Temel Akustik ve Sinyal İşleme

ArticleCategory:

AuthorImage:

TranslationInfo:

original in fr John Perr

en to tr Özcan Güngör

AboutTheAuthor:

1994'den beri Linux kullanır.LinuxFocus'un Fransız yazarlarından biridir. Makina Mühendisidir ve MSc Ses ve Titreşim okumuştur.

Abstract:

Bu makale, müzisyenler ve bilgisayar mühendisleri için Temel Akustik ve Sinyal İşleme ile ilgilidir..
Eğer hep kendi kayıtlarını yapmak ve ya bilgisayarınızda ses ile ilgilenmek istediyseniz, bu makale tam size göredir.

ArticleIllustration:

ArticleBody:

Tanıtım

Bu makale eğitimi amaçlamaktadır. Okuyucuya temel ses ve ses işleme bilgisini vermeyi umar.Tabii ki müzik bizim ilgilenemek istediğimiz konulardan biridir ama diğer az memnun edici sesler arasında sadece bazı gürültüdür.
İlk önce, sesin fiziksel kavramı, onu insan kulağının işlemesi ile sunulur.Sonra, sinyallere bakılır.Örneğin Örnekleyiciler veya bilgisayarlar gibi modern dijital araçlarla ses kayıt edildiğinde nasıl bir şey olur.
En son olarak, mp3 veya Ogg vorbis gibi güncel sıkıştırma teknikleri sunulur.
Bu makalede anlatılan konu büyük bir okuyucu kitlesi tarafından anlaşılabilirdir. Yazar, kullanımı zor olan "normal terminiloji"yi ve müzisyenlerin kullandığı teminolojoyi kullanmayı denemiştir. Bazı matematiksel formüller ve bazı resimler kullanılmıştır ama bunları fazla dert etmeyin (uuuu!!!ne rahatlama ama) ...

Birazcık Fizik

Ses

Fiziksel olarak ses, gaz, sıvı veya katı ortamlarda mekanik titreşimlerdir.Ortamın elastik özelliği sesin kaynaktaktan dalgalar halinde uzaklaşmasını sağlar, göle atılan bir taş gibi...
Bir nesnenin her titreşmesinde, bu nesnenin çevresini saran şeyler içinde sese dönüşerek bir parça enerji kaybına neden olur.Şu anda diyebiliz ki vakum oramında ses yayılmaz.
Şekil 1a, titreşen bir kaynağa bağlı iğnenin, altından bir kağıt şeridi geçirildiğinde nasıl dalgaya dönüştürdüğünü gösterir.

z:±A0 büyüklüğündeki bir titeşen iğne lambda;: dalga boyu x:c hızındaki band hızı w: Oluşan dalga Şekil 1a: Hareket eden bir kağıt şerit üztündeki titreşen iğne

Hava göz önüne alındığında, ses bir basınç çeşidi olarak yayılır.Bir hoparlör, basınç çeşitlerini çevresindeki havaya iletir.Sıkıştırma (zayıf) hava içinde yayılır.Burada havanın değil sadece basıncın iletildiğine dikkat edin.Daha önce bahsedilen su dalgasıda, dalga ilerlediği halde su yerinde kalır.Yüzen nesne sadce yukarı ve aşağı hareket eder.Bu yüzden bir hoparlörün önünde "rüzgar" oluşmaz.Ses dalgaları 20°C sıcaklıktaki havada yaklaşık saniyede 344 metre hızla ilerler ancak hava parçacıkları sadece birkaç mikron ileri ya da geri gider.

P: Titreşen piston
T: Tüp
t: zaman
Şekil 1b: sıvı içndeki titreşen piston

Frekans ve Ses Seviyesi

Yukarıdaki şekillerden anlayacağımız gibi, ses dalgaları sinüz şeklindedir.İki tepe arasındaki uzaklık dalga boyu olarak adlandırılır ve bir saniyede gözlenen dalga tepesi sayısına frekans denir.Bu fiziksel terim müzisyenlerin ses seviyesi dedikleri şey ile aynıdır.Düşük frekansla bas sesler, yüksek frekanslar ise yüksek seviyeli seslerdir.
Şekil 2, havada ilerleyen ses dalgasının dalga boyu ve frekans değerlerini vermektedir:

λ: Dalga boyu
F: Frekans
Şekil 2: Havadaki dalga boyu ve frekans

Genlik ve Seslilik

Sesin diğer bir karakteristiği ise genliğidir.Sesler yumuşak veya yüksek olurlar.Bu havada, havayı sıkıştırmak için kullanılan güce bağlı olan küçük veya büyük basıç çeşididir.Akustikçiler ses gücünü desibel ile ölçerler.Desibel şekil 3a ve 3b'de gözüldüğü gibi anlaşılması zor bir birimdir.Bu şekillerin seçilmesinin sebebi anlaşilmasının kolay olması ve diğer bölümde göreceğimiz gibi bu logatirmik formül kulağın işleyişine karşılık gelmektedir.Şüphesiz bilmeden matematik kullanıyorsunuz:

Şekil 3a: Gürültü seviyesi ve basınç		Şekil 3b: Gürültü seviyesi ve güç

Şimdiye kadar, dB'nin ses gücüyle ilgili olduğunu bilmemiz yeterlidir.0 dB, insan kulağının işitebildiği düşük eşit değeridir, gürültünün olamaması değildir.Desibel, insanın kapasitesine göre gürültü ölçümüdür.Referans noktasının değişimi (Po ya da Wo) yukarıdaki dB değerlerini değiştirecektir.Müzik setinizin üzerinde yazan dB değeri akustik seviyeler değil cihazın elektriksel çıkış gücüdür.Bu tamamen farklı bir ölçümdür.0 db sıklıkla amplifikatörün maksimum çıkış gücüdür.Akustik işin içine girdiğinde, dB cinsinden ses seviyesi çok daha büyük olur.Yoksa bu cihazı almazdınız.Ancak bu sizin hoparlörünüzün performansına da bağlıdır.Şekil 4, birkaç sıradan ses kaynağını genlik ve ferkans olarak tanımlar.Eğriler, insan kulağının hissettiği sesliliğin seyiveyesidir.Ayrıntıyı daha sonra anlatacağız:

Figure 4: acoustic levels of usual sound sourcesŞekil 4: sıradan ses kaynaklarının akustik seviyeleri

Aşağıdaki dizi, birkaç sıradan ses kaynağının desibel ve watt cinsinde seviyelerini verir.Desibelin notasyonu nasıl kolaylaştırdığına dikkat ediniz:

Ses genliği değişik yollardan hesaplanabilir.Bu diğer sinyallere de uygulanabilir.Şekil 5'te bir örenk verilmiştir:

Şekil 5: Sinyal seviyesinin çeşitli ölçünleri

Ortalama genlik sadece teorik bir ölçümdür ve teknik olarak kullanılmaz.Diğer yönden, root mean square değeri evrensel olarak eşdeğer sinyalleri ölçmek için kabul edilmiştir (genellikle sinüs dalgaları). Örneğin, Evinizde bulunan elektrik 220 Volt'a ayarlanmış ve 50 Hz sabitlenmiştir.Burada 220 V RMS değeridir ve gerçekte voltaj -311 ile 311 V arasında osilasyon yapmaktadır.Diğer tanımları kullanırsak, bu voltaj 311 V tepe değerine ve 622 V tepeden tepeye değere sahiptir.Aynı tanım amplifikatörlere de uygulanabilir.10 W RMS değerine sahip bir apmlifikatör 14 W tepe değerine ve 28 W tepeden tepeye değere sahiptir. Bu tepeden tepeye değer satıcılar tarafında müziksel güç olarak adlandırılır çünkü satiş için güzel bir özelliktir.

Zaman ve Boşluk

Zaman akustikte önemli bir rol oynamaktadır.Zaman ile boşluk arasında önemli bir bağ vardır çünkü ses bir dalgadır ve zamanla boşluk içinde ilerler.Bunu hesaba katarsak, üç çeşit akustik sinyal tanımlayabiliriz:

• Periyodik: Sinyaller zamanla tekrarlanır
• Rastgele: Sinyallaer periyodik değildir.Aşağıda bu sinyallerin bir bölümü ile uğraşacağız; zamana bağlı olarak belirli bir düzeni olanlarla.Müzisyenlerin ve bilmadamlarının beyaz veya pembe gürültü dedikleri sinyallerdir.
• Darbeler: Sinyaller zamana bağlı olarak tekrarlanmaz ama şekilleri bellidir.

Şekil 6, bazı ses sinyallerini göstermektedir.Spektrum kavramını açıklamak için bu diyagramı kullnacağız.Sinyal spektrumları, farklı notaları veya karmaşık ses sinyallerini oluşturan saf sinyalleri gösteriri.Eğer bir siren veya ıslık gibi sabit peryodik sinyalleri alırsak, spektrum zamana bağlı olak sabittir ve sadece bir değeri gösterir (Şekil 6a'daki tek çizgi). Bunun sebebi, her sesi aslında sinüs dalgası olan saf sinyallerin bileşimi olarak düşünebilmemizdir.İleride Fransız matematikçisi Fourier'in 19. yüzyılda ses sinyallerinin sinüs sinyalleri olarak ifade edilebileceğini gösterdiğini göreceğiz.Bu bize müzik işin içine girdiğinde, akorddan bahsetme şansı vermektedir.Aynı zamanda, ben sinüs dalgalarına takıldım çünkü sinüs dalgalarının çizimi, Jimmy Hendrix'in sololarını çizmekten daha kolaydır.

Şekil 6a: Saf sinüs sinyali (basit ve periyodik)


Şekil 6b: İki sinüs sinyalinin birleşimi


Şekil 6c: Kare dalga (karmaşık ama periyodik)


Şekil 6d: Rastgele sinyal (karmaşık ve peryodik değil)

Şekil 6: Ses sinyalleri ve spektrumları

Sesi bilgisayar ile işleme, sesi havadaki basınç değişimlerini bilgisyarın anlayabileceği sayılara dönüştürmektir.Bunun için bir mikrofon ile basınçtaki değişimleri elektrik sinyallerine, bir örnekleyici(sampler) ile elektrik sinyallerini sayılara dönüştürürüz.Örnekleyici genel bir terimdi ve ADC(Analog to Digital Converter - Analog Dijital Dönüştürücü) elektronik anlanındaki adıdır.Bu işlemleri bilgisayarlarda ses kartları yapar.Ses kartının noktaları(numaraları) kaydetme hızına örnekleme frekansı denir.Şekil 7, örnekleme frekansının ses sinyali ve onun Fourier dönüşümü ile hesaplanmış spektrumunu nasıl etkilediğini göstermektedir.Matemtik merklıları için formul aşağıdadır:

Şekli 7a: İntegral Dönüşümü
Zaman ve frekans alanında sonsuz ve sürekli


Şekil 7b: Fourier Serileri.
Zaman içinde periyodik ve freakns alanında ayrık


Şekil 7c: Örneklenmiş Fonksiyonlar.
Zaman içinde ayrık ve frekans alanında periyodik


Şekil 7d: Ayrık Fourier Dönüşümü
Hem zman hem frekans alanında periyodik ve ayrık

Bu (inanın bana), sürekli dalganın aryık noktalar serisine dönüşümü spektrumu periyodik yapar.Eğer sinyalde periyodik ise spektrum da ayrık(noktalar serisi) olur ve sadece sonlu sayıdaki frekans için hesaplamak yeterlidir.Bu iyi bir haberdir çünkü bilgisayarlar sadece sayıları hesaplayabilirler dalgaları değil.
Şimdi Şekil 7d'deki durumla karşı kaşıyayız.Ses sinayi ve spektrumu noktalar serisi olarak biliniyor ve bu noktalar zaman ve frekans alanında 0 Hz'den örnekleme frekansının yarısına kadar değişiyor.
Bütün bu şekiller sonunda orjinal ses biraz kayba uğruyor.Bilgisayar sadece önemli zamannlardaki sesi biliyor.Bu kaydın çalınabilir ve yeterince iyi olduğundan emin olabilmek için sesi örneklerken dikkatli olmalıyız.Yapılacak ilk iş, kaydeilecek en büyük frekansın örnekleme frekansının yarısına küçük olmasına dikkat etmektir.Bu şart sağlanmazsa yüksek frekanslar daha düşük frekans gibi kaydedilir ve berbat bir kayıt olur.Bu durum Şekil 8'de gösterilmektedir:

Şekil 8a: Aliasing
Üstteki: Örnekleme frekansı maksimum frekansa eşittir ve örnekleyici tarafından DC sinyal olarak görünür.
Aşağıda: fs frekans örneği değerindeki frekans bileşeni DC sinyal gibi yorumlanır.


Şekil 8b: Aliasing.
Üstte: (1/N)fs değerindeki frekans
Aşağıda: [ (N+1)/N ]fs değerindeki frekans bileşeni (1/N)fs olarak yorumlanır.

-Örneklenmiş sinyali bu belirli davranışı, en iyi Shannon teoremi olarak bilinir.Shannon, bu olayı açıklayan matematikçidir.Aynı durum genellikle western filmlerindeki arabaların tekerlerinde de görünür.Bu tekerlerin sanki ters tarafa dönüyormuş gibi görünmelerinin sebebi, filmlerdeki stroboskobik etkidir.Bunun anlamı örnekleme frekansının yarısından büyük frekansları elemeniz gerekir.Bunu yapmazsanız, orjinal ses yanlış seslere bölünür.CD'lerin örnekleme frekansını(44.1 KHz) ele alalım;22 KHz üserindeki frekansların yok olması gerekir ( yarasalarınıza sessiz olmalarını söyleyin çünkü onlar ultra ses ile konuşurlar.).

İstenmeye frekanslardan kurtulmak için süzgeçler kullanılır.Süzgeçler, sesin bir kısmını ileten veya koruyan cihazlardır.Örneğin alçak geçiren süzgeçler, duyulmaya ancak örneklemeyi bozan yüksek frekansları (yarasaların fısıltıları) geçirmez.Daha fazla detaya girmeden süzgeçlerin karakteristiklerini gösteren şekler bir göz atalım:

Şekil 9: Prtaikte süzgeç ve ideal süzgeç
I: İdeal süzgeç
P: Pratikteki süzgeçr
R: Ripple
B: Etkin bad genişliği

Süzgeç, sinyallerin hem zamanını hem de spektrumunu değiştiren cihazdır.200 Hz'de alçak geçiren filtreden geçen 100 Hz'lik kare dalga, sinüz sinyali olur çünkü spektrumunun üst kısmı yok olur.Benzer şekilde, 1000 Hz'lik bir piyano notası 1200 ya da 1500 Hz'lik filtereden geçtiğinde, fısıltı gibi duyulur.Bir sesin en alçak frekansı, temel frekans olarak adlandırılır.Diğerleri bileşendir ve harmonik frekanslar olarak adlandırılılar.
Zaman alanında, süzgeçler, bozulma(distorsiyon) adı verilen değişikliklere neden olurlar.Bunun temel nedeni harmonikler arasındaki zaman farklarıdır.

Bir süzgecin bir sinyal üzerindeki etkisimni görebilmek için basit bir kare dalgana (şekil 10a), spektrumunun genliğine(şekil 10b), spektrumunun fazına(şekil 10c) bakalım.Bu kare dalga, bir süzgeç gibi t=0'dan t=T anına kadar sesi geçirir.Bu darbenin spektrumu, süzgeçin frekans tepkisini gösterir.Gördüğümüz gibi sinayli frekansı ne kadar büyükse frekans bileşenleri arasındaki zaman farkı o kadar büyük olur ve genlik de o kadar küçük olur.

Şekil 10a: Zaman sinyali. t=0 anındaki dikdörtgensel darbe


Şekil 10b: Sektrum (Genlik)


Şekil 10c: Spektrum (Faz).

Şekil 11, dikdörtgensel seüzgecin sinüs sinyali gibi basit bir sinyal üzerindeki etkilerini göstermektedir.

Şekil 11a: Dikdörtgensel darbe.
t=0 anındaki darbe.


Şekil 11b: Ses darbesi.

Sesi T anında aniden keseme, sinüs dalgasının spektrumunda yeni frekansları oluşturur.Eğer süzülmüş sinyal, fazla karışık(şekil 6c'deki kare dalga gibi) ise frekans bileşenleri, süzgecin çıkışında bozukmuş sinyaller oluşturur.

Fiziko-akustik

İnsan Kulağı

Akustiği ve sesi daha iyi anlamak için, sesi duyduğumuz organımıza odaklanalım:Kulak
Şekil 12, kulağın enine kesitini görebilirsiniz.Ses, pinna'da toplanır ve az çok mikrofon gibi çalışan kulak zarına doğru yönlendirilir.Kulak zarının titeşimleri, itme-çekme şeklinde çalışan üç küçük kemik yardımıyla yükseltilir.Bu kemiklerin adı çekiç, örs ve üzengidir.

		a) Dış kulak b) Orta kulak c) İç kulak d) Pinna e) Kulak kanalı f) Kulak zarı g) Stapes h) Malleus i) Incus j) Oval Pencere k) Yuvarlak Pencere l) Eustachian Tube m) Scala Tympani n) Scala vestibuli o) Cochlea p) Sinir Fiberi q) Yarımdaire kanalı
Şekil 12: Kulağın ana parçaları

Üzenginin hareketleri, oval pencere aracığılıyla cochlea'ya iletilir.Cochlea, basilar zar ile ayrılmış iki odadan oluşur.Bu zar işitme sinirlerine bağlı hassas kıl hücreleri ile kaplanmıştır(Şekil 13 ve 14'de görülebilir).Basilar zar, bir süzgeç gibidir çünkü cochlea'nın çeşitli yerleri çeşitli frekanslara hassastır.Böylece beyin notaları ayırdedebilir.

		f) Kulak Zarı g) Üzengi h) Çekiç i) Örs j) Oval Pencere k) Yuvarlak Pencere m) Scala Tympani n) Scala vestibuli r) Basilar Zar s) Helicotrema R) Bağlı Cevap F) Frekans Cevabı D) Zar boyunca uzaklık
Şekil 13: Cochlea'nın Boyuna Kesiti

		m) Scala Tympani n) Scala vestibuli p) İşitme Siniri r) Basilar Zar t) Scala media u) Kıl Hücresil
Şekil 14: Cochlea'nın yatay kesiti

Algılama

Beyin çok önemli bir rol oynamaktadır çünkü beyin, sesi tanıma -ses seviyesine göre ve sesin süresine göre- için bütün analizleri yapar.Beyin, ayrıca sesin yerini tayin etmek için iki kulaktan gelen bilgileri birleştirir.Böylece sesin, hangi müzik aletine veya kişiye ait olduğunu ve yerini anlayabiliriz.Beynin yaptıüı bütü işler sonradan öğrenilmiştir.
Şekil 15, frekanslara göre nasıl duyduğumuzu göstermektedir..

Şekil 15: Eşit seslilik sınıları

Yukarıdaki eğriler, ortalama bir popülasyon için çizilmiştir ve saf tonlar için 18-25 yaş grubundan insanlar tarafından oluşturulmuş bir istatistiksel sonuçtur.Aşağıdaki sebepler nedeniyle kişiden kişiye değişebilmektedir:

• tecrübe: örneğin müzisyen olmak ya da olmamak.
• gürültüye maruz kalma.
• yaş.
• ...

Şekil 16, yaşın duyma kaybı üzerindeki etkisini değişik frekanslar için göstermektedir.Kaynaklara göre sonuç da faklı olmaktadır.Bu, bir popülasyon içinde gözlenen çeşitlilik ile kolayca açıklanabilir çünkü bu çalışmalar sadece yaşı kolayca hesaba katamazlar.Yaşlı ama genç kulaklara sahip müzisyen az rastlanır bir durum değildi.Aynı şekilde, genç ancak konserler veya gece klüpleri gibi yükses sese uzun süre maruz kaldıklarından dolayı duyma kaybı olan kişiler de oldukça fazladır.

Şekil 16: Spoor ve Hinchcliffe'ye göre yaş ile duyma kaybı ilişkisi

Gürültünün duyma kaybına neden olması, maruz kalma süresine ve gürültünün yoğunluğuna bağlıdır.Burada sadece rahatsızlık verici seslere değil bütün seslere gürültü denmektedir.Kulaklık ile yüksek sesli müzik dinleme ile konmakta olan bir uçağı dinlek, işitme hücreleri üzerinde aynı etkiye sahiptir.
Şekil 17, gürültüye maruz kalmanın duyma üzerindeki etkisini göstermektedir.Etkinin, kulakların yüksek frekanslara karşı hassaslığını kaybettiği yaşlarla aynı şekilde etkilenmediğine dikkat ediniz.Diğer taraftan, duyma kaybına neden olan gürültü, 3-4 Khz'ler civarında frekans hassasiyetini azaltır.Bu frekanslar, kulağın en hassas olduğu frekanslardır.Bu tür duyma kayıpları genelde silah kullananlarda görünür.

Şekil 17: Duyma kaybına neden olan gürültünün gelişimi
Exp.: Maruz kalma yılları

Eğer desibel ve desibel ölçümlerinin anlatıldığı bölüme bakarsanız, 10 desibel civarının çok büyük akustik basınç değişiminin olduğunu görürsünüz.Lineer bir desibel skalası, eksponansiyel bir basıç skalasına denk gelir.Bu yüzden kulaklar ve beyin, gemlikte ve frekansta çok büyük değişimlerle uğraşmak zorunda kalır.İnsan kulağını duyabildiği en yğksek frekans, duyabildiği en küçük frenaksın 1000 katıdır.Duyabildiğin en yüksek ses, duyabildiği en küçük sesin bir milyar katıdır (yoğunluk oranı, 1'e 10¹²'dir).
Basıncı ikiye katlamak sadece 3dB'lik bir değişimi ifade eder.Bu duylabilir ama sesin yoğunluğundaki 9 dB'lik bir atış, insan kulağı için sesin iki katına çıkması demektir.Bu akustik basıncın 8 kat daha fazla olması demektir.
Frekans alanında, oktavın değişimi, frekansın iki kat artması demektir.Burada da, fiziksel olayın eksponansiyel artımı linner olarak duyulur.Hemen hesap makinalarına sarılmayacağız,notaların ses seviyelerini daha sonra hesaplayacağız.

Kayıt

Ses kayıtlarının teyp kaydedicilerile veya vinil disklerle yapılması, dijital sistemlerin olmasına karşın hala yaygındır.Her iki durumda da, sesin manyetik osilasyon şekline veya dijital veriye dönüştürlmesi, kayıt cihazına göre bazı sınırları beraberinde getitir.Daha önceden, örneklemenin, ses spektrumu üzerindeki etkilerini konuşmuştuk.Diğer etkiler kayıt sırasına beklenmektedir:

Dinamik aralık

"Dinamik", kayıt cıhazının kaydedebildiği en küçük ve en büyük genliği temsil eder.Genellikle mikrofon ile başlar, sesi elekterik sinyailne dönştürür, kayıt ortamına (disk, teyp, bilgisayar) gider.
Oranları belirleyen desiblleri hatırlayın.Dinamik aralık düşünüldüğünde, bu değer, en küçük değer olan 0 dB'e karşılık gelir.Birkaç örnek verelim:

• Vinil disk: 65 dB
• Manyetik tape: 55 dB
• 16 bit örnekleme (CD): 96 dB
• 8 bit örnekleme: 48 dB

Bir semfoni orkestrası, 110 dB'lik bir aralıkta çalabilir.Bu yüzden, disk editörleri, sıkıştırma sistemleri kullanır.Böylece çok yüksek sesler kırpılmaz ve küçük sesler yok olmaz.

Ground Gürültüler

İnsan kulağından daha yeteneksiz olmalarına ek olarak, kayıt cihazlarının zorluk çıkarakn yanları, kendi gürültülerini çıkarmalarıdır.Bunun sebebi, elmasın vinil disk üzerinde kayması veya amplifikatörün kendi hırıltısıdır.Bu tür gürültüler çok küçüktür ancak alçak seslerin kaydedilmesini engeller.En iyi kaliteli bir kulaklık ile şelale gibi bir ses olarak duyulur.Çünkü geniş bir frekans spekturumu vardır.

Bozulma

Daha önce de gördüğümüz gibi süzgeçlerin spekturum fazı üzerinde önemli bir etkisi varır.Çünkü sinyalleri, frekansına göre kaydırırlar.Bu tür bozulmalara, harmonik bozulma denir.Çünkü sinyallerin harmonik frekanslarını etkiler.
Her ses kaydeden cihaz, bir süzgeç olarak davranır ve böylece bozulmalara neden olur.Tabii ki bu, kaydedilmiş her sinyali dinlerken de olur.Fazladan gürültü ve bozulma eklenir.

Sıkıştırma

Bu algoritmaların yıkıcı oldukları söylenebilir çünkü bu algoritmalar sesin bazı kısımlarını yer açmak için yok eder.Sesin duyulmayan kısımları yok etmek için sıkıştıma algoritmaları, insan kulağının bilgisayar modelini kullanır.Örneğin, Birbirine yakın iki frekans varsa bunlarda az duyulanını atabilirsiniz çünkü baskın olan diğerini maskeleyecektir.Bu yüzden bazı testler ve tavsiyeler, bu algoritmaların en iyi kullanımı için internette yayınlanmaktadır.Çoğu mp3 sıkıştıması, 16 KHz'de alçak geçiren süzgeç olarak çalışır ve 128 KiloBit/saniye'den daah yüksek hızlara izin vermez.Bu, çoğu zaman CD kalitesinin yakalanamaması demektir.
Diğer taraftan, gzip, bzip2, lha veya zip verileri değiştirmez ancak daha az sıkıştırma sağlar.Dahası, bütün kaydı dinleyebilmek için önce sıkıştırılmış veriyi açmak gerekir.Bu bir walkman ya da başka dinleme ciahzları için istenilen birşey değildir.

Peki ya müzik?

Kavramların oturması için, müzisyenler ve bilimadamları tarafından kullanılan terimleri karşılaştıralım.Çoğu zaman, karşılaştırmalar sınırlıdır çünkü müzikseverlerin kullandıkları termiler insa kulağı ile ilgidir, fiziksel olaylarla değil.

Notalar ve saf frekanslar

Bir nota, diğerleri arasında, kndi ses seviyesi olarak tanmların ve bu ses seviyesi notanın temel frekansı olarak düşünülebilir.Bunu bilerek, notaları frekansları, aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

B>REFARANS olarak 440 Hz'deki 4. oktavdan A notasını kullanırsak, diğerlerini 1'den 12'ye kadar (C'den B'ye kadar) hesaplayabiliriz:

Gerçek müzikseverler, diatonik ve chromatic arasında bir ayrım yapmadığımızı farkeceklerdir.Küçük bir değişiklikle, aynı hesap, yarım tonlar yerine altbolümler olarak virgülleri kullanarak yapılabilir.
Notaların frekans olduğunu düşünmek, bir notanın bir aletten diğerine nasıl değiştiğini açıklamaktan uzaklaşırız.Aynı zamanda, notanın nasıl çalındığını(pizzicato yada legato), hangi alette çalındığını, glissando, vibrato gibi efektleri hesaba katmalıyız.Bunun için, notalar, zamana karşı spektum olan sonogram yardımıyla incelenebilirler.Sonogram, zaman karşı bütün harmonik frekansların görünmesini sğlar.

Şekil 18: Bir sonogram
T: Zaman	A: Genlik	F: Frekans

Bugünlerde, eletronik ses kayıt ve çalma cihazları, ses oluşturmak için sentezleyiciler(synthesizers) veya ses depolayan ve değişik ses seviyelerinde çalan örnekleyiciler gibi tamamen yapay cihazlar kullanmaktadırlar.Örenkelenmiş sandalye gıcırtısından bir çello konseri vermek mümkündür.Bunu herkes yapabilir ve bir enstruman çalabilyor olmanız gerekmemektedir.Tek bir notanın karakteristiği aşağıdaki şekilde verilmiştir:

Şekil 19: Bir notanın karakteristiği: Zarf
1: Yükselme	A: Positif Genlik
2: Durma	T: Zaman
3: Kaybolma

Eğri, sesin zamana karşı küresel sesliliğinin evrimini gösterir.Bu tip eğrilere zarf denir çünkü sinyal(şeklin gri parçası) tamamen paketleniyor.Yükselen kısmına yükselme denir ve enstrumana bağlı olarak birçok değişik şekilde olabilir.İkinci kısım durma denir ve notanın asıl kısmıdır.Perküsyon enstrumanları dışındakiler için en uzun süren kısımdır.Üçüncü kısım, entrumana göre şeklini ve uzunluğunu değiştirebilir.
Enstrumanlar, müzisyenlerin bu üç kısmı istedikleri gibi değştirme şansı vermektedir.Piyanonun tuşların farklı hızlarda basmak, notanın yükselme alanını, pedallar ise kaybolma alanıan etkiler.Her üç kısım da ses çeşitliliğini sonsuz yapan kendi spektrumuna(rengine) sahiptir.Harmonik frekanslar, yanı seviyede değişmezler.Bas frekanslar daha uzun sürmek isterler ve sesin rengi başlangıcında ve sonunda aynı olmaz.

Aralık

Tanıma göre, bir cihazı frekans aralığı, enstrumanın frekans aralığıyla ilintilidir.Her iki durumda da terimler, bir entrumanın çalabileceği frekans veya ses seviyesi aralığını tanımlar.Bununla birlikte, enstrumanın çalabileceği en yüksek frekans, yukarıdaki dizide verilmiş olan temel frekansa eşittir.Yani, eğer sesin bütün renklerini kaydebilmek için enstrumanın çalabileceği en yüksek frekanstan daha yüksek frekansları kaydedebilen bir cahaz olmalı.Kısa bir frekans aralığı, bir alçak geçiren süzgeç olarak işlev görür ve yüksek frekans harmoniklerini kaydetmez.Bu da sesin dolgunluğunu(sonority) yokeder.Pratikte, insan kulağının duyabildiği frekans aralığına(20Hz - 20KHz) sahip cihazlar gerekir.Genellik 20 Khz'in üstüne çıkmalıdır çünkü cihazlar kesme(cut off) frekansının altında sesi bozarlar.

Harmonikler ve Nota Bütünleri

Yukarıdaki notaların frekans dizisini analiz edersek, müzisyenler harmonik frekanslar arasında bazı benzerlikler ve nota bütünü oluşturan notaları bulurlar.
Harmonik frekanslar, temel frekanların çeşitlerin içerir.Böylece, 32,7 Hz'deki C notası için harmonik frekanslar aşağıdaki gibi olur:

Burada bir nota bütünün neden mükemmel (C-E-G-C) ya da yedinci (C-E-G-Bb) olarak bilindiğini görüyoruz:Nota bütünü içindeki notaların frekansları , temel (C notasının) frekansının harmonikleri olarak dizilmişlerdir. İşte sihir buradadır.

Sonuç

Daha fazla detaya inmeden, sesi ve akustiği, fizik, insan açısından ve teknik açıdan inceledik.En iyi kriterin kulağınız olduğunnu söylemeliyiz.Bazi matemetiksel formüller ve ölçme cihazlar, neden bazı kaydedilmiş seslierin garip olduğunu anlamamıza yardımcı oluyor fakat 60'larda Beatles'ın mı yoksa Rolling Stones'un mu daha iyi müzik yaptğını açıklayamazlar.

Bibliyografi

Brüel & Kjaer: , akustik ve titreşim ölçüm cihazları yapan bir Danimarkalı şirkettir.Şirket, elliyldan fazladır içinde bu malakede de yayınlanan şekilleri içeren ücretsiz kitaplar yayınlamaktadır.Bu kitapları PDF formatında şu adresten bulabilirsiniz: http://www.bksv.com/bksv/2148.htm