مهندسو الصوت: دعونا نتحدث عن كسب النظام بطريقة "منهجية"
في بدايات عالم أنظمة الصوت (PA)، كان الحصول على كسب الصوت باستخدام مكبرات الصوت والمضخمات مهمة شاقة. عندما كانت قوة المضخمات تصل إلى 100 واط أو حتى 150 واط، وكانت متصلة بمكبر صوت، كان ذلك عملاقًا حقيقيًا! كان الحديث السائد عن عدد الواط، وليس معيار كسب ضغط الصوت المستخدم اليوم.
اليوم، مضخمات 100 واط لم تعد السائدة. عمليات التصنيع عالية التقنية لمكبرات الصوت قد دخلت عالم المستهلك، ومضخمات بقوة 1000 واط أو أعلى. في تكنولوجيا الصناعة الحالية، يمكن الحصول على الكسب بسهولة إذا توفرت الأموال الكافية. لكن عندما يتم تحديد قواعد اللعبة، لم تتطور مفاهيم الناس بالتزامن، وغالبًا ما يحدث انقطاع في المعرفة، خاصة أننا هنا لسنا وحدة إعلان مواصفات، ومشاكل اللغة تجعل نسبة "أخطاء المستخدم" أعلى.
اليوم في مجتمع أنظمة الصوت الخاص بنا، كم عدد الأشخاص الذين يستخدمون القوانين الفيزيائية الكهربائية المنهجية لحساب عدد مكبرات الصوت المطلوبة في الموقع أو كسب المضخمات؟ يكاد يكون الأمر محصورًا في تحديد عدد السماعات تقريبًا بناءً على السعر. هذه المشكلة لم تُناقش بجدية من قبل، لذا دعونا نفهم قدرات نظامنا بطريقة منهجية.
المقدمة
بناء نظام تعزيز/دعم الصوت، الكثيرون لا يستطيعون تحقيق فكرته. هناك أسباب كبيرة لضرورة الدعم في نقل الصوت. عندما نتحدث وجهاً لوجه، يكون الأمر مباشرًا وواضحًا، لكن ماذا لو كنا على بعد 30 مترًا؟ عندما نريد التحدث بوضوح وبطريقة مريحة، نحتاج إلى الدعم، وبأي شيء؟ ذلك هو النظام الكهروصوتي، باستخدام المعدات الإلكترونية لتمديد الاستماع المطلوب في الموقع، مما يتطلب بعض حسابات تجميع معدات الصوت. (سنتبع العادة، ونتجنب الرياضيات قدر الإمكان ليكون المقال أكثر تشويقًا. البيانات المقدمة هنا تستند إلى قوانين الفيزياء الأصلية وخصائص اللوغاريتميات للأذن البشرية، وليس خوارزميات "المصفوفات" الجديدة.)
ما مقدار الكسب الذي نحتاجه؟
مهندس الصوت الجيد دائمًا ما يحدد بوضوح نظام الصوت الخاص بالعرض (on show)، ويفهم ما يحدث بضغط الصوت (SPL) من البداية للنهاية، حتى يتمكن من التحكم في تدفق البرنامج الموسيقي خلاله. بدون قيمة ضغط الصوت المحددة مسبقًا في البنية والتشغيل، ستجد نفسك دائمًا أقل أو حتى أعلى من مواصفات إجمالي الكسب المطلوب في النظام بأكمله، وللأسف هذا شائع جدًا في المجال.
يجب ملاحظة: لا تدفع نظامًا لا يلبي شروط كسب الصوت، فالضرر لن يكون فقط على المعدات، ولكن قدراتك الفنية سوف تُشكك فيها. من ناحية أخرى، عندما يتجاوز إجمالي شروط كسب الصوت المتطلبات المحددة للموقع، سيكون مهندس الصوت على لوحة التحكم (on panel) مرتاحًا وسعيدًا ويستمتع بالعملية.
لنفترض ظروف العمل: في بيئة قاعة داخلية متوسطة الحجم (سيناريو نواجهه غالبًا)، نريد أن يكون لدينا ضغط صوت أداء موسيقي طبيعي 95dB من مكبر الصوت إلى موقع المستمع. ذروة الديناميكية النسبية ستكون 101dB، ثم نضيف 10dB ذروة ديناميكية (Head Room) التي نريدها، لتلبية متطلبات ضغط الصوت الديناميكي اللحظي للأداء المباشر.
نعلم جميعًا أن انبعاث صوت مكبر الصوت ينتشر بشكل شبه كروي. التوهين من نقطة المصدر مع المسافة يتناسب مع مربع المسافة. وفقًا لقيمة التحويل هذه، مع مضاعفة المسافة، سينخفض مستوى ضغط الصوت بمقدار 6dB (لاحظ أن طريقة التحويل هذه لا تنطبق على المصفوفات الرأسية).
لنفترض أيضًا أن لوحة التحكم الصوتية مثبتة على بعد 80 قدمًا، وحساسية مكبر الصوت مرجعية لمعيار اختبار AES (جمعية الهندسة الصوتية) الدولي لمستوى 1 واط عند 1 متر، والقيمة التي نحصل عليها عند حقن مكبر الصوت. معادلة فقدان المستوى بسبب المسافة هي:
المعادلة 1
قيمة فقدان ضغط الصوت بسبب المسافة = 20log(المسافة بالأقدام / 3.3)
قيمة فقدان ضغط الصوت بسبب المسافة = 20log(المسافة بالمتر)
السطر الأول من المعادلة 1 إذا كانت المسافة مقاسة بالأقدام، يمكن استخدامه للتحويل إلى أمتار. الآن نعوض بياناتنا المفترضة (لا تنس الآلة الحاسبة الهندسية)، باستخدام "المعادلة 1" هذه، 80 قدمًا تعادل تقريبًا 24.242424.. مترًا، أي 24 مترًا. ثم نأخذ لوغاريتم 24 مترًا، القيمة الناتجة هي 1.38457... ثم نضرب في 20، الإجابة النهائية ستكون 27.6915...، بالتقريب 28dB.
لذا تخبرنا القصة: المسافة 80 قدمًا (24 مترًا) بين موقع المستخدم ونقطة إصدار الصوت ستسبب فقدان 28dB في ضغط الصوت. حسنًا! نضيف فقدان المسافة 28dB إلى ذروة الديناميكية 101dB في المثال السابق بالإضافة إلى ذروة الديناميكية المحددة مسبقًا 10dB، أي 101dB + 10dB + 28dB = 139dB. عندها نعلم أن أقصى SPL المطلوب من لوحة التحكم الصوتية إلى موقع إصدار صوت مكبر الصوت يجب أن يكون 139dB. بالطبع، إذا كان هناك مكبر صوت واحد يمكنه إصدار 139dB من موقعه الأصلي بعد 80 قدمًا، فسيتم حل الأمر بمكبر صوت واحد. لكن التكنولوجيا لم تتطور لهذا الحد بعد، لذا يجب علينا ببساطة اختيار مكبر صوت واحد يلبي معيار AES السابق ذكره لضغط الصوت ذروة التصنيف 139dB عند 1 متر @ 1 واط، ثم نزيد عدد مكبرات الصوت بهذا التصنيف. هذا هو سبب الحاجة لعدد كبير من مكبرات الصوت الرئيسية، هل فهمت؟
مكبرات الصوت الرئيسية المستخدمة اليوم ليست أحادية النطاق (نطاق كامل) في الغالب، بل ثلاثية النطاق (3way)، مقسمة إلى نطاق عالي (HF)، متوسط (MF)، ومنخفض (LF).
الحد الأدنى لمواصفات الطاقة المعلنة من AES لكل نطاق هي:
نطاق مكبر الصوت —— عالي HF —— متوسط MF —— منخفض LF
قيمة 1W@1m —— 112dB —— 109dB —— 103dB
قيمة تصنيف طاقة AES —— 200W —— 400W —— 1000W
أقصى قيمة SPL محسوبة —— 141dB —— 141dB —— 139dB
طريقة حساب أقصى ضغط صوت لمكبر الصوت MAX.SPL:
افترض أن مكبر صوت لعلامة تجارية معينة، حساسيته (1W@1m) هي 112dB للنطاق العالي (HF)، 109dB للنطاق المتوسط (MF)، 110dB للنطاق المنخفض (LF). يمكننا استخدام هذه المعادلة لحساب أقصى ضغط صوت له (1W@1m).
المعادلة 2 :
أقصى ضغط صوت = حساسية مكبر الصوت 1W@1m + 10log(أدنى طاقة تصنيف معلنة من AES) + 6dB ذروة
SPL = عالي 112 + 10log(200W) + 6dB
SPL = 112 + 23 + 6
SPL = 141dB
طريقة الضغط على الآلة الحاسبة الهندسية، يمكن كتابتها دفعة واحدة لرؤية القيمة الإجمالية. الآلة الحاسبة التجارية العادية يمكنها أخذ لوغاريتم 200W للنطاق العالي أولاً، ثم ضرب القيمة في 10 = 23.010299... تقريبًا، ثم إضافة 112dB = 135.0102... ثم إضافة معامل الذروة 6dB. مكون النطاق العالي لهذا المكبر هو 141dB، وهو أكبر من شرط 139dB المطلوب.
هنا نرى رياضيات مفيدة جدًا، وهي معرفة معادلة تحويل أي مضخم خلفي إلى ديسيبل واط (dBW):
المعادلة 3:
10log(الواط)
نفس الشيء ينطبق على مكون النطاق المتوسط باستخدام المعادلة 2، لكن SPL لمكون التردد المنخفض أقل من المعيار، لذا يجب إضافة ضعف عدد مكبرات الصوت منخفضة التردد بنفس استجابة التردد لتلبية معيار ضغط الصوت المفترض هذا.
الطريقة الثانية هي تقليل طاقة النطاق المتوسط/العالي لمطابقة ضغط الصوت عبر نطاقات التردد بأكملها، مما يعني عمليًا خفض قيمة ضغط الصوت السابقة.
إذا انخفضنا من قيمة ضغط صوت 141 dBSPL إلى 139dBSPL، فهذا ليس مجرد 3dB. المقالات السابقة ذكرت أن البشر يدركون تغيرات حجم الصوت بزيادة أو نقصان 3dB، وهذا التغير البالغ 3dB يتطلب بالفعل تغييرًا بمقدار 10 أضعاف في قوة مضخم الخلفية.
المثال السابق كان باستخدام 8 أوم. في التطبيق الاستثماري الفعلي، يستخدم الجميع تقريبًا طريقة التوصيل المتوازي 4 أوم، مما يعني توصيل مكبري صوت بجانب واحد من المضخم. لنرى الآن كيف يختلفان. مكبر صوت عالي واحد 112dB، مضافًا إليه آخر يصبح 115dB.
10log(10^(112/10)+10^(112/10))=115
بالإضافة إلى ذلك، عندما يكون مضخم 200W بمقاومة 4 أوم، عادةً ما تزيد الطاقة بنسبة 75%، وليس 100% بسبب متطلبات الطاقة الكهربائية وفقدان الكابل وما إلى ذلك، لذا تصبح الطاقة الدافعة تقريبًا 300 واط لهذين المكبرين العاليين.
بتطبيق المعادلة 2:
أقصى ضغط صوت = حساسية مكبر الصوت 1W@1m + 10log(أدنى طاقة تصنيف معلنة من AES) + 6dB ذروة
MaxSPL = 115dB + 10log(300) + 6dB
MaxSPL = 115 + 24.7 + 6
MaxSPL = 145.7 = 146dB
هذه النتيجة ستلبي معيار ضغط الصوت الذي افترضناه. بدون زيادة مضخم الخلفية، زاد ضغط الصوت. ما الفرق إذًا؟ لقد زدنا عدد مكبرات الصوت، والأهم أن كل مضخم خلفي يستهلك ضعف التيار أثناء العمل. يجب الانتباه بشدة لمشكلة الحماية الحرارية، فالكثير من مضخمات الخلفية عندما ترتفع درجة حرارتها، غالبًا ما تنطفئ أو تنهار تلقائيًا لتقليل طاقة الخرج لخفض درجة حرارة الدائرة بسرعة، وهذه مشكلة.
حسناً، لنعد إلى محتوى 8 أوم السابق. في الواقع، المطلعون يعرفون مسبقًا أنك إذا أردت شعورًا بضعف ضغط الصوت، فستحتاج إلى فرق يقارب 10dB لتشعر باختلاف.
لذلك سنكون عمليين هنا. أيها السادة، نحن نعلم الآن قيم SPL القصوى لكل نطاق ترددي في مكبر صوت العلامة التجارية المذكورة أعلاه، لذا سنختار مضخمًا بقوة مناسبة. استخدم هذه المعادلة لحساب قيمة الطاقة المصنفة لكل نطاق ترددي:
المعادلة 4:
dBW = ذروة ضغط الصوت – حساسية مكون النطاق الترددي + فقدان المسافة
(ذروة ضغط الصوت) في المعادلة هي ذروة الديناميكية 101dB التي افترضناها سابقًا (95dB للاستماع + 6dB ذروة ديناميكية)، ثم نضيف 10dB هامش ديناميكي (Head Room) الذي نريده، لذا 101dB + 10dB = 111dB. حساسية مكون النطاق الترددي هي قيمة 1W@1m لكل مكون في مكبر الصوت. فقدان المسافة هو فقدان ضغط الصوت 28dB الذي حسبناه سابقًا لـ 80 قدمًا (24 مترًا). حسنًا، الآن نستورد قيم كل نطاق لحساب تصنيف طاقته:
عالي التردد (111dB – 112dB) + 28dB = 27dBW.
متوسط التردد (111dB – 109dB) + 28dB = 30dBW.
منخفض التردد (111dB – 103dB) + 28dB = 36dBW.
تحويل dBW مرة أخرى إلى واط كما هو موضح في الجدول يمكن أن يظهر بعض المؤشرات:
عالي التردد 27dBW = 500W
متوسط التردد 30dBW = 1000W
منخفض التردد 36dBW = 4000W
بعد التنظيم، نرى بعض الاختلافات، وهي أن بيانات النطاق المنخفض تحتاج إلى تعزيز كبير. يمكننا استخدام مجموعات متعددة من مضخمات خلفية 1000W مع مكبرات صوت منخفضة، أو استخدام طريقة 4 أوم المذكورة أعلاه لتحقيق المعيار المفترض. بعد قراءة محتوى هذا المقال، حصلنا أيضًا على بعض المعادلات الرياضية البسيطة، التي يمكن أن تساعدنا في التخطيط المسبق لحساب مقدار ضغط الصوت، وقيمة الديناميكية المستخدمة، إلخ. يمكنك إلقاء نظرة على مكبرات الصوت الرئيسية التي تستخدمها، ما هي مواصفاتها، مثل موديل MARTIN VRS-1000 الخاص بي كمثال:
1m@1W=106dB، أستخدم مضخم خلفي 1000W، لذا 106 + 30 = 136dB
عند مسافة 1 متر، ثم باستخدام طريقة توصيل 4 أوم العادية، سأحصل على 109 + 31.5 = 140.5dB تقريبًا (عند مسافة 1 متر).
الهدف من هذا المقال هو أن تفهم مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها معدات مضخم الخلفية ومكبر الصوت الخاصة بك. هذا لا يشمل حتى ما إذا كان الصوت "جميلًا" أم لا، هذا فقط مضخم الخلفية ومكبر الصوت. التمديد للأمام هو جزء المضخم الأمامي، أين يجب ضبطه؟ أين المعيار؟ هذه كلها أمور يجب ضبطها وفهمها بعد إنشاء النظام.
وحدة الخلط والمعالجات (Mixing Console & Processors)
مستوى إشارة خرج الخلاط والمعالجات اللاحقة، وأخيرًا عند توصيل مضخم الخلفية، يجب أن تكون واضحًا تمامًا. إشارة الصوت المجمعة بواسطة الخلاط، عند أي مستوى إشارة ستجعل مضخم الخلفية يعمل بكامل طاقته، وأي مستوى إشارة سيجعل المضخم يصل إلى أقصى قطع للذروة، هذا مهم جدًا.
معظم الخلاطات يمكنها معالجة مستوى إشارة خرج بين +18dBu وحتى +24dBu. ببساطة، إذا قمت بضبطه على +4dB، (1.23V)=0VU؛ بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت أجهزة المعالجة الرقمية الخاصة بك عند -18dB (dBFS) أو -20dB (dBFS)=+4dBu، بالمقابل إذا كان مضخمك مصممًا للعمل بكامل طاقته عند 0.775V أو 1.4V، فستكون واضحًا بشأن النطاق الذي يعمل فيه المضخم بأكمله، لذا من المهم جدًا فهم وحد قطع الذروة للمضخم، والكسب بالمضخم بين قيم الديسيبل والفولتية.
اليوم، مضخمات 100 واط لم تعد السائدة. عمليات التصنيع عالية التقنية لمكبرات الصوت قد دخلت عالم المستهلك، ومضخمات بقوة 1000 واط أو أعلى. في تكنولوجيا الصناعة الحالية، يمكن الحصول على الكسب بسهولة إذا توفرت الأموال الكافية. لكن عندما يتم تحديد قواعد اللعبة، لم تتطور مفاهيم الناس بالتزامن، وغالبًا ما يحدث انقطاع في المعرفة، خاصة أننا هنا لسنا وحدة إعلان مواصفات، ومشاكل اللغة تجعل نسبة "أخطاء المستخدم" أعلى.
اليوم في مجتمع أنظمة الصوت الخاص بنا، كم عدد الأشخاص الذين يستخدمون القوانين الفيزيائية الكهربائية المنهجية لحساب عدد مكبرات الصوت المطلوبة في الموقع أو كسب المضخمات؟ يكاد يكون الأمر محصورًا في تحديد عدد السماعات تقريبًا بناءً على السعر. هذه المشكلة لم تُناقش بجدية من قبل، لذا دعونا نفهم قدرات نظامنا بطريقة منهجية.
المقدمة
بناء نظام تعزيز/دعم الصوت، الكثيرون لا يستطيعون تحقيق فكرته. هناك أسباب كبيرة لضرورة الدعم في نقل الصوت. عندما نتحدث وجهاً لوجه، يكون الأمر مباشرًا وواضحًا، لكن ماذا لو كنا على بعد 30 مترًا؟ عندما نريد التحدث بوضوح وبطريقة مريحة، نحتاج إلى الدعم، وبأي شيء؟ ذلك هو النظام الكهروصوتي، باستخدام المعدات الإلكترونية لتمديد الاستماع المطلوب في الموقع، مما يتطلب بعض حسابات تجميع معدات الصوت. (سنتبع العادة، ونتجنب الرياضيات قدر الإمكان ليكون المقال أكثر تشويقًا. البيانات المقدمة هنا تستند إلى قوانين الفيزياء الأصلية وخصائص اللوغاريتميات للأذن البشرية، وليس خوارزميات "المصفوفات" الجديدة.)
ما مقدار الكسب الذي نحتاجه؟
مهندس الصوت الجيد دائمًا ما يحدد بوضوح نظام الصوت الخاص بالعرض (on show)، ويفهم ما يحدث بضغط الصوت (SPL) من البداية للنهاية، حتى يتمكن من التحكم في تدفق البرنامج الموسيقي خلاله. بدون قيمة ضغط الصوت المحددة مسبقًا في البنية والتشغيل، ستجد نفسك دائمًا أقل أو حتى أعلى من مواصفات إجمالي الكسب المطلوب في النظام بأكمله، وللأسف هذا شائع جدًا في المجال.
يجب ملاحظة: لا تدفع نظامًا لا يلبي شروط كسب الصوت، فالضرر لن يكون فقط على المعدات، ولكن قدراتك الفنية سوف تُشكك فيها. من ناحية أخرى، عندما يتجاوز إجمالي شروط كسب الصوت المتطلبات المحددة للموقع، سيكون مهندس الصوت على لوحة التحكم (on panel) مرتاحًا وسعيدًا ويستمتع بالعملية.
لنفترض ظروف العمل: في بيئة قاعة داخلية متوسطة الحجم (سيناريو نواجهه غالبًا)، نريد أن يكون لدينا ضغط صوت أداء موسيقي طبيعي 95dB من مكبر الصوت إلى موقع المستمع. ذروة الديناميكية النسبية ستكون 101dB، ثم نضيف 10dB ذروة ديناميكية (Head Room) التي نريدها، لتلبية متطلبات ضغط الصوت الديناميكي اللحظي للأداء المباشر.
نعلم جميعًا أن انبعاث صوت مكبر الصوت ينتشر بشكل شبه كروي. التوهين من نقطة المصدر مع المسافة يتناسب مع مربع المسافة. وفقًا لقيمة التحويل هذه، مع مضاعفة المسافة، سينخفض مستوى ضغط الصوت بمقدار 6dB (لاحظ أن طريقة التحويل هذه لا تنطبق على المصفوفات الرأسية).
لنفترض أيضًا أن لوحة التحكم الصوتية مثبتة على بعد 80 قدمًا، وحساسية مكبر الصوت مرجعية لمعيار اختبار AES (جمعية الهندسة الصوتية) الدولي لمستوى 1 واط عند 1 متر، والقيمة التي نحصل عليها عند حقن مكبر الصوت. معادلة فقدان المستوى بسبب المسافة هي:
المعادلة 1
قيمة فقدان ضغط الصوت بسبب المسافة = 20log(المسافة بالأقدام / 3.3)
قيمة فقدان ضغط الصوت بسبب المسافة = 20log(المسافة بالمتر)
السطر الأول من المعادلة 1 إذا كانت المسافة مقاسة بالأقدام، يمكن استخدامه للتحويل إلى أمتار. الآن نعوض بياناتنا المفترضة (لا تنس الآلة الحاسبة الهندسية)، باستخدام "المعادلة 1" هذه، 80 قدمًا تعادل تقريبًا 24.242424.. مترًا، أي 24 مترًا. ثم نأخذ لوغاريتم 24 مترًا، القيمة الناتجة هي 1.38457... ثم نضرب في 20، الإجابة النهائية ستكون 27.6915...، بالتقريب 28dB.
لذا تخبرنا القصة: المسافة 80 قدمًا (24 مترًا) بين موقع المستخدم ونقطة إصدار الصوت ستسبب فقدان 28dB في ضغط الصوت. حسنًا! نضيف فقدان المسافة 28dB إلى ذروة الديناميكية 101dB في المثال السابق بالإضافة إلى ذروة الديناميكية المحددة مسبقًا 10dB، أي 101dB + 10dB + 28dB = 139dB. عندها نعلم أن أقصى SPL المطلوب من لوحة التحكم الصوتية إلى موقع إصدار صوت مكبر الصوت يجب أن يكون 139dB. بالطبع، إذا كان هناك مكبر صوت واحد يمكنه إصدار 139dB من موقعه الأصلي بعد 80 قدمًا، فسيتم حل الأمر بمكبر صوت واحد. لكن التكنولوجيا لم تتطور لهذا الحد بعد، لذا يجب علينا ببساطة اختيار مكبر صوت واحد يلبي معيار AES السابق ذكره لضغط الصوت ذروة التصنيف 139dB عند 1 متر @ 1 واط، ثم نزيد عدد مكبرات الصوت بهذا التصنيف. هذا هو سبب الحاجة لعدد كبير من مكبرات الصوت الرئيسية، هل فهمت؟
مكبرات الصوت الرئيسية المستخدمة اليوم ليست أحادية النطاق (نطاق كامل) في الغالب، بل ثلاثية النطاق (3way)، مقسمة إلى نطاق عالي (HF)، متوسط (MF)، ومنخفض (LF).
الحد الأدنى لمواصفات الطاقة المعلنة من AES لكل نطاق هي:
نطاق مكبر الصوت —— عالي HF —— متوسط MF —— منخفض LF
قيمة 1W@1m —— 112dB —— 109dB —— 103dB
قيمة تصنيف طاقة AES —— 200W —— 400W —— 1000W
أقصى قيمة SPL محسوبة —— 141dB —— 141dB —— 139dB
طريقة حساب أقصى ضغط صوت لمكبر الصوت MAX.SPL:
افترض أن مكبر صوت لعلامة تجارية معينة، حساسيته (1W@1m) هي 112dB للنطاق العالي (HF)، 109dB للنطاق المتوسط (MF)، 110dB للنطاق المنخفض (LF). يمكننا استخدام هذه المعادلة لحساب أقصى ضغط صوت له (1W@1m).
المعادلة 2 :
أقصى ضغط صوت = حساسية مكبر الصوت 1W@1m + 10log(أدنى طاقة تصنيف معلنة من AES) + 6dB ذروة
SPL = عالي 112 + 10log(200W) + 6dB
SPL = 112 + 23 + 6
SPL = 141dB
طريقة الضغط على الآلة الحاسبة الهندسية، يمكن كتابتها دفعة واحدة لرؤية القيمة الإجمالية. الآلة الحاسبة التجارية العادية يمكنها أخذ لوغاريتم 200W للنطاق العالي أولاً، ثم ضرب القيمة في 10 = 23.010299... تقريبًا، ثم إضافة 112dB = 135.0102... ثم إضافة معامل الذروة 6dB. مكون النطاق العالي لهذا المكبر هو 141dB، وهو أكبر من شرط 139dB المطلوب.
هنا نرى رياضيات مفيدة جدًا، وهي معرفة معادلة تحويل أي مضخم خلفي إلى ديسيبل واط (dBW):
المعادلة 3:
10log(الواط)
نفس الشيء ينطبق على مكون النطاق المتوسط باستخدام المعادلة 2، لكن SPL لمكون التردد المنخفض أقل من المعيار، لذا يجب إضافة ضعف عدد مكبرات الصوت منخفضة التردد بنفس استجابة التردد لتلبية معيار ضغط الصوت المفترض هذا.
الطريقة الثانية هي تقليل طاقة النطاق المتوسط/العالي لمطابقة ضغط الصوت عبر نطاقات التردد بأكملها، مما يعني عمليًا خفض قيمة ضغط الصوت السابقة.
إذا انخفضنا من قيمة ضغط صوت 141 dBSPL إلى 139dBSPL، فهذا ليس مجرد 3dB. المقالات السابقة ذكرت أن البشر يدركون تغيرات حجم الصوت بزيادة أو نقصان 3dB، وهذا التغير البالغ 3dB يتطلب بالفعل تغييرًا بمقدار 10 أضعاف في قوة مضخم الخلفية.
المثال السابق كان باستخدام 8 أوم. في التطبيق الاستثماري الفعلي، يستخدم الجميع تقريبًا طريقة التوصيل المتوازي 4 أوم، مما يعني توصيل مكبري صوت بجانب واحد من المضخم. لنرى الآن كيف يختلفان. مكبر صوت عالي واحد 112dB، مضافًا إليه آخر يصبح 115dB.
10log(10^(112/10)+10^(112/10))=115
بالإضافة إلى ذلك، عندما يكون مضخم 200W بمقاومة 4 أوم، عادةً ما تزيد الطاقة بنسبة 75%، وليس 100% بسبب متطلبات الطاقة الكهربائية وفقدان الكابل وما إلى ذلك، لذا تصبح الطاقة الدافعة تقريبًا 300 واط لهذين المكبرين العاليين.
بتطبيق المعادلة 2:
أقصى ضغط صوت = حساسية مكبر الصوت 1W@1m + 10log(أدنى طاقة تصنيف معلنة من AES) + 6dB ذروة
MaxSPL = 115dB + 10log(300) + 6dB
MaxSPL = 115 + 24.7 + 6
MaxSPL = 145.7 = 146dB
هذه النتيجة ستلبي معيار ضغط الصوت الذي افترضناه. بدون زيادة مضخم الخلفية، زاد ضغط الصوت. ما الفرق إذًا؟ لقد زدنا عدد مكبرات الصوت، والأهم أن كل مضخم خلفي يستهلك ضعف التيار أثناء العمل. يجب الانتباه بشدة لمشكلة الحماية الحرارية، فالكثير من مضخمات الخلفية عندما ترتفع درجة حرارتها، غالبًا ما تنطفئ أو تنهار تلقائيًا لتقليل طاقة الخرج لخفض درجة حرارة الدائرة بسرعة، وهذه مشكلة.
حسناً، لنعد إلى محتوى 8 أوم السابق. في الواقع، المطلعون يعرفون مسبقًا أنك إذا أردت شعورًا بضعف ضغط الصوت، فستحتاج إلى فرق يقارب 10dB لتشعر باختلاف.
لذلك سنكون عمليين هنا. أيها السادة، نحن نعلم الآن قيم SPL القصوى لكل نطاق ترددي في مكبر صوت العلامة التجارية المذكورة أعلاه، لذا سنختار مضخمًا بقوة مناسبة. استخدم هذه المعادلة لحساب قيمة الطاقة المصنفة لكل نطاق ترددي:
المعادلة 4:
dBW = ذروة ضغط الصوت – حساسية مكون النطاق الترددي + فقدان المسافة
(ذروة ضغط الصوت) في المعادلة هي ذروة الديناميكية 101dB التي افترضناها سابقًا (95dB للاستماع + 6dB ذروة ديناميكية)، ثم نضيف 10dB هامش ديناميكي (Head Room) الذي نريده، لذا 101dB + 10dB = 111dB. حساسية مكون النطاق الترددي هي قيمة 1W@1m لكل مكون في مكبر الصوت. فقدان المسافة هو فقدان ضغط الصوت 28dB الذي حسبناه سابقًا لـ 80 قدمًا (24 مترًا). حسنًا، الآن نستورد قيم كل نطاق لحساب تصنيف طاقته:
عالي التردد (111dB – 112dB) + 28dB = 27dBW.
متوسط التردد (111dB – 109dB) + 28dB = 30dBW.
منخفض التردد (111dB – 103dB) + 28dB = 36dBW.
تحويل dBW مرة أخرى إلى واط كما هو موضح في الجدول يمكن أن يظهر بعض المؤشرات:
عالي التردد 27dBW = 500W
متوسط التردد 30dBW = 1000W
منخفض التردد 36dBW = 4000W
بعد التنظيم، نرى بعض الاختلافات، وهي أن بيانات النطاق المنخفض تحتاج إلى تعزيز كبير. يمكننا استخدام مجموعات متعددة من مضخمات خلفية 1000W مع مكبرات صوت منخفضة، أو استخدام طريقة 4 أوم المذكورة أعلاه لتحقيق المعيار المفترض. بعد قراءة محتوى هذا المقال، حصلنا أيضًا على بعض المعادلات الرياضية البسيطة، التي يمكن أن تساعدنا في التخطيط المسبق لحساب مقدار ضغط الصوت، وقيمة الديناميكية المستخدمة، إلخ. يمكنك إلقاء نظرة على مكبرات الصوت الرئيسية التي تستخدمها، ما هي مواصفاتها، مثل موديل MARTIN VRS-1000 الخاص بي كمثال:
1m@1W=106dB، أستخدم مضخم خلفي 1000W، لذا 106 + 30 = 136dB
عند مسافة 1 متر، ثم باستخدام طريقة توصيل 4 أوم العادية، سأحصل على 109 + 31.5 = 140.5dB تقريبًا (عند مسافة 1 متر).
الهدف من هذا المقال هو أن تفهم مقدار الطاقة التي يمكن أن توفرها معدات مضخم الخلفية ومكبر الصوت الخاصة بك. هذا لا يشمل حتى ما إذا كان الصوت "جميلًا" أم لا، هذا فقط مضخم الخلفية ومكبر الصوت. التمديد للأمام هو جزء المضخم الأمامي، أين يجب ضبطه؟ أين المعيار؟ هذه كلها أمور يجب ضبطها وفهمها بعد إنشاء النظام.
وحدة الخلط والمعالجات (Mixing Console & Processors)
مستوى إشارة خرج الخلاط والمعالجات اللاحقة، وأخيرًا عند توصيل مضخم الخلفية، يجب أن تكون واضحًا تمامًا. إشارة الصوت المجمعة بواسطة الخلاط، عند أي مستوى إشارة ستجعل مضخم الخلفية يعمل بكامل طاقته، وأي مستوى إشارة سيجعل المضخم يصل إلى أقصى قطع للذروة، هذا مهم جدًا.
معظم الخلاطات يمكنها معالجة مستوى إشارة خرج بين +18dBu وحتى +24dBu. ببساطة، إذا قمت بضبطه على +4dB، (1.23V)=0VU؛ بالإضافة إلى ذلك، إذا كانت أجهزة المعالجة الرقمية الخاصة بك عند -18dB (dBFS) أو -20dB (dBFS)=+4dBu، بالمقابل إذا كان مضخمك مصممًا للعمل بكامل طاقته عند 0.775V أو 1.4V، فستكون واضحًا بشأن النطاق الذي يعمل فيه المضخم بأكمله، لذا من المهم جدًا فهم وحد قطع الذروة للمضخم، والكسب بالمضخم بين قيم الديسيبل والفولتية.