Doküman Ses

Senkronizasyon

Senkronizasyon "yankı duyulmasın" demek değildir. İki hoparlör arasındaki fark yankı olarak duyulacak kadar büyümeden çok önce, sesin kendisi bozulmaya başlar. Bu sayfa farkın ne kadarının kabul edilebilir olduğunu, nereden geldiğini ve nasıl kapatıldığını anlatır.

2 milisaniye ne demek?#

Ses hızı, bir ses dalgasının esnek bir ortamda birim zamanda kat ettiği yoldur. Havada, deniz seviyesinde ve 20 °C dolayında ses saniyede yaklaşık 343 metre yol alır. 2 milisaniyelik bir fark bu hızda yaklaşık 68 santimetreye karşılık gelir.

Bu hız frekanstan bağımsızdır. Bas da tiz de aynı hızla yol alır. Öyle olmasaydı bir orkestra dinleyiciye parça parça ulaşırdı.

Değişkenlik ortamdan gelir. Havanın sıcaklığı ve yoğunluğu değiştikçe hız da değişir, hava soğudukça ses yavaşlar. Sıcak havadan soğuk havaya geçerken dalganın yayılma doğrultusu da kırılır.

Hesapta 343 alınmasının bir sebebi var. Bu sistem iklimlendirilmiş kapalı alanlarda çalışıyor ve oralarda sıcaklık dar bir bantta tutuluyor. Alışveriş merkezlerinde ve benzeri mekânlarda iç ortam koşulları ASHRAE 55 ile TS EN ISO 7730 ölçütlerine dayanır. Kışın 20-22 °C, yazın 23-25 °C, bağıl nem %30 ile %60 arasında tutulur. Ortam yıl boyunca 20 °C dolayında kaldığı için hesabı tek bir sabitle kurmak makul olur.

Yani iki hoparlörden biri, diğerine göre 68 santim daha uzaktaymış gibi davranır. Ayrı odalarda bu fark kaybolur. Yan yana duran iki cihazda ise belirgindir.

Ne duyulur?#

Bu ölçekteki bir fark yankı gibi değil, sesin dokusunda bir bozulma olarak duyulur. Tipik tarifler şöyledir.

• Ses genişlemiş ama tuhaflaşmış gibi gelir
• Vokalin ortası kayar, kaynak tek bir noktada durmaz
• Üst frekanslarda taraklanma duyulur
• Hafif bir flanger etkisi oluşur
• İki hoparlör tek bir kaynak gibi odaklanmaz

Sebebi ölçülebilir bir olaydır. Aynı sinyalin iki kopyası küçük bir farkla toplandığında bazı frekanslar birbirini güçlendirir, bazıları söndürür. Ortaya çıkan şeye tarak süzgeci denir. Çukurların yeri gecikmeden gelir.

Aynı sinyalin biri Δt kadar gecikmiş iki kopyası toplandığında sistemin frekans tepkisi şu olur.

Genliği ise yalnızca gecikmeye ve frekansa bağlıdır.

Kosinüs sıfırlandığı her yerde tam sönümleme olur. Çukurların yeri buradan çıkar.

Δt = 2 ms için ilk çukur 250 Hz'de, sonrakiler her 500 Hz'de bir. Yani 250, 750, 1250, 1750 Hz ve devamı.

Aynı gecikme her frekansta farklı bir faz kayması yaratır ve kayma frekansla doğrusal büyür. Üst frekansların bu kadar çok etkilenmesinin sebebi budur.

Çukurların ilki 250 Hz'de, yani müziğin en dolu bölgesinde. Vokal, trampet, hi-hat ve genel olarak ani başlangıçlı sesler bundan en çok etkilenen malzemedir.

Hedefler yerleşime göre değişir#

Tek bir sayı bütün kurulumlar için doğru değildir. Belirleyici olan iki hoparlörün dinleyiciye göre nerede durduğudur.

Buradan çıkan sonuç şu. Yan yana çalan cihazlar için hedef bir milisaniyenin altı olmalıdır. Pratikte ±0,25 ile ±0,5 ms arası bir bant, faz ilişkisini koruyan güvenli aralıktır.

Gecikme nerede birikir?#

Ortak saat, paketlerin aynı zaman çizgisine göre çalınmasını sağlar. Bunu tek başına yapmak yetmez, çünkü paketin çalınmaya başlaması ile sesin kulağa ulaşması arasında birden fazla halka vardır.

Bir uç noktanın toplam gecikmesi bu halkaların toplamıdır. Son terim sesin havada aldığı yoldur.

Etki sırası kabaca şöyledir, en büyükten en küçüğe.

1. Ses kartı ve çevirici gecikmesi. Cihazdan cihaza en çok değişen kalem.
2. Ses sürücüsü ve tampon ayarı. Aynı kartta bile ayara göre değişir.
3. İşletim sisteminin ses yığını. Windows, Linux ve küçük kartlarda ayrı davranır.
4. İşlemci yükü ve zamanlama titremesi. Yüklü bir makinede sapma artar.
5. Ağ bağdaştırıcısı. Kabloda genelde en küçük paylardan biri.
6. Fiziksel mesafe ve oda yansıması. Kurulumun kendisinden gelir.

Ağ bağdaştırıcısının markası mikro saniye ile düşük milisaniye seviyesinde titreme yaratabilir, doğru tamponla bu büyük ölçüde yutulur. Asıl belirleyici olan ses kartıdır.

Donanım farkı#

Aynı anda "çal" komutu almış iki cihaz, sesi fiziksel olarak farklı anlarda çıkarabilir. Aşağıdakiler büyüklük sırasını göstermek için verilmiş tipik değerlerdir, ölçüm sonucu değil.

Bu farklar kalibre edilmezse ağ tarafı kusursuz olsa bile gecikme duyulur. Bluetooth bu iş için kullanılmamalıdır, gecikmesi hem büyük hem kararsızdır.

Uç nokta profili#

Karışık donanımda senkron tutturmanın yolu, her uç noktanın kendi gecikme profilini taşımasıdır.

device_id
audio_backend
output_device
measured_output_latency_ms
manual_offset_ms
calibrated_offset_ms

Sistem bu profile bakarak bazı cihazları bilerek erken, bazılarını geç çaldırır. Amaç komutun aynı anda verilmesi değil, sesin havada aynı ana gelmesidir.

Düzeltme değeri, en yavaş uç noktaya göre hesaplanır. Her cihaz kendi gecikmesi ile en büyük gecikme arasındaki farkı bekler.

Uç nokta A →  0,0 ms
Uç nokta B → -3,4 ms
Uç nokta C → +1,8 ms

Ağ senkronu ile akustik senkron#

İki kavram ayrıdır ve karıştırılması yaygın bir hatadır.

Ağ senkronu, bütün alıcıların aynı zaman çizgisini paylaşması ve aynı paketi aynı zaman damgasına göre çalmasıdır. NOT Cable bunu yapar. Ortak saat sesten bağımsız akar, saatler sonra başlayan bir parça da senkron başlar.

Akustik senkron, sesin kulağa aynı anda ulaşmasıdır. Bunun için zincirin geri kalanı da hesaba katılmalıdır. Çevirici gecikmesi, tampon, hoparlör işlemesi, mesafe.

Doğru hedef ikincisidir. Paketleri aynı anda çalmak gerekli ama yeterli değildir. NOT Cable'ın ağ senkronunu bu kadar sıkı kurmasının nedeni tam da budur. Akustik senkron ancak sağlam bir ağ senkronunun üstüne kurulabilir. Zaman çizgisi 1 ms'nin altında tutarlı olmadığında zincirin geri kalanını düzeltmek anlamsızdır, her düzeltme kayan bir zemine yapılır.

Bu zeminin üstünde NOT Cable zincirin geri kalanını alıcı başına telafi eder. Her alıcının kendi çıkış gecikmesi vardır. Ses kartı sürücüsünün bildirdiği tampon derinliği otomatik olarak hesaba katılır. Çevirici, hoparlör işlemesi ve mesafeden gelen kalan fark ise alıcı başına 0,1 ms hassasiyetinde bir zamanlama ofsetiyle düzeltilir. Aynı odadaki iki hoparlör farklı tamponlarla çalışıyor olsa da kulağa aynı anda ulaşır. Uzak duvardaki hoparlör, mesafesi kadar önce çalacak şekilde ayarlanabilir.

Ağ senkronu sistemin verdiği şeydir. Akustik senkron ise bu zeminin üstünde, alıcı başına ayarlanan sonuçtur. NOT Cable ikisini ayrı tutar, çünkü ikisi ayrı problemdir ve ikincisi ancak birincisi çözüldüğünde çözülebilir.

Pratik öneri#

En kolay yol, senkronun kritik olduğu noktalarda donanımı aynı tutmaktır.

• Aynı model kart, aynı ses çıkışı
• Aynı örnekleme hızı ve aynı tampon ayarı
• Aynı yükselteç ve hoparlör tipi
• Mümkünse kablolu ağ bağlantısı

Bu koşullarda cihazlar arası fark kendiliğinden küçük kalır. Karışık donanımda da çalışır ama o zaman uç nokta başına gecikme ölçümü ve düzeltme kaçınılmazdır.

Ağ tarafındaki gereksinimler için Ağ gereksinimleri, saatin nasıl taşındığı için NMC, NAP ve .nfa sayfasına bakın.

Hazırlayan Hakan E.