1/2001
Aurora 1/2001
Selaa eteenpäin | Sisällys | Uutiset | Abiliite | Väitökset | Yhteystiedot

FOKUKSESSA
Näin käy fysiikka ja rock and roll

Väitöskirjaansa valmisteleva Ismo Kauppinen, 25, on onnistunut sovittamaan hyvin yhteen työnsä ja harrastuksensa. Mies kehittää Turun yliopiston sovelletun fysiikan laitoksella äänitteiden korjailuohjelmaa ja vapaa-aikanaan hän pyörittää kavereidensa kanssa äänitysstudiota ja soittaa rockia.

Musiikkia Kauppinen on harrastanut lapsesta alkaen. Soittamisen hän aloitti pianolla, mutta jo varsin pian soitin vaihtui kitaraksi. Kauppinen soittaa popahtavaa punkkia lietolaisessa FTK-bändissä, jonka toinen levy Yhdentekevää ilmestyi syksyllä. Tietoa tästä vuonna 1992 perustetusta yhtyeestä löytyy webistä osoitteesta www.ftksivut.net.
 

Ismo Kauppinen tutkii äänisignaalin korjailua
Lukion jälkeen Kauppinen suoritti asevelvollisuutensa ja piti yhden välivuoden. Turun yliopiston lisäksi ylioppilaskirjoituksissa magnan paperit saanut mies pyrki ja pääsi myös teknilliseen korkeakouluun.
Ismo Kauppinen tutkii Turun yliopiston sovelletun fysiikan laitoksella äänisignaalin korjailua.

– Päädyin tänne, sillä teknillinen korkeakoulu ei ratkaisevasti eroa opiskelusta täällä. Fysiikka on niin laaja-alainen tieteen ala, että siitä löytyy kyllä kiinnostavaa tutkittavaa hyvin monenlaisista asioista kiinnostuneille.

Jokaiselle jotakin

Fysiikan kuten kaikkien muidenkin alojen opinnot alkavat perusopinnoilla, joiden aikana opiskelijalla on mahdollista muodostaa itselleen kokonaiskäsitys alasta. Kauppinen on opiskellut fysiikan lisäksi matematiikkaa, tietojenkäsittelyoppia ja elektroniikkaa.

– Fysiikassa on paljon osa-alueita, jotka eivät minua kiinnosta, mutta niidenkin alojen perustietojen tuntemus on tarpeen kokonaisuuksien tajuamisen kannalta.

Uutta alkaa yleensä syntyä, kun ennestään tuttuja asioita aletaan tarkastella ja yhdistellä uudella ennakkoluulottomalla tavalla. Näin lähti käyntiin Kauppisenkin äänisignaalin korjausprojekti.

Kaasusta ääneen

Kauppinen alkoi tutkia maisterin tutkintonsa päättötyötä eli gradua varten sitä, miten erilaisten kaasujen tutkimuksessa Turun yliopiston fysiikan laitoksella käytössä olevat menetelmät sopivat äänen tutkimiseen. 

Kauppinen onnistui kehittämään kaasujen ominaisuuksien selvittämisessä käytetyn spektroskopian signaalinkäsittelymenetelmän (LOMEP) pohjalta LP-äänilevyjen restaurointimenetelmän. Kauppisen signaalin ekstrapolointiin perustuvalla menetelmällä naarmuinen ja naksuva vinyylilevy saadaan soimaan puhtaasti.

Ratkaiseva kaava
 

Kaava
Kaiken takaa löytyy nykyään yleensä matematiikka. Muun muassa tällaista konvoluutiota määrittelevää funktiota tarvitaan äänisignaalin käsittelyä pohdittaessa. Kauppisen mukaan kaavoja ei kannata kauhistella, koska niihin pääsee hyvin sisälle jo opintojen alkuvaiheessa.

Menetelmän takana on Kauppisen kehittämä matemaattinen menetelmä eli algoritmi. Gradutyönään hän teki tietokoneohjelman, jolla voi poistaa naksunnan käsin. Tässä ohjelmassa sen käyttäjä hakee virheet näytöllä näkyvästä äänisignaalista, jonka jälkeen ohjelma korjaa valitun osuuden.

Nyt Kauppinen kehittää väitöskirjatyönään ohjelmaa, joka tunnistaa ja korjaa puutteet automaattisesti reaaliaikaisesti. Tällä hetkellä hän selvittää muun muassa sitä, miten ohjelman saa erottamaan rapsahdukset ja musiikin voimakkaat kohdat toisistaan, sillä esimerkiksi rummun ääni ja naarmu aiheuttavat äänisignaaliin hyvin samanlaiset piikit.

Silta yli naarmun

Naarmun aiheuttama tuho vinyylille taltioidulle musiikille on aina lopullinen, sillä kadonnutta äänisignaalin osaa ei voi mitenkään palauttaa. Kauppisen ohjelmalla tämä vahinko voidaan kuitenkin käsitellä niin, että ihmiskorva ei enää erota sitä. Ohjelma tutkii vauriota edeltävän ja sitä seuraavan äänisignaalin, minkä jälkeen se luo kohdan yli huomaamattoman sillan.

Markkinoilla on jo ohjelmia, joilla voidaan rakentaa vastaavia siltoja vauriopaikkojen yli, mutta niillä päästään huomattavasti pienempien karikoiden yli kuin Kauppisen ohjelmalla. Nämä eri menetelmiin perustuvat ohjelmat selviytyvät enintään 60–100 puuttuvan datapisteen yli, mutta Kauppisen ohjelmalla voi paikata huomaamattomasti jopa usean tuhannen datapisteen aiheuttaman katkoksen musiikissa. Sekunti musiikkia sisältää 44 100 datapistettä, joista yhdenkin pisteen puute sopivassa kohdassa on mahdollista kuulla.
 

Tältä näyttää vinyylilevyn naarmu
Tältä näyttää musiikki tietokoneen näytöllä. Selvästi erottuvat piikit äänisignaalissa ovat vinyylilevyn naarmujen aiheuttamia.

Kotipolttajille

Kauppisen nykyinen ohjelma sopii hyvin sellaiselle käyttäjälle, joka haluaa polttaa vanhoista vinyyleistään CD-levyt. Ennen polttoa vinyyleistä voi siivota ohjelmalla vauriot kuulumattomiin. Ohjelma on niin sanottu plug in -ohjelma, eli sitä voidaan käyttää monien äänisignaalin käsittelyohjelmien kanssa yhdessä.

Kehitteillä oleva levyn soiton aikana automaattisesti vauriot poistava ohjelma voidaan puolestaan sijoittaa tietokoneen lisäksi vaikkapa levysoittimeen tai muuhun vastaavaan laitteeseen. Tällöin levyjen naarmuista ei tarvitse paljon välittää, koska älykäs soitin soittaa kaikki levyt yhtä puhtaasti.

Eikä Kauppisen ohjelman käyttö rajoitu pelkästään musiikin pariin, vaan sillä voidaan esimerkiksi korjata kännykkäpuheluissa kuuluvuusalueen äärirajoilla esiintyviä puhesignaalin katkoksia. Äänisignaalin tutkimukseen panostetaan nykyään monilla eri tahoilla. Kauppisenkin on näillä näkymin tarkoitus siirtyä tohtoriksi valmistuttuaan teollisuuden palvelukseen.

Runsaasti lisää tietoa fysiikan opiskelusta Turun yliopistossa on tarjolla webissä osoitteessa http://www.physics.utu.fi/
 

Kauppinen (2. oik.) ei vain tutki musiikista syntyviä äänisignaaleja, vaan hän myös tuottaa niitä itse. Kauppinen soittaa FTK-bändissä kitaraa ja vastaa esitysten taustoista. Ismon lisäksi bändissä ovat mukana Mikko (vas.), Toni ja Kari.
FTK
Mika Okko/StillKuva Studio

Teksti ja kuvat PERTTI ITKONEN


Selaa eteenpäin | Sisällys | Uutiset | Abiliite | Väitökset | Yhteystiedot
Yliopiston etusivu


Tiedotus <tiedotus@utu.fi>, 07. helmikuuta 2001
Sivu on ladattu  kertaa 08.02.2001 alkaen.