علم صدا و آناتومی اسپیکر

بررسی آناتومی اسپیکر

واقعاً شگفت‌انگیز است وقتی به آن فکر میکنید، آهنرباهایی که به توییتر یا ووفر متصل هستند، اجزای اصلی یک اسپیکر، میتوانند هر صدایی را تنها با حرکت به جلو و عقب به صورت دقیق بازتولید کنند. وقتی توییتر یا ووفر که به عنوان درایور نیز شناخته میشود، به جلو و عقب حرکت میکند، لرزش‌هایی در هوا ایجاد می‌کند که به عنوان امواج صوتی شناخته میشوند. چگونه درایور به شکلی حرکت میکند که ضبط پخش شده را به درستی بازتولید کند؟

ضبط حاوی یک کدگذاری از موج صوتی به روشی خاص است، چه با تبدیل امواج صوتی به شیارها روی یک صفحه، چاله‌هایی روی یک سی‌دی یا فقط داده‌های باینری در یک فایل دیجیتال. آن ترجمه کدگذاری شده از موج صوتی سپس به یک سیگنال الکتریکی تبدیل میشود که از دستگاه پخش به تقویت‌کننده منتقل میشود، یا در یک آمپ خارجی، گیرنده یا در آمپ داخل اسپیکر تقویت میشود.

این سیگنال‌های الکتریکی، که به عنوان جریان نیز شناخته میشوند، قطبیت یک آهنربا درون اسپیکر به نام سیم‌پیچ صوتی را تغییر میدهند. با تغییر قطبیت سیم‌پیچ صوتی توسط جریان، آن به آهنربای دیگری که در کنار آن است نزدیک‌تر یا دورتر میشود. از آنجایی که سیم‌پیچ صوتی به درایور متصل است، هر دو با هم حرکت می‌کنند و جریان دوباره به امواج صوتی تبدیل میشود.

یکی از جالب‌ترین بخش‌های این فرایند این است که وقتی صدا به گوش ما میرسد، سیستم عصبی ما دوباره لرزش‌ها را به جریان الکتریکی تبدیل میکند که سپس توسط مغز ما پردازش میشود و بخش واقعاً مرموز آغاز میشود که ما آن صدا را از طریق درک تفسیر میکنیم. بنابراین اساساً کل فرایند ضبط، بازتولید صدا و حتی شنوایی ما تنها تبدیل لرزش به جریان الکتریکی و برعکس است. تنها استثنا ذخیره اطلاعات روی یک دیسک، صفحه وینیل و غیره تا زمانی است که بتوان آن را بازپخش کرد یا در زمانی بعد به جریان تبدیل کرد.

 

علم صدا و آناتومی اسپیکر

 

بیایید نگاهی دقیق‌تر به اجزایی که تنها درایور را تشکیل می‌دهند و هر یک چگونه عمل می‌کند بیندازیم:

تشریح اجزای یک درایور اسپیکر

  • کُن یا cone: کُن به سیم‌پیچ صوتی متصل است و هوا را به حرکت درمی‌آورد تا امواج صوتی ایجاد کند. بیشتر توییترهای مدرن هوا را با یک گنبد به جای کُن حرکت میدهند.
  • سیم‌پیچ صوتی: الکترومغناطیسی که کُن را به حرکت درمی‌آورد و به طور متناوب به طور مثبت و منفی شارژ میشود.
  • مغناطیس: میدان مغناطیسی ثابت که اجازه میدهد نیروی مغناطیسی متناوب سیم‌پیچ صوتی جذب یا دفع شود.
  • صفحه بالا، صفحه پشت و قطعه قطب: اجزای مغناطیسی رسانا که به طور کارآمد انرژی مغناطیس را در اطراف سیم‌پیچ صوتی متمرکز میکنند.
  • عنکبوت: یک دیسک پارچه‌ای فنری که سیم‌پیچ صوتی و پایین کُن را از حرکت به طرفین بازمیدارد و حرکت سیم‌پیچ را به جلو و عقب متمرکز میکند.
  • حلقه احاطه‌کننده: یک حلقه انعطاف‌پذیر که از حرکت کن به طرفین جلوگیری میکند در حالی که اجازه میدهد به جلو و عقب حرکت کند. همراه با اسپایدر، یک سیستم تعلیق برای قطعات متحرک، که قطعات متحرک شامل کُن و سیم‌پیچ صوتی است، تشکیل میشود.
  • سیم‌های انعطاف‌پذیر و ترمینال‌های سیم: این اجزا جریان الکتریکی را از تقویت‌کننده به سیم‌پیچ صوتی منتقل میکنند.
  • کلاهک گرد و غبار: بخش میانی کُن را میپوشاند و از ورود ذرات به فاصله بین مغناطیس و قطعه قطب که سیم‌پیچ صوتی در آن قرار دارد، جلوگیری میکند.
  • فریم (یا سبد): تمام اجزای اسپیکر را کنار هم نگه میدارد و آن را به محفظه متصل میکند.

 

علم صدا و آناتومی اسپیکر

 

علاوه بر درایور، چند بخش دیگر نیز لازم است تا یک اسپیکر کامل شود. اول محفظه که جعبه‌ای است که درایورها در آن نصب میشوند. چرا به محفظه نیاز داریم؟ هدف اصلی به دام انداختن امواج صوتی که از پشت درایور بیرون می‌آیند و اطمینان از این است که آنها صدای آمده از جلوی درایور را خنثی نکنند. محفظه همچنین اطمینان میدهد که درایورها به درستی نسبت به یکدیگر قرار گرفته‌اند و اجازه میدهد به طور کارآمد عمل کنند.

ویژگی دیگری که در بسیاری از اسپیکرها خواهید دید، پورت است، که فقط یک بازشدگی در اسپیکر است که اجازه میدهد طول موج‌های بلند فرکانس‌های پایین از محفظه خارج شده و پاسخ بیس اسپیکر را تقویت کنند. با شامل کردن یک پورت، اسپیکر قادر خواهد بود بیس را در حجم‌های بالاتر بازتولید کند. روش دیگری برای افزایش پاسخ بیس اسپیکر، شامل کردن یک رادیاتور پسیو است که تمام اجزای یک درایور عادی را دارد، به جز سیم‌پیچ صوتی و مغناطیس و به یک تقویت‌کننده متصل نیست.

رادیاتور پسیو با امواج صوتی بیس ایجاد شده توسط درایورهای دیگر به جلو و عقب حرکت میکند و اجازه میدهد خروجی بیس بیشتری از اسپیکر حاصل شود. رادیاتور پسیو میتواند در برخی موارد ترجیح داده شود زیرا همانند پورت تمایل به توربولانس یا صدای پورت ندارد.

اسپیکرهایی با بیش از یک درایور، که تقریباً شامل همه اسپیکرها میشود، از شبکه‌های کراس‌اوور مدار استفاده میکنند تا اطمینان حاصل شود که درایورهای مختلف فرکانس‌هایی را پخش میکنند که برای آن‌ها طراحی شده‌اند. برای مثال در یک اسپیکر دو طرفه، که یک اسپیکر با یک توییتر و یک یا چند ووفر است که همان محدوده فرکانسی را پخش میکنند، کراس‌اوور فرکانس‌های پایین را قبل از رسیدن سیگنال به توییتر فیلتر میکند و سپس فرکانس‌های بالا را قبل از رسیدن به ووفرها فیلتر میکند.

لازم است بدانید کراس‌اوور قطعه‌ای است که در تقریباً هر اسپیکری پنهان شده است. تنها استثناها اسپیکرهای فول رنج و آنهایی هستند که از نرم‌افزار برای جداسازی فرکانس‌ها استفاده میکنند. کراس‌اوورها همچنین گاهی اوقات در آمپلی‌فایرها یا گیرنده‌ها، به‌ویژه گیرنده‌های سینمای خانگی که ساب‌ووفر برای پخش بیس از ماهواره‌ها جدا است، یافت میشوند. به جز این تکنولوژی‌های خاص، به طور کلی درست است که هر اسپیکر که بیش از یک درایور در محفظه خود دارد، به یک کراس‌اوور نیاز دارد.

این اطمینان حاصل میکند که درایورها انرژی را برای بازتولید فرکانس‌هایی که برای گوش ما غیر قابل شنیدن هستند، هدر نمیدهند. معمولاً از خازن‌ها برای فیلتر کردن فرکانس‌های پایین و از یک سیم‌پیچ یا سلف برای فیلتر کردن فرکانس‌های بالا استفاده میشود. نقطه کراس‌اوور فرکانسی است که پاسخ یک درایور در دسی‌بل (dB) کاهش می‌یابد و پاسخ فرکانسی درایور دیگری افزایش می‌یابد.

شما میتوانید نقطه کراس‌اوور را به عنوان «تحویل» صدا از یک درایور به دیگری تصور کنید. استفاده از اجزا برای ایجاد یک نقطه کراس‌اوور ایده‌آل برای هر درایور ضروری است تا اطمینان حاصل شود که درایورهای مختلف در یک اسپیکر به طور یکپارچه با هم ترکیب میشوند و در عین حال کل طیف صوتی را به درستی بازتولید میکنند.

 

علم صدا و آناتومی اسپیکر

 

توضیحات مشخصات صوتی

امپدانس اسمی چیست؟

امپدانس یک اندازه‌گیری مقاومت است. تمام دستگاه‌های الکتریکی به میزان معینی در برابر جریان برق مقاومت میکنند. چون آنها در برخی فرکانس‌ها بیشتر از سایر فرکانس‌ها مقاومت میکنند، مهندسان فکر میکردند که این کلمه مردم عادی را گیج میکند. بنابراین آنها کلمه امپدانس را به جای مقاومت انتخاب کردند. اما مفهوم همان است.

امپدانس اسمی (مقاومت) به این معناست که «کمترین امپدانس (مقاومت) در هر فرکانسی خیلی کمتر از مقداری که در مشخصات ذکر شده است، نخواهد بود.» این مشخصه مرتبط با کیفیت عملکرد اسپیکر نیست اما میتواند بر میزان توان مصرفی اسپیکر از گیرنده تأثیر بگذارد. هر چه امپدانس کمتر باشد، اسپیکر توان بیشتری از گیرنده در یک موقعیت خاص روی «دکمه حجم» مصرف میکند. بنابراین اگر اسپیکر شما دارای امپدانس میباشد، معمولاً 4 اهم یا کمتر، به یک تقویت‌کننده قدرتمندتر برای راه‌اندازی آن نیاز خواهید داشت.

 

بازده (همچنین به عنوان SPL شناخته میشود) چیست؟

بازده یک اسپیکر به این معناست که چقدر بلند خواهد بود، بر حسب دسی‌بل، وقتی که یک وات توان به آن داده شود و از فاصله یک متری اندازه‌گیری شود. اگر یک اسپیکر 10 دسی‌بل بازده بیشتری نسبت به دیگری داشته باشد، با همان میزان توان دو برابر بلندتر صدا خواهد داد. افزایش 3 دسی‌بل به این معناست که با نصف توان به همان میزان بلند صدا خواهد داد. بازده را با کیفیت اشتباه نگیرید. در واقع، بسیاری از اسپیکرهای خوب، مانند خودروهای با عملکرد بالا، بازده کمی دارند.

 

حساسیت چیست؟

این اندازه‌گیری بازده را به همراه تأثیر امپدانس اضافه میکند. اگر دو اسپیکر بازده یکسانی داشته باشند اما یکی از آنها نصف امپدانس (مقاومت) دیگری را داشته باشد، 3 دسی‌بل بلندتر صدا خواهد داد زیرا دو برابر توان را از آمپ جذب میکند (و این بدون دست زدن به دکمه حجم است).

 

پاسخ فرکانسی چیست؟

این معمولاً قابل اطمینان‌ترین شاخص برای کیفیت صدای یک اسپیکر است. متأسفانه، این مشخصه نیز آسان‌ترین مشخصه‌ای است که میتوان با آن دستکاری کرد، زیرا بستگی به محل قرارگیری میکروفون، محل قرارگیری در اتاق، چگونگی مقیاس‌بندی و هموارسازی نمودار پاسخ دارد. اگر سیستم اسپیکر شما واقعاً +/- 3 دسی‌بل از 300 هرتز تا 18,000 هرتز در شرایط آزمایشگاهی و +/- 5 دسی‌بل از 30 هرتز تا 500 هرتز در موقعیت شنیداری شما باشد، احتمالاً یک سیستم بسیار خوب خواهد بود.

 

توان ورودی چیست؟

توان ورودی مداوم فقط به این بستگی دارد که سیم‌پیچ صوتی چقدر گرم میتواند بشود قبل از اینکه چسب نگهدارنده سیم شروع به ذوب شدن کند. توان ورودی پیک به این معناست که اسپیکر چقدر میتواند یک انفجار لحظه‌ای (در فرکانس بیس پرچالش‌ترین) را تحمل کند. این مشخصه کمی فریبنده است، زیرا اگر یک اسپیکر برای 100 وات رتبه‌بندی شده باشد، نمی‌دانیم چقدر میتواند آن سطح توان را به مدت طولانی تحمل کند.

همچنین، فقط به این دلیل که یک اسپیکر میتواند مقدار زیادی توان را تحمل کند، به این معنا نیست که بهتر از اسپیکری با مشخصه توان ورودی پایین‌تر است. در نهایت، مشخصه توان ورودی تنها در صورتی واقعاً مهم است که قصد داشته باشید اسپیکرهای خود را برای مدت طولانی با حجم بالا پخش کنید.

 

توان توصیه‌شده (تقویت‌کننده) چیست؟

این محدوده‌ای است که تولیدکننده به عنوان محدوده منطقی توان تقویت‌کننده (یا گیرنده) برای اسپیکر خود تعریف کرده است. این مشخصه یک راه مفید برای ترکیب کردن توان ورودی و بازده به یک رتبه‌بندی مفید است.

 

حداکثر SPL چیست؟

این اندازه‌گیری بلندی صدای یک اسپیکر است. این مشخصه چندان مفید نیست زیرا استاندارد واقعی برای شرایطی که برای آزمایش حداکثر SPL یک اسپیکر استفاده میشود وجود ندارد، بنابراین ممکن است هنگام مقایسه اسپیکرهای مختلف مقایسه درستی نباشد.

 

علم صدا و آناتومی اسپیکر

امیدواریم این مقاله به روشن کردن نحوه کار اسپیکرها کمک کرده و همچنین به شما کمک کند تصمیم خرید مناسبی هنگام خرید اسپیکر بگیرید. فقط به یاد داشته باشید، مهم‌ترین چیز این است که به گوش خود اعتماد کنید و همیشه، شنیداری خوش داشته باشید.