Ses, en genel tanımıyla düzenli ya da düzensiz mekanik titreşimlerin, atmosferik bir ortamda oluşturduğu basınç değişiklikleri ve bunun işitme organında doğurduğu duyumdur. Diğer bir tanımla, akustik bir dalganın doğurduğu işitme duygusuna verilen addır. Fiziksel anlamda dalga oluşumu, maddesel ortamlarda madde aktarımı olmaksızın enerji yayılmasıdır (Sözen, 2003).
Bu durumda, bir ses dalgasının ses olarak algılanmasından bahsedebilmek için, ses kaynağının, iletici ortamın ve bir alıcın olması gerekmektedir. (Şekil 2.1)
44
Sesin yayılabilmesi için iletici bir ortama ihtiyaç vardır. Ses dalgaları, ışık dalgaları gibi boşlukta yayılamaz. İletici ortamı oluşturan parçacıklar, ses kaynağına değme yüzeyinde, kaynağın yaptığı titreşime uyarak titreşmeye başlarlar. Titreşmeye başlayan parçacıklar, kendi etraflarındaki diğer parçacıkları harekete geçirir. Ortam içerisinde oluşan bu harekete ses dalgası denir. Bu dalga kendini yineleyerek sürüp giden bir harekete sahiptir. Bu yüzden bunlara “periyotlu hareket” denir.
Bu titreşim dalgalarının tanımlanmasında başlıca dört parametre vardır. Bunlar; dalga boyu, dalga hızı, dalga frekansı ve genliktir. Dalga boyu, dalga üzerinde özdeş olarak davranan herhangi iki nokta arasındaki minimum mesafedir. Dalga hızı, dalgaların içinde oluştukları ortamın özelliklerine bağlı olarak sahip oldukları ilerleme hızıdır (Zeren, 1995). (Şekil 2.2)
Şekil 2.2 Ses dalgasının şematik gösterimi
Bu özellikler içerisinde bizi en çok ilgilendiren iki tanesi, ses dalgalarının frekans ve genlik özelikleridir. Bir ses dalgasının bir saniye içerisinde gerçekleştirdiği titreşim sayısı, o ses dalgasının frekans değerini verir. Frekans birimi Hz (Hertz)’tir. Frekans ve periyot arasında basit bir ilişki vardır: frekans = 1 / periyot (periyot, tam bir salınım sırasında geçen zamanı belirtir). Yüksek frekanslar, yüksek tonlu tiz sesleri oluştururlar. Düşük frekanslar, alçak tonlu pest sesleri oluştururlar. Sesin hareketi sırasında ortam içindeki tüm parçacıklar aynı frekansla titreşir. Her parçacık bir diğer parçanın hareketi
45
sonucu titreşir. Kulağımıza gelen sesin frekans değeri, aynı zamanda kaynağın da titreşim frekansıdır [11]. (Şekil 2.3)
Şekil 2.3 Frekansı 3 olan bir ses dalgası
İnsanın 20 Hz ile 20000 Hz arasındaki frekansları duyabildiği kabul edilir. Eğer bir frekans 20 Hz'in altında ise bu tür titreşimlere “ses altı” titreşimler, frekans 20 kHz' in üzerinde ise bunlara da “ses üstü” titreşimler denilmektedir.
Ses dalgalarının bir diğer özelliği genlik (amplitude)’tir. Basınç genliği, ses dalgalarının atmosfer basıncında oluşturduğu en büyük + ve en küçük - sapma değerleridir. Ses dalgalarını oluşturan sıkışma ve genleşmeler arasındaki fark, dalgaların genliğini belirler. Eğer ses dalgasına fazla enerji yüklenirse, dalga daha büyük bir genlikle titreşir. Ses dalgasındaki titreşim genliği ne kadar fazla ise, ortam tanecikleri (örneğin hava molekülleri) tarafından taşınan enerji de o kadar fazladır. Enerji ne kadar fazla ise, sesin şiddeti (gürlüğü) de o kadar büyük olacaktır. (Şekil 2.4)
46
Şekil 2.4 Ses dalgalarının genliği
Ses dalgalarının fiziksel özelliklerinden biri de o sesin tınısıdır. Tını, sesin rengini ifade eden bir terimdir. Her sesin kendine özgü bir tınısı vardır. Ses tınıları, insanın beyin ve kulak ikilisinin algı ve yorumu ile ayırt edilebilmesine rağmen, tınıların sayısal bir ifade olarak karşılığı yoktur. Bu durum, sesleri tınısından yola çıkarak tanıyabilecek bir aletin bugüne kadar icat edilememesine etkendir (Sözen, 2003). (Şekil 2.5)
(Kaynak: www.bgst.org/muzik/egitim/muzikfizigi.html)
Şekil 2.5 Seslerin tınılarına göre farklılık gösteren ses dalgaları
Şekil 2.5’te görünen ses dalgalarından olan sinüs dalgası tekdüze bir sestir. Titreşimleri basit bir sinüs eğrisi karakteri taşıyan seslere “saf ses” denir. Ancak bu sesler doğada bulunmaz. Doğada duyduğumuz sesler, aslında basit seslerden oluşmuş olan bileşik seslerden başka bir şey değildir. Şekil 2.5’te gösterilen gitar ve piyanoya ait ses dalgası formları bu bileşik seslere örnek teşkil ederler. Bu şekilde görüldüğü gibi karmaşık bir
47
yapıya sahip periyodik ses dalgalarını oluşturan, farklı frekanslardaki sinüs dalgalarına
“harmonik” adı verilir. Bir periyodik dalga sonsuz tane farklı frekansta dalgaların
toplamından oluşur.
Aynı zamanda ses dalgaları sahip oldukları eğrinin şekline göre de ayrılırlar. Bu noktada tez konumuz için en önemli olan ses dalgası türleri, sinüs dalgası, testere dalgası, kare dalga, üçgen dalga ve darbeli dalgadır [12]:
• Sinüs dalgası (sinewave), dalga formunun sahip olduğu şiddet değerinin zamana bağlı olarak trigonometrik sinüs fonksiyonunu izleyerek devam ettiği dalga türüdür.
• Testere dalgası (sawwave), dalga formu testere şekline benzeyen, şiddet değerinin zamana bağlı olarak sürekli yükseldiği ve ani olarak en düşük değere geri döndüğü bir dalga türüdür.
• Kare dalga (squarewave), en genel olarak elektronik ve dijital sinyal işleme alanında kullanılan sinyal türüdür. Birbirini düzenli bir şekilde izleyen ve ani olarak değişen iki değerin arka arkaya gelmesi ile oluşur.
• Üçgen dalga (trianglewave), üçgen biçimli dalga formuna sahiptir. Sürekli olarak yükselen ve alçalan bir şiddet değerine sahiptir. Kare dalga kadar sert olmayan ve sinüs dalgası kadar da yumuşak olmayan bir ses üretir.
• Darbeli dalga (pulsewave), dalga formu olarak kare dalgaya benzer. Ancak kare dalga gibi bir simetrik alçalış ve yükseliş süresine sahip değildir. (Şekil 2.6)
48
Şekil 2.6 Farklı dalga formları