Tietoa ja taitoa: Kaiuttimien sijoittelu

Jaa Facebookissa

kaiutinsijoittelu_aloitus_8647

Julkaistu alun perin Hifimaailman numerossa 2/2007.

Kaiutin toimii aina yhdessä huoneen kanssa. Siksi sijoittelulla on erittäin suuri vaikutus ääneen, eikä väärin sijoitettu kaiutin anna läheskään parastaan. Yleinen äänensävy, huoneeseen heräävät bassoresonanssit ja tilanvälityskyky muuttuvat kaikki kaiuttimen paikan mukana.

Hifimaailman lukija varmasti ymmärtää, että lattiakaiutinta ei ole tarkoitettu sijoitettavaksi kirjahyllyn päälle poikittain eikä jalustakaiutinta lattialle sohvan taakse. Oikea kaiutinsijoittelu vaatii silti hieman paneutumista ja ahkeraa kokeilua omassa huoneessa. Koska jokainen huone on omanlaisensa ja jokaisella kaiutinmallilla omat piirteensä, kuuntelija joutuu itse etsimään omaa makuaan parhaiten palvelevan sijoituksen.

ILMOITUS (SISÄLTÖ JATKUU ALLA)

Perinteisessä stereojärjestelmässä kanavia on vain kaksi, joten hyvä paikka pitää löytää onneksi vain kahdelle kaiuttimelle. Moni on kyllä tullut sotkeutuneeksi subwooferiin, jolloin sekin pitäisi saada sekä sisustuksellisesti että akustisesti sopivaan kohtaan. Kotiteatterissa kaiuttimien määrä lähentelee pahimmillaan kymmentä. Kotiolosuhteissa joudutaan tekemään yleensä kompromisseja, mutta valitsemalla tarkoitukseen sopivat kaiuttimet saadaan tavallisessakin huoneessa hyvä lopputulos.

Tyypillisen kotelokaiuttimen äänestä tulee suoraan kuuntelupaikalle vain 10–20 prosenttia. Loput ovat huoneen pintojen kautta tulleita heijastuksia. On siis erittäin selvää, että huone vaikuttaa hyvin paljon.

Koska huoneesta tulevat heijastukset pääosin sotkevat ääntä, niiden minimoinnilla voidaan parantaa äänenlaatua. Akustoinnin lisäksi hyvä ratkaisu on kuunnella kaiuttimia mahdollisimman läheltä, jolloin suoran äänen osuus kasvaa ja heijastuksien vähenee. Mitä pistemäisempi äänilähde kaiutin on, sitä lähempää sitä voidaan kuunnella. Isot monitiekaiuttimet vaativat joskus jopa kolmen-neljän metrin kuunteluetäisyyden, jotta niiden ääni kuulostaisi yhtenäiseltä. Pienet kaksitiekaiuttimet ja etenkin koaksiaalielementtiin perustuvat mallit saattavat taas olla toimivia hyvinkin lähellä kuunneltaessa.

Etäisyyttä seiniin

Ihmisen kuuloaisti, korva ja aivot yhdessä, reagoi eri tavalla eri aikana tuleviin ääniin. Jos suoraa ääntä seuraava heijastus tulee hyvin nopeasti, se sotkee alkuperäistä informaatiota. Vastaavasti kun heijastus tulee riittävän paljon alkuperäistä signaalia myöhemmin, kuuloaisti osaa tulkita äänen heijastukseksi, tilan akustiikasta johtuvaksi asiaksi. Raja, jossa kuulo ymmärtää äänen heijastukseksi on muutaman kymmenen millisekunnin kohdalla.

Käytännössä se tarkoittaa, että tavallisessa huoneessa kaikilla ensimmäisillä heijastuksilla on taipumus olla haitallisia. Vaikka kaiutinta ja kuuntelupaikkaa ei saisikaan metrien päähän seinistä, karkeasti yleistäen suurempi etäisyys on aina hyvästä. 80 senttiä on aina parempi kuin 20 senttiä. Sekin auttaa, että pitempään kulkenut ääni vaimenee enemmän.

Bassotoiston kannalta seinässä kiinni olevat kaiuttimet ja kuuntelupaikka ovat hankalin mahdollinen ratkaisu seisovien aaltojen takia. Tällainen sijoitus herättää tehokkaimmin huoneeseen syntyvät moodit. Tuloksena on helposti jyräävän voimakas ja sävyiltään sumentunut bassopää. Jos kuuntelupaikka on ihan takaseinää vasten, myös stereokuva kärsii pään takaa pian suoran äänen jälkeen tulevista heijastuksista.

Kannattaa muistaa, että tavanomainen kotelokaiutin on bassoalueella ja alemmalla keskialueella aina ympärisäteilevä ja se muuttuu puoliavaruuteen säteileväksi vasta 1–2  kilohertsin kohdalla. Kaiuttimen toisto on suunniteltu tasapainoiseksi yleensä sellaiseen sijoitukseen, jossa kaiutin ei ole ihan takanaan olevassa seinässä kiinni. Etäisyyden vähentyessä basson ja alakeskialueen taso kasvaa ja alkaa peittää ylempiä äänialueita alleen. Lisäksi mitä lähempänä kaiuttimia niiden takana oleva seinä on, sitä voimakkaampi heijastus sieltäkin tulee sotkemaan stereokuvaa.

Takaseinän tuoman korostuksen lisäksi sijoittelua täytyy tietysti hakea silläkin perusteella, että seisovat aallot eivät aiheuta bassovasteeseen pahoja korostumia tai vaimentumia. Oikea etäisyys riippuu aina tilanteesta ja löytyy vain kokeilemalla.

KultainenLeikkaus
Käyttämällä hyväksi kultaisen leikkauksen suhdetta löytyy usein yksi toimiva vaihtoehto kuuntelupaikalle.

Pituussuunnassa yksi kokeilemisen arvoinen vaihtoehto on jakaa huone kultaisen leikkauksen mukaan. Joko niin, että 62 prosenttia huoneen pituudesta jää kuuntelijan etupuolelle tai, jos huone on pitkä ja mahdollistaa asian, 62 prosenttia huoneen pituudesta jää kuuntelijan taakse. Vaihtoehto voi toimia erittäin hyvin normaalilla kotelokaiuttimella. Dipolikaiuttimella parempi ratkaisu on yleinen suositus, jossa kaiuttimet ovat huoneen kolmasosan päässä etuseinästä ja kuuntelija vastaavalla tavalla kolmasosan päässä takaseinästä.

Symmetria pääosin hyvä asia

Stereokuvan muodostuminen vaatii kaiutinsijoittelulta sivusuuntaista symmetriaa. Jos vasemmalla ja oikealla olevat seinät ovat selvästi eri etäisyydellä kuuntelupaikalta ja paljon toisistaan poikkeavia akustisilta ominaisuuksiltaan, tarkkaa stereokuvaa ei pystytä luomaan. Mitä lähempänä sivuseinät ovat kaiuttimia, sitä nopeammin ja voimakkaampina niistä tulevat heijastukset saapuvat kuuntelupaikalle sotkemaan suoraan kaiuttimista saapuvaa ääntä.

EvilRoom

Esimerkkitila 1: Kaiuttimien sijoittelu on hyvin epäedullinen, stereokuva ei ole vakaa, ja bassoresonanssit ovat pahoja.

Esimerkkitila 1 on pahinta mahdollista sijoitusta kuvaava. Sohvalla olevan kuuntelupaikan oikealla puolella on iso ikkuna, ja oikea kaiutin aivan sen vieressä. Ikkuna heijastaa lähes täydellisesti keskialueen ja diskantin. Heijastus on erittäin voimakas ja tulee hyvin nopeasti suoran äänen jälkeen. Vastaavasti vasemman kaiuttimen vasemmalla puolella äänellä on runsaasti tilaa vaimentua toiseen sohvaan ja kaukana seinustalla olevaan kirjahyllyyn. Heijastus on paljon oikeanpuoleista vaimeampi, ja se saapuu selvästi myöhemmin. Lisäksi oikeanpuoleinen kaiutin on lähes nurkassa kiinni ja siksi herättää varmasti jokaisen seisovan aallon. Ääni on tällöin voimakkaasti bassokorosteinen.

GoodRoom

Esimerkkitila 2: Huoneen järjestys on suunniteltu niin, että symmetrinen sijoitus mahdollistaa hyvän stereokuvan ja etäisyys seiniin tasapainoisen bassotoiston.

Toisessa esimerkissä samaa huonetta käytetään musiikinkuuntelun kannalta järkevämmin. Kaiuttimet ovat symmetrisesti ikkunapäädyssä irti pääty- ja sivuseinistä, molemmilla seinustoilla on sohvat, ja tuoli on siirretty keskilinjalle kuuntelupaikaksi. Lisäksi kuuntelupaikka ei ole kiinni takaseinässä. Tällöin stereokuvasta tulee huomattavasti tarkempi, ja myös bassotoisto on paljon tasapainoisempi.

Subwooferin tarpeet

Oli kyse sitten elokuvakäytöstä tai musiikista, hyvin säädetty ja oikein sijoitettu lisäbasso tuo auktoriteettia ja syvyyttä ääneen. Mitä matalammalle subbarin toistokaista on rajattu, sitä vapaampaa sen sijoitus on. Aktiivisubwooferissa on aina mahdollisuus tasonsäätöön, joten sen suhteen ongelmaa ei ole. Silti jo elokuvakäytössä tyypillinen 80 hertsin jakotaajuus vaatii oikean paikan hakemista, jotta parin oktaavin levyinen 20–80 hertsin alue hoituisi tasapainoisesti.

Subwooferin toistoa sotkee pahasti kaksi asiaa. Huoneen moodit eli seisovat aallot aiheuttavat korostumia ja vaimentumia, jotka huonontavat taajuusvastetta. Lisäksi toistettavien taajuuksien aallonpituudet voivat olla samaa luokkaa kuin heijastuksen kulkema matkaero. Jos takaseinästä heijastuva ääni on vastakkaisessa vaiheessa kaiuttimesta suoraan lähteneeseen verrattuna, se aiheuttaa vaimentuman. Vaimentuma syntyy taajuudelle, jota vastaavan aallonpituuden neljäsosa on sama kuin kaiuttimen etäisyys seinästä.

Esimerkiksi puolen metrin päässä seinästä oleva subwoofer saa vasteeseen vaimentuman 343 m/s / 4 * 0,5 m taajuudelle eli 170 hertsin kohdalle. Yleensä tämä on jo turvallisesti lisäbasson toistokaistan ulkopuolella. Pääkaiuttimien toistoon tuollainen etäisyys vaikuttaa, mutta niiden sijoituksessa on pakko ottaa huomioon muutkin seikat ja hyväksyä mahdollinen kapeakaistainen vaimentuma. Toisaalta jos kuuntelupaikka on 1,4 metriä irti takaseinästä, vastaavanlainen kuoppa vasteeseen tulee 343 m/s / 4 * 1,4 m eli noin 60 hertsin alueelle.

Bassomonttu

Takaseinästä tuleva heijastus on vastakkaisessa vaiheessa suoran äänen kanssa ja aiheuttaa kuopan bassovasteeseen.

Kuuntelupaikalla liikkumalla on helppoa määritellä, kummassa suunnassa subwooferin paikkaa pitää muuttaa. Jos liikkumalla sivusuunnassa saadaan bassoaluetta toistumaan tasaisemmin, pitää subwooferiakin siirtää sivusuunnassa. Vastaavasti sama pätee pituussuuntaan. Pistetaajuuksia sisältävä testilevy on erinomainen apu etsittäessä parasta paikkaa lisäbassolle. Omilla korvillakin kuulee pahimmat vaimentumat ja korostumat, mutta halutessaan voi desibelimittarin ottaa avuksi.

Keskikanava kohdalleen

Ihmisen kuulo pystyy aistimaan tarkan äänen suunnan etusektorista käyttämällä hyväksi korvien välisen etäisyyden aiheuttamaa viivettä äänen saapumisessa oikeaan ja vasempaan korvaan. Toisaalta tämä rajoittaa suuntakuulon toiminnan niille taajuuksille, joilla aallonpituus ei kasva kertaluokkaa suuremmaksi kuin tuo etäisyys. Lisäapuna on korvanlehden muoto, joka muuttaa äänen sävyä riippuen siitä, tuleeko ääni edestä vai takaa. Takaa tuleville äänille kuuloaisti ei kuitenkaan pysty määrittelemään tarkkaa suuntaa.

EvilFrontspeakers
Keskikaiutin on paljon pääkaiuttimia alempana, ja äänenlaatu kärsii voimakkaasta lattiaheijastuksesta. Lisäksi kaiuttimet poikkeavat rakenteellisesti toisistaan.

Monikanavaäänellä oikea kaiutinsijoittelu on kriittisintä kuunneltaessa monikanavaista musiikkia. Elokuvamateriaalilla kuva, ja toivottavasti myös juoni, vievät osittain huomiota pois äänestä, ja tämä mahdollistaa isompien kompromissien teon. Se on tietysti selvää, että kaikkien kaiuttimien pitäisi olla äänensävyltään mahdollisimman samankaltaisia. Lisäksi merkitystä on kaiuttimen suuntakuviolla ja vaihekäyttäytymisellä, eli identtinen viisikko on periaatteessa ihanteellinen ratkaisu monikanavajärjestelmän kaiuttimiksi.

Periaatteen ja käytännön ero tulee siinä, miten kaiuttimet sijoitetaan, ja millaista signaalia niillä toistetaan. Keskikanavan tilanne on selvempi, koska se on yhdessä vasemman ja oikean kanssa muodostamassa tarkasti havainnoitavaa etusektoria. Kaikkien kolmen etukaiuttimen pitäisikin pystyä mahdollisimman identtiseen toistoon. Käytännössä keskikanavan bassotoisto ohjataan lähes aina pääkaiuttimille tai subwooferille, eli riittää, että toisto on yhtenäistä noin sadasta hertsistä alkaen.

GoodFrontspeakers

 Keskikaiutin on samalla korkeudella pääkaiuttimien kanssa ja toistoltaan yhtenevä noin sadasta hertsistä ylöspäin.

Keskikanavan paras paikka olisi sivusuunnassa tasan vasemman ja oikean puolivälissä sekä korkeussuunnassa keskiääni- ja diskanttielementeiltään niiden kanssa samalla eli istuvan kuuntelijan korvan tasolla. Varsinkin pystysuunnassa muutaman kymmenen sentin ero on harvoin selvästi kuultavissa. Tosin jos keskikanavan kaiutin asettuu hyvin alas, lattiasta tuleva heijastus sotkee ääntä paljon. Etäisyys takaseinään pitää hakea sopivaksi niin, ettei seinä korosta liikaa alakeskialuetta, koska se tekisi äänen paksuksi ja tukkoiseksi.

Speakerdistance

Keski- ja surroundkaiuttimet ovat eri etäisyydellä kuuntelupaikalta kuin pääkanavat, joten niiden ääntä täytyy viivästää vastaavasti. Yhden metrin ero vastaa noin kolmea millisekuntia

Kaikkien kaiuttimien tulisi olla samalla etäisyydellä kuuntelupaikalta, jotta eri signaalit saapuisivat korviin yhtä aikaa. Käytännössä keski- ja surroundkanavia joudutaan usein viivästämään, jotta ne sijoittuisivat samalle virtuaaliselle ympyränkaarelle, jonka keskipiste kuuntelupaikka on. Kaikissa kotiteatterivahvistimissa on onneksi hyvät mahdollisuudet tähän. Normaalisti vahvistimelle kerrotaan suoraan etäisyydet metreissä, mutta jos ainoa vaihtoehto on antaa viive, sen voi laskea siten, että yksi millisekunti vastaa 30 sentin siirtoa.

Taka- eli surroundkanavat

Surroundkaiuttimien kanssa tilanne on enemmän makuasia. Niille syötettävä signaali on pääasiassa tila-akustiikkaa ja elokuvakäytössä lisäksi efektejä, joiden tarkka paikallistuminen ei ole samalla tavalla kriittistä kuin etusektorin äänien kanssa. Paras lopputulos saadaan yleensä yhdistelmällä, jossa äänensävy ei poikkea pahasti etukanavista, eikä ääni koskaan paikallistu surroundkaiuttimiin. Säteilykuvioltaan laajat, mahdollisesti jopa ympärisäteilevät kaiuttimet toimivat hyvin. Kun iso osa surroundkanavien äänestä tulee kuuntelupaikalle heijastuneena seinistä ja katosta, surroundäänikenttä on laaja ja avara.

Monikanava2Monikanava1

Surroundkaiuttimien sijoitus pelkästään takaseinälle jättää äänikuvaan helposti aukon keskelle. Kaiuttimet kuuntelupaikan sivuilla tai 6.1- / 7.1 -järjestelmä on parempi ratkaisu.

Jääräpäinen puhuminen surroundkaiuttimista takakaiuttimien sijaan johtuu siitä, että takaseinä on harvoin oikea paikka. Suoraan kuuntelupaikan sivuilla tai hieman sitä taaemmaksi on parempi ratkaisu. Tällöin vältetään tilanne, että ääntä tulee edestä ja takaa, mutta keskelle jää reikä. 6.1- ja 7.1-järjestelmät paikkaavat tämän puutteen, koska niissä surroundit ovat sivuilla, ja takaseinällä on lisänä surroundkeskikanava tai kaksi.

SurroundKorkeus

 

Riittävän korkealla oleva surroundkaiutin kuuluu varmasti jokaiselle kuuntelijalle, eikä ääni vaimene viereiseen kaveriin.

Korkeussuunnassa lähtökohta on 1,5–2 metriä lattiasta eli selvästi etukaiuttimia ylempänä. Tälle on kaksi syytä. Korkealla sijoituksella saadaan suurin osa efekteistä ja akustiikkaa luovasta äänestä tulemaan suunnasta, josta se luonnossakin tulisi. Lisäksi kuuntelemassa olevan kaverin pää estäisi suoraan sivulla olevan kaiuttimen äänisignaalia kuulumasta kunnolla.

Mikäli surroundkanavat ovat seinää vasten, kuten tilanne käytännössä useimmiten on, ja pääkanavat väljemmin sijoitettuja, se tulee ottaa huomioon kaiuttimien bassotoistossa. Seinäsijoitus korostaa myös surroundeissa bassoja ja alakeskialuetta, eli kaiuttimen oman toiston pitää olla seinustalle suunniteltu.

Kaiuttimille kunnollisen peruspaikan etsiminen sujuu yleensä illassa tai parissa. Monikanavaisessa järjestelmässä kannattaa ehkä varata vapaa viikonloppu puuhalle. Testisignaaleja sisältävät levyt ovat hyvä apu normaaleille musiikkiäänitteille. Hienosäätöä tehdään lähes aina hyvin pitkään, mahdollisesti koko kaiuttimien käyttöiän. Musiikilla kuuntelu monella eri tavalla auttaa löytämään paikan, jossa lopputulos on omissa olosuhteissa paras mahdollinen.