Frekanslar ve notalar
Perdesi zamana dayalı olarak belirlenmiş bir ses düzenli bir şekilde her saniyede havaya bir sarkaç gibi belli sayıda baskı yapan ve baskı yoğunluğunu geri çeken çift (+, -) yönlü titreşim kümesidir. Bu değer Hertz (Hz) birimi ya da saniyedeki çevrim sayısı olarak ifade edilir.
Eşit Tampere Sistemi
Eşit tampere sistemi temel olarak bir oktav ses aralığının logaritmik olarak 12 parçaya bölünmesi ile meydana gelir. Buradaki "Oktav" kelimesi iki nota arasındaki uzaklığın temel notanın frekansının iki katı olmasıdır. Buna göre A4; saniyede 440 çevrim yapan bir titreşim kümesi ise yani saniyede 440 hz lik bir dalga oluşturuyorsa A5 notası 880 hz bir dalga oluşturması gerekmektedir. Aynı zamanda A3 notasına ulaşmak için A4 notasının frekansını 2'ye bölersek A3 220(440/2) hz'i bulabiliriz.
Mikrotonal skalalar da aynı prensibi izler, fakat burada bir oktav'ın bölünmesi eşit olmayan 24 logaritmik parçayı içerir.
Mikroton
Spektral kompozitörler için mikrotonlar belirli bir kalıbın içine girmiş değillerdir. Bunun yerine spektral müzikte mikroton yaklaşımı oluşabilecek(algılanabilir) en yakın müzikal aralıktır.
Additive(Ekleme,Bindirme) Sentezleme
Bu teknikten en basit ses dalgası sine(sinüzoid) dalga kullanılır. Bu dalga formu en basit dalga olarak çünkü sinüzoid dalga sadece üzerinde periyodik olarak kendine ait frekansın osilasyonunu taşır. Sinus dalgasının bu özelliği onu hem ayrıştırılmak(subtractive) için hemde birleştirmek(additive) için elverişli kılar. Fourier Transform'u bu periyodik dalga formunun sınırsız sayıda sinüs dalgası meydana getirebileceğini belirtir(Fakat bazı durumlarda bu sınırlı kalabilir).
Additive sentezleme yöntemi çok sayıda sinüs dalgasının birleşimi ile kompleks bir ses oluşturma prensibi ile çalışır. Bu teknik teoride çok güçlüdür. Bu sentezleme yöntemi sayesinde herhangi bir ses teorik olarak üretilebilir. Pratikte ise bu kadar basit değildir. İyi bir sentezleme elde etmek için çok büyük boyutlarda datalar(üst üste eklenmesi gereken dalga) kullanmak gerekmektedir. Bu yüzden ulaşılan ses genelde hep basit ve değişmez sabit olur. Bu sayede herhangi bir sesi yakından dinleyip kulağımız yada analizör yardımı ile parçalara ayırıp kolayca sinüs dalgalarını birleştirip genel tını ve ses rengini elde edebiliriz.
Enstrümantal veya Orkestral Sentezleme
Additive sentezlemenin temel olarak kullanıp onu orkestrada değişik şekilde kullanmak ve küçük parçaların birleşimden kompleks sesler elde etmek yoluyla enstrümanların tınılarını radikal bir şekilde değiştirme yaklaşımı bestecilere kompozisyon, armoni ve orkestrasyon tekniklerinde yeni ufuklar açmıştır. Herbir bileşen bir enstrümanın karmaşık spektrumlarında çalınmıştır. Böylece sonuç orjinal modelden farklıdır. Böylece çalınan çalgıya uyumlu değişik boyutlara ulaşılmıştır. Bu çalgıya zengin tını ve çeşitlilik sağlamıştır. Bütün bahsedilen yöntemler sonuç olarak spektral bestecilerde elektronik ve akustik müziğin bir arada kullanılabileceğini göstermiştir.
Armonik (Overtone) Diziler
Armoniklerin matematiksel olgularla kullanımı ilk Yunanlılara dayanır. Bu temel frekans ve diğer bileşkelerin ilişkisine dayanır. İlk çalışmalar monochord ile armonikler üretmeyle başlamıştır daha sonra ise Helmholtz çalgıların belirli perdelerinde bu armonik selen frekanslarının oluşabildiğini göstermeyi başardı. Yöntemi ise temel frekans * x. Yani; temel frekansımız 440 ise 440 frekansınız birinci seleni 440*2=880hz, 5. seleni 440*6=2640 hz dir.
Armonik Spektrum
Tiz sesler temel frekansın karmaşık bileşenlerin sonucu meydana gelir. Bu çeşitli bileşenlerin bağıl genlik seviyeleri renk yada tınıyı belirler. En basit armonik spektruma sahip olan sinüs dalgası sadece bir tek temel frekansa sahiptir. Buna rağmen, birçok ses temel frekansın birçok farklı sayıda bileşeninden oluşur.
Enstrumental Spektrum
Batı enstrümanları çok temiz harmonik aralığında geliştirilmişlerdir. Fakat ne olursa olsun fiziksel olarak bu çalgıların tınısını tamamen armonikler oluşturmaz. Bu çalgılara otomatikman eklenen gürültüler(nefes sesi, yayın çekilmesi) tınısını değiştirir. Çalgıların tınısına etki eden diğer önemli faktörler ise; bağıl genliğe karşı çalgının ürettiği selenler, zamana karşı çalgının verdiği tepki(Attack,Release,Sustain vb.) , ve çalgıların ani ataklarıdır.
Bağıl Genlik Seviyesi ve Çalgıya Etkileri
Her enstrümanın farklı oktavlarda farklı bağıl genlik seviyeleri üretmesi bu enstrümanın her notada farklı selenler kazanmasını sağlar. Flüt incelendiğinde temel frekansı zayıftır ve flüt'ün alt registerları fazla selen frekansı üretmediği için orkestra içerisinde flüt'ün maskelenmesine yol açar. Bu her çalgının tınısıyla değişen karakteristik özelliğini yansıtır ve her çalgıda farklı spektral bölgeler de karşımıza çıkar. Bunda etkisi en büyük olan bileşen ise formant yani çalgının kendisine has rezonans sisteminden kaynaklanan fiziksel faktörleridir.
Formantlar
Fiziksel bir yapı titrediğinde, hareket belirli bazı frekans bantlarında bir ölçüde filtrelenir. Bu neden belirli çalgıların belirli frekanslarının vurgulandığı yada maskelendiği sorusunun cevabıdır. Bunun için ne olursa olsun her çalgının belirli bir frekans bandı titreyen üst frekansların alt frekansları ve/veya alt frekansların üst frekansları tetiklemesine yol açar. İnsan sesi aynı zamanda bu bağlamda önemli ayrıntılara sahiptir. Kasların değişken fiziksel parametrelere sahip olması (ağız ,boğaz, burun boşlukları) her biri farklı formant türlerini karşımıza çıkarır. Bu farklılaşma bizim ünlü sesleri duymamızı sağlar ve her ünlü ses farklı bir formanta sahiptir. Bir sopranonun zor anlaşılmasının sebebi ilk temel frekansın, formanttan daha yüksek bir frekansa sahip olmasından dolayıdır.
Zamana Bağlı Zarf ve Spektrum İlişkisi (ASR, Atak, Sustain ve Release)
Önceki bölümler çalgılarda durağan sabit bir genlikten bahsedilseydi ancak doğru kabul edilebilir fakat çalgılarda atak durağan evre ve sönüş evresi vardır(ASR). Bu değişimlerde genliğe bağıl bir enerji değişikliği sağlar ve bu mili saniyeler içerisinde gerçekleşen fiziksel olaylar çalgıların tınısına doğrudan etki eder. Bu anlık değişimler çok karmaşık ve modellenmesi zordur. Bunun için dinamik analiz edilmesi gerekir. En basitinden bir davul incelenecek olunursa; atak zamanı vurmalı çalgı olması nedeniyle çok kısadır ve genliği bir anda yükselir durağanlık ve uzama devresi ise yok denecek kadar kısadır. Zarf ve spektrum ilişkisini daha karmaşıklaştıracak olursak; metal perküsif bir çalgıya ilk vurulduğu zaman üst frekansların sonlara release ve sustain zamanlarına doğru alt frekanslarının vurgulandığı görülür. Bu akışın bozulması çalgının tınısının anlaşılırlığını kaybettirir. Birçok spectral besteci için ise bu da eserlerinde kullanabilecekleri yeni bir teknik demektir.
Ani Ataklar
Çalgıların tınısı ile ilgili bir başka önemli detay ise geçici olup stabil olmayan ataklardır. Bu ataklar tınının ilk kısımlarına renk katar. Genellikle parazit yada gürültü oluşturur. Keman telinin çekilmesi sırasında yada piyano tuşesinin ilk zamanları buna örnek olarak verilebilir. Bu kısımların analiz edilmesi zor olsada tınının algılanması için çok önemlidir(bu kısmın çalgının tınısından çıkarılması çalgının tanımlanmasını çok zorlaştırır). Aynı zamanda bu ataklar parlaklık yada zarf kadar önemli olmadığı için tınıyı oluşturmada aranmasa da olur fakat bazı besteciler elektronik yada akustik çalgılarda sıklıkla bu konunun üzerinde dururlar.
Karmaşık Armonik İçeren Çalgılar
Bazı çalgılar yukarıda bahsedilenden farklı selenler üreterek non-harmonic gruba girerler. Maracas, Guiro vb. Bu çalgıları sentezleme yaparken her frekans bandında eşit güce sahip olan white noise(beyaz gürültü) den faydalanılır. Belirli bölgeler band-pass filtre uygulanarak sentezlenirler. Başka çeşit karmaşık armonik yapıları olan çalgılarda kendine has yöntemlerle sentezlenebilmektedir(Zil vb.).
Suni Armonik Spektra
Yukarıda verilen örneklerde besteciler hep Helmholtz'un yöntemini kullanıp tınıları çalgıların tınıları gibi duyurmayı amaçlamışlardır. Suni armonik ile besteciler birçok tınıyı birbirine karıştırıp sonsuz doğal olmayan çalgılar elde etmişlerdir.
Bozulmaya Uğratılmış Armonik (Distortions)
Yukarda bahsedildiği gibi birçok çalgı mükemmel armoniklere sahip değiller. Helmholtz kuramına göre x sayısı 1 veya katları şeklinde olmalıdır. Bu zorundalık bozulduğu taktirde doğal armonikleşme bozulur. Besteciler bu kuramı değişik şekilde kullanıp temel frekansı 1 den küçük yada büyük ondalık değerler(1.1 , 0.93) ile çarpmış ve çeşitli doğal olmayan fakat müzikal bakımdan kullanılabilecek sesler türetmişlerdir.
Yeri Değiştirilmiş(Shifted) Spectra
Bu tip modellemede de bozulmuş spektra gibi Helmholtz kuramının dışına çıkılmış selen frekansı için frekans*x formülüne birde armoniklerin yerini değiştirecek kaydırma frekansı eklenmiştir. Yani; x*fundamental fr+kaydırma değeri.
Modülasyonlar
Buraya kadar hep fizikçilerin basit salınımı üzerinden bahsedildi. Basit salınım tek bir periyodik elementin dalga formu oluşturmasıdır fakat yine de bu element 2 veya daha çok dalganın birleştirilmesi ile dahada karmaşık bir hale getirilebilir.
Genlik Modülasyonu (Amplitude Modulation-AM)
Bu tip modülasyon türü, AM tipi radyolarda kullanılır aynı şekilde bu kullanım türü müzikte genlik vibratosu yani flüt çalgısının yaptığı vibrato türüyle eşdeğerdir. AM aynı zamanda çalgıların tınısal spektral akışı ile de çok önemli rol oynar. Doğada birçok ses sürekli değişken genlik değerine sahiptir. Bu teknik karışık zarf üreten üretici devreler veya LFO(Low frequency oscillator) devreleri tarafından modellenmiştir. LFO devreleri çeşitli dalga form türlerinden 20 hz ve daha az sayıda çevrim üreten devrelerdir. İşitsel olarak 20 hz in duyulabilir olması imkansızdır. Eğer 20 hz den daha çok çevrimli dalgalar ile yapılmaya çalışılırsa dalga içinde yeni duyulabilir parçalar oluşmaya başlar.
Frekans Modülasyonu (Frequency Modulation-FM)
Frekans modülasyonu müzikal uygulamalar içinde en çok kullanılan modülasyon türüdür. En basit olarak, FM pitch vibrato yani yaylı bir çalgı icracısının parmaklarını perdenin üzerinde oynatması ile elde ettiği modülasyon türüdür. John Chowning, 1970'lerde bu tekniği geliştirmiştir. FM' e göre taşıyıcı(Ana sinyal,Carrier) bir module(modulator) edici sinyal tarafından (20hz den daha çok çevrim yapan duyulabilir) modüle edilir. Bu modülasyon tipi oluşturulan modüle edilmiş dalgada ana frekans yanında side band(yan frekans)'lar oluşturur. Örneğin 100 hz'lik bir sinyal 50 hz bir sinyal ile modüle edilecekse 100hz + ve - olarak yanlarına side band frekanslar ( 50 hz, 100hz ) alır. Bu modüle edici sinyalin ana sinyale olan uzaklığı modülasyonun derinliğini belli eder. Side band oluşan frekanslar taşıyıcı sinyalin frekanslarının bağıl genlik değerlerine tabiidir. Bu nedenle FM ile oluşturulan sinyaller 2 osilatör yardımı ile gayet tatmin edici sesler üretebilirler. Bu işlem additive ile yapılırsa düzinelerce osilatöre ihtiyaç vardır. Bu verim Yamaha'nın DX serisi synt modellerine yansımıştır. Aynı zamanda besteciler de enstrümantal tınıları FM ile modellemişlerdir. FM modülasyon matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir: Frekans=taşıyıcı+(+ve- index*modülator). Burada index selen sayısıdır ve 0,1,2 ile ifade edilir. Örneğin 440 hz taşıyıcı, 100 hz modülatör sinyal için 1. selen + değerinde 540, - değerinde 340 tır. 2. seleni +640,-240 dır. Eksi yönde oluşan selen fazın - ye dönmesiyle fazı çevrilmiş olarak duyulmasının dışında + olan değer ile aynı duyulur.
Ring Modulation
Ring modülasyon sentezleme yöntemi, elektro akustik olarak daha karmaşık sesler üretilmesini sağlar. Uygulama mikrofon ile kaydedilen bir sesin sinüs dalga üreten bir oscillator tarafından modüle edilmesiyle yapılır(Ör.Stockhausen, Mixtur ve Mantra eserleri). Fm ile arasındaki en büyük fark ise taşıyıcı yada modüle eden diyen hiyerarşik bir düzenin olmamasıdır. RM'da iki sinyalde birbirlerini modüle edip, birbirlerini sentezleyebilirler. İkisinin birleşimi yada birbirinden çıkarılması ile ses üretilebilir. İki ses dalgası da birçok bileşen içeriyorsa, sonuç olarak muazzam sayıda kombinasyonda tonlar üretilir. İki ses dalgasının armonikleri standart dışı dizilim içeriyorsa çıkan sonuç kolaylıkla gürültüye dönebilir.
Spektral Analiz - Fourirer Dönüşümü
Fransız matematikçi Jean Baptiste Joseph Fourier e göre genliği ve fazı değişik olan karmaşık sinus dalga toplamından herhangi bir periyodik dalga formu ayrıştırılabilir. Teoride, bu dalga formları sonsuz olmalıdır fakat pratikte mükemmelliği yakalamasada birkaç periyot'un stabil olması yeterlidir.
Sonogram
Sonogramlar grafiksel olarak zaman, frekans ve genlik seviyesini gösterir.
Ring Modulation
Ring modülasyon sentezleme yöntemi, elektro akustik olarak daha karmaşık sesler üretilmesini sağlar. Uygulama mikrofon ile kaydedilen bir sesin sinüs dalga üreten bir oscillator tarafından modüle edilmesiyle yapılır(Ör.Stockhausen, Mixtur ve Mantra eserleri). Fm ile arasındaki en büyük fark ise taşıyıcı yada modüle eden diyen hiyerarşik bir düzenin olmamasıdır. RM'da iki sinyalde birbirlerini modüle edip, birbirlerini sentezleyebilirler. İkisinin birleşimi yada birbirinden çıkarılması ile ses üretilebilir. İki ses dalgası da birçok bileşen içeriyorsa, sonuç olarak muazzam sayıda kombinasyonda tonlar üretilir. İki ses dalgasının armonikleri standart dışı dizilim içeriyorsa çıkan sonuç kolaylıkla gürültüye dönebilir.
Spektral Analiz - Fourirer Dönüşümü
Fransız matematikçi Jean Baptiste Joseph Fourier e göre genliği ve fazı değişik olan karmaşık sinus dalga toplamından herhangi bir periyodik dalga formu ayrıştırılabilir. Teoride, bu dalga formları sonsuz olmalıdır fakat pratikte mükemmelliği yakalamasada birkaç periyot'un stabil olması yeterlidir.
Sonogram
Sonogramlar grafiksel olarak zaman, frekans ve genlik seviyesini gösterir.
Kaynak: http://tr.scribd.com/doc/111322081/06-Fineberg-Joshua-Guide-to-the-Basic-Concepts-and-Techniques-of-Spectral-Music
Çeviri: Salvorates