Stereofoniset mikrofonitekniikat

Monomikrofonitekniikka tarkoittaa, että äänitys tehdään yhdellä mikrofonilla. Monona äänitetty ohjelma kuuluu stereoäänikuvassa kannan keskivaiheilta. Äänten tulosuuntia ei voi havaita. Syvyysulottuvuus on jossain määrin mukana myös monoäänikuvassa. On hyvin tavallista, että ohjelmassa ne osuudet, joihin ei sisälly suuntia tai selkeää akustista tilavaikutelmaa, äänitetään monona. Monoäänityksiä voi miksaamalla lisätä muuten stereofoniseen äänikuvaan.

1. Intensiteetti- eli voimakkuusstereofoniaan perustuvat mikrofonitekniikat.

 
Kaksi mikrofonia asetellaan niin, että eri suunnista tulevat äänet kuuluvat voimakkuudeltaan erilaisina. Tavallisin ja käyttökelpoisin menetelmä on käyttää ns. XY-tekniikkaa, eli kaksi mikrofonia suunnataan eri suuntiin, samalla tavoin kuin korvat sojottavat eri suuntiin. Mikrofonien välinen kulma on yleensä 60-120 astetta, mutta jos mikrofoni on voimakkaasti suuntaava, kulma voi olla vieläkin pienempi. Jos kulma on liian suuri, stereokuvan keskialue (kannan keskikohta) jää heikoksi, ja kulmaa on pienennettävä.

Tämä mikrofonitekniikka toimii parhaiten, kun mikrofonit ovat samanlaisia ja niissä on jonkin verran suuntaherkkyyttä, eli suuntakuvio on hertta, tms.. Jos mikrofonin suuntakuvio on pallo (so. ottaa joka puolelta samalla tavalla), stereovaikutelma jää vähäiseksi.

 
XY-tekniikka sopii arkiäänitystilanteisiin studioissa, kannettavien selostusnauhureiden kanssa ja musiikki- ja tehosteäänityksissä. Lopputuloksena on äänikuva, jossa äänten suunnat ovat tarkkoja ja vakaita, paikallaan pysyviä. Tekniikka on yksinkertainen; ainoa ongelma on, että kaksi monomikrofonia pitää kiinnittää tukevasti samaan mikrofonijalkaan tai –varteen.

Jotkut mikrofonivalmistajat ovat valmistaneet stereomikrofoneja, joissa samassa kuoressa on kaksi mikrofonikapselia. Kapselien välistä kulmaa ja suuntakuviota voi säätää.

Keskusteluissa ja musiikkiäänityksissä voidaan käyttää ns. Blumlein-tekniikkaa. Siinä on kaksi mikrofonia, joissa on kahdeksikko-suuntakuvio (ottavat edestä ja takaa mutta ei sivulta). Keskustelussa osanottajat sijoittuvat mikrofonin etu- ja takapuolelle, ja äänikuvassa he sijoittuvat ”päällekkäin ” koko kannalle.

Kolmas intensiteettieroihin perustuva mikrofonitekniikka on teoreettisesti vaikeampi, mutta sillä omia vahvoja puoliaan. Se on ns. MS-tekniikka. MS-mikrofonitekniikassa käytetään kahta mikrofonia, toinen, ns. M-mikrofoni hertta-suuntakuviolla eteenpäin ja toinen, ns. S-mikrofoni kahdeksikko-suuntakuviolla sivulle päin.  M tarkoittaa monoa ja S sivusuuntaa; eteenpäin suunnattu M-mikrofoni ottaa äänen monona, ja S-mikrofoni ottaa sivulta tulevaa akustiikka ja heijastuksia.

 
MS-mikrofonin ongelma on siinä, että se vaatisi erilaisen kuuntelujärjestelmän, jossa kaiuttimet olisi sijoiteltu niin, että yksi on edessä ja kaksi sivuilla. Mutta MS-mikrofonin signaali voidaan muuntaa toimimaan tavanomaisessa AB-stereokuuntelutilanteessa. Muunnos tehdään joko ns. stereomuuntajalla tai äänipöydässä. Muunnos vaatii äänipöydän käyttäjältä hieman näppäryyttä.

 
MS-mikrofonin antaman äänikuvan leveyttä voidaan säätää. Jos mukana on vain M-signaali ja S=0, äänikuva on mono kannan keskellä. Kun lisätään S-signaalia, äänikuva alkaa levitä tavalliseksi stereoksi. Mitä enemmän S-signaalia on, sitä leveämpi ja suurempi tilavaikutelma saadaan.

Monet selostusnauhureiden ja minidisc-koneiden kanssa käytettävät käsimikrofonit ovat sisäisesti MS-mikrofoneja, mutta signaali on jo mikrofonin sisällä muunnettu perinteiseen AB-muotoon.

 MS-mikrofoneja käytetään melko vähän, koska niiden kytkeminen äänipöytään tai mikseriin on monelle pulmallinen tehtävä.

2. Aika- ja vaihe-eroihin perustuvat mikrofonitekniikat

Näiden tekniikoiden perusajatus on, että kaksi samanlaista mikrofonia on vaakatasossa etäällä toisistaan. Ne voivat olla 20 sentin tai jopa 2-3 metrin päässä toisistaan. Finlandia-talon konserteissa näkyy, että väli on useampia metrejä. Sivusta tulevat äänet saapuvat ensin lähempään mikrofoniin ja hieman myöhemmin etäisempään mikrofoniin. Tätä mikrofonitekniikkaa kutsutaanAB-tekniikaksi. Se toimii parhaiten silloin, kun halutaan hyvä akustinen tilavaikutelma, ja äänten tarkat suunnat eivät ole kaikkein olennaisimpia.

Käytännössä kaksi mikrofonia seisoo omissa mikrofonijaloissaan tai yhdessä jalassa, ja mikrofonit on kiinnitetty ns. väliparruun, jossa voi säätää mikrofonien väliä. Tällainen mikrofonitekniikka toimii hyvin myös selostajalla; tosin mikrofonijohtojen kanssa tulee helposti käsittelyongelmia.

 Jos AB-mikrofonipari on kovin kaukana toisistaan, on vaara, että äänikuvan keskelle jää tyhjä aukko, ja äänet keskittyvät sivustoille. Sen vuoksi musiikkiäänityksissä usein täydennetään AB-paria kolmannella keskimikrofonilla, joka ”tukee” äänikuvan keskikohtaa. Äänipöydän kanavissa keskimikrofonin voimakkuus saa olla hieman pienempi kuin sivumikrofonien.

 Monokuuntelijalle AB-mikrofonitekniikka voi tuottaa yllätyksiä. Äänikuvaan tulee helposti pientä vaihevirhettä sivulta kuuluviin ääniin, ja ne jäävät monokuuntelussa kuulumattomiin.

 3. Mikrofonitekniikoiden sekamuodot

Käytännössä varsin usein yhdistetään edellä esitellyt perustekniikat, ja näin saadaan sekatekniikka, ns. ekvivalenssitekniikka, joka monesti toimii varsin hyvin. Alan ammattilaiset ovat kehitelleet erilaisia sekatekniikoita, ja kullakin on hyvät ja huonot puolensa.

Tunnetuin sekatekniikka on ns. ORTF, ja sen legendaarisena malliesimerkkinä on Schoeps-tehtaan varsin kallis stereomikrofoni. Schoepsissa mikrofonikapselit ovat n. 17 sentin etäisyydellä toisistaan, ja kapselien välinen kulma on 110 astetta. Mikrofoni on osoittautunut erinomaiseksi työkaluksi monissa studioiden ulkopuolella tapahtuvissa äänityksissä, esim. kuoroäänityksissä hyvien kirkkojen akustiikassa. Myös kuunnelmaäänittäjä valitsee mielellään Schoepsin ulkoäänitystilanteessa.

 Samantyyppinen on Hollannin yleisradiossa kehitelty NOS-mikrofonitekniikka, jossa kaksi herttamikrofonia on 30 sentin päässä ja kulma on 90 astetta.

Sveitsiläinen tonmeister Jürg Jecklin kehitti 1970-luvun lopussa oman stereomikrofonitekniikan, ns. Jecklinin levyn eli OSS-tekniikan (Optimale Stereosignal), jossa kahden mikrofonin väliin on rakennettu pehmustettu, pääkalloa jäljittelevä kiekko. Yleisradiossa mm. Kari Ahtovirta aikanaan paljon testaili samantyyppistä mikrofoniasetelmaa. Äänikuvasta tulee tilava jaa avara.

Jokainen voi ideoida oman mikrofonitekniikkansa, mutta se pääsee maailmanmaineeseen vasta, kun sitä testataan tieteellisellä tarkkuudella ja raportoidaan alan lehdissä.

 Erityismaininnan ansaitsee keinopää. Se on mikrofonitekniikka, jossa jäljitellään ihmisen kuuloa. Muovimateriaalista on rakennettu ihmisen pään näköinen möykky, ja sen korvien sisään on sijoitettu hyvälaatuiset mikrofonit. Tällä tekniikalla periaatteessa saadaan sama kuuloelämys kuin ihmisen normaalissa kuuntelutilanteessa. Edellytyksenä on, että keinopää-äänitettä kuunnellaan kuulokkeilla. Vaikutelma onkin häkellyttävä. Äänet sijoittuvat hyvin realistisesti pääkopan ulkopuolelle, mutta lähes aina takapuolelle. Kaikki etusektorin äänet kuuluvat takaa. Mikrofonivalmistajista erityisesti saksalainen Sennheiser on valmistanut teollisesti keinopäitä, ja niillä on tehty esim. konserttiäänitteitä ja kuunnelmia.  Yleisradiokin lähetti aikoinaan konsertin keinopää-äänityksenä. 

Tässä kuvassa on kaavamaisesti OKM-keinopään rakenne. Pää on rakennettu huokoisista muovilevykerroksista. Korvien sijalla on hyvät mikrofonit. OKM on tehnyt myös keinopäämikrofonin, jossa kapselit on sijoitettu kuulokkeisiin. Kuulokkeiden käyttäjä toimii itse keinopäänä.

 Keinopään käyttöä rajoittaa se, että kuunnellessa on käytettävä kuulokkeita. Kaiuttimesta keinopää-äänitys kuulostaa samealta ja hieman sekavalta. Toisaalta ongelmana on ollut äänikuvan etupuolen puuttuminen. Tuntuu oudolta, jos kaikki tapahtuu pään takana.

 Keinopään voi rakentaa itsekin. Esim. Jecklinin levy on sukua keinopäälle, ja äänikuva muistuttaa jonkin verran keinopään äänikuvaa.