Herhangi klasik bir ses kaynağı olmadan bilgisayarda ses elde edilebilir mi? Bir ses dosyası enstrüman veya mikrofon gibi cihazlar olmadan sadece matematiksel işlemlerle elde edilebilir mi?

Bu doğrultuda ilk önce ses nedir, daha geniş içerik olarak sinyal nedir gibi temel bilgileri öğrenmeliyiz. Ses diye bir şey oluşturmaya çalışacaksak ilk önce sesin ne olduğunu bilmeliyiz.

1. Sinyal

Sinyal, (İng: signal) zaman içerisinde değişkenlik gösteren bir değerdir. Matematiksel bakarsak t zaman ekseninde farklı değerler alan t’ye bağlı bir fonksiyon f(t) dir. Sinyale verilebilecek bir çok farklı örnekten birisi de ses (İng: sound) sinyalidir.

Bir ses kaynağındaki bir hareket, örneğin gitarın teline vurmak veya yere düşen bir cam parçası etrafındaki hava basıncını değiştirir ve sağındaki solundaki hava moleküllerini hareketlendirir. Hareketlenen moleküller kulağımıza gelene dek etrafındaki diğer hava moleküllere çarpar. Sonunda biz bu havadaki basınç değişikliğini ses olarak algılarız. Ses de zaman içerisinde hava basıncının farklılaşması olduğu için bir sinyaldir.

Sinyaller şekil değiştirebilir, bir yapıdan bir başka yapıya dönüşebilirler. Örneğin mikrofon ses sinyalini alır ve bunu elektriksel bir sinyale dönüştürür. Diğer taraftan hoparlör ise tersine bir elektriksel sinyali alır ve ses sinyaline dönüştürür. Bu açıdan mikrofon ve hoparlör gibi cihazlara dönüştürücüler (İng: transducers) denir.

1.1 Periyodik Sinyaller

Periyodik sinyaller (İng: periodic signals) belirli bir süre sonra kendisini tekrarlayan sinyallerdir. Belirli bir süre içerisinde sinyal değerinin yükselip alçalması ile bir çevrim takip etmesi, kendisini tekrarlaması olarak tanımlanır.

Örneğin bir flüt sesini kaydedip, bilgisayara aktarıp grafiğini görüntülerseniz aşağıdaki gibi sinyal görürsünüz. Sesi kaydetmek yerine freesound.org gibi web sitelerinde sunulan çok zengin ses kütüphanelerinden bedelsiz olarak sesler indirebilirsiniz. Aşağıda https://freesound.org/people/alpayozbay/sounds/441681/    blok flüt sesinin grafiğini görmektesiniz.

Bir sesi bilgisayara aktardığınızda yine https://www.audacityteam.org adresinden bedelsiz olarak indirebileceğiniz gelişmiş bir açık kaynak ses programı olan Audacity yazılımı ile grafiğini görüntüleyebilirsiniz.

Grafikte de görebileceğiniz gibi ses sinyali yükselip alçalıyor ve belirli bir sürede periyodik olarak kendini tekrarlıyor.

Bu grafiğin daha dar bir alanına bakarsak sinyal ile ilgili temel tanımlamaları rahatlıkla anlayabiliriz. Aşağıda bir sinyalin yakın çekim bir bölümü görüntülenmekte. Yatay eksen saniye cinsinden zaman t ve dikey eksende zaman içerisinde sinyalin aldığı değeri f(t) göstermektedir.

1.2 Çevrim

Herhangi bir noktadan başlayıp yükselip, alçalıp tekrar aynı değere dönmesine bir çevrim (İng: cycle) denilir. Sinyaller çevrimler halinde ilerler. Dikkat ederseniz bir çevrim bittiği anda bir sonraki çevrim başlamaktadır.

1.3 Periyot

Her bir çevrimin saniye cinsinden ne kadar sürdüğüne de periyot (İng: period) denilir.

1.4 Genlik

Sesin genliği (İng: amplitude) , sinyalin aldığı değerdir. Zaman içerisinde değişir.

1.5 Frekans

Bir sinyalin frekansı (İng: frequency) bir saniye içerisinde kaç adet çevrim olduğudur. Periyotun tam tersidir. Hertz cinsinden ifade edilir. Bir sinyalde, bir saniyede 440 kez çevrim oluyorsa bu sinyalin frekansı 440 Hz denilir. Diğer taraftan 1 saniyede 440 kez çevrim olduğuna göre her bir çevrim 1/440 saniye sürmektedir, bu da periyotu olarak isimlendirilmektedir.

İnsan kulağı 20 Hz ile 20.000 Hz yani 20 KHz arası sesleri duyabilir. Sağlık durumuna ve yaşa bağlı olarak bu değer aralığı küçülebilir.

Bir sinyalin belirli bir sürelik, periyodikliğini de içeren parçasına dalga (İng: wave)  denilmektedir.

Periyodik bir sinyalin şekli sinyalin dalga yapısı (İng: waveform) olarak isimlendirilir. Duyduğumuz bir sesin tınısı (İng: timbre) ise duyduğumuzda algıladığımız ses kalitesidir ve dalga boyunun tınıya etkisi yüksektir.

1.6 Müzik Notaları

Müzikteki notalar da ses sinyalleridir. Sinyal olduklarına göre de frekansları olmalıdır. Örneğin dördüncü oktavdaki La sesinin, sinyal frekansı 440 Hz’dir. Notalar hakkında “hangi nota Hz frekans, oktav değişikliği ne demek” şeklinde çok daha detaylı bir incelemeye girmeden biz bu La sesini her hangi bir enstrüman kullanmadan matematiksel fonksiyonlarla üretebilir miyiz konusunu bir sonraki yazıda inceleyeceğiz.

Sonraki Yazı : Ses (2) : Ses Dalgası Oluşturma