Sijainti: Kurssit -> Musiikkifysiikka
Päivitetty viimeksi 22.01.2023 kello 19:30

Musiikkifysiikan perusteet -kurssin sisältö - Stadia 2005

Alla lista käsiteltävistä aiheista kronologisessa järjestyksessä. Tunnit sisältävät ääniesimerkkejä, harjoituksia, laskuja, piirroksia ja kaavioita, joita tästä esityksestä ei valitettavasti löydy. Siten tämä lista ei täysin sovellu itsenäiseen opiskeluun muussa kuin siinä mielessä, että siitä käy ilmi eri ilmiöitä ja termejä jotka kenen tahansa alan ammattilaisen tulisi tuntea. Kaikkea ei ole mielestäni välttämättä pakko osata laskea ja hallita täysin ulkoa, mutta ilmiöiden syy-seuraus -suhteet ja niiden olemassaolo tulisi tietää.

Kurssi on mitoitettu 20 tuplatuntiin (2 x 45 min).

Osa linkeistä on takuuvarmasti vanhentuneita, korjaan ja päivitän niitä joskus myöhemmin. Ja palautetta saa ehdottomasti antaa!

  1. Äänioppi 1-3:

    Äänioppi 1:

    Äänioppi 2:

    • Siniäänesten summaaminen.
    • Vaihe ja vastavaihe (phase).
    • Kampasuodin (comb filter)
    • Verhokäyrä.
    • Additiivinen synteesi
      (yläsävelsarja + vaippakäyrä/verhokäyrä)

    Äänioppi 3:

    • Taajuudet (oktaavit / logaritminen eikä lineaarinen)
    • Valkoinen kohina vs. vaalenapunainen kohina
    • Puhdasvireinen vs. tasavireinen viritysjärjestelmä (alkua)

  2. Äänioppi 4. Korva ja kuuleminen.

    Äänioppi 4

    Kuulo ja kuuleminen

  3. Kuulonsuojaus. Meluannostus. Sähköoppi 1

    Kuulonsuojaus

    Sähköoppi 1:

    • Sähkövaraus ja sen liike
    • Tasasähkö
    • Jännite (U, voltti), virta (I, ampeeri), vastus (R, ohmi Ω).
    • A. Virran vaikutukset
      • lämpö
      • valo
      • magneettikenttä
      • kemialliset
      • fysiologiset
    • B. Ohmin laki: U = R x I
    • Linkkejä

  4. Sähköoppi 2:

    Sarjaan- ja rinnankytkennät

    (paljon piirroksia, havainnollistavia analogioita ja mielikuvaharjoituksia, lopuksi myös hieman laskuja)

    Kaikkien sarjaan kytkettyjen laitteiden läpi kulkee sama virta (=> eri jännite).
    Miten käy yhden laitteen yli vaikuttavan jännitteen, kun sarjaan lisätään yksi laite?

    Kaikkien rinnan kytkettyjen laitteiden yli vaikuttaa sama jännite (=> eri virta).
    Miten käy virran, kun rinnankytkennässä lisätään yksi laite lisää?

  5. Sähköoppi 3:

    Sähkötyö. Teho. Vaihtovirta ja [impedanssi]

  6. Sähköoppi 4:

    Magnetismi. Vaihtovirta. Sähkömagneettinen induktio.

    Liittimet: RCA, DIN, plugi (TRS/TS, eri koot), XLR.

  7. Akustiikka

    Ääni ulkoilmassa

    • Vaimeneminen etäisyyden kasvaessa eli inverse square law: kun etäisyys tuplaantuu, äänen energia (per sama pinta-ala) tippuu neljännekseen (käänteisesti neliöön verrattavissa).
    • Tuulen, lämpötilan ja kosteuden vaikutus äänen etenemiseen.
    • Äänen levittäminen tasaisesti yleisöön: suuntaavat kaiuttimet, useita kaiuttumia tasaisin välein (+ viiveet!!)
    • Linkkejä

    [Taajuusvaste]
    Äänen käyttäytyminen kun se kohtaa esteen:

    1. heijastuminen (reflection)
    2. imetytyminen (absorption)
    3. taittuminen (refraction) ts. kiertää esteen

    • Absorptiokerroin (absorption coefficient). Sabine. Seisovat aallot. Huoneen "väri" - moodit.
    • Ensiheijasteet ja jälkikaiunta-aika.
      RT60 eli kun jälkikaiunnan akustinen teho on tippunut 1/1.000.000-osaan.
      - puhe: 0,2-0,6 sek
      - musiikki: 0,6-0,8 sek
      - klassinen: 2-3 sek

    Linkkejä:

  8. Audiosignaalin siirto ajassa tai paikassa

    • Ilmanpaineen vaihtelut -> muunnin -> sähkö/mekaaninen värähtely
    • Tallennus: magneettinen, mekaaninen tai digitaalinen
    • Siirto: mekaaninen tai sähköinen.
    • Akustisen signaalin muutos mekaaniseksi tai sähköiseksi
    • Signaalin tallentaminen
      a) mekaanisesti (levari),
      b) optisesti (valoääniraita),
      c) magneettisesti (nauhurit) tai
      d) digitaalisesti (kovalevy, CD, MD).
    • Magneettinauhurin toimintaperiaate
    • Kampafiltteri (comb filter) vs phasing.
    • Linkkejä:

  9. Akustiikka 3: vierailu kaiuttomassa huoneessa

    Vierailemme kaiuttomassa huoneessa, jota käytetään kaiuttimien ja erilaisten materiaalien akustisten ominaisuuksien mittaamiseen. Käynti käytännössä tilassa jossa heijasteita ei juurikaan ole havainnollistaa kuinka paljon ne vaikuttavat käytännön elämässä sekä kaikessa äänityöskentelyssä. Samalla tutustutaan erilaisiin mittauslaitteisiin ja -menetelmiin.

  10. Impedanssi ja signaalitasot

    dBm: tehojen vertailuun, 0 dBm = 1 mW
    dBu ja dBV: jännitteiden vertailuun. 0 dBu = 0,775 V (= 0 dBm, jos kuorma on 600 Ω) ja 0 dBV = 1 V
    Kuorman ja tehon yhteys: 1 V 8 Ω kuormalla vaatii paljon suuremman työn kuin sama 1 V 20 kΩ kuormalla.
    Line levels: kaksi eri nominaalistandardia: +4 dBu (pro, balanssoitu) ja -10 dBV (semi-pro, epäsymmetrinen).

  11. Signaalitasot ja kertaus

    • Mic - line - speaker
    • Kaksi eri linjatasoa: -10 dBV ja +4 dBu
    • Impedanssin ja kuorman suhde.
    • Kertaus koetta varten

  12. Välikoe 1

  13. Kokeen palautus

  14. Mikrofonit 1

    Toimintaperiaatteet: dynaaminen, kondensaattori, elektreetti, nauha, hiili ja piezzo
    Ominaisuudet: herkkyys, taajuusvaste, käsittelyäänet, suuntakuvio, tuuli yms häiriöäänet.

  15. Mikrofonit 2

    Muut ominaisuudet: herkkyys tuulelle, kohina, off-axis -soundi, transientit.
    Proximity-efekti.
    Suuntakuvioiden toteutus: kaksi kapselia ja sähköinen summaus, acoustic cancellation
    Soundieroja (kuuntelu).
    Mikityksen perusperiaatteet: lähi, etä, ambienssi. Mikin valinta ja sijoitus.
    Stereokuulo ja stereomikitys.

  16. Mikserit ja tallentimet 1

    Mikserin perustoiminto: tasata signaalitasot ja sitten sekoittaa ne sopivassa suhteessa.
    Joka kanavalla mic/line -> pre-amp -> eq -> fader
    Kaikkien kanavien signaalit summataan yhteen väylään eli BUSiin.
    Bus voi olla nimeltään esim. Master tai Mix, ja sillä oma (master)fader ja ulostulo (out).
    Tallentimet: mekaaninen, magneettinen, optinen
    Sähkösignaali koodataan uraan, magneettikentäksi (nauhalle) tai optisesti (elokuvan ääniraita, CD-levy).
    Digitaalinen ääni: sähkö muutetaan numeroiksi. Sample Rate ja bit depth.
    Nyqvist limit -> näytteenottotaajuuden tulee olla vähintään tuplat korkeimmasta taltioitavasta taajuudesta.
    CD-audio: 44.100 Hz, 16 bit ja stereo.


    Näytteenottotaajuuden ja bittisyvyyden vaikutus soundiin: klikkaa ääninäytteet [tästä].
    Optiset ja magneto-optiset tallennusmenetelmät: ääniraita, CD-levy, MD-levy.
    Digitaalisen audion tallennus:
        (1) videosignaali,
        (2) stationary head (DASH),
        (3) rotary head: DAT-nauhurit ja A-DAT etc,
        (4) MO-laitteet, sekä
        (5) kovalevytallentimet ja äänityöasemat.
    Äänen pakkaus (mp3, wma, ogg orbit, ATRAC-3, mpc, aac...) - mp3-kuuntelutesti [tästä].

  17. Efektilaitteet eli paavot

    1. Ekvalisaattorityypit:

    1. Alipäästösuodin (low pass filter) - LPF
    2. Ylipäästösuodin (high pass filter) - HPF
    3. Kaistapäästösuodin (band pass filter) - BPF
    4. Kaistanestosuodin (band reject filter) - BRF
    5. Parametrinen ekvalisaattori: taajuus + korostus/leikkaus
    6. Täysparametrinen: kuin yllä mutta myös Q-arvo eli kaistaleveys
    7. Ylähyllykorjain
    8. Alahyllykorjain
    9. Graafinen korjain: oktaavi- tai terssi (myos 2/3-oktaavi)
    10. Paragraafinen yms. oudot viritykset

    2. Viiveet: nauha, analogi, digitaalinen
    3. Reverbit eli kaiut: kammio, jousi, levy, digitaalinen (mallinnus etc)
    4. Modulaatioefektit eli vätkyttimet: chorus (delay), flanger (kelanauhat), phaser (vaihevirhe), leslie, wah-wah...
    5. Dynamiikkaprosessorit: compressori/limitteri, expanderi/gate

  18. Kaiuttimet ja jakosuotimet

    Koteloinnin merkitys: tehot talteen. Hukkatehot elementin takaa talteen + bassorefleksi.
    Suuntaavuuden lisääminen: eksponentiaalinen torvi -> W-bin -> scoop
    Aktiivinen ja passiivinen jakosuodin (engl. crossover): erot, hyödyt ja haitat.
    - vaikutus tehotarpeisiin (headroom)
    - vaikutus säröytymisiin
    - tehohäviö
    - damping (ekstraa, lue linkki alta)

  19. Maadoitus ja symmetrointi

    Maadoituksen perusteet:
    - laite on kytköksissä maahan tasan yhtä reittiä.
    - kaikille laitteille sama sähkö, jos mahdollista
    - älä irroita turvamaata

  20. Speksit ja niiden tulkitseminen

    Kukin opiskelija valitsee yhden aiheen. Lue tietoja omasta aiheestasi alla olevista linkeistä (TSEKKAA MYÖS VIKA LINKKI!!!). Tämän jälkeen pidämme kustakin aiheesta max 10 min. esityksen.