Äänen kuvaamistapoja

Äänen graafinen kuva - verhokäyrä

Tavallisimmin ääni kuvataan käyränä, joka kuvaa ilmanpainemaksimien ja –minimien määrää ja sijoittumista äänen edetessä. Yksinkertaisin ääni on puhdas siniääni. Käyrän huippukohdat kertovat ilmanpainemaksimien ja pohjakohdat ilmanpaineminimien sijainnit.

Käytännössä käyrä on hyvin monenmuotoista Tässä on kuvattuna kappale puhetta ja kuva on tietokoneen ruudulta äänieditoriohjelmasta. Lause ”tässä on elävä esimerkki” on lausuttu huolimattomasti puhekielellä, joten siitä ei löydy kaikkia äänteitä puhtaina. Suurennos o-vokaalin keskeltä näyttää, missä ilmanpainemaksimit ja -minimit sijaitsevat.

Graafisesta kuvasta näkyy, että kaikki vokaalit ovat voimakkaita (=laajoja ylös-alas-suunnassa). Konsonantit ovat vähäisempiä kuten "t" lauseen alussa ja s-äänne. Vielä paremmin eri äänteiden luonne näkyy kuvassa, jossa on kuvattu säe Eino Leinon runosta ”Hymyilevä Apollo”. Lause kuuluu:  "Kuka taitavi lempeä vastustaa". "K"- ja" t"-äänteet ovat hyvin lyhyitä ja niiden edessä on selvä tauko. Vokaalit ovat voimakkaita, samoin soinnilliset konsonantit kuten "m"-äänne. "S"-äänne on melko heikko.

Sonogrammi

Sonogrammissa on vaaka-akselilla aika ja pystyakselilla taajuudet. Mitä voimakkaampana jokin taajuus on, sitä tummempana se näkyy kuvassa. Tässä on sama lause sonogrammina. Vokaaleissa näkyvät formantit tummina ”pilvekkeinä”. Tutki kuvasta, miten diftongien kohdalla formanttialueet muuttuvat, esim. diftongit –ai- ja –eä-. S-äänne sisältää paljon hyvin korkeita taajuuksia.

Ääni 3-ulotteisena

Äänieditoreissa on mahdollista analysoida lyhyen ääninäytteen taajuuksia 3-ulotteisena.  Kaavion yhdellä sivustalla kulkee aika, toisella taajuudet ja eri taajuuksien voimakkuudet näkyvät ”kukkuloiden” korkeutena.

Tämä esitystapa on yleensä aika vaikeaselkoinen, mutta siitä on erityistä apua, kun tutkitaan huoneen  jälkikaiunnan rakennetta tai äänen soundin muuttumista.

Musiikillisten äänten elämänvaiheet

Kolmiulotteisen esitystavan avulla voi tehdä päätelmiä siitä, miten ääni muuttuu ajan funktiona. Soitinten yksittäisissä äänissä voidaan erottaa kolme ”elämänvaihetta”:

1. Ääni syntyy, syttyy, ”attack”. Se on äänen alkuhetki, ja monissa kuuntelukokeissa on todettu, että se on erittäin tärkeä monien soittimien äänen tunnistamisessa. Jos esim. painon äänestä leikataan pois äänen alku, soitinta ei pysty tunnistamaan pianoksi.

Äänen alku, attack voi olla erittäin lyhyt, jopa vain 10 millisekuntia. Normaali attack on n. 15-50 millisekuntia.  Näin lyhyellä äänellä ei ole musiikillista luonnetta, vaan se kuulostaa hälyääneltä  lähinnä rasahdukselta.. Mitä lyhyempi attack on, sitä korkeampia taajuuksia siinä on. Artikulointi merkitsee sitä, että äänten alkuja korostetaan, eli korkeat taajuudet lisääntyvät.

Hidas attack on esim. kontrabassossa, jonka ääni syttyy n. 100-500 millisekunnin kuluessa. Mitä hitaampi äänen alku on, sitä vähemmän siinä on korkeita taajuuksia.

Käytännössä äänen alku ei kuulosta häiritsevältä rasahdukselta, koska soittimen resonanssirakenne pehmentää äänen sointia.

2. Kestovaihe, äänen varsinainen ydin, ”body”. Siinä vaiheessa soivat formantit. Pitkä kestovaihe antaa äänelle äänienergiaa, voimakkuutta. Näppäinsoittimissa tai lyömäsoittimissa kestovaihetta ei ole tai se on hyvin lyhyt.

Äänen kestovaiheelle ovat tyypillisiä pienet voimakkuusvaihtelut. Niitä syntyy esim. orkesterissa ja kuorossa sen takia, että eri soitinten äänet eivät soi tasatahdissa, vaan äänet ovat eri vaiheissa, ja lopputuloksena on voimakkuusvaihteluita. Nopeaa voimakkuusvaihtelua kutsutaan ”tremoloksi”.  Voimakkuusvaihtelut eivät ole samaa kuin huojunta; huojunta syntyy pienistä sävelkorkeuden vaihteluista.

Äänen soundiin kestovaiheen aikana vaikuttavat monet asiat, tässä tärkeimmät:

• Laaja taajuusalue – ääni on kirkas ja äänenvoimakkuus suuri

• Perussävel voimakas, ylä-sävelet heikkoja -  sointi on pehmeä

• Yläsävelet voimakkaita – sointi on terävä, pistävä

• Osasävelet harmonisissa suhteissa – soinnin selkeys, selkeä sävelkorkeus

• Osasävelet ei-harmonisissa suhteissa – sävelkorkeus epäselvä

• Äänispektri jatkuva, hälynomainen – sointi hälynomainen

• Spektrissä näkyy formanttialueita – äänessä vokaalisia sointivärejä, esim. o-mainen, ö-mäinen sointiväri.

• Parilliset osasävelet puuttuvat – soundi on ontto (esim. klarinetin matalimmat äänet)

• 2., 4., 6. ja 8. osasävel voimakkaita – avoin, valoisa soundi

3. Poishäipyminen, ”decay”.  Ääni sammuu joko nopeasti kuten viulussa tai hitaasti kuten pianossa. Mielenkiintoista on se, mitä muutoksia äänen värissä on häipymisen aikana. Yleissääntö on, että korkeat taajuudet häipyvät nopeasti, matalat taajuudet jäävät soimaan pitempään.

Häipymisen hitaus johtuu siitä, että soittimen resonanssirakenteeseen on varastoitunut energiaa, joka vähitellen purkautuu. Mitä vähemmän soittimen rakenteessa on vaimentavia elementtejä, sitä pitempään soitin jatkaa soimistaan. Pisin vaimenemisaika on soittimilla, joissa kieltä näpäytetään tai lyödään, kuten piano, sello, kitara ja harppu. Pianon matalimmat äänet voivat soida jopa 40 sekuntia. Myös lyömäsoittimet jäävät värähtelemään pitkäksi aikaa.

 Lyhin häipymisaika on puhaltimissa. 

Katso tarkemmin joidenkin musiikki-instrumenttien sointiominaisuuksia täältä.