Mistä kaiuttimen äänenvoimakkuus koostuu?
PA-kaiuttimet ovat aikamoinen viidakko – kauppojen sivuilta löytyy lukemia niin tehosta, desibeleistä, painosta, mitoista ja taajuusvasteesta. Vaikka nämä sinällään ovat tärkeitä parametrejä, niistä voi olla vaikea päätellä, mikä on vähän tai paljon, hyvää tai huonoa. Jotta voisimme puhua spekseistä, meidän täytyy ymmärtää jotain äänenpaineesta.
Kun kaiutin tuottaa ääntä, se tuottaa ilmaan (tai muuhun välittäjäaineeseen) hetkellisesti painevaihteluita, joita mitataan desibeleinä. Desibelin tarkempaan määritelmään voi tutustua esimerkiksi Wikipedian avulla, mutta tiedämme, että esim. tikittävä kellon ääni on noin 20 dB, normaali jutustelu 60 dB ja ukkonen läheltä kuultuna saattaa hetkellisesti vastata 120 desibeliä. Kuten saatat arvata, kaksi normaalia juttelutilannetta vierekkäin ei vastaa 120 desibeliä. Desibeliasteikko on logaritminen – tämä tarkoittaa, että kun meillä on vierekkäin kaksi samanlaista juttelutilannetta, desibelitaso nousee kolmella. Äänenpaineen tuplaantuessa taas desibelitaso nousee kuudella. Siksi on tärkeää ymmärtää, että 120 dB huipputehoon ja 136 dB huipputehoon kykenevät kaiuttimet ovat kapasiteetiltaan hyvin erilaiset, ja se yleensä näkyy myös hinnassa.
Kaiuttimen tuottama äänenpaine rakentuu neljästä tekijästä, varsinkin jos puhutaan matalista taajuuksista:
Kaiuttimen herkkyys
Kaiuttimen tehonkesto
Vahvistimen teho
Kaiutinkartion liikematka
Jokaisella kaiuttimella on tietty herkkyys, jota mitataan yksikössä dB/W/m. Tällaisessa mittaustilanteessa kaiuttimeen syötetään yleensä yksi watti tehoa ja äänenpainetta mitataan yhden metrin etäisyydeltä kaiuttimesta. Kaiuttimelle tyypillisiä herkkyyksiä saattavat olla esim. 86, 96 tai 104 dB/W/m – sitä suurempi luku, sitä enemmän mökää saadaan irti. Yleensä tämän tiedon löytää passiivisista kaiuttimista, jolloin voit laskea, kuinka paljon tehoa voit ottaa irti tietyntehoisella vahvistimella.
Kun vahvistinteho tuplataan, desibelitaso nousee kolmella. Otetaan muutama esimerkki!
Kaiuttimen ilmoitettu herkkyys: 90 dB/W/m.
Äänenpaine 2 W vahvistimen kanssa: 93 dB (+3 dB)
Äänenpaine 10 W vahvistimen kanssa: 100 dB (+10 dB)
Äänenpaine 100 W vahvistimen kanssa: 110 dB (+20 dB)
Äänenpaine 1000 W vahvistimen kanssa: 120 dB (+30 dB)
Aktiivikaiuttimissa, eli kaiuttimissa, joissa vahvistinyksikkö on sisäänrakennettu, kaiuttimen herkkyyttä ei yleensä ilmoiteta, ja laskutoimitus muuttuu monimutkaiseksi kaiuttimissa, jossa on useita elementtejä. Aktiivisubwoofereiden suhteen salapoliisityö on kuitenkin helpompi, käytetään esimerkkinä the box pro DSP 18 Sub:
Ilmoitettu max. SPL: 128 dB
Ilmoitettu peak vahvistinteho: 2400 W
Kaiuttimen herkkyys on noin 94.2 dB/W/m
Äänentoiston maailma ei kuitenkaan ole niin simppeli, että voit lisätä vahvistintehoa loputtomiin ja siten aina saavuttaa riittävän äänenvoimakkuuden millä tahansa kaiuttimella, sillä kaiuttimilla on aina tietty tehonkesto. Jos tehokesto ylitetään reilusti tai pitkäkestoisesti, voidaan saada aikaiseksi näyttävä tulipalo tai muita liiasta lämpenemisestä johtuvia vaaratilanteita. Kaiuttimen tehonkesto ilmoitetaan yleensä vähintään yhdellä näistä kolmesta termistä:
RMS
Program power
Peak power
RMS tarkoittaa, kuinka paljon tehoa kaiutin pystyy sietämään jatkuvassa käytössä, program power viittaa korkeimpaan jatkuvaan vahvistustasoon, mitä keikkatilanteessa suositellaan käytettävän, ja peak power hetkelliseen huipputehoon. Mielestäni relevantein lukema näistä on program power – se on eräänlainen kultainen keskitie, jonka yläpuolella voi hetkellisesti käydä, mutta sen yli ei kannata jatkuvasti tykitellä.
Program SPL on usein vähintään 3 dB matalampi kuin ilmoitettu peak SPL. Jos siis ostat kaiuttimen, jonka peak SPL on 126 dB, voit olettaa, että kaiuttimen korkein program SPL on 123 dB. Tässä pitää myös huomioida, että yleisö on keskimäärin kauempana kuin metrin päässä kaiuttimesta, jolloin pitää huomioida etäisyyden vaikutus koettuun äänenpaineeseen. Siihenkin löytyy onneksi laskurit.
Myös kaiutinkartion liikerata (Xmax) vaikuttaa kaiuttimen herkkyyteen, erityisesti subwoofereissa. Sitä suurempi liike, sitä enemmän mökää saadaan irti. Jos kaiutinkartion ilmoitettu liikerata ylitetään, ääni kuulostaa säröityneeltä. Tätä lukemaa näkee kuitenkin harvoin PA-kaiuttimissa.
Kuinka paljon desibelejä kaiuttimessa pitää siis olla?
Riippuu paljolti käyttötarpeistasi. Sanoisin kuitenkin, että keikkaolosuhteissa on harvemmin perusteltua ostaa kaiuttimia, joiden max SPL -arvot on alle 120 dB. Jos haluat, että kaiutin kuuluu yleisön takaosaan, esim. 20 metrin etäisyyden päähän 90 dB äänenvoimakkuudella, tarvitset kaiuttimen, jonka program SPL on vähintään 117 dB. Toki jazzkeikalle tarvitaan harvemmin rokkikeikan äänenpainetta, mutta näkisin hyvänä lähtökohtana, että yleisölle tarkoitettu kaiutin pystyy tuottamaan jatkuvan äänenpaineen, joka voi olla viimeisessä yleisörivissä 90 dB – kovaäänisemmissä tapahtumissa tai ympäristöissä tähän lähtökohtaan voi lisätä 10-15 dB mielenrauhan varmistamiseksi.
Katsotaanpa muutaman esimerkkikaiuttimen tehoja!
Yamaha DXR12 MKII on varsin laadukas kaiutin, johon on mielestäni pakattu asiallinen määrä tehoa kokoonsa ja hintaansa nähden. Valmistaja ilmoittaa peak SPL:n olevan 134 dB, eli olettaisin program SPL:n olevan noin 131 dB. Tällöin voidaan olettaa, että kaiuttimen avulla voidaan saavuttaa äänenpaine, joka voi tyydyttää rokkinälkäistä kuulijaa jopa 30 metrin päässä. Kaiutin on tyypiltään point source, jolloin äänenpaine levittäytyy laajemmalle alueelle, mikä voi vähentää äänenpainetta erityisesti kauempana kaiuttimesta.
Valmistaja ilmoittaa Bose S1 Pro Plus -kaiuttimen peak SPL -arvoksi 109 dB. Esimerkiksi puhetilaisuudessa sen ääni kantaa hyvin noin 10 metrin päähän kaiuttimesta, sen jälkeen voi alkaa tekemään tiukkaa.
Behringer B115D -kaiuttimessa valmistaja ilmoittaa huipputehon ainoastaan wateissa. Tämän avulla ei voida päätellä, kuinka äänekäs kaiutin on tai miten sen tuottama äänenpaine vertautuu johonkin toiseen kaiuttimeen.
Kannattaa kuitenkin huomioida, että valmistajien ilmoittamat SPL- ja teholukemat eivät välttämättä täysin vastaa sitä, mitä saat kaiuttimesta irti käytännössä. Toisaalta tilan luonne ja muut järjestelmän laitteet voivat vaikuttaa aikaansaatuun äänenpaineeseen, mutta joillakin valmistajilla saattaa olla taipumus kaunistella lukemia. Hyvämaineisilla valmistajilla lienee vähemmän syitä suurennella lukuja. SPL-arvot ja teholukemat voivat myös vaihdella riippuen valmistajan ilmoittamistavasta ja mittausmenetelmästä. Jos vertaat kahta 12” kaiutinta, joiden SPL-lukemat ovat hyvin lähellä toisiaan, ja yksi on selkeästi toista halvempi, saattaisin tehdä sen pohjalta joitakin johtopäätöksiä.
Äänenpaine on tärkeä asia, mutta ei ole ainoa merkittävä asia kaiuttimessa. Äänenlaadussa ja muissa ominaisuuksissa, esim. liittettävyydessä ja DSP-valikoimassa saattaa olla suuriakin eroja, joten ennen ostopäätöksen tekoa varmistathan, että kaiutin myös muilta osin vastaa tarpeitasi. Kaikista eniten opit kuuntelemalla erilaisia kaiuttimia – kannattaa siis poiketa paikalliseen musiikkikauppaan ja koeponnistaa erilaisia kaiuttimia.
Kuulemisiin!
Petri Kivimäki on äänialan asiantuntija ja musiikkipedagogi (TAMK), jolla on vuosien kokemus live-äänentoistosta ja tapahtumatekniikasta. Hän suunnittelee ja toteuttaa laadukkaita ääniratkaisuja erilaisiin tilaisuuksiin ja tuotantoihin.