PDA

نسخه کامل مشاهده نسخه کامل : مفهوم : Frequency Response و THD و Signal to Noise Ratio و Rms



H.Operator
11-04-2009, 16:44
به تمامي دوستان پيشنهاد ميكنم مطالب زير رو حتمآ بخونن چون به من كه خيلي كمك كرد:31:.....


Total Harmonic Distortion:
یا THD است که نمایانگر مقدار کلی اغتشاشات هارمونیکی (که در ایجاد دسته ای از اعوجاجات صوتی مقصرند) به درصد می باشد. عدد THD، اصولا هر چه کوچکتر باشد نمایانگر کیفیت بهتری است. البته، در دنیای واقعی، گوش یک فرد غیر متخصص تفاوت بین 0.001 درصد THD، و 0.5 درصد THD را تشخیص نخواهد داد. درصد THD، معمولا به همراه عدد دیگری ذکر می گردد که پارامترهای اندازه گیری را روشنتر می نماید، مثلا i<0.1%@ -10dB Full Scale Input یعنی مقدار کل اغتشاشات هارمونیکی کمتر است از یک دهم درصد، در شرایطی که توان سیگنال ورودی 10 دسی بل کمتر از میزان حداکثر مجاز اعلام شده باشد. به بیان ساده تر، می توان گفت که عدد بیان شده تا سر حد استفاده از حدود 90 درصد از حداکثر توان سیستم صدق می کند. اصولا، اغتشاشات هارمونیک فرکانسهایی هستند که در سیگنال ورودی به آمپلیفایر وجود ندارند و منشاء این نوع اغتشاشات در مدار آمپلیفایر است. به عنوان مثال، اگر یک سیگنال تست با فرکانس یک کیلو هرتز به مدار آمپلیفایر تغذیه کنیم، اغتشاشات هارمونیک به شکل پارازیتهایی که فرکانس آنها برابر با ضریبهای دو، چهار، هشت (و نیز نتیجه تقسیم به این اعداد - به شکل پارازیتهایی با فرکانس پایینتر از فرکانس سیگنال اصلی) یک کیلوهرتز است، ظاهر می گردند. عدد مقدار THD نمایانگر نسبت تبدیل شده به درصد توان مجموع فرکانسهای حاصله از اغتشاشات هارمونیک به توان فرکانس سیگنال اصلی ورودیست.


Signal to Noise Ratio:
مشخصه مهم دیگر در سیستم اسپیکر های تقویت شده، نسبت سیگنال تمیز به پارازیت، یا Signal to Noise Ratio است. مقیاس اندازه گیری این نسبت به دسی بل است. در این مورد، هر چه عدد اعلام شده بزرگتر باشد، نمایانگر کیفیت صوتی بالاتریست. نحوه استاندارد اندازی گیری آن به این صورت است: یک سیگنال تست با فرکانس یک کیلو هرتز به ورودی دستگاه تغذیه می شود، و سپس یک میکروفون بسار دقیق مخصوص اندازه گیری های آزمایشگاهی، در فاصله یک متر جلوی بلندگو قرار داده می شود. سیگنال خروجی میکروفون توسط دستگاه مخصوص یا نرم افزار حرفه ای Spectrum Analysis تحلیل می گردد. هرگونه صوت دیگری به غیر از صوت مربوط به سیگنال تست یک کیلوهرتزی که در صدای بلندگو یافت شود، پارازیت یا Noise تلقی خواهد شد و نسبت کل آنها به سیگنال تست، به دسی بل محاسبه می گردد. توجه فرمایید که سازندگان غیر معتبر، عموما دارای تجهیزات آزمایشگاهی لازم برای سنجش دقیق این مشخصات نیستند، زیرا کسی که از ابتدا اعتبار و آبروی بین الملی برای حفظ کردن ندارد، چند ملیون دلار صرف تاسیس آزمایشگاه الکتروآکوستیک نخواهد نمود و مجانا مشخصات فنی مورد نظر خود را بصورت تخیلی ابداع می کند.

در سیستمهای اسپیکر تقویت شده، اگر حدود 65 دسی بل تفاوت نسبی بین سیگنال صوتی تمیز و پارازیت وجود داشته باشد، کیفیت به حدی خواهد بود که گوش کمتر شنونده ای قادر به شنیدن پارازیت باشد. توجه فرمایید که این مشخصه در مورد ادوات مختلف، اهمیت و مفهوم متفاوتی دارد. به عنوان مثال، در مورد یک کارت صوتی که برای صدا برداری دیجیتال مورد استفاده قرار می گیرد، یک کارت خوب باید بیش از 100 دسی بل تفاوت نسبی میان سیگنال و پارازیت ارائه دهد. در تئوری، کیفیت حاصله از حد شنوایی گوش انسان بسیار بالا تر است، ولی این گستردگی منجر به ایجاد رنج دینامیکی وسیعتری می گردد که هنگامی که موسیقی ضبط شده حاوی اصوات بسار لطیف و ساکت در کنار اصوات قوی و ضربه ای (مثل نجوای نی و شورش دف) است، جزییات و ظرافتهای صدای طبیعی هر دو وسیله به نحو بهتر و مطلوبتری به فرمت دیجیتال تبدیل و ذخیره می گردد. اما در دنیای واقعی و به هنگام تقویت و پخش سیگنال صوتی آنالوگ، 65 دسی بل کافیست، 75 دسی بل ایده آل است، و بیشتر از آن نمایانگر کیفیت بالاتر سیستم است بی آنکه ضرورت مطلق داشته باشد. در عین حال، به عنوان یک قاعده کلی می توانید کاملا مطمئن باشید که اگر یک آمپلی فایر با قیمت فروش زیر 1.5 ملیون تومان، مدعی داشتن S/N Ratio بیش از 90 دسی بل بود، بی شک سازنده اش قصد شوخی با شما را دارد.

Frequency Response:
عدد مهم دیگر، طیف پاسخگویی فرکانس صوتی است که بصورت Frequency Response و یا گاهی Dynamic Range با واحد هرتز ذکر می گردد. حساسیت گوش نوزاد انسان، در محدوده شنوایی فرکانسهایی بین 20 هرتز و 20 کیلوهرتز می باشد. این حساسیت، به مرور زمان، بواسطه عواملی مانند افزایش سن و نیز صدمات دائمی ناشی از قرار گیری فرد در معرض صداهای بسیار بلند مانند انفجار، ماشین آلات صنعتی، صدای بوق گوشخراش وسائل نقلیه، صدای بلند و ناهنجار سیستمهای صوتی نامرغوب، ایجاد آسیب فیزیکی به اجزاء گوش، بروز بیماریهای عفونی گوش که منجر به ایجاد التهاب شدید می گردند، و غیره کاهش می یابد. ایجاد گسترده ترین طیف فرکانسهای صوتی، یعنی هرچه نزدیکتر به طیف 20 تا 20 کیلوهرتز، مسلما در یک سیستم صوتی مطلوب می باشد. اما، قضیه به همین سادگی ختم نمی شود و درک کامل این مقوله نیاز به توضیحات بیشتری در چگونگی بازسازی اصوات از این فرکانسها به روشهای گوناگون دارد. در سیستمهای ساده تر و ارزانقیمت تر، امکان دارد که از یک عدد بلندگو برای تولید تمام فرکانسهای مابین عدد حداقل و حداکثر اعلام شده در مشخصات فنی دستگاه، استفاده گردد. ولی در اغلب موارد، صدای ایجاد شده مورد قبول شخصی دارای گوشهای حساس و آشنا به موسیقی قرار نخواهد گرفت.

جهت استحضار عالاقمندان عرض می گردد، که هرگاه یک عدد بلندگو (یعنی یک دیافراگم منفرد) طیف فرکانسی وسیعی را تولید کند، از نقطه نظر مهندسی با مشکلی بنام Inter-Modulation Distortion روبرو می شویم که نوعی اعوجاج قابل شنود است. هر چه اندازه دیافراگم کوچکتر، طیف فرکانسها وسیعتر، مقدار توان خروجی بیشتر، و کیفیت مهندسی و مواد متشکل اجزاء بلندگو پایینتر باشد، مقدار این اغتشاشات نیز فزونتر خواهد بود. در مدلهای دو تکه ساخت Altec Lansing مانند AVS200 و یا مدل 220، طرح مهندسی پیشرفته بلندگوها وکیفیت بالای ساخت و مواد و نیز توان خروجی محدود شده به سطحی معقول، باعث کاهش قابل توجه اغتشاشات IMD به مقادیر غیر قابل شنود می گردد. نظر به اینکه نسبتی از توان آمپلیفایر که صرف تولید فرکانسهای پایین یا Bass می گردد معمولا بیشتر از آن مقدار توانی که فرکانسهای میانی و بالا (صداهای زیر) را تولید می نمایید است (زیرا برای انتقال موثر Bass که دارای فرکانس پایین و در نتیجه طول موج بیشتری است به گوش شما، احتیاج به جابجا کردن حجم هوای بیشتریست، که مسلما نیاز به صرف انرژی بیشتری دارد)، موثرترین روش کاهش IMD در سیستمهایی که بیش از 2.5 وات در هر کانال توان دارند، اختصاص دادن یک بلندگوی مجزا به تولید Bass است. در مطلوبترین حالت، این وظیفه به عهده یک یا چند بلندگوی مخصوص بنام ووفر (Woofer) که داخل کابینت مجذای خود بنام ساب ووفر (Subwoofer) نصب گردیده، گذاشته می شود. بلندگوهای ووفر معمولا دارای قطر دیافراگم بیشتر و موتور محرک قویتری در مقایسه با سایر انواع بلندگو هستند. انجام این عمل بطور قابل ملاحظه ای از نسبت توان کلی که بلنگوهای کوچکتر Mid-Range یا Full-Range میبایست تولید می نمودند، می کاهد. در سیستم اسپیکر های فاقد ووفر، اگرچه امکان تولید فرکانسهایی به پایینی 70 هرتز هم توسط یک بلندگوی 3 اینچی Full Range وجود دارد، اما کیفیت صوتی آن فرکانسها از نظر قدرت، عمق، تمیزی و شفافیت، با Bass تولید شده توسط یک ساب ووفر متوسط قابل مقایسه نخواهد بود.

روش قدیمی تولید فرکانسهای پایین (و نیز در برخی اسپیکر های ارزان قیمت از مارکهای متفرقه) به این صورت بود که بلندگوی ووفر را در داخل همان کابینت مشترکی که باقی بلندگوها در آن نصب شده بودند قرار می دادند. اما انرژی زیاد و ارتعاشاتی که بلندگوی Woofer تولید می نمود، به لحاظ وجود فاصله اندک و اتصال سخت فیزیکی (هر دو بلندگو توسط بدنه کابینتی مشترک به هم متصل بودند) به بلندگوهای کوچکتر منتقل می گردید، و به کاهش کیفیت صوتی فرکانسهای میانی و بالای سیستم منجر می گشت. قرار دادن ووفر در محفظه جداگانه مختص به خود، ساب ووفر را به وجود آورد که بهترین راه حل برای عمده مشکلات فوق است.

توجه داشته باشید که عموما و غیر از در مواردی بسیار خاص، چوب بهترین ماده برای ساخت کابینت ساب ووفر می باشد. به لحاظ دانسیته، نوع بافت، و کلا "رفتار آکوستیک"، چوب کیفیت صوتی گرم و دلپذیر و "تونالیته" مطلوبی به امواج صوتی فرکانسهای پایین می بخشد، و در واقع به همین علت بدنه آلات موسیقی همچون تنبک، تنبور، و گیتار نیز از چوب ساخته می شود. در طراحی ساب ووفر های مرغوب، جهت انتقال موثرتر انرژی امواج صوتی به هوا، از دریچه بازتاب فرکانسهای پایین یا Bass Reflex Port استفاده می گردد. پارامتر های بسیار دقیقی در طراحی صحیح این دریچه نیاز به نگرش صحیح مهندسی همراه با دانش عمیق علم آکوستیک دارند. چنانچه بدون توجه به اصول علمی که محل، طول، قطر، شکل آغازی و پایانی دریچه (یا بهتر بگوییم، تونل) را تعیین می نمایند، مبادرت به ایجاد سوراخی جهت دکوراسیون در کابینت ساب ووفر گردد، قطعا تاثیر منفی بر کیفیت صوتی عاید خواهد نمود. علاوه بر تشدید صدا و افزایش راندمان صوتی، نقش دیگر دریچه بازتاب فرکانسهای پایین این است که با استفاده از اصل فیزیکی Helmholtz Effect، فرکانسهای خاصی را تقویت نماید. دمیدن از زاویه حدود 90 درجه در دهانه یک بطری ، آزمایش ساده ایست برای درک این پدیده. با بکارگیری اصول صحیح مهندسی در طراحی شکل و ابعاد کابینت ساب ووفر و دریچه بازتاب فرکانسهای پایین، می توان فرکانس خاصی را که Resonant Frequency نامیده می شود تعیین کرده، و آنرا توسط Bass Reflex Port تشدید نمود. میزان گسترش دامنه تقویت به فرکانسهای دو سوی فرکانس مرکزی رزونانت، بسته به توانایی علمی مهندسین طراح متغییر خواهد بود.

توضیح در مورد واحد سنجش RMS:
یکی از متداولترین معیارهای ملموس و واقعی سنجش توان خروجی یک مدار تقویت کننده یا آمپلیفایر، Watts RMS می باشد که مخفف Watts Root Mean Square است. لطفا توجه داشته باشید که استناد به این مقیاس جهت مقایسه توان نسبی دو آمپلیفایر (یا سیستم اسپیکر تقویت شده)، مادامی که توسط کمپانی های معتبر و به روشهای مهندسی استاندارد اندازه گیری شده باشند، کار معقولی است. اما نظر به اینکه وات RMS عنوان کننده حداکثر توان خروجی ممتد سیستم است، توان واقعی خروجی به هنگام تقویت موسیقی مقداری بالاتر خواهد بود. علت این امر این است که موسیقی ترکیبی از اصواتی است با فرکانس و شدت متغیر، ولی سیگنالی که جهت آزمایش و تعیین حداکثر توان ممتد یک آمپلیفایر استفاده می گردد یک سیگنال مولتی فرکانس است که دائما و بطور ممتد دارای حداکثر شدت ممکن است (این سیگنال به Pink Noise مشهور است) و لذا کمترین شباهتی به موسیقی ندارد. سیستمهای Altec Lansing علاوه بر اعلام توان به Watts RMS، عددی به عنوان Total System Power نیز اعلام می نمایند که مقدار آن حدودا دو برابر حداکثر توان ممتد به Watts RMS است. این عدد، نمایانگر حداکثر توان خروجی سیستم برای موسیقی است، یا در واقع توان ممتد سیستم در شرایط واقعی استفاده. همچنین توجه داشته باشید که ممکن است به عنوان مثال برای سیستم Altec Lansing Select621 به جای 100 وات RMS 140 وات توان اعلام نمود، اما در این مقدار توان خروجی، مقدار اغتشاشات افزایش قابل توجهی خواهند داشت. از این رو، تنها استناد به توان خروجی اعلام شده یک سیستم، هرگز برای سنجش توانایی های آن کافی نیست و بایستی به اعدادی که نمایانگر دیگر مشخصات مهم سیستم هستند نیز در کنار توان توجه کافی شود، که در این مورد ذیلا توضیحات لازم داده خواهد شد.

واحد سنجش توان به Watts RMS نیز تنها موقعی به عنوان معیار شدت صدا قابل استناد است که دو آمپلیفایر خالی (یعنی بدون اسپیکر) را با هم مقایسه می نماییم. علت این امر این است که زمانی که یک یا چند بلندگو به معادله اضافه می شوند، وجود فاکتور متغییر "راندمان" در عمل تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی توسط بلندگو، دیگر اجازه نمی دهد که عدد وات به ما بگوید چه مقدار شدت صدا خواهیم داشت. واضح است که عمل تبدیل یک نوع انرژی به نوعی دیگر، هرگز نمی تواند با راندمان صد در صد انجام گیرد و همواره مقداری انرژی در حین عمل تبدیل، به صورت انرژی اتفلافی (مانند حرارت) در آمده و راندمان تبدیل را کاهش می دهد. طبیعیست که بلندگویی که از طرح مهندسی بهتری برخوردار است و موتور الکترومغناتیسی بهتری دارد نه تنها قادر خواهد بود از یک میزان وات ثابت، شدت صدای (شدت صدا با واحد dB SPL سنجیده می شود) بیشتری تولید نماید، بلکه این صدا را با کیفیت بهتری نسبت به بلنگوی چینی فله ای ارزان و بی نام و نشان تولید خواهد نمود.

شاد باشيد:8:......

منبع:

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید