Äänentoisto

Signaalitie alkaa usein lavalta. Mikrofonien ja soittimien signaalit kootaan tyypillisesti lavarasiaan, joka on joko perinteinen analoginen monikaapeli (kaukokaapeli) tai verkkokaapelilla yhdistettävä digitaalinen lavarasia. Lavarasialta signaalit kulkevat mikserille, jossa kanavat säädetään ja miksataan kokonaisuudeksi.

Mikserin jälkeen signaalia voidaan käsitellä erillisillä PA-laitteilla, kuten kaiutinprosessorilla, graafisella taajuuskorjaimella tai dynamiikkaprosessorilla. Passiivikaiuttimia käytettäessä signaali viedään päätevahvistimelle tai käytetään mikserivahvistinta, aktiivikaiuttimissa vahvistin on kaiuttimen sisällä. Lopuksi ääni jaetaan yleisölle suunnatulle PA-järjestelmälle sekä esiintyjien monitoroinnille, joka hoidetaan lavamonitoreilla, korvamonitoroinnilla tai näiden yhdistelmällä.

Sama perusketju toistuu järjestelmän koosta riippumatta. Treenikämpällä se voi olla pieni mikseri ja pari aktiivikaiutinta, isossa tuotannossa digitaalikonsoli, lavarasia, prosessointi ja monitorimiksaus omalta pöydältään.

Analogimikserissä jokaisella toiminnolla on tyypillisesti oma fyysinen säätimensä, mikä tekee käytöstä nopeaa ja ennakoitavaa ilman valikoita. Se on toimiva valinta treenikämpälle, pienille keikoille, kouluihin ja yksinkertaisiin asennuksiin, ja monissa malleissa on nykyään myös sisäiset efektit sekä USB-liitäntä tallennusta ja toistoa varten.

Digitaalimikserit käsittelevät ääntä digitaalisessa muodossa, mikä mahdollistaa laajat muokkausmahdollisuudet, tallennettavat asetukset, kattavat sisäänrakennetut efektit ja muokattavuuden eri käyttötarpeisiin. Digitaalimikserissä kanavakohtainen prosessointi, eli taajuuskorjain, kompressori, gate ja efektit, sisältyy laitteeseen, ja koko miksauksen tila voidaan tallentaa muistipaikkaan. Käytännön etuja ovat toistuvien asetusten palauttaminen keikalta toiselle, kompaktimpi koko samalla kanavamäärällä verrattuna analogimiksereihin sekä etäohjaus tabletilla tai tietokoneella, jolloin järjestelmää voi säätää salista käsin siltä paikalta, jossa yleisö sen kuulee. Monissa malleissa esiintyjät voivat lisäksi säätää omaa monitorimiksaustaan omalla laitteellaan.

Kokoluokka valitaan useimmiten kanavamäärän mukaan. Muutaman mikrofonin puhetilaisuuksiin ja pieniin kokoonpanoihin riittää monesti 2-6 mikrofonikanavalla varustettu pikkumikseri, bändikäyttöön ja tapahtumiin 8-16 kanavaa, ja suurempiin tuotantoihin sekä salikäyttöön valitaan 24-48 kanavan tai sitä laajempi ratkaisu. Kanavatarvetta kannattaa arvioida hieman yli nykyisen tarpeen, erityisesti mikrofonikanavien osalta, jotta mikseri ei jää liian pieneksi ensimmäisen käyttövuoden jälkeen.

Digitaalinen lavarasia eli stagebox on lavan ja mikserin välinen rajapinta. Mikrofonit ja soittimet kytketään lavarasian tuloihin, signaalit muunnetaan digitaalisiksi rasian sisällä ja siirretään monikanavaisena yhtenä yhteytenä mikserille. Vastaavasti mikserin lähetykset eli ulostulot, kuten monitorimiksaukset, palaavat rasian lähtöihin. Näin kymmenien kanavien lavakaapelointi korvautuu yhdellä kaapelivedolla, ja etuasteiden vahvistus sekä phantom-virta säädetään mikseripäästä.

Dante, AVB ja MADI ovat yleisimmät digitaaliset siirtoprotokollat. Dante ja AVB toimivat tavallisessa verkkoinfrastruktuurissa, jolloin useita laitteita voidaan reitittää joustavasti samassa verkossa, kun taas MADI on perinteinen pisteestä pisteeseen -yhteys koaksiaali- tai valokuitukaapelilla ja siirtää tyypillisesti 64 kanavaa suuntaansa. Lisäksi käytössä on AES50 sekä valmistajakohtaisia ratkaisuja, kuten Allen & Heathin SLink ja dSnake, joten lavarasian ja mikserin yhteensopivuus kannattaa tarkistaa ennen hankintaa.

Kaapelivalinta seuraa etäisyyttä. Kuparinen Cat-kaapeli toimii verkkostandardin mukaisesti noin sadan metrin mittaisilla vedoilla kytkinten välillä, kun taas valokuitu mahdollistaa selvästi pidemmät matkat ja on immuuni sähkömagneettisille häiriöille, mikä korostuu festivaaleilla, suurissa tuotannoissa ja kiinteissä asennuksissa. Useammassa verkkolaitteessa tarvitaan verkkokytkin, ja audiokäyttöön suunnitellut kytkimet tukevat esimerkiksi QoS-priorisointia ja IGMP-toimintoja, joilla viive ja häiriöalttius pysyvät hallinnassa.

Päätevahvistinta tarvitaan silloin, kun kaiuttimet ovat passiivisia. Aktiivikaiuttimissa vahvistin on rakennettu kaiuttimen sisään, jolloin erillistä päätettä ei tarvita. Passiivijärjestelmä on yhä yleinen kiinteissä asennuksissa, suuremmissa tuotannoissa ja tilanteissa, joissa samasta päätteestä ajetaan useampaa kaiutinta tai verkkovirtaa ei saada jokaiselle kaiutinpisteelle. Passiivisten PA-järjestelmien ja asennuskaiuttimien kanssa on mahdollista käyttää myös mikserivahvistinta, jossa päätevahvistin on sisäänrakennettu mikseriin.

Mitoitus lähtee kaiuttimista: vahvistimen teho ja kuormankesto valitaan kaiuttimien tehonkeston ja impedanssin mukaan. Impedanssi kertoo, millaisen sähköisen kuorman kaiutin muodostaa vahvistimelle, ja mitä pienempi impedanssi on, sitä enemmän virtaa vahvistimen on tuotettava. Rinnankytkentä, joka on PA-käytössä yleinen tapa, pienentää kuormaa: kaksi 8 ohmin kaiutinta rinnan muodostaa 4 ohmin kuorman ja kaksi 4 ohmin kaiutinta 2 ohmin kuorman. Käytännön sääntö on, ettei kanavakohtainen kuorma alita vahvistimen ilmoittamaa minimi-impedanssia.

Tehon ja äänenvoimakkuuden suhde kannattaa pitää mielessä: tehon kaksinkertaistaminen nostaa äänenpainetta noin 3 dB, joten kaksi kertaa suurempi wattiluku ei tarkoita kaksinkertaista äänenvoimakkuutta. Headroomia eli tehovaraa kannattaa silti jättää, sillä rajoilleen ajettu vahvistin alkaa säröytyä ja limitteri leikkaa tasoa.

Nykyaikaiset kaiutinprosessorit ovat digitaaliseen signaalinkäsittelyyn pohjautuvia laitteita, jotka hoitavat kaiutinjärjestelmän hallinnan yhdessä paketissa: jakosuodatuksen eri elementeille, taajuuskorjaukset, viiveet, vaihe- ja polariteettisäädöt sekä limitterit. Käytännössä ne sovittavat subwooferit ja pääkaiuttimet yhteen, tasoittavat järjestelmän vasteen ja pitävät toiston hallinnassa myös kovilla äänenpainetasoilla. Suojaustoiminnot eivät tee järjestelmästä rikkoutumatonta, mutta ne asettavat rajat sille, millaista signaalia kaiuttimet saavat.

Kierto syntyy, kun mikrofoniin palaa kaiuttimista niin paljon omaa ääntään, että silmukan vahvistus kasvaa liian suureksi. Ensisijaiset keinot ovat mikrofonien ja kaiuttimien sijoittelu ja suuntaus, suuntaavan mikrofonin valinta, mikrofonin pitäminen lähellä äänilähdettä ja hallittu vahvistusrakenne. Kierronestolaite tunnistaa kiertävän taajuuden ja vaimentaa sen kapealla suodattimella, mikä on hyödyllistä esimerkiksi kokoustiloissa, ravintoloissa ja puhepainotteisissa tapahtumissa, joissa sijoitteluun ei voi vaikuttaa. Monissa kaiutinprosessoreissa on kierronesto sisäänrakennettuna, joten erillisen laitteen tarve riippuu siitä, mitä prosessori jo tekee.

DI-boksia tarvitaan, kun soittimen balansoimaton ja usein korkeaimpedanssinen signaali halutaan viedä mikserin mikrofonituloon. Se muuntaa signaalin balansoiduksi ja matalaimpedanssiseksi, jolloin se kestää pitkät kaapelivedot lavalta mikseripisteelle ilman, että ylätaajuudet vaimenevat tai kaapeli poimii häiriöitä. Tyypillisiä käyttökohteita ovat basso, elektroakustinen kitara, kosketinsoittimet, taustanauhat ja tietokoneen lähtö.

Useissa DI-bokseissa on maadoituskytkin (ground lift), jolla laitteiden välille syntyvä maasilmukka voidaan katkaista. Se on tavallisin syy verkkovirrasta johtuvaan hurinaan, mutta kytkin ei poista kaikkia häiriöitä eikä korvaa kunnollista kaapelointia ja virransyöttöä.

Passiivinen DI-boksi perustuu muuntajaan eikä tarvitse virtaa, ja se kestää hyvin voimakkaita signaaleja. Aktiivinen DI-boksi tarvitsee phantom-virran tai pariston ja sopii usein paremmin passiivisille mikrofonielementeille ja soittimille, joiden lähtötaso on matala.

19 tuuman räkki on standardoitu asennusleveys, jossa laitteet kiinnitetään etupaneelin korvista räkkikiskoihin. Korkeus mitataan yksiköinä eli unitteina (U), joista yksi vastaa 44,45 millimetriä. Räkin kokonaiskorkeus valitaan sen mukaan, kuinka monta unittia asennettavat laitteet vievät, ja väliin kannattaa jättää tilaa tuuletukselle sekä mahdolliselle laajennukselle.

Syvyys kannattaa tarkistaa erikseen, sillä samalla unittimäärällä valmistetaan eri syvyisiä räkkejä. Matala malli riittää ohuille laitteille, kun taas syvärunkoiset päätevahvistimet ja prosessorit vaativat syvemmän kotelon. Mitoituksessa tulisi huomioida myös takapaneelin liittimet ja kaapelivara, jotta kansi sulkeutuu ilman, että liittimiin kohdistuu vääntöä.

Materiaali valitaan käytön mukaan. Polyetyleeniräkit ovat kevyitä ja käteviä liikkuvaan käyttöön, kun taas vaneriräkit ovat jäykempiä ja kestävämpiä toistuvaan roudaukseen ja tuotantokäyttöön. Käytännön kestävyyteen vaikuttavat myös kulmasuojat, kahvat, lukot, kansien istuvuus ja mahdolliset pyörät.

DJ-kontrolleri sisältää tyypillisesti kaiken yhdessä laitteessa: mikseriosion, kaksi tai useampia "dekkejä" jog wheeleineen ja performance padeineen sekä sisäisen äänikortin. Se ohjaa tietokoneella pyörivää DJ-ohjelmistoa, kuten rekordboxia, Seratoa tai Traktoria, joten kokonaisuus vaatii useimmiten tietokoneen.

DJ-mikseri on miksauslaite ilman toistinosaa. Siihen kytketään erilliset lähteet, kuten vinyylisoittimet phono-tuloihin tai mediasoittimet linjatuloihin, ja mikseri hoitaa kanavatasot, EQ:n, cue-kuuntelun, crossfaderin sekä master- ja booth-lähdöt. Kaksikanavaiset mallit painottavat monesti crossfaderia ja scratch-käyttöä, nelikanavaiset puolestaan useamman lähteen ja pidempien miksausten hallintaa.

Standalone-laitteet toimivat ilman tietokonetta: musiikki soitetaan suoraan esimerkiksi USB-muistilta laitteen oman näytön ja käyttöliittymän kautta. Osa on all-in-one-yksiköitä, osa erillisiä mediasoittimia, jotka kytketään DJ-mikseriin. Valinta lähtee siitä, käytetäänkö vinyyliä, mediasoittimia vai tietokonepohjaista settiä, sekä siitä, montako kanavaa tarvitaan ja tarvitaanko esimerkiksi DVS-tukea timecode-käyttöön.

Valmiissa karaokepaketissa laitteiden yhteensopivuus, ohjaus ja toisto ovat valmiiksi mietittyjä, mikä on sujuva ratkaisu kotiin ja pieniin tilaisuuksiin. Itse koottu kokonaisuus on joustavampi ja skaalautuu tilan ja mahdollisesti jo olemassa olevan laitteiston vaatimusten mukaan: karaokejärjestelmään tarvitaan tyypillisesti mikrofonit, joko johdolliset tai langaton järjestelmä, pieni mikseri laulun ja taustaraidan tasojen hallintaan sekä aktiiviset tai passiiviset kaiuttimet. Isompiin tiloihin ja ravintoloihin valitaan usein PA-kaiuttimet, pienempiin tiloihin ja kotikäyttöön riittävät usein aktiivimonitorit.

Suunnittelu kannattaa aloittaa signaalitiestä: mistä taustaraita tulee (tietokoneelta, striimauspalvelusta, soittimelta), mihin se kytketään ja kuinka monta mikrofonia tarvitaan yhtä aikaa. Mikserissä olennaisia ovat kanavamäärä, helppo tasonsäätö, USB-liitäntä sekä perusefektit, kuten kaiku, joilla laulun saa istumaan taustaan. Sama kokoonpano toimii myös puhetilaisuuksissa, kokouksissa ja kevyessä livekäytössä, jolloin kannattaa kiinnittää huomiota kierronhallintaan eli mikrofonien ja kaiuttimien sijoitteluun.