عملکرد فرکانس صوتی

هنگام ایجاد یک سیستم صوتی، چه برای یک خانه، یک ماشین، یا یک دستگاه تعبیه شده یا قابل حمل، همیشه تعادلی بین هزینه، اندازه و کیفیت وجود دارد. کیفیت فاکتورهای کمک کننده زیادی دارد، اما یکی از آنها توانایی یک سیستم برای بازآفرینی طیف وسیعی از فرکانس های صوتی مورد نیاز است. این وبلاگ درباره آن فرکانس ها و زیرمجموعه های مختلف آنها و همچنین تأثیر آنها بر طراحی محفظه های صوتی بحث می کند. همچنین زمانی که محدوده های صوتی مختلف مورد نیاز است و زمانی که در یک برنامه نهایی نیستند، روشن می شود.

محدوده فرکانس صوتی چیست؟
محدوده فرکانس صوتی به طور کلی 20 هرتز تا 20000 هرتز است، اگرچه بیشتر مردم کمتر از این محدوده را می‌شنوند و با افزایش سن، این محدوده در هر دو طرف منقبض می‌شود. رابطه بین موسیقی و فرکانس صدا به این صورت است که هر بار که یک اکتاو بالا می روید، فرکانس را دو برابر می کنید. در یک پیانو، پایین ترین نت، A، تقریبا 27 هرتز است در حالی که بالاترین نت، C، حدود 4186 هرتز است. علاوه بر این فرکانس‌های اساسی، تقریباً هر چیزی که صدا ایجاد می‌کند، فرکانس‌های هارمونیک نیز تولید می‌کند که مضرب فرکانس‌های بالاتر هستند، اما در دامنه‌ای کمتر. به عنوان مثال، 27 هرتز "A" روی پیانو همچنین هارمونیک 54 هرتزی را تولید می کند که بسیار کم صداتر است، همچنین هارمونیک 81 هرتزی که حتی ساکت تر است و غیره. این هارمونیک‌ها برای سیستم‌های بلندگوی با وفاداری بالا که می‌خواهند منبع اصلی را با دقت بازسازی کنند، مهم هستند.

زیر مجموعه های فرکانس صوتی
در محدوده فرکانس صوتی 20 هرتز تا 20 کیلوهرتز، هفت زیر مجموعه فرکانس وجود دارد که برای کمک به تعریف محدوده هایی که ممکن است در طراحی سیستم ها برای ضبط یا پخش مورد هدف قرار گیرند، استفاده می شود.

نمودار پاسخ فرکانس
یک راه عالی برای مشاهده اینکه چگونه یک بلندگو، زنگ یا میکروفون می تواند این فرکانس های مختلف را بازتولید کند، نمودار پاسخ فرکانسی است. به طور کلی، زنگ‌ها دارای محدوده فرکانس باریک‌تری هستند، زیرا وظیفه آن‌ها تنها تولید صدای شنیداری است، در حالی که بلندگوها محدوده وسیع‌تری را برای بازآفرینی صداها و صدا ارائه می‌دهند.

وقتی صحبت از بلندگوها، زنگ‌ها و سایر دستگاه‌های خروجی به میان می‌آید، محور y در نمودار پاسخ فرکانسی بر حسب dB SPL یا دسی‌بل سطح فشار صدا (تقریباً به عنوان بلندی صدا) تعبیر می‌شود. برای میکروفون ها، از آنجایی که به جای تولید صدا در حال تشخیص هستند، محور y حساسیت را بر حسب دسی بل اندازه گیری می کند. در مثال زیر توجه داشته باشید که محور x فرکانس است (در مقیاس لگاریتمی) و از آنجایی که محور y dB SPL است، مشخص است که این نمودار برای یک بلندگو یا دستگاه خروجی دیگر است. به یاد داشته باشید که دسی بل ها نیز لگاریتمی هستند، بنابراین هر دو محور x و y لگاریتمی هستند.

نمونه ای از ترسیم منحنی پاسخ فرکانسی
مثال منحنی پاسخ فرکانس
این نمودار نشان می دهد که چند دسی بل SPL با یک توان ورودی ثابت در فرکانس های مختلف تولید می شود. در این حالت، خروجی نسبتاً مسطح با افت شدید زیر 70 هرتز و افت کم عمق بالاتر از 20 کیلوهرتز است. این بدان معناست که این دستگاه صوتی با همان توان ورودی، تقریباً همان سطح فشار صدا را بین 70 هرتز و 20 کیلوهرتز تولید می کند، اما سطح فشار صدای بسیار کمتری را خارج از این مرزها تولید می کند.

همچنین نمودارهای فرکانس با پیک ها و شیب های اغراق آمیزتر وجود دارد که نقاطی را نشان می دهد که رزونانس خروجی را تقویت می کند یا چیزی خروجی را خفه می کند. با استفاده از اسپیکر CSS-50508N دستگاه های CUI به عنوان مثال، شکل زیر نمایه بلندگوی معمولی تری را نشان می دهد. از برگه داده، فرکانس تشدید 380 هرتز ± 76 هرتز است که با پیک اول همبستگی دارد و به دنبال آن یک شیب بزرگ بین 600 تا 700 هرتز وجود دارد. با این حال، پاسخ مسطح بین 800 هرتز و 3 کیلوهرتز دارد. از آنجایی که این اسپیکر تنها 41 میلی‌متر در 41 میلی‌متر است، می‌توان پیش‌بینی کرد که فرکانس‌های پایین‌تر و فرکانس‌های بالاتر را تولید نکند و این توسط نمودار تأیید می‌شود. سپس این اطلاعات می تواند توسط یک مهندس طراح استفاده شود تا اطمینان حاصل شود که بلندگو قادر به بازتولید فرکانس های مورد نظر است.