Ses sistemi sinyal iletiminde dikkat edilmesi gereken hususlar
[Rehber] Profesyonel ses sistemleri, birçok farklı işlevsel ekipmandan oluşur. Kullanım gereksinimlerine göre ses sistemi tasarlandıktan ve gereken ekipmanlar seçildikten sonra, bu ayrı cihazlar tasarım gereksinimlerine uygun şekilde bağlanarak, tasarım hedeflerini karşılayabilen eksiksiz bir ses sistemi oluşturulur.
Profesyonel ses sistemleri birçok farklı işlevsel ekipmandan oluşur. Kullanım gereksinimlerine göre ses sistemi tasarlandıktan ve gereken ekipmanlar seçildikten sonra, bu ayrı cihazlar tasarım gereksinimlerine uygun şekilde bağlanarak, tasarım hedeflerini karşılayabilen eksiksiz bir ses sistemi oluşturulur. Sabit kurulumlu sistemlerde, ekipmanlar raflara monte edilmeli ve tüm sistem kabloları belirli standartlara ve normlara uygun şekilde sabitlenmelidir. Konserler veya açık hava performansları gibi geçici mobil sistemlerde ise ekipmanların ve kabloların güvenliği için etkili geçici sabitleme önlemleri alınmalıdır.
Ses sistemlerinin bağlantısı ve kurulumu, ses kontrol odası tasarımı ve inşası, ses sistemi kablolama altyapısı ve sistem güç kaynağı gibi birçok mühendislik konusunu içerir. Burada ses sistemi sinyal iletiminde dikkat edilmesi gereken bazı hususları ele alacağız.
1、Empedans uyumu
Sinyal giriş portu, sinyal çıkış portunun yüküdür. Aralarındaki empedans uyumunun hangi aralıkta olması gerektiği genellikle sinyal çıkış cihazının tasarım gereksinimlerine bağlıdır. Ses sinyallerinin optimal iletim durumuna ulaşabilmesi için sinyal giriş arayüzünün empedansı, sinyal kaynağının çıkış arayüzünün yük empedansıyla uyumlu olmalıdır. Aksi takdirde, ses ekipmanlarının çalışma durumu etkilenerek çıkış sinyallerinde bozulmalara yol açabilir. Aşırı durumlarda sinyal kaynak cihazlarının zarar görmesi riski bile oluşabilir.
Teorik olarak, çıkış empedansı ile yük empedansı eşit olduğunda sinyal iletim verimliliği en yüksek seviyededir. Eğer çıkış empedansı yük empedansından büyükse, sinyal enerjisinin büyük kısmı sinyal çıkış devresinde kaybolur ki bu da sinyal iletimi açısından elverişsizdir. Bu nedenle ses ekipmanları genellikle giriş empedansı çıkış empedansından büyük olacak şekilde tasarlanır.
Genel ses ekipmanı bağlantılarında, yük empedansı sinyal çıkış empedansından büyük olduğu sürece sorunsuz çalışabilir. Ancak ses ekipmanlarının giriş empedansı ne çok yüksek ne de çok düşük olmalıdır. Çok yüksek olması kablo gürültüye karşı direncini azaltırken, çok düşük olması frekans tepkisi özelliklerinin kötüleşmesine neden olabilir.
2、Sinyal iletim seviyesi
Ses sistemlerinin bağlanma amacı sinyal iletmektir. Ses sinyallerinin optimal iletimi için sinyal kaynağının çıkış seviyesinin, giriş arayüzünün hassasiyetinden büyük veya eşit olması gerekir. Aksi halde sinyal-gürültü oranı özellikleri bozulabilir. Profesyonel ses ekipmanlarındaki hat giriş/çıkış devrelerinin kazancı genellikle 0dB'de ayarlanmıştır, yani cihazlar giriş veya çıkış sinyal seviyelerini ne yükseltir ne de düşürürler. Bu sayede sinyaller iletim sürecinde seviye değerlerini koruyabilirler ki bu da seviye kontrol ünitelerinin ayarlarının sayısal olarak garanti altına alınmasını sağlar.
Sistem bağlantılarında çıkış ve giriş seviyelerinin uyumuna dikkat edilmelidir. Aksi takdirde kırpılma distorsiyonuna veya yetersiz uyarım sinyaline bağlı olarak sistemin sinyal-gürültü oranında düşüş yaşanabilir. Genellikle ses ekipmanları (mikserler, çevre birimleri, güç amplifikatörleri) arasındaki bağlantılar hat seviyesinde sinyal iletilerek yapılır. İki yaygın hat standardı vardır: biri +4dB (1.228V), diğeri ise 0dB (0.775V). Sistemde kullanılan ekipmanların hat seviyelerinin mümkünse aynı olması tercih edilir, bu hem ayar hem de kullanım kolaylığı sağlar. Ayrıca bazı ses işleme cihazları (özellikle efektörler) hem elektronik müzik enstrümanları hem de profesyonel ses sistemleriyle uyumlu olabilmek için arayüz seviye dönüştürme işlevine sahiptir. Bu anahtar genellikle cihazın arkasında bulunur ve +4dB, -10dB, -20dB gibi seçeneklere ayarlanabilir. Ses yükseltme sistemlerinde +4dB konumuna ayarlanması önemlidir.
3、Zayıf sinyal bağlantı yöntemleri
Profesyonel ses ekipmanlarının giriş/çıkış terminalleri dengesiz (unbalanced), transformatör dengeli (transformer balanced) ve diferansiyel dengeli (differential balanced) gibi çeşitli tiplerde olabilir. Denge-denge ve dengesiz-dengesiz portlar doğrudan birbirine bağlanabilir. Daha yüksek gereksinimli durumlarda ise dengeli ve dengesiz portlar arasında özel dönüştürücüler kullanılarak bağlantı yapılmalıdır. Bu dönüştürücüler genellikle pasif transformatör dönüştürücüleri, yarım gerilim dönüştürücüleri ve aktif diferansiyel amplifikatör dönüştürücüleri olarak üç türdedir.
Bazı düşük gereksinimli durumlarda dengesiz ve dengeli terminaller doğrudan bağlanabilir. Bağlantı şu şekilde yapılır: dengeli terminalin sıcak ucu (hot) dengesiz terminalin sinyal ucuna, dengeli terminalin soğuk ucu (cold) dengesiz terminalin toprak ucuna bağlanırken, dengeli terminalin toprağı da sinyal kablosunun ekran katmanına bağlanır.
Güç amplifikatörü ile hoparlör arasındaki güç iletimi hariç, sistemin gürültüye karşı direncini artırmak ve sinyal-gürültü oranını garanti altına almak için profesyonel ses sistemlerindeki sinyal bağlantıları mümkün olduğunca dengeli (balanced) yöntemle yapılmalıdır. Profesyonel ses ekipmanları genellikle dengeli giriş/çıkış özelliği sunar.
Dengeli sinyal iletimi üç telli sistem kullanır. İki iletkenli ekranlı kablo ile bağlantı yapılırken ekran katmanı toprak hattı olarak kullanılır, diğer iki iletken ise sırasıyla sinyalin sıcak ucu (referans pozitif) ve soğuk ucuna (referans negatif) bağlanır. İki sinyal iletkeninden akan akımlar büyüklük olarak eşit ancak yön olarak zıt olduğundan, iletim hattında oluşan elektromanyetik parazitler giriş terminalinde birbirini yok edecek şekilde çıkarılır.
Profesyonel ses sistemlerinde bazen ev tipi sinyal kaynakları da kullanılır ki bunların çıkışları dengesizdir. Ayrıca elektro gitar, bas gitar, elektronik klavye ve sentezleyiciler gibi elektronik müzik enstrümanları da dengesiz çıkış kullanır. Dolayısıyla ses sistemlerinin bağlantılarında kaçınılmaz olarak dengesiz yöntemler de kullanılacaktır. Bu durumda iki önemli noktaya dikkat edilmelidir: Birincisi, dengesiz bağlantı yöntemi kullanıldığında -özellikle düşük seviyeli sinyal iletimlerinde- bağlantı kablosunun mümkün olduğunca kısa tutulması gerekir. Gerektiğinde dengesiz çıkışlı cihazların yakınına yerleştirilecek bir yükseltici ile sinyal seviyesi yükseltilip dengeli çıkışa dönüştürüldükten sonra uzun mesafe iletimi yapılabilir. Veya sinyal transformatör kullanılarak dengeli hale getirildikten sonra uzun hat iletimi yapılabilir. Sistemde dengesiz sinyal iletimli cihazların bulunması, denge-dengesiz ve dengesiz-denge dönüşüm sorununu gündeme getirir. Bazen bu dönüşüm zor değildir ancak bazen sorunu çözebilmek için transformatör kullanmak gerekebilir.
Profesyonel ses sistemleri birçok farklı işlevsel ekipmandan oluşur. Kullanım gereksinimlerine göre ses sistemi tasarlandıktan ve gereken ekipmanlar seçildikten sonra, bu ayrı cihazlar tasarım gereksinimlerine uygun şekilde bağlanarak, tasarım hedeflerini karşılayabilen eksiksiz bir ses sistemi oluşturulur. Sabit kurulumlu sistemlerde, ekipmanlar raflara monte edilmeli ve tüm sistem kabloları belirli standartlara ve normlara uygun şekilde sabitlenmelidir. Konserler veya açık hava performansları gibi geçici mobil sistemlerde ise ekipmanların ve kabloların güvenliği için etkili geçici sabitleme önlemleri alınmalıdır.
Ses sistemlerinin bağlantısı ve kurulumu, ses kontrol odası tasarımı ve inşası, ses sistemi kablolama altyapısı ve sistem güç kaynağı gibi birçok mühendislik konusunu içerir. Burada ses sistemi sinyal iletiminde dikkat edilmesi gereken bazı hususları ele alacağız.
1、Empedans uyumu
Sinyal giriş portu, sinyal çıkış portunun yüküdür. Aralarındaki empedans uyumunun hangi aralıkta olması gerektiği genellikle sinyal çıkış cihazının tasarım gereksinimlerine bağlıdır. Ses sinyallerinin optimal iletim durumuna ulaşabilmesi için sinyal giriş arayüzünün empedansı, sinyal kaynağının çıkış arayüzünün yük empedansıyla uyumlu olmalıdır. Aksi takdirde, ses ekipmanlarının çalışma durumu etkilenerek çıkış sinyallerinde bozulmalara yol açabilir. Aşırı durumlarda sinyal kaynak cihazlarının zarar görmesi riski bile oluşabilir.
Teorik olarak, çıkış empedansı ile yük empedansı eşit olduğunda sinyal iletim verimliliği en yüksek seviyededir. Eğer çıkış empedansı yük empedansından büyükse, sinyal enerjisinin büyük kısmı sinyal çıkış devresinde kaybolur ki bu da sinyal iletimi açısından elverişsizdir. Bu nedenle ses ekipmanları genellikle giriş empedansı çıkış empedansından büyük olacak şekilde tasarlanır.
Genel ses ekipmanı bağlantılarında, yük empedansı sinyal çıkış empedansından büyük olduğu sürece sorunsuz çalışabilir. Ancak ses ekipmanlarının giriş empedansı ne çok yüksek ne de çok düşük olmalıdır. Çok yüksek olması kablo gürültüye karşı direncini azaltırken, çok düşük olması frekans tepkisi özelliklerinin kötüleşmesine neden olabilir.
2、Sinyal iletim seviyesi
Ses sistemlerinin bağlanma amacı sinyal iletmektir. Ses sinyallerinin optimal iletimi için sinyal kaynağının çıkış seviyesinin, giriş arayüzünün hassasiyetinden büyük veya eşit olması gerekir. Aksi halde sinyal-gürültü oranı özellikleri bozulabilir. Profesyonel ses ekipmanlarındaki hat giriş/çıkış devrelerinin kazancı genellikle 0dB'de ayarlanmıştır, yani cihazlar giriş veya çıkış sinyal seviyelerini ne yükseltir ne de düşürürler. Bu sayede sinyaller iletim sürecinde seviye değerlerini koruyabilirler ki bu da seviye kontrol ünitelerinin ayarlarının sayısal olarak garanti altına alınmasını sağlar.
Sistem bağlantılarında çıkış ve giriş seviyelerinin uyumuna dikkat edilmelidir. Aksi takdirde kırpılma distorsiyonuna veya yetersiz uyarım sinyaline bağlı olarak sistemin sinyal-gürültü oranında düşüş yaşanabilir. Genellikle ses ekipmanları (mikserler, çevre birimleri, güç amplifikatörleri) arasındaki bağlantılar hat seviyesinde sinyal iletilerek yapılır. İki yaygın hat standardı vardır: biri +4dB (1.228V), diğeri ise 0dB (0.775V). Sistemde kullanılan ekipmanların hat seviyelerinin mümkünse aynı olması tercih edilir, bu hem ayar hem de kullanım kolaylığı sağlar. Ayrıca bazı ses işleme cihazları (özellikle efektörler) hem elektronik müzik enstrümanları hem de profesyonel ses sistemleriyle uyumlu olabilmek için arayüz seviye dönüştürme işlevine sahiptir. Bu anahtar genellikle cihazın arkasında bulunur ve +4dB, -10dB, -20dB gibi seçeneklere ayarlanabilir. Ses yükseltme sistemlerinde +4dB konumuna ayarlanması önemlidir.
3、Zayıf sinyal bağlantı yöntemleri
Profesyonel ses ekipmanlarının giriş/çıkış terminalleri dengesiz (unbalanced), transformatör dengeli (transformer balanced) ve diferansiyel dengeli (differential balanced) gibi çeşitli tiplerde olabilir. Denge-denge ve dengesiz-dengesiz portlar doğrudan birbirine bağlanabilir. Daha yüksek gereksinimli durumlarda ise dengeli ve dengesiz portlar arasında özel dönüştürücüler kullanılarak bağlantı yapılmalıdır. Bu dönüştürücüler genellikle pasif transformatör dönüştürücüleri, yarım gerilim dönüştürücüleri ve aktif diferansiyel amplifikatör dönüştürücüleri olarak üç türdedir.
Bazı düşük gereksinimli durumlarda dengesiz ve dengeli terminaller doğrudan bağlanabilir. Bağlantı şu şekilde yapılır: dengeli terminalin sıcak ucu (hot) dengesiz terminalin sinyal ucuna, dengeli terminalin soğuk ucu (cold) dengesiz terminalin toprak ucuna bağlanırken, dengeli terminalin toprağı da sinyal kablosunun ekran katmanına bağlanır.
Güç amplifikatörü ile hoparlör arasındaki güç iletimi hariç, sistemin gürültüye karşı direncini artırmak ve sinyal-gürültü oranını garanti altına almak için profesyonel ses sistemlerindeki sinyal bağlantıları mümkün olduğunca dengeli (balanced) yöntemle yapılmalıdır. Profesyonel ses ekipmanları genellikle dengeli giriş/çıkış özelliği sunar.
Dengeli sinyal iletimi üç telli sistem kullanır. İki iletkenli ekranlı kablo ile bağlantı yapılırken ekran katmanı toprak hattı olarak kullanılır, diğer iki iletken ise sırasıyla sinyalin sıcak ucu (referans pozitif) ve soğuk ucuna (referans negatif) bağlanır. İki sinyal iletkeninden akan akımlar büyüklük olarak eşit ancak yön olarak zıt olduğundan, iletim hattında oluşan elektromanyetik parazitler giriş terminalinde birbirini yok edecek şekilde çıkarılır.
Profesyonel ses sistemlerinde bazen ev tipi sinyal kaynakları da kullanılır ki bunların çıkışları dengesizdir. Ayrıca elektro gitar, bas gitar, elektronik klavye ve sentezleyiciler gibi elektronik müzik enstrümanları da dengesiz çıkış kullanır. Dolayısıyla ses sistemlerinin bağlantılarında kaçınılmaz olarak dengesiz yöntemler de kullanılacaktır. Bu durumda iki önemli noktaya dikkat edilmelidir: Birincisi, dengesiz bağlantı yöntemi kullanıldığında -özellikle düşük seviyeli sinyal iletimlerinde- bağlantı kablosunun mümkün olduğunca kısa tutulması gerekir. Gerektiğinde dengesiz çıkışlı cihazların yakınına yerleştirilecek bir yükseltici ile sinyal seviyesi yükseltilip dengeli çıkışa dönüştürüldükten sonra uzun mesafe iletimi yapılabilir. Veya sinyal transformatör kullanılarak dengeli hale getirildikten sonra uzun hat iletimi yapılabilir. Sistemde dengesiz sinyal iletimli cihazların bulunması, denge-dengesiz ve dengesiz-denge dönüşüm sorununu gündeme getirir. Bazen bu dönüşüm zor değildir ancak bazen sorunu çözebilmek için transformatör kullanmak gerekebilir.