Akustiikkaa voi nyt mitata paremmin kuin koskaan – uusi menetelmä syntyi huoneessa, jonka seinillä voi luoda enemmän kaikuvaihtoehtoja kuin maailmassa on muurahaisia

Aalto-yliopiston akustiikan tutkijat ovat keksineet tavan parantaa alan yleisintä mittausmenetelmää, sinipyyhkäisymenetelmää, joka otettiin käyttöön 20 vuotta sitten ja korvasi silloin aiemmat käytössä olleet menetelmät.

Sinipyyhkäisy on yhden nousevan vihellyksen sisältävä ääni, jonka taajuus nousee logaritmisesti käyden läpi koko ihmisen kuuloalueen eli noin 20 Hz–20 000 Hz. Käytännössä taajuuspyyhkäisy kestää muutaman sekunnin.

Pyyhkäisyä pidentämällä huoneeseen saadaan enemmän äänienergiaa, jolloin häiriöiden suhteellinen vaikutus mittaukseen pienenee. Mittausta ei kuitenkaan voida pidentää kovin paljon, koska ajan pidentyessä häiriöäänien ja ympäristön muutosten todennäköisyys kasvaa, mikä lisää epävarmuutta mittauksiin.

Uudessa, kahden mittauksen menetelmässä sinipyyhkäisy toistetaan, kunnes kaksi mittausta läpäisee puhtauskriteerin. Näin automaattinen mittaus saadaan tehtyä luotettavasti.

Menetelmän kehittämisessä tarvittuja tuhansia äänen mittausyhdistelmiä tehtiin akustiikan laboratorion Arni-huoneessa Otaniemessä.

”Akustiikan ja äänitekniikan mittausmenetelmät ovat kehittyneet vuosien saatossa todella paljon. Aikaisemmin huoneessa taputettiin käsiä yhteen tai ammuttiin starttipistoolilla ja sitten kuunneltiin, miten kaiku vaimenee. Koska nykyään mittaukset tehdään tietokoneen ja tarkkojen laskelmien mukaan, tiedämme hyvin tarkasti, miten ääni kaikuu eri tiloissa”, akustiikan professori Vesa Välimäki kertoo.

”Menetelmän nimi Rule of Two (Ro2) tulee siitä, että luotettava mittaus vaatii aina kaksi puhdasta mittauskertaa, jotka korreloivat vahvasti keskenään. Myöhemmin kuulimme, että sattumalta Star Wars -tarinoissa on myös Rule of Two. Tähtien sodalla ja akustiikan mittauksella ei toki ole mitään muuta yhteistä kuin sattumalta menetelmän nimi”, tohtorikoulutettava Karolina Prawda hymyilee.

Tutkijat uskovat, että Ro2 korvaa kertaluonteisen sinipyyhkäisymenetelmän, sillä luotettavampi mittausmenetelmä säästää aikaa suunnittelutyössä.

Akustisia mittauksia käytetään yleensä kaikkien sisätilojen rakennusvaiheessa, joissa pitää saada puhe, kuulutukset tai musiikki kuulumaan kaikille, kuten elokuvateattereissa, metroasemilla, konserttisaleissa, luentosaleissa, kirkoissa ja kongressikeskuksissa.

”Otamme Aalto-yliopistossa mittausmenetelmän käyttöön välittömästi muun muassa opetuksessa. Toivottavasti myös akustiikan ala huomaa hyödyt mahdollisimman pian”, professori Välimäki sanoo.

Käännettävillä paneeleilla syntyy loputon määrä ääniyhdistelmiä

Arni-huoneen seinissä on käännettävät paneelit. Seinäpaneelien toinen puoli on kova ja toinen pehmeä. Huoneen kaikuisuus muuttuu kovasta pinnasta kaikuisaksi ja pehmeästä pinnasta vaimeammaksi. Huoneeseen sijoitettu pallokaiutin soittaa ääntä kaikkiin eri suuntiin, ja akustiikan ominaisuudet voidaan mitata useilla mikrofoneilla samanaikaisesti. Kääntyvien paneelien avulla tutkijoiden on mahdollista muunnella ääniympäristöä lähes loputtomiin.

”Mittausmenetelmä löytyi nimenomaan tuhansien mittausten avulla. Seinillä voi tehdä enemmän erilaisia kombinaatioita kuin maailmassa on muurahaisia*”, professori Sebastian Schlecht mainitsee.

”Seinäpaneelit aukeavat ja menevät kiinni ohjelmiston niin käskiessä. Meidän tehtävämme oli analysoida tuhannet mittaukset ja verrata niitä keskenään”, Prawda sanoo.

Artikkeli on julkaistu arvostetussa Journal of the Acoustical Society of America -lehdessä. Artikkeli on luettavissa tästä linkistä.

*Kuuluisan muurahaistutkijan E.O. Wilsonin arvion mukaan maailmassa on noin 10 000 000 000 000 000 muurahaista