مشخصات فنی عمومی و اجرایی تاسیسات برقی ساختمان : ضابطه شماره 110 جلد 2 | ۷-۷- پردازش گرهای سیگنال صوتی

پردازش گرهای صوتی دستگاه هایی هستند که بر روی دامنه و فرکانس سیگنال صوتی تغییراتی اعمال می کنند و در دو نوع آنالوگ و دیجیتال ساخته می شوند. پردازشگرهای سیگنال دیجیتال را به اختصار DSP می نامند. این پردازشگر به صورت یک دستگاه مستقل ساخته می شود یا در داخل تجهیزات صوتی مانند میکروفن میکسر تقویت کننده و بلندگو تعبیه می شود و یا در پردازشگرهای قابل برنامه ریزی به صورت نرم افزاری پیاده سازی می شود. 

۱-۷-۷- اکولایزر یا متعادل کننده 

اکولایزر یا متعادل کننده جهت تصحیح دامنه در فرکانس های سیگنال صوتی به کار می رود و می تواند یک یا چند فرکانس را با پهنای باند مشخص تقویت و یا تضعیف کند. اکولایزرها دارای پارامترهای فرکانس مرکزی، دامنه و پهنای باند یا Q هستند. در برخی اکولایزرها پارامترهای دیگری نیز وجود دارد. در این بخش دو نوع گرافیکی و پارامتریک آن معرفی می شود. 

۱-۱-7-7- اکولایزر یا متعادل کننده گرافیکی 

اکولایزرهای گرافیکی معمولا در دو نوع ۳۱ باند و ۱۵ باند و به صورت تک کانال، دو کانال یا بیش تر ساخته می شود. در  اکولایزهای دیجیتال کنترل و تنظیم پارامترهای صوتی به صورت نرم افزاری انجام می شود. شکل (۷-۴۵) نمونه نرم افزار کنترل اکولایزر گرافیکی دیجیتال و منحنی پاسخ فرکانسی آن و شکل (۷-۴۶) چند نمونه دستگاه اکولایزر گرافیکی آنالوگ را نشان می دهد. 

۲-۷-۷- اکولایزر پارامتریک 

اکولایزر پارامتریک پردازشگری است که بر روی یک فرکانس مشخص و قابل تنظیم (.F) یکی از انواع فیلترهای صوتی شامل فیلتر بالا گذر (HPF)، پایین گذر (LPF)، میان گذر (BPF) و میان نگذر (BRF) را اعمال می کند. در این اکولایزر پارامترهای فرکانس دامنه و شیب فیلتر قابل تنظیم است. شکل (۷-۴۷) یک نمونه نرم افزار کنترل اکولایزر پارامتریک دیجیتال و شکل (۷-۴۸) چند نمونه دستگاه اکولایزر پارامتریک آنالوگ را نشان می دهد. 

۳-۷-۷- محدود کننده 

پردازشگر محدود کننده (لیمیتر) یکی از پردازش های داینامیک (پویا) است و عملکرد و پاسخ آن به سیگنال ورودی بستگی دارد. این پردازشگر دامنه سیگنال ورودی را سنجش کرده و در صورت رسیدن به یک حد مشخص و قابل تنظیم به نام آستانه دامنه سیگنال و ماندن در این وضعیت به مدت زمان مشخص و قابل تنظیم اتک، ضریب تقویت سیستم به ∞/1 تغییر می کند و موج سیگنال بریده شده و امکان افزایش دامنه سیگنال بیش از سطح آستانه ممکن نیست. نتیجه پردازش ایجاد اعوجاج در صدای خروجی خواهد بود کاربرد این پردازش جهت محافظت دستگاه یا بلندگو از سیگنال قوی ناخواسته است. بنابراین به منظور جلوگیری از اعوجاج، دامنه سیگنال باید به گونه ای تنظیم شود که به حد آستانه نرسد. در دستگاه های آنالوگ اغلب پردازش محدود کننده و کمپرسور در یک دستگاه قرار می گیرند. شکل (۴۹-۷) منحنی تابع دستگاه محدود کننده و شکل (۷-۵۰) نمونه کنترل نرم افزاری محدود کننده دیجیتال را نشان می دهد.

۴-۷-۷- کمپرسور 

کمپرسور یکی از پردازشگرهای داینامیک است بدین معنی که عملکرد و پاسخ آن به سیگنال ورودی بستگی دارد. این پردازشگر دامنه سیگنال ورودی را سنجش می کند و در صورتی که سطح سیگنال پایین تر از حد مشخص و قابل تنظیم به نام آستانه دامنه سیگنال باشد ضریب بهره سیستم ۱ خواهد بود ولی در صورت که سطح دامنه سیگنال بالاتر از حد آستانه قرار بگیرد و در این وضعیت به مدت زمان مشخص و قابل تنظیم ایک باقی بماند ضریب تقویت سیستم با نسبت مشخص و قابل تنظیم کاهش می یابد. چنانچه سطح سیگنال از حد آستانه پایین تر برود و در مدت زمان مشخص و قابل تنظیم رهاساز پایین تر باقی بماند ضریب تقویت سیستم مجددا به عدد ۱ بر می گردد. نتیجه آن محدود کردن دامنه سیگنال هنگام افزایش خواهد بود. از جمله کاربردهای این پردازش کاهش محدوده پویایی سیگنال صوتی و هم چنین محافظت سیستم ها و بلندگوها از افزایش مخرب سیگنال است. شکل (7-51) منحنی تابع دستگاه کمپرسور، شکل (7-52) نمونه کنترل نرم افزاری کمپرسور دیجیتال و شکل (۷-۵۳) چند نمونه کمپرسور و محدود کننده آنالوگ و دیجیتال را نشان می دهد. 

۵-۷-۷- گیت 

پردازشگر گیت (دروازه) یکی دیگر از پردازش گرهای پویا یا داینامیک است و پاسخ آن به سیگنال ورودی بستگی دارد. چنانچه سطح دامنه سیگنال ورودی از حد مشخص و قابل تنظیم آستانه پایین تر باشد سیگنال ورودی قطع شده و انتقال پیدا نمی کند و چنانچه سطح دامنه سیگنال ورودی از حد آستانه بیشتر شده و برای مدت زمان ایک در این وضعیت باقی بماند دروازه باز شده و سیگنال صوتی با ضریب بهره ۱ انتقال پیدا می کند. کاربرد این پردازش حذف صداهای ضعیف و ناخواسته مانند نویز محیط در سخنرانی با حذف صدای سازهای ناخواسته در میکروفن ساز مجاور است. شکل (۷-۵۴) منحنی تابع دستگاه گیت را نشان می دهد. 

۶-۷-۷- گسترش دهنده 

پردازشگر گسترش دهنده (اکسپندر) نیز یکی دیگر از پردازشگرهای پویا یا داینامیک است و پاسخ آن به سیگنال ورودی بستگی دارد چنانچه سطح دامنه سیگنال ورودی از حد مشخص و قابل تنظیم استانه پایین تر باشد شیب ضریب تقویت قابل تنظیم دستگاه بیش از ۱ موجب افزایش ضریب بهره شده و در صورتی که دامنه سیگنال بالاتر از حد آستانه قرار بگیرد و مدت زمان قابل تنظیم اتک در این وضعیت باقی بماند، ضریب تقویت ۱ اعمال شده و هیچ گونه تقویتی روی سیگنال اعمال نمی شود و چنانچه سطح دامنه سیگنال به زیر حد آستانه افت کند و برای مدت زمان قابل تنظیم رهایی باقی بماند ضریب تبدیل مجددا اعمال می شود. نتیجه کار مانند کمپرسور موجب کاهش محدوده پویایی سیگنال صوتی خواهد شد. شکل (۷-۵۵) منحنی تابع و شکل (7-56) چند نمونه دستگاه اکسپندر و گیت آنالوگ و دیجیتال را نشان می دهد. 

7-7-7- حذف کننده فیدبک 

این دستگاه جهت تشخیص و حذف فیدبک صوتی ساخته شده و در انواع آنالوگ و دیجیتال موجود است. اساس کار آن تشخیص صدا و فرکانس فیدبک و قرار دادن یک فیلتر میان نگذر باریک با ناچ فیلتر در فرکانس مذکور در مسیر سیگنال است. شکل (7-57) چند نمونه حذف کننده فیدیک صوتی آنالوگ و دیجیتال را نشان می دهد. 

۸-۷-۷- ماتریس صوتی 

ماتریس های صوتی به صورت دستگاه های دیجیتال یا ماژول نرم افزاری در پردازشگرهای قابل برنامه ریزی ساخته می شوند. معمولا این نوع پردازش تغییری در سیگنال صوتی ایجاد نمی کند و کاربرد آن برای انتخاب و ارسال سیگنال چندین ورودی به خروجی های مختلف مانند سیستم های پیجینگ و یا استودیوها است. در برخی مدل ها علاوه بر انتخاب  ورودی امکان تنظیم دامنه و مخلوط کردن چند ورودی و ارسال به خروجی نیز وجود دارد که در این حالت به آن ماتریس میکسر گفته می شود. در شکل های (۷-۵۸) و (7-59) چند نمونه ماتریس صوتی سخت افزاری و نرم افزاری نشان داده شده است. 

۹-۷-۷- دستگاه تفکیک کننده فرکانسی فعال 

در برخی سیستم های صوتی حرفه ای جهت راه اندازی واحد راه اندازهای بلندگو از مدارهای تفکیک کننده فرکانسی فعال (کراس اور اکتیو) استفاده می شود. تفکیک کننده فرکانس فعال یک بخش اصلی در پردازش گرهای مدیریت بلندگو است. این دستگاه ها امروزه به صورت دیجیتال ساخته می شود ولی نمونه های آنالوگ نیز از آن موجود است. سیگنال صوتی قبل از تقویت در دستگاه تقویت کننده قدرت در داخل این دستگاه ها پردازش و فیلتر شده و به دو یا چند باند فرکانسی تفکیک می شود، سپس سیگنال های تفکیک شده به دستگاه تقویت کننده قدرت ارسال شده و پس از تقویت به بلندگو اعمال شود بنابراین هر واحد راه انداز بلندگو مستقیما به تقویت کننده قدرت خود متصل شده و افت سیگنال حاصل از مدارهای تفکیک کننده غیر فعال حذف شده و راندمان افزایش پیدا م یکند. در مواردی که سیگنال به دو باند فرکانسی تقسیم شود این روش راه اندازی بای امپ نامیده می شود. در مواردی که سیگنال به سه باند فرکانسی تفکیک شود تری امپ می نامند. برخی دستگاه های تقویت کننده قدرت دیجیتال در داخل خود دارای پردازشگر و تفکیک کننده فرکانسی فعال است. در شکل (۷-۶۰) بلوک دیاگرام و در شکل های (7-61) و (7-62) چند نمونه دستگاه تفکیک کننده فرکانسی فعال و نرم افزاري نشان داده شده است.

۱۰-۷-۷- پردازشگر سیگنال مدیریت بلندگو 

دستگاه مدیریت بلندگو پردازش سیگنال متناسب با نوع و قدرت بلندگو را بر عهده دارد و پیش از طبقه تقویت کننده قدرت قرار می گیرد. در این دستگاه پردازش هایی چون انتخاب ورودی، اکولایزر، تفکیک کننده فرکانسی، کمپرسور، محدود کننده، تاخیر و حذف فیدبک بر روی سیگنال ورودی انجام می شود. این دستگاه اغلب دارای ۲ تا ۴ ورودی و ۴ تا ۸ خروجی است و به صورت آنالوگ و دیجیتال ساخته و در مدل های دیجیتال به صورت دستی یا کامپیوتری برنامه ریزی شود. شکل (7-63) نمونه هایی از پردازشگر مدیریت بلندگو نشان می دهد. 

۱۱-۷-۷- پردازشگر سیستم پیجینگ 

دستگاه پردازشگر پیجینگ دارای چندین ورودی به عنوان منابع صوتی و چندین خروجی برای سیگنال زون های خروجی است که تعداد این ورودی و خروجی ها یکی از اصلی ترین مشخصات فنی این نوع پردازشگر است. در مدل های ساده آنالوگ انتخاب خروجی ها از طریق قطع و وصل کردن ارتباط کابل هر زون با آمپلی فایر از طریق چند کلید ساده صورت می گیرد. در مدل های دیجیتال گاهی از میکروفن های مجهز به صفحه کلید جهت انتخاب زون خروجی استفاده می شود. شکل (۷-۶۴) یک نمونه پردازشگر پیجینگ را نشان می دهد. 

۱۲-۷-۷- پردازشگر سیگنال قابل برنامه ریزی 

دستگاه های پردازشگر قابل برنامه ریزی کاربرد فراوانی در سیستم های صوتی دارد. با توجه به امکان استفاده از اکثر پردازش های صوتی به تعداد کافی می توان در اکثر کاربری های صوتی از قبیل پردازشگر سیستم پیجینگ، پردازشگر مدیریت بلندگو و استودیوها به کار برد. این دستگاه اغلب بدون برنامه ریزی کار نمی کند و ارتباط ورودی و خروجی ها کاملا قطع است. 

یکی از کاربردهای اصلی این نوع پردازشگر استفاده در سیستم های دیجیتال تحت شبکه است که سیگنال های صوتی را تحت یکی از پروتکل های موجود در شبکه منتقل می کند. شکل (۷-۶۵) یک نمونه از برنامه ریزی این نوع پردازشگر و شکل (7-66) چند نمونه پردازشگر قابل برنامه ریزی را نشان می دهد. 

۱۳-۷-۷- افکت پروسسور 

دستگاه افکت پروسسور روی سیگنال صدا تغییراتی ایجاد کرده و معمولا بخش هایی از خود سیگنال را تغییر داده و مجددا به آن اضافه می کند و افکت های صوتی از قبیل طنین و اکو به صدا می افزاید. این دستگاه ها در مدل های مختلف افکت های متنوع زیادی تا یکصد مدل افکت یا بیشتر را ارایه می کنند و معمولا دارای حافظه هستند تا استفاده کننده با اعمال تغییرات روی افکت ها آنها را مجددا در حافظه ذخیره کند. 

در برخی از دستگاه ها امکان اضافه کردن افکت به صورت پلاگین نیز وجود دارد. برخی از میکسرهای صوتی دستگاه افکت پروسسور را به صورت داخلی در خود دارند و نیازی به اضافه کردن دستگاه افکت نیست. 

اکثر میکسرهای صوتی دیجیتال و همچنین میکسرهای صوتی آنالوگ کوچک دارای دستگاه افکت داخلی هستند ولی میکسرهای آنالوگ حرفه ای اغلب فاقد افکت پروسسور داخلی هستند و باید دستگاه افکت پروسسور خارجی را به آنها اضافه کرد. 

شکل (۷-۶۷) بلوک دیاگرام نحوه اتصال دستگاه افکت پروسسور به میکسر را نشان می دهد. شکل (۷-۶۸) چند نمونه افکت پروسسور را نشان می دهد. 

۱۴-۷-۷- سیگنال پروسسورهای سینمایی 

سیگنال پروسسورهای سینمایی وظیفه باز تولید سیگنال صوتی کانال های مختلف صوت را از سیگنال خوانده شده از روی فیلم دارند و بسته به استاندارهای صوت سینما از قبیل Dolby Digital , Dolby SR , DTS , SDDS طراحی شده است و پس از پردازش تعداد ۵،۱ 6,۱ 7،۱ یا ۹،۱ کانال خروجی تولید می کند. شکل (۷-۶۹) محل ضبط صدا بر روی فیلم ۳۵ میلی متری بر اساس استانداردهای سینمایی و شکل (7-70) یک نمونه دستگاه سیگنال پروسسور سینمایی را نشان می دهد. 

۱۵-۷-۷- اسپلیتر صوتی 

کارکرد دستگاه اسپلیتر تقسیم کننده صوتی تولید دو یا چند سیگنال از یک سیگنال ورودی است. این عمل در استودیوها و یا در ارتباط ورودی ها بین میکسر اصلی FOH و میکسر مانیتورینگ کاربرد دارد. با توجه به این که ورودی ها با میکسر ارتباط مستقیم ندارد و نمی تواند از ولتاژ تغذیه میکسر استفاده کند، بنابراین دستگاه اسپلیتر باید در تمامی ورودی ها ولتاژ ۴۸V+ یا فانتوم پاور داشته باشد. در شکل (۷-۷۱) چند نمونه دستگاه اسپلیتر صوتی نشان داده شده است. 

۱۶-۷-۷- دستگاه دی آی باکس 

این دستگاه ها جهت اتصال یک منبع سیگنال با سطح ولتاژ خروجی و امپدانس متفاوت با ورودی میکسر به کار می رود. علاوه بر این سیگنال نامتعادل خط ورودی را به سیگنال متعادل با امیدانس کم و سطح سیگنال میکروفن تبدیل می کند و هم چنین اغلب مانند یک ایزولاتور و هم سطح کننده سیگنال دستگاه های خارجی از قبیل انواع گیتارهای برقی با ورودی میکسرهای صوتی عمل می کند شکل (۷-۷۲) چند نمونه دی آی باکس را نشان می دهد.