AMIGA'ya Göre Armoni
bu bilgisayarla birlikte oldukça sık anılır oldu. Bu kavramların ardında neler gizli olduğunu ve AMIGA ile ses üretiminin olanaklarının ve sınırlarının hangi boyutlara erişmiş olduğunu hiç araştırdınız mı? Bu bağlantıların anlaşılabilmesi için, öncelikle elektronik ses üretiminin temellerinin öğrenilmesi gerekiyor. Ses aslında nedir? İnsanoğlu, gürültüleri ses dalgaları şeklinde algılar. Ses dalgaları aslında bir ses kaynağından kaynaklanan hava basıncı değişikliklerinden başka bir şey değildir. Farz edelim ki, bir çekiçle bir çana vuruyorsunuz. Vuruş anında çanın madeni dış yüzeyi gözle fark edilemeyecek kadar küçük ve sürekli yinelenen git-gel hareketlerinden oluşan bir dizi yaratır. Bu sürece titreşim adı verilir. Çanın dış yüzeyinin bu hafif hareketi, hareket ettiği yönde bulunan hava kütlesini iter ve yoğunlaştırır. Hareketin aksi yönünde bulunan hava kütlesi ise çekilir ve bunun sonucunda incelir.
Ses dalgaları, hareket yönünün sürekli değişmesiyle oluşan yoğunlaşmış ve incelmiş hava dizileridir. Eğer bilgisayar bir ses üretiyorsa, prensip olarak aynı süreç söz konusudur. Burada ses kaynağı olarak çanın dış yüzeyi yerine hoparlörün diyaframı titreşmektedir. Tüm sesler birbirinin aynısı değildir. Farklı olaylar, farklı titreşimler ve dolayısıyla farklı sesler yaratırlar. Bu ilişkiyi bir sarkaçlı saat örneğinde açıklamaya çalışalım: Bu tür saatlerde farklı boylarda olabilen bir sarkaç vardır. Varsayalım ki, sarkaç, bir saniyede her iki yana doğru iki kez hareket etmektedir. Yine varsayalım ki, saatin arkasında bir kağıt şeridi saniyede bir metre hızla yukarıya doğru hareket etmektedir. Sarkacın arka yüzünde de titreşimin akışını görüntülemeye yarayan bir kalem ucu takılıdır (Resim 2). Resim 3'te bu çizginin bir kısmı görülmektedir. Bu kısmın çizilmesi için gerekli süre bir saniyedir. Titreşimler, bir sarkaçtan mı ya da bir hoparlörün diyaframından mı kaynaklanıyor olmalarına bakılmaksızın, grafik olarak bu şekilde çizilirler. Elektronik alanında bu amaçla osiloskop adı verilen bir gereç kullanılır. Bir ekrana sahip olan bu gereç, elektronik titreşimleri de bu şekilde görüntüler. Sizi tekniker olarak yetiştirmek gibi bir iddiamız olmadığından elektronik titreşimin fiziksel biçimi konusuna pek girmeyeceğiz. Titreşimin grafik gösterimi, tüm bağlantıların açıklanması için yeterli olabiliyor. Bu tür elektronik titreşimlerin bağlantı hatları üzerinden nasıl aktarıldıkları ve hoparlörde nasıl sese dönüştükleri, teknikerleri ilgilendiren bir konu. Bizim titreşimimiz aynı türden kesitlere bölünebiliyor. Resim 3'te bunlardan ikisini görebilirsiniz. Aslında biraz ters ama, böyle bir kesit de genellikle titreşim olarak adlandırılıyor. Herhangi bir karışıklığa meydan vermemek için biz, bu kesit için periyod ya da dalga kavramlarını kullanmayı tercih edeceğiz. Bir titreşimin bir saniyede meydana gelen periyodlarının sayısı için kullanılan ölçüye, frekans adı verilir. Frekansın ölçü birimi ise Hertz (Hz)'dir. Ölçülerinde olduğu gibi burada da 1000 Hz için ek olarak Kilo (kısaltması: k) eki kullanılır. Yani bizim sarkacımız 2 Hz'lik bir frekansla salınmaktadır. Eğer bir hoparlör bu frekansla titreşiyor olsaydı, hiçbir ses duyulmazdı. İnsan kulağı 20 ilâ 20.000 (20 kHz) arasındaki sesleri algılar. Periyodların sayısı ne kadar az olursa, ses o kadar kalınlaşır. Yani ses kaynağı ne kadar hızlı titreşirse, ton o kadar yüksek olacaktır. Artık bir ses tonunun ne olduğunu biliyorsunuz. Şimdi bir ses tınısını karakterize eden temel faktörlerle ilgilenelim. Yumuşak ve tiz, yüksek ve alçak, şiddetli ve kısık sesler vardır. Bu özellikleri belirleyen üç faktör vardır: Ses rengi, ton yüksekliği ve ses yüksekliği (volüm). Şimdi bu üç faktörün nasıl meydana geldiklerini inceleyelim. Farklı ton yüksekliklerinin nedenini daha önce açıkladık. Aynı şekilde ton yüksekliği gibi önemli bir diğer faktör ise, ses yüksekliğidir. Yukarıdaki örnekte bahsettiğimiz çana çekiçle bir kez çok kuvvetli, bir kez de çok hafif vurduğunuzu varsayın. Çanın dış yüzeyi vuruş şiddetinizle doğru orantılı olarak çok hızlı ya da çok yavaş titreşecek, bu da çok yüksek ya da çok alçak ses çıkmasına neden olacaktır. Bunu sarkaç örneğimize aktardığımızda, sarkacın salınımı bir durumda çok geniş, diğer durumda ise dar olacaktır. Çizilmiş olan hareket yüksek seslerde yüksek, alçak seslerde ise yayvan dalgalar içerecektir (Resim 4). Dalga yüksekliğine genlik adı verilir. Temel esas ise şu: Genlik ne kadar büyükse, ses de o kadar
Resim 1: Bir Sound Sampler'ın penceresinde bir patlamanın sayısallaştırılmış ses akışı
İl
yüksek olur. Ses yüksekliğinin fiziksel ölçü birimi desibel'dir (dB). Bu birim, burada fazla açıklanması gerekmeyen bir logaritmik ilişkiden kaynaklanmaktadır. 10 dB'lik bir düzey artışı, ses yüksekliğinin ikiye katlanması olarak algılanacaktır. Temel faktörlerin en sonuncusu ama diğerlerinden daha önemsiz olmayanı ise ses rengidir. Bu, esas olarak dalga biçimiyle belirtilir. En basit dalga biçimi sinüs dalgasıdır (Resim 5). Bu dalgada oluşan ses rengi en iyi biçimde kuru ve yumuşak olarak tanımlanabilir ve sesi blok flüt ya da normal flüt gibi duyulur. Testere dişi dalga ise çok daha parlak ve tiz olur ve keman ya da trompet sesini andırır. Kabaca ifade edilecek olursa, yumuşak sesler çoğunlukla yuvarlak dalga biçimlerinden, sert ve parlak sesler ise çoğunlukla sivri dalga biçimlerinden oluşur. Son olarak bu noktada önemli bir farklılığın netleştirilmesi gerekiyor: Bir tını (ses) aslında nedir? Bir ses mi, yoksa bir gürültü mü? Bir tını, sinüs biçimli bir ses titreşimi tarafından oluşturulan bir işitim algılamasıdır (saf tını). Müzik enstrümanları ya da insan tarafından oluşturulan ses ise artık saf bir tını değil, birden fazla sinüs titreşiminin bileşiminden oluşan bir sestir. Yani ses, birden fazla basit tınının bir arada tınlamasıdır. Bunların aksine gürültünün ne belirli bir frekansı, ne de standart bir ses ya da ton yüksekliği vardır. Gürültü için belirli bir dalga biçiminden de söz edilemez. Gürültü, çoğunlukla birden fazla rastlantısal dalganın birbirini izlemesi ya da üst üste binmesiyle oluşur. Yukarıda anlattığımız bu üç temel faktör ile ses olgusunu tam olarak tanımlayabiliriz. Ses yüksekliği akışında meydana gelen bir değişiklik ses renginin bir diğer varyantını etkiler. Bu ögenin anlamı, bir flütten elde edilen sesin gitarınkiyle karşılaştırılması ile çok daha kolay anlaşılabilir. Birbirinden çok farklı dalga biçimleri ve olabildiğince farklı frekansları göz ardı edildiğinde, her iki sesin çok farklı volüm akışları vardır. Çalan kişi üflemeyi kestiği anda flütün sesi de kesilir, gitarda ise tel vuruştan sonra titremesi duruncaya kadar giderek azalan bir ses çıkarmaya devam eder. Bu volüm akışı da bir dalga biçimine sahiptir ve grafik olarak görüntülenebilir. Uzmanlık jargonunda bir dalga tipine “sönümlü dalga” adı verilir. Bu dalga tipini daha yakından tanıyabilmek için bir piyano sesinin dalgasını inceleyelim (Resim 6). Piyanoda tuşa vurulduktan sonra karşılık gelen teller titreşime başlar. Bu, oldukça hızlı bir biçimde gerçekleşir. Sönümlü dalga dik bir biçimde yükselir. Tuş basılı kaldıkça teller titremeye devam eder. Resimdeki grafikte bu aşama eğrinin hafif bir düşüşü olarak görüntüleniyor. Müzisyen tuşu bıraktığında enstrüman telleri durdurur ve ses bu noktanın hemen ardında kesilir. Bu aşamayı grafikte eğrinin sıfır noktasına neredeyse dimdik inişinde görüyoruz. Artık yavaş yavaş bu kadar teorinin AMIGA ile ilgisini sorgulamaya başlamışsınızdır sanırız. Commodore 64 gibi bilgisayarlarda ses üretimini sağlayan elemanların işlev çeşitliliği oldukça pürüzlere neden oluyordu. Aslında dört dalga tipi de kullanılabiliyordu, ama sönümlü dalganın etkilenebilmesi olanakları oldukça kısıtlıydı.
1 Saniye
1 Metrelik çizim
Resim 2: Bir sarkaç hareketinin grafik görünümü.
63 AMIGA ile ilk kez bir bilgisayar ses üretimi alanında neredeyse sınırsız denilebilecek yeteneklere erişmiş oldu. Bu konuyu ileride daha yakından irdeleyeceğiz. Önce AMIGA'da ses üretimi konusuna bir giriş yapalım. Bilgisayarların titreşimleri işleyebilmeleri için, bunların sayılar biçiminde var olmaları gerekir. Bu dönüştürme ise son derece kolaydır. Resim 7'de 100 Hz'lik bir titreşimin bir periyodu görülüyor. Bu periyod 1/100 saniye sürmektedir. Çizimin dikey eksenine (y-ekseni) değerler verilmiştir. Genlik skalası da 10 dilime ayrılmıştır. Bu periyodun titreşim süreci sırasında 12 ölçüm öngörülüyor (saniyede 1200 ölçüm). Her ölçümde bir genlik değeri belirleniyor. Ortaya çıkan sonuç, titreşimi simüle eden bir sayılar dizisidir. Bu sayılar dizisi AMIGA'nın belleğine yerleştirilir. Bunlardan bir ses meydana getirebilmek için, bilgisayara bu verileri bir dalgaya dönüştürme ve çıkışını yapma komutu verilir. Bu sürecin ardı ardına yinelenmesi titreşimi ve bununla bağlantılı olarak da sesi üretir.
cm
Sarkacın sağa hareketi
Denge durumu
Sarkacın sola hareketi
cm
Genlik
yüksek
alçak
2 titreşim/saniye - 2Hz
Saniye olarak zaman
(Zaman)
Resim 3: Sarkaç titreşiminin grafik gösterimi.
Tını, Ses ve Gürültü
Buraya kadar anlatılan dalga türleri oldukça basit yapıdadırlar. Her defasında bellekteki dalgadan bir titreşim elde edebilmek için birkaç bayt yeterli olmaktadır. Burada gerçekten doğada rastlanamayan türden en basit dalga boyları söz konusudur. Ama AMIGA'da oynadığımız birçok oyun, patlamaların, gürültülerin ve silah seslerinin üretilmesinin de mümkün olduğunu kanıtlamaktadır. Daha önce öğrenmiş olduğumuz gibi, bir gürültü için standart bir titreşim süreci söz konusu değildir. Yani ses çipi için tek bir periyod tanımlamak ve bunu yineleyerek çalmak mümkün değildir. Çoğunlukla sesin karmaşık titreşim sürecinin canlandırılması gerekir. Bunu gerçekleştirebilmek amacıyla bir gürültü için 15 000 kadar ölçüm denemesi yapılması pek seyrek rastlanan bir olgu değildir. Bir patlamanın ya da başka bazı gürültülerin çok daha karmaşık olan titreşim süreçlerinin canlandırılması ise şüphesiz çok daha fazla ölçüm gerektirecektir. Teknik olarak bu görev bir Analog-Dijital dönüştürücü tarafından yerine getirilir. A-D dönüştürücüler kural olarak AMIGA'nın paralel portuna bağlanırlar. Bunlar analog ses sinyallerini çoğunlukla bir yükselticinin kulaklık bağlanmasından alırlar. Dönüştürücü, belirli zaman aralıklarıyla gelen sinyalin genliğini ölçer ve bunu dijital sayı değerlerine dönüştürür. Ölçüm anlarını sondaj olarak adlandırabiliriz. Bilgisayar sayı değerlerini belleğine alır. Çıkış sırasında bilgisayardaki bir D-A Analog dönüştürücü sayıları yeniden elektronik titreşimlere dönüştürür. Bilgisayardan çıkan sinyalin (ses) kalitesi iki temel büyüklük tarafından belirlenir. Ses çipi titreşimden yaptığımız sondajlarımız (bunlara İngilizce Samples adı verilir) sırasında eğrinin tam akışını belirlediğinden, bu büyüklüklerin, ilk dalga biçiminin bizim aldığımız samples'a ne kadar uygun olarak yeniden oluşturulduğunu belirlemeleri gerekir. Bu öncelikle çözümlemedir. AMIGA'daki A-D dönüştürücü sekiz bitlik bir çözümlemeye sahiptir. Sekiz bitle 256 değer oluşturulabildiğinden, bunun anlamı, genliğin 256 farklı değere (0'dan 255'e kadar) bölünebilmesidir. Bizim basit örneğimizde yalnızca on değer vardı. 256 kademe ile sinyalin canlandırılmasında oldukça yeterli bir kaliteye erişmek mümkün olabilir. Daha yüksek talepler için sekiz bitlik bir dönüştürme yeterli olmayabilir. Bu nedenle ses üretimi bir D-A dönüştürücüye dayalı olan bazı CD Player'larda 16 bitlik bir çözümleme vardır. Bu çözümleme de, dalga biçiminin 65.536 değere bölünmesine karşılık gelmektedir. Bu sayı, AMIGA'daki dönüştürücünün çözümlemesinin 250 katından fazladır. Genel olarak bunun anlamı: Çözümleme ne kadar yüksek olursa, yani titreşim ne kadar ince dilimlere bölünürse, ses kalitesi o kadar yüksek olmaktadır. İkinci faktör, iki ölçüm (sondaj) arasındaki zaman süresidir. Bu süre ne kadar kısalırsa, kalite o kadar artar, ama aynı zamanda o kadar çok bellek harcanması gerekir. Çünkü dalga biçiminin canlandırılabilmesi için, o kadar fazla değer kullanılır. Dolayısıyla bu sorunun çözümü için, kullanılabilecek bellek alanı ile istenen ses kalitesi arasında mantıklı bir uyuşma sağlanmalıdır. Digitizer'ı kullanabilmek için uygun bir program gereklidir. Bu program Digitizer'dan iletilen sondajları okur ve bunları AMIGA'nın belleğine yazar. Bu yolla istenen gürültüleri fazla bir bellek harcamadan dijitalize etmek (sayısallaştırmak), yani sample'lara bölmek mümkün olur. Peki, üretilen sesin kalitesini belirleyen faktörler neler? AMIGA ile kullanılan Digitizer'ın çözümlemesi, D-A dönüştürücününki gibi sekiz bitliktir. Dolayısıyla bunda da 256 farklı değer elde edilir. İkinci faktörü biz, ölçüm noktaları arasındaki süre olarak tanımlamıştık. Bir Digitizer'da ya da Sound Sampler'da bu süre özgürce ayarlanabilir. Bu işin uzmanları bu süreyle ilgili olarak yoklama frekansı kavramını kullanmaktadırlar. Bu yoklama frekansı ne kadar yükseltilirse, sesin çıkış kalitesi de o kadar yüksek olacaktır. Daha önce AMIGA'da bir sesin tüm temel parametrelerinin -dalga biçimi, volüm, frekans- ayarlanabildiğini belirtmiştik. Dalga biçiminin üretilmesini de anlatmıştık. Volümü ise AMIGA'da bir bellek alanı belirlemektedir. 0'dan 64'e kadar olan sayılar, sesin yüksekliğini kademelendirmektedir. Burada 0 minimal noktayı, 64 ise en yüksek volümü belirtmektedir. Frekans da benzer bir şekilde ayarlanmaktadır. Bunun için ayrılmış bir bellek alanı da vardır. Bu bellek alanının içeriği, bellekten değerlerin hangi hızla okunacağını ve elektronik titreşime dönüştürüleceğini belirler. Bu hız ne kadar artarsa, titreşim de o kadar hızlı olacak ve dolayısıyla frekans da yükselecektir. Ses tanımlamanın üç temel faktörünün yanı sıra sönümlü dalga kavramından da daha önce bahsetmiştik. Daha basit bilgisayarlarda ADSR sönümlü dalga adı verilen dalga biçimi kullanılmaktadır. ADSR bir sönümlü dalgayı tanımlayabilecek dört parametreyi içermektedir: Attack: Sıfır düzeyinden azami düzeye çıkış süresi. Decay: Tuşa basıldıktan sonra Sustain düzeyine düşme süresi. Sustain: Vuruştan (Attack ve Decay) sonra sesin oturması gereken düzey. Release: Tuşun serbest bırakılmasından sonra sesin sönme süresi.
Resim 4: Dalga yüksekliği sesin volümünü belirler.
Bu dört ADSR parametresinin ayarlanmasıyla sönümlü dalga tanımlanır. Bu az sayıda parametre, volüm sürecinin oluşturulmasına sınırlı bir etkide bulunulmasına olanak verir. Bu nedenle AMIGA'da donanım açısından herhangi bir sönümlü dalga öngörülmemiştir. İleride anlatacaklarımızı okuduğunuzda zaten bunun gereksizliğini de göreceksiniz. Temel dayanak, bir titreşimin volümünün genliğinin yüksekliği ile belirlendiği olgusudur. Örnek olarak bir patlamanın titreşim sürecini alalım. Şim-