محاذاة توقيت مكبر الصوت

يُستخدم مصطلح " مواءمة توقيت مكبرات الصوت "، والذي يُشار إليه عادةً ببساطة باسم "مواءمة التوقيت"، في أنظمة مكبرات الصوت التي تستخدم وحدات صوتية متعددة (مثل مكبر الصوت المنخفض التردد ، ومكبر الصوت متوسط ​​التردد ، ومكبر الصوت العالي التردد ) لتغطية نطاق صوتي واسع. وتتضمن هذه التقنية تأخير الصوت الصادر من وحدة صوتية واحدة أو أكثر (في الأنظمة التي يزيد عدد وحداتها عن وحدتين) لتصحيح الاستجابة العابرة ، وتحسين الدقة، وفي الوحدات غير المحورية، تحسين التوجيه أو ميل الفصوص عند ترددات التقاطع. وتعتمد هذه التقنية على ضبط المسافة الأمامية والخلفية بين الوحدات الصوتية الفردية بحيث يكون خرج الصوت متزامنًا تمامًا.

في عام 1975، ابتكر إد لونغ ^{[ 1 ]} بالتعاون مع رونالد ج. ويكرشام أول تقنية لضبط توقيت أنظمة مكبرات الصوت. وفي عام 1976، قدم لونغ بحثًا بعنوان "تقنية ضبط التوقيت لتصميم أنظمة مكبرات الصوت" ^{[ 2 ]} في المؤتمر الرابع والخمسين لجمعية هندسة الصوت (AES)، موضحًا استخدام مولد ضبط التوقيت لتصميم شبكات تقاطع محسّنة لأنظمة مكبرات الصوت متعددة الاتجاهات. اعتمدت هذه التقنية على التقييم الذاتي لنبضات مربعة مختلفة تم مسحها عبر ترددات التقاطع. قام مولد ضبط التوقيت بتثبيت النبضة على راسم الإشارة (الأوسيلوسكوب) بحيث يمكن رؤيتها. استخدم لونغ تقنية ضبط التوقيت في شاشة الاستوديو UREI 813 ^{[ 3 ]} التي طُرحت في عام 1977. كما قام لونغ بتصنيع شاشات استوديو قريبة المدى من أواخر السبعينيات وحتى التسعينيات باستخدام تقنية ضبط التوقيت. في عام ١٩٧٧، سجّل لونغ علامة Time-Align التجارية، ثم سجّل لاحقًا مشتقاتها Time-Aligned وTime-Alignment. (يجب تضمين الشرطة). رخص لونغ علامة Time-Align التجارية لشركات UREI وBag End Loudspeakers وغيرها.

بما أن الصوت عالي الدقة يتطلب أن يكون مكبر الصوت قادرًا على إعادة إنتاج المادة المسجلة بدقة، فمن المنطقي أن يكون أداء مكبر الصوت الذي يغطي نطاقًا صوتيًا أوسع أفضل. لذلك، تستخدم معظم مكبرات الصوت عالية الدقة عدة وحدات تشغيل لتغطية نطاق الصوت بشكل مُرضٍ.

على أقل تقدير، قد يكون مكبر الصوت ثنائي الاتجاه، حيث يستخدم مضخم صوت منخفض التردد (أو مضخم صوت متوسط/مضخم صوت متوسط ​​منخفض التردد ) ومكبر صوت عالي التردد . أما مكبرات الصوت عالية الجودة فقد تكون ثلاثية أو حتى رباعية الاتجاه. ولتبسيط الشرح في هذه المقالة، سنفترض نظام مكبر صوت ثنائي الاتجاه، يتكون من مضخم صوت منخفض التردد ومكبر صوت عالي التردد. وبما أن مضخم الصوت المنخفض التردد يغطي النطاق الترددي المنخفض، بينما يغطي مكبر الصوت عالي التردد النطاق الترددي العالي، فإن نقطة الفصل بينهما هي تردد التقاطع. لذا، من الأهمية بمكان أن تتكامل مخرجات كلا المضخمين صوتيًا عند تردد التقاطع بسلاسة تامة، دون أي ذروات أو انخفاضات، وإلا سيُقال إن مكبر الصوت يُشوه الصوت .

من الخصائص المميزة للسماعات ثنائية الاتجاه أن الصوت المنبعث من مكبر الصوت ذي التردد المنخفض (ووفر) ومكبر الصوت ذي التردد العالي (تويتر) عند تردد التقاطع، لا يكون منتشراً في جميع الاتجاهات، بل يكون ذا فصوص . ويكون مستوى الصوت داخل منطقة الفص أعلى بكثير عند تردد التقاطع مقارنةً بخارجه. لذا، يسعى مصممو السماعات إلى جعل الفص الرئيسي أكثر كثافةً قدر الإمكان، باستخدام وحدات تشغيل صغيرة القطر قدر الإمكان لتقريب المسافة بينها. مع ذلك، يفرض التردد المنخفض (الباس) حداً أدنى لقطر مكبر الصوت ذي التردد المنخفض. لذلك، ستعاني هذه السماعات دائماً من ظاهرة الفصوص الصوتية.

تستخدم السماعة ثنائية الاتجاه النموذجية مكبر صوت منخفض التردد (ووفر) ومكبر صوت عالي التردد (تويتر)، كما ذُكر سابقًا. عادةً ما يكون التويتر أصغر حجمًا وأقل سمكًا من الووفر. هذا يعني أن أسطح الإشعاع (عند ملف الصوت أو القبة/غطاء الغبار، حسب التصميم، والمعروفة أيضًا باسم "المركز الصوتي") لمكبرات الصوت ليست في نفس المستوى - فسطح إشعاع التويتر عادةً ما يكون متقدمًا كثيرًا عن الووفر عند تثبيتهما على نفس اللوحة المسطحة. على الرغم من أن هذا الإزاحة الفيزيائية قد تكون في حدود 20-40 مم، إلا  أنها كافية لإحداث ميلان في الفص الرئيسي عند ترددات التقاطع النموذجية (≥ 1 كيلوهرتز). توضح الصورة أدناه ذلك:

مكبر الصوت المنخفض التردد (ووفر) هو الأكبر بين مكبري الصوت العالي التردد (تويتر). هذا هو التكوين ثنائي الاتجاه الأكثر شيوعًا. وكما هو واضح، فإن مكبر الصوت العالي التردد أرق بكثير، ويقع مركزه الصوتي أمام المركز الصوتي لمكبر الصوت المنخفض التردد. ونتيجة لذلك، عند تردد التقاطع، وبما أن كلا المكبرين يصدران نفس التردد، تصل الموجات الصوتية الصادرة من مكبر الصوت العالي التردد إلى موضع الاستماع P قبل تلك الصادرة من مكبر الصوت المنخفض التردد. ولهذا السبب، عند النقطة P، لا يكون تجميع الموجات مثاليًا (قد تتعزز أو تتلاشى). وبالتالي، يتجه الفص الرئيسي بعيدًا عن النقطة P نحو موضع P' (وهو في هذه السماعة تحديدًا أدنى من P). ^{[ 4 ]}

في معظم الحالات، لا يُشكّل الفص المائل مشكلة، بل إنّ العديد من أنظمة مكبرات الصوت لا تستخدم محاذاة التوقيت. مع ذلك، يوجد نوع من مُقسّمات التردد يُسمى LR4 أو LR2 ، يتميّز بخصائص فريدة تجعل محاذاة التوقيت مُجدية لمكبرات الصوت التي تستخدمها. يتميّز هذا المُقسّم تحديدًا بأنّ الجمع الكهربائي عند تردد التقاطع يكون مُسطّحًا (أي لا توجد ذروة أو انخفاض)، وأنّ الإشارات المُرسلة إلى مكبر الصوت المنخفض التردد ومكبر الصوت العالي التردد تكون دائمًا مُتوافقة في الطور (بفارق 180 درجة في الطور في حالة LR2، وهو ما يُصحّح ببساطة عن طريق عكس إشارة مكبر الصوت العالي التردد). عند استخدامه مع مكبر صوت مُحاذى زمنيًا، يُشير الفص الرئيسي لمكبر الصوت الآن إلى الأمام تمامًا (أي بشكل مُستقيم) ولا يحتوي على ذروة 3 ديسيبل في الاستجابة. هذا ما يجعل مُقسّمات التردد LR2 أو LR4 مثالية للصوت مُقارنةً بنوع Butterworth . حتى بدون استخدام مُقسِّم ترددات LR، من المفيد توجيه الفص الرئيسي للأمام بحيث تُضيء السماعات موضع الاستماع بشكل متساوٍ، مما يؤدي إلى تحسين أداء النظام بشكل عام (مثل وضوح الصورة الصوتية أو القدرة على سماع الصوت). ^{[ 5 ]}

• الفص الصوتي
• مكبر صوت متوسط ​​المدى - مكبر صوت عالي التردد - مكبر صوت متوسط ​​المدى (تقنية لتصحيح ميل الفصوص دون الحاجة إلى محاذاة توقيت المحركات)