Beamforming در میکروفون چیست؟

مفهوم پایه Beamforming در میکروفون

Beamforming در میکروفون یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های پردازش صوتی است که به کمک آن میتوان جهت دریافت صدا را به‌ صورت هوشمند کنترل کرد. در این فناوری، چندین میکروفون در کنار هم قرار میگیرند تا با تحلیل فازهای صوتی و تغییر دامنه سیگنال‌ها، بهترین زاویه برای دریافت صدا پیدا شود. این فرآیند باعث کاهش صداهای ناخواسته محیط و تمرکز بیشتر روی منبع صوتی اصلی میشود.

در فناوری Beamforming، میکروفون‌ها در قالب یک آرایه میکروفونی چیدمان میشوند. سپس، سیستم با تحلیل اختلاف زمان رسیدن امواج صوتی به هر میکروفون، به‌ طور دینامیک پرتو دریافت صدا را تنظیم میکند. این تکنیک در حوزه سیستم‌های صوتی حرفه‌ای مانند انواع هدفون کاربرد فراوانی دارد و با ایجاد یک الگوی دریافت متمرکز، نتیجه‌ای شفاف و باکیفیت از سیگنال صوتی حاصل میشود.

Beamforming در میکروفون چیست؟

اهمیت Beamforming در میکروفون و نحوه کار آن

ابتدا امواج صوتی از منبع به آرایه میکروفونی میرسند. هر میکروفون، بخش مجزایی از امواج را دریافت میکند. سپس یک واحد پردازش دیجیتال (DSP) با محاسبه تأخیر زمانی ورودی‌ها، فاز هر سیگنال را تطبیق میدهد. در نهایت، با جمع‌کردن سیگنال‌ها به گونه‌ای خاص، صدا از جهتی مشخص تقویت و از جهات دیگر تضعیف میشود. این روش کمک میکند تا جهت‌گیری امواج صوتی به‌ صورت بهینه شکل گیرد.

با فناوری Beamforming در انواع هدفون مانند هدفون جی بی ال مدل Live 770NC، صداهای ناخواسته پس‌زمینه حذف یا تضعیف میشوند و صدای اصلی بهتر شنیده میشود. این سیستم میتواند جایگزین میکروفون‌های متعدد در مکان‌های بزرگ شود و نیاز به چندین دستگاه جداگانه را کاهش دهد. با تنظیم الگوریتم‌های پردازش سیگنال، میتوانید محدوده پوشش صوتی را تغییر دهید و آن را به صورت پویا کنترل کنید.

نقش الگوریتم‌های پردازش سیگنال

در Beamforming در میکروفون، الگوریتم‌های پردازش سیگنال وظیفه سنگینی دارند. این الگوریتم‌ها باید به‌ سرعت ورودی ده‌ها یا حتی صدها میکروفون را تحلیل کنند و با اعمال تاخیر یا فیلتر مناسب، الگوی پوشش صوتی را تنظیم نمایند. برخی روش‌های رایج عبارتند از:

  • Phase-based Beamforming: تمرکز بر هم‌فاز کردن سیگنال‌ها.
  • Delay-and-Sum: ایجاد تاخیر کنترل‌ شده و جمع‌ کردن سیگنال‌ها.
  • Adaptive Beamforming: تنظیم دینامیک بر اساس شرایط اکوستیک محیطی.

کاربردهای عملی و مزایای Beamforming در میکروفون

در میکروفون‌های قدیمی، معمولاً جهت‌گیری ثابت یا کاردیوید داشتیم که تنها از یک زاویه محدود صدا را میگرفتند. اما Beamforming در میکروفون امکان تنظیم دینامیک و گسترده‌تری را فراهم میکند. با افزایش تعداد کپسول‌ها و قدرت پردازشی، میتوان الگوی دریافت صدا را تغییر داد. به‌ این‌ ترتیب، نه‌ تنها صداهای ناخواسته کاهش می‌یابند، بلکه دقت و شفافیت صدا نیز به شکل قابل‌توجهی ارتقا پیدا میکند.

  • کنفرانس‌ها و جلسات آنلاین: در سالن‌های بزرگ یا وبینارها، میکروفون Beamforming میتواند تنها روی صدای سخنران اصلی متمرکز شود.
  • ضبط برنامه‌های تلویزیونی: برای جداسازی نویز اضافی و شنیده‌ شدن دقیق صدای مجری یا مهمان.
  • آموزش از راه دور: به مدرس اجازه میدهد صدای خود را واضح منتقل کند، بدون آنکه نویز اضافی از محیط مزاحم شود.

Beamforming در میکروفون چیست؟

تفاوت Beamforming ثابت و تطبیقی

Beamforming ثابت الگوی پرتو از پیش تعیین شده است و بر اساس شرایط محیط تغییر چندانی نمیکند. اما Beamforming تطبیقی از الگوریتم‌های هوشمند برای تحلیل شرایط صوتی بهره میگیرد و با تغییر آنی زاویه پرتو، به حذف نویزهای جدید یا تقویت منبع صوتی اصلی کمک میکند. هرکدام از این رویکردها بسته به نیاز افراد و پیچیدگی سیستم‌های صوتی مورد استفاده قرار میگیرند.

معیارهای انتخاب میکروفون Beamforming

هنگام انتخاب میکروفون Beamforming، باید به نکاتی همچون تعداد کپسول‌های میکروفون، قدرت پردازش DSP، نوع الگوریتم‌ Beamforming و طراحی آکوستیک دستگاه توجه کنید. همچنین، بازه فرکانسی قابل پشتیبانی و نوع اتصال (سیمی یا بی‌سیم) بر کارایی آن اثر میگذارد. در فضاهای بزرگ که نویز محیطی زیاد است، وجود یک سیستم Beamforming قوی و منعطف میتواند تفاوت بزرگی در خروجی صدا ایجاد کند.

اهمیت فاز در Beamforming در میکروفون

فازهای صوتی در Beamforming، نقش کلیدی را ایفا میکنند. به‌ کمک محاسبه اختلاف فاز ورودی‌های مختلف، سیستم تشخیص میدهد منبع صوتی از چه زاویه‌ای وارد شده است. اگر حتی چند درجه خطا در هم‌فاز کردن سیگنال‌ها وجود داشته باشد، ممکن است کیفیت صدا افت کند یا نویز محیطی باقی بماند. به‌ همین دلیل، پردازش سیگنال دقیق و پرسرعت در Beamforming بسیار ضروری محسوب میشود.

Beamforming در میکروفون چیست؟

کلام آخر

فناوری Beamforming در میکروفون انقلابی در صنعت صدابرداری ایجاد کرده است. با استفاده از آرایه‌های چندگانه میکروفون و پردازش پیچیده سیگنال، امکان حذف صداهای مزاحم و تمرکز بر منبع اصلی صدا فراهم میشود.

این قابلیت در حوزه‌های گوناگون چون کنفرانس‌ها، امنیت، پزشکی و حتی محصولات مصرفی خانگی نقش کلیدی ایفا میکند. گرچه پیاده‌سازی آن نیازمند تجهیزات و دانش فنی بالاست، اما نتایج به‌ دست‌ آمده از Beamforming در میکروفون نشان میدهد که آینده ضبط و پخش صدا با این فناوری پیوندی محکم خواهد داشت.