Hyppää pääsisältöön

Kaiutinorkesteri testaa: Onko Musiikkitalon forte sittenkään forte?

Orkesterin tuottamat ääniaallot kulkevat kuuntelijan korvaan.
Orkesterin tuottamat ääniaallot kulkevat kuuntelijan korvaan. Kuva: Yle/Katariina Hirvonen akustiikka

Miksi musiikki kuulostaa erilaiselta eri konserttisaleissa, vaikka
orkesteri soittaa täysin samalla tavalla? Salaisuus piilee konserttisalin muodossa. Tähän tulokseen päätyivät Aalto-yliopiston mediatekniikan laitoksen tutkijat tutkijatohtori Jukka Pätynen ja professori Tapio Lokki. He kiersivät Euroopan konserttisaleja ja mittasivat kehittämällään menetelmällä, miten musiikki toistuu eri saleissa.

Tulosten mukaan musiikin dynamiikka ja nyanssierot musiikin hiljaisten ja voimakkaiden kohtien välillä korostuvat enemmän suorakulmion muotoisessa kenkälaatikkosalissa verrattuna pyöreähköön viinitarhasaliin. Erot selittyvät sillä, miten ääni heijastelee salin seinistä ja mistä suunnasta ääni tulee kuuntelijan korviin. Suorakulmion muotoisessa salissa istumapaikkakaan ei vaikuta kuulemiskokemukseen yhtä paljon kuin viinitarhasalissa, vaan musiikin dynamiikka kuuluu tasaisesti eri puolilla salia.

Dynamiikka kuuluu parhaiten kiviseinäisissä kenkälaatikkosaleissa

Konserttisali johdattaa lavalta tulevan äänen kuulijalle.

- Esiintymislavalta lähtevä ääni heijastelee eri pinnoilta salin muodosta riippuen. Eri saleissa musiikki saapuu kuuntelijan korvaan eri reittejä ja tästä syntyy kuuntelijan kokema vaikutelma salin äänikuvasta, Tapio Lokki kertoo.

Lokin mukaan kenkälaatikkosalissa soivat hyvin varsinkin Brucknerin, Mahlerin ja Sibeliuksen suurille orkesterille tarkoitetut teokset, joissa on suuria dynamiikkaeroja.

Myös salin rakennusmateriaalit vaikuttavat, mutta muoto on tärkeämpi.

- Dynamiikka kuuluu parhaiten kiviseinäisissä kenkälaatikkosaleissa, Lokki kertoo.

Musiikinkuuntelussa on aina kysymys makuasioista ja Tapio Lokki korostaakin, että tutkimuksessa ei pyritty etsimään parasta tai huonointa salia.

Beethovenia mittauspisteen mikrofoneille

Tutkijat kiersivät mittalaitteineen parisenkymmentä eurooppalaista konserttisalia. Matkalle osuivat kenkälaatikonmallisista saleista kuuluisat Amsterdamin Concertgebouw ja Wienin Musikverein, ja näiden lisäksi Stadthalle Wuppertalissa, Konzerthaus Berliinissä ja Herkulessaal Münchenissä. Viinitarhamallisia saleja edustivat muun muassa Helsingin Musiikkitalo ja Berliinin filharmonia.

Tutkimuksen ytimenä oli Aalto-yliopistossa jo aiemmin kehitetty kaiutinorkesteri, johon kukin konserttisoitin oli äänitetty erikseen kaiuttomassa huoneessa. Orkesteri koostuu kymmenistä kaiuttimista, jotka tutkimustilanteessa järjestettiin esiintymislavalle perinteisen
sinfoniaorkesterin asetelmaa jäljitellen.

Salin akustiset vasteet mitattiin kaiutin kerrallaan, ja äänen kulku tilassa tallennettiin tilaäänitysmenetelmällä. Saliin valittiin tusinan verran mittauspisteitä kuvaamaan kuulijoiden sijoittumista katsomoon. Mittauspisteet taas valittiin mahdollisimman identtisesti eri saleihin.
Näin saleja päästiin vertailemaan toisiinsa, kun orkesteri oli koko ajan sama ja vain sali geometrioineen muuttui. Mittauksista koostettiin myöhemmin äänitteitä, joissa konserttisalien akustiset erot kuuluvat.

Kuuntele salien erot ääninäytteistä.

Ääninäytteissä kuunnellaan Beethovenin seitsemännen sinfonian 1. osaa Berliinin filharmonian, Helsingin Musiikkitalon sekä Berliinin Konzerthausin konserttisaleissa. Kaksi näytettä on koostettu eri istumapaikoista, jotka ovat R2 ja R5. R2 tarkoittaa mittauspistettä, joka on aina samalla 11 metrin etäisyydellä orkesterista, etupermannolla. Musiikkitalossa tämä piste on R-katsomon eturivissä keskellä. R5 tarkoittaa tutkimuksen mittauspistettä joka on aina samalla 23 metrin etäisyydellä orkesterista, takapermannolla. Musiikkitalossa tämä piste on T-katsomon keskellä.

Näytteet kannattaa kuunnella kuulokkeilla, jotta eri salien erot kuuluvat.

Pohjapiirrokset paljastavat äänen voimakkuuden ja suunnan

Tutkimuksessa käytettiin äänen analysoinnissa salien pohjapiirroksia. Esimerkeistä paljastuu miten ääni kulkee ja heijastelee Musiikkitalossa sekä Amsterdamin Concertgebouw´ssa.

Musiikkitalon salin akusteisia vasteita mallintava kaavio.
Musiikkitalon salin akusteisia vasteita mallintava kaavio. Kuva: Aalto-yliopisto/Jukka Pätynen jukka pätynen

Äänen kulku Musiikkitalon salissa.

Amsterdamin Concertgebouwin salin akusteisia vasteita mallintava kuva.
Amsterdamin Concertgebouwin salin akusteisia vasteita mallintava kuva. Kuva: Aalto-yliopisto/Jukka Pätynen concertgebouw

Äänen kulku Amsterdamin Concertgebouw´ssa.

Mittauspiste on merkitty piirroksiin paikkana ”R4” mittausympyröiden keskipisteeseen. Katkoviivalla merkityt ympyrät ovat saleissa samankokoisia.

Kuvien tulkinnasta kertoo Jukka Pätynen.

”Ulkoreunaa kohti tihentyvistä “vuosirenkaista” sisimmäinen kuvaa sen, mistä ääni saapuu viiden ensimmäisen tuhannesosasekunnin aikana (suora ääni). Etäisyys kuvion keskipisteestä on kerääntyneen äänen voimakkuus. Suurempi väli käyrissä tarkoittaa että kyseisenä ajanhetkenä siitä suunnasta saapuu paljon äänienergiaa. Sisin käyrä on voimakkaimmillaan lavan ja orkesterin suunnasta, josta suora ääni saapuu.”

”Ulommissa käyrissä on näytetty äänienergian kerääntyminen kun impulssivastetta tarkastellaan pidemmälle ajassa. Toisiksi sisin käyrä on tilanne 10 millisekunnin kohdalla, kolmas 20ms, ja neljäs (paksumpi viiva) ensimmäisen 30ms jälkeen. Tähän mennessä ääneen on tullut jo selkeitä heijastuksia eri suunnista. Salin muodosta riippuen tästä kuviosta tulee eri tyyppinen eri saleissa.”

”Helsingin Musiikkitalossa kuvio on soikea, eikä sivusuunnista tule juuri missään vaiheessa ääntä. Amsterdamin Concertgebouw´ssa kuvio on paljon kolmiomaisempi, pääasiassa voimakkaiden sivuheijastusten ansiosta. Sivuheijastukset luovat ääneen leveyttä, ympäröivyyttä, ja orkesterille rikkaamman soinnin.”

Viinitarhamalliset salit pönkittävät myös kapellimestarin egoa

Helsingin Musiikkitalo on viinitarhamallinen. Siellä äänen dynamiikka toimii toisin kuin kenkälaatikkosalissa.

- Musiikista syntyvät kaiut tulevat viiveellä, sillä kokemusta rikastuttavaa lisä-ääntä ei heijastu takaisin kuulijalle optimaalisuunnista. Musiikin dynamiikka ei pääse esiin ja salissa tuntuvatkin korostuvan dynamiikkaerojen sijaan hiljaiset äänet, Tapio Lokki kertoo. Hänen mukaansa orkesterin forte ei kuulu riittävän kovaa salin takaosaan.

Berliinin filharmonia, joka rakennettiin 1960-luvulla, tehtiin Herbert von Karajanille ja ajatuksena lienee ollut, että yleisö näkisi kuuluisan kapellimestarin konsertin aikana myös edestä.
Tällaiset pyöreähköt salit ovat visuaalisesti hauskoja yleisön asettuessa orkesterin
ympärille. Pyöreys ei ole kuitenkaan akustiikan kannalta paras ratkaisu. Silti viinitarhamallisia saleja rakennetaan yhä, vaikka musiikin dynamiikka ei niissä välttämättä olekaan ihanteellinen.

- Arkkitehtuuri elää ja arkkitehdit haluavat luoda uudenlaisia saleja eivätkä toistaa vanhaa, Lokki esittää.

Tutkijat kuitenkin uskovat, että heidän tutkimuksensa vaikuttaa siihen, millaisiin ratkaisuihin arkkitehdit jatkossa päätyvät.

- Kun akustiikkaa ja sen vaikutusta itse musiikkiin ymmärretään entistä paremmin, voidaan näitä asioita ottaa huomioon suunniteltaessa muunkinlaisia kuin kenkälaatikonmallisia hyviä saleja, Jukka Pätynen arvelee.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat tehneetkin jo yhteistyötä akustiikan suunnittelijoiden kanssa.

Kirjoittajat: Sisko Loikkanen, Katariina Hirvonen

Tekstiä korjattu 7.5.2014 kello 10:35: Ääninäytteet eivät ole Beethovenin kahdeksannesta, vaan seitsemännestä sinfoniasta.

Lue myös - yle.fi:stä poimittua

Tiede

  • GMO karkasi laboratoriosta - oranssien petunioiden joukkotuho alkoi Suomesta

    Muuntogeenisiä kasveja kasvoi Helsingin ytimessä vuosia.

    Monet kokevat geenimuunnellut (GM) kasvit pelottavina. Pahimmissa painajaisissa laboratoriosta karkaa GMO, joka aiheuttaa jotain hallitsematonta ja ennalta-arvaamatonta! Mitä jos kertoisin, että laboratorioista on oikeasti karannut GM-kasveja? Mitä jos kertoisin, että niitä kasvoi Helsingin ytimessä vuosien ajan?