خانه / صدا / بازتاب‌های قابل شنیدن(بخش آخر)

بازتاب‌های قابل شنیدن(بخش آخر)

نویسنده: سارا محمودان

– تغییر رنگ صدای بازتابی و درک وسعت فضا

    صدای بازتابیده شده، همیشه متفاوت از صدای مستقیم به گوش شنونده می‌رسد، زیرا سطح بازتابنده، نسبت به جذب و یا بازتاب هر فرکانس رفتارهای متفاوتی از خود نشان می‌دهد. علاوه بر این، عبور موج صدا در هوا و میزان  جذب هوا که آن هم در هر فرکانسی متفاوت از دیگری است، بر هر دو مؤلفه مستقیم و بازتابی اثر می‌گذارد. بنابراین فاز و دامنة سیگنال مستقیم و بازتابی با توجه به زمانِ رسیدنِ آن به شنونده تغییر می‌کند و گوش  به صدای مستقیم دریافتی از روبرو، پاسخی متفاوت از صدای بازتابی که دیگر زوایا دریافت می‌کند نشان می‌دهد. بنابراین رنگ صدای مؤلفه بازتابیده شده، همیشه متفاوت از مؤلفه مستقیم است و همبستگی «بینِ دوگوشیِ» (interaural correlation) آن‌ها کمتر از مقدار حداکثری است.

هنگامی که سیگنال های ورودی به دوگوش‌ همبستگی زیادی با هم نداشته باشند، به درک وسعت فضایی(Spaciousness) کمک می‌کنند. نبودِ همبستگی زیاد بین سیگنال‌های ورودیِ دو گوش، پیش نیازِ درک وسعت فضایی است. اگر هیچ بازتابی رخ ندهد و صدا در دوگوش کاملا شبیه و همبسته باشند، مانند گوش دادن در محیط بیرون (outdoor)، درکی از میزان وسعت فضا وجود ندارد.

2- فیلتر شانه‌ای در صدای دریافتی میکروفن‌های استریو

هنگامی که دو میکروفون در فضا جدا از هم قرار می‌گیرند، صدا را با تفاوت زمانی دریافت می‌کنند و ترکیب سیگنال الکتریکی خروجی آن دو، شبیه به میکروفونی تکی است که صدای مستقیم و صدای بازتابی(با تأخیر) را باهم دریافت می‌کند. بنابراین، چینش استریوی میکروفون‌ها با فاصله از هم، مستعد رخ دادن پدیدة فیلتر شانه‌ای است و اگر به هر دلیلی خروجی دو میکروفن با هم جمع شوند، اثر فیلتر شانه‌ای قابل شنیدن است و یک مشکل فازی را در کل صدای برنامه نشان می‌دهد.

شکل 1)

3- منابع معمول تولید فیلتر شانه‌ای

شکل 1 ارتباط وقوع فیلتر شانه‌ای با محل قرارگیریِ میکروفن را در سه حالت A ،B  وC  نشان می‌دهد. در حالت A   منبع صدا در فاصله‌ای  نزدیک به میکروفن قرار گرفته‌است. مسیری که مؤلفه مستقیم و مؤلفه بازتابیده شده از کف، می‌پیمایند به ترتیب 1 فوت و 10.1 فوت است. تفاوت مسیرپیموده شده (9.1 فوت) باعث 8 میلی ثانیه تاخیر بین صدای مستقیم و بازتابی می‌شود

 9.1ft/1,130 ft/sec = 0.00805 sec)  )

(1,130 ft/sec سرعت صوت در هوا و معادل 344متربر ثانیه است)

بنابراین پهنای باند موثر فیلتر شانه‌ایِ به وجود‌آمده، برابر با 124 هرتز خواهد بود (پهنای باند موثر فیلتر شانه‌ای برابر است با عکس تاخیر)

تراز صدای بازتابی نسبت به مؤلفه مستقیم برابر با 20dB  – خواهد بود. (20log 1.0 / 10.1 = -20 dB)  

با وجود تفاوت زیاد بین تراز صدای مستقیم و بازتابی، می‌توان گفت بازتاب ناشی از کف، ناچیز است و فیلتر شانه‌ایِ به‌وجود آمده اثر چندانی از خود نشان نمی‌دهد. محاسبات مشابهی را که برای حالت‌‌های B  وC  انجام شده است، در جدول 1 مشاهده می‌کنید.

جدول 1)
شکل 2)

در حالت C  تراز صدای بازتابی تقریباً به اندازة تراز صدای مستقیم است. تأثیر فیلتر شانه‌ای در این حالت حداکثر و کاملاً قابل شنیدن خواهد بود. حالت B  هم  از نظر تاثیر فیلتر شانه‌ای بین دو حالت A  و C  قرار گرفته‌است. در واقع هرچه تفاوت مسافت پیموده شدة صدای مستقیم و بازتابی بیشتر باشد، نسبت تراز صدای مستقیم به صدای بازتابی بیشتر و اثر فیلتر شانه‌ای کمتر خواهد شد. (شکل2)

شکل 3)

اگر در شکل 1  حالت C، یک میکروفن هم برای مقایسه درکف نصب کنیم، چون دیگر، مولفة بازتابی نخواهیم داشت، اثر فیلتر شانه‌ای نیز حذف خواهد شد. حذف اثر فیلتر شانه‌ای یکی از دلایل استفاده از میکروفن‌های اثر مرزی (Boundary effect Microphone)  است.(شکل3)

جدول 2)

4- فیلتر شانه‌ای در شنیدن صدای استریو

زمانی که به یک واقعة صوتی با ویژگی‌های فیزیکی معین گوش می‌کنیم، درکی ذهنی(Subjective) از آن در سیستم شنوایی ما شکل می‌گیرد. در بعضی از متون تخصصی صدا از عبارتِ «رویداد شنوایی»(Auditory Event)  برای توصیف درک ذهنی سیستم گوش-مغز انسان از میدان فیزیکی صوت استفاده می‌شود. جدول 2 رویدارهای شنوایی را که متاثر از ویژگی‌های فیزیکی صوت است، نشان می‌دهد. همان طور که مشاهده می‌کنید مکان‌یابی صدا، درکی ذهنی است که از موقعیت فیزیکی منبع صوت تاثیر می‌گیرد.

اگر دو منبع صدا در یک میدان صوتی، سیگنال‌های همدوس (Coherent)  منتشر کنند، سه حالت ممکن  است رخ دهد:

1-مکان‌یابیِ صدا در محلی است که وابسته به موقعیت هر دو منبع و سیگنال‌های منتشر شده از آن‌ها است.

2-مکان‌یابیِ صدا فقط به موقعیت و سیگنال منبع وابسته است و منبع دیگر نقشی در تعیین آن ندارد.

3-مکان‌یابیِ صدا  به موقعیت و سیگنالِ یکی از منابع صوتی بیشتر وابسته است و به دیگری وابستگیِ کمتری دارد.

حالت اول زمانی رخ می‌دهد که دامنه و زمان رسیدنِ هر دو سیگنال به یک گوش، تفاوت اندکی با هم داشته باشند(مانند صدای استرویو بازتولیدشده). در این صورت سیستم شنوایی به‌گونه‌ای صدا را مکان‌یابی می‌کند که گویی یک سیگنال از یک منبع خیالیِ صدا (phantom sound source)  به گوش می‌رسد.  عبارت «مکان‌یابی جمع‌شونده»(summing localization)   در این حالت به‌کار برده می‌شود. در «مکان‌یابی جمع‌شونده» حداقل دو سیگنال همدوس با تفاوت زمانی به هر یک از دو گوش می‌رسند. جمع این دو سیگنال در ورودی هر گوش، فیلتر شانه‌ای ایجاد می‌کند. اما در سیستم شنوایی، فیلتر شانه‌ایِ ایجاد شده تاثیری در تغییر رنگِ شیوش صدای دریافتی ندارد. تغییر شیوِش دریافتی فقط زمانی ایجاد خواهد شد که شنونده سر خود را به سمت یکی از بلندگوها بچرخاند. از طرف دیگر اگر شنونده یک گوش خود را بگیرد، باز هم تغییر رنگ صدا را متوجه خواهد شد. بازتاب از سطوح سخت مانند میز و دیوار و … نیز در حالت شنواییِ تک گوشی باعثِ تغییر شیوشِ صدای دریافتی خواهد شد.    اما این پدیده در حالت شنواییِ دو گوشی کمتر قابل درک است. بنابراین  سیستم شنوایی این قابلیت را دارد که به اعوجاج‌های خطیِ معین که در سیگنال‌های ورودی گوش، رخ می‌دهد، در حالت شنیداریِ دو‌گوشی، بی‌اعتنایی کند.

شکل 4)

در چینش معمول استریو که دو بلندگو دو صدای هم‌دوس را تولید می‌کنند، سیگنال‌های منتشر شده، در هر گوش شنونده با اختلافِ زمانیِ کم با هم جمع می‌شوند و فیلتر شانه‌ای ایجاد می‌کنند، این اعوجاج به‌وجود آمده در حالتی که با هر دو گوش می‌شنویم برای سیستم گوش-مغز انسان قابل درک نیست و تغییر شیوش صدا رُخ نمی‌دهد.(شکل4)

 

حتما ببینید

برپایی آنتن سامانه‌‌های بی‌سیم (بخش اول)

دستگاهی که نوعی از انرژی را به نوع دیگر تبدیل ‌می‌کند، مبدل نامیده ‌می‌شود و …

پاسخ دهید

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