Akustik Ölçüm

Akustik ölçüm (Room Equalization – Oda Dengeleme), uzun süredir zihnimi işgal eden bir konuydu. Dinleme odamda hareket ettikçe, oturma pozisyonumda ufak değişiklikler yapınca, hoparlörle 3-5 santim oynatınca seste değişiklikler oluyor. Tamam, insan kulağı muhteşem bir organ ama duygusal bir merkeze (beyine) bağlı. Psiko-akustik etkilerden sıyrılarak, bilimsel ölçüme ihtiyaç var. Bundan hareketle öncelikle amatör olarak nasıl ölçüm yapabileceğimi inceledim. Teknoloji öyle bir yere geldi ki, artık herkes kendi akustik ölçümünü ufak bir yatırım ile yapabilir. Yalnız konu çok derin. Burada genel olarak ölçüm konusunu ele alacağım. Akustik düzeltme konusundan daha kısa olarak bahsedeceğim.

Neyi düzeltmek istiyoruz?

Aslında dinleme ortamında düzgün olması gereken başlıca iki parametre var. Müzik çalma sistemi (hoparlör ve ona başlı ekipman) ve müziğin dinlendiği oda doğrusal bir frekans yanıtı sağlamalıdır. Yani müzik kaynağından her frekansta eşit sinyal gücü gönderildiğinde, dinleyiciye her frekansta eşit güç gelmeli. İkinci parametre ise “zaman” parametresi. Her frekansın aynı güçte gelmesinin yanında aynı gecikme ile gelmesi gerekli. Elbette – özellikle bilgisayar söz konusu olunca – elektronik devrelerin içindeki gecikmeler de önemli. Ancak o ayrı bir konu.

Mikrofon

Öncelikle hassas, kalibrasyonlu, USB portundan bilgisayara bağlanabilir bir mikrofon gerekli. USB portlu mikrofonların içinde kendi Analog-Sayısal çeviricileri bulunuyor; sizi mikrofon preampli, harici ses modülü gereksiniminden kurtarıyor. Bu tür mikrofonların her biri seri numarasına bağlı özel bir kalibrasyon dosyası ile geliyor. Bu dosya, ölçüm yazılımına yüklenerek mikrofonun frekans ve zaman bakımından düz bir yanıt vermesi sağlanıyor.

Bazı alternatifler (fiyatlar web sitelerinden; Amazon vb sitelerde indirimli fiyatlar mevcut):

• MiniDSP UMIK-1 USB Measurement Microphone (75$)
• Dayton Audio UMM-6 USB Measurement Microphone (119,95&)

Bu alternatiflerden MiniDSP UMIK-1’i inceleyelim.

UMIK-1, çok-yönlü (omni-directional) USB girişli bir akustik ölçüm mikrofonu. Hoparlör ve oda akustiği ölçümleri için kullanılabilir. Tak & Çalıştır özelliği sayesinde, Windows/Mac/Linux işletim sistemleri tarafından sürücü kurmadan tanınıyor. Cihaz üzerindeki seri numarası kullanılarak, web sitesinden cihaza özel kalibrasyon dosyası yüklenebilir. Bu kalibrasyon dosyası mikrofonun doğru ölçüm yapması için gerekli.

Yazılım

Bazı örnekler:

• Room Equalization Wizard (REW) (ücretsiz yazılım)
• Dirac Live (PC ve Mac)
• FuzzMeasure Pro (Apple Mac için)
• AudioTools (Apple iPad için)
• SignalScope Pro (Apple iPad için)

Room Equalization Wizard yazılımı – ücretsiz olduğu da göz önüne alınırsa – son derece yetkin bir çözüm. Yalnız kullanımı biraz bilgi ve ustalık istiyor. Kısaca bazı özelliklerinden bahsedeyim.

• Sinüs sinyal taraması ile çok hızlı oda akustiği ile ilgili frekans yanıtını ölçebilrsiniz
• 1/48 oktav çözünürlüğüne kadar Gerçek Zaman Analizörü (Real Time Analyser)
• Sinyal üreticisi: sinüs, kare, doğrusal, logaritmik, pink noise ve white noise
• Ses seviyesi ölçümü
• Spectral zayıflama çizimleri, waterfall ve spectrograms (Fourier ve wavelet)
• Impuls yanıtı, basamak yanıtı, enerji-zaman eğrileri
• Yansıma sürelerinin ölçümü
• Harmonik ve intermodülasyon bozulmalarının ölçümü
• Faz ve gecikme ölçümleri
• Çeşitli mikrofonların desteği
• Oda simülasyonu…

Ölçüm

Ölçüm mantığı basitçe şöyle:

• Bağlantıları kur: Mikrofonu, bilgisayara veya iPad’e USB arabiriminden bağla. Bilgisayarın veya iPad’in ses çıkışını, ölçüm yapılacak sisteme gir,
• Mikrofonun kalibrasyon dosyasını ölçüm yazılımına yükle,
• Ölçüm yapılacak sisteme, bilgisayar veya iPad üzerindeki yazılım yardımı ile “Pink Noise” gönder (Pink Noise, her frekansta eşit ses şiddeti içeren bir gürültüdür/sinyaldir) ve frekans taraması yap,
• Sistemden çalan “pink noise” ve frekans taraması sesini ölçüm mikrofonu ile topla ve yazılım yardımı ile incele. Böylece, istemin + odanın frekans ve faz yanıtını ölçebilirsiniz.
• Yukarıda bahsettiğim Dirac Live yazılımı ile ölçümlerin sonucunda bir “düzeltme filtre dosyası” oluşturabiliyorsunuz. Bir DSP (Digital Signal Processor) yardımı ile bu dosyayı kullanarak dinleme ortamına düzeltmeyi uygulayabilirsiniz.

MiniDSP web sitesinde çeşitli ölçüm senaryoları ile ilgili uygulama notları var: burada erişebilirsiniz.

Diyelim ki ölçtük, peki nasıl düzelteceğiz?

Akustik düzeltme sayısal ve/veya analog etki alanında yapılabilir. Sayısal etki alanında DSP (Digital Signal Processor) ile düzeltme mümkün. Ev sinema sistemlerinde, otomobil ses sistemlerinde sıklıkla bu tür DSP çözümleri kullanılıyor. Hatta son zamanlarda aktif hoparlör üreticileri hoparlörlerinin içine DSP koymaya başladılar. İki sebepten dolayı DSP ile akustik ayarlamadan kaçınırım: (1) Prensip olarak ses sinyalinin yolunu uzatan, saflığını bozan her çeşit ilave bana ters gelir, (2) Ayrıca, DSP teknolojisi sadece PCM sinyali üzerinde çalışıyor, DSD için çözüm şimdilik yok.

Analog etki alanında akustik düzenleme en basit olarak hoparlör yerleşimi, dinleme pozisyonu ve dinleme odasında “hafif” dekoratif dokunuşlar ile yapılabilir. Daha sonraki aşama difüzör (dağıtıcı), absorber (emici) gibi çeşitli malzemenin kullanılarak dinleme odasının ayarlanmasıdır ki bunun pratik zorlukları olabilir (örneğin evin salonunda müzik dinliyorsanız ve evliyseniz evin hanım gibi 🙂

Müzik dinlerken kulağınıza hoparlörlerden doğrudan gelen sesin yanında duvarlardan yansıyan sesler de geliyor. Difüzör, dalga boyu kısa sinyalleri dağıtarak yansımaları azaltıyor. Şimdi fizik dersine girmeyelim ama her frekansın bir dalga boyu var. Frekans ve onun dalga boyunun çarpımı sesin hızını (343 m/s) verir. Difüzörün etki alanı kendi boyutlarına yakın dalga boyuları ile sınırlı. 20kHz sinyalin dalga boyu 1,72cm, 2kHz sinyalin dalga boyu 17,2cm, 20Hz dalga boyu ise 17,2m! Anlaşılacağı üzere difüzör ile daha çok tiz ve orta seslere etki edilebiliyor.

Absorber (emici) ise hareket eden hava moleküllerini sönümlendirmek için. Biliyorsunuz ses dalgası hava moleküllerinin ileri geri titreşimleri ile olur (hava moleküllerinin bir yerden bir yere taşındığı rüzgardan farklı). Aşağıda çeşitli difüzör ve absorber uygulamaları görebilirsiniz.

En başta konunun derin olduğunu belirtmişim. Bu günlüğe kısa bir giriş notu oldu. Bundan sonrası için internette çok sayıda kaynak var. Bahsettiğim mikrofonlardan ve yazılımlardan edinerek denemeler yapmak zevkli bir uğraş olabilir.