|
BÖLÜM 1: DALGA YAYILIMI
DALGA BOYU, FREKANS, SESİN HIZI:
Ses dalgaları havada ortalama 344m/sn hızla ilerlerler.Bu sürat, ısı ve oda koşullarına göre çok ufak ve gözardı edilebilir oranda değişim gösterebilir. İşitilebilir ses, 20 Hz .- 20KHz ses frekans aralığındadır. Verilen bir frekansın dalga boyu onun birim zamanda kat ettiği mesafe ile orantılıdır.
Buna göre :
Dalga boyu = Hız / frekans
yada kullanılan değerleriyle ,  = dalga boyu , c = hız , f = frekans
 = c / f
Period ise , verilen frekansın 1 cycle’ın oluşumu için geçen süredir.
Period = T = 1 / f
f = 1 KHz için, T = 1 / 1000 =0, 001 saniye = 344 / 1000 = 0, 344 metre
İşitilebilir en düşük sesin dalga boyu 10 ila 20 metre , işitilebilen en yüksek frekanstaki sesin dalga boyu 20 mm.’ dir.
Gördüğünüz gibi çalışma aralığı oldukça geniş ve davranış farklılıkları da o oranda çeşitlidir. Burada adı geçenler tabii ki sinus dalgalarıdır. Bütün konuşma ve müzik formlarının temeli bu sinyal türüdür.
Şekil 1- 1 de bazı sinus dalga örnekleri görülmektedir.
A-Değişik genlikte 2 sinüs dalga
B-Değişik fazda 2 sinüs dalga
ŞEKİL 1-1 Sinüs dalga şekilleri
SİNÜS SİNYALLERİ BİRLEŞTİRMEK
Şekil 1-2 de görüldüğü gibi,var olan bir sinyale, aynı frekansta, aynı genlikte bir yada birdenfazla sinyal bindirildiğinde, oluşan sinyalin frekansı aynı fakat fazı ve genliği diğer sinyallere bağımlı olarak farklıdır. Uygulanan iki sinyal arasında 120 derece faz farkı var ise, ortaya çıkan sinyal aynı
genliktedir. Aynı fazda ise , orijinal sinyalin iki mislidir. Faz farkı 120 ila 240 derece ise oluşan sinyalin genliği orijinalden düşüktür. Eğer iki sinyal arasında 180 derece faz farkı var ise sıfırlanırlar.
Karmaşık sinyaller içerisindeki 0-90-180 derece gibi özelliği olan faz farkları dışındaki faz fark değerlerini tespit etmek çok zordur. Bu tarz faz fark oluşumları akustik ses proceslemede kullanılır.
Eğer konuşma ve müzik gibi karmaşık sinyallerle uğraşılıyorsa sistemdeki sinyallerde eşlilik olmalıdır. Bir sistemde iyi bir amplinin girişine uygulanan sinyaller ile çıkışındaki sinyaller, genlik ve amplinin ufak tefek distortionları gözardı edildiğinde , eştirler.Eğer amplinin kalitesi düşük ise eşlilik söz konusu değildir. Eğer sinyaller farklı ise eşlilikten söz etmek mümkün değildir.
Birbirine eş olmayan iki sinyal üstüste bindirildiğinde, ortaya çıkan sinyalin RMS (root mean square) (genel alanın kökü) değeri, voltaj değerleri yerine etkin güçlerinin toplanmasıyla hesaplanabilir.
Örneğin : Şekil 1-3 de görülen karışık sinyal üreten ve RMS çıkış voltajları 1 Volt olan iki sinyal jeneratörünün çıkışlarını birleştirdiğimizde elde edeceğimiz RMS değer 1,414 Volt RMS’dir.
NOKTALI HAT GİRİŞ SİNYALİNİ ,
DÜZ HAT İSE SONUCU VERMEKTEDİR.
Aynı genlikte iki sinyal 120 derece farkla birleştirildiğinde ortaya çıkan sinyal aynı
Genlikte 180 derece faz farklıdır.
Şekil 1-2 : İki sinüs sinyalin vektörel toplamı
KARMAŞIK
SES
KAYNAĞI 1
KARMAŞIK
SES
KAYNAĞI 2
ŞEKİL 1-3 İki karmaşık ses kaynağını birleştirmek
GECİKTİRİLMİŞ SİNÜS SİNYALLERİ ÜST ÜSTE OTURTMAK
İki birbirine eş sinyal sabit olmayan bir faz farkıyla birbirine uygulandığında , bazı noktalarda eklenme ve artış , bazı noktalarda eksilme ve genlik kaybı görülür. Geciken sinyal hedefe ulaşıp orijinal sinyal ile çakıştığında , ortaya çıkan sinyal sanki birleştirici bir filtrenin (COMB FİLTER) çıkışındaki sinyal gibidir.
Bakınız Şekil 1-4.
Oluşan gecikme ve sinyal bir kanalı all pass edilmiş gecikme devresi veya sayısal işlemcide elektriki olarak elde edilenin aynısıdır. Şekil 1-5 ‘de geciken eşit sinyallere tipik bir örnek görmektesiniz. Bir PA sisteminde bir mikrofon ve onun sesinin ulaştığı bir çift hoparlör olduğunu var sayalım. Bu hoparlörler sahnenin ön köşelerinde durmaktadırlar ve aralarındaki
mesafe 6 metredir. Her bir hoparlörden sahnenin ortasına ses eşit zamanda ulaşmaktadır. Sahnenin orta nokta çizgisinden sağa yada sola kayıldığında hoparlör mesafeleri eşit olmayacak dolayısıyla kanallardan birinin sesi farklı zamanda ulaşacaktır. Çizim bize dinleyicinin 2,4 metrelik bir konum değişikliğinde oluşan farklı sonucu gösteriyor. Test sinyali olarak rastgele bir frekans alırsak ve B noktasından A noktasına doğru yani orta noktaya doğru yürürsek seste siren gibi bariz bir kayma işitiriz . Bu orta noktada ses en
yüksek kalitesine ulaşır. Çünkü bu noktada sesin (Frekansın ) dip ve pik noktaları birbirinden tamamen ayrılmış ve kulağımıza ayrı ayrı gelmektedir.
Özet olarak, bu tarzda birleşimde 1/3 oktav bandında pek çok pik ve dip noktası oluşunca elle tutulur bir kararlılık yoktur. Bakınız şekil 1-6.
Burada kontrolu sağlayan kritik dalga boyudur. Mimari akustik hesaplarında
insan kulağının kritik dalga boyu 1/3 oktav mesafededir.
t2-t1 periyoda eşitse kazanç sözkonusudur.
T2-t1 yarım periyoda eşitse kayıp oluşur.
EKİL 1-4A: GECİKMELİ SİNYALLERİ BİRLEŞTİRME
Bir milisaniye gecikme uygulanmış iki geniş bandlı kanal
Aynı program ikisinede uygulanmıştır. Sadece genlikleri 0,5 dB farklıdır.
ŞEKİL 1-4B: İKİ EŞİT SİNYALİ SABİT GECİKMEYLE ÜST ÜSTE BİNDİRME
İbadethanelerde, speaker sistemi yukarıda asılı ve sesde ortada merkezlenmiş olmalıdır.Tavan mesafesinin kurtarmadığı yerlerde iki hoparlör sistemini platformun iki yanına kurmak gibi bir kanı ve genel istek vardır. Bunu asla yapmayın. Şekil 4 bu tarzda bir sistemde merkezden kayık oturan seyircilerin nasıl hatalı duyduğunu göstermektedir.
ŞEKİL 4. İKİ AYRI (L R ) HOPARLÖR GURUBU OLUŞUMUNDA SESTE FARK OLUŞMASI
Aynı ses sinyali uygulanmış iki hoparlörün
oluşturduğu farklı oluşumlar.
1/3 OKTAV MERKEZ FREKANS (Hz)
DÜZ ÇİZGİ – ÖLÇÜLEN SİNÜS DALGA FREKANS RESPONSU.
NOKTALI ÇİZGİ – 1/3 BAND RESPONS, NORMAL DİNLETİDE GERÇEĞİN SES KALİTESİNE ÇOK YAKINDIR . 1 kHz’İN ÜZERİNDE FLATTİR .
ÇAKIŞAN SESLERİN OLUŞTURDUĞU ÖZNEL EFEKTLER.
SESİN KIRINIMI
Sesin kırınımı ses dalgalarının objelerin etrafından geçerken şekil değiştirmesidir. Ses sert vegözenekli olmayan bir yüzeye çarptığında ya kırınıma uğrar ya da yansır. Bu sesin dalga boyunda objenin büyüklüğüylede alakalıdır. Eğer obje sesin dalga boyundan büyük ise,
çoğunu yansıtır, sadece küçük bir bölümü yada gölgesi geçer.Eğer obje sesin dalgası boyundan ufak ise ses sanki o obje orada değilmiş gibi etrafından dolanır ve yoluna devam eder . Bakınız şekil 1-7.
İlginç bir örnek olarak ses dalgalarının önüne sert ve delikli bir engel koyalım. Söz konusu olan ses olduğu için bu delikli tek bir obje olarak değil boş bir alanda olan pek çok küçük engelcik gibi etki yapar. Dalga boyu tutmayan frekanslar geriye yansıtılır. Geçen frekansların yüzdesi açık ve kapalı mekanlarda farklıdır. Bas sinyallerde, deliklerin yüzdesi engelin %20 si yada 30 u olsa bütün ses engeli geçer.
ISI FARKLILIKLARININ SES YAYILIMINA ETKİSİ
Açık alanlarda uzun mesafelerde yayılan ses kararsızdır. Yer seviyesinin hemen üzerindeki ısı farklılıkları , sesin yayılımını şekil 1-8 deki gibi etkiler. Yükselen ısıyla sesin hızı ve yönü değişmektedir.Şekil 1-8 a ,bize akşam güneş battıktan sonra yer henüz sıcak iken oluşan etkiyi gösterir. 1-8B ise güneş doğarken yer henüz soğuk iken oluşan etkiyi gösterir.
DALGA BOYUNDAN DAHA
GENİŞ ENGEL GÖLGELİ
YAYILIM OLUŞMAKTADIR
SES DALGALARI
DALGA BOYUNDAN DAHA KÜÇÜK BİR ENGEL
SES SANKİ BİR ENGEL YOKMUŞ GİBİ YOLUNA DEVAM EDER
ŞEKİL 1-7 SESİN ENGELLER KARŞISINDA KIRINIMI .
ÜZGAR HIZINDAKİ DEĞİŞİMİN SESİN YAYILIMINA ETKİSİ
ŞEKİL 1-9 bize rüzgar hızının ses yayılımına etkisini göstermektedir. Ortamda
geçerli kabul edilen sesin sürati , sesin hızı + rüzgarın hızı şeklinde ifade
edilir. Şekil 1-10 bize çapraz esintinin sesin yönüne olan etkisini
göstermektedir.
Bu etkilerin oluşumunu , etki alanının 200-300 m civarında olduğu, rock
konserlerinde gözlemleyebiliriz.
NEMİN SES YAYILIMINA ETKİSİ
Pek çok kişinin inandığının aksine kuru hava , nemli havaya oranla sesin
yayılımına daha fazla zayıflatıcı etki uygular. Şekil1-11 dede gördüğümüz gibi
etki oldukça karmaşıktır. Kuru havada , uzun mesafede yüksek frekanslar daha
fazla eksilmeye maruz kalırlar. Ve bu eksilme rutubet %20 veya daha düşük ise
en yüksek konuma ulaşır.
ŞEKİL 1- 9 Rüzgar Hızındaki Değişimin Ses Yayılımına Etkisi
KAYNAK
ÇAPRAZ ESİNTİDE
SESİN YÖNÜ
ÇAPRAZ ESİNTİNİN HIZI
m/sn.
ŞEKİL 1-10 Çapraz esintinin sesin yayılımına etkisi
HAVADAKİ NEM YÜZDESİ
ŞEKİL 1-11 Değişken rutubette havadaki ses kaybı
BÖLÜM 2: DESİBEL
GİRİŞ
Audio teknolojisinin her dalında ses, voltaj, güç ve akım değişim değerleri
desibel ile ifade edilir. Desibelin, hesaplarda bu kadar çok kullanılmasının
sebebi , çok büyük değerleri ufak değerlerle ifade edebilmesidir. Desibel aynı
zamanda , psikoakustik değerlerin ifade edilmesinde de kullanılır.
GÜÇ İLİŞKİLERİ
Bel , güçlerin birbirine oranının logaritmasıyla hesaplanır.
BEL= log (P1/P0)
Bel, çok yüksek bir değer olduğu için onun onda biri olan desibel kullanılır.
desiBEL= 10 log (P1/ P0 )
Aşağıdaki tabela bu formüle göre düzenlenmiş olup P0 = 1 Watt olarak referans
alınmıştır.
P1 (Watt ) dB Olarak Seviye
-------------------- -------------------------
1 0
10 10
100 20
1000 30
10000 40
20000 43
Dikkat ederseniz Watt konumunda 1-20000 Range’inde ölçüm yapmaktansa dB
konumunda ölçüm yapmak daha değerlidir. Psikoakustik olarak pek çok kişi
sesteki güç olarak 10 misli bir artışı , akustik olarak iki misli artmış olarak
algılar . Yani 100W lık bir ses 10W lık bir sistem iki misli daha şiddetlidir.
Aynı şekilde 10W lık bir ses 1W lık bir sesten iki misli daha şiddetlidir. Bu
her iki durumda da güç artışı 10 dB’dir. Her 10dB’lik artış , ses şiddetinde
2 misli bir artış olarak algılanır.
AYRINTILI GÜÇ dB TABLOSU ( P0 = 1W )
P1( WATT ) dB Olarak Seviye
------------------------- ---------------------------
1 0
1,25 1
1,6 2
2 3
2,5 4 Bu akılda tutulması gereken
3,15 5 bir tablodur. Bunları bilirseniz
4 6 bazı basit hesapları
5 7 çabukca hesaplarsınız.
6,3 8
8 9
10 10
. BAZI ÖRNEKLER:
1) 80 WATT’ ın güç seviyesi nedir ? İlk önce 8 WATT’ ı arayalım ve tabloda ona
uyan seviyenin 9 dB olduğunu tespit edelim. 80,8’in 10 mislidir.Bu da bize
10dB daha kazandırır. Sonuç 10dB+9dB= 19dB
2) 1 mili WATT’ın güç seviyesi nedir ? 0,1 WATT’ın karşılığı –10 dBdir. 0,01
bundan 10dB daha düşüktür. 0,001,10dB daha da düşüktür.Sonuç –10-10-10=30dB
3) 4 mili WATT’ın güç seviyesi nedir? 1 miliwatt’ın –30dB olduğunu tespit
etmiştik. 2 miliwatt 3dB’lik bir artışı ifade eder. 2’ den 4’ e de 3dB artış
gerçekleşir.Sonuç = -30+3+3= - 24dB
4) 40 ile 100W arasındaki güç seviye farkı nedir? 4watt’a tekabül eden güç
seviyesi 6dB dir ve 10 watt’a tekabül eden seviye 10dB dir.Fark 4dB dir.40
watt 4 w ’dan 10dB daha büyük, 100 w 10 wattdan 10dB daha büyük olduğuna
göre 6-10+10-10= 4dB.Aslında bu işlemi 4 ve 10w seviyesinde de kesebilirdik.
Güç 400 – 1000W farkı bile olsaydı fark 4dB olurdu. Çünkü hepsinin güç oranı
aynıdır. db/10
GÜÇ ORANI=10
Örneğin, seviye farkı 13 dB’lik bir büyüklüğün güç oranı nedir?
GÜÇ ORANI = 10¹³/¹º =10¹•³ = 20
Artık güç oranlarıyla ilgili işlemlerde oldukça tecrübe kazandınız. dB ile
rahatça işlem yapmak her mühendisin ve teknisyenin becerisi olmalıdır.Bir
önceki sayfadaki tabelayı her zaman gözönünde bulundurmalısınız.
VOLTAJ , AKIM VE GÜÇ HESAPLARI
P=E.I----- W=V.A
P=I².Z----- W= A² . 
P=E²/Z-----W= v² / 
Güç voltajın karesiyle orantılıdır . İkiye katlamak gücü 4’e katlamak
demektir. (2E)²/Z = 4(E )²/Z
Örneğin, E=1 volt ve Z=1  Buna göre P= E² /Z=1 WATT
Şimdi voltajı 2 volt’a çıkaralım. P=(2)² /1 = 4 WATT
Aynı olay akım ve gerilim oranlarına da uygulanabilir. Güç seviyelerini dB
olarak ifade etmek için akım ve gerilim oranlarını kullanabiliriz.
dB seviyesi = 10 log (Eı )² /Eο =20 log ( Eı ) / Eο
dB seviyesi = 10 log ( Iı )² / Iο = 20 log ( Iı ) / I2
. REFERANS 1WATT GÜCÜN ALTINDA VE ÜSTÜNDE DB SEVİYELERİ
ŞEKİL 2 .1 GÜCÜN dB’ ye ORANI KIYAS TABELASI
Ses şiddeti voltaja oranla analogdur. Bunun eşdeğerini veren formül ise:
dB seviye = 20 log (Pı ) / Pο
Voltaj için referans seviye Eο =1V . Ses şiddeti için bu referans oldukça
düşüktür. 20x10 ¯ Newton / m² . Bu referans normal işiten insanlar için zor
işitilebilir bir seviyedir .
Aşağıdaki tabela dB2’ün , voltaj , akım ve ses şiddetine oranını vermektedir.
Voltage, current or
Pressure Ratios Level in dB
1 0
1.25 2
1.60 4
2 6
2.5 8
3.15 10
4 12
5 14
6.3 16
8 18
10 20
Bu tabloda bir önceki tablo gibi aynen uygulanmalıdır. Unutmayın , dB olarak seviye farklarını şu tablodaki oranlara göre belirtirken , referans empedansınız ister elektrikli ister akustik olsun , sabit olmalıdır. Örneğin:
1.2 volt ile 10 volt arasındaki seviye farkını dB olarak belirleyin. Tabelaya göre 20-6 = 14 dB
2. 1 volt ile 100 volt arasındaki seviye farkını dB olarak belirleyin. 1 ve10 luk
bir oran 20 dB fark demektir. 1 ile 100’ün farkı bu orandan 2 tane demektir .( 1 den 10’a – 10’dan 100’e ) Sonuç 20+20 = 40 dB
3.Amplinin giriş voltajı 1 volt giriş empedansı 600 Ohm’ dur. Çıkışı yine 1 volt fakat yük empedansı 15  dur . Amplinin desibel olarak kazancı nedir? Şimdi dikkatli olun!
Eğer direk giriş ve çıkış voltajlarını referans alırsak , kazanç 0 dB olur.
Olaya güç formülünden yaklaşırsak :
GİRİŞ P=E² /Z = 1 /600 ÇIKIŞ P=E²/Z BUNA GÖRE = 10 log ( 600 /15 ) 10 log 40
16 dB
Desibel olarak karşımıza çıkan bu değerler Voltaj, akım ve ses basıncı
değerlerine dönüştürülebilirler. Bunun için aşağıdaki formül uygulanır .
dB /²º
ORAN= 10
ÖRNEĞİN = Karşımıza çıkan seviye farkı 66dB olsun .
66 / 20 3,3
VOLTAJ ORANI = 10 = 10 =2000
SES BASINCI VE LOUDNESS FARKLILIKLARI
dB- SPL’in profesyonel ses işlerindeki işlevini inceleyeceğiz . Sound Pressure
-6
level’in referans seviyesinin 20x10 NEWTON / m² olduğunu görmüştük . SPL’i
ölçmek için genelde sound level meter kullanırız . Loudness ve SPL birbiriyle
çok yakın alakalıdır, fakat aynı şey değildir. Loudness sanal bir değerdir .Ve
mekana ve seviyeye göre değişir.Loudness’in teknik olarak hesaplanmasında
farklı bir birim, PHON kullanılır. Phon ve desibel , aynı numerik değere sadece
1000Hz seviyesinde ulaşırlar. Diğer frekanslarda PHON , eğrisi , dB seviyesinin
üzerinde yada altında yeralır, buda frekansa ve ses şiddetine bağlıdır.
ŞEKİL 2.2 bize , iyi bilinen Robinson-dadson LOUDNESS FARKLILIK EŞDEĞER
EĞRİLERİ kullanılarak, PHONS-DESİBEL ilişiklerini göstermektedir . bu grafikten de
anlaşılacağı gibi , insan kulağı genelde düşük volümlerde düşük frekansları daha az
işitmektedir .
ŞEKİL 2.2 Açık Alan Loudness Farklılıkları
. SPL’i ölçerken , ölçülen değer ağırlıklı olarak insan kulağının duyduğu responsa göre olmalıdır. Ses sistemleriyle çalışırken en kullanışlı grafiker ve skalalar ŞEKİL 2-3 de gösterilen A-ağırlıklı skala ve linear skalalardır. İnsan kulağının ful range’de ki linear skalasını veremeyen ucuz sound level meterlerin linear skalası yoktur ve C- ağırlıklı skalayı verirler . Şekildede görüldüğü gibi C-skalası frekans bandının ekstreme noktalarını
yuvarlamaktadır. Pahalı sound level meterler A,B,C ve linear eğrileri verirler .Sound level ile yapılan bir ölçümde çıkan değerler dB (A ) ,dB (B ),( C ) , DB ( LİN ) şeklinde verilir.
Şekil 2-4 deki bazı ses örnekleri , elimizde bir sound level meter bulunmadığı koşullarda dB (A) örneklemesi yapmamıza yardımcı olur . Örneğin sessiz bir ortamda konuşma gürültü seviyesi 60dB(A) dir . Pek çok kişi, maruz kaldıkları süre farklılıklarına rağmen 100dB(A) den yukarısını rahatsızlık verici olarak duyar. 120dB(A) nın üzeri işitme sağlığı açısından tehlikeli olup, rock müzik fanatikleri tarafından bile rahatsızlık verici
olarak algılanır.
TERS KARE BAĞLANTILAR
Açık alanda tek noktadan yayılan ses, mesafenin her ikiye katlanmasında 6dB kayıp oluşur. Şekil 2-5 de bunun sebebini görebilirsiniz . Şekil A’da yarıçapı 1 metre olan merkezinde noktasal ses kaynağı olan bir küre görülmektedir . Kürenin yüzeyindeki SPL, Pı olarak nitelenir .Şekil B de 2 metre yarıçaplı bir küre görüyorsanız . Bu kürenin dış alanı küçük
kürenin dış alanının 4 mislidir. Bunun manası 1 misli mesafeye 1/4 kadarenerji ulaşmaktadır. 1 in 4’e oranını hesaplarsanız , 6dB fark oluşmaktadır. Ses 2-6 da mesafeye göre ses kayıp cetveli verilmiştir. Ters kare bağlantı hesapları açık havaya göre hesaplanmıştır. Sesi engelleyecek panellerin ve malzemelerin etkisi dikkate alınmamıştır.
Figure 2-3 Frequency Responses for SLM Weighting Characteristics
50 HP SİREN 30 METRE
JET KALKIŞI 60 METRE
KAPALI ALAN ROCK KONSERİ PICK NOKTALARI
POP MÜZİK KAYIT MONİTÖR SEVİYESİ
FABRİKA MAKİNA GÜRÜLTÜSÜ
PNOMATİK MATKAP 15 Mt.
SPOR ARABA İÇİ 80 km/saat Sürat
TOPLULUĞA HİTAP EDEN KONUŞMACI SESİ
İKİ İNSAN SOHBETİ
NORMAL MEKAN UĞULTUSU
FISILTI KONUŞMA 1,5 mt.
DOĞADA GECE GERİ PLAN GÜRÜLTÜ SEVİYESİ
DUYMA EŞİĞİ (GENÇ İNSAN)
ŞEKİL 2-4 TİPİK BİR A- AĞIRLIKLI SES SEVİYE CETVELİ
YÜZEY ALANI
YÜZEY ALANI
Kaynak kaynak
Küçük alan küçük alan
ŞEKİL 2-5 TERS KARE BAĞLANTILAR
20 LOG D ( dB olarak kayıp )
D METRE
ŞEKİL 2-6 Mesafeye göre ses kayıp cetveli
1 metre 1WATT da 100 dB veren horn tipi bir kasa düşünün . 1 meter nereden 1 m ?
Hornun ek yerinden mi ? Hornun gırtlağından mı? Yoksa özel bir noktadan mı?
Ölçüm noktası kesin belli olsa bile sonuç yararsızdır . Sıkışık bir noktadan
çıkan sinyal mesafeye göre ters kare kuralına uymaz. Yakın planda yapılan
ölçümler . Her tür bütün hoparlörlerin ölçümlerinin sadece 1 metrede
yapılmasının sebebi budur .
Oranlama metodu ve bölümlerin ölçülmesinin kabul edilen metodu iki farklı
şeydir. İmalatçının değişik mesafelerde ve serbest mesafelerde pekçok ölçüm
yapması beklenir . Ölçüm mikrofonu mümkün olan en uzak mesafeye oturtularak
kayıplar tespit edilir ve ses dalgalarının birbirinden ayrılmaya başladığı
hayali bir nokta hesap yoluyla tespit edilir. Bu noktaya AKUSTİK MERKEZ
denir . Hassas ölçümler yapıldıktan sonra çıkan değerler eşdeğer bir cetvele
işlenir. Bir metredeki hassasiyet olan SPL cetvelin başlangıç noktasıdır.
ŞEKİL 2.6 ya göre bir iki örnek yapalım.
1. 2445 driveri olan bir 2360 Horn , 1 metre / 1watt ’da , 113dB’lik bir SPL’e
sahiptir. 30 metre 1WATT daki SPL ne olur? Hemen cetvele başvuralım. 1metre
ve 30metre arasındaki fark 29,5dB. Bunu 113dB den çıkaralım.
113-29,5 = 83, 5dB
2. JBL 2445’in gücü 100WATT dır. Bu drıver’a 2366 Horn takılırsa , 120metre
maxımum enerjideki SPL ne olur?
Bu işlem kademe kademe yapılmalıdır. Şekil 2.6 ya göre 120 metrede kayıp
42dB’dir. Bir ve 100 WATT arası şekil 2.1 e göre 20dB dir. Horn+drıver
hassasiyeti 1 metre /1WATT’da 118dB’dir. Bütün bunları biraraya getirirsek
118 +20-42= 96dB SPL
dB OLARAK GÜÇ SEVİYESİNİ ARTTIRMAK
Pek çok alanda ve işte sesçiler dB olarak gücü arttırmak durumdadırlar.
Örneğin ,iki adet 94dB/SPL olan ses kaynağını birleştirelim. Sonuç ne olur?
İki değeri toplayarak 188dB SPL değerine ulaşılması absürd bir sonuç olur .
Burda yapılması gereken işlem , değerleri WATT’a çevirip toplamak ve çıkan
sonucu tekrar dB’ye çevirilmesidir. İşlemi kolaylaştırmak için ŞEKİL 2.7 yi
kullanın.
ŞEKİL 2.7 dB OLARAK VERİLEN DEĞERLERİN TOPLANMASI İÇİN CETVEL İKİ
KAYNAĞIN SES SEVİYE FARKI D’DIR. BUNLARIN TOPLAM ÇIKIŞ FARKI
(dB OLARAK ) N, YÜKSEK OLAN DEĞERE EKLENİR .
İki driver arasındaki seviye farkı “D”olsun . Aralarındaki farka tekabül
eden N (dB) değerini cetvelde bulun . Bu N değerini yüksek değerli olanla
toplayın.
Bir örnek yapalım. Elimizde bir 90dB/SPL source var . ŞEKİL 2/7’e göre fark
değeri olan 6dB ye denk gelen N değeri 1dB dir. Bunu 90dB ile topladığımızda
91dB/ SPL ulaşırız .
DİKKAT : İki source arasındaki fark 10dB den fazla olursa sonuç büyük
değerli olan kaynağın aynıdır. Diğer kaynağın hiç bir etkisi olmaz.
REFERANS SEVİYELER
Bu değerler daha öncede geçmişti. Burada hepsini birarada tekrar inceleyelim.
Bunları her sesçi gözönünde bulundurmalıdır. 6 Akustik ölçümlerde referans alınan değer 20x20ˉ newton /m² . Bunun eşdeğeride
0,0002 dynes/ cm².
Broadcast yayın işlerinde , güç 1 miliwatt seviyesinde etki oluşturur. Bu
değerler dBm olarak ifade edilir. ( 0,001W )
Bir WATT enerjiyi ifade eden değer dBW. Buna göre 0dBW = 30dBm .
Voltaj ölçümlerde 1 volt’u ifade etmek için dBV kullanılır.
Bir sesçinin en çok kullandığı değer güç seviye değeridir. Bu değerler dB-PWL
olarak ifade edilir ve 10ˉ¹² WATT değerine sahiptir . Bu gerçekten çok küçük
bir değerdir. Fakat akustik ölçümlerinde bu kadar küçük değerlere ihtiyaç
vardır.
PEAK , AVERAJ VE RMS SİNYAL DEĞERLERİ
Akustik mühendislik hesaplarında voltaj , akım ve ses basıncı ölçüm değerleri
RMS ( Rott main square ) olarak çevrilir. RMS Değer güç aktarımında DC DEĞERE
eşittir. Şekil 2-8A da peak değeri 1 volt olan bir sinüs sinyali görmektesiniz.
Bunun RMS değeri 0,707 V’dur . Buda 3dB lik bir farktır. Aynı sinyalin average
değeri 0,637 Volttur .
Müzik ve konuşma gibi komplekx sinyallerde peak değerler, RMS ve averaj
değerlerin çok üzerindedir. ŞEKİL 2-8B’deki şekil bir trompetin 400Hz lik ses
sinyalini göstermektedir. Peak ve averaj sinyal arasındaki fark 13dB’dir.
BİR TROMPET’İN SİNYALİ ( 400Hz ) PEAK VE AVERAJ SİNYAL ARASINDAKİ FARK 13dB’dir.
ŞEKİL 2.8 PEAK , AVERAJ VE RMS DEĞERLER
A: SİNÜS DALGA
B: COMPLEX DALGA
Bu bölümde Voltaj, Akım,Basınç hesaplanmalarında RMS değerler kullanılmaktadır.
Bütün mühendislik uygulamalarında , ister müzik ister konuşma olsun , sabit
değerler gözönüne alınır. HEADROOM tabiri sinyal yayılımında , normal operasyon
seviyesinin üzerine çıkan extra marjin , dB olarak ifadesi için kullanılır.
Bu tabir ilerideki bölümlerde daha önem kazanacaktır.
BÖLÜM 3: HOPARLÖRÜN YÖNÜ , KAPSADIĞI ALAN
GİRİŞ
Bir sound rainforsement sisteminin en önemli özelliği , hitabettiği seyirci
alanıdır. Bir ses tesisat bilmesi gereken şeyler yalnız hoparlörlerin
doğrusal karakteristikleri değil , driver hoparlörlerin büyük orraylerde nasıl
sonuç verdiğinide bilmektedir. DIRECTIVITY INDEX (D1) VE DIRECTIVITY FAKTÖR (Q)
gibi değerler driverlerin kasa ve hornlarla nasıl etkileştiğinin ifadesinde
kullanılan faktörlerdir. Kasa hakkındaki detaylı bilgiler , faktörler hakkındaki
en doğru bilgileri bize verir. İşin genelinde kimse fazla bilgiden şikayetçi
değildir. Geçmişte pek çok imalatçı malları hakkında fazla bilgi açıklamaktan
kaçınırdı. Fakat zamanla AUDIO MÜHENDİSLERİ BİRLİĞİNİN, koyduğu bilgi standard
dizasyonu kurallarıyla artık çok şey değişti.
BAZI ESASLAR
Boşlukta asılı bir omnidirectional ses yayıcı olduğunu varsayalım . Ve sabit
bir mesafede asılı bir de mikrofon olduğunu varsayalım . Bakınız Şekil 3-1A
Asılı olan bu hoparlörden sabit bir ses sinyali yayalım. Mikrofona ulaşan
SPL’yi tespit edelim. SPL’deki artış +3dB dir. Hitabedilen alan yarıya bölündüğü
için mikrofona ulaşan SPL değerini tekrar ölçelim. SPL’deki artış +3dB dir.
Hitabedilen alan yarıya bölündüğü için mikrofona ulaşan sinyal iki misli
olmuştur. Şekil C de hoparlörün iki yanına engel koyarsak 3dB daha kazanırız.
Şekil D deki üç yönden kapatırsak bir 3dB daha kazanırız. Şekil D deki hitap
edilen alan a’nın 1/8’dir. Kazanç +9dB’dir.
ŞEKİL 3.1 YÖN VE KAPSADIĞI ALAN
Bu örnekleri çoğaltabiliriz. A’dan D’ye kademe kademe giderken her aşamada
directivity index ( D1) 3dB artarken directivity factor her aşamada ikiye
katlanmaktadır.
Şimdi bu termleri açıklığa kavuşturalım: DİRECTİVİTY INDEX (D1) , bir
hoparlörün boşlukta bir doğru üzerinde sabit bir mesafede sabit sinyalde
oluşturduğu sesin aynı koşullarda ses üreten bir omnidirectional bir
hoparlörün oluşturduğu sese olan farkıdır. DİRECTİVİTY FAKTÖR (Q) bu iki
büyüklüğün oranıdır. Detaylar şekil 3-2 de gösterilmiştir. DİRECTİVİTY
FACTOR ve DİRECTİVİTY INDEX oranları aşağıdaki gibidir.
D1 = 10 log Q
D¹/¹º
Q = 10
Şekil 3-1 ortaya çıkan sonuç MOLLOY tarafından şekil 3-3 deki şekliyle
formülüze edilmiştir . D1 ve Q horizontal ve vertikal yayılım araçları
belirlenmiş hoparlörlerin genel mekanda yayılımı ile alakalıdırlar. İdeal
(tweeter) D1 ve Q faktörlerine göre hesaplanan yayılım alanının hemen
dışında etkisini kaybetmeleri şaşırtıcıdır.
Örnek olarak: JBL 2360 Bıradıal 90 derece –40 derece hornu hesaplayalım.
(Kanatlarda 6dB kayıp mevcuttur.) 90 derece ve 40 derece açıları MOLLOY
kuralına uyarlarsak , D1=11, Q = 12,8 olur. Eğer direk driver omnidirectional
olarak horizontal ve vertical 360 derece olarak hesaplansaydı, D1:10,8
Q da 12,3 olurdu.
ŞEKİL 3-2 Directivity Index and Directivity Factor
ŞEKİL 2-3 MOLLOY FORMÜLÜ
JBL 2366 hornun 6dB kayıp başlangıç açısı ( merkezden )40º ile 20º dir.
Mollay formülüne göre D1 = 17,2 Q = 53. Yayınlanan değerleri D1 = 16,5 ve Q = 46 dır.
Uygunluk mükemmeldir. Bir hornun horizontal ve vertikal 6dB kayıp noktasına
göre yapılan hesaplar her zaman böyle mi olur? HAYIR! Bu kural , sadece 6dB
dalga boyu çizgisinin dışında kaybın fazla olduğu ve zayıf yayılım olduğu
durumlarda geçerlidir. Pek çok hoparlörün fiziki boyutları uyumsuz olduğu
için , (ÖZELLİKLE FULL RANGE YADA GENİŞ BANDLI DRİVER KULLANILDIĞINDA )
MOLLOY eşdeğer formülüyle elde edilen formüller gerçeği yansıtmaz.
POLAR, DALGA YAYILIMI , DİRECTİVİTY EĞRİLERİ VE ISOBARLARIN KIYASLANMASI
Bir hoparlörün yayılımını tek bir metod ile hesaplamanın imkanı yoktur .
Polar yayılım grafikleri sadece yatay ve dikey doğrultuda sonuç verir. Tek
bir polar grafik sadece bir frekansı kapsar. Doğru bir sonuca ulaşmak için
pek çok polar grafik çıkarmak gerekir. Bu doğru bir yayılım grafiği çıkarmanın
tek yoludur. 6dB’lik kayıp eğrisine göre çıkarılan dalga yayılım eğrileri
tek bir eğride doğruya en yakın sonucu verdikleri için en popüler eğrilerdir.
D1 ve Q grafikleri sadece hoparlörün doğrusal aksı üzerinde geçerlidirler.
Dalga yayılımı , D1 ve Q grafikleri biraraya getirilince hoparlörün
performansı ortaya çıkar.
Isobar eğrileri son yıllarda çok popüler olmuştur. Bu eğriler hoparlörün eksen dışında –3, -6, -9 dB seviyelerindeki yayılımlarını tespit etmekte çok yararlıdır. Sistem oluşturmada bu eğrilerin çok yararı vardır. Tipik bir izobar eğrisini şekil 3-4 de görebilirsiniz.
ŞEKİL 2-3 MOLLOY FORMÜLÜ
JBL 2366 hornun 6dB kayıp başlangıç açısı ( merkezden )40º ile 20º dir.
Mollay formülüne göre D1 = 17,2 Q = 53. Yayınlanan değerleri D1 = 16,5 ve Q = 46 dır.
Uygunluk mükemmeldir. Bir hornun horizontal ve vertikal 6dB kayıp noktasına
göre yapılan hesaplar her zaman böyle mi olur? HAYIR! Bu kural , sadece 6dB
dalga boyu çizgisinin dışında kaybın fazla olduğu ve zayıf yayılım olduğu
durumlarda geçerlidir. Pek çok hoparlörün fiziki boyutları uyumsuz olduğu
için , (ÖZELLİKLE FULL RANGE YADA GENİŞ BANDLI DRİVER KULLANILDIĞINDA )
MOLLOY eşdeğer formülüyle elde edilen formüller gerçeği yansıtmaz.
POLAR, DALGA YAYILIMI , DİRECTİVİTY EĞRİLERİ VE ISOBARLARIN KIYASLANMASI
Bir hoparlörün yayılımını tek bir metod ile hesaplamanın imkanı yoktur .
Polar yayılım grafikleri sadece yatay ve dikey doğrultuda sonuç verir. Tek
bir polar grafik sadece bir frekansı kapsar. Doğru bir sonuca ulaşmak için
pek çok polar grafik çıkarmak gerekir. Bu doğru bir yayılım grafiği çıkarmanın
tek yoludur. 6dB’lik kayıp eğrisine göre çıkarılan dalga yayılım eğrileri
tek bir eğride doğruya en yakın sonucu verdikleri için en popüler eğrilerdir.
D1 ve Q grafikleri sadece hoparlörün doğrusal aksı üzerinde geçerlidirler.
Dalga yayılımı , D1 ve Q grafikleri biraraya getirilince hoparlörün
performansı ortaya çıkar.
Isobar eğrileri son yıllarda çok popüler olmuştur. Bu eğriler hoparlörün eksen dışında –3, -6, -9 dB seviyelerindeki yayılımlarını tespit etmekte çok yararlıdır. Sistem oluşturmada bu eğrilerin çok yararı vardır. Tipik bir izobar eğrisini şekil 3-4 de görebilirsiniz.
YATAY YAYILIM FREKANS (Hz )
A. POLAR EĞRİLER B.DALGA YAYILIM EĞRİLERİ
FREKANS/ DOĞRUSALLIK (D1)
FREKANS (Hz )
C-D1 GRAFİĞİ
D.ISOBAR EĞRİLERİ
ŞEKİL 3.4 D1 (YAYILIM ) EĞRİLERİNİN OLUŞTURULMASI
Bir hoparlörün etkisini tamamen tespit edebilmek için 0º açısının da dışında
diğer yan açılarda da ölçüm yapmanız gerekir. Bakınız şekil 3-5.
3.5a da JBL 2360 biradial hornun off-axis, frekans respons eğrilerini
görmektesiniz. Görüldüğü gibi hemen hemen flot bir respons oluşmaktadır. Bu
biradyal hornda merkezden kaçık oturanlarda hemen hemen düzgün bir ses
dinlerler. Bunu şekil 3-5 B deki 2350 radial hornun karakteristiğiyle
karşılaştırırsak, 2350 nin off axiste büyük kayıplarının olduğunu görürüz.
DAİRESEL YAYICININ (HP) SES YAYILIM DİYAGRAMI
Her hoparlörün, yaydığı frekansla dalga boyu ters orantılı olan yayılımı için
directional control’ü vardır. Sesin yayılması gereken alan dalga boyundan
çok farklı olsa bile,sabit bir paterni verecek şekilde dizayn edilmiş bir
eleman olmadığı sürece istenen sabit paterni alamayız. Bu işlemi en iyi
gösteren basit ışın yayan pistondur. Şekil 3-6 da Elat buffle’a monte edilmiş
pistonun oluşturduğu , doğru üzerinde yayılan ve frekansa göre sivrilen
grafikleri görüyorsunuz. Dalga boyunun değişim oranı 24 e 1 dir. Hareket
eden piston 300mm (12” ) lik bir hoparlör olarak varsayılırsa , oluşan grafikler
de 350 Hz –8KHz aralığına tekabül eder.
Bu grafikleri incelediğinizde , sound reinforcement sistemlerde neden olan
tek driverli full-range hoparlörler pek kullanılmadığını daha iyi
anlayacaksınız. Frekans yükseldikçe hoparlörün yayılım paterni driver’in
çapına kadar düşecektir. Unutmayın , dalga boyu driver çapına eşlendiğinde
yaklaşık –6dB responsa göre ve ± 45º de ,90º olur.
A
Hz
B
ŞEKİL 3-5 BİR HOPARLÖRÜN 0º MERKEZ DIŞINDAKİ FREKANS KAZANCI
ŞEKİL 3-6: ÇAP VE FONKSİYONİ OLARAK SONSUZ BİR
BAFFLE’A MONTE EDİLMİŞ , DAİRESEL PİSTON
KAYNAĞIN, YAYILIM KARAKTERİSTİKLERİ
ŞEKİL 3-6 da verilen D1 ve Q değerleri hoparlörün 0ºcenter dikeyi üzerinde
ve maximum hassasiyet göz önüne alınarak hesaplanmıştır. Genellikle hoparlör
kataloglarında verilen D1 ve Q değerleri bu şekilde hesaplanır. Aslında bu
D1 ve Q değerleri, hoparlörün polar diyagram içerisinde 0º center dikeyi
dışında herhangi bir noktadan da aynen ölçülebilir. Örneğin Şekil 3-6 da
çapı λ olan şekli inceleyelim. 0º centerde D1=+10dB’dir. Merkezden responsun
Q-10dB olacağı bir noktaya koyalım. Buna göre D1=10-10=0dB olur. Q ise
değişmeden aynı kalır. Responsun –10dB olduğu noktada açı 55º dir. Hoparlör
ilişkileri girince bunların hesaplanması gerekir.
Dairesel alışa sahip omnidirectional mikrofonlar gelen sinyalleri şekil 3-6 daki
gibi algılarlar. Böyle bir mikrofonun mebraninin 25mm (1" ) olduğunu
varsayalım. λ / 4’e tekabül eden frekans 3500 Hz dir ve her yönden alış
hassasiyeti aynıdır. λ’ ya tekabül eden frekans 13-14KHz ’dir ve bu konumda
mikrofonun D1 =10dB dir. Bunun manası mikrofon ortadan gelen sese yandan
gelenlere oranla 10dB daha hassastır.
JBL’in Bi-Radial servisi gibi hornlar değişken ve birbirlerinden çok farklıdırlar.
En büyük farklılıkları aynı ses sinyalini değişik büyüklükteki alanlarda
yoğunlaştırabilmelidir. Aynı olan tek şey : hiçbir radyatör (horn) dalga
boyundan daha büyük alanda , güç kazancı oluşturamaz.
FLAT GÜÇ RESPONSUN ÖNEMİ
Eğer bir radiatör (hoparlör) flat güç responsuna sahip ise yaydığı enerji
frekansına göre bütün yönlerde eşit olur. Şekil 3-7A da da görüldüğü gibi
bütün COMPRESSION driverlerin yatay dalga tübü üzerinde roll-off kaybı
vardır. Böyle bir driverin JBL 2350 gibi bir horna bağlandığını varsayalım.
ŞEKİL 3-7. HF SİSTEMLERİN GÜÇ RESPONSU
Bu kombinasyonun on axis responsu , PWT ve hornun D1 faktörünün toplamıdır.
B’ye bakarsak toplamın flat’a yakın olduğunu extra toplamaya gerek olmadığını
görürüz . Off axis’de yatay ve dikey roll-off gerçekleşmektedir.
ŞEKİL C de görüldüğü üzere aynı driveri biradial sabit yayılım horn’a
bağlayalım . On ve off axis eğrilerinde de roll off gerçekleşmekte fakat
eğriler paralel oluşmaktadır. Horn’un D1 faktörü flat olduğu için on-axis
responsu PWT ’ nin aynıdır.
ŞEKİL 3-7D de ise driverin roll’off power responsunu düzeltmek için bir
HF- Boost kullanılmıştır, sonuç on ve off-axis de flat responstur. Hornun
kapsadığı alan içerisindeki seyirciler düzgün ve dengeli bir ses dinlerler.
Flat güç responsu sadece sabit yayılım sağlayan hornlarda mantıklıdır. 2350 ve
benzeri hornları flat tonlarsak , on-axis’deki eğrisi çok parlak ve sert
olur.
Pek çok iyi radyal hornda yükselen D1, daralan dikey açıyla aynı orandadır,
bu arada şekil 3-8A da görüldüğü gibi yatay açı aynen kalmaktadır.
Böyle bir horn horizontal olarak ideal yayılım sağlar ve yükselen D1 faktörüne
göre “oto dengeleme ” yaptığı için , harici olarak equalizer uygulamaya gerek
yoktur. Yumuşak bir yatay ve dikey yayılımı olan biradyal hornların
egalizasyona ihtiyacı vardır.
DOĞRUSAL (DIRECTİONAL) KARAKTERİSTİKLERİN HESABI
Polar ve izobar eğrilerinin oluşturulmasında driver’in açısı pozisyonu ve
ölçümün yapıldığı koşullar çok önemlidir. Dalga boyu hesaplarında bu değerler
önemlidir.
D1 ve Q aşağıdaki eşitliği kullanarak hesaplanırlar:
D1 = 10 log ( 2 )
∫ο"(Ρθ)²sinθdθ
Ρο bir olarak kabul edilir. ise 10˚ lik değişimlerle arttırılır. Integral ,
D1’in horizontal ve vertikal değerine (ort) göre hesaplanır. Bu değerler
aşağıdaki gibi hesaplanır.
D1 =D1 / 2 + D1 / 2 Q = √ Q .Q
h ν h v
( Not : Bu işlemi değişik variyasyonları mevcuttur. En çok kullanılan metod
kısıtlı polar bilgileriyle çıkarılan ortalama alma metodudur.
FREKANS ( KHZ ) FREKANS (KHZ )
A.A TİP RADYAL HORN DALGA B. A 40ºx 90º BİRADYAL HORN
DERİNLİK KARAKTERİSTİĞİ DALGA DERİNLİK KARAKTERİSTİĞİ
ŞEKİL 3-8 DİKEY AÇININ DARALTILMASIYLA
D1 FAKTÖRÜNÜN YÜKSELTİLMESİ
Şekil 3-9’da gösterilen yansımalı bir odanın hesabı için aşağıdaki eşitlik
kullanılmaktadır. Bu ölçüm metodunda mikrofon yansımanın oluştuğu mekana
(bu hesabı oluşturmakta mikrofonu hoparlörün arkasına yerleştirmek gerekir. )
dB- SPL = 94+20 log (4pο cW ) ¹/²
R
Pοc havanın akustik direncidir. (415 nsec /m³ ) , R odanın sabitidir. ( m² ),W
WATT cinsinden akustik çıkış gücüdür. Bunları aşağıdaki gibi tekrar formülize
edersek
dB-SPL= 94+10 log (1660 )-10 log R +10 log (eff )
Bu eşitlikte sadece sağdaki 10 log (eff )bilinmeyen bir değerdir. Bunu da
biraz sonra göreceğiz.
Bir metre –1WATT oranını uygularsak aşağıdaki formüle ulaşırız:
dB-SPL (1-W, 1-m) =109+D1+10 log ( eff )
Bu şekilde yazdığımız zaman bu formül üç parçadan oluşmaktadır. 109 dB ,
bir kaynaktan bir akustik WATT enerjiyle omnidirectional olarak yayılan sesin
1 metredeki SPL’i , 10 log (eff )(Bu değer 1 den küçük seviye kaybını ifade
etmek için kullanılır ),ve D1
AÇIK ALAN ÖLÇÜM
ŞEKİL 3-9 DİRECTİVİTY (DOĞRUSAL YAYILIM ) ÖLÇMEK İÇİN
YANSIMALI ODA METODU
Bu iki formülü birleştirirsek 10 log (eff )’i elimine etmiş oluruz.
D1=SPL -109 +94+10 log (1660 ) – 10 logR –SPL -10 log R
(ıW-ım ) rev
D1= SPL (1WATT-1metre )+17-SPL -10 log R
rev
Bu işlemi örnekleyecek olursak , JBL 2360 /2445 kombinasyonunu ele alalım.
Bu kombinasyonun SPL si 113dB’dir. 108dB reverb seviyesi olan R=18,6 m² olan
bir odada çalıştığınıvarsayalım. Buna göre :
D1 = 113+17-108-10 log (18.6 )
D1 = 113+17-108-12.7 = 9.3dB
Bu değer imalatçının verdiği 10,8dB’lik değere uygundur . (Not :Bu metodu
uygulanışında normal oda değerleri , sabit oda faktörleri ve reverb
faktörleriyle işlenmiştir. Bütün bunlar bölüm 5’de ayrıntılarıyla işlenecektir.
Bölüm 5’den sonra bu örnekleri tekrarlayın.)
HF driverler ve bunların hornlarının hesabında , şekil 3-10 da görüldüğü
gibi farklı bir metodda uygulanabilir. Oda yerine PWT güç emici bir tüp
kullanılmıştır. İmalatçılarının bu işlem için kullandıkları 1″ (25,4mm ) PWT dir.
Kullanılan enerjide 1 miliwattdır. Bu koşullarda %100 randımanlı ve parlak bir
driver PWT içinde 123dB-SPL oluşturur. Bu enerji normal koşullarda oluşamaz.
Genelde 117 ya da 118dB-SPL referans olarak kabul edilir.
ŞEKİL 3-10 DİRECTİVİTY ÖLÇMEK İÇİN PWT METODU
Bu iki formülü birleştirirsek 10 log (eff )’i elimine etmiş oluruz.
D1=SPL -109 +94+10 log (1660 ) – 10 logR –SPL -10 log R
(ıW-ım ) rev
D1= SPL (1WATT-1metre )+17-SPL -10 log R
rev
Bu işlemi örnekleyecek olursak , JBL 2360 /2445 kombinasyonunu ele alalım.
Bu kombinasyonun SPL si 113dB’dir. 108dB reverb seviyesi olan R=18,6 m² olan
bir odada çalıştığınıvarsayalım. Buna göre :
D1 = 113+17-108-10 log (18.6 )
D1 = 113+17-108-12.7 = 9.3dB
Bu değer imalatçının verdiği 10,8dB’lik değere uygundur . (Not :Bu metodu
uygulanışında normal oda değerleri , sabit oda faktörleri ve reverb
faktörleriyle işlenmiştir. Bütün bunlar bölüm 5’de ayrıntılarıyla işlenecektir.
Bölüm 5’den sonra bu örnekleri tekrarlayın.)
HF driverler ve bunların hornlarının hesabında , şekil 3-10 da görüldüğü
gibi farklı bir metodda uygulanabilir. Oda yerine PWT güç emici bir tüp
kullanılmıştır. İmalatçılarının bu işlem için kullandıkları 1″ (25,4mm ) PWT dir.
Kullanılan enerjide 1 miliwattdır. Bu koşullarda %100 randımanlı ve parlak bir
driver PWT içinde 123dB-SPL oluşturur. Bu enerji normal koşullarda oluşamaz.
Genelde 117 ya da 118dB-SPL referans olarak kabul edilir.
ŞEKİL 3-10 DİRECTİVİTY ÖLÇMEK İÇİN PWT METODU
10 log (eff ) faktörünü elimine etmek için :
D1 = SPL + 14 –SPL
(1W, 1m ) pwt
Örneğin : JBL 2445 HF driver , 25,4 mm Pwt de 1mW enerjide 118 dB –SPL
üretin. Bu driverin JBL 2365 horn ile 1m 1W’daki SPL’si 115dB’dir.
D1 = 115+14-118 = 11dB
Bu üreticinin belirttiği 12,9 (+1,7 )’luk değer uygundur.
DİRECTİVİTY BİLGİLERİNİN KULLANILIŞI
Bir HF hornun yayılım ve kapsadığı alanın iyi bilinmesi , onun mekanda
yerleştirilmesi için gerekli olan en önemli bilgilerden biridir. Eğer polar
ve isobar eğrileri mevcut ise bir sesçi için şekil 3-11 deki hesaplamaları
yapmak hiç zor değildir. Bu örnekte kullanılan horn JBL 2360 biradyal
horndur. İsobar eğrilerine göre bu hornun –3dB açısı 14ºdir. –6dB ve –9dB
açıları ise 23º ve 30º dir. Bu bilgi 2KHz referans alınarak yapılan ölçümdür.
Horn , merkez 0 açısı en arkadaki seyirciye yani dinleyiciyi görecek
şekilde yönlendirilir. Bu maximum randıman almanın en iyi yoludur. –3dB
açısına bakalım, hornun çıkışındaki zayıflamış olan sinyali doğru boyunca
takip edersek seyirciye vardığı noktada ters kare avantajıyla değer
kazandığını görürüz. Aslında ideal olan ters kare kuralıyla oluşan kazancın
kaybı dengelemesidir, fakat bu her zaman mümkün olmaz. –6 ve –9dB eğrilerine
bakalım ,aradaki fark kabul edilebilir boyutlardadır. Tasarımcı bu toleransı
kullanıcının değişik yerleştirme koşullarını gözönüne alarak dizayn etmiştir.
-9dB açısından sonra kazanç o kadar düşerki , ön sıraları seslendirebilmek için
extra hoparlörlere ihtiyaç vardır.
Bu tür hoparlör konumlandırmalarında arka duvardan yansıyan enerji sorun
oluşturur. İşin idealini düşünürsek bu duvarı yalıtkan bir maddeyle kaplamak
sorunu büyük bir oranda çözümler.
OFF-AXIS DE OLUŞAN SEVİYE FARKLARI VE
TERS KARE BAĞLANTI İLİŞKİLERİ
ŞEKİL 3 –11 OFF AXIS VE TERS KARE HESAPLARI
YANYANA BİRLEŞTİRİLMİŞ YAYICILARIN (HORN) DİRECTİONAL YAYILIM
KARAKTERİSTİKLERİ
İmalatçılar ürünleri hakkında genelde pek çok bilgiyi vermelerine rağmen
bunların yanyana geldiklerinde nasıl sonuç oluşturduklarını belirtmezler.
Genelde yüksek frekanslarda , hornlar birbirlerinden bağımsız çalışırlar. Bir
çift horn –6dB kazanç çizgileri üst üste çakışacak şekilde monte edilirse
geçiş yumuşak olur ve açısı daha geniş tek bir driver çalışıyormuş gibi
bir etki yaratırlar. 60º lik iki horn biraraya gelince 120º lik bir yayılım
açısına ulaşılmış olunur. Açıları farklı iki elemanın birleşiminde yayılım
ikisinin açılarının toplamıdır. Aynı işlem dikey açının arttırılmasında da
uygulanabilir. Şekil 3 –12 bu işlemin yatay açıda yapılan hesabını göstermektedir.
Düşük frekanslarda pattern kontrolu sağlayabilmek için hornlar dikey doğrultuda da
birleştirilebilir. Yatay boyuttaki ölçüsünün ufaklığından dolayı
JBL’ in düz önlü biradyal hornların yatay patterninde 2KHz’in altında bir
genişleme söz konusudur. Dikey olarak üç ya da dört ünite birlikte kullanılacak
olursa tabiiki efektif vertikal montaj ölçüsü artacaktır. Bunun sonucu
olarak ŞEKİL3 –13 de gördüğünüz gibi daha sıkı daha kontrollü
(500 Hz civarında ve üstünde ) bir pattern oluşmaktadır. Büyük bir line array de
oluşan horizontal (yatay ) pattern tek bir hornun patterniyle aynıdır. Daha
fazla detay için “VOLUME 1’’ Adlı kitapta no:7 ye başvurun .
A. TEK BİR
HORN
B. İKİLİ
90º
A.TEK
2370
B. ÇİFT
3270’s
C. ÜÇ
2370’s
ŞEKİL 3 –13 D1’İ ARTTIRABİLMEK İÇİN HORNLARI ÜST ÜSTE EKLEMEK SABİT ÇİZGİ YATAY –6dB HATTI , ÇİZGİLİ DİKEY –6dB HATTI
BÖLÜM 4: AÇIK ALAN SESLENDİRME SİSTEMLERİ
GİRİŞ
Rain forcement sistemleri incelemeye basit bir açık alan sistemini inceleyerek
başlayacağız. Açık alanda yansıma oluşturacak hiçbir engel mevcut değildir.
Dolayısıyla bütün işlem ve hesaplamalar açık hava koşullarına göre yapılacaktır.
Basit bir reinforcement sistemi şekil 4 –1 A da görebilirsiniz. Buradaki
akustik elemanlar, konuşmacı, mikrofon, hoparlör ve dinleyicidir. Sistemin
elektrikli diyagramı 4-1B’de gösterilmiştir. Çizgili hat , sistemin çevresinde
oluşan akustik feedback’i göstermektedir.
Sistemin açıldığı zaman , amplinin kazancı(volume) , çınlama ve feedback’ün
başladığı noktanın eşiğine kadar açılır. Feedback oluşmadan önce elektro
akustik bağlamada kazanç 0’dır ve doğru fazdadır. Şekil C’de görüldüğü gibi
mikrofona bir sinyal uygulandığında, hoparlör tarafından oluşturulan ve mikrofona
ulaşan , bir dizi sinyal oluşur. Görüldüğü gibi bu kendi kendini destekleyen ve
sabit osilasyonlu bir sinyaldir.
Feedback seviyesinin altındada sistem kararsız çalışmakta , feedback’a geçmek
için çaba harcamakta fakat kısır döngünün oluşumu için yeterli enerji
bulunmamaktadır. Bunu şekil 4 –2 de görebilirsiniz. Bir sistemin sesinin
mantıklı ve gerçeğe uygun çıkması için, feedback seviyesinin 6 ila 10dB
altında çalıştırılması gerekir.
AKUSTİK KAZANÇ KARAMI
BONER ( 4)
A.FİZİKİ DİYAGRAM
B.ELEKTRİKİ DİYAGRAM
(ÇİZGİLİ HAT AKUSTİK FEEDBACK’İ GÖSTERMEKTEDİR.)
C. AKUSTİK FEEDBACK
TEK BİR SİNYAL BİR DİZİ
SİNYALE YOL AÇABİLİR.
ŞEKİL 4.1 TİPİK BİR AÇIK ALAN REİNFORCEMENT SİSTEMİ
ŞEKİL 4-2 AKUSTİK FEEDBACK SEVİYESİNİN 3dB ALTINDAKİ
ELEKTRİKLİ DİYAGRAM
ŞEKİL 4-3’ ü incelerken hem mikrofonun hem de hoparlörün amnidirectional
yani D1=0 ve Q = 1 olduğunu referans alalım. Buna göre ters kare bağlantı kaybı
oluşur, sistem kapalıyken dinleyicinin duyduğu seviye:
70dB-20 log (7/1) =70-17 = 53dB
Şimdi sistemi açalım ve feedback seviyesine kadar gain’i açalım. Bu kritik
seviye , D1 doğrultusu üzerinde ki hoparlörün mikrofon üzerine konuşmacının
ses seviyesiyle eşdeğer bir seviye oluşturmasıdır. Bizim örneğimizde
bu seviye 70dB’ dir.
Eğer hoparlör mikrofonun üzerine 70dB ses bindiriyorsa dinleyicinin
duyduğu ses seviyesi :
70dB –20 log (6/4 )=70 –3,5 = 66,5dB
Güvenlik marjı bırakmadan açılabilecek maximum ses seviyesi
66,5 –53 =13,5dB
Bu eşitliği tekrar yazalım :
MAXIMUM KAZANÇ : 70-20 log (D2/D1 )-70 –20 log ( Dο –D )
5
Bunu basitleştirirsek :
MAXIMUM KAZANÇ :20 logDο- 20log Ds +20 log Dı-20 log D2
Bunu birde 6dB güvenlik marjı eklersek en kullanışlı formulü elde ederiz.
MAXİMUM KAZANÇ : 20 logD0 –20 log Dѕ+20 log D1-20 logD2 -6
____________________________________________________________________________________
Bu formülün bize verdikleri
1)Kazanç konuşmacının ses seviyesiyle alakalı değildir.
2)Dѕ’i azaltmak kazancı arttırır.
3)D1’ i arttırmak kazancı arttırır.
ŞEKİL 4 –3 SİSTEM KAZANÇ HESAPLARI, HOPARLÖR VE MIC OMNİDİRECTİONAL
DIRECTIONAL HOPARLÖR VE MİKROFONLARIN, MAXIMUM KAZANCA ETKİSİ
ŞEKİL 4 –3 deki örneği tekrar yapalım, fakat bu sefer polar paternleri şekil
4 –4A’daki gibi olan directional hoparlör kullanalım. D1 mesafesini katederek
mikrofona ulaşan hoparlörün ürettiği sinyal hoparlöre oranla 6dB düşüktür.
Hoparlörün paterninden ötürü mikrofona bu şekilde ulaşmaktadır. Bu 6dB’lik
fark direk olarak sistemin kazancına eklenecektir.
Şekil 4 –5A da görüldüğü gibi aynı olay directional mikrofonlar için de
geçerlidir. Şekil 4-5B’de omnidirectional bir hoparlör ve onun –6dB aksına
oturtulmuş kardioid bir mikrofon görülmektedir. Bu sistem şekil 4 –4B’de
görülen sistemin eşdeğeridir. İki sisteminde kazancı, hoparlör ve mikrofonun
omnidirectional olduğu konuma göre, 6dB yüksektir.
Son olarak , ekstra kazanç elde etmek için hoparlör ve mikrofonlar directional
olarak seçilebilir. Kazancı hesaplamak için, omnidirectional elemanlar
kullanarak hesap yapılacaktır. Buna mikrofon ve hoparlörün off –axis kazançlarını
dB değerlerini ekleyeceğiz. Aslında directional hoparlör ve mikrofon
kullanılan sistemlerde sistem gain’ini arttırmak mantıklı değildir. tasarımcılar
verdikleri değerlerde bu extra 6dB farkı her zaman gözardı ederler, bu farkı
elde etmeye gayret etmezler. Bunun sebebi patternlerin her frekansta
ayrı olacağıdır. Bütün directional hoparlörler, düşük frekanslarda,
omnidirectional gibi etki verir. Eğer daha fazla kazanç isteniyorsa bunun
tek yolu, D1’i arttırmaktır.
NE KADAR KAZANCA (GAIN )İHTİYAÇ VARDIR ?
Bir sound reinforcement sisteminin parametre değerleri , istenenin çok çok
üzerinde olabilir. Bu durumda iş basittir, volumu sağlıklı bir seviyeye indiririz
herkes mutlu olur. Fakat işler her zaman böyle yolunda olmaz. Bütün
mesele işi baştan hesaplamaktır. Mekanda çalışmayacak yada fazla gelecek
bir sistem oluşturmanın manası yoktur. Ne kadar güce ihtiyacımız var ? Bunu
hesaplamanın yollarından biri şekil 4 –6 daki eşdeğer veya effektif,
akustik mesafe (ead ) hesaplamalarıdır. Bir sound reinforcement sistem kısaca
konuşmacıyı dinleyiciye yakınlaştırmak olarak adlandırılabilir. Sakin bir
ortamda konuşmacıyı dinleyiciye ortalama 3metreden daha yakına yaklaştırmamak
gerekir. Bunun manası kabaca ,
MİKROFON BU AÇININ DIŞINDA OLMALI
A. HOPARLÖRÜN POLAR DİYAGRAMI
B.FEEDBACK EŞİĞİNDE SEVİYELER
ŞEKİL 4 –4 DİRECTİONAL HOPARLÖRÜN SİSTEM KAZANÇ HESABI
sound reinforcement sistemin ürettiği ses, D0 mesafesindeki dinleyiciye
3 metredeki konuşmacı gibi gelmelidir. İhtiyaç olunan kazanç D0 ve EAD’nin
ters kare bağlantısıyla birbirine olan oranıdır.
GEREKLİ OLAN ENERJİ : 20 log D0 –20 log EAD
Bir önceki örneğe göre D0 = 7metre idi. EAD =3metre olduğuna göre
GEREKLİ OLAN ENERJİ :20 log (7 ) –20 log (3 )
17 –9,5 =7,5dB
Her hoparlörün hemde mikrofonun omnidirectional olduğunu kabul edersek , elde
edilebilecek maximum kazanç:
MAXIMUM KAZANÇ : 20log D0 –20 log Ds +20 log D1 –20log D2 –6
: 20 log (7) –20 log (1) +20 log (4) –20 log (6) –6
: 17 –0 +12 –15,5 –6
MAXIMUM KAZANÇ: 7,5dB
Görüldüğü gibi iki değerde 7,5 dB ye çıkmıştır. Bu sistem mantıklı çalışacaktır.
Eğer daha düşük bir EAD mesafesi gerektiren , daha gürültülü bir mekan mevcut
ise bu sistemin kazancı yeterli olmayacaktır. Örneğin ,EAD mesafesini 1,5 metreye
indirirsek +6dB daha fazla kazanca ihtiyaç vardır. Söylediğimiz gibi
directional mikrofon ve hoparlör kullanırsak ihtiyacımız olan 6dB yi elde
ederiz . Ds mesafesini 0,5 metre indirmekte bize aynı 6dB yi kazandırır.
HOPARLÖR BU AÇININ
DIŞINA KONMALI
A.CARDION MİKROFONUN POLAR DİYAGRAMI
MİKROFONUN
-6dB
AÇISI 53dB (SİSTEM KAPALI )
72,5dB (SİSTEM AÇIK )
B.FEEDBACK EŞİĞİNDEKİ SEVİYELER
ŞEKİL 4 –5 DİRECTİONAL MİKROFON, SİSTEM KAZANÇ
HESABI
ŞEKİL 4 –6 EFEKTİF AKUSTİK MESAFE (EAD) BAĞLANTILARI
Bir açıkhava sisteminde , ses seviyesi ancak konuşma seviyesinin piklerinin
A ağırlıklı ambians gürültü seviyesinin 25dB üzerine çıkar ise tatminkar
olur. Tipik sohbet seviyesi bir metre mesafede yaklaşık 60 –65 dB’dir. Ambians
gürültü oranının 50dB olduğu bir mekanda , konuşmanın pikleri 75 –80 dB
seviyesinde olursa sağlıklı bir dinleti sağlanabilir. Buna göre EAD mesafesinin
0,25metre olması gerekir. Bunun hesabıda şöyle yapılır.
Konuşma seviyesi 1 metrede =65dB
Konuşma seviyesi 0,5metrede =71dB
Konuşma seviyesi 0,25metrede =77dB
Bu koşullar altında elimizdeki sistemi sağlıklı çalıştırmanın yollarına
bakalım. İlk önce ihtiyaç duyulan akustik kazanç hesaplayalım.
İhtiyaç duyulan kazanç = 20 log D0 –20 log EAD
= 20 log (7) –20 log (0,25 )
= 17+12 =29dB
Daha önceki örneğe dönecek olursak , elimizdeki sistemin 6dB’lik güvenlik
sınırı haricinde , 7,5dB’lik maximum kazancı olduğunu görürüz. Elimizdeki
hoparlör ve mikrofonun directional olduğunu varsayarak 6dB’lik bölümüde
kullansak ki bu da 13,5dB’e eşdeğerdir,hala 16dB4 e ihtiyacımız var demektir.
Bu kazancı elde etmenin yolu , el tipi mikrofon kullanmaktan geçer. Ds mesafesinin
(ağız –mikrofon arası ) azaltarak bu 16dB’lik farkı kapatabiliriz.
Bunun hesabıda şöyledir :
16 =20 log (1/x )
16/20 =log (1/x )
0,8
10 = 1/ x
0,8
x=1/10 =0,16 metre (6”)
El tipi mikrofon kullanmanın en zor yanı, kişinin mikrofonu sabit mesafede tutamamasıdır. Bunun sonucu olarak kazançta devamlı değişimler yaşanır. Bunu çözmenin yolu, sabit mikrofon kullanmaktır. Bu örnekte kullanılacak en mantıklı malzeme, spiralli telefon operatörü tipi kafaya takılan mikrofonlardır.
ÖZET: Bu bölümde, ses sistemlerinde kazanç hesaplamalarını gördük. İndoor sistemler için bunların analiz metodlarını daha sonraki bölümlerde vereceğiz.
|
