Miten miksataan

Desibelit

Tutustutaan äänenvoimakkuuden yhteysessä käytettävään Desibeli-sanaan (dB).

Puhelimen keksijänä pidetty Alexander Graham Bell kehitti Bel-yksikön mittaamaan tehon tai voimakkuuden suhdetta. Äänsignaalin kulkeminen pitkän matkan puhelinlankaa pitkin heikensi signaalia ja oli tärkeää pystyä kuvaamaan muutoksen määrä. Myöhemmin käyttöön vakiintui Bel-yksikön kymmenesosa, koska se on käytännöllisempi ja tarkempi mittauksissa. (Aivan kuten desilitra on litraa käytännöllisempi yksikkö puurohiutaleita mitatessa)

Desibeli on kahden eri äänenvoimakkuuden eroa vertaava mitta, kuten kilometri on kahden eri kohteen etäisyyttä vertaava mitta. Jos sanot: “Äiti, ikkunasta näkyy kilometri!”, se ei vielä tieteellisesti tarkoita mitään, koska et sanonut mitään alkupistettä, johon verrata tätä mittaa. Jos taas sanot: Tuon keltaisen viivan alkupisteestä sen loppuun on kilometri, määritit mitan alku- ja loppupisteen ja olet hyvin tieteellinen. On kuitenkin myös ilmaisuja, joissa mitan alku- ja loppupistettä ei ole syytä erikseen määrittää. Jos puhutaan kilometrin korkuisesta tornista, luulisi kenen tahansa ymmärtävän, että sillä tarkoitetaan maanpinnan ja tornin huipun välistä etäisyyttä, vaikkei tätä erikseen mainittaisi.

Älä huuda kesken oopperan: “Arvon kanssayleisö, kuulin äsken kuusikymmentä desibeliä!”

Huuda mielummin: “Kas arvon kanssayleisö, päätähtisopraanon ja lattian alta avustavan kuiskaajan äänenvoimakkuuden ero oli äsken kuusikymmentä desibeliä!" Tosin, aivan kuten korkea torni-vertauksessa, jossa mittauksen alkupiste on maanpinta sitä erikseen mainitsematta,  myös jonkin äänen desibelimäärästä voidaan puhua verraten  ilmaistua äänentasoa ihmisen kuulokynnykseen.

Yksikkö dB SPL (Sound pressure level) tarkoittaa jonkin äänen voimakkuutta suhteessa ihmisen kuulokynnykseen (0 dB SPL). Kuitenkin jos sanotaan, että hiljainen keskustelu on n. 50dB ja lentokoneen ääni on n. 140dB,  sen yleisesti ymmärretään tarkoittavan kyseisen äänen suhdetta ihmisen kuulon nollatasoon, vaikka "SPL"-loppuosa jätettäisi mainitsematta.

Desibelin käyttäytyminen

Desibeli on logaritminen mittayksikkö, eli sen arvo kasvaa eksponentiaalisesti. Se ei siis käyttäydy samoin kuin lineaariset mittayksiköt, joissa mittaluvun kasvaessa mitattava arvo kasvaa tasaisesti.

Jos juoksija on juossut 80 kilometrin matkan ja koutsi käskee häntä tuplaamaan jo juostun määrän, juoksijan on juostava vielä toiset 80 kilometriä eli yhteensä 160 kilometriä.

Jos taas DJ soittaa musiikkia 80 dB SPL voimakkuudella ja  yleisö käskee häntä tuplaamaan äänenvoimakkuuden, toteuttaakseen yleisön toiveen, DJ:n asettama uusi äänenvoimakkuus on oltava 86 dB (eikä 160db).

Jos äänenpaine tuplautuu, äänen voimakkuus desibeleissä mitattuna lisääntyy 6 dB (pyöristettynä, tarkempi luku on 6.2 dB)

Jos taas äänenpaine puolittuu, sen voimakkuus desibeleissä laskee 6 dB (tai tarkemmin 6.2 dB)

Äänenpaineen mittaaminen logaritmisella mitalla on järkevää, koska myös ihmisen kuulo toimii likimain logaritmisesti. Ihminen kuulee äänen suhteelliset muutokset tasaisempina kuin absoluuttiset muutokset. Voimakkaissa äänessä on tapahduttava paljon suurempi muutos, jotta ihminen erottaisi muutoksen,  verrattuna hiljaisiin ääniin. Siksi desibelimitta sopii kuvaamaan äänenpaineen eroa niin hiljaisilla kuin kovilla äänillä. Lineaarista mittaa käyttäessä äänenvoimakkuuden muutokset eri voimakkuudella olisivat paljon vaikeammin hahmotettavissa ja suhdeluvut ihmisen kuulon skaalassa hiljaisten ja voimakkaiden äänien välillä niin suuria, että suhdelukuja vertaillessa jouduttaisiin jatkuvasti pelaamaan nollilla.

0 dB SPL ja 120dB SPL ovat helposti verrattavat luvut, mutta lineaarista pascal-yksikköä käyttäen samat äänenpainetta mittaavat arvot ovat 0,00002 Pa ja 20 Pa (Pascal). 

Karkeasti sanottuna äänenvoimakkuuden yhden desibelin muutos on minimi, jonka ihminen erottaa. Vaikka äänenvoimakkuuden todellinen puoliintumis- ja tuplaantumismäärä desibeleinä on 6 dB, tarvitaan noin kymmenen desibelin muutos, jotta ihminen kokee äänenvoimakkuuden tuplaantuvan tai puoliintuvan (Tämäkin karkeasti sanottuna, ja kokemus riippuu eri tekijöistä kuten ympäristön melutasosta, äänen taajuudesta ja ihmisen herkkyydestä äänelle)

Ihmisen kuulo eri taajuusalueilla

Ihmisen kuuloalue taajuuksissa on siis (20 Hz - 20 kHz). Ihminen ei kuitenkaan havaitse tasaisesti kaikkia taajuksia. Ihminen kuulee yläkeskialueen taajuudet, n. 2000 - 5000 Hz kaikkein voimakkaimmin, mikä on erittäin käytännöllistä, sillä juuri nämä taajuusalueet ovat ihmisen puheen ymmärrettävyyden kannalta tärkeitä taajuuksia.

Kuuloalueen matalimmat ja korkeimmat ääripäät ihminen taas kuulee kaikkein heikoiten. Ero heikoimmin ja vahvimmin kuultavien taajuuksien välillä on radikaali, jopa useita kymmeniä desibelejä. Kuultavien taajuuksien suhde vaihtelee myös äänen voimakkuudesta riippuen. Mitä voimakkaampi äänen taso, sitä tasaisemmaksi ihmisen eri taajuuksien kuuleminen muuttuu.

Fletcher-Munsonin käyrät on taulukko, jota käytetään tämän vaihtelevan kuulokokemuksen visualisointiin

Ihmisen kuulon todellinen nollataso ei siis ole kaikilla taajuusalueilla 0 dB SPL, vaan se pätee yhden kilohertsin (1000 Hz) kohdalla

DBFS

Kun desibeleistä puhutaan ihmisen kuulokynnyksen minimiin nähden (dB SPL), nolla tarkoittaa ihmisen kuuleman äänenvoimakkuuden minimiä. Miksi sitten dawin jokaisen raidan yhteydessä olevassa desibelimittarissa kaikkein korkein arvo on nolla ja lukemat siitä alaspäin ovat negatiivisia lukemia? Siksi, koska digitaalisen audion tasoa mitatessa nollataso ei olekaan ihmisen kuulokynnys, vaan digitaalinen maksimitaso.

Kaikki digitaalisen äänen desibeliarvot ilmaistaan siis miinusarvoina (esim. -6dB). Näissä miinusmerkkisissä luvuissa kyse on digitaalisen äänen suhteesta äänen maksimitasoon ja tästä käytetään yksikköä dBFS, joka tulee sanoista “decibels relative to full scale” eli suomennettuna “desibeli täyden skaalan suhteessa”. 

Eli vielä: Jos miksaaja toteaa kesken miksauksen vieressään istuvalle apupojalleen: "Näitkö, ääni kävi äsken miinus kahdessa desibelissä!", hän oletettavasti puhuu dBFS-arvosta, tarkoittaen että äänen maksimipiikki kävi dawin raidassa mittarin mukaan kaksi desibeliä alle maksimitason. Kun taas apupoika sanoo miksaajalle: "Toin pakastimen mukaan studiolle, mutta sen  hurinan voimakkuus on vain 35 desibeliä", hän oletettavasti puhuu dB SPL-arvosta, tarkoittaen että pakastimen hurinan äänenvoimakkuus on 35 desibeliä ihmisen kuulokynnyksestä katsottuna.

Varo klippausta
Miksatessa on hyvä silmäillä yksittäisen raitojen desibelimittareita ja varsinkin master-raidan mittaria, ettei sen voimakkuus mene missään vaiheessa yli dBFS-nollatason. Master-raita on se viimeinen raita, johon kaikki raidat lopulta summautuvat. Hyvä nyrkkisääntö on pyrkiä pitämään eri raitojen oma voimakkuus sellaisena, että niiden huippuarvot eivät ylittäisi arvoa -6dBFS. Tällöin raidat eivät todennäköisesti ylitä digitaalista nollatasoa edes summautuessaan master-raidalla.

Jos ääni ylittää nollatason, tason ylimenevät ääniaallot leikkautuvat, eli ääni "klippaa". Pieni nopea klippaus yksittäisessä äänipiikissä ei vielä ole välttämättä edes huomattava, mutta isompi määrä klippausta tuo ääneen epämiellyttävää säröä. Toisaalta haluttua, hallittua klippausta voidaan tuottaa ääneen tarkoituksellakin. Sitä varten ovat omat plugarinsakin, klipperit (Tästä lisää myöhemmin). Toivottu, hallittu klippaaminen on asia erikseen, mutta yleisesti miksatessa pyritään välttämään yksittäisten kanavien sekä master-kanavan voimakkuuden nousu missään vaiheessa 0dBFS rajaan asti. Monissa daweissa  raidan mittariin ilmestyy punainen piste tai viiva merkiksi äänen klippaamisesta.

Miksauksen tasoa ei kannata myöskään pitää liian hiljaisella, koska jos master-kanava jää todella hiljaiseksi, äänen kohinasuhde nousee ja se voi olla huomattavaa, kun ääni masteroinnissa nostetaan lopulliseen voimakkuuteensa. Jos äänen kovimmat piikit ovat alle -12dBFS-luokkaa tai alle, voi olla syytä nostaa kaikkien yksittäisten raitojen tasoa. 

Jatka