Ses ve Sesin Özellikleri
Ses
Ses, titreşimlerden oluşan bir enerji türüdür. Çevremizde ses çıkaran sayısız varlık vardır.İnsanlar,hayvanlar,taşıtlar, müzik aletleri, şelale, rüzgâr, yağmur ses çıkaran varlıklardandır.
Kendiliğinden ses çıkaran varlıklara doğal ses kaynakları denir. Ses kaynaklarının ses çıkarabilmesi için titreşim gerekir. Müzik aletlerinde bunu çok net görebiliriz. İnsanların ses çıkarması da titreşimle olur. Gırtlağımızda bulunan ses telleri akciğerlerimizde bulunan hava ile titreşerek ses çıkmasını sağlar.
Duyduğumuz her ses, kulak tarafından algılanabilen, esnek maddi ortamda yayılan mekanik titreşim dalgasıdır. Katı, sıvı ve gazların pek çoğu sesin yayılmasına elverişli bir ortam oluşturur. Böyle bir ortamda oluşturulan bir mekanik tedirginlik, bir noktada ani bir basınç yükselmesine yol açar. Ortam esnek olduğundan sıkışma durumu kalıcı değildir; Sıkışan bölge, tedirginlik etkisi ortadan kalkar kakmaz genişler, ama bu sırada komşu bölgelerin sıkışmasına yol açar.Bu durum periyodik bir biçimde yenilenir.Sonuç olarak her bölgeden birbirini izleyen sıkışma ve seyrelme dalgaları geçer. Bu dalgalar boyuna dalgalardır;bir başka deyişle, ortamın parçacıklarının titreşim hareketi dalga hareketi doğrultusundadır. Bu dalganın ortam içindeki hızı, ortamı oluşturan maddenin yoğunluğuna ve denge basıncına, özgül ısısına (gazlar için), esnekliğine (katı ve sıvılar için), sıcaklığa ve dalganın frekansına bağlıdır.0o C sıcaklıkta ve deniz yüzeyi basıncındaki kuru havada sesin hızı saniyede 331,28 m’ tir.(Bu değer 1986 da belirlenmiştir).Sesin hızı deniz suyunda 1,490 m/s çelikte ise 5 m/s dir.
Sesin Fiziksel Özellikleri
Basit bir ses dalgasının bir noktada oluşturduğu ses basıncının zamanla değişimi harmoniktir. Basıncın en büyük değerine genlik denir.basıncın en büyük iki değeri arasındaki geçen zamana periyot adı verilir.Periyot bir basınç değişimi devri için geçen zaman olarak tanımlanabileceğine göre; frekans birim zamandaki basınç değişim devresi sayısıdır ve hertz ile ölçülür.
Genlik: Ses basıncı, atmosferik basınç (ses yokken) ile toplam basınç (ses varken) arasındaki farkın ölçüsü yada genliğidir.Sesin genliği için pek çok ölçü tipi bulunsa da, ses basıncı temel ölçüdür.Ses basıncı salınırlarının birimi desibeldir (db);bir ses basıncı seviyesi belli bir rakamdaki Desibel değeridir.Desibel ölçeği logaritmiktir; çünkü ses şiddeti aralığı öyle geniştir ki ölçülmesi yada gözlenmesi gereken tüm sesleri lineer bir ölçeğe sığdırmak imkansızdır.İnsan kulağı sese inanılmaz derecede geniş bir aralıkta tepki verebilmektedir.Üst sınırda, yani acı sınırındaki bir ses, duyula bilen en kısık sesin tam on milyon katı büyüklüğündedir.Bu on milyonun bire oranı ancak logaritmik olarak gösterilebilmekte ve 140 db ile noktalanmaktadır.
Desibel özelliğindeki bir başka özellik de, iki farklı sesin ses basıncı seviyelerinin aritmetik olarak toplanmamasıdır.Örneğin 60 db lik bir ses, 60 db lik bir başka ses ile toplandığında, artış sadece 3 db olacaktır; yani toplam 120 db değil 63 db olacaktır.dahası eğer iki farklı seviyede ses söz konusuysa, düşük olanın büyüğe katkısı fark azaldıkça azalır.Eğer ikisi arasındaki seviye farkı 10 db’in üzerinde ise, düşük seviyeli sesin hiç bir etkisi olmaz.
Frekans: Bir ses kaynağının titreşme yada havayı titreştirme miktarı, frekansı belirler.zamanın birimi genelde bir saniyedir ve bir saniyedeki cevrim sayısını ifade etmek için ‘Hertz’ terimi kullanılır.Frekansın birimi Hz dir.İnsan ve bir çok hayvanın kulağı, geniş bir frekans aralığına sahiptir.İnsanlar yaklaşık olarak 16-20 Hz arasında frekansa sahip sesleri algılayabilir.Günlük hayatta saf tonlarla son derece seyrek karşılaşır.Seslerin büyük çoğunluğu bunun yerine bir çok frekanstan oluşan bir karmaşık birliktelik sergiler.
Zaman Modeli: Sesin zamana ait doğası, zaman ve seviye cinsinden açıklanabilir üreklilik, dalgalanma geçicilik anilik.Sürekli sesler şelale sesi gibi, sabit bir seviyede oldukça uzun bir periyoda sahip seslerdir.Geçici sesler, kısa periyotlarda seyreden, telefonun çalışı, uçağın kalkış yada inişi gibi seslerdir.Ani sesler, tokat yada silah sesi gibi, çok kısa bir zaman dilimi içinde oluşan seslerdir.Dalgalı sesler ise yoğun bir kavşaktaki trafik sesi gibi, zamana göre seviyesi değişen seslerdir.
Sesin Gürlüğü: Akustikte, sesin neden olduğu işitme duyumunun şiddetine ilişkin niceliktir.İnsan kulağının algıladığı ses gürlüğü, yaklaşık olarak sesin şiddetinin logaritması ile orantılıdır. Burada bahsi geçen ses şiddeti, birim zamanda sesin yayılma yönüne dik duran bir yüzeyden, bu yönde geçen ses şiddetidir ve birimi (w/m2)’dir.Ses şiddeti çok zayıfsa ses işitilemez;sesin şiddeti çok yüksek ise ağrı duyulur ve kulak için tehlikeli durum ortaya çıkar.Bu iki eşiğe (işitebilme ve ağrı) karşılık gelen ses enerjileri arasındaki oran yaklaşık olarak 2x1012’dir.Bu oran kişiden kişiye değişebilir, ayrıca sesin frekansına da bağlıdır.İnsan ve bir çok hayvanın kulağı geniş bir frekans aralığına sahiptir.
Ses gürlüğü birimi olarak fon kullanılır;bir fon 1 db’lik ses şiddete farkına karşılık gelir.Bir sesin fon olarak gürlüğü, dinleyiciye aynı gürlükte gelen 2 kHz frekanslı bir sesin db olarak ifade edilen şiddetine eşittir.Ölçümü yapılan sesin gürlüğündeki artış 1 fon olduğu kabul edilir. Gürlükteki artış ile gürlüğü fon cinsinden ifade eden sayıdaki artış birbirleri ile orantılı olmadığından uygulamada daha elverişli bir birim olan son kullanılır.Gürlüğü 40 fon olan bir sesin gürlüğü 1 son olarak alınır. Bu sese oranla iki kat daha gür olarak algılanan sesin gürlüğü 2 son olur.
Ses Şiddeti: Ses dalgalarının ilerlediği doğrultuya dik durumdaki birim alandan birim zamanda geçen enerji miktarıdır.Ses şiddeti güç/zaman birimiyle ölçülür.Ses gürlüğünün öznel bir nicelik olmasına karşılık ses şiddeti nesnel bir niceliktir;uygun ölçme aygıtlarıyla ve gözlemcinin işitme duyumundan bağımsız olarak ölçülebilir.Bir sesin şiddeti ile aynı frekanstaki bir başka sesin şiddeti, bunların şiddetleri bir birine bölünüp elde edilen oranın logaritması alınarak karşılaştırılır.Bir sesin şiddeti 1, diğer sesin şiddeti de 10 ise, şiddet oranı B=Log 10 (1/10) eşitliğiyle bel birimi cinsinden bulunur.Uygulamada daha çok bel’in 1/10’una eşit olan db birimi kullanılır.
Duyma Hissi ve Kulak Hassasiyeti: Ses insanın duyma mekanizması tarafından şu şekilde algılanır. Ses basıncı dalgaları, kulak yapısına pinna ve işitsel kanal yoluyla girer.işitsel kanal, iç kulağa kemikçikler yoluyla bu enerjiyi transfer edecek olan timpanic membranı titreştirir.iç kulak bu enerjiyi elektrik dürtülerine dönüştürür ve işitsel sinirlerden beynin içindeki gerçek işitsel bölge gönderilir. İnsanın duyma mekanizması, bir ön amplifikatör gibi çalışan dış kulaktan başlayarak son derece komplike bir yapı sergiler.Duyma özellikleri üzerine yapılan testler ve araştırmalar, duyma mekanizmasının yanı sıra, eş duyma eğrileri ve en alt ile en üst duyma sınırlarının ortaya konması ile akustiğin temelini atmıştır.Bilimde kat edilen uzun mesafenin ardından, duyma hissindeki perde ve gürlük gibi algıların keşfedilmesi ile ses kalitesi konusuna bir temel teşkil eden psikoakustik bilimi ön plana çıkmıştır.
Kaynak: Beranek, L. L., 1974, Noise Reduction, McGraw-Hill Book Co. Inc., ABD.
Ses grupları
Ses oluşturan her varlık ses kaynağıdır. Üç çeşit ses kaynağı vardır:
Canlı Varlıklar: Hayvanlar, insanlar Vs..
Cansız Varlıklar:'' Davul, gitar, flüt Sesi Vs..
Dogal Afet: Gök gürültüsü gibi
Sesin Yayılımı
Sesin yayılması için maddesel ortama ihtiyaç vardır. Yani boşlukta ses yayılmaz. Ses dalgalar halinde yayılır. Ses kaynağından çıkan ses maddenin taneciklerini titreştirir. Bu nedenle ses yayılır. Ses dalgasının her bir tam devrinde bir sıkışma ve bir seyrekleşme serisi vardır. Ses, tanecikten taneciğe yayılır, tanecikler ne kadar sık ise o kadar hızlıdır. Sesin yayılma hızı sırasıyla katıdan sıvıya, sıvıdan gaza azalır. Hız (V) = uzaklık (D)/ süre (T) biçiminde gösterilen genel hız formülü aslında teorik bir değer niteliği taşımamaktadır. Çünkü bu formülde göz önüne alınmayan dış faktörler, ses dalgalarının hızı üzerinde bir dizi etkiler yaratır. Örneğin rüzgar sesi uzaklara taşır, gece ve gündüzün sıcaklık farkları ses dalgalarını etkiler. Ses dalgaları katılarda yaklaşık olarak 5000 m/s hızla yayılır. Suda 1453 m/s hızla yol alır. Havada 340 m/s yol alır.
Sesin Yapısal Yönü
Bir saniyelik zaman içersinde değişken hareketin ya da titreşimlerin sayısı frekans olarak tanımlanır. Bu tanımlamada her periyod/
saykıl 1 Hz (Hertz) olarak gösterilir. Hz sayısı arttıkça sesin frekansı da artmaktadır. Sesin yapısal yönünü frekans belirler:
Sesin Tınısı
Sesin tınısı, aynı frekansta olduğu halde kaynaklar farklı ise seslerin farklı olarak algılanmasıdır. Sesler arasındaki renk farkıdır. Ses kendine özgü olan bu rengi, taşıyıcı bir titreşimin (asal dalganın) üzerine "oranlı" olarak, yan titreşimlerin (harmoniklerin) binmesiyle oluşan karmaşık titreşimlerin sonucu sonucunda kazanır. Frekansı oluşturan saniyedeki periyot sayısı, ne kadar fazla olursa ses o kadar tiz; ne kadar az olursa, o kadar bas niteliğe bürünür.
Ses Zarfları
Sesin tınısını etkileyen etkenlerden biri ses zarfıdır. Ses zarfı, ses yoğunluğunun zaman içindeki değişimini ifade eder ve üç evre ile açıklanabilir.
Çıkış (attack): Bir ses kaynağının titreşmeya başladığı nokta ile en üst seviyeye (tepe noktasına) ulaştığı mesafe arasındaki yükselme zamanıdır
Kalış (sustain): Sesin en yoğun seviyede ya da tepe noktasında kalma zamanıdır
Düşüş (decay): sesin en yoğun seviyeden sesizliğe inme süresidir.
Ton
Basit (genleşme değerlerinin düzenli olması;örneğin düzensiz;1/500,ikincisi 1/400,üçüncüsünün 1/485 olması gibi) frekanslar seste ton farkını meydana getirir. Frekansları aynı olan seslerin tonlarıda aynı olur. Seslerin periyodik karakteri dörde ayrılır: Temel ses: Titreşimleri basit sinüs eğrisi karakteri taşıyan seslere "saf/temel ses" denilir. Bir diyapazonanın çıkardığı ses bunun en yalın örneğidir. Doğada "saf/temel" ses bulunmaz. Doğadaki sesler her zaman karmaşık yapıya sahiptir. Karışık ses: Gürültü: Periyodik olmayan düzensiz ses titreşimlerine gürültü denir. Patlama: Kısa süreli hızlı bir hava yoğunlaşması sonucunda oluşup kulağımıza çarpan seslere ise "patlama" denilir.
Sesin Fizyolojik Özellikleri
Duymanın temsilinin bir şeması. ( Mavi: ses dalgaları. Sarı: kulak salyangozu. Yeşil: işitsel reseptör hücre. Mor: duyma tepkisinin frekans tayfı. Turuncu: tahrik kuvveti)
Sesin gürlüğü: Bu kavram sesin fizyolojik şiddetini tanımlar. Sesler gürlük bakımından "şiddetli", "orta", "zayıf" diye kategorilere ayrılabilir. Sesi gürlüğü, bir ölçü aletinin gösterdiği bir rakamsal değer olmayıp, insan kulağının sesin şiddeti hakkında yaptığı öznel bir değerlendirmedir. İnsan üzerinde yapılan deneyler sonucu insan kulağının gürlük farklılıklarına olan duyarlılığın 1 ila 1.2 dB arasında değişim gösterdiği bulunmuştur. Sesin şiddeti en az 1 dB'lik basamaklar halinde artırıldığında, kulak bu artışı fark etmekte buna karşın daha düşük düzeydeki artışları fark edememektedir.
Şiddeti duyulmayacak kadar az olan titreşimlerin gürlüğü sıfır olarak kabul edilir. Şiddet artıkça sesin gürlüğü de artar. Fakat buna rağmen şiddet ve gürlük arasında doğrusal ve eşdeğerli bir bağıntı yoktur. Örneğin, sesin şiddeti 10dB den 100dB'e çıkarsa, gürlük düzeyi 1 den 2 ye çıkmakta yani gürlük, şiddetin logaritması ile orantılı olarak azalıp çoğalmaktadır.
Sesin yüksekliği: Bu kavram sesin ton değerini tanımlar. Ses tonu, sesleri ince (tiz) veya kalın (pest) olarak ayıran karakterliğe verilen addır. Sonuçta, bu fizyolojik değerlendirmedir. Ses yüksekliği frekansın(ses titreşimlerinin) hızlı yada yavaş olmasıyla ilintilidir. Bir cismin titreşimleri ne kadar az olursa o kadar ince ne kadar kalın olursa o kadar kalın olmaktadır. Kısaca frekansın sıklığına bağlı olarak yükselmeler veya alçalmalar göstermektedir. Ses tonunun belirlenmesi, sesin frekansı ile doğrudan ilişkilidir. İnsan kulağı, frekansı yüksek olan sesleri tiz, düşük olanları ise pest olarak algılar.
Sesin duyulması: Kulağın duyarlığı yaşa çevre koşullarına bağlı olarak değişimler gösterir. İşitme üst sınırının yaş ile birlikte düşmeye başlamasıyla, tiz sesler daha çok genç yaşlarda duyulabilmektedir. Orta yaşlarda işitme sınırı 6.00 Hz'in altına inmektedir.
İnsan kulağı en az 30 mikro-saniyelik zaman farkıyla gelen iki sesi birbirinden ayırt edebilme yetisine sahiptir. Bir başka deyişiyle, vasat bir kulağa sahip olan bir insan, iki kulağına gelen seslerin zaman farkını yüz binde üç saniye kadar bir değer içinde fark edebilmekte ve bu sayede de, kendisine ulaşan sesin kaynağının uzaklığını kabaca da olsa belirleyebilmektedir.
Kulağın sahip olduğu bir başka özellik ise "seçici algılama"dır.
