إن العالم الذي نعيش فيه مهيأ للصوت. ما لم تكن تعيش على قمة جبل (لحسن حظك)، فمن المحتمل أن تستمع إلى الصوت القادم من عدد كبير من مكبرات الصوت المختلفة أثناء ممارسة يومك.
الهواتف المحمولة. أجهزة التلفاز. المصاعد. مكبرات الصوت التي تعمل بالبلوتوث في مترو الأنفاق التي تبث أشياء لا تريد سماعها.
وربما الأهم من ذلك بالنسبة لنا نحن الموسيقيين هو أن مكبرات الصوت تسمح لنا بسماع عملنا بتفاصيله الدقيقة.
ولكن كيف تعمل مكبرات الصوت بالضبط؟ حتى إذا لم يكن لديك فضول حول كيفية صنع النقانق الصوتية، فمن الجيد أن يكون لديك فهم أساسي لتقنية مكبرات الصوت إذا كنت تخطط لقضاء حياتك في الاستوديو.
أساسيات الصوت
قبل أن نلقي نظرة على مكبرات الصوت، دعنا نلقي نظرة سريعة على كيفية عمل الصوت نفسه.
الصوت هو في الأساس طاقة ميكانيكية في شكل موجات تتحرك عبر وسط ما - سواء كان هواءً أو سائلاً أو صلبًا.
وتسبب هذه الحركة تغيرات موضعية في الضغط وفقًا لشكل الموجة، مثل التموجات التي تنشأ عند إسقاط حصاة (أو هاتفك) في الماء.
في الصورة أدناه، سترى موجة جيبية بتردد 1 كيلو هرتز. هل ترى كيف أن هناك زيادة ثم انخفاض في مستوى ضغط الصوت بالنسبة للضغط المحيط؟ هذا هو الصوت أثناء الحركة.
تستجيب آلاف الخلايا الشعرية الصغيرة داخل آذاننا لهذه التغيرات في الضغط، وتحولها إلى إشارة كهربائية يمكن لأدمغتنا تفسيرها على أنها نيكلباك. أو أياً كان.
الإشارة الصوتية التناظرية هي صوت على شكل طاقة كهربائية، ممثلة في شكل موجة جهد كهربائي. ها هي نفس الموجة الصوتية ممثلة كإشارة كهربائية:
الصوت الرقمي هو تصوير لإشارة تناظرية مخزنة بتنسيق ثنائي.
يجب إعادة تحويل الإشارة الصوتية، سواء كانت تناظرية أو رقمية، إلى موجة صوتية (طاقة ميكانيكية) لكي تتمكن آذاننا من فهمها.
أدخل مكبر الصوت.
كيف تعمل مكبرات الصوت: الأساسيات
قبل أن ندخل في التفاصيل الدقيقة لمكونات مكبر الصوت وكيفية عملها، دعنا نلقي نظرة عامة سريعة على ما يفعله مكبر الصوت لإعادة إنشاء الصوت.
يتم إرسال إشارة صوتية مضخمة إلى ملف معدني من الأسلاك. يتفاعل هذا الملف مع التيار الكهربائي المتدفق من خلاله، ويتفاعل مع مغناطيس داخل مكبر الصوت، ويتسبب في اهتزاز الحجاب الحاجز.
يقوم الحجاب الحاجز بتحريك الهواء، مما يؤدي إلى إنشاء موجات صوتية تمثل نسخة طبق الأصل من الإشارة الصوتية الأصلية. وها هي! يمكنك سماع والدتك تتحدث إليك من الجانب الآخر من البلاد.
من الواضح أن هذا تبسيط مبالغ فيه. ولكن الآن وقد عرفنا نسخة "كليفز نوتس" عن كيفية قيام المتحدثين بأعمالهم، دعونا نفصل الأمور.
ماذا يوجد داخل مكبر الصوت؟
دعنا نلقي نظرة على جميع أجزاء مكبر الصوت التي تصنع السحر...
سائق مكبر الصوت
مشغل السماعة مسؤول عن تحويل الإشارة الكهربائية إلى موجات صوتية. إنه المحرك الذي يقوم بتشغيل إعادة إنتاج صوت السماعة.
من الداخل إلى الخارج المكونات التي يتكون منها مكبر الصوت هي
- عمود
- اللوحة الخلفية
- المغناطيس
- اللوحة العلوية
- ملف صوتي
- السلة
- العنكبوت
- مخروطي ومحيط
- غطاء الغبار
العمود والخلفية واللوحة العلوية
تشبه قطعة القطب في مكبر الصوت عصا قائد الأوركسترا التي تحافظ على تزامن أوركسترا الصوت المتدفق عبر مكبر الصوت. إنها المحور المركزي الذي يدور حوله النظام المغناطيسي بأكمله.
تستقر اللوحة الخلفية خلف العمود، وليس من المستغرب أن تستقر اللوحة العلوية في الأعلى.
المغناطيس
يتم إحاطة المغناطيس الدائم بقطب وألواح لتركيز مجاله المغناطيسي، ويتم توصيله بسلة مكبر الصوت.
يشار إليه بالمغناطيس الدائم لأنه مغناطيس دائم.
من ناحية أخرى، لا يصبح الملف الصوتي مغناطيسًا (أو على وجه الدقة مغناطيسًا كهربائيًا) إلا عندما يتم تغذيته بتيار كهربائي.
الملف الصوتي
الملف الصوتي عبارة عن سلك ملفوف بإحكام حول أسطوانة صغيرة، تسمى أحياناً بكرة. وهو يشبه اليويو نوعاً ما.
عندما تمر إشارة كهربائية عبر الملف، فإنه يصبح مغناطيساً كهربائياً يتفاعل مع المغناطيس الدائم.
إذا كنت تتذكر دروس العلوم التي تلقيتها فستتذكر أن القوى المتشابهة تتنافر والقوى المتضادة تتجاذب. هذا التفاعل بين القوى المغناطيسية يخلق الحركة التي تدفع الملف وتنتج في النهاية الموجات الصوتية.
العنكبوت والمحيط
العنكبوت عبارة عن قطعة مموجة من المواد التي تدعم الملف الصوتي. وهي تثبت الملف في مكانه مع السماح له بالتحرك ذهاباً وإياباً بحرية.
في حين أن هذا يبدو وكأنه تناقض، إلا أنه ليس كذلك. فالدور الرئيسي للعناكب هو السماح للملف الصوتي بالتحرك في اتجاه واحد فقط؛ أي لأعلى ولأسفل. وبدون العنكبوت فإن الملف الصوتي سيتحرك بشكل عشوائي داخل مبيت السماعة.
يقوم المحيط بوظيفة مشابهة لوظيفة العنكبوت باستثناء أنه يثبت المخروط في مكانه في أعلى السلة.
المخروط
يُعرف مخروط مكبر الصوت أيضاً باسم الحجاب الحاجز، وهو أحد الأجزاء القليلة التي يمكنك رؤيتها على مكبر الصوت.
يتحرك المخروط ذهاباً وإياباً استجابة للنبضات المغناطيسية من الملف الصوتي. تخلق حركة المخروط موجات ضغط في الهواء المحيط به، مما ينتج عنه الأصوات التي تسمعها.
غطاء الغبار
يوقف هذا الرفيق الصغير أي غبار ضال أو جزيئات قذرة من الدخول إلى مجموعة مكبر الصوت وإفساد الأمور.
السلة
هو مجرد مصطلح منمق للإشارة إلى المبيت الذي يجمع كل أجزاء السماعة معاً. إنه في الواقع يشبه السلة نوعاً ما.
إذن هذا هو كل ما يشكل المتحدث الفعلي. ولكن في اللغة اليومية عندما نتحدث عن المتكلمين فإننا نعني كل شيء.
إذن ما المطلوب أيضًا لجعل مكبرات الصوت تعمل؟
المكونات الكهربائية
للحصول على ضخ الملف الصوتي مع المربى تحتاج إلى إرسال إشارة كهربائية إليه. يتم ذلك باستخدام أطراف مكبر الصوت وسلك مضفر.
الطرفيات عبارة عن ألسنة معدنية أو منافذ توصيل معدنية تقوم بتوصيل كابل الصوت بالسماعة.
يتم توصيل السلك المضفر المتصل بهذه الأطراف بالملف الصوتي، مما يمنحه الوقود الذي يحتاجه.
الإسكان
يحتاج مكبر الصوت إلى غلاف مبيت، غالباً ما يشار إليه بالخزانة، ليعمل بشكل صحيح لعدة أسباب.
أولاً، يوفر بيئة محكمة الغلق لحماية الأجزاء المختلفة التي يتكون منها السائق من أشياء مثل الغبار والأوساخ وشعر الكلاب.
ثانياً، يخفف من إلغاء الطور. عندما يتحرك غشاء مكبر الصوت، فإنه ينتج موجات صوتية في كلا الاتجاهين. وبدون المبيت تلغي هذه الموجات بعضها البعض.
وأخيراً، تؤثر الضميمة على كيفية توزيع الصوت. يمكن توجيه الصوت في اتجاه معين، ويمكن ضبط الترددات المنخفضة بشكل صحيح.
تُصنع حاوية الغلاف من مادة سميكة غير مرنة للغاية. الخشب أو MDF متوسط الكثافة شائع على الرغم من استخدام البلاستيك أيضاً.
التضخيم
كل هذا جيد ومفيد، ولكن مكبر الصوت بمفرده لن يخرج أي شيء مفيد.
على الرغم من أن مكبرات الصوت تأتي بأشكال وأحجام متنوعة، إلا أنها تشترك جميعها في نفس المتطلبات: إشارة صوتية أقوى من إشارة مستوى الخط التي ترسلها أجهزة التشغيل، مثل التلفزيون أو واجهة الصوت.
يتم استخدام مضخم طاقة لتعزيز الإشارة من مستوى الخط إلى مستوى السماعة. قد يكون هذا المضخم وحدة خارجية أو مدمجاً في مبيت السماعة نفسها، وذلك حسب مكبرات الصوت لديك.
مكبرات الصوت النشطة
تحتوي مكبرات الصوت النشطة على مضخم صوت مدمج في مكبرات الصوت Yamaha HS5 هي مكبرات صوت نشطة شائعة للمراقبة في الاستوديو.
مكبرات صوت سلبية
تتطلب مكبرات الصوت السلبية مضخم طاقة خارجي لتوليد موجات صوتية من الإشارة الصوتية.
إن مكبر الصوت JBL PRX412 مثال قوي على مكبر الصوت السلبي الذي يتطلب مضخم طاقة خارجي لمنحه طاقة تشويش كافية.
كيف يقوم المتحدثون بإنتاج الترددات المختلفة؟
لقد درسنا حتى الآن كيف تحول مكبرات الصوت الطاقة الكهربائية (الإشارة) إلى موجات ضغط في الهواء، وبالتالي إلى صوت.
ولكن ليست كل الترددات متساوية، ومكبر الصوت الواحد الذي يحاول تغطية جميع الترددات (اعذرني على التورية) سيكون ضعيفاً بالفعل.
لهذا السبب سترى أكواماً ضخمة من مكبرات الصوت في الحفلات. فبعضها يغطي ترددات الجهير (مكبرات الصوت الفرعية ومكبرات الصوت)، وبعضها يغطي النطاق المتوسط، بينما تتولى مكبرات الصوت الصغيرة جميع نطاقات الترددات العالية.
تم تصميم جميع مكبرات الصوت هذه بشكل مختلف، للتعامل مع الترددات المختلفة التي تعتني بها.
ولكن لا يريد الجميع كومة عملاقة من مكبرات الصوت في الاستوديو (أو غرفة المعيشة)، ناهيك عن فوضى مضخمات الطاقة ومقاطعات التحويل.
أدخل مكبر الصوت متعدد المحركات.
مكبرات صوت متعددة الموجهات
تستخدم مكبرات الصوت متعددة المحركات 2 أو 3 أو حتى 4 محركات بأحجام مختلفة للتعامل مع ترددات مختلفة. وأكثر هذه السماعات شيوعاً هو مكبر الصوت ثنائي المشغّل، ويشار إليه أحياناً باسم مكبر الصوت ثنائي الاتجاه.
يوجد داخل خزانة مكبر الصوت ثنائي الاتجاه تقاطع يرسل كل الترددات العالية إلى مكبر الصوت، ونطاق الترددات المتوسطة والمنخفضة إلى مكبر الصوت، عن طريق مرشح تمرير عالٍ وتمرير منخفض.
إن استخدام التقاطع بهذه الطريقة يعني أن مكبر الصوت ينتج نطاقاً كاملاً من مخرجات التردد، مع الحفاظ على جودة صوت لا يمكن لمكبر صوت واحد بمفرده تحقيقها.
إذا كنت تؤلف الموسيقى في الاستوديو المنزلي الخاص بك، فمن المحتمل أنك ستستخدم مكبر صوت ثنائي الاتجاه للمراقبة، مثل Yamaha HS5 المذكور أعلاه، أو KRK Rokit 5 G4 الموضح في الصورة أدناه.
مكبرات الصوت ذات المحرك المزدوج جيدة للتسجيل والمزج في الاستوديو الخاص بك. ولكن عندما يتعلق الأمر بالإتقان (سواء كنت تستخدم خدمة عبر الإنترنت مثل eMastered، أو تستعين بشخص حقيقي) ستحتاج إلى مزيد من التفاصيل، لذا فإن مكبرات الصوت ثلاثية أو رباعية الاتجاهات ستخدمك بشكل أفضل.
وينطبق الأمر نفسه على استوديوهات التسجيل التجارية. فقد يستخدمون زوجًا من مكبرات الصوت التي تعمل بالطاقة للتسجيل والمراقبة، ولكن عندما يتعلق الأمر بالمزج فإنهم سيشغلون مكبرات الصوت القوية.
ما هي معاوقة مكبر الصوت؟
مقاومة السماعة هي في الأساس طريقة لقياس المقاومة الكلية لتدفق التيار الكهربائي في السماعة.
عند قياس المعاوقة بوحدة الأوم، تأتي المعاوقة من كل من المقاومة من سلك الملف الصوتي، والحث الناتج عن لف هذا السلك في الملف. تختلف مقاومة الحث عن المقاومة لأنها تتغير مع التردد، وتسمى المفاعلة الحثية.
وبسبب هذا المتغير، تختلف المعاوقة عن المقاومة "العادية"، ويتم حسابها باستخدام معادلة معقدة لا يجب على الموسيقيين فهمها على الإطلاق.
بدلاً من ذلك، اعلم أنه من المهم مطابقة معاوقة مكبرات الصوت ومضخم الصوت. يمكن أن تؤدي المعاوقة غير المتطابقة إلى انخفاض جودة الصوت، وارتفاع درجة الحرارة، وفي الحالات القصوى إلى تلف الجهاز.
تذكّروا يا أطفال، احرصوا دائماً على اقتران مكبرات الصوت بمضخمات صوت متوافقة.
قوة مكبر الصوت مقابل حساسية مكبر الصوت
الأكبر يساوي الأفضل، أليس كذلك؟
ليس دائماً. معظم الناس عندما يقارنون بين مكبرات الصوت ينسبون تصنيف الطاقة الأعلى (بالواط) إلى حجم أعلى. ولكن من الناحية العملية، هل ستتمكن من الاستفادة الكاملة من تلك القوة الكهربائية؟
أفضل طريقة لمقارنة مكبرات الصوت هي النظر إلى حساسية مكبر الصوت. تُقاس بالديسيبل وتحدد مدى فعالية مكبر الصوت في تحويل الطاقة الكهربائية إلى صوت.
يعني تصنيف الحساسية الأعلى أن مكبر الصوت يمكن أن ينتج صوتاً أكثر لكمية معينة من الطاقة. بعبارة أخرى، فهي أكثر كفاءة في تحويل الكهرباء إلى موجات صوتية.
يؤدي قياس حساسية مكبر الصوت إلى تسوية الملعب عندما يتعلق الأمر بمقارنة كفاءة مكبرات الصوت وإخراجها.
ومع ذلك، لا يزال من المهم مراعاة قدرة مكبر الصوت على التعامل مع الطاقة إذا كنت تستخدم مضخم صوت خارجي. يمثل القياس مقدار الطاقة الكهربائية التي يمكن للسماعة التعامل معها دون أن تتلف، لذا من المهم التأكد من أن مضخم الصوت لديه تصنيف طاقة خرج مساوٍ لمكبر الصوت.
يعتمد اختيارك لمكبرات الصوت ذات الحساسية العالية أو المنخفضة على متطلبات إعداداتك. إذا كانت كفاءة الطاقة مهمة (على سبيل المثال في مكبرات الصوت المحمولة أو أنظمة ستيريو السيارة) فإن الحساسية العالية هي الأفضل، بينما في إعدادات الصوت الاحترافية قد تحتاج إلى مكبرات صوت ذات قدرة أعلى
استجابة التردد
عندما نتحدث عن الاستجابة الترددية للسماعة، فإننا نتحدث عن قدرتها على إعادة إنتاج الصوت عبر نطاق من الترددات.
لا يوجد مكبر صوت مثالي، لذا يساعدنا الرسم البياني للاستجابة الترددية في معرفة أين يمكن أن تكون هناك قمم أو قيعان في الترددات حيث يبرز أو يقل أداؤه.
هناك عدة أسباب لأهمية الاستجابة الترددية لسماعة أو مكبرات صوت معينة.
أولاً، يساعدك ذلك عند تصميم نظام متعدد مكبرات الصوت ومكان ضبط عمليات التقاطع.
ثانياً، يساعدك ذلك عند اختيار أفضل مكبرات الصوت للوظيفة الصوتية المحددة التي تفكر فيها.
على الرغم من أن العديد من مكبرات الصوت من فئة المستهلكين تتمتع "بابتسامة" طفيفة في استجابتها الترددية لتلطيف الصوت، إلا أنك كمنتج موسيقي تريد زوجاً من مكبرات الصوت باستجابة ترددية مسطحة.
وبهذه الطريقة لن يتم إخفاء أي آلات أو عينات بسبب انخفاض في الترددات المنتجة، أو صوت أعلى مما هي عليه بالفعل بسبب وجود ذروة في الرسم البياني.
ستضمن الاستجابة الترددية المسطحة في مكبرات الصوت بشكل أساسي أن يكون كل ما تسمعه أقرب ما يكون إلى الشيء الحقيقي قدر الإمكان.
ماذا عن سماعات الرأس؟
تستخدم سماعات الرأس تقنية مشغل السماعات نفسها التي تستخدمها مكبرات الصوت. وهي في الواقع مكبرات صوت صغيرة جداً توضع فوق (أو في) أذنيك.
كيف تعمل مكبرات الصوت الاستريو؟
ينقل مكبر صوت واحد (بشكل عام) الصوت بشكل أحادي. وللحصول على مجال صوتي مجسم تحتاج إلى مكبري صوت أحاديين يغذيان الإشارة الصوتية اليمنى واليسرى على التوالي، ويتم وضعهما بشكل مناسب.
ولكن هل سبق لك أن نظرت إلى مكبرات الصوت وتساءلت كيف يتم إنشاء مجال الاستريو؟
تحتوي وحدات السماعات المفردة المصممة لإنتاج صورة مجسمة على مشغلات متعددة موضوعة في جميع أنحاء الوحدة.
يتم تقسيم إشارة الاستريو إلى قناتين يسرى ويمينية ويتم إرسالها بكميات متفاوتة إلى كل مشغل للحصول على صورة استريو كاملة.
تميل مكبرات الصوت من هذا النوع إلى أن تأتي مع مكبر صوت إضافي - مضخم صوت - للتعامل مع الترددات المنخفضة وصوت باتمان.
من اخترع مكبر الصوت؟
كما هو الحال مع العديد من الاختراعات في مطلع القرن العشرين، من الصعب تحديد من اخترع مكبر الصوت بالضبط. فقد ظهر مع مرور الوقت عندما بدأ العلماء والمخترعون في فهم المزيد عن الموجات الصوتية والتيار الكهربائي.
قدم ألكسندر غراهام بيل (صاحب شهرة اختراع الهاتف) إسهامات كبيرة في التقنيات المتعلقة بالصوت، بما في ذلك تطوير نسخة مبكرة من مكبر الصوت في أواخر القرن التاسع عشر.
في نهاية ذلك القرن مباشرةً، توصل أوليفر لودج إلى أول مكبر صوت ذي ملف متحرك. ثم، في عام 1915، حصل المهندس الدنماركي بيتر ل. جنسن وإدوارد بريدهام على براءة اختراع لاختراعهما تصميم مكبر صوت كهروديناميكي باستخدام ملف من الأسلاك متصل بغشاء موضوع في مجال مغناطيسي.
على الجانب الآخر من البركة، في عام 1925، قام إدوارد و. كيلوغ وتشيستر و. رايس بتصميم مكبر صوت ديناميكي بمخروط تم ترخيصه في النهاية لشركة RCA. تضمن هذا التصميم العديد من الجوانب التي تعتبر الأساس لتقنية مكبرات الصوت الحديثة.
يتطلب الأمر قرية وما إلى ذلك. ويكفي أن نقول إن الكثير من الرؤوس المخروطية قضت ساعات لا تحصى من الحيرة لضمان الاستمتاع بحفلات نيكلباك الموسيقية بأقصى درجات الدقة اليوم.
مستقبل المتحدثين
تستمر التكنولوجيا في أن تصبح أصغر وأرخص. كلنا نعلم ذلك. ولكن عندما يتعلق الأمر بمكبرات الصوت، فإن الأساسيات الكامنة وراء التكنولوجيا لم تتغير كثيراً منذ اختراعها.
في الواقع، تعد مكبرات الصوت واحدة من أكثر التقنيات غير الفعالة التي نستخدمها اليوم. فأكثر من 99% من الطاقة التي تدخل في مكبر الصوت تولد شيئاً آخر غير الصوت. ويتحول معظمها إلى حرارة.
من المستغرب نوعًا ما أن وكالة حماية البيئة لم تحظر استخدام مكبرات الصوت بسبب ضعف أدائها في مجال الطاقة.
ولكن بفضل مادة جديدة تم اكتشافها في عام 2004 يمكن أن تكون مكبرات الصوت المستقبلية مختلفة.
يُعد الجرافين مادة خفيفة للغاية، مما يعني أنه يحتاج إلى طاقة أقل بكثير للتحرك ذهاباً وإياباً لإنشاء موجة ضغط. أخبار ممتازة إذا كنت من أصحاب مكبرات الصوت.
إذا تمكن العلماء من معرفة كيفية تنفيذ إنتاج الجرافين على نطاق واسع بنجاح، ودمجه في التطبيقات التجارية، يمكن أن تكون مكبرات الصوت في المستقبل أخف وزناً وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة.
وحتى ذلك اليوم سنظل عالقين مع أجهزة التدفئة الصغيرة التي تخلق تغيرات في ضغط الهواء بسبب الإشارات الكهربائية، والمعروفة أيضًا باسم مكبر الصوت.
والآن انطلقوا واستمعوا إلى الموسيقى!
