Technotoday ve Sound Dergisinden Alıntıdır:
Galatasaray ITM (İletişim Teknoloji Müzik) Akademi’nin kurucusu, değerli eğitimci Suden Pamir, sizler için mikrofon faz problemlerini, nedenlerini ve sonuçlarını anlatıyor.
Mikrofon Fazı nedir?
Önce fazın ne olduğunu açıklayalım. Faz, bir dalga formu oluşumunun zamana karşı değişimlerini gösterir. Bir sinüs dalgasının oluşumunun 360°’lik periyot'ta incelenmesidir. Dalga bu derecelenmenin herhangi bir yerinde başlamış kabul edilebileceği gibi normal olanı 0 derecede ve 0 genlikte başlamasıdır, maksimum genliğe 90°’de yükselir, 180°’de genliği sıfırdır.
Genlik 270°’de en düşük negatif değerini alır, tekrar yükselerek 360°’de oluşumunu tamamlar ve sıfır genlik değerine döner.
İki ayrı kaynak tarafından aynı sesi aynı genlikte üretmek mümkündür. Ancak genlikleri aynı olsa da dalga formları ortamda karşılaştıkları an, oluşumlarının farklı evrelerinde olabilirler. Böyle durumlarda bu iki dalga birbirine göre farklı fazlarda kabul edilirler.
Eğer birbirinin aynı 2 ses dalgası, doğru fazda karşılaşırlarsa, frekans, şekil ve değerleri değişmez, ancak orijinal genlikleri 2 katına yükselir.
Eğer birbirinin aynı iki dalga tamamen farklı zamanlarda oluşur, ters fazda (Faz dışı 180°) karşılaşırlarsa birbirlerini yok ederler ve sonuç grafiği düz bir çizgidir.
İki dalganın ortamda karşılaştıkları an, birbirlerine göre açı farklılıkları, faz değişim değerlerini verir.
İki dalga formu karşılaştığı anda aralarındaki faz farkı 0° ile 90°arasında ise genliklerin aritmetik toplamları alınırsa bu birleşimden olumlu, eğer karşılaştığı anda aralarındaki faz farkı 90° ile 360° arasında ise toplam genlik bu birleşimden olumsuz etkilenir.
Mikrofonlar arasındaki mesafe ve engeller kayıt edilmek istenen seslerin duyumuna çeşitli faz etkileri yaparlar.
Faz problemleri yaratabilecek genel koşullar:
Kaynağın yakınında bir engel veya yansıtıcı yüzey varsa; bir mikrofonun etrafında bir engel veya yansıtıcı bir yüzey varsa; kaynağa yönlü birden fazla mikrofon varsa; kaynağın çevresinde birden fazla engel varsa ve kaynak, mikrofon ve hoparlör bir arada yerleştirilirse(sahne), faz problemi çıkabilir.
Sonuçları nelerdir:
Direkt ses ile tekrarlar arasındaki sürenin, sesin kaynağı ile ilgili kararlarımızı etkileyebildiği zaman aralığına Hassas bölge (HAAS ZONE) denir. Hassas bölgenin algımız üzerinde oluşturduğu zaaflardan biri yıkıcı faz etkisidir.
Dinleyiciye ulaşan 0-10 ms arasındaki gecikmeler direkt sesin içinde erir ve ayrı birer frekans olarak algılanmazlar. Yıkıcı faz farkları yaratan bu çeşitlenmeler comb filtering adı verilen metalik, güçsüz veya cansız nitelendirilebilecek bir duyuma sebep olurlar. (tarak filtresi: komşu frekansların genlikleri maksmum, minimum olacak şekilde yanyana dizilerek tarak şekli oluştururlar).
Aynı kaynağa yönlendirilen iki mikrofon arasındaki fiziksel mesafeye göre oluşabilecek zaman farkı V=m/sn, (V = Hız, m = Mesafe, s= Zaman) formülüyle ve bulunan zamana bağlı frekanslara etki edecek faz evreleri ise ?=¢txFx360, (?= Faz değişim dereceleri, ¢Ù = gecikme zamanı (zaman farkı), F= frekans (Hz), Faz değişim sabiti = 360°) formülüyle hesaplanabilir. (V=Ses dalgalarının havadaki hızı deniz seviyesinde ve 70° Fahrenheit, 20° centigrade hava sıcaklığında 344 m/s ya da 1130 ft/s’de sabit kabul edilir. )
Bu bilgilerin ışığında aralarında yarım metre (50cm) mesafe bulunan iki mikrofon ile kayıt etmek istediğimiz bir kaynağın etkileneceği zaman ve derece bakımından faz farklarını hesaplayalım. Öncelikle 50 cm mesafe s=0.50/344 formülü ile hesaplanırsa gecikme 1.45 milisaniye ve bu gecikmenin faz tersi ile yok edebileceği frekanslar, faz formulu ile hesaplanırsa 344 Hz den başlayarak (3 ile çarpılarak çoğaltılıp) 1032 Hz vb gibi çeşitlenerek duyum aralığını olumsuz etkiler.
Faz problemi nasıl çözülür?
Böyle durumlarda uygulanabilir pratik 2 çözüm vardır.
Delay ünitesi ile birinci mikrofon sinyali, ikinci mikrofon sinyali kadar geciktirilebilir veya ikinci mikrofon sinyali birinci mikrofon sinyaline göre 15 ms daha fazla geciktirilerek comb filtering etki aralığından çıkartılabilir.
Bu arada orta düzey delay üniteleri işlemci hızı ve kapasitelerine bağlı olarak dijital ise yarım milisaniye, analog ise 1 milisaniyeye hata varsa, elektriksel faz tersi oluşturulmuş olma ihtimali de dikkat edilmesi gereken diğer unsurlardır.
Her iki koşulda 1'inci mikrofonun fazı mikser üzerindeki faz çevirme tuşu kullanılarak 180° ters çevrilir. Kanallar tek tek dinlenir ve sinyal seviyeleri eşitlenir, ikisi de ortaya panlanır. İkisi birlikte dinlenirken ya birinci mikrofon küçük hareketlerle yerinde oynatılarak veya 2.mikrofon sinyali delay ünitesinin en küçük birimlerde yavaş yavaş geciktirilerek, bileşke sinyalin peak metre üzerinde minimuma düştüğü pozisyon bulunur ve en düşük bileşke sinyal seviyesinde mikrofon yeri veya geciktirme oranı sabitlenir. Mikserdeki faz çevirme tuşu yardımıyla fazını 180 derece çevirdiğimiz 1.mikrofon sinyali aynı tuşa tekrar basarak düzeltilir. Bileşke sinyal 0 derecelik ile bir araya getirilmiş, güçlü, tanımlı, faz problemi çözülmüş sinyaldir.
Ters Faz problemi yaşamamak için nelere dikkat etmeliyiz?
1) Frekansın dalga boyuna eşit uzaklıkta bir engel bulunması, (fundamental) ana frekans ve ilk harmoniklerinin bir kısmının iptaline sebep olurken, algı sahası dışında kalan harmonikleri ve ton dışı sesleri bileşke genlik farkları sebebiyle odada asılı kalan ve duvar yapısının frekans üzerindeki etkisi ile ötmeye dönüşebilen bir döngü oluştururlar.
2) Bir tek mikrofon söz konusu olduğunda faz farklarına yönelik bir problem olmadığı halde araya mesafe konması halinde çevre engellerdeki yansımalar ve mikrofon algı şekli sebebiyle çeşitli sorunlar yaşanabilir. Amaç kaynağı tanımlayan frekansların dışında istenmeyen diğer frekansları mümkün olduğu kadar
elimine etmektir.
Frekans aralığını daha iyi tanımlamak için mikrofon mesafesinin iyi ayarlanması gerekir.
Mikrofon kaynaktan uzaklaştıkça frekanslar güçlerini yitirirler. Önce tiz frekanslar Dalga boylarının kısa olması nedeniyle güçlerini yitirirler. Amaç tanımlanmaya çalışılan frekans aralığındaki genlik seviyelerinin 90°’derecelik evresinin yakalanacağı mesafeyi bulmaktır.
3) Birden fazla mikrofon kullanıldığında 1. mikrofonun kaynağa olan mesafesinin, kaynağın dalga boyuna orantısı ve iki mikrofon arasındaki mesafenin dalga boyuna olan orantısı ile faz farklarının dikkatle hesaplanması gerekir.
En çok sorun yaratabilecek pozisyonlar 3 odaklıdır.
A-Kaynakla genliği /mikrofon ve algı şekli
B-Kaynak ile 1. mikrofon ve mikrofonlar arasındaki mesafe
C-1. mikrofon ile 2. mikrofon ve yansıtıcılar arasındaki mesafe.
4) Birden fazla engel söz konusu olunca; yansıma ve faz problemleri 3 boyutlu hale gelir, akustik hesaplar, emici, kırıcı ve yansıtıcı yüzeylerin tasarımı önem kazanır.
Kaynağa maksimum yakınlıkta ve minimum ses seviyesinde sistemi kurmak 3 ayrı tarafta engel mesafelerinin yaratacağı problemli faz ilişkileri hesaplanarak mümkün olduğu kadar performansın ana karakteristiğinin dışında kalabilecek frekanslardan feragat edilmesi ve odanın akort edilmesi gerekmektedir.
5) Engellerden gelen direkt yansımalardan çok, birbirini gören geçişimcilerin (mikrofonların) benzer frekansları algılayıp taşıması sonucu döngü oluşur. Problem yaratan frekansların çalışma aralığı analizleyicilerle bulunup çeşitli işlemciler yardımıyla yok edilerek sorun çözülebilir. Faz farklarını duyulabilir sahanın dışında tutmak için kaynak ve çeşitlendirici engel veya geçişimciler arasındaki mesafeleri 0,003 ms ve 1 metreden az tutmaya çalışmak gerekir.