माइक्रोफ़ोन और प्री-एम्प्लीफायर के बीच मिलान समस्या
माइक्रोफ़ोन और प्री-एम्प्लीफायर अनुप्रयोग क्षेत्र में, "प्रतिबाधा मिलान (Impedance Matching)" एक व्यापक रूप से गलत समझा जाने वाला विषय है। क्योंकि वास्तव में, अधिकांश माइक्रोफ़ोन और अधिकांश प्री-एम्प्लीफायर आपस में अपेक्षाकृत संतोषजनक संयोजन बना सकते हैं, और तथाकथित "वास्तविक" प्रतिबाधा मिलान की कोई आवश्यकता नहीं होती है। "प्रतिबाधा मिलान" समस्या का उल्लेख तभी सार्थक होता है जब कोई विशेष ध्वनि गुणवत्ता, टोन, रंगत (coloration) या विशेषताओं का दृढ़ता से पीछा कर रहा हो।
इस समस्या का विस्तृत विवरण देने से पहले, हम समझाएंगे कि प्रतिबाधा क्या है। हम जानते हैं कि किसी भी माइक्रोफ़ोन में अनिवार्य रूप से एक आउटपुट प्रतिबाधा होती है, और किसी भी प्री-एम्प में अनिवार्य रूप से एक इनपुट प्रतिबाधा होती है। यहां "प्रतिबाधा" सिग्नल धारा द्वारा माइक्रोफ़ोन सर्किट से बाहर निकलकर प्री-एम्प्लीफायर सर्किट की ओर बहने पर आने वाले "प्रतिरोध" को संदर्भित करती है।
चूंकि प्रतिबाधा को आमतौर पर "Z" द्वारा दर्शाया जाता है, इसलिए इनपुट/आउटपुट इंटरफ़ेस का वर्णन करने के लिए एक विशेष शब्दावली उत्पन्न हुई है - "Hi-Z (उच्च प्रतिबाधा)" (गिटारवादकों को यह शब्द परिचित होना चाहिए)। व्यावहारिक अनुप्रयोग में, प्री-एम्प की इनपुट प्रतिबाधा इनपुट सिग्नल की ध्वनि प्रभाव पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। यह मुख्य रूप से इसलिए है क्योंकि माइक्रोफ़ोन की आउटपुट प्रतिबाधा और प्री-एम्प की इनपुट प्रतिबाधा के बीच पारस्परिक प्रभाव, ध्वनि सिग्नल के अंतिम प्रभाव में महत्वपूर्ण परिवर्तन ला सकता है, जैसे विभिन्न ध्वनि समतलन प्रभाव, विभिन्न अटैक विशेषताएं आदि। आगे कहें तो, विभिन्न प्री-एम्प की इनपुट प्रतिबाधा अलग-अलग माइक्रोफ़ोन की इनपुट प्रतिबाधा के साथ अलग-अलग तरीके और सीमा में परस्पर क्रिया करती है।
नीचे हम बगीचे में पानी देने वाली पाइप और उसके सामने लगे नोजल का उदाहरण देते हैं। माइक्रोफ़ोन पाइप की तरह है, जो कम प्रतिबाधा स्रोत है, जिसका अर्थ है कि पानी के बहने का प्रतिरोध अपेक्षाकृत कम है; जबकि प्री-एम्प नोजल की तरह है, जिसकी प्रतिबाधा अधिक है। सबसे पहले, यदि हम नोजल का वाल्व बंद कर देते हैं, तो इनपुट प्रतिरोध (प्री-एम्प की इनपुट प्रतिबाधा) तेजी से बढ़ जाएगा, पानी का दबाव (वोल्टेज) भी अधिकतम तक बढ़ जाएगा, और इस समय नोजल में पानी का प्रवाह (धारा) 0 हो जाता है।
अगला, यदि हम वाल्व को थोड़ा खोलते हैं, तो इनपुट प्रतिरोध और पानी का दबाव तदनुसार कम हो जाएगा (हालांकि अभी भी अधिक), पानी का प्रवाह भी शुरू हो जाता है, लेकिन इस समय नोजल "सीटी" जैसी आवाज़ (उच्च आवृत्ति) करेगा। बाद में, जैसे-जैसे नोजल का वाल्व खुलता जाता है, इनपुट प्रतिरोध और पानी का दबाव लगातार गिरता जाता है, पानी का प्रवाह भी लगातार बढ़ता जाता है, और इस समय "सीटी" की आवाज़ धीरे-धीरे गायब होने लगती है। इस उदाहरण से, हम पा सकते हैं कि प्री-एम्प की प्रतिबाधा जितनी कम होगी, ध्वनि सिग्नल का उच्च आवृत्ति भाग उतना ही कम स्पष्ट होगा।
व्यावहारिक संचालन में, माइक्रोफ़ोन और प्री-एम्प की प्रतिबाधा को एक ही स्तर पर सेट करना पूरी तरह से गलत है, क्योंकि यह ध्वनि सिग्नल के स्तर और सिग्नल-टू-शोर अनुपात को एक साथ 6dB तक कम कर देगा। आम तौर पर, डायनेमिक माइक्रोफ़ोन और कंडेनसर माइक्रोफ़ोन के लिए, प्री-एम्प की इष्टतम इनपुट प्रतिबाधा माइक्रोफ़ोन की आउटपुट प्रतिबाधा के लगभग 10 गुना होनी चाहिए। और आज के बाजार में उभरने वाले इनपुट प्रतिबाधा समायोज्य प्री-एम्प (जैसे Focusrite ISA 428, Summit 2BA-221 आदि) के लिए, उपरोक्त मानक लचीले हो सकते हैं। क्योंकि ऐसे प्री-एम्प के ट्रांसफार्मर स्तर और माइक्रोफ़ोन प्रतिबाधा के साथ इसकी परस्पर क्रिया की डिग्री को समायोजित किया जा सकता है, पहले उल्लिखित समतलन प्रभावों के तहत, विभिन्न प्रकार के माइक्रोफ़ोन/प्री-एम्प "रंगत" प्रभाव बनाए जा सकते हैं।
ऐसे प्री-एम्प का सबसे बड़ा लाभ यह है कि रिकॉर्डिंग के दौरान, सिग्नल पथ में समतलक (इक्वलाइज़र) जोड़े बिना, आवृत्ति सामग्री को स्वतंत्र रूप से संयोजित और समायोजित किया जा सकता है, इस प्रकार सिग्नल पथ में बहुत अधिक उपकरणों के उपयोग के कारण होने वाले शोर में वृद्धि और सिग्नल कमजोरी की संभावना से बचा जा सकता है। इसके अलावा, ऐसे एम्पलीफायर का उपयोग करते समय, उपरोक्त 10:1 मानक के अनुसार इनपुट प्रतिबाधा को समायोजित करने के अलावा, उपकरण को नुकसान पहुंचाए बिना, आवश्यकतानुसार इनपुट प्रतिबाधा सेटिंग पर कई बार प्रयोग किया जा सकता है, जब तक कि संतोषजनक ध्वनि प्रभाव न मिल जाए।
इस समस्या का विस्तृत विवरण देने से पहले, हम समझाएंगे कि प्रतिबाधा क्या है। हम जानते हैं कि किसी भी माइक्रोफ़ोन में अनिवार्य रूप से एक आउटपुट प्रतिबाधा होती है, और किसी भी प्री-एम्प में अनिवार्य रूप से एक इनपुट प्रतिबाधा होती है। यहां "प्रतिबाधा" सिग्नल धारा द्वारा माइक्रोफ़ोन सर्किट से बाहर निकलकर प्री-एम्प्लीफायर सर्किट की ओर बहने पर आने वाले "प्रतिरोध" को संदर्भित करती है।
चूंकि प्रतिबाधा को आमतौर पर "Z" द्वारा दर्शाया जाता है, इसलिए इनपुट/आउटपुट इंटरफ़ेस का वर्णन करने के लिए एक विशेष शब्दावली उत्पन्न हुई है - "Hi-Z (उच्च प्रतिबाधा)" (गिटारवादकों को यह शब्द परिचित होना चाहिए)। व्यावहारिक अनुप्रयोग में, प्री-एम्प की इनपुट प्रतिबाधा इनपुट सिग्नल की ध्वनि प्रभाव पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। यह मुख्य रूप से इसलिए है क्योंकि माइक्रोफ़ोन की आउटपुट प्रतिबाधा और प्री-एम्प की इनपुट प्रतिबाधा के बीच पारस्परिक प्रभाव, ध्वनि सिग्नल के अंतिम प्रभाव में महत्वपूर्ण परिवर्तन ला सकता है, जैसे विभिन्न ध्वनि समतलन प्रभाव, विभिन्न अटैक विशेषताएं आदि। आगे कहें तो, विभिन्न प्री-एम्प की इनपुट प्रतिबाधा अलग-अलग माइक्रोफ़ोन की इनपुट प्रतिबाधा के साथ अलग-अलग तरीके और सीमा में परस्पर क्रिया करती है।
नीचे हम बगीचे में पानी देने वाली पाइप और उसके सामने लगे नोजल का उदाहरण देते हैं। माइक्रोफ़ोन पाइप की तरह है, जो कम प्रतिबाधा स्रोत है, जिसका अर्थ है कि पानी के बहने का प्रतिरोध अपेक्षाकृत कम है; जबकि प्री-एम्प नोजल की तरह है, जिसकी प्रतिबाधा अधिक है। सबसे पहले, यदि हम नोजल का वाल्व बंद कर देते हैं, तो इनपुट प्रतिरोध (प्री-एम्प की इनपुट प्रतिबाधा) तेजी से बढ़ जाएगा, पानी का दबाव (वोल्टेज) भी अधिकतम तक बढ़ जाएगा, और इस समय नोजल में पानी का प्रवाह (धारा) 0 हो जाता है।
अगला, यदि हम वाल्व को थोड़ा खोलते हैं, तो इनपुट प्रतिरोध और पानी का दबाव तदनुसार कम हो जाएगा (हालांकि अभी भी अधिक), पानी का प्रवाह भी शुरू हो जाता है, लेकिन इस समय नोजल "सीटी" जैसी आवाज़ (उच्च आवृत्ति) करेगा। बाद में, जैसे-जैसे नोजल का वाल्व खुलता जाता है, इनपुट प्रतिरोध और पानी का दबाव लगातार गिरता जाता है, पानी का प्रवाह भी लगातार बढ़ता जाता है, और इस समय "सीटी" की आवाज़ धीरे-धीरे गायब होने लगती है। इस उदाहरण से, हम पा सकते हैं कि प्री-एम्प की प्रतिबाधा जितनी कम होगी, ध्वनि सिग्नल का उच्च आवृत्ति भाग उतना ही कम स्पष्ट होगा।
व्यावहारिक संचालन में, माइक्रोफ़ोन और प्री-एम्प की प्रतिबाधा को एक ही स्तर पर सेट करना पूरी तरह से गलत है, क्योंकि यह ध्वनि सिग्नल के स्तर और सिग्नल-टू-शोर अनुपात को एक साथ 6dB तक कम कर देगा। आम तौर पर, डायनेमिक माइक्रोफ़ोन और कंडेनसर माइक्रोफ़ोन के लिए, प्री-एम्प की इष्टतम इनपुट प्रतिबाधा माइक्रोफ़ोन की आउटपुट प्रतिबाधा के लगभग 10 गुना होनी चाहिए। और आज के बाजार में उभरने वाले इनपुट प्रतिबाधा समायोज्य प्री-एम्प (जैसे Focusrite ISA 428, Summit 2BA-221 आदि) के लिए, उपरोक्त मानक लचीले हो सकते हैं। क्योंकि ऐसे प्री-एम्प के ट्रांसफार्मर स्तर और माइक्रोफ़ोन प्रतिबाधा के साथ इसकी परस्पर क्रिया की डिग्री को समायोजित किया जा सकता है, पहले उल्लिखित समतलन प्रभावों के तहत, विभिन्न प्रकार के माइक्रोफ़ोन/प्री-एम्प "रंगत" प्रभाव बनाए जा सकते हैं।
ऐसे प्री-एम्प का सबसे बड़ा लाभ यह है कि रिकॉर्डिंग के दौरान, सिग्नल पथ में समतलक (इक्वलाइज़र) जोड़े बिना, आवृत्ति सामग्री को स्वतंत्र रूप से संयोजित और समायोजित किया जा सकता है, इस प्रकार सिग्नल पथ में बहुत अधिक उपकरणों के उपयोग के कारण होने वाले शोर में वृद्धि और सिग्नल कमजोरी की संभावना से बचा जा सकता है। इसके अलावा, ऐसे एम्पलीफायर का उपयोग करते समय, उपरोक्त 10:1 मानक के अनुसार इनपुट प्रतिबाधा को समायोजित करने के अलावा, उपकरण को नुकसान पहुंचाए बिना, आवश्यकतानुसार इनपुट प्रतिबाधा सेटिंग पर कई बार प्रयोग किया जा सकता है, जब तक कि संतोषजनक ध्वनि प्रभाव न मिल जाए।