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

انتخاب و عملکرد پردازشگرهای سیگنال صوتی(بخش چهارم)

نویسنده: مرتضی دهنوی

     در بخش سوم از این مجموعه، اکولایزرهای گرافیکی و پارامتری را معرفی کردیم (پردازشگرهای اثرگذار بر بسامد) و در این شماره، این دو نوع اکوالایزر را با هم مقایسه می‌کنیم.

اکولایزر گرافیکی در مقابل اکولایزر پارامتری

بسیاری از دست‌اندرکاران حرفه‌ای صدا دو شکل عمده از اکولایزرها را این گونه توصیف کرده‌اند:

اکولایزر پارامتری:

 ” حل المسائل“!  از اکولایزر پارامتری برای تصحیح قله‌های (peaks)  موجود در پاسخ فرکانسی سامانة صوتی استفاده کنید. میکروفن‌ها و بلندگوها، به خصوص بی نظمی‌های زیادی را در پاسخ فرکانس کلی بوجود می‌آورند. با استفاده از دستگاه اندازه گیری مناسب صدا، این بی نظمی‌ها به سادگی توسط اکولایزر پارامتری شناخته و اصلاح می‌شوند.

اکولایزر گرافیکی:

 » کنترل تُن صدا« (tone control)  برای انجام دادن تغییرات گسترده بر پاسخ فرکانس سامانه صوتی از اکولایزر گرافیکی استفاده کنید. هرگاه با اکولایزر پارامتری پاسخ فرکانس سامانه صوتی را هموار کرده‌اید، از اکولایزر گرافیکی به عنوان ابزاری برای شکل دهی ذهنی استفاده کنید تا کیفیت صوتی خوشایندی بدست آید.

کراس اوورها  (Crossovers)

برای بیان هدف از بکارگیری کراس اوور، شایسته است ویژگی‌های پاسخ فرکانس یک بلندگوی نمونه را بررسی کنیم. هنگام اندازه‌گیری با یک منبع نویز صورتی (pink noise) آشکار می‌شود که هر بلندگوی مشخص، در بهترین شرایط، فقط می‌تواند یک دهه (decade)  از پاسخ فرکانس را بدون لطمه بازتولید کند. چون یک اکتاو نشانگر دو برابر شدن فرکانس است، یک دهه نشانگر فاکتوری از 10 خواهد بود. محدوده بین 100Hz تا 1KHz یک دهه است، بنابراین برای بازتولید دقیق محدودة شنوایی انسان، حداقل به سه بلندگو نیاز است که هر کدام بر اساس تئوری، محدوده این فرکانس‌ها را پوشش می‌دهند:

200Hz20

200 Hz- 2 KHz

2 KHz- 20 KHz

در واقع بیشتر بلندگوها بخاطر ملاحظاتی که باید در طراحی سامانه‌های بلندگو در نظر گرفته شود، این مشخصات را ندارند.  سامانه‌های صوتی اندکی فرکانس‌های کمتر از 40Hz  را- به خصوص برای گفتار-در خروجی خود بازتولید می‌کنند. به هر صورت، بلندگوهای دو مسیری (two-way loudspeakers) با وفاداری مناسب، طرفداران زیادی دارند.

پاسخ فرکانسی این نوع از بلندگوها به طور معمول فقط از حدود 80Hz  شروع می‌شود. در این مورد و در صورت لزوم  برای افزایش پاسخ فرکانسی می‌توان از یک بلندگوی ساب ووفر (subwoofer)  استفاده کرد.

شکل1 ) کراس اوور دو مسیری
شکل2 ) کراس اوور سه مسیری

از سوی دیگر، به دلیل آنکه درایورهای (drivers) بلندگو، عموماً برای بازتولید باند مشخصی از فرکانس‌ها بهینه‌سازی شده‌اند، اگر با سیگنالی سطح بالا (high level)  و دارای محدوده فرکانسی خارج از طراحی بلندگو، تحریک شوند، آسیب خواهند دید. این وضعیت به ویژه در خصوص مبدل‌های فرکانس بالا، مانند درایورهای فشرده (compression driver)  که پاسخی جزئی برای فرکانس‌های کمتر از1KHz  دارند، صادق است. مدار کراس اوور، سیگنال صوتی را به دو یا چند باند فرکانسی تقسیم می‌کند. (شکل1و2) فرکانسی که تقسیم در آن انجام می‌شود، فرکانس کراس اوور نام دارد. کراس اوور می‌تواند فعال و یا غیر فعال(active or passive) باشد و با شاخص‌هایی توصیف می‌شود که مشابه آنها را در فیلترهای بالا گذر و پایین گذر دیده‌ایم مانند: فرکانس، شیب و نوع فیلتر. فیلترهایی که بیشتر در کراس اوورها وجود دارند، Bessel, Butterworth  و Linkwitz-Riley و با شیب‌های 6, 12, 18 یا 24 دسیبل بر اکتاو هستند. تامین میزان حداقلی از تغییر فاز (phase shift)  یعنی شیب  6dB  بر اکتاو، به همپوشی (overlap)  قابل توجهی بین محدوده‌های فرکانسی اعمال شده به اجزاء بلندگو منجر می‌شود که  ممکن است حفاظت کافی برای درایورهای فرکانس بالا را تامین نکند. اگرچه فیلتر 18dB   بر اکتاو Butterworth   به عنوان استاندارد سامانه صوتی پذیرفته شده، اما فیلتر کراس اوور  24dB  بر اکتاو  از نظر مقبولیت     Linkwitz-riley  را تحت الشعاع قرار داده‌است.

این فیلتر کراس اوور در کنار مزیت حداقل همپوشانی در نقطه کراس اوور، در خروجی‌های کراس اوور نیز رابطه همفازی را ایفاء می‌کند.

کراس اوور غیر فعال(passive crossover) به عنوان ترکیبی از فیلتر بالاگذر و پایین گذر، بطور معمول آخرین پردازشگر قبل از بلندگو است و اغلب به صورت یکپارچه همراه با طراحی بلندگو عرضه می‌شود. این کراس اوورها برای کار، احتیاج به تغذیه ندارند و کاربر آنها را نمی‌بیند. (درون کابینت بلندگو هستند)

 فرکانس کراس اوور ثابت بوده و توسط طراح برای بلندگوی مشخص بهینه سازی شده‌است. کراس اوورهای غیر فعال اغلب به » سطح بالا« (high level)   مشهور هستند، چون با سیگنال‌هایی در سطح بلندگو (speaker-level signals)   کار می‌کنند. نظر به اینکه کراس اوور  قسمتی از توان تقویت کننده را جذب می‌کند، در نتیجه تمامی خروجی تقویت کننده نمی‌تواند مستقیماً توسط بلندگو دریافت و پخش شود. اجزاء الکتریکی نیز که برای کراس اوورهای غیر فعال لازم هستند، ممکن است اندازه‌ای بزرگ داشته باشند و محدودیت‌های ساخت در این دستگاه ها می‌تواند روی عملکرد دقیق کراس اوور اثر بگذارد.

کراس اوور فعال (active crossover)  که به کراس اوور سطح کم (low level)  یا کراس اوور الکترونیک معروف است، نسبت به طراحی کراس اوور غیرفعال مزیت‌های متعدد و قابل توجهی دارد.

شکل 3) کراس اوور سه مسیری فعال

این مزیت‌ها شامل افزایش فاصله ایمن (headroom)   تقویت کننده و استفاده بیشتر و بهینه از توان قابل دسترس آن است. مقدار زیادی از توان تقویت کننده صرف فرکانس‌های پایین می‌شود. اگر فقط از یک تقویت کننده برای راه اندازی بلندگویی چند مسیری استفاده شود، هرگونه دیستورشن حاصل از اضافه بار (overload)  در ورودی تقویت کننده، بوسیلة هر مبدلی (transducer)  در سامانه، بازتولید خواهد شد. این وضعیت ممکن است برش (clipping)  قابل شنود را- به خصوص در اطلاعات فرکانس بالا- باعث شود. با تقسیم سیگنال صوتی توسط کراس اوور فعال، برای هر باند فرکانسی از یک تقویت کننده استفاده می‌شود (شکل3). بنابراین دیستورشن احتمالی کاهش می‌یابد. اگر انرژی فرکانس پایین، تقویت کننده ووفر (woofer) را دچار برش (clip)  کند، این اتفاق روی تقویت کننده دیگر و بلندگوی متصل به آن اثر نخواهد گذاشت. به این مدل، سامانه صوتی با تقویت دوگانه(bi-amplified)  گفته می‌شود. به همین صورت، کراس اوور سه مسیری نیز که در آن سه تقویت کننده قدرت وجود دارد، به سامانه تقویت سه گانه (tri-amplified system)   مشهور است. اگر برش در تقویت کننده فرکانس پایین پدید آید، هارمونیک‌های فرکانس بالاتر که بخاطر برش ایجاد شده‌اند، فقط با بلندگوی ووفر که خروجی خیلی کمی در فرکانس‌های بالا دارد بازتولید می‌شوند. بنابراین شنوایی دیستورشن کاهش می‌یابد. در این طرح، استفاده از اجزاء فعال به جای کمتری نیاز دارد و محدودیتی برای ساخت نیز ایجاد نمی‌شود. در بعضی از سامانه‌های صوتی ترکیبی از هر دو شبکه کراس اوور فعال و غیر فعال استفاده می‌شود. این سامانه‌ها به طور معمول از یک کراس اوور فعال برای فراهم کردن خروجی جداگانه ساب ووفر برای فرکانس‌های پایین بهره می‌برند و کراس اوور غیر فعالی را نیز در بلندگویی دو مسیری، برای تقسیم فرکانس‌های میانی و بالا به کار می‌برند. به چنین ترکیبی سامانه صوتی سه مسیری با تقویت دوگانه   (three-way bi-amped sound system)  می‌گوییم. بیشتر کراس اوورهای فعال در هر خروجی، کنترل سطح(level)   و کنترل فرکانس کراس اوور دارند. کراس اوورهایی با پایة DSP  به طور معمول تنظیمات زیادتری را مانند شیب فیلتر انتخابی، امکان معکوس کردن پلاریته و نوع فیلتر، در اختیار کاربر می‌گذارند.(شکل4)

شکل4) به ترتیب: نویز صورتی (گستره پویایی باریک)، گفتار فشرده نشده (گستره پویایی وسیع) و گفتار فشرده شده

 

 

حتما ببینید

بازتاب‌های قابل شنیدن

     رنگ صدا یک اصطلاح است که اغلب برای توصیف وفاداری سیگنال صدا به کیفیت …

پاسخ دهید

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