دامنه فرکانسی Hz-KHz، برای بلندگو و هدفون ها به چه معنی است؟

دامنه فرکانسی

اگر دفترچه راهنمای هدفون و بلندگوها را مطالعه کرده باشید، قطعا اعدادی مانند 20 Hz و یا KHz 20 توجه شما را جلب کرده است. این اعداد چه معنایی دارند ؟

برای هر وسیله‌ای که از هدفون یا اسپیکر استفاده میکند، Hz-KHz نشان‌دهنده رنج فرکانسی است که قابل شنیدن است و هدفون و یا بلندگو توانایی پخش آن را دارد. این رنج صوتی که توسط هدفون و اسپیکر قابل‌پخش است، به اصطلاح پاسخ فرکانسی نامیده میشود و با واحد Hz و یا KHz (1000 برابر هرتز) نمایش داده میشود.

پس محدوده پاسخ فرکانسی هدفون‌های معمولی، همان میزان شنوایی انسان، یعنی از 20Hz تا 20KHz است. هدفون‌های گران‌قیمت‌تر میتوانند محدوده‌های بالاتر و پایین‌تر را نیز پخش کنند، به طور مثال، هدفون 700 دلاری سونی که در عکس زیر نشان داده شده است، دارای پاسخ فرکانسی در محدوده 4 هرتز تا 100 کیلوهرتز میباشد.

برای درک بیشتر پاسخ فرکانسی، باید کمی بیشتر با ماهیت صوت و کمیت‌های فیزیکی آن آشنا شویم. صداها به شکل امواج حرکت میکنند. فاصله بین قله موج اول و قله موج بعدی طول موج نامیده میشود. هر چه فرکانس بیشتر باشد، طول موج کاهش پیدا میکند. با افزایش فرکانس امواج بیشتر به هم نزدیک میشوند، در نتیجه طول موج کاهش می‌یابد.

هرتز عکس زمان و واحد اندازه‌گیری فرکانس است. به تعداد دفعات تکرار شکل موج در یک ثانیه هرتز میگویند، بنابراین، فرکانس اندازه‌گیری‌شده 20 هرتز به این معناست که این موج در یک ثانیه 20 بار تکرار شده است. بیشتر هدفون‌ها و اسپیکرها، سیگنال‌های الکترونیکی را با استفاده از یک میدان مغناطیسی، به صدا تبدیل میکنند. این صدا سبب عقب و جلو شدن سریع دیافراگ میشود.

این جلو و عقب شدن (ارتعاشات) دیافراگ باعث تولید امواج‌صوتی میشوند و این امواج به گوش ما منتقل میشوند. بسته به سرعت ارتعاشات، طول موج صوت کم و زیاد میشود، متعاقبا فرکانس نیز کم و زیاد میشود و گوش ما دامنه‌های مختلف فرکانس را به صورت صوت میشنود. لرزش‌هایی که باعث تولید فرکانس 20 هرتز میشود، بسیار کند و آرام و دارای طول موج‌های بالایی هستند. این موج در هر ثانیه 20 بار، سبب لرزش دیافراگ (درایور اسپیکر) میشود.

بیشتر موسیقی‌ها و فایل‌های صوتی، در محدوده فرکانسی 80 تا 15000 هرتز پخش میشوند. در 15000 هرتز به دلیل کم بودن طول موج و گام صدای بالا، صوت به شکل صدای ناله بلند و مانند صدای آژیر به گوش میرسد.

همچنین بلندگوهای مختلفی برای پخش صدا در طول موج‌های خاص طراحی شده‌اند. (مانند: woofers ،mid-range ،tweeters ) شما میتوانید بلندگو و هدفون خود را به راحتی آزمایش کنید. فیلم فوق دارای طیف فرکانسی در محدوده 20Hz تا 20000Hz میباشد. یعنی تمام طیف فرکانسی که توسط گوش ما قابل شنود است، در فیلم بالا وجود دارد.

توجه داشته باشید در بالا و پایین محدوده فرکانسی، ممکن است بلندگو قادر به تولید صوت نباشد، مخصوصأ بلندگو‌های استفاده شده در تجهیزات کوچکتر (مانند بلندگو استفاده شده در تلفن همراه). شما میتوانید فیلم بالا را با بلندگو و هدفون‌های مختلف تماشا کنید، تا متوجه شوید کدام یک از آنها توانایی تولید صوت در رنج فرکانسی بیشتر را دارا میباشند.

هر چه بلندگو و هدفون بهتر باشد، نرخ آن نیز بیشتر است، ولی در عوض طیف وسیع‌تری از فرکانس‌ها را میتواند پخش کند. بعضی از آنها فرکانس‌های کمتر از 20Hz و بیشتر از 20KHz را نیز پخش میکنند. به طور مثال در محدوده 16Hz تا 22KHz. اما آیا این مهم است؟ گوش ما که توانایی شنیدن بیشتر یا کمتر از محدوده استاندارد را ندارد، پس پخش فرکانس 22KHz چه فایده‌ای دارد؟

حتی اگر شنوایی فوق‌العاده‌ای هم داشته باشید، فقط کمی فراتر از محدوده قابل شنیدن است. دامنه ایده‌آل شنوایی انسان در اکثر افراد بین 20Hz تا 20KHz است. نوزادان توانایی شنیدن تمام این طیف صدا را دارا میباشند و ممکن است تعداد محدودی از نوزادان کمی بیشتر از 20 کیلو‌هرتز و کمی کمتر از 20 هرتز را نیز بشنوند. اما، توانایی شنیداری مانند بینایی است.

هر چه انسان سالخورده‌تر میشود، قدرت شنیداری کاهش می‌یابد. در نتیجه محدوده فرکانسی قابل شنیدن کاهش پیدا میکند. به طور مثال اگر بالاتر از 25 سال سن دارید و در معرض صداهای بلند قرار داشته‌اید، ممکن است توانایی شنیدن صوت با فرکانس بیشتر از 18 کیلو‌هرتز را نداشته باشید.

بنابراین، شما میتوانید بلندگو را در تمام طول روز آزمایش کنید، اما از لحاظ جسمانی، گوش شما توانایی تشخیص تفاوت بین اسپیکر با دامنه‌ فرکانسی 20Hz-20KHz و اسپیکر با دامنه‌ فرکانسی 16Hz-22KHz را ندارد. یک آمار جالب نشان میدهد، هدفون و اسپیکرها با محدوده فرکانسی بیشتر، دارای کیفیت بیشتری نسبت به هدفون و اسپیکرها با محدوده‌ فرکانسی کمتر هستند.

این حرف صادق است حتی اگر، هدفون و اسپیکر با دامنه‌ فرکانسی کمتر دارای اجزای بهتر، مهندسی و پروسه ساخت دقیق‌ تر باشد. این دقیقا مانند زمانی است که برای خرید ماشین به توان موتور ماشین توجه میکنیم، توان موتور شاخصی است که اکثر مردم دوست دارند بدانند، حتی اگر بعید به نظر برسد از تمام 300 اسب بخار توان موتور در بزرگراه استفاده شود.

توجه داشته باشید این محدوده‌های فرکانسی، گام صدایی هست که میشنوید، این محدوده‌ فرکانسی با حجم صدا (volume of the sound) متفاوت است.

میزان حجم صدا با واحد دسی‌بل (dB) اندازه‌گیری میشود. روش دیگر برای شناسایی قدرت صدای خروجی از بلندگو، میزان توان هر بلندگو بر حسب وات (Watt) است. این واحدها برای اندازه‌گیری صوت که ماهیت موجی دارد مناسب نیست، اما نشان‌دهنده قدرت بلندگو میباشد.