pois päin

kuulijasta.

Muita viive-efektejä

Lyhyttä viivettä n. 5 ms käyttämällä näennäinen instrumentien määrä tuplautuu.

Yli n. 35 ms äänet alkavat kuulua erikseen ja tuottamaan Slap Echo tai Slap Back nimillä kutsuttua iskujen tuplautumisefektiä.

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