Kablosuz Ses Teknolojileri:
Nereden Nereye Geldik?

Nasıl Çalışır?

Bir işitme döngüsü sistemi, temel elektromanyetik indüksiyon prensibine dayanır. Odanın veya belirli bir alanın çevresine döşenen bakır tel, ses kaynağından gelen elektrik sinyalini taşıdığında çevresinde değişken bir manyetik alan oluşturur. Telecoil (kısa adıyla T-coil), işitme cihazı ya da koklear implant içine yerleştirilmiş küçük bir bakır bobindir. Bu bobin, döngünün oluşturduğu manyetik alanı yakalar ve geri elektrik sinyaline dönüştürür. Böylece konuşmacının mikrofon sesi, arka plan gürültüsünden tamamen arındırılmış biçimde doğrudan kullanıcının kulağına iletilir.

Sistemin zekice yanı şudur: alıcı cihaz zaten mevcut işitme cihazının içindedir; kullanıcı herhangi bir ek ekipman taşımak zorunda değildir. Döngü alanı içinde kalan herkes, ister sayaç önünde ister büyük bir konser salonunda olsun, sinyali eşit kalitede alır.

Tarihçe

Teknik altyapısını 1700-1800'lerdeki Franklin, Faraday ve Tesla çalışmaları oluşturan bu teknoloji, 1937'de İngiliz mühendis Joseph Poliakoff tarafından patent aldı. İlk tasarım, telefon ahizesinin hoparlör bobininden çıkan manyetik alanı yakalamaya yönelikti; bu nedenle adı "telephone coil" (telefon bobini), kısaltması "telecoil" ya da "T-coil" olarak yerleşti. 1960'lar ve 1970'lerde İskandinav ülkeleri, teknolojiyi kilise ve okullara yaydı. 1974'te İngiliz NHS, telecoil destekli işitme cihazlarını standart olarak reçete etmeye başladı ve bu adım teknolojinin kitleselleşmesini hızlandırdı.

Nasıl Çalışır?

FM ALD sistemleri, ses sinyalini frekans modülasyonlu (FM) radyo dalgalarına dönüştürerek havaya yayar. Sistem bir verici (konuşmacı tarafında) ve bireysel alıcılardan (kulaklık veya neckloop) oluşur. Günümüz sistemleri dijital modülasyon (DM) teknolojisini de kullanabilmektedir. İlk FM sistemleri 480 kHz'de AM modülasyonu kullanırken, zamanla ABD'de 72–76 MHz ve Avrupa'da 169–176 MHz bantları bu sistemlere tahsis edildi.

Radyo dalgaları duvarlardan geçebildiğinden, birden fazla odaya veya büyük açık alanlara ses dağıtımı mümkündür. Bu özellik, kızılötesi sistemlere karşı en büyük avantajıdır.

Nasıl Çalışır?

IR sistemleri ses sinyalini görünmez kızılötesi ışık dalgalarına dönüştürerek iletir. Ses, önce bir RF alt-taşıyıcıya (genellikle 95 kHz) FM olarak modüle edilir; ardından bu sinyal kızılötesi LED yayıcılar aracılığıyla havaya gönderilir. Alıcı kulaklık veya neckloop, ışığı algılayarak elektrik sinyaline dönüştürür ve sesi kulağa iletir. Bu çift modülasyon yapısı (FM/AM) standart IR iletişimden farklıdır.

Işık duvarlara geçemediği için sistem tam anlamıyla odaya hapsedilmiştir — bu hem en büyük güvenlik avantajı hem de en büyük kısıtlamadır. Graham Bell'in 1880'deki fotofonu (ışıkla telefon görüşmesi) bu teknolojinin ilham kaynağı sayılabilir; ticari IR LED'ler ise 1963'te geliştirildi.

Nasıl Çalışır?

NFMI, telecoil'e benzer biçimde manyetik alan kullanır; ancak hem gönderici hem alıcı küçük bobin/mıknatıs çiftleri üzerinden iletişim kurar. İnsan vücudu 2.4 GHz Bluetooth® sinyalini güçlü biçimde emerken, NFMI'nın kullandığı 3–15 MHz frekans aralığı insan dokusu ve başından kolayca geçer. Bu nedenle sol ve sağ işitme cihazı arasındaki "kulaktan kulağa" senkronizasyon için tercih edilen yöntem olmuştur.

Tipik kullanım senaryosunda: sağ işitme cihazı Bluetooth® üzerinden telefon sesini alır, NFMI ile sol işitme cihazına iletir. Bu ikili mimari (2.4 GHz dışarı — NFMI içeri) birçok üreticinin standart tasarımıydı; LE Audio ve CIS kanalları bu ihtiyacı doğrudan karşılayana kadar.

Nasıl Çalışır?

DECT, ses ve veri için ETSI (Avrupa Telekomünikasyon Standartları Enstitüsü) tarafından geliştirilen bir kablosuz standarttır. 1.9 GHz bandını münhasıran kullanan DECT, Wi-Fi, Bluetooth® veya cep telefonları ile aynı frekansı paylaşmadığından parazit riski son derece düşüktür. DECT 6.0 (Kuzey Amerika versiyonu) 5 RF kanalda çalışır; cihazlar, "konuşmadan önce dinle" protokolüyle birbirinin iletişimini kesmeden kanal paylaşımı yapar.

Ses 64-bit veya 128-bit dijital şifreleme ile aktarılır; bu özellik onu HIPAA uyumluluğu gerektiren ofis ve sağlık ortamlarında tercih nedeni yapmaktadır. Fonak gibi işitme cihazı üreticileri, telefon gibi ev cihazlarını doğrudan işitme cihazına bağlamak için DECT adaptörleri üretmektedir.

Nasıl Çalışır?

2.4 GHz ISM (Endüstriyel, Bilimsel, Tıbbi) bandı, dünya genelinde lisanssız kullanıma açıktır. Bu alanda çalışan özel (proprietary) kablosuz ses sistemleri genellikle FHSS (Frekans Atlama Yayılı Spektrum) veya DSSS (Doğrudan Dizi) tekniklerini kullanarak Wi-Fi ve Bluetooth® teknolojisinin yoğunluğunda da kararlı bağlantı kurar. TV ses vericileri, kablosuz kulaklıklar, bebek monitörleri ve bazı sahne ses sistemleri bu bandı kullanır.

Standart Bluetooth® teknolojisinden farklı olarak bu sistemler üreticiye özgü protokoller kullanır; dolayısıyla farklı marka cihazlar genellikle birbiriyle uyumlu değildir. Ayrı bir rekabetçi alan olarak UHF (470–698 MHz) kablosuz mikrofon sistemleri de profesyonel sertifikalı sahne ses alanına girmektedir.

Nasıl Çalışır?

Bluetooth®, Dr. Jaap Haartsen tarafından 1994'te Ericsson'da geliştirilen ve 10. yüzyılda Norveç ile Danimarka'yı birleştiren Viking Kral Harald Bluetooth'un adını taşıyan kısa menzilli radyo protokolüdür. 2.4–2.485 GHz ISM bandında, 79 kanalda frekans atlama (FHSS) ile çalışır. Ses iletimi için A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) profili, 2003'te standartlaştırıldı ve SBC codec'ini zorunlu temel olarak belirledi.

Bluetooth® bant genişliğinin fiziksel sınırı, teorik 2-3 Mbps olmakla birlikte ses için kullanılabilir veri oranı genellikle 1 Mbps'nin altındadır; protokol yükü, hata düzeltme ve diğer Bluetooth® servisleri bu bandı paylaşır. Bu nedenle tüm Bluetooth® ses kodlamaları kayıplıdır — lossless ses aktarımı ancak aptX Lossless'ın Bluetooth® LE üzerindeki yüksek bitrate modunda teorik olarak mümkündür.

Nasıl Çalışır?

AirPlay, 2004'te AirTunes adıyla iTunes 4.6 ve ilk nesil AirPort Express ile başladı. Wi-Fi üzerinde RTSP (Gerçek Zamanlı Akış Protokolü) kullanarak ses yönlendirmesi yapar. Cihaz keşfi Bonjour (Zeroconf) ile gerçekleşir. Ses verisi AES şifreli Apple Lossless (ALAC) codec ile aktarılır; bu sayede CD kalitesi (44.1 kHz / 16-bit) tam anlamıyla korunur.

AirPlay 2, 2018'de iOS 11.4 ile yayımlandı ve çok oda (multiroom) desteği ile birden fazla hoparlörü eş zamanlı çalıştırma imkânı getirdi. Ancak çok oda entegrasyonu için ses kalitesi kısılarak 256 kbps AAC'ye indirildi — bu karar audiofil camiasında büyük tartışmaya yol açtı.

Nasıl Çalışır?

Sonos, 2002'de Santa Barbara'da kuruldu ve 2005'te ilk ürünü ZP100 ZonePlayer'ı piyasaya sürdü. Kuruluş aşamasında kritik bir sorunla karşılaşıldı: 2002 yılının 802.11 Wi-Fi standardı, gerçek zamanlı senkronize çok oda ses için yeterince güvenilir değildi. Bu nedenle Sonos, SonosNet adıyla kendi özel mesh ağ protokolünü geliştirdi.

SonosNet'te her aktif Sonos cihazı bir ağ düğümü (node) olarak görev yapar ve ağı genişletir. Sistem, bir cihaz router'a kablolu bağlandığında diğer tüm Sonos cihazlarını bu kablolu bağlantı üzerinden yayına alır — bu da Wi-Fi trafiğini azaltır. Senkronizasyon 1 ms'nin altında tutularak oda oda gezerken "echo effect" oluşmaz.

Nasıl Çalışır?

WiSA, Summit Semiconductor (sonraki adıyla WiSA Technologies) tarafından geliştirilen ve 2012'den itibaren bir sektör derneği tarafından standartlaştırılan ev sinema kablosuz ses protokolüdür. 5 GHz DFS (Dynamic Frequency Selection) bandında çalışır; bu bant tarihsel olarak hava durumu radar ve askerî sistemlere ayrılmıştı ve kalabalık tüketici Wi-Fi bandından ayrı tutulur.

Sistem 24 frekans kanalını sürekli tarar; mevcut kanalda girişim tespit edilirse ses anında başka bir kanala geçer. 8 bağımsız ses kanalı (7.1 veya 5.1.2 Atmos) sıkıştırmasız (24-bit/96kHz) olarak gönderilir; bu, CD kalitesinin (16-bit/44.1kHz) çok üzerindedir. WiSA HT varyantı ise ±2 mikrosaniye hoparlör senkronizasyonu sunar.

Nasıl Çalışır?

Google Cast, AirPlay'den farklı bir mantıkla çalışır: "Cast" modelinde, alıcı cihaz (hoparlör, TV) müzik akışını doğrudan Spotify/YouTube Music gibi internet servisinden alır. Telefon veya bilgisayar yalnızca "uzaktan kumanda" görevi görür — kapat desek bile müzik çalmaya devam eder. Bu mimari, AirPlay 1'in "kaynak cihaz kapatılırsa ses durur" sorununu ortadan kaldırır.

Chromecast Audio, 2015'te 3.5mm çıkışlı küçük bir USB dongle olarak çıktı ve 24-bit/96kHz ses desteği sundu. 2019'da üretimden kalktı; ancak Google Cast protokolü Nest hoparlörler, TV'ler ve akıllı ekranlarda yaşamaya devam etmektedir.

Nasıl Çalışır?

LE Audio, Bluetooth® 5.2 ile gelen LE Isochronous Channels (CIS ve BIS) üzerine inşa edilmiştir. İki temel iletim modunu destekler:

• →CIS (Connected Isochronous Stream): TWS kulaklıklarda sağ-sol kulak arası senkronizasyon ve telefon-kulaklık nokta-nokta bağlantısı için. Düşük gecikme, çift yönlü.
• →BIS (Broadcast Isochronous Stream) = Auracast™: Tek vericiden sınırsız alıcıya tek yönlü ses yayını. Eşleşme yoktur; yakında bir Auracast™ yayını varsa herkes onu "kanal değiştirir gibi" seçebilir.

Bu teknolojinin kalbinde LC3 (Low Complexity Communications Codec) bulunur. LC3, SBC'nin yaklaşık %50 daha düşük bit hızında aynı veya daha iyi ses kalitesi sunar. Bu verimlilik, düşük güç tüketimi, uzun pil ömrü ve işitme cihazları için kritik olan düşük gecikme anlamına gelir.