قص (صوت)
التشوه هو شكل من أشكال تشوه الموجة الذي يحدث عندما يتم تشغيل مكبر الصوت بشكل زائد ويحاول توصيل جهد خرج أو تيار يتجاوز قدرته القصوى. قد يؤدي تشغيل مكبر الصوت إلى التشوه إلى إخراج طاقة تتجاوز قدرته المقدرة .
في مجال التردد ، ينتج القطع توافقيات قوية في نطاق التردد العالي (حيث يقترب شكل الموجة المقطوعة من الموجة المربعة ). يمكن أن يؤدي الترجيح الإضافي للتردد العالي للإشارة إلى زيادة احتمالية تلف مكبر الصوت عالي التردد مقارنة بعدم قطع الإشارة.
في معظم الحالات، يكون التشويه المرتبط بالقص غير مرغوب فيه، ويمكن رؤيته على الذبذبات حتى لو كان غير مسموع. [1] ومع ذلك، غالبًا ما يتم استخدام القص في الموسيقى للتأثير الفني، وخاصة الأنواع التي تهيمن عليها الجيتار مثل البلوز والروك والميتال.
ملخص
عندما يتم دفع مكبر للصوت لإنشاء إشارة بقوة أكبر مما يمكن لمصدر الطاقة الخاص به إنتاجه، فإنه سيضخم الإشارة فقط حتى أقصى سعة له، وعند هذه النقطة لا يمكن تضخيم الإشارة أكثر من ذلك. وبما أن الإشارة "تقطع" أو "تقطع" ببساطة عند أقصى سعة للمكبر، فإن الإشارة تسمى "تقطع". يتم ببساطة قطع الإشارة الزائدة التي تتجاوز قدرة مكبر الصوت، مما يؤدي إلى تحول الموجة الجيبية إلى شكل موجة مربعة مشوهة .
تتمتع مكبرات الصوت بحدود للجهد والتيار والحرارة. وقد يحدث التشويش بسبب القيود في مصدر الطاقة أو مرحلة الإخراج. وتستطيع بعض مكبرات الصوت توصيل الطاقة القصوى دون تشويش لفترات قصيرة قبل استنفاد الطاقة المخزنة في مصدر الطاقة أو بدء مكبر الصوت في ارتفاع درجة حرارته.
صوت
يقوم العديد من عازفي الجيتار الكهربائي بتضخيم مكبرات الصوت الخاصة بهم عمدًا (أو إدخال "صندوق تشويش") للتسبب في التشوهات من أجل الحصول على الصوت المطلوب (انظر تشويه الجيتار ).
يعتقد بعض محبي الصوت أن سلوك التشذيب في الأنابيب المفرغة ذات التغذية الراجعة السلبية القليلة أو المعدومة يتفوق على سلوك الترانزستورات ، حيث أن الأنابيب المفرغة تتقص بشكل تدريجي أكثر من الترانزستورات (أي التشذيب الناعم ، وحتى التوافقيات في الغالب)، مما يؤدي إلى تشويه التوافقيات الذي يكون أقل اعتراضًا بشكل عام.
التأثيرات
في مكبر الصوت الترانزستوري مع التقليم الصعب، سوف ينخفض مكسب الترانزستور (مما يؤدي إلى تشوه غير خطي) مع زيادة تيار الخرج وانخفاض الجهد عبر الترانزستور بالقرب من جهد التشبع (للترانزستورات ثنائية القطب )، وبالتالي فإن "القوة الكاملة" لأغراض قياس التشوه في مكبرات الصوت عادة ما تؤخذ على أنها بضع نقاط مئوية أقل من التقليم.
نظرًا لأن الشكل الموجي المقصوص يحتوي على مساحة أكبر أسفله من الشكل الموجي الأصغر غير المقصوص، فإن مكبر الصوت ينتج طاقة أكبر من خرجه المقدر ( الموجة الجيبية ) عند القص. يمكن أن تتسبب هذه الطاقة الزائدة في إتلاف مكبر الصوت . قد يتسبب ذلك في تلف مصدر طاقة مكبر الصوت أو ببساطة انفجار الصمامة .
يمكن للطاقة الإضافية عالية التردد في التوافقيات التي يولدها مكبر يعمل في وضع القطع أن تتسبب في إتلاف مكبر الصوت عالي التردد في مكبر الصوت المتصل عن طريق ارتفاع درجة الحرارة. [2] [3]
يمكن أن يحدث القطع داخل النظام حيث يمكن للمعالجة (على سبيل المثال مرشح التمرير الكامل ) تغيير العلاقة الطورية بين المكونات الطيفية للإشارة بطريقة تؤدي إلى إنشاء مخرجات ذروة مفرطة. قد يتم قطع الذروات الزائدة حتى لو كان النظام قادرًا على تشغيل أي إشارات موجة جيبية بسيطة بنفس المستوى دون قطع.
يقوم عازفو الجيتار الكهربائي في كثير من الأحيان وبشكل متعمد بزيادة تشغيل مكبرات صوت الجيتار الخاصة بهم للتسبب في التشوهات والتشوهات الأخرى من أجل الحصول على الصوت المطلوب.
القص الرقمي
في معالجة الإشارات الرقمية ، يحدث القطع عندما تكون الإشارة مقيدة بنطاق التمثيل المختار. على سبيل المثال، في نظام يستخدم أعدادًا صحيحة موقعة مكونة من 16 بتًا ، تكون القيمة 32767 هي أكبر قيمة موجبة يمكن تمثيلها. إذا تضاعفت سعة الإشارة أثناء المعالجة، فيجب أن تصبح قيم العينة ، على سبيل المثال، 32000، 64000، ولكنها تتسبب بدلاً من ذلك في تجاوز عدد صحيح وتشبع إلى الحد الأقصى، 32767. القطع مفضل على البديل في الأنظمة الرقمية - التغليف - والذي يحدث إذا سُمح للمعالج الرقمي بالفيض، متجاهلًا البتات الأكثر أهمية من المقدار، وأحيانًا حتى علامة قيمة العينة، مما يؤدي إلى تشويه كبير للإشارة.
تجنب القطع
الطريقة الأبسط لتجنب التشوهات هي تقليل مستوى الإشارة. أو يمكن تحسين النظام لدعم مستوى إشارة أعلى دون تشوهات. يستخدم بعض محبي الصوت مكبرات صوت مصممة لإخراج طاقة أعلى من ضعف تصنيفات مكبر الصوت. يمكن استخدام محدد لخفض مستويات الأجزاء العالية من الإشارة بشكل ديناميكي (على سبيل المثال، طبول الجهير والصنج ).
لقد قام العديد من مصممي مكبرات الصوت بدمج دوائر لمنع التشويش. تعمل أبسط الدوائر مثل محدد سريع، والذي يعمل قبل نقطة التشويش بحوالي ديسيبل واحد. تم استخدام دائرة أكثر تعقيدًا، تسمى "التشويش الناعم"، منذ الثمانينيات فصاعدًا للحد من الإشارة في مرحلة الإدخال. تبدأ ميزة التشويش الناعم في العمل قبل التشويش، على سبيل المثال تبدأ عند 10 ديسيبل أقل من الحد الأقصى لقوة الخرج. يحتفظ شكل الموجة الناتج بخاصية مدورة حتى في وجود إشارة إدخال زائدة الحمل بما يصل إلى 10 ديسيبل أعلى من الحد الأقصى المحدد. [4] [5]
إصلاح الإشارة المقطوعة
من الأفضل تجنب القطع، ولكن إذا تم قطع التسجيل ولا يمكن إعادة تسجيله، فإن الإصلاح هو أحد الخيارات. والهدف من الإصلاح هو إيجاد بديل معقول للجزء المقطوع من الإشارة.
لا يمكن استعادة الإشارات المعقدة المقصوصة بشدة إلى حالتها الأصلية لأن المعلومات الموجودة في القمم المقصوصة تُفقد تمامًا. يمكن استعادة الإشارات المقصوصة بشكل ناعم إلى حالتها الأصلية ضمن تسامح يعتمد على الحالة لأنه لا يُفقد أي جزء من الإشارة الأصلية تمامًا. في هذه الحالة، تكون درجة فقدان المعلومات متناسبة مع درجة الضغط الناتجة عن القص. تتمتع الإشارات المقصوصة بشكل خفيف والمحدودة النطاق الترددي والتي يتم أخذ عينات منها بشكل مفرط بإمكانية الإصلاح المثالي. [6]
هناك عدة طرق يمكنها استعادة إشارة مقطوعة جزئيًا. بمجرد معرفة الجزء المقطوع، يمكن للمرء محاولة الاستعادة الجزئية. إحدى هذه الطرق هي الاستيفاء أو الاستقراء للعينات المعروفة. قد تستخدم التطبيقات المتقدمة خطوطًا مكعبة لمحاولة استعادة إشارة قابلة للتفاضل باستمرار . في حين أن عمليات إعادة البناء هذه ليست سوى تقريب للأصل، يمكن تحسين الجودة الذاتية. تتضمن الطرق الأخرى نسخ الإشارة مباشرة من قناة استريو إلى أخرى، حيث قد تكون هناك قناة واحدة فقط مقطوعة.
توجد العديد من حلول البرامج ذات النتائج والأساليب المختلفة لإصلاح القطع: CrumplePop ClipRemover، MAGIX Sound Forge ، iZotope RX De-Clip، Acon Digital Restoration Suite، [7] Adobe Audition ، Thimeo Stereo Tool، حلول إزالة القطع من CEDAR Audio، [8] ومكونات Audacity مثل Clip Fix.
الأسباب
في معدات الصوت التناظرية ، هناك عدة أسباب للتشويش:
- يقتصر خرج الذروة إلى الذروة لمضخم الحالة الصلبة الخالي من المحولات على جهد مصدر الطاقة . [أ]
- قد يحتوي مكبر الصوت على تأرجح إخراج غير متماثل [ب] وقد يبدأ التقطيع في وقت مبكر على نصف شكل موجة الإخراج.
- في مكبرات الصوت التي تستخدم مصادر طاقة خطية غير منظمة، إذا لم يكن مكثف المرشح كبيرًا بما يكفي، فمن الممكن أن يتسبب جهد التموج في حدوث تشويش يحتوي أيضًا على بعض التوافقيات الترددية لخط التيار المتردد. في مصدر طاقة في وضع التبديل، يكون تردد التبديل أكثر هيمنة في جهد التموج وخارج نطاق الصوت بينما في مصدر طاقة منظم، يتم رفض جهد التموج.
- لا يمكن للصمام المفرغ من الهواء أن يحرك سوى عدد محدود من الإلكترونات في فترة زمنية محددة، وذلك يعتمد على حجمه ودرجة حرارته والمعادن الموجودة فيه. ويؤدي الانخفاض الناتج في التضخيم مع زيادة تيار الخرج إلى حدوث تقطيع ناعم .
- قد تكون لأجهزة التضخيم حدود أيضًا على مدخلاتها، على سبيل المثال تيار القاعدة الزائد إلى ترانزستور ثنائي القطب أو تيار الشبكة الزائد إلى صمام مفرغ . قد يؤدي التشغيل خارج هذه الحدود إلى تشويه إشارة الإدخال، إذا كانت تأتي من مصدر ذي معاوقة عالية بما يكفي ، أو إتلاف جهاز التضخيم الذي يتطلب دائرة تقييد للحماية؛ انظر أدناه.
- قد يحد مكبر الصوت من خرج التيار، أو جهد الدخل، لأسباب متنوعة، سواء كانت مقصودة أو غير مقصودة. ولا يُتوقع أن تدخل دوائر التحديد المتعمدة حيز التنفيذ في التشغيل العادي، ولكن فقط عندما تكون مقاومة الحمل الناتجة منخفضة للغاية أو يكون مستوى إشارة الدخل مرتفعًا بشكل استثنائي، على سبيل المثال. قد لا تؤدي نتيجة هذا الشكل من الاقتصاص إلى إنشاء قمة مسطحة لشكل موجة الجهد، بل إلى إنشاء قمة مسطحة لشكل موجة التيار.
- سوف يتعطل المحول (الذي يستخدم عادة بين المراحل وعند المخرج في معدات الأنابيب) عندما يصبح قلبه المغناطيسي مشبعًا كهرومغناطيسيًا .
كشف
يمكن اكتشاف التشوهات في الدائرة عن طريق مقارنة إشارة الإدخال الأصلية بإشارة الإخراج مع التعديل على الكسب المطبق. على سبيل المثال، إذا كانت الدائرة تحتوي على 10 ديسيبل من الكسب المطبق، فيمكن اختبارها بحثًا عن التشوهات عن طريق إضعاف إشارة الإخراج بمقدار 10 ديسيبل ومقارنتها بإشارة الإدخال. يمكن استخدام الفرق بين الإشارتين لتسليط الضوء على مؤشرات اكتشاف التشوهات ويمكن استخدامه لتقليل كسب الدائرة السابقة لإدارة التشوهات. [9]
غالبًا ما تكون الإشارات المقطوعة مربعة، حيث تكون التوافقيات الثالثة عبارة عن قيم شاذة سياقية في تحويل فورييه. في حالة الموجة الجيبية المتوقعة، فإن وجود التوافقيات الفردية غالبًا ما يشير إلى أن الإشارة قد تم قصها بشكل صارم. سيكون "القص الناعم" به ركبة على جانبي الهضبة، مما سيُظهر وجود العديد من النغمات التوافقية الزوجية في طيف التردد المنخفض.
انظر أيضا
ملحوظات
- ^ يتضمن هذا معظم الدوائر المتكاملة والدوائر ذات الحالة الصلبة المنفصلة . يعتمد الحد المتعلق بجهد مصدر الطاقة على تصميم الدائرة (خاصةً تكوين المحرك) وجهد التشبع (V ce(sat) للترانزستورات ثنائية القطب ، أو R ds(on) للترانزستورات ذات التأثير الميداني )، وينخفض أكثر إذا لم يكن لمرحلة الإخراج جهد خرج تيار مستمر ساكن مضبوط على نصف جهد الإمداد. على سبيل المثال، مع مكبر تشغيلي نموذجي ، يكون الحد الأقصى المطلق لتصنيف جهد الإمداد 36 فولت، وجهد الإمداد بتصميم التشغيل الآمن هو 30 فولت؛ إذا تم توفير هذا على شكل +15 فولت و-15 فولت متوازنين تمامًا، فإن ذروة الإخراج النظرية لمضخم تشغيلي مثالي من السكك الحديدية إلى السكك الحديدية ستكون 15 فولت ذروة (10.6 فولت جذر متوسط التربيع ، 30 فولت من الذروة إلى الذروة)، ولكن من المرجح أن يكون المضخم التشغيلي في العالم الحقيقي مثل 741 قادرًا فقط على دفع حوالي 10 فولت ذروة في أحمال أعلى من 2 كيلو أوم، أي حوالي 7.1 فولت جذر متوسط التربيع).
- ^ ربما لأن الترانزستور منحاز بحيث لا يكون جهد المجمع نصف جهد الإمداد (أو أن قضبان إمداد الطاقة "المتوازنة" ليست متوازنة تمامًا). قد يخفف إعادة التشغيل أو إعادة تصميم الدائرة من هذه المشكلة عندما يكون سببها صعوبات في تشغيل مراحل خرج متتبع الباعث .
مراجع
- ^ Zottola, Tino (1996). Vacuum Tube and Guitar and Bass Amplifier Servicing . Bold Strummer. ص. 6. ISBN 0-933224-97-4.
- ^ جيم ليسورف. "تلف مكبر الصوت بسبب قصه" . تم الاسترجاع في 2018-03-05 .
- ^ تشاك ماكجريجور (2017-08-24). "لماذا يجب أن نهتم بقص مكبر الطاقة؟" . تم الاسترجاع في 2018-03-05 .
- ^ Duncan, Ben (1996). High Performance Audio Power Amplifiers . Newnes. ص 79-80. ISBN 9780080508047.
- ^ دنكان، بن (2009). "التفاعل والمعالجة". في دوغلاس سيلف؛ بن دنكان؛ إيان سينكلير؛ ريتشارد برايس؛ جون لينسلي هود؛ أندرو سينجمين؛ دون ديفيس؛ يوجين باترونيس؛ جون واتكينسون (المحررون). هندسة الصوت: تعرف على كل شيء . المجلد 1. نيونس. ص 278. رقم ISBN 9780080949642.
- ^ دونوهو، ديفيد إل.؛ فيليب ب. ستارك (يونيو 1989). "مبادئ عدم اليقين واستعادة الإشارة". مجلة سيام للرياضيات التطبيقية . 49 (3). جمعية الرياضيات الصناعية والتطبيقية: 906-931. doi :10.1137/0149053. ISSN 0036-1399.
- ^ “أكون ديجيتال دي كليب”. أكون ديجيتال . تم الاسترجاع بتاريخ 2022-12-13 .
- ^ "Declip". CEDAR Audio . تم الاسترجاع في 2018-09-13 .
- ^ US 5430409، "مؤشر تشوه قص مكبر الصوت مع اعتماد قابل للتعديل على مصدر الطاقة"
