Bir Odyofil Neden Ses Teorisi Öğrenmeli?
Temel ses teorisi ve fiziği diye girince insan korkuyor ama amacımız mümkün olduğu kadar basit ve yalın bir biçimde, konuları günlük odyofil sorularımıza uygulayarak anlatmak.
Analog ve sayısal ses teknolojileri yılların birikimleri sonucunda oldukça karmaşık, anlaması zor bir hale geldi. Diğer taraftan işitme duyumuzun nasıl çalıştığı konusunu da anlamak gerekiyor ki ürünleri isabetli bir şekilde değerlendirmek mümkün olsun. Odyofiller olarak bu konulara anlamak ve bu hobiye sağduyulu ve rasyonel yaklaşmak için temel bazı bilgileri anlamak önemli.
Eminim sınırsız bütçeye sahip odyofiller de vardır ama çoğunluk odyofilin sınırlı bütçesi olduğunu varsayıyorum. Bu sınırlı bütçeyle ve kaynaklarla en doğru ürünleri seçmeye çalışıyoruz. Bunu yaparken ürünlerin teknik ve fonksiyonel özelliklerine bakıyoruz, ölçümlerini inceliyoruz, çeşitli ortamlarda dinliyoruz, başka odyofillere danışıyoruz. Bu süreçlerde doğru değerlendirmek yaparak bütçemiz dahilindeki bize en uygun ürünü almak için ses ile ilgili temel bilgilere sahip olmak bize çok yardımcı oluyor.
Sadece alırken değil, aldıktan sonra, sese neyin, nasıl ve ne kadar etki ettiğini anlamak, akustik ve sayısal düzenleme yapmak, hoparlörü nereye koyacağım, nerede oturacağım, odanın sese etkisini nasıl iyileştirebilirim gibi sorulara cevap bulmak için sesle ilgili temel bilgilere sahip olmak gerekiyor.
Bu yazı serisinde elimden geldiğince bu bilgileri paket halinde sunmaya çalışacağım. Bu konuda yaptığım bir sunumun da videolarını her bölümün sonuna koyacağım. Çok iyi anlatamamış olsam da işe yarayacağını tahmin ediyorum.
Haydi başlayalım…
Ses Nedir?
Ses bir ortamdaki periyodik basınç değişimleri yani titreşimler aracılığıyla aktarılan enerjidir. Herhangi bir ortamı yani bir maddeyi titreştirince ses çıkarıyoruz.
Bunu bir davul örneği üzerinden anlatalım:
Hareketler bu çizimdeki kadar büyük olmuyor ama göstermek için abarttığımızı düşünelim. Davula vurduğumuz zaman yüzey aşağı doğru bombeleniyor. O boşluğu hava dolduruyor ve burada seyrelme (rarefaction) dediğimiz olay gerçekleşiyor. Hacim genişlediği için hava daha geniş bir hacmi dolduruyor ve basıncı düşüyor. Sonrasında yüzey düzeliyor ve bu sefer yukarı doğru bombeleniyor. Bu sefer de sıkışma (compression) oluyor. Bunu bir yayın ileri geri oynama hareketi gibi düşünebilirsiniz. Burada davulun yüzeyi havayı seyreltip sıkıştırarak titreşim oluşturuyor. O titreşim havada aktarılıyor ve kulağımıza geliyor. Sonuçta ses bu şekilde oluşuyor. Basınç değişiminin miktarı da sesin yüksekliğini belirtiyor. Ses iletimi için bu basınç değişikliklerinin oluşacağı bir ortam gerekiyor. Hi-Fi için bu ortam çoğu zaman hava (çok rastlanmasa da bazı kulaklıklar doğrudan kafatasımızı da titreştiriyor).
Ses titreşimlerinin iletimi ortamın moleküllerinin hareket etmesi sayesinde gerçekleşiyor. Bu hareketi kaynaktan bir molekül bize doğru yolculuk yapıyor gibi düşünmeyelim. Moleküller sadece ileri geri titreşiyorlar ve hareket bir molekülün diğerini titreştirmesi sonucunda taşınarak oluşuyor, tıpkı suya atılan bir taşın oluşturduğu dalgalar gibi.
Animasyonda görüldüğü gibi işaretlenmiş kırmızı moleküller titreşip ileri geri oynuyor ve titreşimi diğer moleküllere aktarıyor. Özetle sadece bu sıkışma ve seyrelme hareketi aktarılıyor. Moleküllerler birbirlerine çarpa çarpa ses titreşimini kulağımıza kadar getiriyor ve kulak zarımıza çarparak titreştiren moleküller sayesinde ses işitme duyumuza kadar geliyor.
İletilen ortamın yoğunluğu, ısısı ve nem oranı gibi etkenler sesin iletilme hızını ve uzaklığını belirliyor. Örneğin havada saniyede 343 metre hızında ilerlerken suda saniyede 1,482 metre, çelikte saniyede 5,960 metre hızında ilerliyor. Havada daha yavaş ilerlemesinin nedeni moleküller birbirinden görece daha uzak olduğu için aktarım daha yavaş oluyor.
Ses Dalgası
Sesin titreşimini ve iletimini daha iyi analiz etmek ve değerlendirmek için bilimsel yöntemlerin şahı olan modellemeye ihtiyaç var. Bu sıkışma ve açılma tıpkı bir yay hareketi ya da suya atılan bir taşın oluşturduğu dalgalar gibi oluyor. Bu dalgaları modellemek için resmini çizmeye çabalarsak karşımıza şöyle bir şey çıkıyor.
Ses basıncının en yüksek olduğu yerleri bu dalga çiziminin en yüksek olduğu tepe noktaları, basıncın en düşük olduğu yerleri ise bu dalga çizimindeki en derin çukurlar olarak gösterebiliriz. Moleküller tepe noktasında sıkışıyor, çukurlarda açılıyor gibi… Bunların ortasını da sıfır noktası ya da ses titreşimini oluşturan basıncın sıfır olduğu noktalar olarak düşünebiliriz. Şimdi, birkaç tanım yapalım:
- Tepe ile sıfır arasındaki yüksekliğe ya da basınç farkına genlik diyoruz. Basıncın miktarı desibelle ölçülüyor. Alexander Graham Bell’in telefon hesaplarında kullandığı bir birim olduğu için adı oradan geliyor.
- Bu titreşim belli bir zaman sıklığında kendini tekrarlıyor. Bir saniye içindeki tekrar sayısına frekans diyoruz, birimi Hertz. Alman fizikçi Heinrich Hertz’in kullandığı bir birim olduğu için onun ismini vermişler.
- Dalganın aynı basınca sahip iki noktasının arasındaki zamana ya da mesafeye dalga boyu deniyor. Zaman olarak düşünürsek, dalganın bir tekrarının ne kadar sürede olduğunu gösteriyor ve saniye olarak ölçülüyor. Mesafe olarak düşünürsek, tahmin edebileceğiniz gibi her ortamda dalga boyu farklı oluyor. Dalga boyu genel olarak akustik hesaplar için kullanıldığından sesin havadaki dalga boyu olarak düşünülebilir. Birimi genelde metre, santimetre cinsinden veriliyor.
- Bu dalganın başlangıç noktasının zamana göre kaymasına da faz adı veriliyor. Genellikle saniye ile belirtiliyor.
Bunu matematiksel olarak göstermek gerekirse denklem şöyle:
y(t) = Asin(2πƒt + Φ)
Burada t zamanı, A genliği, ƒ frekansı, Φ fazı gösteriyor. Sinüs fonksiyonu ve Pi sayısı doğadaki bir sürü olayı modellemek için kullanılıyor ve hesap yapmak için kullanıldığında gerçek ile model birebir tutuyor. Sinüs üçgen ve daire üzerinden geliştirilmiş müthiş bir fonksiyon gerçekten.
Bu denklemi anlatmak yerine bir dalga denklemi simülatörüyle oynayarak anlamak daha kolay. Değişkenlerle oynayınca dalganın nasıl değiştiğini görmek için ideal.
Buradan bakmanızı öneririm: https://www.desmos.com/calculator/kovljwyvi5
Bu bölümün sunum kaydı: https://youtu.be/uA0Li3Pti34?si=sSFmWqkXqoQNQjdP