Nämä kuvat edustavat sellaista laadullista analyysiä jota tietenkin tarvitaan siihen että voidaan varmistua että vertaillaan samoja asioita. Sokkona ei pidä tietenkään verrata mitään jos ei tiedä mitään siitä mitä vertailee. Varsinkaan kahta täysin erilaista järjestelmää. Sitten kun verrataan kahta samanlaatuista järjestelmää, tarvitaan helposti vertailtavia numeroarvoja, eli määrällistä analyysiä.
Kuvista herää kyllä kysymys, paljonko nämä kuvat olisivat tässä tapauksessa muuttuneet jos tuossa olisi vielä perustaajuinenkin aalto mukana, eli olisi käytetty kanttiaaltoa mittasignaalina?
t. Janne
Kerrataan hieman perusasioita
Eniten erilaisisissa äänimittauksissa on käytetty siniaaltoa ja kanttiaaltoa. Siniaallolla pystytään helposti mittaamaan vahvistimissa syntyvä epälineaarinen särö, sekä parillinen että pariton särö. Transienttitoistoa siniaallolla ei oikein pysty mittaamaan, sillä siinä ei ole mitään nopeita reunoja.
Kanttiaallossa taas on nopeat etu- ja takareunat, joten se soveltuu transienttien mittaamiseen, mutta epälineaarista säröä se ei lainkaan tunnista. Vaikka kanttiaalto ajetaan kuinka epälineaarisen mittauskohteen läpi hyvänsä, niin ulostulossa on aina ihan samanlainen kanttiaalto. Taso saattaa joissakin tapauksissa hieman muuttua, mutta muuten muoto pysyy täsmälleen samana.
1980-luvun alussa minulle tuli ajatus, että miksei siniaaltoa ja kanttiaaltoa voitaisi yhdistää sellaiseksi mittasignaaliksi, joka soveltuisi sekä transienttien että säröjen mittaamiseen. Tavoitteenani oli, että yhdellä ja samalla mittasignaalilla voitaisiin hoitaa kaikki äänimittaukset.
En kuitenkaan heti keksinyt sitä, miten signaalit pitäisi yhdistää, jotta tavoite helpolla saavutettaisiin. Sitten ihan sattumalta, viilatessani stereodekooderia, asia valkeni minulle lopullisesti. Yritin poistaa stereodekooderin ulostulosta häiritsevää 19 kHz pilotsignaalia (kanttiaaltoa) terävällä 19 kHz sarjaresonanssipiirillä, ja tarkkailin samalla pilottaajuista kanttiaaltoa oskilloskoopilla. Kun sain säädön kohdalleen, niin silloin tajusin heti, että 19 kHz perustaajuuden poistaminen 19 kHz kanttiaallosta jätti jäljelle hyvin mielenkiintoisen aaltomuodon. Ajatelin heti, että jos samanlainen aaltomuoto tehtäisiin 1 kHz perustaajuudelle, niin siinähän meillä olisi juuri sellainen mittasignaali, jolla olisi samanaikaisesti siniaallon ja kanttiaallon hyvät puolet.
Tämän oivalluksen jälkeen ryhdyin tietoisesti etsimään sellaista perustaajuutta, joka olisi mahdollisimman sovelias jokapäiväisiin äänimittauksiin. Silloin jo tajusin sen, että ensin on valittava sellainen kanttiaalto, jonka harmonisten taso laskee suurille taajuuksille mentäessä suunnilleen samalla tavalla kuin normaalin musiikin taso. Samalla pidin mielessäni sen, että perustaajuus ei saa olla 50 Hz verkkotaajuuden harmoninen, jotta pahoilta häiriöiltä vältyttäisiin mittauksissa. Tutkimusteni perusteella valintani osui taajuuteen 275 Hz, ja sille taajuudelle aloinkin rakentaa ensimmäistä Luonnollista mittasignaalia tuottavaa signaaligeneraattoria.
Generaattorin viilaaminen edistyi aika hitaasti, sillä tinailin sitä kasaan iltaisin kaikista vanhoista romuista. Pelkän oskilloskoopin avulla sain lopulta generaattorin toimimaan kunnolla, mutta spektrianalysaattoria minulla ei silloin ollut. Sain kuitenkin Helsingin pojilta kahdeksi viikoksi lainaksi sopivan spektrianalysaattorin, jolla sain tehtyä ensimmäiset testimittaukset vuonna 1983. Mittaukset onnistuivatkin yli odotusten. Testijakson jälkeen tulin vakuuttuneeksi siitä, että loppuelämäni aikana mittaan äänilaitteita ainostaan Luonnollisella mittasignaalilla. Tässä päätöksessä olen edelleen pysynyt.
" Kuvista herää kyllä kysymys, paljonko nämä kuvat olisivat tässä tapauksessa muuttuneet jos tuossa olisi vielä perustaajuinenkin aalto mukana, eli olisi käytetty kanttiaaltoa mittasignaalina? "
Tähän kysymykseen on äärimmäisen helppo vastata. Kanttiaaltoa ei ole käytetty mittasignaalina, koska silloin ei olisi mitään mitattavaa. Kanttiaalto kadottaa kaiken epälineaarisen särön, joten ulostulossa olisi vai puhdas perustaajuinen kanttiaalto, eikä yhtään särökomponenttia. Toisin sanoen koko mittausmenetelmä ei lainkaan toimisi.
Vaikka olettekin ehkä tutustuneet jo PP-esitykseen vuodelta 2007, niin ihan kertauksen vuoksi laitan esille valokuvan Luonnollisen mittasignaalin generoinnista. Tämä sama kuva on myös siinä PP-esityksessä.
Kuvasta näette sen, kuinka helposti siniaalto ja kanttiaalto voidaan naittaa yhteen Luonnolliseksi mittasignaaliksi, jolla on kaikki siniaallon ja kanttiaalolon hyvät mittausominaisuudet. Sillä voi mitata parilliset ja parittomat säröt, ja sen lisäksi se on suorastaan loistava mittasignaali transienttien mittaamiseen. Sanoisin niin, että tämän parempaa mittasignaalia äänimittauksiin ei pystytä ikinä tekemään, sillä Luonollinen mittasignaali on jo matemaattisestikin niin eksakti ja selkeä rakenteeltaan.
Luonnollinen mittasignaali on oikeastaan luonnon itsensä meille lahjoittama signaali. Oikeaan tahtiin laskeva harmonissisältö on otettu suoraan kanttiaallosta, kuten jyrkät etu- ja takareunatkin. Ainoaksi työksi minulle jäi vain tarpeettoman perustaajuisen siniaallon poistaminen, joka vasta vapauttaa Luonnollisen mittasignaalin mittausvoiman käyttöömme.
Luonnollisessa mittasignaalissa alin signaalikoponentti on kolminkertainen perustaajuus eli tässä perusversiossa 825 Hz. Tämän taajuuden alapuoli on vapaata tilaa, joka on varattu muodostuville särökomponenteille. Parittomat säröt tulevat esiin taajuudella 275 Hz ja parilliset säröt taajuudella 550 Hz. Särökomponentteja muodostuu myös ylemmille taajuuksille, mutta nämä alimmat särökomponentit ovat tasoiltaan suurimpia, ja niillä on eniten merkitystä.
Jos käyttäisimme tavallista kanttiaaltoa mittasignaalina, niin silloin taajuus 275 Hz ei olisikaan enää vapaana parittomille särökomponteille, vaan sen paikalla olisi kanttiaallon voimakas perustaajuinen sinikomponentti. Paritonta säröä ei tämän vuoksi pystyisi ollenkaan mittaamaan. Parillistakaan säröä ei pystyttäisi kanttiaaltoa käytettäessä mittaamaan, sillä kanttiaallossa ei ole mitään käyriä osia, jotka sitä parillista säröä edes teoriassa pystyisivät muodostamaan epälineaarisissakaan mittauskohteissa.
Ainoa oikea ratkaisu näissä mittauksissa on käyttää mittasignaalina laajakaistaista normaalia musiikkia vastaavaa Luonnollista mittasignaalia. Sillä saadut mittaustulokset ovat aina taatusti oikeita.
KYLLÄ NÄIN ON JÄMPTI !
Mittausterveisin
Kalervo Kuikka