Pään siirtofunktio ja miten se tapahtuu

 Tiedättekös mitä sellainen vekkuli kirjainyhdistelmä, kuin HRTF edustaa?

No sehän on vanha tuttu Head Related Transfer Funktion, eli suomeksi Pään siirtofunktio.

Ai ei sano mitään? No se siis pitää sisällään kaikenlaista sellaista jännää, että mikä kaikki ihmisessä vaikuttaa korviin tuleviin ääniaaltoihin. Eli mitenkä ne ilmamolekyylit kimpolevat ihmisestä, ennen tärykalvolle päätymistään.

Kas kun se ei ole vain niin yksinkertaista, että se ääni tulee äänilähteestä ja ihminen sen sitten sillä tärykalvollaan poimii, vaan ne ääniaallot tulevat eripuolella päätä sijaitseviin korviin vähän eri aikaan, heijastelevat ja kimpoilevat mm. olkapäistä ja päänmuodoista, puhumattakaan korvalehdistä ja niitten koukeroista ja mulahtavat lopulta korvakäytävään, joka sekin vaikuttaa kuultavaan soundiin, kunnes se sitten päätyy lopulta heiluttelemaan sitä tärykalvoa ja loppu onkin sähkömekaniikkaa, sekä psykofysiikkaa.

Tämä kaikki on sillälailla merkittävää, että ihminen aistii näitten hyvinkin monimutkaisten heijastusten perusteella yllättävän hyvin saapuvan äänen suunnan, ilman että pitää kissamaisesti käännellä korvia.

Jos olet joskus ihmetellyt, että miten muka voi havaita, tuleeko ääni yläpuoleltasi, vaikka sulla on vain kaksi korvaa pään sivuilla, niin just näitten heijastustenpa avulla, joista sitten aivo laskee, että mikä on äänen suunta ja luonne.

Tässä siis tiivistettynä ja karkeistettuna pään siirtofunktio. No miksi tämän pitäisi olla kiinnostava, muille kuin audiologeille ja muille tiedeuskovaisille? No. katsokaas kun ihmisen kuulemisen mekaniikan tunteminen avaa monenlaisia ovia kaikenmoiseen äänentoistoasiaan, puhumattakaan sen äänen tallentamisesta.

Videoblogissani olen puhunut mm. kuulokevasteesta ja siitä, miksi optimaaliselle sellaiselle on kamalan haastavaa, tai jopa mahdotonta luoda referenssikäyrää. Tiivistettynä: Kaikkien ihmisten korvan resonanssit ovat niin yksilöllisiä, että kun sä panet kuulokkeet = kaiutinelementin siihen senttien päähän korvasta, niin se kuultava vaste on kaikilla jokseenkin erilainen.

No mutta entä sitten se äänitystilanne? Miten tätä tietoa voitaisiin hyödyntää sellaisessa ja ennenkaikkea miksi?

Lähtekäämme siitä, että mikrofoni ei tallenna suuntaa. Edes suuntaava mikrofoni ei pysty tallentamaan suuntainformaatiota. Se vaan poimii tietystä suunnasta ääntä paremmin, kuin toisesta. Erillaisilla stereomikrofonimetodeilla pystytään kyllä tallentamaan stereoinformaatiota hyvinkin tarkasti ja luonnollisesti. Ja erilaisilla suuntakuvioilla sekä äänilähteen etäisyyttä säätelemällä, voidaan kontrolloida tilainformaation määrää, mutta vain horisontaalisesti.

Kääntäen: Kaksi kaiutinta toistaa kahden mikrofonin tuottamaa soundia varsin mainiosti. Mutta jos halutaan että se ääni toistuu myös takaa, pitää pistää lisämikrofoni poimimaan takaa sitä tulevaa informaatiota ja toistaa se takakaiuttimella. Eli surroundhommiksi menee.

Ja sitten kehiin astuu sellainen termi, kuin binauraalinen äänitys. Ja nyt sitten heti unohdetaan ne hipiltä haisevat binauraaliset biitit, yms. rentoutuskasetit, joilla pyritään kontrolloimaan ihmisen beta ja theta aaltoja.

Ei vaan binauraalinen äänitys meinaa sitä, että otetaan huomioon nuo pään siirtofunktion koukerot ja sitten taas toistettaessa minimoidaan ne. Ja nyt varjoista astuu aplodien saattelemana hieman kuumottavan näköinen keinopäämikrofoni. Läpyläpy...

Pannaan äänitettävään tilaan tommoinen ihmisen mittasuhteet omaava nukke, jonka korvakäytävään on sijoitettu mikromafonit ja ruvetaan äänittämään. Sittenhän mikrofoni kuulee kuin ihminen ja sen kun toistaa sitten jälkeenpäin, niin tila ja suuntahommahan on sillä ratkaistu, eiks je!?! 

No tietenkään asia ei ole todellakaan näin yksinkertaista.

Kuten aiemmin totesin, ihmisen kokema soundi muodostuu siinä HRTF osiossa niistä myriaadeista heijastuksista ja resonansseista ja se raakavaste on sitämyöten varsin kaukana ns. ”flätistä” vasteesta.

Toisin sanoen se sillätavalla tallennettu ääni kuulostaa ihan kamalalta. Ja mikä ärsyttävintä, kaikki muu paitsi se horisontaalinen suuntainformaatio jää myös täysin olemattomaksi kaiutinkuuntelussa. Kun sen tekee huolellisesti, niin sitä voi käyttää kyllä kuulokekuuntelussa hyvinkin menestyksekkäästi niinkin, mutta tähän asti lähinnä hyvin marginaaliseen kikkailuun melko yksinkertaisilla äänilähteillä, kuten tämä semilegendaarinen ”barbershop” äänite.

Oikeastaan ainoastaan Chesky records on onnistunut rakentamaan äänitys-systeemin teknologian ympärille, joka tuotaa hyvän äänikuvallisen kopromissin sekä kuuloke, että kaiutinkuuntelussa, mutta ne pitää prosessinsa visusti salaisena. Ja sehän mua on ärsyttänyt jo kauan.

No koskapa mä myös suunnittelen kuulokkeita, niin mun piti taannoin hommata kuulokemittaus systeemi ja koska mulla ei ole laittaa kymppitonneja oikeaan laboratoriokeinopäähän, ostin varsin maltillisen hintaisen, mutta hyväksi todetun Mini DSP:n E.A.R.S -systeemin ja eipä aikaakaan, kun rupesin tutkimaan sen mahdollisuuksia myös äänityksissä. Muutaman kuukauden puljailun jälkeen mä sitten heräsin keskellä yötä, kun alitajunta oli prosessoinut näemmä riittävästi dataa parinkymmenen vuoden ajalta ja tajusin, miten se raakavaste pitää prosessoida, niin että se kuulostaa jälkeenpäin nautittuna järkevältä, mutta niin että myös se tila ja suuntainformaatio säilyisi edes kohtalaisen hyvänä. 

Ja anteeksi nyt vaan kun tämä varmasti ärsyttää monia, mutta tätä prosessia mä en aio ihan hetkeen paljastaa. 

Mä olen ollut kiinnostunut tästä aiheesta koko aikuisikäni, rakennellut omia keinopäitäni ja tunkenut miniatyyrimikrofoneja korviini, tutkinut alan kehitystä ja varsinkin mallinnuksia ja palannut sen pariin aika ajoin, vain todetakseni, että vaikeaa on ja maailma ei muutenkaan ole valmis. 

Mutta onnekseni en ole ainoa ja maailma on mennyt sen suhteen huimasti eteenpäin. Eritoten peliteollisuus on ottanut asian omakseen ja monissa nykypeleissä on ihan huikeat äänimaisemat. Kas kun esimerkiksi FPS pelejä pelataan lähes yksinomaan kuulokkeilla, voidaan se pelimaailmakin optimoida binauraaliseksi. Hienona esimerkkinä on erinomaisen strateginen Rainbow six Siege, jonka yksi tärkein elementti on se, että äänet tulevat eri suunnista ja mm. materiaalit ja seiniin tehdyt reiät paljastavat vihulaisten olinpaikan. Myös korkeus-suunta toimii yllättävän hyvin; Luuraako pahis alapuolellasi, vai nitiseekö lattia uhkaavasti yläpuolella?

Kuulokekuuntelu on kasvanut lähivuosina ihan valtavasti ja markkinat senkuin vaan kasvavat. Minusta on ihan validia ottaa tämä huomioon niin miksaamisessa, kuin äänittämisessäkin ja kehitellä uusia tapoja ja menetelmiä, jotka vastaavat tähän kehitykseen. Tuntuu että useimmat kuuntelevat musiikkinsa joko kuulokkeilla, tai sitten matkakaiuttimilla ja kunnon stereokaiutinkuuntelu on yhä harvempien harrastus. Sääli sinänsä, mutta myös ihan eri keskustelu.

Tässä vielä linkki parin viikon takaiseen äänitykseen Tuure Kilpeläinen&Kaihon Karavaanin Mustion kesäteatterin keikalta, jossa panin oman keinokorvani äänittelemään FOH:in vierestä. Tunnelma välittyy aika mainiosti.

jazmanaut · Tuure Kilpeläinen&Kaihon Karavaani. Live @ Mustio:Aamunkoi