Giriş

Bu çalışmada Türk Müziğinin temel enstrümanlarından olan kanun sazının kullandığı ses aralığı içerisindeki seslerin frekans analizi yapılmıştır. Elde edilen ses sinyalleri standart bir ses kartı yazılımı yoluyla yeniden düzenlenerek MATLAB paket programında bulunan FFT (Fast Fourier Transform) rutini kullanımıyla frekans bileşenleri gözlemlenebilir hale dönüştürülmüştür.

Amaç

TRT Ankara Radyosu Kanun Sanatçısı sayın Tahir Aydoğdu’nun girişimleri ve önerileri ile temel sazlarımızdan kanuna ilişkin frekans analizine yönelik bir çalışmanın bugüne kadar yapılmamış olması veya yapıldıysa da bunun yeterince yaygın olarak bilinmemesinden dolayı böyle bir çalışma planlanmış, bu konuda emek ve mesai harcayan kanun yapımcıları ile icra eden kanun sanatçılarının gelecekte yapılması düşünülen çalışmaları bakımından kendilerine katkılar sağlaması amaçlanmıştır.

Kapsam

Buradaki çalışma kapsam olarak bir tek kanun sazımızı içine almaktadır. Benzer bir çalışma eksikleri ve fazlaları ile TRT Ankara Radyosu Ritm Sanatçısı Yüksek Mühendis Sayın Ahmet Taçoğlu tarafından Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü bünyesinde 1997 yılında tanbur sazı için yüksek mühendislik tezi olarak gerçekleştirilmiştir.

Yöntem

Kanun sazının ses frekans analizinin yapılabilmesi için TRT Ankara Radyosu Efekt Stüdyosu’nda bulunan ve Ölü Oda diye anılan, içerisinde ses yansımasının en alt düzeyde olmasını sağlamak bakımından gerekli düzenlemelerin yapıldığı özel bir oda kullanılmış, ses incelemeleri için örnekler iki ayrı ustanın yapmış olduğu 3 ayrı kanundan alınmıştır. Kanunlar TRT Ankara Radyosu kanun sanatçısı Bülent Uyaroğlu tarafından çalınmıştır.

Bilgi

Bu metinde anılan kanunun ses frekans analizinin yapılabilmesi için gerekli olan programlama kodlarının yazılması ve ortaya çıkan frekans grafiklerinin örnek yorumlama, değerlendirme çalışmaları sayın Mehmet Demirer tarafından yapılmış, temel akustik bilgileri ile ilgili kısımlar sayın Atakan Dura’nın Yüksek Lisans tezinin temelini oluşturan metinler esas alınarak yazılmıştır.

Değerlendirme

Kanun sazı bilindiği gibi mızrapla çalınan bir sazdır ve kullanılan mızrapların eninin çıkan sesin tınısı üzerinde doğrudan bir etkisi vardır. Çalma esnasında telin bir noktadan uyarılmakta olmasından dolayı uyarılma noktası, yani mızrabın eni boyunca duran dalga oluşumunu temin eden hiçbir düğüm oluşmaz ve böylece çıkan sesteki harmonik sayısı azalır. Bu mızrap eninin incelmesi durumunda oluşan harmoniklerin artması anlamına gelir ki sesin zenginleşmesine sebep olur. Diğer taraftan mızrap vuruş şiddetinin de çıkan ses üzerinde etkisi vardır; mızrap vuruşu ani olursa telde halihazırda var olan eylemsizlik dolayısıyla telin mızrap vurulan yeri dışındaki bölgeler hareket bakımından geride kalarak o bölgenin fiziksel olarak daha çok gerilmesine, vurma noktası dışındaki sönen harmoniklerin sayısının da azalmasına sebep olur. Benzer şekilde mızrapla sertçe vurulan telden çıkan sesin daha yavaş vurulana göre oluşan harmonikler açısından daha zengin olduğu söylenebilir. Bu durum sazı çalan kişinin mızrabını tele vuruş biçimiyle çıkarttığı sesin sadece gürlüğünü değil tınısını da değiştirebileceği hususunun mümkün olduğunu göstermektedir. Bu bilgiler ışığında mızrapla çalınan bir enstrümandan çıkan seslerin frekans analizi yapıldığında sesi oluşturan frekans bileşenlerinin çokluğu ve bu bileşenlerin genlik seviyeleri sesin tınısı hakkında grafiksel olarak bir bilgi oluşturmaktadır. Bu çalışmada Ankara’da ikamet eden ve enstrüman yapım çalışmalarını sürdürmekte olan çok değerli iki kanun yapımcısı sanatçımızın, Sayın Gültekin Aydoğdu ve Sayın Erkin Gürdoğan’ın kanunları incelenmiş, bunlara ilişkin frekans grafikleri çıkartılmıştır. Ekte verilen frekans grafiklerinde kanunlara üzerinde bulunan tüm natürel sesler ve bazı Türk Müziği bakımından önemli addedilen perdelere ilişkin grafiklere yer verilmiştir. Müzisyenler arasında “parlak”, “mat”, “tok”, “latif”, “küçük” vs diye adlandırılan ses türleri grafiklerde görülen harmoniklerin genlikleri ve sayıları dikkate alınarak görsel olarak okuyucunun isteği ve müzik zevki doğrultusunda yeniden adlandırılabilir.

Örneğin sayın Erkin Gürdoğan’ın yapmış olduğu kanunlarda en pest tel kaba yegâhdır ve bu perdenin frekans grafiğinde temel harmoniklerin 2. Ve 3. Harmoniklere göre daha düşük genlik düzeyinde olduğu gözlemlenmektedir. Aynı durum yegah perdesine kadar olan seslerde aşağı yukarı aynen devam etmektedir. Ayrıca belirli bir harmoniğin üzerinde harmonik bu perdelerde rastlanmamaktadır. Böylece bu seslerin kulakta tok bir etki bıraktığı söylenebilir. Benzer şekilde sayın Gültekin Aydoğdu’nun yapmış olduğu ve ses frekans analizi yapılan kanunların her ikisinde de kaba çargaha kadar olan seslerde harmonik sayısı ve genliği bakımından bir zenginlik göze çarpmaktadır. Böylece bu seslerin kulakta tını yönünden dolgun bir ifade bırakması doğal görünmektedir. Benzer yorumlar birçok perde için yinelenebilir. Erkin Bey’in kanununda tiz neva ve tiz hüseyni civarındaki seslerde çok değişik ve biribirine yakın frekans bileşenlerinin varlığı göze çarpmaktayken Gültekin Beyin kanunları daha düzgün ve fiziksel olarak daha çok ifade taşıyan grafikler vermiştir. Bu bağlamda ilk anılan kanunun bu perdelerde gürültü düzeyinin yüksek olduğu söylenebilir. Erkin Bey’in kanunu dügah-hüseyni sesleri arasında kendi içerisinde tutarlı ve biribirine benzeyen tınıda sesler çıkartmaktadır, aynı  durum Gültekin Bey’in kanunlarında da gözlemlenmekte ancak acem perdesi civarında Gültekin Bey’in kanunlarından bir tanesinde gürültü faktörünün yüksek olduğu gözlemlenmektedir.

Temel Akustik Kavramları

BASİT SESLERİN ALGILANMASI

Seslerin algılanması karmaşık bir olaydır. Kulağa kadar gelen ses dalgalarının taşıdığı akustik enerji, kulak zarına periyodik hareketler yaptırır. Orta kulağa ve oradan da iç kulağa iletilen bu hareketle iç kulakta nöral sinyallere dönüştürülür. Sinyaller beynin sinyal işleme merkezinde değerlendirilir. Böylece algılama işlemi gerçekleşmiş olur. Anlatıldığı gibi işitme istemi üç ana kısımdan oluşmuştur.

1. Kulak
2. İşitme Sinirleri
3. Beyin

Fakat sinyallerin analizini ve değerlendirmesini beynin bir çok bölümü etkilemektedir. Dolayısıyla sesin algılanması;

·    Fiziksel

·    Fizyolojik

·    Nörolojik

·    Psikolojik yönleri olan karmaşık bir olaydır.

İŞİTME SİSTEMİ SINIRLARI

Sesin belli bir niteliği ve enerjisi olmadan sistemimiz onu algılayamaz. Genç ve sağlıklı bir insan, ~15-20 Hz ile ~15-20 kHz arasındaki titreşimleri yeterli enerjiye sahipseler ses olarak değerlendirebilir. Alt ve üst sınırlar kişiden kişiye ve yaşa göre değişebilir. 15 Hz’den başlayarak sekizliler (oktav) halinde ilerlersek 10. adımda 15360 Hz’e ulaşırız. Yani insan 10 sekizliden biraz büyük bir aralığı duyabilmektedir (Ses veya sonik bölge). Geriye kalan frekanslar ise 0-15 Hz (infrason) ses altı ve >20kHz (ultrason) ses üstü şeklinde ayrılır. Bu ses bölgesinin içinde yer lana müzik sesi bölgesi ise 27.5 Hz (en pest müzik sesi piyano ve bas tuba) ile ~ 4000 Hz (pikolo 3729 Hz ve piyano 4186 Hz) arasında yer alır. Bu ses frekansları temel frekanslardır. Selenlerle (harmonikler) birlikte üst sınır 12 kHz’e kadar ulaşır (2. ve 3. harmonikler).

Frekansta işitilebilen sınırlar olduğu gibi ses şiddeti ile ilgili sınırlar da vardır. 10-12 W/m2 ile ~1 W/m2 arasında şiddete sahip uygun frekanstaki titreşimler ses olarak algılanabilmektedir.

KULAĞIN YAPISI VE İŞLEVİ

Belirli frekanstaki bir sesin beynimizde uyandırdığı tizlik ve pestlik duygusuna perde diyoruz. Fekans ile perde arasında doğrudan bir bağıntı vardır. Ayrıca basit sesler için ses şiddeti ile de bir bağınt vardır. Fakat müzik seslerinde böyle bir bağıntı yoktur. Dolayısı ile müzik dilinde perde frekansın karşılığıdır.

Ses algılanmasındaki ilk yapı kulaktır. Kulağı incelediğimizde anatomik açıdan üç kısma ayırabiliriz;

1. Dış Kulak
2. Orta Kulak
3. İç Kulak

Dış kulak,

1. Kepçe (Dış dünyadan gelen titreşimleri toplar),
2. İşitme kanalı (~3 cm uzunluğundaki bu kanal titreşimleri yoğunlaştırılmış bir biçimde zara iletir),
3. Kulak zarından (Tireşimleri orta kulağa iletir. Bağlı olduğu kemikler yüzünden doğrusal bir yapıya sahip değildir. Titreşimleri bire bir iletemez) oluşmuştur.

Orta kulakta bulunan kemik zincirinin görevi, titreşimlerin iç kulaktaki sıvıya iletimini sağlamaktır. Zincirin son kemiği olan “üzengi” iç kulağın ilk elemanı olan oval pencereye bağlıdır. Kemik zinciri, gelen titreşimlerin uygun bir genlikte iç kulağa iletilerek duyarlı sinir hücrelerinin zarar görmesini engeller.

İç kulakta bulunan yarım çember kanallar ise ses algılama mekanizmasındaki görevi, kulak sıvısının taşınması, haricinde insan dengesinin korumasını da sağlar.

İç kulaktaki son kısım olam Salyangoz en önemli ses algılama birimidir. Üç kısımdan oluşur:

1. Giriş bölümü,
2. Zar bölümü,
3. Salyangoz kanalı.

Bu bölümleri birbirinde ayıran taban zarı üzerinde ~30000 kadar tüylü hücre vardır. Tüylü hücrelerin hemen altında sinir hücreleri (mekanik titreşimleri nöral sinyallere dönüştürür) bulunur. Bu hücre topluluğu işitme sistemimizin en önemli bölümüdür.

FREKANS ALGILAMA MEKANİZMASI

Havada ilerleyen ses dalgaları kulak zarını titreşime zorlar. Bu titreşimler kemik zinciri vasıtası ile iç kulaktaki salyangozun içini dolduran perilenf sıvısına geçer ve onu dalgalandırır. Sıvı, içinde bulunduğu taban zarı üstünde rezonans bölgeleri oluşturur. Bu bölgelerde bulunan tüylü hücreler mekanik titreşimleri daha fazla alacağı için altlarında bulunan nöral hücrelerin beyne ileteceği sinyaller de daha güçlü olur. Bu şekilde seslerin frekansları ayırt edilebilir.

Gelen sesin frekansı değiştiği zaman sıvı içindeki titreşimin dalgaboyu ve dolayısı ile zar üzerindeki rezonans bölgesi de değişir. Yani her frekansa karşılık farklı bir bölge maksimum cevap verir. Bu da, sesin frekansı ile taban zarı üzerindeki maksimum rezonans bölgesi arasında doğru orantılı bir bağıntı bulunduğunu gösterir. Bilimsel bir dille yinelemek gerekirse bir sesin frekansı ile ilgili bilgilerin Corti organı tarafından, uyarılmış nöronların mekansal konumu olarak kodlandığını söyleyebiliriz. Uyarılan nöronların bulunduğu yere göre, perde pest veya tiz olarak algılanır.

Yukarıdaki şekilden çıkarılabilecek iki önemli sonuç vardır;

1. Müzik bakımından önemli frekans aralığının (20 Hz – 4kHz) taban zarının aşağı yukarı üçte ikisini (salyangoz tabanından 12-35 mm) kapladığı görülmektedir. Geriye kalan 4kHz – 20 kHz aralığı ise taban zarının üçte birine sığmak zorundadır. Mutlak frekanslardaki bu dengesizlik, bağıl frekanslar gözönüne alındığında yok olmaktadır (Üçte ikilik kısımda 7,5 sekizli, geriye kalan kısımda ise 2,5 sekizli bulunmaktadır). Buradan anlıyoruz ki işitme sistemimiz bağıl frekansları işleyen bir işlemciye sahiptir.
2. Bir sekizliden diğer bir sekizliye geçerken rezonans bölgesindeki kayma sabit ~3.5-4 mm olmaktadır. Beyindeki algılama mekanizması açısından frekans değişimindeki ayırt edilen şey frekans farkı değil orandır. Ayrıca rezonans bölgesindeki kayma miktarı düşük frekaslarda daha fazla olmaktadır. Müzik seslerinin aralığı olan bu aralık, ayırt etme yeteneğinin en yüksek olduğu aralıktır.

 FREKANS AYIRDETME SINIRI

Müzikte perdeyi frekans olarak nitelendirdik. Ancak frekans fiziksel nicel olarak ölçülmesine karşın, psikofiziksel bir nicelik olan perde, ölçülebilir bir nicelik değildir. Psikofiziksel nicelikleri ölçemeyiz ama birbirleri ile karşılaştırabiliriz. Böyle değerlendirmeler öğrenme ile gerçekleştirilebilmektedir. Öğrenme söz konusu olunca bir birime, yani algılanabilir en küçük değere ihtiyaç duyulmaktadır (aed). Bir insanın iki sesi karşılaştırabilmesi için, sesin birbirinden belli bir seviye farklı rezonans bölgeleri olmalıdır. Fark yeterli derece büyük değilse rezonans bölgeleri birbirinin içine gireceğinden iki ses arasındaki fark algılanamaz. Bir başka değişle, iki uyarı arasındaki fark aed (algılanabilen en küçük değer)’den küçükse iki frekansın da aynı perdeden olduğuna karar verilir.

Ses algılamadaki önemli etkenlerden biri olan aed’nin büyüklüğünün yapılan deneyler sonucunda bir çok etkene bağlı olduğu görülmüştür. Bu etkenlerden;

·      Ses frekansı; 2 kHz’lik ses titreşimindeki 10 Hz’lik bir değişim perde olarak algılanabilmektedir (% 0.5’lik bir değişim). Fakat 100 Hz’deki bir sinyalle yapılan deneyler de 3 Hz’lik bir değişimin algılanabildiğini ortaya koymuştur.

·      Ses şiddeti; Yapılan deneylerde ses şiddetinin önemli bir etken olmadığı ancak çok şiddetli seslerde bazı ayırdedememe sonuçlarına neden olduğu gözlenmiştir.

·      Duyulma süresi; Eğer bu süre 0.1 sn’nin altında ise önemli olmaktadır.

Bunların dışında bir önemli etken de frekansdaki ani değişimlerdir. İşitme sistemi böyle ani değişimlerde ayırdetme yeteneğini ~30 kat artırabilir.

İKİ FREKANSIN BİRLİKTE ALGILANMASI

Basit seslerin algılanmasından sonra, binişerek  kulağa gelen ses sinyallerinin nasıl algılandığını öğrenmemiz gerekmektedir. İki ayrı frekansa sahip ses sinyali bu binişmeyi:

1. Kulağa gelmeden önce veya
2. Ayrı ayrı kulaklara gelerek beyinde

gerçekleştirebilir. Kulağa gelmeden önce binişen sinyaller, lineer binişim ismi ile adlandırılır. İki ayrı sinyalin binişim sonrasında, etkileri toplanarak bileşke sinyale aktarılır. Bileşke sinyal kulak zarı, kemikler ve nöral sinirleri uyararak iki ayrı bölgede iki farklı rezonans yaratır. Farklı rezonans bölgelerinin oluşumu ertesinde beyin bu sinyalleri bileşke sinyalin içinden ayırt edebilir.

İki sesin frekansları arasındaki fark Df küçüldükçe rezonans bölgeleri birbirine yaklaşır. Bu nedenle beynin ayırdetme yeteneği de düşer. Df çok küçükse tek bir ses (vurulu) algılanır. Df < 10 Hz olduğu sürece vurular çok açık bir şekilde algılanır. Fark daha da büyürse, örneğin 15 Hz, saniyede oluşan 15 vuru net olarak algılanamaz; vuru duyumu kaybolur. Ama, bileşke seste çok karakteristik bir sertlik ve hoşa gitmezlik durumu oluşur. Df belli bir değere kadar daha, pürüzlülüğe neden olur. Belli bir seviyeye ulaştığı zaman ise iki ayrı ses f1 ve f2 net olarak algılanır. Bu değere frekans çözümleyebilme değeri denir (Dfç). Bu anda rezonans bölgeleri birbirinden yeterince ayrılmış durumdadır. Fakat tam olarak ayrılma söz konusu olmadığı için pürüzlülük durumu halen devam eder. En sonunda, Df  kritik bant sınırı değerine ulaştığı zaman (DfKB) rezonans bölgeleri birbirini hiç etkilemeyecek kadar  ayrılır, dolayısıyla pürüzlülük durumu ortadan kalkar ve iki ayrı sinyal net olarak algılanır.

Müzik algılanmasında kritik bant da önemli rol oynar. Bir sesin kritik bandının taban zarında kapladığı bölge, bir çeşit bilgi biriktirme ve bütünleme birimi işlevi görür. Kritik bant sınırının sesin şiddetine pek bağlı olmadığı söylenebilir. Yani, kritik bant, perilenf sıvısında oluşan dalgaların genliğinden bağımsızdır. Öyleyse, ancak taban zarındaki sensörlerin yapısal özelliklerinden kaynaklanıyor olmalıdır. Nitekim, kritik bantlar, taban zarının herhangi bir yerinde hep ~1.2 mm kadar bir yer kaplamaktadır. Taban zarındaki ~30.000 kadar hücreden herhangi bir kritik bant içine düşünlerin sayısı ~1300 kadardır. Kulağa, birlikte gelen iki basit sesin merkez frekansı (yani iki sesin frekansları ortalaması) ne olursa olsun, yani kritik bant sınırının neresinde oluşursa oluşsun, kritik bant başına düşen sensör sayısı değişmez. Demek ki, kritik bant genişliği, yalnızca hücrelerin yapısal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Algılanabilen en küçük değişiklik, bir sesten başka bir sese geçilmesi halinde, geçilen sesin farklılığının algılanabilmesiyle ilgilidir (AED).

Seslerin beyinde birleşmesi durumunda ise Dfç oldukça küçüktür. Çünkü iki ayrı kulakta farklı rezonans bölgeleri olacaktır. Bu durumda rezonans bölgelerinin binişme durumu söz konusu olmayacaktır. Ayrıca basit bir sesin algılanmasında rol oynayan nöral hücrelerden beyne iletilen sinyallerin, merkezden uzaklaştıkça önemini yitirdiğini de söyleyebiliriz. Yani rezonans bölgesinin merkezindeki nöral hücreler, sinyal algılama işleminde kenardaki hücrelerden daha önemli rol oynarlar.

MÜZİK SESLERİNİN ALGILANMASI

Karmaşık seslerin algılanması konusunda önce iki temel sorunun cevaplaması gereklidir:

1. Karmaşık bir ses, farklı frekansların binişimiyle olduğu halde, nasıl oluyor da bir perde halinde algılanabiliyor?
2. Perdesi ve gürlüğü aynı olan sesleri nasıl oluyor da farklı sesler halinde değerlendirebiliyoruz?

Perde Algılanması

Karmaşık bir ses kulağımıza gelince, kulak zarı bu sese uyarak içeri-dışarı periyotlu bir titreşim yapmaya başlar. Kulak zarının titreşimleri, kulak kemikleri aracılığıyla, mekanik olarak, oval pencere zarına iletilir. Oval pencere zarı da hemen hemen aynı titreşim örneğiyle titreşmeye başlar. Kulak zarı da, kemik zinciri de ilettikleri titreşimin farklı selenlerin birleşimiyle oluştuğunu bilmezler. Onların görevi sadece titreşimi iç kulağa iletmektir. Titreşimin ilk analizi salyangozda yapılır.

Oval pencere zarındaki karmaşık titreşimler salyangoz sıvısında dalgaların oluşumuna yol açar. Dalgalar oluşmaya başladığı anda, sesi oluşturan farklı frekanstaki bileşenlerin ayrıştırılması işlemi de başlar. Belirli bir frekanstaki bileşenin rezonans bölgesi (hareketli dalganın taban zarı üzerinde en şiddetli uyarıyı yaptığı bölge), taban zarının dibinden itibaren, frekansa bağlı belirli bir x uzaklığındadır. Öyleyse, karmaşık sesi oluşturan selenlerin her biri farklı bir rezonans bölgesini uyaracaktır. Selenin f frekansı ile o selene ait rezonans bölgesinin x konumu arasındaki bağıntının hemen hemen logaritmik olduğunu belirtmiştik. Bu nedenle, selen numarası büyüdükçe rezonans bölgesi gitgide birbirine yaklaşır. Rezonans bölgelerinin sınırlarının kesin bir çizgi gibi olmadığını, iki yana doğru hafifliyerek yayıldığını da biliyoruz. Dolayısıyla, özellikle yüksek selenlerde, rezonans bölgeleri birbirine karışmaya başlar. Gerçekten yedinci selenden sonra, bütün rezonans bölgeleri birbirinin kritik bandı içine girmekte ve bunların arasındaki farkı belirlemek çok zorlaşmaktadır. Çalgılarla yapılan deneylerde, yedinci selenin ve ötesinin algılanamadığı gözlenmiştir

Taban zarındaki rezonans bölgelerinin herbiri kendi rezonans frekansıyla titreşir. Bu titreşimlerin fazı, rezonansa sebep olan selenin kulak zarındaki orjinal titreşimindeki fazıyla bağıntılıdır, fakat ona eşit değildir. Kuşkusuz, ayrık rezonans bölgeleri için böyledir ama, rezonans bölgelerinin binişmesi, durumu önemli ölçüde karıştırır. Yani, bir karmaşık ses salyangozda son derece karışık bir durumun ortaya çıkmasına neden olur. Böyleyken, nasıl oluyor da bu karmarışık veri yığını içinden yalnızca tek bir perde, gürlük ve tını duyumu algılanabilmektedir sorusu düşünülebilir

Sesin perdesinin algılama işleminin, aslında bir mekansal konum algılama işlemi olduğu düşünülmektedir. Frekansı ne olursa olsun, bütün periyotlu seslerin, taban zarı üzerinde en şiddetli rezonansa sebep oldukları yer, (x konumu) sesin niteliği ile hemen hemen hiç değişmez. Yani, çeşitli selenlerin oluşturduğu komşu rezonans maksimumlarının arasında değişmeyen bir uzaklık bağıntısı vardır. Ama yüksek selenlerde (yedinciden itibaren) bu bağıntı fiziksel anlamını kaybeder. Bu durumda binişen bölgelerden gelen sinyaller değerlendirilirken maksimum ekonomi – minimum ayrıntı ilkesine uyulur. Bu şekilde, birbirine yakın sinyaller aynı frekansta algılanır.

Kimi bilim adamları, taban zarının aynı bölgelerinden gelen aynı sinyallerin (değişmeyen karakterdeki) bir ve aynı şey olduklarına karar vermeyi küçük yaşlarda öğrendiğimizi ileri sürmektedirler. Kimi bilim adamları ise bunu yapmamızı sağlayacak mekanizmayı sonradan geliştirdiğimizi iddia etmektedirler. İkinci düşüncenin gerçeğe daha yakın olduğunu gösteren belirtiler vardır. Sonradan geliştirilen bu tanıma, mekanizmasına, “merkezi perde işlemcisi” denmektedir. Bu nöral birimin temel işlevi, ayrıntıları ortadan kaldırarak, gelen karışık uyarı demetini yeni ve daha basit bir uyarı demeti haline getirmektir. Bunun sonucu olarak, orijinal uyarı demetinin karmaşıklığına ve aynı anda oluşan bir çok selenin varlığına karşın tek bir perde algılanır. Bu tek perde, doğal sesin içinde en belirgin (en şiddetli) olan temel sese karşılıktır.

Merkezi perde işlemcisinde bir takım kalıplar oluştuğu ve taban zarından gelen karmaşık mekansal uyarı demetinin bu kalıplarla karşılaştırılarak değerlendirildiği öne sürülmektedir. Kalıplardan biriyle benzerlik görülürse, karmaşık uyarının o kalıbın temsil ettiği perdeye sahip olduğuna karar verilir. Görme olayında da buna çok benzeyen bir durum vardır.

Kalıp arama işlemi, selenlerin bir kısmını bir kulağa, diğerlerini öbür kulağa aynı anda gönderdiğimiz zaman da gerçekleşmektedir. İki kulaktan gelen sinyaller bir araya getirilip birleştirilerek uygun kalıp bulunabilmektedir. Bundan, merkezi perde işlemcisinin, işitme sistemimizin daha üst basamaklarında (salyangozdan gelen sinyallerin işlendiği yerden sonra) bulunduğu anlamı çıkar.

Karmaşık bir sesin perdesinin algılanmasıyla ilgili mekanizmada, uyarılan nöronların ardarda gönderdiği sinyallerin zaman içindeki dağılımının hiç hesaba katılmadığını söylemek mümkün değildir. Hayret edilecek derecede verimli çalışmaya ve bir çok destekleyici sistemden yararlanmaya ayarlanmış bir sinir sisteminin, çevresel kanallarda zaten hazır bekleyen bir çeşit mors kodunu, yaptığı değerlendirmelerde kullanmadığına inanmak zordur. Nitekim, bazı psikofiziksel deneylerin sonucu, ancak, sinyallerin zaman içindeki dağılımın hesaba katıldığını varsayarak açıklanabilmektedir. Belirli bir sinyalin iki kulağa ayrı ayrı bir kaç ms gecikmeli olarak gönderilerek yapılan deneyde, periyodu bu gecikme kadar olan donuk bir perde algılanmaktadır. Bu deneyin sonucu yalnızca taban zarındaki rezonans bölgelerinin konumunun analizi ile açıklanamaz.

Tını algılanması

Karmaşık bir sesin tanınmasında önemli olan ikinci unsur, ses niteliği (tını) duyumudur. Burada, temel frekansı, şiddeti ve spekturumu belli olan bir karmaşık sesin düzgün bir şekilde dinlenmesi sırasındaki statik durum ile bir müzik parçası içinde geçen aynı sesin dinlenmesi sırasındaki dinamik durum arasındaki farka dikkat etmeliyiz. Statik durumda, perdeleri ve şiddet düzeyleri aynı, fakat, spektrumları ve selen fazları farklı karmaşık sesler üreten elektronik cihazlarla yapılan psikofiziksel deneyler, tını duyumunu belirleyen başlıca unsurun ses spektrumu olduğunu göstermiştir. Selenler arsındaki faz farkları ise, özellikle yüksek frekanslı selenler arasında olduğu zaman kolayca sezilebilmelerine karşın, tını üzerinde ancak ikinci derecede bir etki yapmaktadır. Demek ki statik tını duyumu, taban zarı boyunca uyarılan rezonans bölgelerinin etkinlik derecelerinin bir fonksiyonudur. Yani, rezonans bölgelerinin farklı şiddette uyarılmış olması, buralardan gönderilen sinyallerin gönderilme hızının farklı olmasyla sonuçlanmakta, bu hız farkları analiz edilerek sesin tınısı hakkında karar verilmektedir. Burada önemli olan, uyarılma bölgelerinin herbirinin kritik bandındaki ses enerjisinin mutlak değeridir. Sinyal gönderme hızı enerjinin mutlak değerine bağlıdır. Tını da sinyal gönderme hızına bağlı olduğuna göre, tını algılanmasında önemli olan, temel sesinkine bağlı bağıl şiddetler değil, mutlak şiddetlerdir. Bir plağı veya bandı normalden hızlı veya yavaş çaldığımız zaman tınının tamamen değişmesi bunun bir kanıtıdır. Çünkü yavaş veya hızlı çalmakla bağıl şiddet spektrumu değişmez, yalnızca frekaslar aşağıya veya yukarıya doğru kayar. Eğer tını bağıl şiddetlere bağlı olsaydı tınının da değişmemesi gerekirdi.

Statik tını duyumu, orjinal akustik uyarının yalnızca bir parametresine (ses spektrumuna) bağlı değil, bütün parametrelerine bağlı olarak oluşan çok boyutlu bir psikofiziksel niceliktir. Bu nedenle, tını hakkında karar vermek tek boyutlu birer nicelik olan perde ve gürlüğün anlatılmasına göre daha zordur. Perdenin daha tiz veya pest, gürlüğün daha fazla veya daha az olduğu kolayca ifade edilebilmektedir. Tını farklığında ise buna karar vermek oldukça zordur. Bir kaç nitel anlatma yolu vardır. Örneğin, spektrumda yüksek selenler azsa, ses donuk olarak nitelendirilir.Genizden gelir gibi nitelemesi spektrumunda başlıca tek selen bulunan sesleri anlatır. Spektrum yüksek selenler bakımından zenginse sesin keskin veya parlak olduğu söylenir.

Şimdi gerçeğe daha yakın olan dinamik tını kavramına gelelim. Bir karmaşık sesin niteliği, o sesin nasıl bir bütünün parçası olduğuna da bağlıdır. Sesin anlamlı bir melodinin veya armoninin içinde bulunması, beyindeki işleme mekanizmasını büyük ölçüde etkiler.

Karmaşık bir sesi dinlerken işitme sistemimiz dikkatini tek tek selenlerin frekanslarından çok, merkezi perde işlemcisinden gelen çıkış sinyalleri (bunlar tek bir perde duyumuna neden olurlar) üzerinde yoğunlaştırır. Eğer, düzgün seslendirilen karmaşık sesin içindeki ilk altı seleni duymak istiyorsak merkezi perde işlemcisini kapatmak ve dikkatimizi, daha alt planda kalan ve taban zarının rezonans bölgelerinin mekansal konumunu belirleyen spektral perde mekanizmasının çıkış sinyallerine odaklamamız gerekir. Bu kapatma ve yeniden odaklama işlemi zaman alır. Böyle olduğu için çok kısa süreli karmaşık seslerin selenleri algılanamaz. Ses uzuyorsa mekanizmanın ayarlanması mümkün olur ve ilk altı selen algılanabilir. Yedinci seleni ise, elektronik olarak üretilmiş, düzgün karmaşık seslerde bile algılamak son derece zordur.

MÜZİK SESLERİNİN TANILANMASI

Tanılama işlemlerinin ortak yanı, hepsinin de bilgilerin elenmesine dayanmasıdır. Bunun nedeni, sinir sisteminin çalışmasının en az çaba-en çok verim ilkesine uymasıdır. Gelen pek çok sinyalin oluşturduğu korkutucu karmaşıklık içinden anlamlı bir bilgi çıkarabilmek (böylece nesneleri tanıyabilmek ve onların arasındaki bağlantıyı ortaya koyabilmek) için, sistemin, konuyla ilgili olan verileri ilgili olmayanlardan ayıracak süzgeçler kullanması gerekir. Bu süzgeçler, ilgili olduğu düşünülen bazı sabit uyarı biçimlerine (bunlar ya genetik olarak aktarılmıştır ya da bir öğrenme süreciyle edinilmiştir) ayarlanmış olmalıdır.

Ses algılanmasında, sinir sistemimizde, ilk başta en basit olarak şiddetle ilgili veriler değerlendirilmekte ve önce gürlük duyumu ortaya çıkmaktadır. Çünkü, gürlük duyumu yalnızca, gelen karışık sinyaller kalabalığının içindeki akustik enerji akışı verileriyle ilgilidir.

İşitme olayında ikinci adımın, sesin periyodiklik biçiminin saptanması olduğu düşünülebilir (Bu taban zarındaki rezonans maksimumlarının mekansal dağılımının veya nöral sinyallerin geçici dağılımının saptanması demektir). Bu adımdaki işlem sonucunda öznel perde duyumu ortaya çıkar.

Üçüncü adımda sesi oluşturan bileşenlerin şiddet spektrumu saptanır ve analiz edilir. Böylece tını duyumu ortaya çıkar. İşitme sistemimizde tını algılanmasının üçüncü sırada yer almasına karşılık, müzikte tınının algılanması (ses kaynağının yani çalgının tanınması) ilk sırada yer alır. Yani bir ses duyduğumuz zaman, ilk düşünülen şey, sesin perdesi veya gürlüğü değil, ne sesi olduğudur. Karmaşık sinyal topluluğundan tını duyumunun çıkarılabilmesi için, (1) bir çok verinin önceden tanılamaya uygun bir biçimde bellekte depolanmış olması ve (2) yeni gelen verilerin önceden depolanmış ve tanılanmış bilgilerle karşılaştırılması gerekir. Birinci basamak, öğrenmeyle (veya koşullanmayla) ilgilidir. Bir çocuğa belli bir çalgıyı (örneğin kanunu) tanıtmak için bu çalgıyla çalınan bir ezgi defalarca dinletilir ve bu sesin kanun sesi olduğu söylenir. Çocuğun beyni ardarda gelen işitsel sinyallerden uygun bilgileri seçer, bu bilgileri kanun etiketi altında sınıflandırır ve bellekte depolar.

İkinci basamak, öğrenilmiş örneklerle karşılaştırarak koşullandırılmış bir yanıt bulma işlemidir. Öğrenmiş olan çocuk, bir kanun sesi duyunca, çocuğun beyni gelen sinyallerden tınıyla ilgili olanları seçer ve bunları depolanmış bilgilerle karşılaştırır. Uygun bir kalıp bulunca da yanıt verir.

Eğer daha önce hiç duymadığımız bir ses duymuşsak beynimiz uygun kalıp bulma mekanizmasını çeşitli ip uçlarla besleyecek, mekanizma umutsuzca, gelen sinyalleri depolanmış bilgilerle karşılaştırarak bir sonuç bulmaya uğraşacaktır. Uygun kalıp bulma işlemi başarısızlıkla sonuçlanırsa, henüz tanılanan bu yeni tını için bir dosya açılır ve belleğe depolanır. Eğer işlem yarı yarıya başarılı olmuşsa sesin bir klarneti andırdığına veya haşin bir trombona benzediğine karar verilir.

Tını algılanması ve ses kaynağı tanılanması sırasında hangi nöral işlemler gerçekleşmektedir? Deneyler, kortikal alanlardaki (beyin kabuğunda yer alır) nöronların (bu nöronlara sensör organlarından gelen iletme sistemleri bağlıdır) orjinal sensör uyarılarındaki kesin fakat karmaşık özelliklere yanıt verebilen özellik dedektörleri olduğunu göstermiştir. Örneğin, görsel korteksteki nöronların yalnızca bir açı oluşturacak biçimde eğilmiş karanlık veya aydınlık çizgilere ve kenarlara ya da belirli bir biçimde hareket eden çizgilere yanıt verebildiği anlaşılmıştır. Bunun gibi, işitsel kortekste de yalnızca belirli tipteki karmaşık seslere yanıt veren nöronlar vardır. Sensörlerden gönderilen ve sensörleri kortekse bağlayan iletim yollarındaki nöral sinyal işleme mekanizmasında biçimlendirilen bilgiler, birbirine bağlı ve birbirini etkileyen nöronlar tarafından denetlendikten sonra bir karara varılır. Belirli bir selen spektrumuna sahip statik bir karmaşık sesin, belirli bir kortikal nöron ağında, yine tamamen belirli bir sinyal yaylım ateşini başlattığı düşünülmektedir.  

Bunun sonucu olarak belirli bir tını duyumu algılarız. Bu işlemin, çok büyük bir nöron topluluğunun katılımıyla oluşan kollektif bir olay olduğunu önemle belirtmeliyiz. Diğerlerinden yalıtılmış, onlarla bilgi alışverişi yapamayan, tek bir nöron, çok çeşitli karakterdeki farklı sinyallere yanıt vermektdir. Nöron ancak bir nöron topluluğuyla bağlantı halindeyse belirli bir uyarıya kilitlenebilir. Anlaşıldığı üzere, belirli bir uyarı biçimine (örneğin, belirli bir müzik sesine) kilitlenen şey tek bir nöron değil, nöral etkinliğin zaman ve mekandaki dağılımıdır. Beyin korteksinde oluşan nöral yanıt, gelen orjinal uyarının holografik bir görüntüsü olarak ortaya çıkar. Yani uyarıda tek bir nokta ile temsil edilen bir özellik, zaman ve mekan içinde, korteksdeki pek çok noktaya (nöronlara) dağıtılır.  

Kortekste böyle bir nöral etkinlik oluşunca, o etkinliğe karşı gelen belirli bir duyum algılanır. Dolayısıyla, belirli bir dış uyarının, korteksde hep aynı görüntüyü oluşturması ve uyarı geldiği zaman hep aynı duyumun algılanması beklenir. Oysa deneyler, dış uyarının taşıdığı bilgilerdeki bazı küçük fakat anlamlı değişiklerin korteksdeki beklenen görüntüyü büyük ölçüde değiştirebildiğini göstermiştir. Dış uyarının çevresel sistemde oluşturduğu sinyal yaylım ateşine, 50-80 ms kadar bir gecikmeyle içten gelen belirleyici bir sinyal katılırsa, beynin üst merkezlerinde oluşan karşılaştırma ve tanılama işlemlerinde, dolayısıyla da algılamada bazı sorunlar ortaya çıkar.