Akatemiatutkija Tapio Lokki selvitti
akustiikassa tärkeät soittimien suuntakuviot
Akatemiatutkija, dosentti Tapio Lokin tutkimusryhmä on pystynyt analysoimaan kaikkien sinfoniaorkesterin soittimien suuntakuviot, jotka vaihtelevat suuresti eri soittimilla. Soittimien suuntaavuudet ovat tärkeitä akustiikan suunnittelussa ja musiikkiakustiikassa.
Soittimien suuntakuvioiden selvittämiseksi Lokin ryhmä teki sinfoniamusiikkiäänitykset 22 mikrofonilla, jotka sijoitettiin soittajan ympärille. Äänityksiä tullaan käyttämään olemassa olevien konserttisalien akustisiin tutkimuksiin niin sanotun kaiutinorkesterin avulla. Oikea sinfoniaorkesteri korvataan suurella määrällä kaiuttimia, jolloin voidaan tehdä kalibroidulla orkesterilla äänityksiä eri saleissa ja verrata saleja jälkikäteen esimerkiksi parivertailuna laboratorio-olosuhteissa.
Lokin johtamassa projektissa tehtiin neljä täysin kaiutonta muutaman minuutin mittaista otosta Mozartista Mahleriin. Musiikkinäytteet edustavat erilaisia musiikkityylejä ja erikokoisia orkestereita. Näin voidaan tutkia monenlaisten salien akustiikkaa mahdollisimman monipuolisesti. Tutkimustuloksia voivat hyödyntää kaikki tutkijat ympäri maailmaa, koska äänitykset on julkaistu vapaasti akateemiseen käyttöön internetissä.
Apuväline akustiikan suunnittelijoille
Tutkimus on niin sanottua auralisaatiotutkimusta. Auralisaatio on tekniikka, jonka avulla suunnitteilla olevien akustisten tilojen 3-D-malleja voidaan kuunnella. Tietokonesimulaatiolla lasketaan, miten ääni heijastelee tilassa ja laskentatulokset toistetaan käyttäjälle tilaäänentoistolla. Auralisaatiota voi verrata analogisena prosessina visualisoinnille, missä 3-D-mallista tehdään katseltava kuva.
Auralisaatio voi lähitulevaisuudessa olla uusi suunnitteluväline akustikoille, mutta ennen kaikkea se on työkalu akustiikkasuunnitelmien selittämiseksi arkkitehdeille, muusikoille, päättäjille sekä suurelle yleisölle. Auralisaatiota varten on erittäin tärkeä tietää, miten eri soittimet säteilevät ääntä eri suuntiin, minkä Lokin ryhmä on selvittänyt. Tästä aiheesta ei ole maailmalla aiempia yhtenäisiä mittauksia.
Auralisaatiota varten suunnitteilla olevan tilan, esimerkiksi konserttisalin akustiikkaa pitää mallintaa ja simuloida. Tämä tehdään yleensä laskennallisin menetelmin. Auralisaatiossa tarvitaan myös heräteääntä, joka mallinnetussa tilassa soitetaan. Koska auralisaation tarkoituksena on kuunnella juuri suunnitteilla olevaa tilaa, on äänityksen oltava kaiuton. Kaiuton olosuhde on esimerkiksi tunturin laella tai aukealla pellolla, missä ääni ei heijastu mistään kuuntelijan korviin. On olemassa myös kaiuttomia huoneita, joiden seinät imevät kaiken äänen.
Sinfoniamusiikkia ilman konserttisalia
Konserttisalien auralisointeja varten on luonnollista käyttää sinfonista musiikkia heräteäänenä. Tämä on ennen ollut mahdotonta, koska hyvälaatuista täysin kaiutonta äänitystä koko sinfoniaorkesterista ei ole ollut olemassa. Lokin tutkimusryhmä keksi keinot kaiuttoman sinfoniaorkesterin äänittämiseksi, ja vuoden 2008 alussa Teknillisen korkeakoulun kaiuttomassa huoneessa äänitettiin koko sinfoniaorkesteri.
Koska koko orkesteri ei mahdu kerralla kaiuttomaan huoneeseen, soittajat äänitettiin yksi kerrallaan. Myös jokaisen soittimen ääni saatiin talteen omalle raidalleen. Soittajille näytettiin soittotilanteessa kapellimestari videolta ja he kuuntelivat kuulokkeista harjoituspianistin pianotulkintaa äänitettävästä teoksesta. Näiden kahden avulla soittajat pystyivät soittamaan samassa tempossa, kontrolloimaan omaa virettään sekä mukauttamaan soittonsa yhtenäiseen tulkintaan.
Auralisaatiotutkimuksen lisäksi Lokin ryhmän äänityksiä voidaan käyttää äänitysstudioiden efektilaitteiden suunnittelussa sekä musiikin opetuksessa. Koska jokainen soittaja on omalla raidallaan, voidaan helposti tehdä esimerkiksi opetussovellus, jossa partituurista voi valita haluamansa soittimet ja kuunnella vain osaa soittimista kerrallaan.
Lisätietoja antaa akatemiatutkija, dosentti Tapio Lokki, Teknillisen korkeakoulun mediatekniikan laitos, p. (09) 451 4737, sp. tapio.lokki(at)tkk.fi.
Suomen Akatemian viestintä
tiedottaja Leena Vähäkylä
p. (09) 7748 8327
leena.vahakyla(at)aka.fi