دامنه فرکانسی Hz-KHz، برای بلندگو و هدفون ها به چه معنی است؟

 

اگر دفترچه راهنمای هدفون و بلندگو ها را مطالعه کرده باشید، قطعا اعدادی مانند 20 Hz و یا KHz 20 توجه شما را جلب کرده است. این اعداد چه معنایی دارند؟

برای هر وسیله ای که از هدفون یا بلندگو استفاده می کند، Hz-KHz نشان دهنده رنج فرکانسی است که قابل شنیدن است و هدفون و یا بلندگو توانایی پخش آن را دارد. این رنج صوتی که توسط هدفون و اسپیکر قابل پخش است، به اصطلاح پاسخ فرکانسی نامیده می شود و با واحد Hz و یا KHz (1000 برابر هرتز) نمایش داده می شود. پس محدوده پاسخ فرکانسی هدفون های معمولی، همان میزان شنوایی انسان، یعنی از 20Hz تا 20KHz است. هدفون های گران قیمت تر می توانند محدوده های بالاتر و پایین تر را نیز پخش کنند، به طور مثال، هدفن 700 دلاری سونی که در عکس زیر نشان داده شده است، دارای پاسخ فرکانسی در محدوده 4 هرتز تا 100 کیلوهرتز می باشد.

برای درک بیشتر پاسخ فرکانسی، باید کمی بیشتر با ماهیت صوت و کمیت های فیزیکی آن آشنا شویم. صدا به شکل امواج حرکت می کنند. فاصله بین قله موج اول و قله موج بعدی طول موج نامیده می شود. هر چه فرکانس بیشتر باشد، طول موج کاهش پیدا می کند. با افزایش فرکانس امواج بیشتر به هم نزدیک میشوند، در نتیجه طول موج کاهش می یابد. هرتز عکس زمان و واحد اندازه گیری فرکانس است. به تعداد دفعات تکرار شکل موج در یک ثانیه هرتز می گویند، بنابراین، فرکانس اندازه گیری شده 20 هرتز به این معناست که این موج در یک ثانیه 20 بار تکرار شده است.

بیشتر هدفون ها و اسپیکر ها، سیگنال های الکترونیکی را با استفاده از یک میدان مغناطیسی، به صدا تبدیل می کنند. این صدا سبب عقب و جلو شدن سریع دیافراگ می شود. این جلو و عقب شدن (ارتعاشات) دیافراگ باعث تولید امواج صوتی می شوند و این امواج به گوش ما منتقل می شوند. بسته به سرعت ارتعاشات، طول موج صوت کم و زیاد می شود، متعاقبا فرکانس نیز کم و زیاد می شود و گوش ما دامنه های مختلف فرکانس را به صورت صوت می شنود.

 

لرزش هایی که باعث تولید فرکانس 20 هرتز می شود، بسیار کند و آرام و دارای طول موج های بالایی هستند. این موج در هر ثانیه 20 بار، سبب لرزش دیافراگ (درایور اسپیکر) می شود. بیشتر موسیقی ها و فایل های صوتی، در محدوده فرکانسی 80 تا 15000 هرتز پخش می شوند. در 15000 هرتز به دلیل کم بودن طول موج و گام صدای بالا، صوت به شکل صدای ناله ی بلند و مانند صدای آژیر به گوش می رسد.

همچنین بلندگوهای مختلفی برای پخش صدا در طول موج های خاص طراحی شده اند. (مانند: woofers،  mid-range ، tweeters)

......

شما می توانید بلندگو و هدفن خود را به راحتی آزمایش کنید. فیلم فوق دارای طیف فرکانسی در محدوده 20Hz تا 20000Hz می باشد. یعنی تمام طیف فرکانسی که توسط گوش ما قابل شنود است، در فیلم بالا وجود دارد. توجه داشته باشید در بالا و پایین محدوده فرکانسی، ممکن است بلندگو قادر به تولید صوت نباشد، مخصوصأ بلندگو های استفاده شده در تجهیزات کوچکتر (مانند بلندگو استفاده شده در تلفن همراه). شما می توانید فیلم بالا را با بلندگو و هدفون های مختلف تماشا کنید، تا متوجه شوید کدام یک از آنها توانایی تولید صوت در رنج فرکانسی بیشتر را دارا می باشند.

هر چه بلندگو و هدفون بهتر باشد، نرخ آن نیز بیشتر است، ولی در عوض طیف وسیع تری از فرکانس ها را می تواند پخش کند. بعضی از آنها فرکانس های کمتر از 20Hz و بیشتر از 20KHz را نیز پخش می کنند. به طور مثال در محدوده 16Hz تا 22KHz. اما آیا این مهم است؟ گوش ما که توانایی شنیدن بیشتر یا کمتر از محدوده استاندارد را ندارد، پس پخش فرکانس 22KHz چه فایده ای دارد؟

حتی اگر شنوایی فوق العاده ای هم داشته باشید، فقط کمی فراتر از محدوده قابل شنیدن است. دامنه ایده آل شنوایی انسان در اکثر افراد بین 20Hz تا 20KHz است. نوزادان توانایی شنیدن تمام این طیف صدا را دارا می باشند و ممکن است تعداد محدودی از نوزادان کمی بیشتر از 20 کیلو هرتز و کمی کمتر از 20 هرتز را نیز بشنوند. اما، توانایی شنیداری مانند بینایی است. هر چه انسان سالخورده تر می شود، قدرت شنیداری کاهش می یابد. در نتیجه محدوده فرکانسی قابل شنیدن کاهش پیدا می کند. به طور مثال اگر بالاتر از 25 سال سن دارید و در معرض صداهای بلند قرار داشته اید، ممکن است توانایی شنیدن صوت با فرکانس بیشتر از 18 کیلو هرتز را نداشته باشید.

 

بنابراین، شما می توانید بلندگو را در تمام طول روز آزمایش کنید، اما از لحاظ جسمانی، گوش شما توانایی تشخیص تفاوت بین اسپیکر با دامنه فرکانسی 20Hz-20KHz و اسپیکر با دامنه فرکانسی 16Hz-22KHz را ندارد. یک آمار جالب نشان می دهد، هدفون و اسپیکرها با محدوده فرکانسی بیشتر، دارای کیفیت بیشتری نسبت به هدفون و اسپیکرها با محدوده فرکانسی کمتر هستند. این حرف صادق است حتی اگر، هدفون و اسپیکر با دامنه فرکانسی کمتر دارای اجزای بهتر، مهندسی و پروسه ساخت دقیق تر باشد. این دقیقا مانند زمانی است که برای خرید ماشین به توان موتور ماشین توجه می کنیم، توان موتور شاخصی است که اکثر مردم دوست دارند بدانند، حتی اگر بعید به نظر برسد از تمام 300 اسب بخار توان موتور در بزرگراه استفاده شود.

 

توجه داشته باشید این محدوده های فرکانسی، گام صدایی هست که می شنوید، این محدوده فرکانسی با حجم صدا (volume of the sound) متفاوت است. میزان حجم صدا با واحد دسی بل (dB) اندازه گیری می شود. روش دیگر برای شناسایی قدرت صدای خروجی از بلندگو، میزان توان هر بلندگو بر حسب وات (Watt) است. این واحد ها برای اندازه گیری صوت که ماهیت موجی دارد مناسب نیست، اما نشان دهنده قدرت بلندگو می باشد.