خانه / صدا / انتخاب و عملکرد پردازشگرهای سیگنال صوتی(بخش سوم)

انتخاب و عملکرد پردازشگرهای سیگنال صوتی(بخش سوم)

نویسنده : مرتضی دهنوی

اکولایزرهای گرافیکی

 (Graphic Equalizer)

      رایج ترین افزار برای یکسان سازی (equalization)  در تقویت صدا، اکولایزر گرافیکی است. اکولایزر گرافیکی متعارف دارای مجموعه‌ای از فیدرها (faders)  است که هر کدام مربوط به فرکانس مشخصی هستند. با استفاده از این فیدرها می‌توان فرکانس انتخاب شده را تقویت کرد یا برش داد. (شکل1). فرکانس‌های میانی این فیلترها، بدون توجه به شرکت سازندة آنها، در همة اکولایزرها یکسان است، چون سازمان استاندارد بین المللی (ISO)  محدودة آنها را مشخص کرده است. از آنجا که جای قرار گرفتن فیدر به سختی مقدار تقویت یا برش را نشان می‌دهد، این نوع اکولایزر، شکل تقریبی دگرگونی پاسخ فرکانس را نیز نشان می‌دهد، به همین خاطر به آن اکولایزر ترسیمی ‌یا گرافیکی می‌گویند.

شکل 1)

گسترة واقعی فیلترها وسیع تر از آن است که اکولایزر گرافیکی نشان می‌دهد و پاسخی که از ترکیب فیلترهای متعدد بدست می‌آید تاثیر شگفتی خواهد داشت. شایان توجه است این فقط پاسخ تحمیل شده توسط اکولایزر گرافیکی روی سیگنال صوتی است و محتویات فرکانسی واقعی سیگنال صوتی مطلبی دیگر است. برای مثال اگر سیگنال صوتی قبلا در مقدار 2 کیلوهرتز 2dB  بالاتر بوده، با استفاده از اکولایزر برای افزایش 3dB  دیگر در فرکانس 2 کیلوهرتز، نتیجه افزایش کلی  5dB  خواهد بود و این در حالی است که اکولایزر گرافیکی فقط تقویت 3dB  را نشان می‌دهد. تجزیه و تحلیل پاسخ فرکانس کلی سامانه صوتی به یک دستگاه اندازه گیری مانند Real Time Analyzer (RTA)   نیاز دارد. تعداد فیلترهای موجود در اکولایزر گرافیکی از 5 (اکولایزر گرافیکی 5 باندی) تا 31 (اکولایزر گرافیکی 31 باندی) یا بیشتر است. در این اکولایزر رابطه مستقیمی ‌بین تعداد فیلترها و پهنای باند هر فیلتر وجود دارد. بطور کلی فیلترهای بیشتر، کنترل دقیق‌تری را موجب می‌شوند. زیرا محدودة فرکانسی که هر فیلتر روی آن اثر می‌گذارد، کوچکتر است. پهنای باند هر فیلتر در عین حال تعیین کنندة مشخصة اکولایزر نیز هست. طبقه بندی معمولی این اکولایزرها مقادیر یک اکتاو   2/3 اکتاو  یا 1/3 اکتاو را دربر می‌گیرد. فیلترهایی با پهنای باند بیشتر مانند 1/6 اکتاو وجود دارند، اما به ندرت با آنها سروکار داریم. معمول ترین شکل اکولایزرهای گرافیکی نوع 1/3  اکتاو است. چون کنترل لولِ به نسبت دقیقی را با تعداد فیدرهای قابل تنظیم خود ارائه می‌دهد. محدودة فرکانس‌های شنوایی به 30  یا  31 فیلتر 1/3 اکتاو نیاز دارد، در صورتی که برای اکولایزر گرافیکی 1/6 اکتاو،  حداقل 60  فیلتر 1/6 اکتاوی لازم است.

دستگاه‌هایی با پهنای باند پایین تر مانند یک اکتاو یا 2/3 اکتاو، به طور معمول برای کنترل دقیق به کار نمی‌روند. بلکه کار آنها شکل‌دهی کلی است. اکولایزر گرافیکی یک اکتاوی دارای7  یا 8 فیلتر است و نوع 2/3 اکتاوی 15 فیلتر دارد. توجه داشته باشید که اکولایزرهای قدیمی‌تر به جای فیدرهای کشویی، پتانسیومترهای گردان دارند. به این دستگاه هم اکولایزر گرافیکی می‌گویند، اما نشانگر بصری پاسخ فرکانسی آن با استفاده از دکمه‌ها و یا نقطه‌های ریزی ساخته شده است که کمتر دیده می‌شوند. اکولایزرهای گرافیکی در دو نوع ترکیبی و غیر ترکیبی وجود دارند. (شکل 2)

شکل 2)

اگر فرکانسی که نیاز به تضعیف آن است بین دو فیلتر 1/3 اکتاوی قرار گرفته باشد، با برشی که توسط این دو فیلتر انجام می‌شود، کار انجام می‌شود. در اکولایزر غیر ترکیبی، محل موجود بین دو فیلتر تا حدودی لول بیشتری دارد و در نتیجه به برش بسیار زیادی برای کاهش سطح فرکانس مورد نظر نیاز خواهد بود، اما در اکولایزر ترکیبی، انتقال هموارتری بین باندهای مجاور وجود دارد. بنابراین برش کلی کمتری برای رسیدن به همان سطح تضعیف شده فرکانس مذکور لازم است. علاوه براین، چه در حالت برش چه در حالت تقویت، ریزموج‌های(ripples)  کمتری در پاسخ فرکانس کلی وجود خواهند داشت. به خاطر این پاسخ هموارتر، اکولایزرهای گرافیکی با فیلترهای ترکیبی برای کاربرهای تقویت صدا (stage)، ترجیح داده می‌شوند. بطور کلی اکولایزرهای گرافیکی همراه با فیلترهای ترکیبی عرضه می‌شوند مگر آنکه غیر از آن مشخص شده باشد.

اکولایزر پارامتری

 (Parametric Equalizer)

اکولایزر پارامتری کنترل‌های بسیار بیشتری در مقایسه با اکولایزر گرافیکی دارد و پارامترهای زیادی را برای تنظیم در اختیار کاربر می‌گذارد. در این نوع اکولایزر گذشته از امکان برش یا تقویت فرکانس‌های مشخص، امکان تنظیم فرکانس مرکزی و پهنای باند فیلتر نیز وجود دارد. (شکل3)

فرکانس مرکزی به محلی از پاسخ فرکانس گفته می‌شود که حد بیشتر تقویت یا برش در آن روی می‌دهد. پهنای باند که در سطرهای قبلی به آن اشاره شد، نشانگر محدوده واقعی فرکانس‌هایی است که فیلتر روی آنها تاثیر می‌گذارد. اکولایزر نیمه پارامتری(semi-parametric)  یا جارو کننده، امکان انتخاب فرکانس مرکزی و تقویت یا برش را در وضعیت ثابت بودن پهنای باند، فراهم می‌کند. (شکل4)

این اکولایزرها در بیشتر میکسرهای معتبر صدا دیده می‌شوند. بیشتر میکسرهای مدرن که قسمت اکولایزر (EQ)  داشته باشند، حداقل یک فیلتر نیمه پارامتری نیز دارند که به طور معمول از آن برای کار روی فرکانس‌های میانی (midrange)  استفاده می‌شود. میکسرهای پیشرفته‌تر دو یا چند باند از اکولایزرهای پارامتری کامل (fully-parametric EQ)  را نیز همراه دارند. از پتانسیومترهای هم محور در میکسر صدا، اغلب برای حفظ تنظیمات انجام شده مربوط به کنترل فرکانس و پهنای باند استفاده می‌شود. اکولایزرهای پارامتری آنالوگ به خاطر کمبود فضا در میکسر صدا محدود شده‌اند، چون به ازای هر باند از آنها به سه عدد کنترل نیاز است. این نوع اکولایزرها به طور معمول با 5 یا 7 فیلتر در دسترس هستند، اما اکولایزرهای پارامتری دیجیتال فقط با قابلیت‌های پردازش دستگاه محدود می‌شوند. بنابراین هر چقدر قدرتِ پردازش دستگاه بیشتر باشد، می‌توان فیلترهای بیشتری به کار برد. بسیاری از اکولایزرهای پردازش سیگنال دیجیتالی به کاربر اجازه می‌دهند تا فیلترها را با استفاده از یک نمایشگر که نشان دهنده شکل ترسیمی‌آنها است، آرایش دهد. این نوع اکولایزر، مزیت بصری اکولایزر گرافیکی را با کنترل دقیق‌تر اکولایزر پارامتری درهم آمیخته است. مزیت اصلی پهنای باند قابل تنظیم، اثر کم بر روی فرکانس‌های مجاور هنگام اعمال یکسان سازی اصلاحی (corrective equalization)  است.(شکل5)

برای مثال در یک سامانه صوتی که فرکانس 500Hz  نیاز به تضعیفی 6 دسیبلی داشته باشد، استفاده از اکولایزر گرافیکی 1/3 اکتاوی باعث تضعیفی به مقدار تقریبی 3dB   در فرکانس‌های 400Hz  و 630Hz خواهد شد. با استفاده از اکولایزر پارامتری و کاهش پهنای باند به 1/10 اکتاو، فرکانس‌های ذکر شده به سختی تحت تاثیر قرار خواهند گرفت. برعکس اگر اکولایزری با پهنای باند وسیع تر به کار گرفته شود، باعث خواهد شد فرکانس‌های مجاور متعددی به شکل خودخواسته و فقط با یک فیلتر برش بخورند یا تقویت شوند. دستگاه‌های مختلف با استفاده از یکی از این مقیاس‌ها پهنای باند را بیان می‌کنند: بخشی از یک اکتاو، Q (فاکتور کیفیت) و یا عددی بر حسب هرتز(Hz)(شکل 6)

در مقدار یک کیلو هرتز، فیلتری با برش 3dB  و پهنای باند یک اکتاو دارای Q معادل 1.41 خواهد بود و تقریبا710Hz  را می‌پوشاند. برای تبیین Q، پهنای باند از نقاط  3dB  بالاتر یا پایین‌تر اندازه‌گیری می‌شود (که بستگی به وجود تقویت یا برش دارد).

تقسیم فرکانس مرکزی به این پهنای باند برحسب هرتز، مقدار Q  را تعیین می‌کند که به فاکتور کیفیت (Quality Factor)  معروف است. Q  مقدار فشردگی و نشانه‌گیری فیلتر را در نزدیکی فرکانس مرکزی نشان می‌دهد. در مثالی که ذکر شد، نقاط-3dB  برای فیلتر یک اکتاوی تقریبا  645Hz  و 1355Hz  هستند که تفاوتی معادل   710Hz دارند، بنابراین:

 Q= 1000Hz/710

Q=1.41

توجه داشته باشید که هنگام تعیین Q، نقاط 3dB  نسبت به قله (peak)  یا میان موج (trough)  مشخص می‌شوند و ربطی به باند میانی صدا ندارند. این مطلب گاهی موجب سردرگمی‌می‌شود چون پهنای باند موثر یک فیلتر نیز بعضی اوقات به عنوان تفاوت فرکانس‌ها در نقاط  3dB  که متناسب با بهرة واحد و نه فرکانس مرکزی هستند، تعیین می‌شود. متاسفانه معنی واژة پهنای باند می‌تواند تحریف شود.

به دلیل آنکه اکولایزرهای پارامتری به شکل قابل توجهی قویتر از اکولایزرهای گرافیکی هستند، کاربر باید دانش زیادی در خصوص آنها، به خصوص هنگام تنظیم پهنای باند، داشته باشد.

اکولایزر گرافیکی عملکرد ساده‌ای برای شکل دهی کلی صدا و سایر ترفندها دارد، اما با به کارگیری مناسب اکولایزر پارامتری، ابزار قدرتمندی برای تنظیمات دقیق بر روی پاسخ فرکانس بی نظم و فرکانس‌های مسبب فیدبک خواهیم داشت.

 

حتما ببینید

انتخاب و عملکرد پردازشگرهای سیگنال صوتی(بخش چهارم)

     در بخش سوم از این مجموعه، اکولایزرهای گرافیکی و پارامتری را معرفی کردیم (پردازشگرهای …

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *