انواع تصاميم كبائن السماعات وميزة كل تصميم

بالتاكيد مرت عليك مجموعة من السماعات (وخلينا نركز على سماعات الاستديو بالمقال هذا) وكانت بتصاميم كبائن مختلفة منها المربع ومنها المستطيل ومنها على شكل برج ثابت على الارض وبعضها تحتوي على بورت (منفذ البيس) بالامام او بالخلف ممكن واحد او اثنين … الان ما معنى وما ميزة تصميم عن تصميم؟ وعند شرائي كيف افرق واشتري حسب حاجتي وهدفي؟

هذا ماسوف احاول ان اجيب عليه في هذا المقال باستعراض اهم واشهر التصاميم مع الفروقات، المزايا والعيوب الاساسية لكل تصميم.

للاسف سوف اضطر ان امر على بعض المصطلحات المتعلقة بالتصميم والتصنيع والغير مفهومة للاغلبية والي تستخدم بين مهندسين ومصممين السماعات، لكنها قد لا تعني شيء لمهندس الصوت الذي عمله بالاساس التسجيل والمكساج.

الهدف من هذا المقال هو توضيح الصورة للمشتري (ان كان موسيقي، موزع، مهندس صوت…الخ) عن فروقات الكبائن ومزايا وعيوب كل تصميم بالتالي عندما يقارن سماعة مثل نويمن KH310 مع أي تي سي SCM25 يستطيع معرفة مزايا وعيوب اساسية من قبل الاستماع لها وكذلك يقارن بشكل صحيح.

 

السماعات التجارية عبارة عن سلسلة من التنازلات!

تصميم السماعة عبارة عن سلسلة من التنازلات خاصة عندما نتكلم عن سماعات انتاج تجاري، فيجب ان يكون سعرها رخيص في متناول الجميع وان يكون حجمها صغير ووزنها خفيف لتقليل تكاليف الشحن والحفاظ على سعر في متناول المشتري وبالتاكيد لسهولة وضعها وتركيبها بالمكان المطلوب.

الان علمياً السماعة ذات الصوت فائق الجودة لن تكون خفيفة الوزن ولا حجمها صغير ولا سعرها رخيص لان الخامات الاولية الي تقدم جودة عالية مكلفة اصلاً (كخامة اولية قبل تصنيعها حتى).

ماهي السماعة المثالية؟ شيء لا يعرفه الكثير على اعتبار انها نضريه لا تطبق. لكن السماعة المثالية من المفترض ان تكون بكابينة داخليه بنفس حجم الغرفة التي تصدر السماعة لها الصوت، ليكون مستوى الضغط واحد والاكوستك واحد في الجهتين ويجب ان تكون المساحتين معزولتين عن بعضهم بشكل تماماً بحيث لا يتسرب الصوت مهمى كان من جهة الى الأخرى وهو امر صعب جدا جدا.

Best-speaker

نلاحظ ان غرفة السماعة بنفس حجم غرفة الاستماع والغرفتين معزولة تماماً عن بعضهم. تصميم بهذا الشكل شبه مستحيل للغالبية ومكلف جداً جداً، هذا غير انه يعني هندسة وبناء السماعة بالاضافة لتصميم العقار بشكل خاص لهذا العميل وهنا يظهر انه امر غير عملي تماماً.

speaker-two-room
مثال اخر بطريقة مختلفة: في هذا الاستديو وجه السماعة بداخل غرفة الماسترنج وظهر السماعة بداخل غرفة اخرى ويفصل بين الغرفتين زجاج سميك يفترض انه عازل للصوت بنسبة عالية. هذه الطريقة “إلى حد ما” تحاكي نفس الفكرة

حتى نحل هذه المشكلة اتجهنا نحو الكبائن لنحاكي فكرة غرفة السماعة ولكن باستخدام تقنيات وتكنيك معينة في الاكوستك لنستطيع علمياً وعملياً جعل الكابينة من الداخل اكبر بكثير من حجمها الفيزيائي، بالإضافة لاعادة توجية والسيطرة على الموجات الصادرة من الخلف بنسبة معينة وليس بشكل كامل لانه امر مستحيل مقارنة بحجم الكبائن وخامتها.

وكذلك بجعل الكابينة مغلقة تماماً نستطيع الحصول على صوت معين وبجعلها بمنفذ نستطيع الحصول على صوت اخر وهذه النقاط تنطبق بشكل اساسي على البيس وفر خاصة ان فريكونسيات البيس تتجه بجميع الاتجاهات وهو مايعرف بالاومني دايركشنل وكذلك يمكنها العبور من خلال جدران الكابينة.

وبسبب ان هذه الكبائن صغيرة ولا تحجب فريكونسيات البيس من الخلف فان فريكونسيات البيس بهذه الحالة سوف تصدر من خلف السماعة وتذهب للحائط الخلفي لها وترتطم ثم تعود للمتلقي وهنا تسبب مشاكل فيز، بعضها سوف يكون ان فيز ويسبب ارتفاع بقوة الصوت لبعض الفريكونسيات وبعضها سوف يكون اوت اوف فيز ويسبب الغاء وخفض لقوة الصوت في بعض الفريكونسيات وهذا الامر سوف ينتج عنه استجابة فريكونسي غير مستقيمة.

خامة الكابينة لها تاثير على جودة ونبرة الصوت ونسبة الرنين ومعظم السماعات في الوقت الحالي تصنع من خشب MDF لما يوفرة من خصائص في خفة الوزن وتكلفة اقل ومرونة اكبر بالتصنيع والتقطيع، وبسمك معين غالباً لا يقل عن 18 مم وهذا للحفاظ على قوة الكابينة وللسيطرة على الرنين الصادر من الكابينة وبنفس الوقت للحفاظ على اقل وزن ممكن. رفع نسبة السمك سوف يعطي للكبينة قوة اكبر وسيطرة افضل على الرنين لكن بنفس الوقت تكلفة ووزن اكبر لان كل مازاد الوزن سوف تزيد تكلفة التصنيع وتكاليف الشحن وبالتالي يرتفع سعر السماعة على المشتري.

هناك خامات اخرى للكبائن من معادن او اخشاب طبيعية، لكن الدارج والغالب هو خشب MDF ثم يتم صبغة وتلميعة او يتم تلبيسه بورق فينير باشكال الخشب الطبيعي او حتى يتم تغطيسة بنوع من المطاط او البلاستيك.

للاسف في السماعات الرخيصة اغلب الصرف يذهب على الكابينة وعلى جمالية الكابينة، لكن عندما تقيم قيمة الدرايفرز سوف تجد الدرايفر لا يتجاوز 30$ والكروس اوفر بنفس السعر تقريباً والامبليفاير بقيمة لا تتجاوز 100$ بافضل الحالات … تسويقياً السماعة اذا لم يكن شكلها جذاب لن تبيع بغض النظر عن جودة صوتها وهذا الامر ينطبق بشكل اساسي على سماعات المستهلك العادي وسماعات هاي فاي الرخيصة.

الخامات الاولية لها تاثير كبير وملموس ومحسوس على جودة الصوت، للعلم ان الخامات ذات الجودة العالية مكلفة من الاساس وفي السماعات الرخيصة يتم استخدام ارخص الخامات بغض النظر عن اسم الشركة، واحد اسباب ارتفاع سعر سماعات مثل ATC هو جودة الخامات المستخدمة في تصنيع السماعة.

atc-scm150asl
ATC SCM150

عندما تقارن سماعة مثل ATC 150 سوف تجد ان درايفر الميدرنج لوحدة بوزن سماعة كاملة من السماعات الرخيصة! وحجم الكابينة اشبه بدولاب وبوزن يصل 70 كجم للسماعة الواحدة! … لماذا؟ لان هذه الشركة تؤمن باهمية جودة الدرايفر والكروس اوفر والخامات والامور الفيزيائية والالكترونية والحجم المناسب للكابينة مقارنة بمواصفات البيس درايفر اكثر من الجماليات، وبمجرد النظر للسماعة سوف تشعر انها تصميم من السبعينيات او اقدم، وكل هذا عكس توجه السوق بشكل عام فسعر الزوج لسماعة ATC SCM150 حوالي 20,000$ نعم عشرين الف دولار!

هنا نحن نتكلم عن جودة صوت عالية بخامات عالية الجودة بغض النظر عن تكاليف التصنيع ووزن وحجم الكابينة، هذا هو توجه وسياسة شركة ATC بشكل عام.

الخلاصة هنا انه لا يوجد تصميم سماعة بدون تقديم اي تنازلات لكن الذكاء في وضع التنازلات بالاماكن الاقل حساسية على جودة الصوت والحفاظ على سعر معقول في متناول اغلب الاستديوهات، وفي النهاية الغرض والهدف النهائي من السماعة يحدد نوع ونسبة التنازلات، فسماعة مثل ATC SCM150 سوف يكون بها نسبة تنازلات اقل بكثير من سماعة مثل Yamaha HS8.

 

الكروس اوفر هو عقل السماعة

التنازلات في تصميم الكبائن لها تاثير سلبي بالتاكيد على الصوت ولكن التنازلات في تصميم الكروس اوفر لها التاثير الاكبر على جودة الصوت خاصة في السماعات ثلاثية الدرايفر او اكثر (بيس، ميدرنج وتويتر).

الكروس اوفر يعتبر العقل المنظم لاي سماعة وتصميمة يحتاج لخبرة وفهم حقيقي بالالكترونيات والصوت، اذا كان الكروس اوفر غير جيد فممكن يتسبب بمشاكل عدة من عدم توازن الصوت بين البيس والميدرنج والتربل وبين مشاكل بالفيز عند نقاط الفصل ومشاكل بالستريو ايمج ومدى دقة جودة الصوت.

معظم التنازلات في تصميم الكروس اوفر تكون بالخامات المستخدمة وهذا ينطبق تماماً على السماعات الرخيصة، وخامات ذات جودة اقل تعني صوت اقل جودة حتى وان كان التصميم صحيح.

بالوقت الحالي معظم الشركات تصمم الكروس اوفر بشكل صحيح، وبعض الشركات يكون لديها قسم خاص بتصميم الكروس اوفر وبعض الشركات تتعامل مع شركات اخرى متخصصة تصمم لها الكروس اوفر، لكن بالحالتين هناك نوع من التنازلات بجودة الخامات وكما ذكرت خاصة بالسماعات الرخيصة. الكروس اوفر الاحترافي كتصميم وخامات ممكن يصل سعرة بين الف إلى الفين دولار ويعتمد ايضاً ان كان باسيف او اكتف وهذا الامر بشكل عام لا يتوافق مع السماعات الرخيصة كذلك الوزن لا ننسى اي وزن اضافي سوف يرفع كلفة السماعة بشكل عام على المشتري النهائي.

اذا لنبدأ بالدخول بانواع الكبائن واخترت اهم واشهر الكبائن، بالطبع هناك تصاميم اخرى بعضها لم يحقق نجاح ملحوظ في السوق وبعضها محصور على اغراض معينة كـ السب ووفر مثلا، لكن الانواع الي اخترتها في الاسفل هي الاشهر والاكثر انتشار في سماعات الاستديوهات. احرص على قراءة تفاصيل جميع الانواع لان هناك عوامل مشتركة تختلف في اداءها وذكرتها في نوع معين فقط وكيفية اختلافها في باقي الانواع لتقليل تكرار النص قدر الامكان.

 


كابينة Sealed Enclosure

Sealed-enclosure

كابينة Sealed اي مغلقة والفكرة تكون عبارة عن كابينة محكمة الهواء تماماً ويكون حجم الكابينة بناء على حجم ومواصفات البيس درايفر بالتالي يعمل الهواء المحكم في الداخل كانه سبرنج يدفع ويسحب الوفر وعمل الهواء بهذا الشكل في الداخل يسبب ضغط فيزيائي على الوفر، واذا كانت الكابينة اصغر من الحجم القياسي للبيس درايفر فان الضغط هذا سوف يكون اعلى ويعيق حركة البيس درايفر اما اذا كانت الكابينة اكبر من الحجم القياسي للبيس درايفر فسوف يحدث العكس كما ان الوفر سوف يدخل ويخرج بنسبة اعلى وقد يسبب ضرر للكويل ونسبة الديستورشن تصبح عالية.

استخدام الحجم القياسي المناسب للبيس درايفر يعني استجابة الترانسينت (اصوات الايقاعات كمثال) تكون اكثر دقة من باقي التصاميم وهذا بسبب ان الهواء الداخلي يسبب ضغط على الوفر عند خروجة ودخولة اثناء التشغيل وبمجرد انتهاء الاشارة يتوقف الوفر فوراً ويرجع لنقطة السكون بسبب الضغط الداخلي مقارنة بباقي التصاميم.

بنفس الوقت هذا الضغط الداخلي يجعل البيس درايفر بحاجة لطاقة اكبر (واط) ليستطيع انتاج مستويات عالية من الصوت من حيث علو الصوت، مثلاً لو نفس البيس درايفر على كابينة بمنفذ يستطيع الوصول لقوة صوت 95 ديسبل/متر على 32 واط فانه على كابينة مغلقة سوف يحتاج 64 واط ليصل لنفس المستوى 95 ديسبل/متر.

في الكابينة ذات المنفذ يعمل المنفذ وكانه سماعة اضافية، بحيث يعمل المنفذ كمساعد للبيس درايفر في انتاج الفريكونسيات المنخفضة جداً مما يتيح للبيس درايفر التركيز اكثر على فريكونسيات مثل ابر-بيس، لو-ميدرنج وميدرنج. لكن في الكبائن المغلقة انتاج الفريكونسيات المنخفضة يكون بالاعتماد حصرا على البيس درايفر وهنا يظهر لدينا مجموعة من المشاكل

  • لاخذ علو صوت اعلى فهذا يعني التنازل عن دقة استجابة السماعة في الفريكونسيات المنخفضة والعكس صحيح لاخذ استجابة فريكونسي ادق يجب التنازل عن علو الصوت الى حد ما (راجع مواصفات سماعات الاستديو المغلقة سوف تجدها اقل قوة من حيث SPL مقارنة بنفس الحجم والمواصفات لسماعة بمنفذ).
  • الديستورشن يحدث بشكل اسرع على الكابينة المغلقة مقارنة بالكابينة ذات المنفذ عند رفع صوت السماعة وهذا بسبب ان البيس درايفر يعمل بمفردة لانتاج الفريكونسيات المنخفضة جدا وهذه الفريكونسيات تحتاج لواط عالي وكذلك لانتاجها بصوت عالي سوف تتسبب بخروج ودخول الوفر بمعدل مرتفع مما يرفع نسبة الديستورشن، لهذا ان كنت تريد سماعة مغلقة وبنفس الوقت تغطي مجال البيس بشكل جيد مع علو صوت جيد فيجب التوجه لسماعات 3 واي.

الفريكونسي المسبب للرنين Resonance Frequency ويحسب ك Free Air اي بدون اي حواجز ويحمل الرمز Fs وهذا هو رنين الفريكونسي للبيس درايفر وعند وضع البيس درايفر في كابينة مغلقة نعتمد على المعادلة Fsc وهذا الرقم دائما سوف يكون اعلى من Fs والحل الوحيد للحصول على Fsc قريب من Fs هو بتصميم كابينة ذات حجم ضخم  في الكابينة المغلقة نتيجة Fsc مهمة لانها باختصار تعني النقطة التي سوف يبدأ منها طرف البيس في استجابة الفريكونسي بالانحدار والتلاشي، والجدير بالذكر ان سرعة وقوة انحدار وتلاشي البيس في الكبائن المغلقة يعتبر من الاكثر نعومة والاقل ضرراً على جودة الصوت ويكون بنسبة 12 ديسبل على الاوكتاف او كمايعرف عند مصممين السماعات ب 2nd order وهذا الانحدار الناعم والبطيئ يعطينا اداء افضل للفيز وكذلك اداء افضل بكثير للترانسينت من الكابينة ذات المنفذ.

واذا نقارن السماعة ذات المنفذ فسوف يكون التلاشي عليها بنسبة 24 ديسبل على الاوكتاف او مايعرف عند المصممين ب 4th order ، وبالرغم من تلاشي البيس بشكل ابطئ وانعم على الكابينة المغلقة فانه على الكابينة ذات المنفذ يكون البيس اكثر عمق من حيث الاستجابة واكثر خشونة مع احساس بالضخامة بشكل افضل والبعض يفضل هذا الامر، وهذا يكون ناتج من المنفذ نفسه حيث ان وظيفة المنفذ هي تعميق استجابة البيس بتحويل الموجات الخلفية (من خلف السماعة) وقلب الفيز الخاص بها واخراجها عبر المنفذ in-phase بالتالي تساعد على جعل البيس اكثر عمقاً واكثر ضخامة وكذلك في سماعة المنفذ يكون المنفذ هو المسؤول عن تتوين Resonance Frequency ويكون على نقطة الرنين بوست طبيعي في الفريكونسي ممايعطي احساس بخشونة البيس، بالمقابل يسبب المنفذ مشاكل في التوقيت واستجابة الترانسينت تكون اقل دقة وكذلك يوجد مشاكل فيز خاصة تحت Resonance Frequency وهذه هي سبب ان البيس يتلاشى بنسبة 24 ديسبل على الاوكتاف.

بالرغم من تلاشي البيس بشكل انعم وابطئ على الفريكونسي رينج إلا انه للحصول على بيس ضخم وقوي وعلو صوت عالي وبالتاكيد تغطية مجال فريكونسي اعمق في البيس فيجب ان يكون البيس درايفر لا يقل حجماً عن 8 انش وهذا سوف يتطلب ايضاً امبلفاير قوي والتكلفة سوف ترتفع … المشكلة هنا ان 8 انش ليس جيد في الميدرنج على سماعة 2 واي، وللحصول على ميدرنج جيد في سماعة ال2 واي يجب ان يكون البيس درايفر لا يزيد عن 7 انش وفي التصميم المغلق هذا يعني بيس اقل من حيث الفريكونسي رينج ومن حيث علو الصوت، ولحل هذه المشكلة يجب الاتجاه لسماعات ال 3-واي بحيث يكون لديك بيس درايفر وميدرنج درايفر منفصلين بالتالي تستطيع الاعتماد على بيس درايفر 8 او 10 او 12 انش مع الاخذ بالاعتبار ان سماعات ال3 واي بشكل عام اكثر كلفة.

بشكل عام الكابينة المغلقة هي الاسهل من حيث التصميم والحسابات الفيزيائية حيث ان المعادلة الاساسية في تصميم الكابينة هي فقط Vb وهي مسؤولة عن حجم الكابينة، لا يوجد هناك اي معادلات معقدة في تصميم الكابينة سوى تحديد الحجم المناسب للبيس درايفر المراد استخدامة والتأكد من ان الكابينة محكمة الهواء تماماً (دائماً في تصميم السماعات يتم تحديد وتصميم البيس درايفر أولا، ثم بناء على مواصفات البيس درايفر يتم تصميم وبناء الكابينة). وكذلك هي الارخص من حيث تكلفة التصنيع.

Sealed-enclosure-damping

من الداخل تكون الكابينة شبه مفرغة مع بعض الدعامات بهدف تقوية هيكل الكابينة ويتم ملئ الفراغ بنوع من الصوف مثل البولستر.

ويعمل الصوف على خفض الرنين الناتج داخل الكابينة بالاضافة لاعطاء حجم افتراضي اكبر للكابينة من حجمها الفيزيائي، حيث سوف يحتك الصوف بطاقة الاكوستك ويعيقها وتتحول بعضها من طاقة اكوستك إلى طاقة حرارية خاصة الفريكونسيات العالية التي يجب ان لاتخرج ابدا.

 

المزايا

  • الاسهل والاقل تكلفة من حيث التصميم والتصنيع.
  • استجابة الترانسينت اكثر تفصيلاً واقل ديستورشن.
  • اقل حساسية عند وضعها بقرب حائط.
  • انحدار البيس بنسبة 12 ديسبل على الاوكتاف مقارنة بتصاميم اخرى 24 ديسبل على الاوكتاف.
  • عادة اصغر حجماً من السماعة ذات المنفذ مقارنة بنفس حجم البيس درايفر.

العيوب

  • ديستورشن اعلى من البيس درايفر عند رفع الصوت بشكل عالي بسبب الاعتماد الاساسي على البيس درايفر في انتاج جميع فريكونسيات البيس، بالتالي سوف يخرج ويدخل الوفر بنسب اعلى مما يرفع الديستورشن عند رفع الصوت بشكل عالي. (لهذا يتم تصنيع بيس درايفر مخصص للكبائن المغلقة).
  • كفائة علو الصوت SPL اقل من غيرها بنسبة ~ 3 ديسبل على الاقل، ولتعويض هذا النقص تحتاج لمضاعفة الواط بنسبة 100% لتعويض كل 3 ديسبل اضافية، لهذا ليست الخيار الافضل عندما يكون الهدف بور عالي جداً. وبشكل عام هذه الكابينة تتطلب امبلفاير قوي يستطيع مقاومة ضغط الكابينة.
  • للحصول على مجال فريكونسي عميق في البيس وبيس ضخم وقوة صوت عالية يجب استخدام بيس درايفر كبير لا يقل عن 8 انش وهذا سوف يتطلب امبلفاير قوي وبالتالي سوف ترتفع التكلفة العامة للسماعة.

بعض من اشهر السماعات التي تعمل بهذا التصميم

  • ياماها NS10 سماعة 2 واي
  • نويمن KH310 سماعة 3 واي
  • افانتون Mixcube سماعة فول رنج
  • اس في اس SB-4000 سب ووفر
bass-roll-off
صورة توضيحية للفرق بين 6 و 12 و 24 ديسبل على الاوكتاف في تلاشي طرف البيس في استجابة السماعات، نلاحظ ان 6 يتلاشى وينخفض بشكل ابطئ وانعم من 12 وفي نفس الوقت 12 يتلاشى بشكل انعم من 24 ديسبل على الاوكتاف.

عند استخدام الايكولايزر لقص البيس مثلاً لديك خيارات مثل 6 ديسبل على الاوكتاف او 12 او 18 او 24 …الخ، وفي عالم تصميم السماعات 12 ديسبل تسمى 2nd order و 18 ديسبل تسمى 3rd order و 24 ديسبل تسمى 4th order …الخ بمعدل كل 6 ديسبل.

 


كابينة Bass Reflex Enclosure

Bass-reflex-enclosure

 

كابينة بيس ريفلكس او الاسم الدارج Ported Speaker من حيث التصميم تشبه الكابينة المغلقة بشكل كبير لكن مع وجود منفذ على شكل انبوب بالغالب وبطول وقطر معين، ويعمل هذا المنفذ كانه سماعة اضافية مخصص لدعم الفريكونسيات المخفضة جداً وذلك باستغلال الطاقة الناتجة من خلف البيس درايفر وهذا لرفع كفائة علو الصوت وللوصول ايضا لعمق اكبر في مجال فريكونسي البيس مقارنة بما يستطيع البيس درايفر انتاجة بشكل فردي.

يرجى الانتباه هنا إلى ان البيس درايفر بالاصل ينتج هذه الفريكونسيات المنخفضة جداً ولكنه ينتجها بشكل ضعيف وهنا دور البورت انه يضاعف قوتها بالتالي هذه الفريكونسيات تصبح فعالة اكثر ومسموعة بشكل اكبر ولها تاثير واضح على الصوت العام. 

للعلم ان اي سماعة تنتج من خلفها موجات صوتية لكنها تكون اوت-اوف-فيز (هذا طبيعي بسبب طريقة عمل الوفر يدخل ويخرج) وهذه الموجات اذا تم دمجها مع الموجات الامامية فعلياً سوف تقوم بعملية الغاء لبعضها البعض بالتالي يحصل لدينا مشكلة فيز وضعف بقوة الصوت المسموع، لكن مايحدث فعلياً من خلال البورت هو عند مرور الموجات في الانبوب في هذه الاثناء تتحول الموجات لتصبح ان-فيز بالتالي عند خروجها من المنفذ تعمل على رفع الصوت وتعميق مستوى الفريكونسي الرينج في البيس.

speaker-tube-bass-reflex
الانبوب المستخدم لسماعات البيس ريفلكس

حجم الكابينة وطول وقطر المنفذ مهمين جداً لانه بناء على هذه العوامل سوف يتم تحديد الفريكونسي المسبب للرنين وهذا سوف يحدد لنا نقطة بدء انحدار البيس فريكونسي، للعلم ان انحدار الفريكونسي بعد نقطة الرنين يكون اكثر حدة في كابينة المنفذ وهو بنسبة 24 ديسبل على الاوكتاف مقارنة ب 12 ديسبل على الاوكتاف في التصميم المغلق، وهذا بسبب ان المنفذ لن يستطيع قلب الفيز لجميع الموجات وعلمياً الموجات التي تكون فوق نقطة رنين المنفذ سوف يتم قلبها بشكل صحيح اثناء مرورها بالمنفذ اما الموجات التي تكون تحت نقطة رنين المنفذ فسوف تخرج اوت اوف فيز بالتالي سوف تلغي بعضها البعض وهنا يتبين لنا سبب تلاشي البيس فريكونسي بشكل حاد على 24 ديسبل على الاوكتاف. كذلك عند نقطة رنين الفريكونسي للمنفذ يكون هناك بوست بقوة الفريكونسي ممايعطي احساس بضخامة وخشونة صوت البيس في هذه الكابينة.

كما قلت طول وقطر الانبوب مهم جداً لانه بناء عليه يتم عمل التيوننج للكابينة بالاضافة لحجم الكابينة. كذلك وضع المنفذ في الامام او الخلف او الجانب له تاثير على جودة الصوت وعلى حساسية الكابينة مع اي جدران قريبة ولكل مكان في وضع المنفذ ايجابيات وسلبيات قد اناقشها في مقالة منفصلة لاحقاً.

شكل الانبوب ومدى حدة الزوايا والاطراف مهمة ايضاً في تحديد طريقة استجابة المنفذ مع ضغط الهواء، هناك اشكال على شكل مستطيل ومثلث ولكن الانبوب الدائري هو الابسط من حيث التصميم والضبط.

OLYMPUS DIGITAL CAMERA
شكل الكابينة ذات المنفذ من الداخل

من عيوب المنفذ انه ليس فقط الفريكونسيات المنخفضة تخرج منه بل ايضاً فريكونسيات في منطقة الميدرنج واعلى تخرج منه وهذه ان خرجت تسبب مشاكل في جودة الصوت ويجب تقليل خروجها لاقصى حد ممكن للحفاظ على جودة صوت عالية، وهذا يتم عبر اضافة مواد عزل (مثل الصوف) لكن فقط على جدران الكابينة من الداخل مع ترك وسط الكابينة شبه مفرغ لتخرج الفريكونسيات المنخفضة بشكل صحيح.

غالباً وبسبب صغر حجم الكابينة فانه دائماً هناك احتمال لخروج فريكونسيات غير مرغوب، هذه المشكلة تقل كل ما كبر حجم الكابينة وكذلك نوعية وكيفية التبطين الداخلي لها دور فعال ومهم. للعلم هذه المشكلة ليست موجودة في سماعات الباسيف راديتور والترانسميشن لاين.

بالرغم من ان الانبوب او البورت يساعد على اعطاء مجال فريكونسي اعمق بالبيس وكذلك كفائة اعلى في علو الصوت ولكن في مقابل التنازل قليلاً عن جودة الصوت من حيث دقة استجابة الترانسينت ومن حيث الفيز والتوقيت او الجروب ديلاي، كذلك يسبب المنفذ ديستورشن في البيس عند رفع الصوت غالباً تسمع صوت من المنفذ عبارة عن بوووف…بوووف!.

حجم الكابينة ذات المنفذ عادة يكون اكبر قليلاً من الكابينة المغلقة بسبب الانبوب ولكن اصغر بكثير من كابينة الترانسميشن لاين، مع العلم انه بالكابينة ذات المنفذ نستطيع الحصول على استجابة فريكونسي اعمق وعلو للصوت اعلى مقارنة بنفس البيس درايفر على كابينة مغلقة. وهذا يعني بالامكان استخدام بيس درايفر اصغر على كابينة بمنفذ والحصول على نفس اداء بيس درايفر اكبر على كابينة مغلقة.

اهم عاملين في تحديد الكابينة ذات المنفذ هم Vb وهو المسؤول عن حجم الكابينة و Fb المسؤول عن التيوننج للكابينة، كما ان للقطع الداخلية في الكابينة من درايفرز، كروس اوفر، دعامات الكابينة…الخ تاثير على معدل سعة الكابينة الداخلية وتقاس باللتر.

المزايا

  • وصول البيس لمستوى اعمق خاصة للسماعات الصغيرة مقارنة بتصميم مغلق بنفس الحجم وهذا من خلال تصميم وتتوين المنفذ.
  • خشونة وضخامة اكبر بالبيس بسبب البوست عند نقطة الرنين ممايجعلها مفضلة للبعض مقارنة بالبيس الاكثر نعومة على التصميم المغلق.
  • الوصول لمستوى علو صوت اعلى بنسبة 3 ديسبل على الاقل بنفس الدرايفر وقوة الواط مقارنة بالتصميم المغلق.
  • استهلاك اقل للطاقة.
  • من حيث التصميم اصعب من الكابينة المغلقة ولكنها اسهل من الكابينة الباسيف راديتور او الترانسميشن لاين.
  • بشكل عام ممكن الحصول على فريكونسي رينج يغطي نطاق اعرض وقوة في علو الصوت على سماعة بكابينة اصغر ووفر اصغر مقارنة بالتصميم المغلق وبالتالي تكلفة اقل وهذا سبب انتشار هذا التصميم بشكل كبير.

العيوب

  • استجابة الترانسينت اقل دقة بسبب بطئ توقف الوفر عند انتهاء الاشارة.
  • ديستورشن اعلى في البيس ناتج من المنفذ عند رفع الصوت لنسب عالية.
  • انحدار طرف البيس بنسبة 24 ديسبل على الاوكتاف مقارنة بالتصميم المغلق والترانسميشن لاين 12 ديسبل على الاوكتاف، بسبب وجود مشاكل فيز تحت نقطة الرنين للمنفذ.
  • حساسية اعلى عند تقريبها من الجدران.

بعض من اشهر السماعات التي تعمل بهذا التصميم

  • ادم A7X سماعة 2 واي بمنفذ امامي
  • ياماها HS7 سماعة 2 واي بمنفذ خلفي
  • اي تي سي SCM25 سماعة 3 واي بمنفذ جانبي
  • اي تي سي SCM150 سماعة 3 واي بمنفذ امامي
  • نويمن KH810 سب ووفر بمنفذ امامي

 


كابينة Passive Radiator Enclosure

Passive-radiator-enclosure

 

تصميم كابينة الباسيف راديتور بنفس مبدأ الكابينة ذات المنفذ ولكن بدل من استخدام الانبوب (البورت) يتم استخدام وفر بدون ماجنت ولا كويل، فقط الوفر ولهذا تم تسميته باسيف راديتور، ويتحرك الراديتور بناء على الضغط الداخلي بداخل الكابينة والناتج من خلف البيس درايفر الاساسي.

focal-shape-65
سماعة بباسيف راديتور جانبي

ويتميز ببعض مزايا التصميم المغلق مثل عدم وجود مشكلة الديستورشن الناتجة من المنفذ على صوت عالي (عبارة عن صوت بوف بوف) وكذلك يتيح لنا الحصول على فريكونسي رينج اعمق بالبيس مثل الكابينة ذات المنفذ وكذلك تقليل الضغط على البيس درايفر الرئيسي.

لكن بالمقابل هذا التصميم يسبب مشاكل في التوقيت Time-domain اكثر من الكابينة ذات المنفذ وهذا يجعل جودة ودقة الترانسينت اضعف من باقي التصاميم.

تصميم الانبوب ممكن يمرر فريكونسيات اعلى من المطلوب لكن الراديتور يمكن التحكم به بشكل افضل لضبط رينج الفريكونسي الذي ينتجه وهذا يتم من خلال خامة الراديتور بالاضافة لوزن الراديتور ويتم التحكم بضبط الوزن من خلال مثقال يتم ربطة بظهر الوفر، وفي الحقيقة هذه العملية صعبة ومعقدة وتحتاج لتجارب عدة للحصول على النتيجة المطلوبة.

Passive-Radiator-Speaker
مثال لباسيف راديتور، نلاحظ انه يشبه اي درايفر لكن بدون وجود الماجنت والكويل (الموتور) بظهر الوفر.

عيب هذا التصميم ان الاختلافات الايجابية ليست كبيرة بشكل كافي مقارنة بالكابينة ذات المنفذ هذا غير مشكلة التايمنج والترانسينت التي سوف تكون اسوأ من تصميم الكابينة ذات المنفذ، وممكن اهم عيب هو ان التكلفة سوف ترتفع بشكل ملحوظ عند استخدام راديتور بخامة جيدة لان الراديتور سوف يكلف اكثر بكثير من الانبوب المستخدم في البورت، لهذا لا تجد هذا التصميم منتشر بكثرة مثل تصميم سماعات المنفذ او المغلقة.

مؤخراً كثير من شركات تصنيع السماعات اصبحت تصمم السماعة باضافة معالج الكتروني DSP وهذا للتقليل من عيوب التصميم المستخدم وتحسين اداء السماعة من فريكونسي رينج، تايمنج وديستورشن اقل بالاضافة لدعم التوصيل الديجتال وتنفيذ عملية الكونفرشن من دجتال إلى انالوج من خلال السماعة نفسها. مع هذا فان كان معالج DSP والكونفرترس المستخدمة بجودة ضعيفة فسوف يؤثر كثيراً على جودة الصوت النهائية.

المزايا

  • تقريبا نفس اداء الكابينة ذات المنفذ من حيث تغطية مجال الفريكونسي وكفائة علو الصوت، لكن يعتمد بشكل اساسي على دقة تصميم الراديتور.
  • التخلص من مشكلة الديستورشن الناتجة من المنفذ عند رفع الصوت لمستوى عالي.
  • سيطرة اكبر على الفريكونسيات الصادرة من الراديتور مقارنة بالانبوب، الراديتور بشكل افتراضي لن يمرر فريكونسيات الميدرنج للخارج مثل الانبوب.
  • مرونة اكبر بحجم الكابينة وبالامكان تصميم الكابينة بعمق اصغر من كابينة المنفذ.

العيوب

  • جودة الترانسينت اقل دقة من الكابينة المغلقة والكابينة ذات المنفذ بسبب اعتماد اهتزاز الراديتور على الضغط الداخلي في الكابينة حتى بعد انتهاء الاشارة الاصلية، وتحتاج لدقة عالية جداً في ضبط وزن الراديتور مقارنة بالبيس درايفر والسعة الداخلية للكابينة، لهذا قد لا تكون مناسبة للموسيقى التي يكون فيها الترانسينت اكثر بروز وعنف مثل الهاوس والتكنو والتراب.
  • نوعاً ما اصعب واكثر تعقيد من حيث التصميم بالتالي ارتفاع تكلفة الانتاج خاصة عندما نقارن تكلفة قطعة التيوب بباسيف راديتور ذو جودة عالية.

بعض من اشهر السماعات التي تعمل بهذا التصميم

  • امفيون Two18 سماعة 2 واي مع راديتور في الخلف
  • فوكال SM9 سماعة 3 واي مع راديتور في الاعلى
  • ايف TS112 سب ووفر مع راديتور في الاسفل

 


كابينة Transmission Line Enclosure

Transmission-line-enclosure

الغالب في الكابينة المغلقة والكابينة ذات المنفذ ان داخل الكابينة يكون فارغ فقط بعض الدعامات لتقوية جسم الكابينة ويتم تبطين الجدران الداخلية بنوع من الصوف لخفظ الرنين واعطاء الكابينة حجم افتراضي اكبر من حجمها الفيزيائي لامتصاص الموجات الصوتية الخلفية.

TL-enclosure-speaker
كابينة ترانسميشن لاين من الداخل

اما في تصميم الترانسميشن لاين الامر مختلف حيث انه يتم تصميم خط سير داخلي يوجه الموجات الصوتية ويكون بمواصفات معينة والذي بدورة يفرض على المصمم سعة كابينة معينة وهذا بناء على نقطة فريكونسي الرنين للبيس درايفر، ويعمل هذا المسار على توجيه الموجات الصوتية الصادرة من خلف السماعة واستغلالها وادارتها في دعم وتحسين الموجات الصادرة من امام السماعة.

وبالإضافة لخط الترانسميشن يعتمد التصميم أيضا على تكنيك التبطين للكابينة من الداخل وتختلف المواد من مكان لمكان من حيث السمك والكثافة مادة التبطين، وهذا لامتصاص الفريكونسيات الغير مرغوب بها مع ضبط وادارة الفريكونسيات المرغوب في اخراجها من بوابة الترانسميشن الامامية، بحيث عند خروج الموجات تكون قد خرجت بالوقت الصحيح وكذلك بالفيز الصحيح مما ينتج لنا بيس اقوى واضخم واكثر عمقاً وكفائة في تغطية مجال الفريكونسي في البيس والسب بيس مقارنة باي تصميم اخر.

سعة الكابينة وطول خط سير الترانسميشن يعتمد على البيس درايفر المستخدم وعلى معدل فريكونسي الرنين Fs الخاص بالداريفر. مثلاً لو اخذنا بيس درايفر Volt RV3143 وهو بقياس 12 انش وفريكونسي الرنين 35 هرتز، الان نحول الفريكونسي إلى طول الموجة (ويف لينث) ليعطينا طول ~ 9.8 متر، ثم نقسم طول الموجة على اربعة لنحصل على ربع طول الموجة Quarter-wave وهذا سوف يعطينا 2.45 متر وهذا هو الطول المطلوب لخط سير الترانسميشن لهذا البيس الدرايفر وبناء عليه سوف نصمم الكابينة. ويتبين لنا ان كل ماكان معدل Fs اعلى كل ماكان حجم الكابينة اصغر.

ولتصميم كابينة صغيرة الحجم يجب استخدام بيس درايفر بمعدل Fs مرتفع، وكذلك نحاول نستغل التصميم من الداخل بأفضل الطرق للحصول على الطول المطلوب للخط باصغر حجم ممكن. لكن التجارب أظهرت ان مزايا وسحر سماعات الترانسميشن لاين يظهر في الكبائن المتوسطة إلى كبيرة وباستخدام بيس درايفر إلى حد ما كبيرة 8 انش واكبر والمنتشر في سماعات الترانسميشن لاين هو بيس درايفر باحجام 10، 12 و 15 انش وبيس درايفر بهذا الحجم يتطلب وجود ميدرنج درايفر ليتم انتاج الميدرنج بشكل صحيح وهذا يعني ان معظم تصاميم الترانسميشن لاين عبارة عن سماعات 3 واي.

بعد تصميم الكابينة مهم جداً نكتم الجدران الداخلية لخط الترانسميشن بحيث نمتص جميع الفريكونسيات العالية تماماً لتخفيض الرنين وكذلك ليخرج فقط الفريكونسيات المنخفضة من بوابة الترانسميشن، وهنا يجب الانتباه إلى ان أداء التكتيم سوف يختلف حسب المادة المستخدمة وهذا التصميم يعتمد بشكل أساسي على ضبط طول خط الترانسميشن وجودة وفعالية التكتيم الداخلي، وفي الغالب يتم استخدام خامة منخفضة الكثافة في بداية الخط لانها فعالة اكثر في رفع نسبة الاحتكاك بالاكوستك ثم رفع الكثافة شيء فشيء لنهاية الخط وهكذا يتم امتصاص الفريكونسيات العالية بشكل فعال.

كيفية تصميم مسار الخط أيضا له تأثير على أداء الكابينة وتحديداً على أداء امتصاص الفريكونسيات العالية ويوجد عدة اشكال شائعة لتصميم خط الترانسميشن منها؛

  • الخطوط المستقيمة والمتساوية وتكون بنفس الطول والعرض من البداية للنهاية
  • الخطوط الضيقة ثم اعرض واعرض باتجاه البوابة
  • الخطوط العريضة ثم اضيق واضيق باتجاه البوابة
  • والخطوط على شكل زيج-زاج والملتوية

لا اعلم حقيقة ايهم الأفضل لان أدائهم سوف يختلف حسب البيس درايفر المستخدم وحسب دقة التكتيم، لكن لاحظت ان PMC تستخدم خطوط شبه مستقيمة على مختلف سماعتها وتركز اكثر على التكتيم.

تعرف سماعات الترانسميشن لاين بشكل عام بقوة وضخامة البيس وكذلك بكفائة تغطيتها لمجال فريكونسي كامل في البيس يصل إلى 20 هرتز واقل بسهولة عند استخدام البيس درايفر المناسب وحجم الكابينة الصحيح والتصميم الداخلي الصحيح بالإضافة للتكتيم الصحيح وبالتاكيد لكروس اوفر عالي الجودة.

في الكابينة ذات المنفذ انحدار وتلاشي البيس يكون بنسبة 24 ديسبل على الاوكتاف مع وجود فيز قوي في الفريكونسيات تحت نقطة فريكونسي الرنين للانبوب وكذلك ديستورشن مرتفع من الانبوب عند رفع الصوت لمستوى عالي … لكن في الترانسميشن لاين نسبة الانحدار تشبه الكابينة المغلقة على 12 ديسبل على الاوكتاف مما يجعل استجابة الترانسينت افضل بكثير من الكابينة ذات المنفذ وكذلك مشكلة الفيز اقل بكثير تقريباً بنفس مستوى الكابينة المغلقة، وامكانية تغطية مجال فريكونسي اعرض بالبيس بشكل اسهل، كما ان بوابة الترانسميشن لاين لا تسبب نفس الديستورشن الذي يسببه الانبوب عند رفع الصوت لمستوى عالي.

في المقابل عند محاولة توظيف الترانسميشن لاين في حجم كابينة صغير مزدحم شخصياً اجدها تفقد سحرها وميزاتها ولاحظت هذا الامر في سماعات PMC الصغيرة، لهذا في الكبائن الصغيرة افضل وبشدة اختيار تصميم مغلق او تصميم بمنفذ بدل من أي ترانسميشن لاين خاصة ان التصاميم الاخرى سوف تكون ارخص سعراً وتعطي نفس الاداء.

العيب الرئيسي في هذا التصميم هو كبر حجم الكابينة ووزنها المرتفع مقارنة باي تصميم اخر وهو امر لا يمكن التلاعب به في هذا التصميم (في حين انه اختياري في باقي التصاميم) لان مبدا التصميم يفرض حجم وطول معين لخط السير، وفي الحقيقة لولا توظيف السعة الداخلية للكابينة من طول × عرض × عمق وتقسيمها لمسارات صعوداً ونزولاً او بشكل افقي لكانت الكابينة اخذت طول كبير جداً يصعب وضعها من الاساس في اي غرفة!

حجم الكابينة والوزن المرتفع بالإضافة لتعقيد التصميم والتصنيع جعل سعر هذا النوع من السماعات مرتفع جداً مما جعل معظم شركات السماعات تتجنبه وتركز بشكل أساسي على السماعات ذات المنفذ او/و المغلقة، حيث كان في السابق انتاج سماعات الترانسميشن لاين اكبر من الان عندما لم يكن الوزن والحجم بمشكلة كبيرة للمشتري او المستهلك مثل اليوم.

سماعات الترانسميشن بحجمها الأساسي واداءها في البيس ومجال الفريكونسي ككل جعلها مميزة ومحببة لمهندسين الماسترنج بشكل أساسي.

pmc-mb2s
سماعة PMC MB2S ترانسميشن لاين 3 واي، بيس وفر بحجم 12 انش ومجال فريكونسي من 20 هرتز إلى 25 الف هرتز.

اشهر وافضل شركة حالياً متخصصة حصراً في هذا النوع من الكبائن هي شركة PMC البريطانية وخلال ال ~ 27 سنة (عمر الشركة) الشركة طورت كثيراً في اداء هذا التصميم من تحديد الحجم المناسب ومسار الترانسميشن وكيفية التبطين الداخلي باستخدام خامات معينة من الاسفنج وبكثافة مختلفة من مكان لمكان بداخل الكابينة للسيطرة والتوجيه الجيد للموجات الخارجة من بوابة الترانسميشن.

للعلم ان شركة بي ام سي تسمي التصميم هذا بـ Advanced Transmission Line واختصارا بـ ATL كوصف منها على انهم يستخدمون تكنيك متطور خاص بهم لهذا التصميم.

 

المزايا

  • إلى حد ما وبناء على دقة التصنيع الترانسميشن لاين تعطي افضل اداء في البيس فريكونسي مما يجعلها مرغوبة عند مهندسين الماسترنج.
  • الافضل من حيث تغطية مجال فريكونسي كامل وعميق من السب بيس وصعوداً.
  • نسبة انحدار وتلاشي طرف البيس تصل إلى 12 ديسبل على الاوكتاف في التصميم الجيد.
  • التحكم بشكل افضل بنوعية الفريكونسيات التي تخرج من بوابة التراسميشن، مع امتصاص كامل للفريكونسيات العالية ورنين اقل في الكابينة.
  • مشاكل فيز اقل بشكل كبير جداً مقارنة بتصميم المنفذ والباسيف راديتور، حيث بمرور الموجات عبر المسار والمسافة التي تاخذها (ربع طول الموجة) تصبح ان-فيز عند خروجها من البوابة.
  • الديستورشن الناتج من بوابة الترانسميشن اقل بكثير من الانبوب في كابينة المنفذ.
  • استجابة الترانسينت افضل من الكابينة ذات المنفذ والباسيف راديتور.
  • كفائة ممتازة في استهلاك الطاقة.
  • اقل حساسية عند وضعها قرب الحائط مقارنة بالكابينة ذات المنفذ.

العيوب

  • الاصعب من حيث التصميم والتصنيع.
  • حجم ووزن كبير مقارنة باي تصميم اخر بسبب متطلبات خط سير الترانسميشن.
  • صعوبة التصميم وحجم ووزن الكابينة يجعل هذا التصميم مكلف.
  • اي اخطاء ولو صغيرة في التصنيع تسبب مشاكل كبيرة في استجابة السماعة لهذا لابد من شراء هذا التصميم من شركة موثوقة وذات خبرة عالية في هذا النوع من الكبائن.
  • لا يناسب الكبائن الصغيرة وتصميم كابينة تراسميشن لاين صغيرة سوف تكون عبارة عن كابينة ذات منفذ من حيث الاداء ولكن بشكل كابينة ترانسميشن لاين. لهذا هناك فرق كبير وملحوظ في أداء الكبائن الصغيرة مقارنة بالكبائن ذات الحجم الكامل والطبيعي لهذا التصميم.

بعض من اشهر السماعات التي تعمل بهذا التصميم

  • بي ام سي MB3S-A
  • بي ام سي IB1S

 

في النهاية

كما نلاحظ لكل تصميم عيوب ومزايا ولا يوجد تصميم مثالي من كل الجوانب، وتبقى المساحة والتكلفة والغرض من السماعة نقاط مهمة في تحديد اي نوع واي تصميم تشتري.

اتمنى اكون وفقت في شرح الانواع المختلفة بشكل مبسط ومفهوم، ولأي سؤال حول المقالة يرجى طرحه هنا من خلال صندوق التعليقات، لن اجيب على الفيسبوك!

تحياتي للجميع 
مصطفى البازي

اترك رد

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

شعار وردبرس.كوم

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   /  تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   /  تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   /  تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   /  تغيير )

w

Connecting to %s