Teknologia tuottaa valtavia kulttuurin murroksia, ja samalla kulttuuri suuntaa teknologiaa tuottamalla sen kehitykselle rahoituspohjaa. Elektroniikka on ehkä lämpövoimakoneiden jälkeen eniten kulttuuria ja yhteiskuntaa muovannut voima. Taito tallentaa ääntä synnytti niin sanotun kevyen musiikin ja äänilevyteollisuuden. Kun levysoittimet muuttuivat sähköisiksi, alettiin etsiä uusia, kuluttajia houkuttelevia tuotteita. Stereoäänityksen uskottiin tuottavan merkittävän parannuksen äänityksiin. Koska ihmisellä on kaksi korvaa, äänityksetkin pitäisi tehdä kahdella mikrofonilla ja toistaa kahdella kaiuttimella. Stereoäänilevyt kehitettiin 1950-luvun lopulla, ja stereofoniasta tuli äänen tallennuksen ja toiston standardi myös nauhasoittimissa, radiossa, televisiossa ja elokuvissa.
Stereo vaatii tavanomaiseen äänitykseen verrattuna kaksinkertaisen määrän informaatiota. Äänilevyssä tekninen ratkaisu on nerokas: vasen ja oikea kanava kaiverretaan levyn samaan uraan 45 asteen kulmassa levyn pintaan nähden. Levyn ura ei siitä levene, joten levylle mahtuu sama määrä musiikkia kuin ennenkin. Ja mikä parasta, levyä voidaan soittaa myös monosoittimella. Nauhoituksessa tämä ei onnistu, vaan kumpikin kanava nauhoitetaan nauhalle rinnakkain. Käytännössä monoääniraita jaettiin kahteen osaan, siis raita ja äänipäät tehtiin puolta kapeammiksi, mikä heikentää laatua. Vielä 1960-luvulla kaupoissa myytiin sekä että stereofonisia että tavallisia eli monofonsia äänilevyjä, mutta pian monolevyjen valmistus lopetettiin.
Äänentoistolaitteista tuli 1960-luvulla tavattoman suosittuja. Ihmiset hankkivat koteihinsa laadukkaita stereolaitteistoja. Korkealaatuinen ja mahdollisimman luonnonmukainen musiikin kuuntelu kotona oli kiehtova elämys. Suuressa maailmassa syntyi käsite high fidelity eli HIFI. Käsitteellä ei ole suomenkielistä nimeä, se voisi olla ”uskollinen äänentoisto”. Koska elektroniikka oli tuolloin kallista, stereolaitteiden rakentamisesta tuli myös monelle harrastus, joka saattoi johtaa jopa ammattiin. Ehkäpä radioamatöörit ja äänentoiston harrastajat pohjustivat suomalaisen elektroniikkateollisuuden hämmästyttävää kukoistusta mutamaa vuosikymmentä myöhemmin.
Alkuvuosien stereoäänityksissä korostettiin eri soittimien erottelua eri kanaville. Käytännössä se oli kuitenkin pikemminkin outoa kuin miellyttävää. Vähitellen siirryttiin kohti luonnollisempaa äänitystapaa. Stereofonian tehtäväksi tuli pikemminkin tuottaa musiikin kuunteluun tilavaikutelmaa, joka syntyy lähinnä äänen epäsuorista heijastuksista. Useimmissa käytännön stereoäänityksissä molemmissa kanavissa onkin enimmäkseen samaa informaatiota.
Stereon historiaan liittyy toinenkin väärinkäsitys. Kahdella kaiuttimella on mahdotonta luoda kuuntelutilaan äänitystilannetta vastaava äänentoisto – se onnistuu oikeastaan vain kuuntelemalla kuulokkeilla keinopäämikrofonilla tehtyä äänitystä. Useimmat ihmiset kokevat kuitenkin stereona toistetun musiikin miellyttävänä. Luultavasti siksi, että tilavaikutelmaa tuottavat heijastukset kuuluvat laajemmalta alueelta.
Nykyaikaisissa stereoäänityksissä molemmilla kanavilla on siis pääosin samaa informaatiota. Tekniikassa tämä seikka huomioidaan stereoradiossa ja televisiossa.. Musiikista siirretään korkealaatuisella siirtotiellä stereokanavien summaääni eli monokanava. Tilavaikutelmaa luova ääni erotetaan stereokanavilta vähentämällä kanavat toisistaan, ja koska sen informaatiosisältö on useimmissa äänityksissä pieni, sen siirto vie vain vähän arvokasta tiedonsiirtokapasiteetia.
Suomalainen elektroniikan itseoppinut pioneeri Tapio Köykkä ymmärsi nämä heikkoudet: on mahdotonta luoda soittimia erottelevaa kuunteluvaikutelmaa, joten ei edes yritetä, vaan keskitytään tilavaikutelmaan. Ja koska laajan toistoalueen kaiutin on kallis ja suurikokoinen, voidaan tulla toimeen yhdellä kaiuttimella. Tilavaikutelman luovissa heijastuksissa ei esiinny bassokomponenttia, vaan heijastukset ovat pääosin korkeataajuisia, joten ne voidaan toistaa pienellä ja halvalla kaiuttimella. Myös ihmisen fysiologia tukee Köykän havaintoa. Tilan ja suunnan aistiminen perustuu pääosin korkeataajuisiin ääniin ja niin sanottuihin transientteihin. Toki bassoäänen suunnan voi myös aistia, silloin se johtuu bassosoittimen tuottamista perusääntä korkeammista ylä-äänistä.
Tapio Köykkä kehitti tältä pohjalta ortoperspekta- äänentoistojärjestelmän. Siinä stereokanavat summataan ja muodostuva monoääni toistetaan yhdellä korkealuokkaisilla kaiuttimella. Suuntaa antava tilaääni muodostetaan vähentämällä stereokanavien signaalit toisistaan. Tämä erotusääni voidaan toistaa kahdella halvalla ja pienellä kaiuttimella, ne suositellaan sijoitettavaksi kuunteluhuoneen sivuille. Ortoperspekta- laitteita valmisti kaupallisesti vain kaksi valmistajaa, Köykän yhtiö Voimaradio Oy ja Salora. Kansainvälistä menestystä ei tullut, suuret elektroniikkajätit eivät siitä innostuneet. Mutta lukemattomat elektroniikkaharrastajat rakensivat itselleen tällaisia laitteita. Yleensä he olivat lopputulokseen hyvin tyytyväisiä. Lisäksi ortoperspektan kaiuttimien sijoittelu kuunteluhuoneeseen on varsin vapaata. Itsekin rakensin tällaisen vahvistimen ja käytin sitä vuosikymmeniä.
Miltä ortoperspekta sitten kuulostaa? Sellainen järjestelmä on oikeastaan varsin helppoa rakentaa tavallisen stereovahvistimen avulla. Olen liittänyt oheen kaavion siitä, miten se tehdään.
Monoääntä ei voi muodostaa kytkemällä stereokanavat suoraan yhteen, sellainen kytkentä saattaa jopa polttaa vahvistimen. Sen sijaan monokaiutin M voidaan toteuttaa summaamalla signaalit akustisesti. Jos harrastaa kaiuttimien rakentamista, koteloon sijoitetaan kaksi samanlaista laajan toistoalueen kaiutinelementtiä tai elementtien ryhmää, joista kumpikin kytketään omaan stereokanavaansa. Jos ei halua rakentaa erillistä kaiutinta, M-ääni syntyy myös, kun sijoitetaan kaksi erillistä kaiutinta vierekkäin mahdollisimman lähelle toisiaan ja osoittamaan samaan suuntaan.
On tärkeää, että vaiheet kytketään oikein. Silloin kaiuttimen ääni kuulostaa normaalilta ja täyteläiseltä. Jos vaiheet on ristissä, ääni muuttuu oudoksi. Bassot ja keskiäänet sammuttavat toisensa, jolloin toistettu ääni on diskanttivoittoista ja kummallisen sähisevää.
Periaatteessa monoääni M voidaan toteuttaa myös yhdellä kaiuttimella, joka kytketään kumpaankin stereokanavaan vastuksen kautta. Sen suuruus voisi olla puolet kaiuttimen nimellisimpedanssista, ja tehonkesto ja jäähdytys riittävä. Haittana on signaalin vaimeneminen.
Erotusääni muodostetaan kytkemällä kaiuttimet O kuvassa näytetyllä tavalla vahistimen kanavien niin sanottuun plusnapaan. Tämä kytkentä toimii, jos vahvistimen kanavat eivät ole niin sanotusti kelluvia. Yleensä eivät ole. Oikein kytketyistä kaiuttimista kuuluu tämä niin sanottu erotusääni, joka useimmiten kuulostaa kaikuvalta ja hieman epämääräiseltä. Jos kuunneltava musiikki on monofonista, se kuluu hyvin heikkona, koska stereokanavat eivät ole täysin samanlaisia. Jos kaiuttimet kytketään vahingossa miinusnapojen väliin, ei niistä kuulu mitään. Jos toinen johto kytketään plus- ja toinen miinusnapaan, kaiuttimista kuuluu hyvin voimakkaana monoääni.
Kuvassa sivukaiuttimet O on kytketty yksinkertaisuuden vuoksi sarjaan, se ei haittaa, koska erotusääni saakin kuulua heikommin. Kaiutinten keskinäisellä vaiheistuksella ei ole väliä, koska ne kannattaa sijoittaa ainakin muutamien metrien etäisyydelle toisistaan, silloin korkeat äänet eivät sammuta toisiaan. Jos halutaan säätää tilavaikutelman syvyyttä, mukaan kannattaa lisätä säätövastus tai potentiometri, sen tehonkeston tulee olla riittävä. Mukaan voi lisätä myös ylipäästösuodattimena kondensaattorin C, jos ei halua ohjata matalia ääniä sivukaiuttimin. Sopiva arvo voisi olla 20 - 100 mikrofaradin luokkaa. Yleensä matalia ääniä ei erotussignaalissa juuri olekaan, mutta kytkennässä on mielenkiintoinen piirre. Sivukaiuttimiin voi halutessaan syöttää myös hieman monoääntä, se voi kuulostaa miellyttävältä. Se tapahtuu stereoiden balanssisäätimen avulla.
Jos tuntuu kiinnostavalta, hauskaa kokeilua!
