האתר שלנו מבוסס על פרסומות. ללא פרסומות לא נוכל להתקיים כלכלית.
כנראה שנעשה שימוש בדפדפן שלך בחוסם פרסומות אשר פוגע בנו כלכלית
אנחנו מבקשים שתוסיף אותנו לרשימה הלבנה Whitelist בתוסף חוסם הפרסומות שלך

תודה והמשך גלישה נעימה באתר!


עוד אפשרויות

Google translateGoogle translate
RSSמאמרים וחדשות RSS
קישור לעמוד זהLinkback
גרסא להדפסהגרסא להדפסה
del.icio.usשמירה ב del.icio.us
DIGGהמלצה ב-DIGG
google bookmarkסימניית גוגל

מאמרים מהקבוצה

Room Correction - חלק א´

מאת: מוטי כהן
04/10/2009 - 07:00


חלק א´ | המאמר המלא | עמוד הבא: מנגנון ה Room Correction >

 
 

חלק א´

בשנת 1970 החליטו בחברת פיליפס לצאת מהקופסה ולתכנן יחידת רמקול חריגה ושונה מכל הידוע עד אז. הרעיון היה די פשוט אבל מהפכני לאותה תקופה: לשתף את המגבר במידע על האות האקוסטי שיוצא מהרמקול ולתקן אות זה מיידית.

התכנון היה לגרום למגבר להוציא אות מעוות הפוך למה שיוצא מהרמקול ובכך להגיע לאות אקוסטי מדויק ושווה למקור.

איך יודעים מה מוציא הרמקול?
לשם כך הרכיבו על הממבראנה של הרמקול יחידה קטנה שבודקת את מהירות התנועה ונותנת מתח בהתאם לתנועת הממבראנה, מעיין מיקרופון זעיר שמודבק על הממבראנה. את מתח המיקרופון הכניסו למגבר כמשוב ומכאן בא השם שהדביקו ליחידת הרמקול הזאת - Motional Feedback.

חיישן התנועה הוא סוג של רכיב אלקטרו-מכני שכמו כל הרכיבים האלקטרו מכאניים, סובל גם הוא מעקום היענות לא שווה בכל התדרים ובעיקר בתחום התדרים של יחידת הבאס. על מנת לתקן את האי דיוק שלו, הוכנס מעגל מתאם לחיישן שהיה מעיין מסנן אנלוגי שתפקידו העיקרי היה לתקן את התכונות הפיסיקאליות של החיישן.

כמובן שמגבר ההספק, מתאם החיישן וכל שאר המעגלים כולל ספק הכוח, הוכנסו כולם לתיבת הרמקול בדומה ליחידות הסאב של היום.

התוצאה הייתה מעולה. המשווה השווה בין האות שיוצא מהרמקול לבין אות הכניסה הנכון, וכל סטייה קטנה שהתחילה להיווצר ברמקול יחסית לאות המקור התגלתה וגרמה למשווה להוציא אות מתקן שהוכנס למגבר ההספק שחזר לרמקול. הרמקול בתיבה היה בגודל של 8 אינטש. ותחום התדרים שהופק בתיבה קטנה יחסית לתיבות המוניטורים של היום היה מדהים והגיע לתדר של 20 הרץ ללא ירידה בעוצמה. לא פחות מדהים היה השיפור בעיוותי הרמקול בעיקר בתדרים הנמוכים.

למרות הכל, הרמקול לא המריא בקרב הציבור וכמעט לא נמכר, מחירו היה יקר והיו צריכים לחבר כל תיבה לרשת החשמל. מי שקפץ על המציאה היו דווקא חובבי הבניה העצמית שרכשו רק את יחידת הרמקול הכוללת חיישן והכניסו יחידה זו לתיבות שונות ומשונות. כל תיבה הכילה יחידת רמקול אחת או יותר ומסביב תוכננו ונבנו מעגלים אלקטרוניים כיד הדמיון היוצרת של החובבים.

הרמקול הקדים את זמנו אבל היה הבסיס לרעיון של שיפור התהליך האלקטרו - מכאני -  אקוסטי, שבעזרת למידה והיזון חוזר ושימוש באלקטרוניקה, אפשר לתקן ולשפר דרמטית את הצליל המוקרן לחלל החדר.

פתח דבר

מנגנון ה Room Correction (ייקרא RC לנוחות במאמר הנוכחי) הוא מנגנון שעוזר לתקן מערכות אקוסטיות ע"י למידה של האותות המתקבלים ממקור האות (הרמקול) ומהחזרות הצליל (הקירות וגופים מוצקים אחרים). מנגנון ה RC הוכנס בתחילה למערכות בימתיות כדי לתקן אקוסטיקה מסובכת שקיימת במופעים ולאחר מכן הוכנס גם למגברים ורסיברים מרובי רמקולים.

אם ננתח שוב את תהליך השיפור ברמקול פיליפס המיוחד, נראה שתיאורטית לא היו חייבים להטמיע בכל רמקול את החיישן המיוחד. בהנחה שכל הרמקולים הנ"ל זהים ומתנהגים דומה, היה אפשר פעם אחת ללמוד בזמן תכנון הרמקול את הסטייה בתדר של כל סידרת הרמקולים ולהכניס אותה למגבר כתחליף למנגנון המשווה. כלומר, לבצע תיקון קבוע של הרמקול בעזרת מערכת שזוכרת את חוסר השלמות של הרמקול כשהוא כבר בתיבה נתונה.

תיקון קבוע של הרמקול הוא פיתרון טוב אבל נשאר רק בתיאוריה. הטכנולוגיה של פעם לא הייתה מסוגלת לשמור בזיכרון כמות גדולה של מידע לתיקון ולכן לא היה ניתן לבנות סוג כזה של מנגנון, היה צורך במודד (החיישן) בכל רמקול ורמקול.

העולם המתין שהטכנולוגיה תתפתח לרמה מספיק גבוהה כדי שאפשר יהיה לנתח את האות הנכנס למגבר בדיוק גבוה. היה צורך למדוד את תכונות הרמקול בשילוב התיבה, לזכור את התוצאה ולבצע חישובי פילטרים מדויקים כדי לאפשר למגבר להכניס לרמקול תחום אותות שיתקן את מה שהרמקול מפספס.

כיום מנגנון ה RC שהוכנס למערכות השמע יודע לבצע תהליך לימודי של תגובת הרמקולים ובזמן ההשמעה לתקן אותם בהתאם. מנגנון ה RC אפילו משוכלל יותר, במקביל לתגובת הרמקול הוא גם לומד את תגובת החדר ומנסה לתקן את כל מכלול האקוסטיקה בתחום מרחב השמיעה.

ה RC הוא מערך עם תפיסה שונה מהמקובל.
לא עוד אוסף של רכיבים או יחידות שמע בודדות שכל אחד מהם עומד בפני עצמו בלי קשר לאחרים, אלא תפיסה שהמגבר הרמקול והחדר הינם חטיבה אחת. חטיבה שאמורה לפעול בהרמוניה מושלמת כדי להפיק בסיכומו של דבר את הצליל המדויק ביותר האפשרי בנקודת האזנה.

החדר

אחת התכונות החיוביות של גל הקול היא יכולת ההחזרה. יכולת זו מאפשרת לצליל לשנות את הכיוון כשהוא נתקל בעצם כל שהוא, ובכך מאפשרת לשמוע גם כשאין קשר ישיר עם מקור הקול. תכונה זו גם מאפשרת בעקיפין לרכז את הצליל לצורך כיווניות והגברה.

תכונה חיובית זאת הופכת די מהר לתכונה שלילית כשרוצים לשמוע את הצליל המקורי בלבד ללא תוספות שמגיעות מכיוונים לא ידועים, בעוצמה לא קבועה ובמיוחד בזמן שונה. רוב מערכות השמע מנוגנות בחדרי מגורים מרובי חפצים ולמעשה תכונת ההחזרה של הצליל הופכת להיות האויב הגדול ביותר של המאזין, בייחוד לזה השואף לשלמות.

את תופעת ההחזרה שיש בחדר אפשר לראות בהמחשה הבאה:

גל קול שנע מהרמקול לחלל החדר מגיע לאוזן המאזין בדרך כלל בצורה ישירה. זה האות העיקרי והנקי שכל מאזין שואף לשמוע. אבל גל הקול מתפזר גם לצדדים, במקרה של ההמחשה הנ"ל הוא פוגע בקיר צידי. גל קול שפוגע בעצם מוצק משנה זווית וחוזר לכיוון השומע. אמנם עוצמתו קטנה יותר מהגל הראשי אבל בכל זאת הוא לא מבוטל ומשפיע על השמע.

אם נעצור את הזמן בשתי נקודות קריטיות זה יראה כך:


כשגל הקול הישיר פוגע באוזן, ההחזר מהקיר עדיין לא הגיע אליה כי הדרך שעבר הצליל מהרמקול לאוזן היא הדרך הקצרה ביותר האפשרית.


הצליל שחזר מהקיר לכיוון האוזן עבר דרך ארוכה יותר ולכן הגיע לאוזן מאוחר יותר מהגל הקודם, כך שלאחר זמן קצר, מאד קצר, מגיע לאוזן צליל נוסף שחזר מהקיר.

אם ההפרש בזמן בין גל אחד לגל השני היה ארוך, כרבע שנייה ויותר - המצב היה סביר. במקרה שהצליל הוא סוג של מוזיקה, המוח היה מבחין באוסף רציף של תווים שחוזרים על עצמם ובמקרה של שיחה המוח היה מצליח לאבחן מילה שלמה חוזרת על עצמה. המינוח שניתן לסוג כזה של שמע הוא הד. אם השמע חוזר על עצמו כמה פעמים מכיוונים שונים ובעוצמות יורדות מתקבלת תחושה של הד דועך ונעלם.

המצב שקיים בחדר רגיל או אפילו בחדר גדול הוא שונה. כאן הפרש הזמן בין גל אחד לשני הוא קצר מאד, אבל לא מספיק קצר שהאוזן תתעלם ממנו.

כדי להמחיש את התופעה הבעייתית נתקרב למאזין ונבחן את הגלים שמגיעים לאוזנו.

כדי להמחיש ביתר קלות מה מתרחש כשגלי קול נפגשים בזמנים שונים, נניח שהמאזין יושב כשיש מאחוריו קיר במרחק של מטר. גל הקול מגיע מהרמקול ישירות למאזין, ממשיך בדרכו ופוגע בקיר מאחורי המאזין. הגל שפוגע בקיר חוזר חזרה למאזין. המאזין שומע את גל הקול הישיר שמגיע מהרמקול ועוד גל נוסף שמגיע מהקיר האחורי.

ברור שהגל האחורי מגיע לאוזן בהשהיה יחסית לגל הישיר , השאלה איזו השהיה?

קל לחשב. הפרש הזמן של הצליל החוזר הוא מטר מהמאזין לקיר ומטר בחזרה למאזין, כלומר 2 מטרים. חישוב מהיר לפי מהירות התפשטות הקול נותן זמן של כ- 6 מילי שנייה. 6 מילי שנייה נשמע כזמן קצר ואולי זניח, האומנם?

לפני שנמשיך להתייחס ל 6 מילי שניות, נחזור לאנימציה נוספת שמנסה להמחיש את ההחזרות מהקיר האחורי בטון יחיד שיוצא מהרמקול. הגל שחוזר בדרך כלל חוזר בעוצמה נמוכה יותר מהגל הישיר אבל באנימציה, כדי לפשט ולהמחיש את התופעה, הגל החוזר מוצג בעוצמה זהה כמו הגל הישיר.

כדי לחוש ולהבין את התופעה יש צורך להתעלם מכל הגל ולהתרכז רק באזורי השמיעה הקריטיים.

אזור A הוא אזור שבו הצליל הוא החזק ביותר. אם נתרכז בשני הגלים באזור זה נראה שתמיד שני הגלים הם באותה עצמה ובאותו כיוון. כשאחד עולה גם השני עולה. אם האוזן הייתה נמצאת בדיוק בנקודה הזאת, היא תקבל שני גלים בעוצמה ובמופע (כיוון) שווה, עור התוף באוזן יקבל לחץ אקוסטי כפול והצליל ישמע יותר חזק.

אזור B הוא אזור שבו הצליל הוא החלש ביותר. אם נתרכז בשני הגלים באזור זה נראה שתמיד שני הגלים בכיוון הפוך. כשאחד עולה השני יורד ולהפך. אם האוזן הייתה נמצאת בדיוק בנקודה הזאת, היא תקבל שני גלים הפוכים שמבטלים אחד את השני והצליל ישמע יותר חלש.

כמה יותר חלש? תלוי בכמות האות שחוזרת. ככל שכמות האות שחוזרת תגדל, כך הצליל באזור זה ישמע יותר חלש.

כאן נשאלת השאלה: מה הוא המרחק הפיזי בין נקודת השיא ונקודת השפל?
אם נתבונן היטב נראה שהמרחק בין נקודת השיא לנקודת השפל מתקיים ברבע ממחזור הגל, מה שיוצר את הקשר בין מרחק לתדר.

אם נשלב בנוסחה את מהירות התפשטות הגל באוויר, את תדר הצליל ואת העובדה שהבעיה מתרחשת ברבע מזמן המחזור של הגל נקבל שהמרחק בין נקודת השיא לנקודת השפל הוא: (330/4)/f כש f הוא תדר הצליל.
או בקיצור: מרחק (במטרים) =  82.5/f
אם התדר הוא 100 הרץ, המרחק הוא - 82 ס"מ.
אם התדר הוא 1000 הרץ, המרחק הוא - 8 ס"מ. 8 ס"מ בלבד. כל תזוזה בראש תשפיע על הצליל.

למזלנו, ככל שהתדר עולה כך דועך הצליל החוזר והשפעתו יורדת,. אין ספק שבתדרים היותר נמוכים השפעת ההחזרות דרמטית ומשנה לחלוטין את תחום הצלילים הנקי והחלק שמוציא הרמקול היקר שכל כך השקענו בו.

נחזור ל 6 מילי שנייה. במרחק של מטר מהקיר ובחישוב זמן ההתפשטות של 6 מילי שניות שהיא ההשהיה בין הצליל הישיר למוחזר, נקבל שהמאזין יפסיד כל תדר בסביבות 40 הרץ. אם המאזין יושב יותר קרוב לקיר, לדוגמה חצי מטר, הוא יפסיד תדרים בתחום של 80 הרץ וכו´.

בגלל שהצליל החוזר מתעכב רק זמן קצר שקרוב לזמן התפשטותו במרחב, הוא משפיע על הגורם שיצר אותו לפני שגורם זה הספיק להעלם.

למעשה בחדר ממוצע ישנן הרבה החזרות קול מהקירות, התקרה, הרהיטים ושאר החפצים שלא מצופים בחומר בולע צליל.

אם נשתמש במיקרופון שמוצב בנקודת האזנה הוא ימדוד סוג של תגובת תדר כמו שרואים בגרף. חלק מהתדרים יודגשו בנקודת האזנה אחת ובנקודה שנייה עלולים לדעוך.

הצליל "מטייל" בחדר, פוגע בחפץ, חוזר לחפץ אחר ומתחבר לצליל המקורי שמגיע ישירות מהרמקול.

כשהמרחקים קטנים זמני ההשהיה נמוכים ולכן חלקי טון משנים את עוצמתם בתלות מיקום הרמקולים, מיקום הישיבה והאביזרים בחדר. 



מכיוון שהרמקולים כבר לא נשמעים כמו שהם תוכננו נבדקו ונשמעו לפני שהתמקמו אחר כבוד במקומם בבית, מגיע מנגנון ה Room Correction שמתיימר לאבחן וללמוד את הבעיות האקוסטיות של החדר ולנסות לתקן בעיות אלו כראוי.  


חלק א´ המאמר המלא עמוד הבא: מנגנון ה Room Correction >


נושאים מקושרים

אודיו
אודיו




עוד מ: motico
תגיות


דרגת קושי: 6
דירוג הכתבה

דירוג ממוצע:

4.6
(15) הצבעות

בהקשר זה

 מגברים: הסבר
 פורום רב ערוצי
 רמקולים ושמע - חלק א'
 ביקורות אודיו
 עוד על אודיו


המאמר הפופולרי ביותר בתחום אודיו:
רמקולים ושמע - פרק א´ בסדרה
תקנון / תנאי השימוש באתר צור קשר / contact us כל הזכויות שמורות לקבוצת ht