Ünite 2: Ses Sinyali ve Kayıt

Giriş

Her ses cihazının sesi alma ve kaydetmede teknik sınırlılıkları vardır. Ses kayıtlarında kullanılan cihazlar ne kadar profesyonel olursa olsun, bu cihazların teknik özellikleri çok iyi bilinmediğinde, kaliteli bir kayıt yapmak da zorlaşır. Bütün ses kayıtlarındaki temel amaç; kulağın işitebildiği ses kalitesine en yakın biçimde sesleri alabilmektir.

Sesin Elektrik Biçimi ve Ses Sinyali

Kulağımıza ulaşan bütün sesler akustik enerjidir. Sesin bant ya da disk gibi bir ortama kaydedilebilmesi için akustik enerjinin elektrik enerjisine çevrilmesi gerekmektedir. Bu enerji dönüşümü mikrofonlar aracılığıyla yapılır. Mikrofonlar, farklı hava basınç değişkenlerine sahip olan ses dalgalarını “ses sinyali” olarak tanımlanan, değişken değerli voltajlara dönüştürür. Böylece akustik enerji, elektrik enerjisine çevrilmiş olur. Voltaj, hava moleküllerinin hareketine benzetilebilir. Hava moleküllerinin sıkışmasıyla ses dalgalarının genliği yükselir. Elektron sayısı arttıkça da voltaj yükselir. Voltaj “volt” ile ölçülür ve 1800 yılında pili keşfeden İtalyan fizikçi Alessandro Volta’nın soyadı ile anılır.

Analog Ses

Analog; “öz nitelikleri aynı olmayan, fakat hareket ve değişimlerinin fiziksel sürekliliği birbiriyle eş özellikler gösteren madde, olay ve söz gibi durumların benzeşmesi” olarak tanımlanabilir. Ses dalgalarının doğrudan bir temsilinin kayıt ortamına aktarılması, analog ses kaydıdır. Analog ses kaydedici ve okuyucu cihazlarda temel olarak; bant silici kafa, kaydedici kafa ve okuyucu kafa bulunur. Bant ile kafalar fiziksel temas halindedir. Ses bandı demir oksit ya da krom oksit gibi parçacıklarla kaplı polyester bir şerittir. Analog ses kaydında, orijinal sesin dalga biçimi örneklenir ve ses sinyali olarak kopyalanır. Elektriksel ses sinyalinin frekans ve genliğindeki değişimler, orijinal akustik ses dalgalarıyla uyum içindedir. Elektrik sinyalleri, kaydedici kafa aracılığı ile manyetik sinyallere çevrilerek bant üzerine işlenir. Kaydedilen ses dinlenirken, bant üzerine manyetik işaretler halinde kaydedilen ses bilgisi, tekrar elektrik sinyallerine çevrilir. Analog ses kaydına diğer bir örnek de plaklardır.

Sayısal Ses

Sayısal ses bilgisinin işlenip kaydedilmesi analog sesten farklıdır. Analog ses bilgisi elektrik işaretlerine çevrilirken, akustik ses dalgalarının doğrudan bir temsili kayıt ortamına aktarılır. Akustik ses dalgaları ile analog ses sinyali arasındaki birebir kesintisiz örnekleme, sayısal ses sinyalinde basamaklar halinde yapılır. Ses dalgaları sürekliliği olmayan basamaklı verilere dönüştürülür. Bu sayısal veriler 1 ve 0’lardan oluşan ikili sayı biçimlerinde elektriksel işaretler olarak kodlanır. Akustik ses dalgalarının sayısal ses sinyali halinde kodlanabilmesi için bazı işlemcilere gereksinim vardır. Bu işlemciler “sinyal dönüştürücü” olarak tanımlanan elektronik devrelerdir. Analog ses ADC çevirici sayesinde sayısal veriye dönüştürülür (Analog to Digital Converter-Analogdan Sayısala Çevirici). Sayısal olarak kaydedilmiş ses verisi tekrar dinlenmek istendiğinde, DAC çevirici sayısal veriyi tekrar analog ses bilgisine dönüştürür (Digital to Analog Converter-Sayısaldan Analoğa Çevirici) Analog ses sinyali ADC çevirici aracılığıyla sayısal ses sinyaline dönüştürülürken iki temel işlemden söz edilebilir: örnekleme oranı ve bit derinliği.

Örnekleme Oranı ve Bit Derinliği

Sayısal seste de çözünürlük değerleri önemlidir. Sayısal sinyalin işlenmesinde bazı temel işlemlerden yararlanılır. Bunlar; sayısal sinyale uygulanacak örnekleme oranı ve bit derinliğidir. Basit olarak; örnekleme oranı, 1 saniyede ses sinyalinden alınan örnekleme sayısını belirler ve frekans birimi ile tanımlanır (Hertz). Bit derinliği ise, her bir örnekleme için tanımlanan “bit” sayısını ifade eder. Bit, İngilizcede “ikili basamak” anlamına gelen “binary digit” kelimelerinin kısaltılmışıdır. Sayısal veriyi oluşturan en temel birimdir. 1 bit’lik değer ancak 2 olasılık üretebilir: 0 ve 1 (2n). 4 bit’lik bir değer ise 16 olasılık üretebilir: 0000, 0001, 0111… 1000. 16 bit’lik değerin de 65.536 olasılık üretebileceği düşünüldüğünde, bu miktar sayısal veri için oldukça yüksek bir değerdir.

Dinamik Alan: Dinamik alan, en yüksek sinyal seviyesi ile en düşük sinyal seviyesi arasında kalan alandır ve “dB” birimi ile ifade edilir. Her “1 bit” değeri, dinamik alanda “6 dB” değerinde artışa ya da azalışa neden olur.

Sayısal Sesin Avantajları

Analog ve sayısal olmak üzere iki çeşit ses kayıt formatı vardır. Sayısal ses formatının, analog ses formatına göre bazı üstün özellikleri vardır. Bu özellikler şu şekilde sıralanabilir: Daha geniş dinamik alan, İndirgenmiş gürültü, Hatasız kopyalama ve çoğaltma, Hata düzeltebilme, Zaman bilgisini kaydedebilme, Veriye ulaşımda hızlılık, Maliyet düşüklüğü, Cihazların daha hafif ve küçük olması, Uzun ömürlülük ve arşivleme kolaylığı.

Sinyal Kalitesini Etkileyen Temel Unsurlar

Ses cihazlarında, ses sinyal kalitesine etki edebilecek temel unsurlar şu şekilde sıralanabilir: Frekans Tepkisi, Gürültü, Yüksek Ses Seviyesi ve Bozulma, Optimum Sinyal Seviyesi, Sinyalin Gürültüye Oranı.

Frekans Tepkisi

Kaliteli bir ses kaydı yapabilmek için kullanılan ses cihazlarının sese karşı olan frekans tepkileri oldukça önemlidir. Çünkü ses kayıtlarındaki temel amaç; kulağın işitebildiği sesleri olduğu gibi ve aynı kalitede kaydedebilmektir. Ses kayıtlarında kullanılan her cihazın, ses sinyaline karşı frekans tepkisi farklılık gösterebilir. Ses cihazlarının ses sinyaline olan frekans tepkilerini anlayabilmek için bazı grafiklerden yararlanılır.

Gürültü

Ses sinyalinde gürültü; ses kayıtları esnasında, ortamda istenmeyen diğer seslerin ses kaydını olumsuz etkilemesi değildir. Ses sinyalinde gürültü; ses kaydında kullanılan ses cihazlarından oluşabilecek, elektronik gürültülerdir. Her ses cihazı bir miktar gürültü üretir. Ses kayıt seviyesi yüksek tutularak bu gürültüler maskelenebilir.

Yüksek Ses Seviyesi ve Bozulma

Ses kayıtlarında, ses kayıt seviyesinin olması gerekenden yüksek tutulması durumunda, ses sinyalinde aşırı yüklenmeden kaynaklanan bozulmalar oluşur. Sesteki bu tip bozulmalar, ses sinyalinin genliğindeki kırpılmalardan (clippings) kaynaklanır. Böylece ses sinyalinin genlik yapısı bozulur ve ses seviyesinde aşırı yüklenmeden kaynaklanan gürültüler oluşur. Ses kayıtlarında her zaman, ses kayıt cihazlarının özelliklerine bağlı olarak, ses kayıt seviyesi optimum bir seviyede korunmalıdır. Ses seviyesindeki ani yükselmeleri mümkün olduğunca engellemek için; kayıt öncesi ses provaları yapılabilir, kompresör gibi ses seviye sınırlayıcı işlemciler kullanılabilir ya da ses seviye ayarları otomatik olarak cihaz tarafından ayarlanır.

Optimum Sinyal Seviyesi

Ses kayıtlarında, ses sinyal seviyesi dikkatli gözlemlenmeli ve ayarlanmalıdır. Ses kayıt cihazlarının özelliklerine bağlı olarak, her ses cihazının kendine ait bir optimum ses sinyal seviyesi vardır. Sayısal ses seviye değerleri, genellikle negatif (-) desibel değerleri ile ifade edilir. “0 dB” ses sinyalinin ulaşabileceği en üst seviye değeridir. Çünkü sayısal ses seviyesinde “0 dB” asla aşılmamalıdır. Ses sinyalindeki ortalama seviye değeri çok yüksekse, çözünürlüğün bit değerleri “0 dB” üzerini tanımlayamayacağından, ses sinyalinin tepe noktalarında bazı kırpılmalar oluşur. Bu durumda ses sinyalinde bozulmalar oluşur. Ses seviyesindeki ani yükselmeleri engellemek için, ortalama ses seviyesi düşürülmelidir

Sinyalin Gürültüye Oranı

Ses cihazlarında sinyal seviyesi ile gürültü seviyesi arasında da bir ilişki vardır. Sinyal seviyesi ile gürültü seviyesi arasındaki fark “dB” birimi ile ifade edilir. İngilizcede “Signal-to-Noise Ratio” olarak ya da “S/N” kısaltmasıyla gösterilir. Ses cihazlarında “S/N” kalitesi şu şekilde olabilir:

• 60 dB orta kalite
• 70 dB iyi kalite
• 80 dB ve üstü çok iyi kalite

Mono ve Stereo Ses Sinyali

Sesler bir ya da birden fazla mikrofon kullanılarak kaydedilebilir. Mikrofon sayısı, ses kaynaklarının miktarına ve kullanılmak istenen kayıt tekniğine (mono/stereo) göre değişkenlik gösterir. Mono kayıt iki farklı yöntem ile yapılabilir: Ses kaynak sayısı ne olursa olsun, bütün sesler tek bir mono mikrofon ile kaydedilebilir. Birden fazla mikrofon kullanılabilir. Mono kayıtlarda bütün sesler tek bir kanalda toplanır ve bu sesler işitsel algıda yön duygusu yaratmaz.

Stereo kayıt için mikrofon kullanımında çeşitli teknikler uygulanabilir. Stereo kayıt tekniğindeki amaç, daha zengin bir ses boyutu yaratabilmektir. Çünkü stereo sesler dinleyiciye yön duygusu verir.

Stereo ses kayıt tekniklerinde de çoğunlukla mono mikrofonlar kullanılır. Her bir mikrofon, ses mikserinde ayrı bir ses kanalına bağlanır. Bu sesler stereo etki yaratabilmek için sağ, sol ya da her iki kanaldan işitilecek şekilde birleştirilir. Stereo kayıtta da ses kanal sayısı kaç olursa olsun, sonuçta bu sesler kendi aralarında birleştirilir ve iki kanala indirgenerek toplanır. Mono ses tek ya da iki kanal olabilir. Fakat stereo seste olduğu gibi, sesler arasında bir yön ve boyut kavramından söz edilemez.

Ses Kabloları ve Konnektörler

Ses ya da görüntü cihazlarının birbirleri arasındaki iletişim, çeşitli kablo ve konnektörler aracılığı ile yapılır. Kablo ve konnektörlerin yanlış kullanılması sonucunda, ses ya da görüntü sinyallerinde problemler oluşur. Analog ses cihazlarında kullanılan başlıca iki çeşit bağlantı türü vardır: dengeli bağlantı (balanced) ve dengesiz bağlantı (unbalanced). Dengeli bağlantıda kullanılan ses kablolarında, birbirinden yalıtılmış iki adet tel iletken ve bu iletkenlerin üzerine sarılı halde metal bir folyo ya da örgü tel bulunur. Folyo ya da örgü tel, şase görevini görür. Dengeli kablo aracılığıyla taşınan ses sinyali, herhangi bir elektronik parazitten önlenmiş olur. Dengesiz bağlantıda kullanılan kablolarda, yalıtılmış bir adet tel iletken ve bir adet şase bulunur. Fakat dengesiz kablolar, elektronik parazitlerden kolay etkilenirler. Dengesiz bağlantılarda, gürültülerden etkilenmeden kullanılabilecek kabloların uzunlukları 1,5 metre kadar olabilir. Dengeli kablolarda ise bu mesafe 200 metreye kadar çıkabilir.

Dengeli ses bağlantıları genellikle düşük empedanslı (lowZ) ses cihazlarıyla, dengesiz ses bağlantıları da yüksek empedanslı (high-Z) ses cihazlarıyla kullanılır.

XLR konnektör: Profesyonel ses sistemlerinde genellikle dengeli konnektörler kullanılır. En yaygın olarak “XLR” ya da “Canon” olarak tanımlanan dengeli konnektörler ile bağlantılar yapılır.

6.5mm jak: Diğer bir konnektör türü de eskiden telefon santrallerinde kullanılan “1/4” ya da 6.5mm phone jack” olarak tanımlanan konnektörlerdir. Bu tip konnektörler kulaklık ve hoparlör gibi birçok ses cihazlarında mevcuttur.

3.5mm mini jak: “6.5mm phone jack” konnektörlerin küçük yapıda olanlarıdır. Daha çok amatör tüketiciye yönelik, profesyonel olmayan ses cihazlarında kullanılır.

RCA/Phone jak: Dengesiz, iki uçlu konnektör tipidir. RCA konnektörler daha çok CD, VCD, DVD ve kasetçalar gibi cihazların ses giriş/çıkışlarında kullanılırlar. Bu tür konnektörler sürekli takıp çıkarılmaya uygun değildirler

Toslink: Fiber-optik kablo ile birlikte kullanılırlar. CD çalar, DAT (Digital Audio Tape) ve MD (Mini Disc) gibi.